CN105013313A - 一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其包括烟气脱硫吸收塔和外循环槽，烟气脱硫吸收塔内自下而上包括氧化段、预吸收段、外循环吸收段、洗涤段和除雾段，在氧化段内设有吸收塔釜导流桶，吸收塔釜导流桶主要由下部的直桶和上部的向上扩大的喇叭桶构成；在烟道口之上的预吸收段内设有具有多个筛孔的环形筛板，环形筛板的外环壁与预吸收段的塔壁紧密连接，环形筛板的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板相连接。本发明使烟气冷却、吸收、氧化等过程用一个吸收塔完成，解决了传统脱硫技术烟气沿塔壁逃逸导致吸收效率降低的问题，氧化段和氧化槽无需机械动力，操作可靠，减少装置占地和能耗。

Description

一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置。

背景技术

氨法烟气脱硫技术是采用氨作为吸收剂除去SO₂等污染物的烟气净化技术。20世纪70年代初日本与意大利等国家开始研究氨法烟气脱硫工艺技术，并相继取得成功，但因为运行成本、腐蚀、净化后尾气中气溶胶等问题，其应用受到了一定的限制。进入20世纪90年代，随着合成氨工业的不断发展、技术进步等原因，氨法烟气脱硫技术的应用快速上升。氨法烟气脱硫技术有其它许多烟气脱硫技术工艺所不具备的特点。目前，氨是一种易得的良好的碱性吸收剂，从吸收机理上看，碱性吸收剂吸收烟气中的SO₂是酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，吸收速度越快，氨的碱性强于钙基吸收剂；而且从吸收机理上看，钙基吸收剂吸收SO₂是气-固反应，反应速度慢，反应不完全，吸收剂利用率低，需要较大的能量进行吸收液雾化、循环等提高吸收剂利用率；而氨法烟气脱硫技术吸收SO₂是气液或气-气反应，反应速率快，吸收剂氨反应完全，吸收剂利用率高，可以做到很高的脱硫效率，吸收液雾化、循环等过程能耗低，而且设备体积小。

氨-硫酸铵法烟气脱硫是一种氨法烟气脱硫技术，副产物为硫酸铵，硫酸铵在一些地方可以作为肥料使用，副产物硫酸铵外卖可以抵消一部分烟气脱硫的运行成本，使该技术得到广泛应用。在吸收过程，形成(NH4)₂SO₃-NH₄HSO₃-H₂O的吸收液体系，该吸收液体系中NH₄HSO₃对SO₂不具有吸收能力，该溶液中(NH4)₂SO₃对SO₂具有良好的吸收能力，它是氨法中的主要吸收剂。因该溶液中NH₄HSO₃对SO₂不具有吸收能力，所以溶液中NH₄HSO₃达到一定浓度时，需要采取措施处理，氨-硫酸铵法烟气脱硫系统，采用空气氧化和补加氨的措施控制吸收溶液中NH₄HSO₃浓度，吸收溶液中氨、亚硫酸铵的摩尔浓度比通过溶液的pH值反应。所以，氨-硫酸铵法烟气脱硫过程吸收液pH值控制非常重要。

氨-硫酸铵法烟气脱硫是一种硫资源回收型技术，目前该技术处于快速发展阶段，是燃煤烟气脱硫技术的研究热点。反应原理分以下两步进行：(1)以水溶液中的SO₂和NH₃的反应为基础的吸收过程，利用氨将废气中的SO₂脱除，得到(NH4)₂SO₃-NH₄HSO₃-H₂O的吸收液体系，进行热化学吸收过程：

2NH₄OH+SO₂←→(NH₄)₂SO₃+H₂O       (1)

SO₂+(NH₄)₂SO₃+H₂O←→2NH₄HSO₃        (2)

NH₄OH+NH₄HSO₃←→(NH₄)₂SO₃+H₂O        (3)

亚硫酸根和亚硫酸氢根存在电离平衡：

H⁺+SO₃ ^2-←→HSO₃ ^-            (4)

(2)采用空气对亚硫酸铵、亚硫酸氢铵氧化，此过程是将烟气脱硫吸收反应产生的不稳定的中间产物亚硫酸盐氧化成稳定的硫酸铵。主要氧化反应简单表示为：

2NH₄HSO₃+O₂→2NH₄HSO₄           (1)

2(NH₄)₂SO₃+O₂→2(NH₄)₂SO₄           (2)

氨-硫酸铵法烟气脱硫产生的吸收液亚硫酸氢铵含量通常远高于亚硫酸铵含量，所以氨-硫酸铵法烟气脱硫吸收液氧化发生的主要是反应(1)。亚硫酸氢铵容易氧化，在常温下氧化反应就可以发生，温度升高，氧化反应加快。

补氨调节pH值，中和酸式盐NH₄HSO₄，生成硫酸铵：

NH₄HSO₄+NH₄OH→(NH₄)₂SO₄+H₂O          (3)

工业应用中，氨-硫酸铵法工艺过程通常为：经锅炉引风机(或脱硫增压风机)引来的除尘后的烟气进入脱硫装置后，经氨吸收液循环洗涤降温并反应生成(NH4)₂SO₃-NH₄HSO₃-H₂O的吸收液体系，而亚硫酸铵、亚硫酸氢铵溶液被鼓入的空气氧化成硫酸铵、硫酸氢铵溶液，补氨调节pH值，中和酸式盐NH₄HSO₄，生成硫酸铵。硫酸铵溶液在洗涤降温过程中自身得到浓缩后送入硫铵结晶装置。脱硫后的干净烟气经除雾达环保标准要求后排放。

国外研究氨法脱硫技术的企业主要有：美国的GE、Marsulex、Pircon、Babcock&Wilcox；德国的Lentjes、Bischoff、Krupp Koppers；日本的NKK、IHI、千代田、住友、三菱、荏原等。典型的氨烟气脱硫方法有克卢伯公司的Walther氨法工艺，该工艺为两塔吸收，设备较多，工艺流程长，投资高，能耗高，装置占地面积大；能杰斯-比小夫公司的AMASOX氨法工艺，该工艺主要特点为将多塔改造成了结构紧凑的单塔工艺，并在塔内安装湿式电除雾器，解决净化后烟气中存在的气溶胶问题，有效降低了投资成本和能耗,脱硫效率高，对烟气条件变化适应性强，但该技术在吸收塔内分主吸收段和次吸收段，压降大，氨消耗量高；GE公司的氨法工艺，该工艺为三塔串联工艺，设备数量多，工艺流程长，投资高，在烟气中含硫量较高时才有优势。在对氨-硫酸铵法烟气脱硫技术进行研究分析后，我们发现，目前的技术各有优缺点，还有许多可以改进和完善的地方，主要包括如下几个方面：

1)目前，工业化应用中，普遍采用两塔串联氨-硫酸铵法工艺，和单塔工艺相比较，两塔串联氨-硫酸铵法工艺将冷却、氧化、吸收区分开，使各个过程都保持最佳的化学条件，但仍存在工艺流程长，投资成本和能耗高，装置占地面积大等问题。

2)工业化应用中，普遍采用吸收段没有内件的喷淋吸收的空塔。空塔中烟气会发生沿塔壁逃逸情况，靠近塔壁的烟气的脱硫效率远低于塔中部的脱硫效率。大多数技术没有采取措施处理沿塔壁流动的烟气，导致脱硫塔的效率低；为解决这一问题，有的技术采取增大塔壁附近吸收液喷淋密度的方法，但会导致吸收过程液气比大，能耗高的问题。

3)吸收塔氧化段通常设置于吸收塔底部，是氨-硫酸铵法烟气脱硫的关键段之一。有的技术采取空气直接鼓泡的氧化方法，该方法空气泡和吸收液没有良好的混合。为了保证上升的空气泡和吸收液有良好的混合，有的技术采取安装侧面搅拌器，通过空气鼓泡和侧面搅拌器的搅拌共同作用，使空气泡和吸收液有良好的混合，但这种方法需要机械动力，而且，安装侧面搅拌器，常发生吸收液泄漏的事故。有的技术采取安装外循环泵，强制外循环，利用机械动力使吸收液体在氧化段循环，通过空气鼓泡和吸收液体外循环的共同作用，使空气泡和吸收液有良好的混合，但这种方法也需要机械动力。

4)目前，有的方法设置独立于吸收塔系统的氧化槽，并根据氧化槽pH情况用氨水调节pH值。这种方法在钙法、钠法、氨法等湿法烟气脱硫工艺中普遍采用。这种方法的主要优点是：①可以做到在氧化槽中，在不同于吸收塔控制的化学条件下完成氧化，精确优化氧化空气的有效用量，提高氧的利用率，减低运行费用；②便于对氧化系运行状态的监控。氧化槽氧化段，其结构形式主要有以下几种：直接鼓泡方式、安装搅拌器方式。直接鼓泡方式混合不均匀，空气泡和吸收液没有良好的混合，为了保证上升的空气泡和吸收液有良好的混合，有的方法在氧化槽内安装搅拌器，这种形式需要机械动力，能耗高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种结构紧凑的氨-硫酸铵法烟气体脱硫单塔装置，本发明中在常规氨-硫酸铵法脱硫技术基础上进一步创新与发展，结合氨对二氧化硫的吸收能力与工艺优化的优势，使烟气冷却、吸收、氧化等过程用一个吸收塔完成，解决传统脱硫技术烟气沿塔壁逃逸的难点，氧化段和氧化槽无需机械动力，提高氧化效果，操作可靠，减少装置占地和能耗。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其包括中空的烟气脱硫吸收塔和外循环槽，所述烟气脱硫吸收塔内自下而上包括氧化段、预吸收段、外循环吸收段、洗涤段和除雾段，在所述氧化段的下部设有出料口，该出料口通过管路与下吸收段外循环泵的入口相连通，所述下吸收段外循环泵的出口通过管路与设在所述预吸收段内的塔内吸收液喷淋装置的入口相连通；在所述氧化段内设有吸收塔釜导流桶，该吸收塔釜导流桶主要由下部的直桶和上部的向上扩大的喇叭桶构成，在吸收塔釜导流桶内的下部设有与进吸收塔釜氧化空气管相连通的吸收塔釜导流桶内空气分布器，在所述吸收塔釜导流桶的外部设有与吸收塔釜补氨管相连通的吸收塔釜补氨管分布器；在所述烟气脱硫吸收塔内设有吸收液体收集器，所述氧化段与吸收液体收集器之间为所述预吸收段，预吸收段与进气烟道通过烟道口相连通，在所述烟道口之上的预吸收段内设有环形筛板，该环形筛板上设有多个筛孔，环形筛板的外环壁与预吸收段的塔壁紧密连接，环形筛板的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板相连接；所述吸收液体收集器的下部设有出液口，该出液口通过吸收塔去外循环槽管与所述外循环槽相连通以使吸收液体收集器收集的部分液体导入外循环槽中；外循环槽的下部设有循环液出口，在所述液体收集器之上的烟气脱硫吸收塔内设有循环液喷淋装置，所述循环液喷淋装置通过管路与所述外循环槽的循环液出口相连通，所述吸收液体收集器与循环液喷淋装置之间构成所述外循环吸收段；在所述外循环吸收段之上的洗涤段内设有与进水管相连通的水喷淋装置；在所述除雾段内设有除雾装置。

本方法采取多种技术手段实现充分的气液布局，例如本装置可以在进气烟道内设有使吸收液与烟气顺流接触的吸收液喷淋装置，该吸收液喷淋装置通过去吸收塔烟道吸收液管与下吸收段外循环泵的出口相连通。这样利用吸收塔的进气烟道作为烟气冷却区，在吸收塔的进气烟道内部设置喷淋冷却段，一方面降低进吸收塔的烟气的温度，同时浓缩去结晶的吸收液，节省结晶工段的能耗；进入吸收塔的烟气首先用吸收塔下部液体循环吸收，吸收塔下部液体来自氧化段，溶液pH值通过补加氨控制，吸收塔下部液体控制在酸性条件，即溶液的pH值小于7。在本发明中，吸收塔下部液体主要成分是硫酸铵，吸收效果差。吸收塔下部液体既做烟气冷却液，又做烟气预吸收液，并且由于吸收塔下部液体还需要进行空气氧化过程，吸收过程形成的亚硫酸盐不断形成，不断被氧化，所以其温度可稍高于吸收塔上部吸收液，溶液温度控制在40～45℃，用通入氨的方法控制pH值范围为5.0～6.3。

本装置中的烟气脱硫吸收塔为中空结构，该中空结构是指在塔内没有填料且大部分为空腔的构造，但在中空结构中也具有一些必要的设备。装置中的环形挡板能够充分地利用塔内的有限空间，使气液接触更加充分。一般情况下，环形挡板的上下沿均超出所述环形筛板，该环形挡板的上部构成环形筛板的溢流堰，该环形挡板的下部构成烟气折流挡板。

本装置中可以只具有一个中空结构的烟气脱硫吸收塔和一个在塔上部的吸收液体配备的单独的循环槽，吸收后的烟气中含有铵盐夹带、酸雾等，用水洗涤，脱除夹带的铵盐、酸雾等，再进行电除雾。在外循环槽的上部设有用以通入氨的进外循环槽氨管。这样，在只有一个吸收塔的系统中，将冷却、氧化、吸收区分开，使各个过程都保持最佳的化学条件，缩短了工艺流程，降低了投资成本和能耗等问题。但在一个优选方案中，该装置还可包括一个氧化槽，所述氧化槽通过管路与所述下吸收段外循环泵的出口相连通；在所述氧化槽上设有进氧化槽氨管；在所述氧化槽的下部设有氧化槽出料管。从吸收塔釜排出的溶液去氧化槽，向氧化槽补加氨和通入空气，可进一步优化吸收液体的氧化过程。

本发明采用吸收塔是塔壁带环形筛板的喷淋吸收塔，解决烟气沿塔壁逃逸问题。本装置可在预吸收段设置环形筛板结构，也可以在其他部分设置环形筛板结构，特别是在预吸收段、吸收段和洗涤段均设置环形筛板结构。例如在所述外循环吸收段内设有环形筛板二，该环形筛板二上设有多个筛孔，环形筛板二的外环壁与外循环吸收段的塔壁紧密连接，环形筛板二的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板二相连接，该环形挡板二的上部构成环形筛板二的溢流堰，该环形挡板二的下部构成烟气折流挡板。进一步的，在所述洗涤段内设有环形筛板三，该环形筛板三上设有多个筛孔，环形筛板三的外环壁与洗涤段的塔壁紧密连接，环形筛板三的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板三相连接，该环形挡板三的上部构成环形筛板三的溢流堰，该环形挡板三的下部构成烟气折流挡板。

本发明采用的环形筛板结构(包括环形筛板、环形筛板二、环形筛板三等)布置于吸收塔内壁圆周上，这样在吸收塔内，塔中部空间为无塔板的空塔，塔壁附近为环形筛板结构。环形筛板末端设置垂直安装的板(环形挡板、环形挡板二、环形挡板三)，板的上下段都超出环形筛板。这样，环形筛板上端形成了一定高度的溢流堰，使在环形筛板上形成一定厚度的吸收液体，环形筛板下端就形成了烟气折流板，使沿塔壁上升没穿过环形筛板的烟气折流后流向塔中部方向。通过这种结构，使部分沿塔壁流动的烟气通过环形筛板，部分折流到塔的中部。这样，在不增大塔壁附近喷淋密度的情况下，塔壁附近筛板上的液气比增大，烟气穿过筛板形成气液接触，环形筛板下上升的烟气和也和筛板孔流下的液体有接触，这样，塔壁附近环形筛板上下端吸收空间都有气液接触，吸收空间得到有效利用。

本发明中的环形筛板结构可以设置在预吸收段、外循环吸收段、洗涤段中的任意一段或几段。本装置中的液体从喷淋装置喷入中空的烟气脱硫吸收塔后，在氧化段、外循环槽塔内吸收液喷淋装置、循环液喷淋装置、吸收液喷淋装置处循环处理，最后通过下吸收段外循环泵排出部分或全部液体。烟气从进气烟道导入中空的烟气脱硫吸收塔后一直向上，与液体进行逆流吸附，最后通过塔顶的吸收塔出气管排出。

本发明为了保证上升的空气泡和吸收液有良好的混合，提高亚盐氧化速率，吸收塔氧化段和氧化槽均采用内导流桶自循环，例如在所述氧化槽内设有氧化槽内导流桶，该氧化槽内导流桶由下部的直桶和上部的向上扩大的喇叭桶构成，在所述氧化槽内导流桶内的下部设有与进氧化槽氧化空气管相连通的氧化槽内导流桶内空气分布器；在所述氧化槽内导流桶的外部设有与所述进氧化槽氨管相连通的氧化槽补氨管分布器。氧化槽通过管路与所述下吸收段外循环泵的出口相连通；在所述氧化槽上设有进氧化槽氨管；在所述氧化槽的下部设有氧化槽出料管。

本发明通过在吸收塔氧化段和氧化槽内，即吸收塔底液体中和氧化槽液体中内安装导流桶，氧化空气通入导流桶中，造成导流桶内外液体中气含率差异，导流桶内液体中气含率高，导流桶外液体中气含率低，造成流体的静压差，从而产生液体环流运动，使吸收液体在导流桶内外之间循环达到扩散和传质的目的。由于内循环氧化方法结构简单，不需要机械动力，操作可靠，减少了电能损耗。

本装置中的进气烟道以水平或斜向下的角度通入预吸收段内；在进气烟道内设有使吸收液与烟气顺流接触的吸收液喷淋装置，该吸收液喷淋装置通过管路与所述下吸收段外循环泵的出口相连通。

本装置中，在烟气脱硫吸收塔的顶部设有使处理后的烟气排出烟气脱硫吸收塔的吸收塔出气管。在所述外循环槽的循环液出口与所述循环液喷淋装置之间的管路上设有上吸收段外循环泵；所述氧化段的下部出料口通过下吸收段外循环泵进料管与下吸收段外循环泵相连通，下吸收段外循环泵通过下吸收段外循环泵出料管与所述塔内吸收液喷淋装置相连通，下吸收段外循环泵通过下吸收段外循环泵出料分支管分别与所述氧化槽和所述进气烟道内的吸收液喷淋装置相连通。

为了监控装置各处的液体的pH值，并精确控制氨的投加量，需要在各处设有酸碱度测量仪，酸碱度测量仪可设置在设备或管线上，特别是可以在所述外循环槽内或与外循环槽连接的管路上设有测定槽内循环液pH值的酸碱度测量仪器一，在所述氧化槽内或与氧化槽连接的管路上设有测定槽内氧化液pH值的酸碱度测量仪器二，在所述下吸收段外循环泵出口处或与下吸收段外循环泵出口相连接的管路上设有测定氧化段出料pH值的酸碱度测量仪器三。

本发明的有益效果：

1)本发明是在常规氨-硫酸铵法脱硫技术基础上的创新与发展，结合氨对二氧化硫的吸收能力与工艺优化的优势，使烟气冷却、吸收、氧化等过程用一个吸收塔完成，并且使各过程保持最佳的化学条件。简化了工艺流程，降低投资成本和能耗，减小装置占地面积等问题；

2)采用吸收塔是塔壁带环形筛板的吸收塔，解决烟气沿塔壁逃逸情况，在不增大塔壁附近喷淋密度的情况下，增大了塔壁附近液气比，并使塔壁附近吸收空间得到有效利用，解决传统脱硫技术烟气沿塔壁逃逸的难点。

3)吸收塔氧化段和氧化槽均采用内导流桶强制自循环，强化氧化效果，减少空气量；结构简单，不需要机械动力，操作可靠，减少了电能损耗。

附图说明

图1是本发明的一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置及流程示意图；

图2是本发明的一种环形筛板结构示意图。

图中，1-烟气脱硫吸收塔(以下简称吸收塔)，2-外循环槽，3-上吸收段外循环泵，4-下吸收段外循环泵，5-氧化槽，6-环形筛板，7-除雾器，8-吸收液体收集器，10-进气烟道，11-吸收塔釜导流桶，12-氧化槽内导流桶，13-吸收塔釜导流桶内空气分布器，14-氧化槽内导流桶内空气分布器，15-吸收塔出气管，16-进水管，17-吸收塔去外循环槽管，18-外循环槽去外循环泵管，19-外循环槽去吸收塔管，20-进吸收塔釜氧化空气管，21-吸收塔釜补氨管，22-下吸收段外循环泵进料管，23-下吸收段外循环泵出料管，24-下吸收段外循环泵出料分支管，25-进氧化槽氧化空气管，26-氧化槽出料管，27-去氧化槽出料管，28-去吸收塔烟道吸收液管，29-烟气，30-氧化槽液面，31-吸收塔液面，32-进氧化槽氨管，33-进外循环槽氨管，34-吸收塔釜补氨管分布器，35-外循环槽冷却水管，36-环形挡板，37-环形筛板内环壁，38-环形筛板外环壁，39-筛孔，41-塔内吸收液喷淋装置，42-循环液喷淋装置，43-水喷淋装置，44-吸收液喷淋装置，45-酸碱度测量仪器一，46-环形筛板二，47-环形挡板二，55-酸碱度测量仪器二，56-环形筛板三，57-环形挡板三，65-酸碱度测量仪器三，66-氧化槽补氨管分布器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步描述，但下述内容并不构成对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本氨-硫酸铵法烟气脱硫装置包括烟气脱硫吸收塔1和外循环槽2，也可包氧化槽5，烟气脱硫吸收塔1内自下而上包括氧化段、预吸收段、外循环吸收段、洗涤段和除雾段。

氧化段位于吸收塔下部，在氧化段的下部设有出料口，该出料口通过管路与下吸收段外循环泵4的入口相连通，所述下吸收段外循环泵4的出口通过管路与设在所述预吸收段内的塔内吸收液喷淋装置41的入口相连通；在氧化段内设有吸收塔釜导流桶11，设备运行时吸收塔釜导流桶11位于液面之下，该吸收塔釜导流桶主要由下部的直桶和上部的向上扩大的喇叭桶构成，在吸收塔釜导流桶11内的下部设有吸收塔釜导流桶内空气分布器13，吸收塔釜导流桶内空气分布器13与用以通入空气的进吸收塔釜氧化空气管20相连通；在吸收塔釜导流桶11的外部或周围设有吸收塔釜补氨管分布器34，吸收塔釜补氨管分布器34与通入氨的吸收塔釜补氨管21相连通。

在烟气脱硫吸收塔1内的中部或中上部设有吸收液体收集器8，氧化段与吸收液体收集器8之间为预吸收段，预吸收段与进气烟道10通过烟道口相连通，在烟道口之上的预吸收段内设有环形筛板6。

如图2所示，环形筛板6上设有多个筛孔，环形筛板6的外环壁与预吸收段的塔壁紧密连接，环形筛板6的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板36相连接，该环形挡板36的上部构成环形筛板6的溢流堰，该环形挡板36的下部构成烟气折流挡板。

吸收液体收集器8的下部设有出液口，该出液口通过吸收塔去外循环槽管17与所述外循环槽2相连通以使吸收液体收集器收集的部分液体导入外循环槽2中；外循环槽2的下部设有循环液出口，在所述液体收集器8之上的烟气脱硫吸收塔1内设有循环液喷淋装置42，所述循环液喷淋装置42通过管路与外循环槽2的循环液出口相连通，所述吸收液体收集器8与循环液喷淋装置42之间构成所述外循环吸收段；在所述外循环吸收段之上的洗涤段内设有与进水管16相连通的水喷淋装置43；在除雾段内设有除雾装置，例如除雾器7。

本装置可以不包括氧化槽5，但在一种优选方案中可加入能提高氧化效果的氧化槽5，也可以进一步在氧化槽5内设有结构与吸收塔釜导流桶11类似的氧化槽内导流桶12，该氧化槽内导流桶12由下部的直桶和上部的向上扩大的喇叭桶构成，在所述氧化槽内导流桶12内的下部设有与进氧化槽氧化空气管25相连通的氧化槽内导流桶内空气分布器14；在所述氧化槽内导流桶12的外部或周围设有与所述进氧化槽氨管32相连通的氧化槽补氨管分布器66。在所述氧化槽5上设有与所述氧化段下部相连通的去氧化槽出料管27；在所述氧化槽5的下部设有氧化槽出料管26。

本装置可进一步包括烟气冷却区，例如在在进气烟道10内设有使吸收液与烟气29顺流接触的吸收液喷淋装置44，该吸收液喷淋装置44通过去吸收塔烟道吸收液管28和与下吸收段外循环泵4的出口相连通。进气烟道10用以向吸收塔内通入烟气，进气烟道10以水平或斜向下的角度，优选斜向下的角度通入预吸收段内。在图1的优选方案中，进气烟道10以斜向下的角度通入预吸收段内。在环形筛板6之上的预吸收段内设有塔内吸收液喷淋装置41，该塔内吸收液喷淋装置41通过管路与下吸收段外循环泵4的出口相连通。

本装置中的环形筛板结构除了可应用于预吸收段外，还可应用于外循环吸收段或洗涤段，例如在外循环吸收段内设有环形筛板二46，该环形筛板二46上设有多个筛孔，环形筛板二46的外环壁与外循环吸收段的塔壁紧密连接，环形筛板二46的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板二47相连接，该环形挡板二47的上部构成环形筛板二46的溢流堰，该环形挡板二47的下部构成烟气折流挡板。还可以在所述洗涤段内设有环形筛板三56，该环形筛板三56上设有多个筛孔，环形筛板三56的外环壁与洗涤段的塔壁紧密连接，环形筛板三56的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板三57相连接，该环形挡板三57的上部构成环形筛板三56的溢流堰，该环形挡板三57的下部构成烟气折流挡板。

本装置的外循环槽2的上部设有用以通入氨的进外循环槽氨管33。在烟气脱硫吸收塔1的顶部设有吸收塔出气管15。

本装置中的各管道可按现有技术中的方式布置，在一种优选方案中，在外循环槽2的循环液出口与所述循环液喷淋装置42之间的管路上设有上吸收段外循环泵3；氧化段的下部出料口通过下吸收段外循环泵进料管22与下吸收段外循环泵4相连通，下吸收段外循环泵4通过下吸收段外循环泵出料管23与所述塔内吸收液喷淋装置41相连通，下吸收段外循环泵4通过下吸收段外循环泵出料分支管24分别与所述氧化槽5和所述进气烟道10内的吸收液喷淋装置44相连通。

为了监控装置各处的液体的pH值，并精确控制氨的投加量，可以在在所述外循环槽2内或与外循环槽2连接的管路上设有测定槽内循环液pH值的酸碱度测量仪器一45，在所述氧化槽5内或与氧化槽5连接的管路上设有测定槽内氧化液pH值的酸碱度测量仪器二55，在所述下吸收段外循环泵4出口处或与下吸收段外循环泵4出口相连接的管路上设有测定氧化段出料pH值的酸碱度测量仪器三65。

在设备运行过程中，除尘后的含SO₂的烟气29通常温度较高，进吸收塔1之前需要降低温度。本装置通过在进口烟道10中，用吸收塔1塔釜的经过氧化后的吸收液体洗涤。进口烟道10内的洗涤液体可用喷嘴喷淋，喷淋液体的方向和进口烟道10内的含SO₂的烟气29顺流接触，洗涤液体中的水蒸发吸热，降低烟气29的温度，同时洗涤液得到浓缩。去吸收塔烟道吸收液管28中的流量控制在烟气29离开进口烟道10进吸收塔1时温度降低到露点以下。

从进口烟道10来的夹带吸收液体的烟气进入吸收塔1后，气液分离，气体向上进入预吸收段，液体落入塔釜，即氧化段。

塔釜液面31下设计特殊结构的导流桶。吸收塔釜导流桶11上部为扩大的喇叭孔，下部为直桶形状。在导流桶11的直桶内下部位置设置的氧化空气分布器13，使吸收塔釜氧化空气管20来的空气进入导流桶11的直桶下部位置的分布器中，造成导流桶内外液体中气含率差异，导流桶内液体中气含率高，导流桶外液体中气含率低，造成流体的静压差，从而产生液体环流运动，使吸收液体在内套筒和套筒外之间循环达到扩散和传质的目的。由于内循环氧化方法结构简单，不需要机械动力，操作可靠，减少了电能损耗。同时，氧化段用于氧化作用生成硫酸铵，溶液的pH值下降，吸收塔釜补氨管21来的氨通过吸收塔釜补氨管分布器34进入塔釜，由于导流桶产生的液体环流运动，使氨快速扩散到吸收液中。也就是快速控制了吸收塔1塔釜溶液的pH值。吸收塔釜补氨管21的加氨量通过检测下吸收段外循环泵4出口或与出口相连的管道内的溶液的pH值来控制。氨-硫酸铵法烟气脱硫希望产物为硫酸铵，在吸收塔过程，形成(NH₄)₂SO₃-NH₄HSO₃-H₂O的吸收液体系，该吸收液体系中NH₄HSO₃对SO₂不具有吸收能力，该溶液中(NH₄)₂SO₃对SO2具有良好的吸收能力，它是氨法中的主要吸收剂。氨水对SO₂的吸收效果较差，该溶液中NH₄HSO₃对SO₂不具有吸收能力，所以溶液中NH₄HSO₃达到一定浓度时，需要采取措施处理，氨-硫酸铵法烟气脱硫系统，控制吸收液pH值是为了保持溶液中(NH₄)₂SO₃的浓度。在吸收塔的氧化段，形成(NH₄)₂SO₄-(NH₄)₂SO₃-NH₄HSO₃-H₂O的吸收液体系，由于氧化作用，部分(NH₄)₂SO₃氧化成了(NH₄)₂SO_4，导致吸收能力下降，所以最优情况是转移部分氧化过程到氧化槽。

氧化槽5液面下设计特殊结构的导流桶，即氧化槽内导流桶12。该导流桶上部为扩大的喇叭孔，下部为直桶形状。在导流桶的直桶下部位置设置的氧化槽内导流桶内空气分布器14，使进氧化槽氧化空气管25来的空气进入导流桶的直桶下部位置的分布器中，造成导流桶内外液体中气含率差异，导流桶内液体中气含率高，导流桶外液体中气含率低，造成流体的静压差，从而产生液体环流运动，使吸收液体在内套筒和套筒外之间循环达到扩散和传质的目的。由于内循环氧化方法结构简单，不需要机械动力，操作可靠，减少了电能损耗。同时，氧化段用于氧化作用，亚硫酸铵氧化生成硫酸铵，亚硫酸氢铵氧化生成硫酸铵，溶液的pH值下降，进氧化槽氨管32来的氨进入氧化槽5，由于导流桶产生的液体环流运动，使氨快速扩散到吸收液中。也就是快速控制了吸收塔1塔釜溶液的pH值，使硫酸氢铵转化成稳定的硫酸铵。进氧化槽氨管32的补充氨量通过安装在氧化槽5上的pH值检测来控制。

吸收塔1氧化段液体经过下吸收段外循环泵进料管22进入下吸收段外循环泵4，下吸收段外循环泵出料管23将吸收液体循环打入吸收塔的预吸收段。本发明将吸收塔1的釜液液面31之上到吸收液体收集器8之间定义为预吸收段。本发明的环形筛板结构(包括环形筛板、环形筛板二、环形筛板三)用于解决烟气壁流问题，在环形筛板末端安装的环形挡板主要具有两个功能，挡板上端为环形筛板的溢流堰，挡板下端为环形筛板的烟气折流挡板。过程如下：烟气沿吸收塔塔壁向上流动时，到达环形筛板处受阻，向塔中方向折流，部分气体穿过筛孔，与通过筛孔的吸收液体接触，部分气体到达环形筛板末端，在折流板作用下，流向改为向下后向塔中方向流动，与喷淋下的吸收液体接触。环形筛板上部沿塔壁流动的吸收液以及部分喷淋液体，收集到环形筛板上，通过环形筛板末端溢流堰高度的设置，使收集到环形筛板上的部分吸收液通过筛孔向下流动，洗涤塔壁附近的烟气，使收集到环形筛板上的部分吸收液通过环形筛板末端溢流堰流出。这样，在环形筛板上，烟气流量得到减少，喷淋密度不变，液气比增大；在环形筛板中有液层和筛孔中的气液接触；在环形筛板下，由于部分液体通过了筛孔，与塔壁附近上升的烟气也进行了气液接触，吸收空间得到有效利用。

下吸收段外循环泵出料分支管24分为去氧化槽出料管27和去吸收塔烟道吸收液管28，吸收液体去氧化槽5氧化后由氧化槽出料管26去硫铵结晶。

吸收塔1的吸收液体收集器8和循环液喷淋装置42之间为循环吸收段。在循环吸收段设置的液体收集器8，将部分吸收液从侧线导出吸收塔1，经吸收塔去外循环槽管17流入外循环槽2，通过酸碱度测量仪器一35控制经管线流入外循环槽2的氨量，从而控制外循环槽2的pH值在合理范围内；外循环槽2经外循环槽去外循环泵管18去上吸收段外循环泵3，吸收液经过上吸收段外循环泵加压后通过外循环槽去吸收塔管19循环回吸收塔1。

循环液喷淋装置42和水喷淋装置43之间的部分为洗涤段。在洗涤段，进水管16来的水通过喷淋洗涤经过氨吸收后的烟气，洗涤烟气中夹带的硫酸铵、氨等。经过水洗涤后的烟气，进入除雾段，脱除烟气中夹带的雾滴。除雾后的烟气经过吸收塔出气管15排出。

以处理220t/h锅炉烟气为例，其烟气量270000Nm³/h(工况烟气量398600m³/h)，入口烟气温度125℃,入口烟气SO₂浓度2000mg/Nm³，用5％(wt)浓度的氨水吸收，预洗涤段和氧化槽的氨水量合计2832kg/h，预洗段内径，烟气平均流速3.2m/s，环形筛板宽度300mm.,筛板开孔率8％，约5700m³/h烟气通过筛孔，预洗段中空部烟气平均流速4.13m/s。

预洗涤段吸收液41℃，PH＝5.0-6.3，喷淋层3层，上层喷淋环形筛板板上区，中间层喷淋环形筛板内的空塔区，下层喷淋环形筛板板下区，上层喷淋量167m³/h，中间层喷淋量167m³/h，下层喷淋量167m³/h，平均液气比分别为1:2386、1：2352、1:2386。如不加环形筛板，同样的喷淋总量均分为喷淋层3层，平均液气比为1：2386。并且上层喷淋环形筛板板上区靠近塔壁位置，液气比大于平均值。所以设计环形筛板后实际增大了喷淋吸收的液气比。

外循环吸收段，工况烟气量343900m³/h，用5％(wt)浓度的氨水吸收，外循环吸收段氨水量2832kg/h，烟气流速2.3m/s，吸收塔内径，喷淋量合计250m³/h，设计环形筛板的效果同预吸收段。pH值5.0-6.0，温度40℃。

塔上部补充的工艺水量9445kg/h。烟气经过折板除雾器和电除雾器后排放大大气中。

按氧利用率18％计，吸收塔与氧化槽计算所需氧化空气量为2320m³/h，因烟气中有部分氧，实际需求少于2320m³/h，如不设导流桶，实际运行通入氧化空气量1600m³/h，在氧化段和氧化槽设导流桶后，实际运行通入空气量1360m³/h。氧化槽pH值为6.2，弱酸性操作，温度＜60℃。

出吸收塔烟气温度50℃，出口烟气SO₂浓度≤100mg/Nm³，脱硫效率≥95％，氧化率≥98％。

虽然在这里通过某个或某些特殊配置描述和阐明本发明，然而其目的并不在于限制所述细节，因为可能在专利要求范围内有各种修改和结构变更，并不偏离发明精神。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于其包括中空的烟气脱硫吸收塔(1)和外循环槽(2)，所述烟气脱硫吸收塔(1)内自下而上包括氧化段、预吸收段、外循环吸收段、洗涤段和除雾段，在所述氧化段的下部设有出料口，该出料口通过管路与下吸收段外循环泵(4)的入口相连通，所述下吸收段外循环泵(4)的出口通过管路与设在所述预吸收段内的塔内吸收液喷淋装置(41)的入口相连通；在所述氧化段内设有吸收塔釜导流桶(11)，该吸收塔釜导流桶主要由下部的直桶和上部的向上扩大的喇叭桶构成，在吸收塔釜导流桶(11)内的下部设有与进吸收塔釜氧化空气管(20)相连通的吸收塔釜导流桶内空气分布器(13)，在所述吸收塔釜导流桶(11)的外部设有与吸收塔釜补氨管(21)相连通的吸收塔釜补氨管分布器(34)；在所述烟气脱硫吸收塔(1)内设有吸收液体收集器(8)，所述氧化段与吸收液体收集器(8)之间为所述预吸收段，预吸收段与进气烟道(10)通过烟道口相连通，在所述烟道口之上的预吸收段内设有环形筛板(6)，该环形筛板(6)上设有多个筛孔，环形筛板(6)的外环壁与预吸收段的塔壁紧密连接，环形筛板(6)的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板(36)相连接；所述吸收液体收集器(8)的下部设有出液口，该出液口通过吸收塔去外循环槽管(17)与所述外循环槽(2)相连通以使吸收液体收集器收集的部分液体导入外循环槽(2)中；外循环槽(2)的下部设有循环液出口，在所述液体收集器(8)之上的烟气脱硫吸收塔(1)内设有循环液喷淋装置(42)，所述循环液喷淋装置(42)通过管路与所述外循环槽(2)的循环液出口相连通，所述吸收液体收集器(8)与循环液喷淋装置(42)之间构成所述外循环吸收段；在所述外循环吸收段之上的洗涤段内设有与进水管(16)相连通的水喷淋装置(43)；在所述除雾段内设有除雾装置(7)。

2.根据权利要求1所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述环形挡板(36)的上下沿均超出所述环形筛板(6)，该环形挡板(36)的上部构成环形筛板(6)的溢流堰，该环形挡板(36)的下部构成烟气折流挡板。

3.根据权利要求1所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于该装置还包括氧化槽(5)，所述氧化槽(5)通过管路与所述下吸收段外循环泵(4)的出口相连通；在所述氧化槽(5)上设有进氧化槽氨管(32)；在所述氧化槽(5)的下部设有氧化槽出料管(26)。

4.根据权利要求3所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于在所述氧化槽(5)内设有氧化槽内导流桶(12)，该氧化槽内导流桶(12)由下部的直桶和上部的向上扩大的喇叭桶构成，在所述氧化槽内导流桶(12)内的下部设有与进氧化槽氧化空气管(25)相连通的氧化槽内导流桶内空气分布器(14)；在所述氧化槽内导流桶(12)的外部设有与所述进氧化槽氨管(32)相连通的氧化槽补氨管分布器(66)。

5.根据权利要求1所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述进气烟道(10)以水平或斜向下的角度通入预吸收段内；在所述进气烟道(10)内设有使吸收液与烟气(29)顺流接触的吸收液喷淋装置(44)，该吸收液喷淋装置(44)通过管路与所述下吸收段外循环泵(4)的出口相连通。

6.根据权利要求1所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于在所述外循环吸收段内设有环形筛板二(46)，该环形筛板二(46)上设有多个筛孔，环形筛板二(46)的外环壁与外循环吸收段的塔壁紧密连接，环形筛板二(46)的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板二(47)相连接。

7.根据权利要求1所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于在所述洗涤段内设有环形筛板三(56)，该环形筛板三(56)上设有多个筛孔，环形筛板三(56)的外环壁与洗涤段的塔壁紧密连接，环形筛板三(56)的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板三(57)相连接。

8.根据权利要求6或7所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述环形挡板二(47)的上下沿均超出所述环形筛板二(46)，环形挡板二(47)的上部构成环形筛板二(46)的溢流堰，该环形挡板二(47)的下部构成烟气折流挡板；所述环形挡板三(57)的上下沿均超出所述环形筛板三(56)，环形挡板三(57)的上部构成环形筛板三(56)的溢流堰，该环形挡板三(57)的下部构成烟气折流挡板。

9.根据权利要求3或5所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于在所述烟气脱硫吸收塔(1)的顶部设有使处理后的烟气排出烟气脱硫吸收塔(1)的吸收塔出气管(15)；在所述外循环槽(2)的循环液出口与所述循环液喷淋装置(42)之间的管路上设有上吸收段外循环泵(3)；所述氧化段的下部出料口通过下吸收段外循环泵进料管(22)与下吸收段外循环泵(4)相连通，下吸收段外循环泵(4)通过下吸收段外循环泵出料管(23)与所述塔内吸收液喷淋装置(41)相连通，下吸收段外循环泵(4)通过下吸收段外循环泵出料分支管(24)分别与所述氧化槽(5)和所述进气烟道(10)内的吸收液喷淋装置(44)相连通。

10.根据权利要求9所述的氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于在所述外循环槽(2)内或与外循环槽(2)连接的管路上设有测定槽内循环液pH值的酸碱度测量仪器一(45)，在所述氧化槽(5)内或与氧化槽(5)连接的管路上设有测定槽内氧化液pH值的酸碱度测量仪器二(55)，在所述下吸收段外循环泵(4)出口处或与下吸收段外循环泵(4)出口相连接的管路上设有测定氧化段出料pH值的酸碱度测量仪器三(65)。