CN106362568A - 一种翻转型氨法脱硫装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种翻转型氨法脱硫装置，其包括脱硫塔，脱硫塔上设有烟气进口，所述脱硫塔内的最顶部为烟气翻转区，脱硫塔内的最底部为结晶区，脱硫塔内位于翻转区下部依次设有烟气除雾区和烟气上升区，烟气除雾区中设有塔顶除雾器，烟气上升区中设有吸收喷淋器，脱硫塔的内部或者外部设有与所述烟气翻转区连通的烟气下降区，烟气下降区设有烟气出口。净化后的烟气在脱硫塔顶部翻转，气流方向强制反转，可通过惯性分离气溶胶和液滴；同时烟气下降区设置出口，烟气下行气速快，液滴、气溶胶和氨气可富集于下降区下部再返回脱硫塔内，通过与除雾器的配合使用，无需外加能量或设备，就能有效地解决氨法脱硫烟气中气溶胶排放问题，并控制氨逃逸。

Description

一种翻转型氨法脱硫装置
技术领域
本发明涉及化工与环保技术领域，具体的说是涉及一种防止氨法脱硫工艺中氨逃逸和降低排放烟气中的气溶胶含量的翻转型氨法脱硫装置。
背景技术
我国是世界产煤和燃煤的大国，由煤燃烧产生的二氧化硫和烟尘对环境产生了巨大的危害。在众多的燃煤排放治理和控制方法中，最经济、有效的方法是烟气脱硫。近年来，氨法烟气脱硫技术因其效率高、无二次污染、副产物可回收利用等优势而受到广泛关注，在燃煤电厂逐步得到推广。
在现有的氨法脱硫单塔、双塔、多塔等工艺中，都不可避免地在吸收、反应过程中产生大量的气溶胶微粒，这些气溶胶微粒不但影响设备的正常运行，还会随烟气排入大气，对环境造成危害。同时，伴随着气溶胶大量的氨逃逸出吸收塔，增加了脱硫成本并造成环境污染。由于产生的气溶胶主要属微米-亚微米级颗粒，单靠脱硫液的洗涤作用难以有效捕集。已有的控制方法主要采用在脱硫塔出口处安装静电除尘器，但其投资和运行费用都较高，不适合大规模推广应用。公开号为CN102000490A的中国专利公开了一种氨法烟气脱硫中气溶胶的控制方法，通过在脱硫烟气中注入蒸汽促进气溶胶颗粒的二次凝结，并由高效除雾器脱除。公开号为CN104524948A的中国专利公开了一种超声波脱硫除尘一体化排放方法，采用超声波的震动作用促进微粒的凝聚，从而达到控制气溶胶排放的目的。上述专利提及的脱除气溶胶的方法都需要额外提供能量或物料，会提高脱硫的成本并增加体系的复杂程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种翻转型氨法脱硫装置，用以高效、节能地解决现有技术氨法脱硫工艺中存在的气溶胶排放和氨逃逸的技术问题。
本发明采用如下技术方案：一种翻转型氨法脱硫装置，包括脱硫塔，脱硫塔上设有烟气进口，所述脱硫塔内的最顶部为烟气翻转区，所述脱硫塔内的最底部为结晶区，脱硫塔内位于翻转区下部依次设有烟气除雾区和烟气上升区，烟气除雾区中设有塔顶除雾器，烟气上升区中设有吸收喷淋器，所述脱硫塔的内部或者外部设有与所述烟气翻转区连通的烟气下降区，所述烟气下降区设有烟气出口。
所述烟气下降区位于脱硫塔内，所述脱硫塔内设有气路隔板，所述烟气上升区和烟气除雾区位于气路隔板的一侧，所述烟气下降区位于气路隔板的另一侧，所述烟气翻转区位于气路隔板的上方，所述结晶区位于气路隔板的下方。
所述烟气下降区的横截面积占脱硫塔横截面的20~50%。
所述烟气下降区位于脱硫塔外，烟气下降区下部设置气溶胶收集槽，该收集槽与结晶区通过之间连接有U型管。
所述烟气下降区的总高度为烟气吸收区的20%~80%，烟气下降区的直径为主塔的20%~60%。
所述脱硫塔外设有硫酸铵结晶系统，硫酸铵结晶系统包括与所述吸收喷淋器连接的氧化槽，氧化槽上依次连接有旋流分离器、离心机和干燥器，所述离心机上连接有通入到氧化槽中的离心液回收管道，所述干燥器上具有烟气换热结构，换热结构通过烟气管道与烟气进口连接。
所述氧化槽内设有氧化空气喷头，氧化空气喷头上连接有氧化风机。
所述吸收喷淋器为一级或两级以上的喷淋器，吸收喷淋器的喷淋方式为向下喷淋、向上喷淋、水平喷淋中的一种或两种或三种；所述塔顶除雾器为一层或两层以上的丝网或折板除雾器除雾器。
所述烟气进口内设有喷嘴，烟气出口处设有二级除雾器，所述脱硫塔内位于吸收喷淋器的下方设有烟气分布器。
所述烟气进口是斜向下设置在脱硫塔上，烟气进口的轴线与水平方向的夹角为1~45°；所述烟气出口位于烟气进口上部或者与烟气进口位于同一水平位置，且烟气出口的轴线垂直于脱硫塔。
本发明的有益效果是：本发明在使用时，烟气从脱硫塔中下部进入塔内，向上通过烟气上升区与喷淋液逆流接触，脱除烟气中的烟尘、二氧化硫和部分氮氧化物，在塔顶除雾后经烟气翻转区改变运动方向，经烟气下降区后，通过二级除雾器除雾并离开吸收塔排放。本发明中，净化后的烟气在脱硫塔顶部翻转，气流方向强制反转，可通过惯性分离气溶胶和液滴；同时烟气下降区设置出口，烟气下行气速快，液滴、气溶胶和氨气可富集于下降区下部再返回脱硫塔内，通过与除雾器的配合使用，有效的解决氨法脱硫烟气中气溶胶的排放问题，控制氨逃逸问题。本发明工艺简单，无需外加能量或设备即可在保证脱硫效率的前提下，有效地解决氨法脱硫烟气中气溶胶的排放问题，并控制氨逃逸。
进一步的，烟气中的二氧化硫与喷淋液反应生成亚硫酸铵、硫酸铵混合溶液溢流至氧化槽，可加入质量分数15%~35%氨水或液氨调节溶液的pH值，并通入空气将溶液中的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，氧化槽内浆液经旋流器、离心机除水后在干燥器中与进口烟气换热得到硫酸铵成品，利用烟气干燥硫酸铵产品，有效地利用了烟气的低品位热能，降低了工艺的能耗。同时换热后的进口烟气温度降低、湿度增加，有利于脱硫反应。
进一步的，喷淋器为多向喷淋，有效地利用气液两相的垂直交叉运动，由于液滴被气体扰动破碎及自身对撞破碎作用，气液接触时间长，喷射面液滴密度高。
附图说明
图1是本发明实施例1的流程示意图；
图2是图1中脱硫塔的烟气进出口位置示意图（俯视）；
图3是本发明实施例2的流程示意图。
图中：1-烟气翻转区，2-塔顶除雾器，3-除雾喷淋器，4-三级喷淋器，5-二级喷淋器，6-一级喷淋器，7-气体分布器，8-二级循环泵，9-一级循环泵，10-氧化风机，11-氧化空气喷头，12-氧化槽，13-硫铵母液输送泵，14-旋流分离器，15-离心机，16-干燥器，17-烟气进口，18-喷嘴；19-气路隔板，20-二级除雾器，21-烟囱，22-U型管，23-集液槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
本实施例的结构如图1至图2所示，本实施例的翻转型氨法脱硫装置包括脱硫塔，脱硫塔上设有烟气进口17，所述烟气进口17内设有喷嘴18，所述脱硫塔内的最顶部为烟气翻转区1，所述脱硫塔内的最底部为结晶区，脱硫塔内位于翻转区1下部依次设有烟气除雾区和烟气上升区，烟气除雾区中设有塔顶除雾器2，烟气上升区中设有吸收喷淋器，吸收喷淋器包括从下到上依次设置的一级喷淋器4、二级喷淋器5、三级喷淋器6，所述脱硫塔内位于吸收喷淋器的下方设有烟气分布器7，所述脱硫塔的内部设有与所述烟气翻转区1连通的烟气下降区，所述烟气下降区设有烟气出口，烟气出口处设有二级除雾器20。所述脱硫塔内设有气路隔板19，所述烟气上升区和烟气除雾区位于气路隔板19的一侧，所述烟气下降区位于气路隔板19的另一侧，所述烟气翻转区1位于气路隔板19的上方，所述结晶区位于气路隔板19的下方。所述烟气下降区19的横截面积占脱硫塔横截面的20~50%。塔顶除雾器2为双层折板除雾器，塔顶除雾器2中有除雾喷淋器3，二级除雾器20为丝网除雾器。如图2所示，本实施例中烟气进口17与烟气出口位于同一水平位置，且烟气出口的轴线垂直于脱硫塔。所述烟气进口17是斜向下设置在脱硫塔上，烟气进口的轴线与水平方向的夹角为1~45°。
所述脱硫塔外设有硫酸铵结晶系统，硫酸铵结晶系统包括与所述吸收喷淋器连接的氧化槽12，塔底结晶区溶液通过一级循环泵9打入到氧化槽12中，氧化槽12中的溶液通过二级循环泵8打入到二级喷淋器5中，所述氧化槽12内设有氧化空气喷头11，氧化空气喷头11上连接有氧化风机10。氧化槽12上依次连接有旋流分离器14、离心机15和干燥器16，氧化槽12中浆液由硫胺母液输送泵13打入到离心机15中，所述离心机15上连接有通入到氧化槽12中的离心液回收管道，所述干燥器16上具有烟气换热结构，换热结构通过烟气管道与烟气进口16连接。
以下是应用本实施例的第一个具体实例：烟气由全自动燃煤锅炉产生，烟气量200Nm3/h，SO2含量为3500mg/Nm3；脱硫塔塔径200mm，塔高3000mm，烟气出口与烟气进口在同一水平位置。在干燥器16中与硫酸铵粗品换热降温后进入烟气进口17，经喷嘴18，烟气温度由180℃降至近饱和露点温度70℃，通过烟气换热干燥得到含水量小于5%的硫酸铵产品。烟气经过气体分布器分别与一级喷淋器4、二级喷淋器5、三级喷淋器6喷出的喷淋液接触。其中一级喷淋器4喷淋质量分数为10%的氨水，二级喷淋器5喷淋的为质量分数5%~15%的硫氨混合溶液，三级喷淋器6喷淋的为质量分数10%~20%的硫氨混合溶液。烟气经喷淋器后通过塔顶除雾器2进入翻转区1改变运动方向，继续沿塔和烟道流动，在二级除雾器20除雾后由烟囱21排放。操作液气比7.5L/Nm3，净化烟气中SO2含量21mg/ Nm3，PM10浓度33mg/m3。
以下是应用本实施例的第二个具体实例：烟气由全自动燃煤锅炉产生，烟气量350Nm3/h，SO2含量为2700mg/Nm3；脱硫塔塔径200mm，塔高3000mm，烟气出口距塔顶1800mm。在干燥器16中与硫酸铵粗品换热降温后进入烟气进口17，经工艺水喷淋18，烟气温度由140℃降至近饱和露点温度65℃，通过烟气换热干燥得到含水量小于5%的硫酸铵产品。烟气经过气体分布器分别一级喷淋器4、二级喷淋器5、三级喷淋器6喷出的喷淋液接触。其中一级喷淋器4喷淋质量分数为15%的氨水，二级喷淋器5喷淋的为质量分数5%~15%的硫氨混合溶液，三级喷淋器6喷淋的为质量分数10%~20%的硫氨混合溶液。烟气经喷淋器后通过塔顶除雾器2进入翻转区1改变运动方向，继续沿塔和烟道流动，在二级除雾器20除雾后由烟囱21排放。操作液气比6L/Nm3，经过脱硫塔后，净化烟气中SO2含量17mg/ Nm3，PM10浓度29mg/m3。
实施例2：
本实施例的结构如图3所示，本实施例的翻转型氨法脱硫装置包括脱硫塔，脱硫塔上设有烟气进口17，所述烟气进口17内设有喷嘴18，所述脱硫塔内的最顶部为烟气翻转区1，所述脱硫塔内的最底部为结晶区，脱硫塔内位于翻转区1下部依次设有烟气除雾区和烟气上升区，烟气除雾区中设有塔顶除雾器2，烟气上升区中设有吸收喷淋器，吸收喷淋器包括从下到上依次设置的一级喷淋器4、二级喷淋器5、三级喷淋器6，所述脱硫塔内位于吸收喷淋器的下方设有烟气分布器7，所述脱硫塔的外部设有与所述烟气翻转区连通的烟气下降区，所述烟气下降区设有烟气出口，烟气出口处设有二级除雾器20。塔顶除雾器2为双层折板除雾器，塔顶除雾器2中有除雾喷淋器3，二级除雾器20为丝网除雾器。本实施例中烟气下降区位于脱硫塔外，烟气下降区下部设置气溶胶收集槽23，该收集槽23与结晶区通过之间连接有U型管22。所述烟气下降区的总高度为烟气吸收区的20%~80%，烟气下降区的直径为主塔的20%~60%。本实施例中烟气出口位于烟气进口17上部，烟气出口的轴线垂直于脱硫塔。所述烟气进口17是斜向下设置在脱硫塔上，烟气进口的轴线与水平方向的夹角为1~45°。
所述脱硫塔外设有硫酸铵结晶系统，硫酸铵结晶系统包括与所述吸收喷淋器连接的氧化槽12，塔底结晶区溶液通过一级循环泵9打入到氧化槽12中，氧化槽12中的溶液通过二级循环泵8打入到二级喷淋器5中，所述氧化槽12内设有氧化空气喷头11，氧化空气喷头11上连接有氧化风机10。氧化槽12上依次连接有旋流分离器14、离心机15和干燥器16，氧化槽12中浆液由硫胺母液输送泵13打入到离心机15中，所述离心机15上连接有通入到氧化槽12中的离心液回收管道，所述干燥器16上具有烟气换热结构，换热结构通过烟气管道与烟气进口16连接。
以下是应用本实施例的第一个具体实例：烟气由全自动燃煤锅炉产生，烟气量400Nm3/h，SO2含量为3000mg/Nm3；脱硫塔塔径200mm，塔高3000mm，外置下降区直径150mm、高度1500mm。烟气经喷嘴18喷淋，烟气温度由180℃降至近饱和露点温度70℃，通过烟气换热干燥得到含水量小于5%的硫酸铵产品。烟气经过气体分布器分别与一级喷淋器4、二级喷淋器5、三级喷淋器6喷出的喷淋液接触。其中一级喷淋器4喷淋质量分数为10%的氨水。烟气经喷淋器后通过塔顶除雾器2进入翻转区改变运动方向，继续沿外置下降区流动，在二级除雾器20除雾后由烟囱21排放。和烟道经出口除雾器排放。操作液气比8L/Nm3，经过脱硫塔后，净化烟气中SO2含量17mg/ Nm3，PM10浓度29mg/m3。
以下是应用本实施例的第二个具体实例：烟气由全自动燃煤锅炉产生，烟气量350Nm3/h，SO2含量为2700mg/Nm3；脱硫塔塔径200mm，塔高3000mm，外置下降区直径100mm，高度1800mm。烟气经喷嘴18喷淋，烟气温度由180℃降至近饱和露点温度75℃，通过烟气换热干燥得到含水量小于5%的硫酸铵产品。烟气经过气体分布器分别与一级喷淋器4、二级喷淋器5、三级喷淋器6喷出的喷淋液接触。其中一级喷淋器4喷淋质量分数为15%的氨水，二级喷淋器5喷淋的为质量分数5%~10%的硫氨混合溶液，三级喷淋器6喷淋的为质量分数10%~20%的硫氨混合溶液。烟气经喷淋器后通过塔顶除雾器2进入翻转区改变运动方向，继续沿外置下降区流动，在二级除雾器20除雾后由烟囱21排放。操作液气比6L/Nm3，经过脱硫塔后，净化烟气中SO2含量23mg/ Nm3，PM10浓度37mg/m3。
在本发明的其它实施例中，吸收喷淋器为一级或两级以上的喷淋器，吸收喷淋器的喷淋方式为向下喷淋、向上喷淋、水平喷淋中的一种或两种或三种；塔顶除雾器可以采用一层或两层以上的结构，塔顶除雾器和二级除雾器可以采用丝网除雾器或折板除雾器。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，本领域的技术人员应该了解，不能以此来限定本发明之权利范围，上述实施例和说明书中的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进与修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种翻转型氨法脱硫装置，包括脱硫塔，脱硫塔上设有烟气进口（17）和烟气出口，其特征在于：所述脱硫塔内的最顶部为烟气翻转区（1），所述脱硫塔内的最底部为结晶区，脱硫塔内位于翻转区（1）下部依次设有烟气除雾区和烟气上升区，烟气除雾区中设有塔顶除雾器（2），烟气上升区中设有吸收喷淋器，所述脱硫塔的内部或者外部设有与所述烟气翻转区（1）连通的烟气下降区，所述烟气下降区设有烟气出口。
2.根据权利要求1所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述烟气下降区位于脱硫塔内，所述脱硫塔内设有气路隔板（19），所述烟气上升区和烟气除雾区位于气路隔板（19）的一侧，所述烟气下降区位于气路隔板（19）的另一侧，所述烟气翻转区（1）位于气路隔板（19）的上方，所述结晶区位于气路隔板的下方。
3.根据权利要求2所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述烟气下降区的横截面积占脱硫塔横截面的20~50%。
4.根据权利要求1所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述烟气下降区位于脱硫塔外，烟气下降区下部设置气溶胶收集槽（23），该收集槽（23）与结晶区通过之间连接有U型管（22）。
5.根据权利要求4所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述烟气下降区的总高度为烟气吸收区的20%~80%，烟气下降区的直径为主塔的20%~60%。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述脱硫塔外设有硫酸铵结晶系统，硫酸铵结晶系统包括与所述吸收喷淋器连接的氧化槽（12），氧化槽（12）上依次连接有旋流分离器（14）、离心机（15）和干燥器（16），所述离心机（15）上连接有通入到氧化槽（12）中的离心液回收管道，所述干燥器（16）上具有烟气换热结构，换热结构通过烟气管道与烟气进口（17）连接。
7.根据权利要求6所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述氧化槽（12）内设有氧化空气喷头（11），氧化空气喷头（11）上连接有氧化风机（10）。
8.根据权利要求1~5任意一项所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述吸收喷淋器为一级或两级以上的喷淋器，吸收喷淋器的喷淋方式为向下喷淋、向上喷淋、水平喷淋中的一种或两种或三种；所述塔顶除雾器（2）为一层或两层以上的丝网或折板除雾器除雾器，塔顶除雾器（2）内设有除雾喷淋器（3）。
9.根据权利要求1~5任意一项所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述烟气进口（17）内设有喷嘴（18），烟气出口处设有二级除雾器（1），所述脱硫塔内位于吸收喷淋器的下方设有烟气分布器（7）。
10.根据权利要求1~5任意一项所述的翻转型氨法脱硫装置，其特征在于：所述烟气进口（17）是斜向下设置在脱硫塔上，烟气进口的轴线与水平方向的夹角为1~45°；所述烟气出口位于烟气进口上部或者与烟气进口位于同一水平位置，且烟气出口的轴线垂直于脱硫塔。
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