CN105854538A - 一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨‑亚硫酸铵法烟气脱硫装置，包括吸收剂系统、脱硫吸收系统、脱硫尾气净化系统、工艺水系统、烟尘过滤系统、亚硫酸铵结晶系统、亚硫酸铵回收干燥包装系统、事故处理系统及控制系统。所述脱硫吸收系统装置设置在增压风机的出口端到烟囱入口端之间。其特征一在于在所述的脱硫吸收系统为双塔或单塔双段结构，塔内设置多层喷淋装置和1‑2层筛板、撞击式除雾器及尾气净化装置，塔外设置湿式电除雾器，去除雾滴和气溶胶；本发明所提供的装置脱硫效率可在99%左右，可显著减少气溶胶等二次污染物的生成，可达到严格的环保排放要求；亚硫酸铵属化工原料为市场所需，本发明所述装置属资源回收型的脱硫装置。

Description

一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置

技术领域

本发明涉及烟气脱硫技术领域，特别涉及一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫工艺，具体地说是一种硫资源回收利用的高效烟气脱硫技术装置。

背景技术

在锅炉烟气脱硫工艺技术中，氨法烟气脱硫工艺有许多优点：脱硫效率≥95%；吸收剂容易获得，且耗量少；硫资源以硫酸铵、硫酸等形式回收利用，有一定的市场需求，因此近来已有较多的热电厂和工业锅炉所采用。

氨法烟气脱硫工艺与其他脱硫工艺相比虽有很多优点，但是氨法脱硫技术长时间存在着气溶胶、氨逃逸、硫酸铵副产品质量等问题，制约了其市场上的广泛应用。

通常氨法烟气脱硫工艺按生成副产品种类不同，可分为氨-硫铵法，氨-酸法，氨-亚硫酸铵法等。氨-硫铵法以生产硫酸铵作副产品，工艺过程中需要设置氧化风机，将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，耗用较多能源，而硫酸铵作农用肥料市场有限，价值不高；氨-酸法的副产品是硫酸和硫酸铵，而稀硫酸市场也有限；氨-亚硫酸铵法其副产品是亚硫酸铵，与硫酸铵法相比可省却氧化这道耗能工序，亚硫酸铵是化工原料，是草浆造纸、纤维织物蒸煮工艺中不可缺少的原料，市场前景很大，价值很高。氨法脱硫原理主要靠亚硫酸铵吸收SO2，吸收SO2后生成亚硫酸氢铵，补氨后又生成亚硫酸铵，这样可以循环吸收SO2，而亚硫酸铵可作副产品出售。

因此采用氨-亚硫酸铵法烟气脱硫是一种较好的脱硫工艺，在克服气溶胶、氨逃逸等问题后其市场前景和社会效益将会很大。

发明内容

本发明要解决的是氨法烟气脱硫装置中存在的上述问题，旨在提供一种新型氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，能进一步提高脱硫效率，有效而方便地控制气溶胶、氨逃逸和亚硫酸铵的结晶等问题，使氨法烟气脱硫技术能适应更严格的环保排放要求，在市场上形成商业规模，增大社会环境效益。

解决上述问题采用的技术方案是：一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，包括吸收剂系统、脱硫吸收系统、脱硫尾气净化系统、工艺水系统、烟尘过滤系统、亚硫酸铵结晶系统、亚硫酸铵回收干燥包装系统、事故处理系统及控制系统。所述脱硫吸收系统设置在增压风机的出口端到烟囱入口端之间。其特征一在于在所述的脱硫吸收系统为双塔或单塔双段结构，塔内设置多层喷淋装置和1-2层筛板、撞击式除雾器及脱硫尾气净化装置(脱硫尾气净化装置已获授权，专利号ZL201120375017.7)，去除雾滴和气溶胶；其特征二在于出吸收塔的吸收液通过专设的压力式过滤器去除残余烟尘，提高产成品的纯度；其特征三在于亚硫酸铵结晶系统采用冷却过饱和结晶器(亚硫酸铵溶液冷却结晶器已获授权，专利号ZL201120375006.9)，减少装置总能耗；其特征四在于所述装置采用DCS控制系统和CEMS在线检测仪表组成，将PH计、密度计、温度计、压力计、流量计的参数信号反馈到控制系统，根据监测的烟气量、SO2、O2、水分等数据实施优化控制。

本发明所提供的装置能高效脱除烟气中的SO2，控制和减少氨逃逸、气溶胶，减少装置总能耗，提高产品质量和稳定运行。

本发明的特点如下：

特点一，设置脱硫尾气净化装置，在源头上除去气溶胶的形成，利用其冷凝单元与烟气中的饱和水汽接触，使金属翅片表面凝结成雾滴与烟气中已形成的溶有铵盐液滴一起在金属翅片表面被收集除去，同时在较低温度下吸收游离气态氨减少氨逃逸，金属翅片表面温度越低除去游离气态氨效率越高，有效减少气溶胶等二次污染物的生成。

特点二，副产品亚硫酸铵的结晶不采用蒸发结晶，而用中和冷凝结晶，减少能源消耗；

特点三，在脱硫吸收系统中设置了多层喷淋和1-2层筛板，加强了气液传质传热吸收过程，可比常规工艺减少喷淋层数和气液比，还达到高的脱硫效率，低的能耗，良好的副产品质量和高的环境效益。具体如下：

1. 经预除尘后的原烟气通过增压风机进入本发明所述的脱硫吸收系统，经过脱硫后的净烟气排入烟囱。所述的脱硫吸收系统为双塔或单塔双段结构，塔内设置多层喷淋装置和1-2层筛板、撞击式除雾器及脱硫尾气净化装置，去除雾滴和气溶胶。所述多层喷淋装置和1-2层筛板能加强气液传质传热和吸收反应，能减少喷淋层数、气液比和循环液量。所述吸收系统设置成双塔或单塔双段结构，目的是将吸收反应区与吸收液浓缩区分成二部分，分别控制二部分吸收液的PH值、浓度和温度，达到各自最佳工况，有利于吸收和减少氨的逃逸；可使使从副塔底部贮槽或单塔下段底部贮槽出来的含有亚硫酸氢铵和亚硫酸铵吸收液，其成分、浓度和温度达到设定要求，有利于亚硫酸铵结晶分离。

2. 所述脱硫系统主塔顶部或单塔上段顶部设置撞击式除雾器及脱硫尾气净化装置，所述脱硫尾气净化装置也可单独设置在塔外。撞击式除雾器将烟气中夹带的液滴先行除去，脱硫尾气净化装置中的冷凝单元能使烟气中的饱和水蒸汽凝结成微小液滴而进一步除去，减少出塔时气溶胶的形成；所述撞击式除雾器及脱硫尾气净化装置均设有清水喷淋冲洗，一方面除去表面污物，另一方面喷清水吸收游离氨，在冷凝单元更能减少氨的逃逸。

3. 从副塔底部贮槽或单塔下段底部贮槽出来的含有亚硫酸氢铵和亚硫酸铵吸收液，经过压力式过滤器去除吸收液中的烟尘，提高副产品质量。

4. 经压滤机除去烟尘后的以亚硫酸氢铵为主的近饱和吸收液，进入亚硫酸铵结晶系统。所述亚硫酸铵结晶系统采用冷却过饱和结晶器，在结晶器中补入适量的碳铵，将吸收液中的亚硫酸氢铵中和成亚硫酸铵，使吸收液全部调整成亚硫酸铵溶液，此中和反应为吸热反应，使结晶器中的溶液温度下降，从而使结晶器中的亚硫酸铵溶液达到过饱和而结晶出来；所述结晶器壁通冷却水，帮助降温。

5. 本发明所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置的工艺水系统用于脱硫系统的补水，烟气降温，撞击式除雾器及脱硫尾气净化装置的清洗，脱硫尾气净化装置和亚硫酸铵结晶器的冷却用水，地面冲洗水。

6.本发明所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置所用的吸收剂为一定浓度的氨水，并用碳铵作中和亚硫酸氢铵用的反应剂，吸收剂系统设有相应的氨水输出泵。

7. 本发明所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，设有亚硫酸铵回收、干燥、包装系统。回收用离心式过滤器，干燥用真空皮带干燥机，包装机包装。

8. 本发明所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，设有事故、检修所需的事故处理系统，设有一定容量的事故贮槽，可将吸收塔中贮存的吸收液放置在内，所述系统还设有地面冲洗水系统、排水沟，集水坑及相应的泵。

9. 本发明所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，控制系统采用DCS控制系统和CEMS检测仪表，同时将PH计、密度计、温度计、压力计、流量计的参数信号反馈到控制系统，根据监测的烟气量、SO2、O2、水分等数据实施优化控制。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的双塔结构图。

图3是本发明的单塔双段结构图。

图4是本发明的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1-4，本发明所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，包括吸收剂系统1，脱硫吸收系统2，脱硫尾气净化系统3，工艺水系统4，烟尘过滤系统5，亚硫酸铵结晶系统6，亚硫酸铵回收干燥包装系统7，事故处理系统8及控制系统。所述装置设置在增压风机的出口端和到烟囱入口端之间。其特征在于所述的脱硫吸收系统2为双塔或单塔双段结构，参照图2，主塔或单塔上段内设置多层喷淋装置和1-2层筛板用于循环吸收液喷淋脱硫，副塔或单塔下段设置1-2层喷淋装置，用于烟气冷却和吸收液的蒸发浓缩，增加副产物溶液的浓度；主副双塔底部或单塔下段底部各设有吸收液贮槽，单塔上段吸收液由塔外专设的循环吸收液贮槽储存；单塔双段吸收塔在烟气进口上方设置一隔板9，将吸收塔分成上下二段，所述隔板9设有若干个穿过隔板的导烟管10，均匀分布在隔板9各处，导烟管10上方设有防淋罩11，烟气由下段通过此导烟管10进入上段进行脱硫反应，隔板9上部适当处在塔边开有园孔，使塔上段循环吸收液流向在塔外专设的循环液贮槽。

所述的脱硫尾气净化系统3其特征在于在主塔或单塔上段顶部设有2层撞击式除雾器和1层脱硫尾气净化装置；所述脱硫尾气净化装置既可设在塔内，也可在塔外单独设置，在塔外设置的脱硫尾气净化装置顺烟气流过的断面既可是园形，也可以是矩形或方形，其设置位置在烟气出塔口与烟囱之间。所述撞击式除雾器能将烟气中夹带的液滴先行除去，达到烟气中的含量在75mg/m3的要求；所述脱硫尾气净化装置内设有冷却水管、金属翅片，组成冷凝单元，进一步将烟气中的水汽冷凝除去，从而减少出塔时气溶胶的产生；所述撞击式除雾器及脱硫尾气净化装置间设有清水喷淋管，除去除雾器及脱硫尾气净化装置冷凝单元表面污物和吸收游离气态氨。

所述的烟尘过滤系统5是一种压力式过滤器，所述过滤器的滤料可以是滤布或烧结微孔滤管，其作用是将副塔或单塔下段贮存的带尘吸收液用泵压入过滤器除去烟尘。

所述的亚硫酸铵结晶系统6为带有冷却水壁的中和结晶器，所述结晶器内设置电动立式搅拌器，使晶核生长良好和晶浆均匀；所述结晶器上部带有气体安全排出装置，使中和、结晶过程中产生的气体由此无害排出；所述结晶器上部设有吸收液接入管口、碳铵溶液接入管口、CO2气体排出管口、仪表孔，底部设有亚硫酸铵浆液排出管口。

所述的吸收剂系统1有2个贮槽，一个是氨水贮槽，一个是碳铵溶液贮槽，每个贮槽均带有相应输出泵，所述氨水贮槽另带有气体安全排出装置。

所述的工艺水系统4用于脱硫系统的补水，烟气降温，除雾器的清洗，冷凝式除雾器和亚硫酸铵结晶器的冷却用水，地面冲洗水。

所述的亚硫酸铵回收干燥包装系统7，由离心式过滤器、真空皮带干燥机、包装机组成，亚硫酸铵固体由离心式过滤器分离而得，经真空皮带干燥机干燥，然后用包装机包装。

所述的事故处理系统8设有一定容量的事故贮槽，可将吸收塔中贮存的吸收液放置在内，所述系统还设有地面冲洗水系统、排水沟，集水坑及相应的泵。

所述的控制系统采用DCS控制系统和CEMS在线检测仪表组成，可将PH计、密度计、温度计、压力计、流量计的参数信号反馈到控制系统，根据监测的烟气量、SO2、O2、水分等数据实施优化控制。

本发明所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其运行特点是在脱硫同时回收固体亚硫酸铵，采用的方法是将亚硫酸氢铵用碳铵中和后生成亚硫酸铵，然后冷却过饱和结晶而成。其运行要求是副塔或单塔下段贮槽中的吸收液的主要成分为亚硫酸氢铵，适当控制亚硫酸铵量，其溶液浓度达到近饱和态，控制总盐密度、温度达到设定要求，在此过程中不补氨或少补氨，调节补水量符合溶液浓度要求；主塔或单塔上段的喷淋吸收液的PH＜6，控制补氨量以控制亚硫酸铵浓度，减少氨的损失，使吸收液密度控制在1.15-1.2kg/L。

单塔双段吸收塔在烟气进口上方设置一隔板9，将吸收塔分成上下二段，所述隔板9设有若干个穿过隔板的导烟管10，均匀分布在隔板各处，伸出隔板9部分的导烟管10末端设有防淋罩11，烟气由下段通过此导烟管10进入上段进行脱硫反应，隔板上部适当处在塔边开有圆孔，使塔上段循环吸收液流向在塔外专设的循环液贮槽。

优化地，导烟管10与隔板9呈85°倾角。发明人发现，竖直的烟管气流速度不易实现精确控制，不利于后期脱硫反应；倾角过大则容易产生管壁残留，发明人经过大量研究发现，导烟管10与隔板9呈85°倾角正好可以实现两者的平衡。

更进一步地，导烟管10内壁涂刷一层隔离液。锅炉烟气成分复杂，常见的导烟管10的材料多为为铁管、铝管、铜管等，时间长了会结垢，清除这些污垢需要进行拆装作业，费时费力。

因此，发明人通过在内壁刷一层隔离液，在需要清理时，仅铲去隔离液后再重新涂布即可。

隔离液由100重量份淡水、20～28重量份 悬浮剂、2～10重量份稀释剂、25～400重量份加重剂组成；其中悬浮剂由100重量份膨润土、15重量份羟丙基瓜尔胶与 18重量份卡拉胶组成；稀释剂由100重量份木质素磺酸钠和20重量份磺化丹宁组成；加重材料为重晶石。

本发明所提供的装置脱硫效率可在99%左右，可显著减少气溶胶等二次污染物的生成，可达到严格的环保排放要求。

应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，包括吸收剂系统（1），脱硫吸收系统（2），脱硫尾气净化系统（3），工艺水系统（4），烟尘过滤系统（5），亚硫酸铵结晶系统（6），亚硫酸铵回收干燥包装系统（7），事故处理系统（8）及控制系统；所述脱硫吸收系统（2）设置在增压风机的出口端和到烟囱入口端之间；

其特征在于所述脱硫吸收系统（2）为双塔或单塔双段结构，主塔或单塔上段内设置多层喷淋装置和1-2层筛板，用于循环吸收液喷淋脱硫，副塔或单塔下段设置1-2层喷淋装置，用于烟气冷却、吸收液的浓缩、初步脱硫并调整吸收液成分；

主副双塔底部或单塔下段底部各设有吸收液贮槽，单塔上段吸收液由塔外专设的循环吸收液贮槽储存；

单塔双段吸收塔在烟气进口上方设置一隔板（9），将吸收塔分成上下二段，所述隔板（9）设有若干个穿过隔板（9）的导烟管（10），均匀分布在隔板（9）各处，伸出隔板（9）部分的导烟管（10）末端设有防淋罩（11），烟气由下段通过此导烟管（10）进入上段进行脱硫反应，隔板（9）上部适当处在塔边开有圆孔，使塔上段循环吸收液流向在塔外专设的循环液贮槽。

2.如权利要求1所述的氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于：所述的脱硫尾气净化系统（3）在主塔或单塔上段顶部设有两层撞击式除雾器和一层脱硫尾气净化装置；所述脱硫尾气净化装置由耐腐蚀金属制成的冷却水管和金属翅片组成冷凝单元，进一步将烟气中的水汽冷凝除去，所述各除雾器间设有清水喷淋管，用于除去除雾器表面污物。

3.如权利要求1所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述的烟尘过滤系统（5）是一种压力式过滤器，所述过滤器的滤料可以是滤布或烧结微孔滤管，其作用是将副塔或单塔下段贮存的含尘吸收液用泵压入过滤器除去烟尘。

4.如权利要求1所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述的亚硫酸铵结晶系统（6）为带有冷却水壁的中和结晶器，所述结晶器上部带有气体安全排出装置，使结晶过程中产生的气体由此无害排出，所述结晶器上部设有吸收液接入管口、碳铵溶液接入管口、CO2气体排出管口、仪表孔，所述结晶器底部设有亚硫酸铵浆液排出管口。

5.如权利要求1所述的氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，其特征在于所述的吸收剂系统（1）有2个贮槽，一个是氨水贮槽，一个是碳铵溶液贮槽，每个贮槽均带有相应输出泵，所述氨水贮槽另带有气体安全排出装置。

6.如权利要求1所述的一种氨-亚硫酸铵法烟气脱硫装置，在于所述装置由DCS控制系统和CEMS在线检测仪表组成，将PH计、密度计、温度计、压力计、流量计的参数信号反馈到控制系统，根据监测的数据实施优化控制。