CN105771607A - 一种氨法脱硫超低排放系统和工艺 - Google Patents

一种氨法脱硫超低排放系统和工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氨法脱硫超低排放系统和工艺，属于环境保护领域，包括：脱硫塔，加氨系统，循环结晶系统，净化水洗系统以及后硫铵系统；脱硫塔的氧化段的下部通过循环结晶系统与后硫铵系统相连接，脱硫塔的氧化段的上部通过管线与加氨系统相连接，循环结晶系统通过管线与脱硫塔的浓缩循环段相连接，脱硫塔的净化水洗段通过管线与净化水洗系统相连接。本发明提供的超低排放工艺属气‑液反应，反应速度快，反应完全，脱硫效率高。本发明的系统实现了超低排放要求，且结构简洁明了，易于实现，成本低，利于广泛推广应用。

Description

一种氨法脱硫超低排放系统和工艺
技术领域
本发明涉及一种氨法脱硫超低排放系统和工艺，属于环境保护技术领域。
背景技术
我国是世界产煤和燃煤大国，由燃煤排放的二氧化硫造成的酸雨已影响到全国40％近400万平方公里的面积，且还在扩大。
治理烟气中的二氧化硫有许多方法：有燃烧前的燃料脱硫、燃烧脱硫剂的燃烧过程中脱硫以及燃烧后的烟气脱硫。从目前世界各国的使用情况看：对燃煤锅炉来说，最经济、有效的方法是烟气脱硫。
目前，烟气脱硫技术根据不同的划分方法可以分为多种；其中最常用的是根据操作过程的物相不同，脱硫方法可分为湿法、干法和半干法。湿法脱硫技术成熟，脱硫效率和脱硫剂的利用率高，运行可靠。
常见的湿法脱硫技术包括氨法、钙法、镁法和海水法等。
钙法投资运行费用高、占地面积大、设备磨损腐蚀严重、副产物很难处理。我国镁矿的纯度不够，杂质偏多。镁法脱硫由于杂质问题设备堵塞严重。海水法脱硫适用于沿海的工厂，且只适用于含硫量小的低硫煤。
氨法脱硫反应速率快，无“三废”排放，不会造成环境的二次污染。副产物硫酸铵有很大的市场价值。
随着国家环保形势的日趋严峻，普通空塔喷淋的脱硫系统设计排放指标已完全不能满足国家要求。即使脱硫塔内有分段设计，也未解决氨法脱硫两大弊病：烟气拖尾和后处理不出产品。
因此，提供一种能够实现超低排放要求，且结构简洁明了，易于实现，成本低，利于广泛推广应用的氨法脱硫超低排放系统和工艺就成为该技术领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的之一在于，针对上述的不足，提供一种工艺简单，能极大的降低烟气排放中有害组分的氨法脱硫超低排放系统。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
一种氨法脱硫超低排放系统，其特征在于，包括：脱硫塔，加氨系统，循环结晶系统，净化水洗系统以及后硫铵系统；所述脱硫塔的氧化段的下部通过所述循环结晶系统与所述后硫铵系统相连接，所述脱硫塔的氧化段的上部通过管线与所述加氨系统相连接，所述循环结晶系统通过管线与所述脱硫塔的浓缩循环段相连接，所述脱硫塔的净化水洗段通过管线与所述净化水洗系统相连接。
优选地，所述脱硫塔自上而下，依次包括塔顶烟囱，净化水洗段，吸收段，浓缩循环段，烟道入口和氧化段；所述烟道入口位于所述浓缩段的下部；所述氧化段与浓缩循环段之间设有隔板；所述吸收段4通过回流管与所述氧化段相连接；所述氧化段下部设有四到五层气液分布器，每一层气液分布板分别通过一级循环泵与吸收段相连接；
所述循环结晶系统包括循环结晶槽，二级循环泵，结晶泵，溢流管，浓缩液管线，所述循环结晶槽的上部通过溢流管与所述脱硫塔的底部相连接，所述循环结晶槽的上部通过浓缩液管线与所述脱塔的浓缩循环段的下部相连接，所述循环结晶槽的中部通过二级循环泵与所述脱硫塔的浓缩循环段的上部相连接，所述循环结晶槽的上部通过溢流液回流管分别与后硫铵系统中的一级稠厚器、二级稠厚器、离心机相连接，所述循环结晶槽的底部通过结晶泵和管线与后硫铵系统中的一级稠厚器的中下部相连接；
所述加氨系统包括加氨槽和与之相连接的氨水泵，所述加氨槽通过所述氨水泵与所述脱硫塔的氧化段相连接；
所述后硫铵系统包括一级稠厚器、二级稠厚器、离心机、干燥机和包装机，所述一级稠厚器的底部与所述二级稠厚器相连接，所述一级稠厚器的上部通过管线与所述循环结晶槽的上部相连接，所述稠厚器的底部与所述离心机相连接，所述稠厚器的上部通过管线与所述循环结晶槽的上部相连接，所述离心机与所述干燥机相连接；所述净化水洗系统包括循环水槽、循环水泵、工艺水槽、工艺水泵，所述循环水槽通过循环水泵及对应管线与脱硫塔的净化水洗段相连接；循环液通过回流管线与循环水槽的上部相连接，所述工艺水槽通过工艺水泵与所述脱硫塔的净化水洗段上部相连接，完成净化水洗后的循环液通过回流管线流回循环水槽。
优选地，所述的烟道入口在入脱硫塔前3米处进行烟道防腐，烟道厚度δ＝6mm，入口烟道进行防烫伤保温。
优选地，所述氧化段采取6-12米的氧化液位，增加气液接触时间，设四到五层气液分布器，气液分布器上开有一定大小的孔，开孔率根据烟气中SO2含量进行精确设计。
优选地，所述氧化风机的大小和压力根据最差运行工况进行选型。
优选地，所述浓缩循环段设一层浓缩喷淋层，一来降低入塔烟气温度，二是利用高温烟气进行硫酸铵的浓缩结晶。
优选地，所述吸收段设多层喷淋和填料，气液在填料上充分接触反应，脱除掉烟气中的SO2，最上层喷淋上方设一单层除雾器，并配有一套除雾器冲洗装置，降低进入净化段的气液夹带负荷。
优选地，所述净化段设两层净化水洗喷淋层，中间加设填料，保证循环液置换充分，喷淋液经集液槽回流到循环水槽进行循环使用。
优选地，所述一级循环泵设有3个，分别与所述吸收段4相连接。
本发明的另一目的是提供一种工艺简单，能极大的降低烟气排放中有害组分的氨法脱硫超低排放工艺。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种氨法脱硫超低排放工艺，其步骤如下：
(1)烟气进入脱硫塔中下部，而后自下而上穿过整个塔体；
(2)一级循环泵将氧化段中的脱硫液打入脱硫塔的吸收段，然后喷淋，自上而下与烟气逆流接触吸收二氧化硫；
(3)脱除SO2后的烟气进入净化水洗系统；
(4)吸收SO2后的亚硫酸铵溶液经回流管回流到氧化段，与氨水泵来的氨水反应，一部分经一级循环泵打入吸收段4循环吸收SO2，另一部分氧化后溢流入循环结晶槽；
(5)控制氧化段的pH值，对氧化空气分布器进行合理的开孔设计，选择满足实际情况的风机压力和空气利用系数，保证氧化效率，将氧化好的溶液溢流到循环结晶槽；
(6)循环结晶槽中硫酸铵溶液的上层通过二级循环泵打入浓缩循环段进行蒸发提浓，硫酸铵溶液的下层通过结晶泵打入后硫铵处理系统；
(7)吸收段的上部设有单层除雾器，降低进入净化段的雾滴；
(8)工艺水泵将工艺水打入净化水洗段；
(9)氨水泵来的氨水加入脱硫塔的氧化段完成亚硫酸氢铵的还原；
(10)硫酸铵溶液打入后硫铵处理系统后依次经过一级稠厚器、二级稠厚器、离心机、干燥机、包装机后得到硫酸铵产品。
优选地，所述步骤(5)中所述pH值为4-6。
有益效果：
本发明提供的氨法脱硫超低排放系统涉及的工艺属气-液反应，反应速度快，反应完全，脱硫效率高。采用适宜的液气比、控制合理的pH值、独特的加氨方式、提高氧化效率等多种工艺手段，降低了脱硫后烟气中的气溶胶与尘含量，同时净化水洗段采用回塔补水方式，实现了循环利用，大大降低了水耗。本发明的脱硫系统实现了超低排放要求，且结构简洁明了，易于实现，成本低，利于广泛推广应用。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1是本发明氨法脱硫超低排放系统的结构示意图。
主要附图标记说明：
1 脱硫塔 2 烟道入口
3 浓缩循环段 4 吸收段
5 净化水洗段 6 回流管
7 塔顶烟囱 8 氧化段
9 气液分布器 10 一级循环泵
11 溢流管 12 循环结晶槽
13 结晶泵 14 二级循环泵
15 浓缩液管线 16 加氨槽
17 氨水泵 18 第一循环水槽
19 第一循环水泵 20 第二循环水槽
21 第二循环水泵 22 一级稠厚器
23 二级稠厚器 24 离心机
25 干燥机 26 包装机
27 溢流液回流管 28 氧化风机
具体实施方式
实施例1
如图1所示，是本发明氨法脱硫超低排放系统的结构示意图，图中，1为脱硫塔，2为烟道入口，3为浓缩循环段，4为吸收段，5为净化水洗段，6为回流管，7为塔顶烟囱，8为氧化段，9为气液分布器，10为一级循环泵，11为溢流管，12为循环结晶槽，13为结晶泵，14为二级循环泵，15为浓缩液溢流管线，16为氨水槽，17为氨水泵，18为循环水槽，19为循环水泵，20为工艺水槽，21为工艺水泵，22为第一稠厚器，23为第二稠厚器，24为离心机，25为干燥机，26为包装机，27为溢流液回流管，28为氧化风机。
本发明的氨法脱硫超低排放系统包括：包括脱硫塔，加氨系统，循环结晶系统，净化水洗系统以及后硫铵系统；所述脱硫塔1自上而下，依次包括塔顶烟囱7，净化水洗段5，吸收段4，浓缩循环段3，烟道入口2和氧化段8；所述烟道入口2位于所述浓缩段3的中下部；所述氧化段8与浓缩循环段3之间设有隔板；所述吸收段4通过回流管6与所述氧化段8相连接；所述氧化段8下部设有四到五层气液分布器9，每一层气液分布器分别通过一级循环泵10与吸收段4相连接；所述循环结晶系统包括循环结晶槽12，二级循环泵14，结晶泵13，溢流管11，浓缩液管线15，所述循环结晶槽12的上部通过溢流管11与所述脱硫塔的底部相连接，所述循环结晶槽12的上部通过浓缩液管线15与所述脱硫塔的浓缩循环段3的下部相连接，所述循环结晶槽12的中部通过二级循环泵14与所述脱硫塔的浓缩循环段3的上部相连接，所述循环结晶槽12的底部通过结晶泵13和管线与后硫铵系统中的一级稠厚器22的中上部相连接；所述循环结晶槽12的上部通过溢流液回流管27与后硫铵系统中的一级稠厚器22、二级稠厚器23和离心机24相连接；所述加氨系统包括氨水槽16和与之相连接的氨水泵17，所述氨水槽16通过所述氨水泵17与所述脱硫塔1的氧化段8相连接；后硫铵系统包括一级稠厚器22、二级稠厚器23、离心机24、干燥机25、包装机26，所述一级稠厚器22的底部与所述二级稠厚器23顶部相连接，所述一级稠厚器22的上部通过管线与所述循环结晶槽12的上部相连接，所述稠厚器23的底部与所述离心机24相连接，所述稠厚器23的上部通过溢流液回流管27与所述循环结晶槽12的上部相连接，所述离心机24与所述干燥机25相连接，所述干燥机25与包装机26相连；所述净化水洗系统包括循环水槽18、循环水泵19、工艺水槽20、工艺水泵21，所述循环水槽18通过循环水泵19及对应管线与脱硫塔的净化水洗段5相连接；循环液通过回流管线与循环水槽18的上部相连接。所述工艺水槽20通过工艺水泵21与所述脱硫塔的净化水洗段5上部相连接，完成净化水洗后循环液通过回流管线流回循环水槽18。
所述的烟道入口2在入脱硫塔前3米处进行烟道防腐，烟道厚度δ＝6mm，入口烟道进行防烫伤保温；
所述氧化段8采取6-12米的氧化液位，增加气液接触时间，设四到五层气液分布器9，气液分布器上开有一定大小的孔(常规孔径即可)，开孔率根据烟气中SO2含量进行精确设计；
所述氧化风机28的大小和压力根据最差运行工况进行选型,压力0.12-0.17MPa，流量20-150m3/min。
所述浓缩循环段3设一层浓缩喷淋层，一来降低入塔烟气温度，二是利用高温烟气进行硫酸铵的浓缩结晶；
所述吸收段设两到三层喷淋和规整填料，气液在填料上充分接触反应，脱除掉烟气中的SO2。最上层喷淋上方设一单层除雾器，并配有一套除雾器冲洗装置，降低进入净化段的气液夹带负荷；
所述净化段设两层净化水洗喷淋层，中间加设填料规整填料，保证循环液置换充分，喷淋液经集液槽回流到循环水槽进行循环使用。
所述一级循环泵10设有3个，分别与所述吸收段4相连接
本发明的氨法脱硫的超低排放工艺的具体流程为：
(1)锅炉烟气经烟道入口2进入脱硫塔1中下部的浓缩循环段3，经二级循环喷淋液降温后，进入吸收段4，烟气中绝大多数的二氧化硫在此被吸收下来，脱硫后的烟气继续上升，进入净化水洗段5，经净化除雾后，成为净烟气，由塔顶烟囱7排放；
(2)一级循环泵将氧化段中的脱硫液打入脱硫塔的吸收段，然后喷淋，自上而下与烟气逆流接触吸收二氧化硫，形成亚硫酸氢铵，亚硫酸氢铵由回流管6回流到脱硫塔1底部的氧化段8；
(3)脱除SO2后的烟气进入净化水洗系统；
(4)吸收SO2后的溶液通过回流管回流到脱硫塔的氧化段；
(5)脱硫塔的氧化段控制pH值在4-6，对氧化空气分布器进行合理的开孔设计，开孔数为5000-15000个，选择满足实际情况的风机压力0.12-0.17MPa和空气利用系数30-50％，保证氧化效率；
(6)亚硫酸铵在脱硫塔1底部的氧化段8被多层分布均匀的氧化空气充分氧化成硫酸铵溶液，部分硫酸铵溶液经溢流管11进入循环结晶槽12，由二级循环泵14经循环管进入浓缩循环段3循环，利用烟气温度使循环液水分得到蒸发，达到饱和目的，形成固含量10％的硫酸铵浆液；
(7)吸收段上设单层除雾器，降低进入净化段的雾滴；
(8)工艺水泵21将工艺水打入净化水洗段；
(9)氨水泵来的氨水加入脱硫塔氧化段完成亚硫酸氢铵的还原；
(10)固含量10％的硫酸铵浆液由结晶泵13送入一级稠厚器22进行初步固液分离，分离清液进入循环结晶槽12，重液(固含量20％～40％)进入二级稠厚器23继续沉降分离；溢流清液进入循环结晶槽12，结晶液(固含量40％～60％)进入离心机24分离；离心机24的过滤清液进入循环结晶槽12，虑渣为含湿量3％～5％的硫酸铵湿粉。
本发明的效果表现在：本发明提供的方法属气-液反应，反应速度快，反应完全，脱硫效率高。
具体体现在：脱硫后烟气中的总颗粒物(气溶胶和尘匀以颗粒物形式体现)含量为2-4％，其测量采用GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》标准；现有的脱硫系统的脱硫后烟气中的总颗粒物含量为8-10％，降低了6％。
本发明的氨法脱硫的超低排放工艺的净化水洗段采用回塔补水方式，实现了循环利用，大大降低了水耗。本发明的脱硫系统实现了超低排放要求，且结构简洁明了，易于实现，成本低，利于广泛推广应用。
上述实施例的说明，不是对本发明结构、工艺的限定，任何对本发明作简单变换后的结构，或具有相同功能的工艺，均属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种氨法脱硫超低排放系统，其特征在于:包括：脱硫塔，加氨系统，循环结晶系统，净化水洗系统以及后硫铵系统；所述脱硫塔的氧化段的下部通过所述循环结晶系统与所述后硫铵系统相连接，所述脱硫塔的氧化段的上部通过管线与所述加氨系统相连接，所述循环结晶系统通过管线与所述脱硫塔的浓缩循环段相连接，所述脱硫塔的净化水洗段通过管线与所述净化水洗系统相连接。
2.根据权利要求1所述的氨法脱硫超低排放系统，其特征在于：所述脱硫塔自而下，依次包括塔顶烟囱，净化水洗段，吸收段，浓缩循环段，烟道入口和氧化段；所述烟道入口位于所述浓缩段的下部；所述氧化段与浓缩循环段之间设有隔板；所述吸收段通过回流管与所述氧化段相连接；所述氧化段下部设有4-5层气液分布器，每一层气液分布板分别通过一级循环泵与吸收段相连接；
所述循环结晶系统包括循环结晶槽，二级循环泵，结晶泵，溢流管，浓缩液管线，所述循环结晶槽的上部通过溢流管与所述脱硫塔的底部相连接，所述循环结晶槽的上部通过浓缩液管线与所述脱塔的浓缩循环段的下部相连接，所述循环结晶槽的中部通过二级循环泵与所述脱硫塔的浓缩循环段的上部相连接，所述循环结晶槽的上部通过溢流液回流管分别与后硫铵系统中的一级稠厚器、二级稠厚器和离心机相连接，所述循环结晶槽的底部通过结晶泵和管线与后硫铵系统中的一级稠厚器的上部相连接；
所述加氨系统包括氨水槽和与之相连接的氨水泵，所述加氨槽通过所述氨水泵与所述脱硫塔的氧化段相连接；
所述后硫铵系统包括一级稠厚器、二级稠厚器、离心机、干燥机和包装机，所述一级稠厚器的底部与所述二级稠厚器相连接，所述一级稠厚器的上部通过管线与所述循环结晶槽的上部相连接，所述稠厚器的底部与所述离心机相连接，所述稠厚器的上部通过管线与所述循环结晶槽的上部相连接，所述离心机与所述干燥机相连接；所述净化水洗系统包括循环水槽、循环水泵、工艺水槽和工艺水泵，所述循环水槽通过循环水泵及对应管线与脱硫塔的净化水洗段相连接；循环液通过回流管线与循环水槽的上部相连接，所述工艺水槽通过工艺水泵与所述脱硫塔的净化水洗段的上部相连接，完成净化水洗后的循环液通过回流管线流回循环水槽。
3.根据权利要求2所述的氨法脱硫超低排放系统，其特征在于：所述的烟道入口在入脱硫塔前3米处进行烟道防腐，烟道厚度δ＝6mm。
4.根据权利要求2所述的氨法脱硫超低排放系统，其特征在于：所述氧化段的氧化液位为6-12米，气液分布器的开孔率为1％-3％。
5.根据权利要求2所述的氨法脱硫超低排放系统，其特征在于：所述氧化风机的大小为20-150m3/min,压力0.12-0.17MPa。
6.根据权利要求2所述的氨法脱硫超低排放系统，其特征在于：所述浓缩循环段设一层浓缩喷淋层。
7.根据权利要求2所述的氨法脱硫超低排放系统，其特征在于：所述吸收段设有3层喷淋和填料，最上层喷淋上方设一单层除雾器，并配有一套除雾器冲洗装置。
8.根据权利要求2所述的氨法脱硫超低排放系统，其特征在于：所述净化段设两层净化水洗喷淋层，中间加设填料；所述一级循环泵设有3个，分别与所述吸收段相连接。
9.一种氨法脱硫超低排放工艺，其步骤如下：
(1)烟气进入脱硫塔中下部，而后自下而上穿过整个塔体；
(2)一级循环泵将氧化段中的脱硫液打入脱硫塔的吸收段，然后喷淋，自上而下与烟气逆流接触吸收二氧化硫；
(3)脱除SO2后的烟气进入净化水洗系统；
(4)吸收SO2后的亚硫酸铵溶液经回流管回流到氧化段，与氨水泵来的氨水反应，一部分经一级循环泵打入吸收段循环吸收SO2，另一部分氧化后溢流入循环结晶槽；
(5)控制氧化段的PH值，对氧化空气分布器进行合理的开孔设计，选择满足实际情况的风机压力和空气利用系数，保证氧化效率，将氧化好的溶液溢流到循环结晶槽；
(6)循环结晶槽中硫酸铵溶液的上层通过二级循环泵打入浓缩循环段进行蒸发提浓，硫酸铵溶液的下层通过结晶泵打入后硫铵处理系统；
(7)吸收段的上部设有单层除雾器，降低进入净化段的雾滴；
(8)工艺水泵将工艺水打入净化水洗段；
(9)氨水泵来的氨水加入脱硫塔的氧化段完成亚硫酸氢铵的还原；
(10)硫酸铵溶液打入后硫铵处理系统后依次经过第一稠厚器、第二稠厚器、离心机、干燥机处理，得到硫酸铵产品。
10.根据权利要求9所述的氨法脱硫超低排放工艺，其特征在于：所述步骤(5)中所述pH值为4-6。
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