CN106938146A - 一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，包括与脱硫塔烟道相连的管式换热器（4），所述管式换热器（4）的管程底部设置有硫酸铵浆液进液口（5），所述管式换热器（4）的管程顶部设置有硫酸铵蒸汽出口（6），所述硫酸铵蒸汽出口（6）与缓冲罐（7）上的硫酸铵蒸汽入口（8）相连，所述缓冲罐（7）底部连有用于导出硫酸铵含固浆液的回流管（9），所述回流管（9）伸入结晶循环槽（10）底部，所述结晶循环槽（10）内壁上连有漏斗状的结晶槽环板（11），所述回流管（9）穿过所述结晶槽环板（11）。本发明利用烟气热焓蒸发浓缩硫酸铵溶液，非直接气液接触，可生产出高品质的硫酸铵产品。

Description

一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置

技术领域

本发明涉及一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，属于环保技术领域。

背景技术

锅炉、窑炉烟气治理众多工艺路线中，氨法脱硫因其工艺流程短，工艺成熟，运行稳定，造价低，占地小，把烟气中的二氧化硫回收转变成具有经济价值的副产品硫酸铵，因此该工艺越来越受到生产企业的青睐，尤其是生产过程中有副产物废氨水产生的企业。

目前，氨法脱硫生成的硫酸铵主要有两种结晶方式，一是塔内饱和结晶，利用烟气的热焓，烟气在脱硫塔内直接接触硫酸铵浆液，高温烟气蒸发浆液中的水分，达到饱和状态，浆液不断循环浓缩，析出晶体，得到含固量5~10%的浆液，通过泵打到旋流器浓缩至含固量40~50%，再通过离心机分离，经干燥包装成成品。此工艺优点是充分利用了烟气的热焓，节能。缺点是，该方法生产出来的硫酸铵产品粒径小，大致在50~100μm。另外，由于氨法脱硫是个闭式循环，无废水废渣排出，运行时，烟气中的粉尘直接被浆液洗涤下来，随着运行时间的增长，在系统里富集越多，一部分以机械夹带的形式随硫酸铵产品夹带出去，导致硫酸铵产品含灰大，颜色呈灰白甚至发黑，严重影响了产品质量。系统中富集的灰，不但影响硫酸铵正常结晶，导致系统不出料，而且烟气夹带的灰与硫酸铵的混合物在塔内干湿界面处容易挂壁结块，堵塞烟气通道，系统阻力增大，严重时导致锅炉引风机跳闸，逼停锅炉。因此此方法不适宜脱硫塔入口灰尘含量大的机组。

二是塔外蒸发结晶，不饱和的硫酸铵溶液通过泵打到一效或二效或三效蒸发结晶器，富集在塔内的灰分可以通过板框压滤机或者是卧式螺旋沉降卸料离心机去除。该工艺生产出来的硫酸铵粒径在200~400μm，卖相好，售价高。缺点：投资大，运行成本高，需要消耗大量的蒸汽，每生产一吨硫酸铵成本增加约200~300元。

以上两种结晶方式各有利弊，饱和结晶的不足之处在于：硫酸铵产品质量差；蒸发结晶的不足之处在于能耗大；其缺点也在一定程度上限制了氨法脱硫工艺的进一步推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种利用烟气热焓蒸发浓缩硫酸铵溶液，非直接气液接触，生产出高品质的硫酸铵产品的节能装置；进一步地，本发明提供一种避免管式换热器的管程内壁结垢的利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置；更进一步地，本发明提供一种避免管式换热器的壳程内壁积灰的利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案：

一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，包括与脱硫塔烟道相连的管式换热器，所述管式换热器的管程底部设置有硫酸铵浆液进液口，所述管式换热器的管程顶部设置有硫酸铵蒸汽出口，所述硫酸铵蒸汽出口与缓冲罐上的硫酸铵蒸汽入口相连，所述缓冲罐底部连有用于导出硫酸铵含固浆液的回流管，所述回流管伸入结晶循环槽底部，所述结晶循环槽内壁上连有漏斗状的结晶槽环板，所述回流管穿过所述结晶槽环板，所述结晶循环槽上部设置有从脱硫塔氧化槽高位处来的硫酸铵浆液的入口，轴流泵从所述结晶槽环板上部吸液后输入到所述管式换热器底部的硫酸铵浆液进液口；所述缓冲罐顶端设置有蒸气出口，所述结晶循环槽底部设置有硫酸铵含固浆液出口，所述硫酸铵含固浆液出口与硫酸铵排出泵相连，所述硫酸铵排出泵与旋流器相连；所述管式换热器的壳程上设置有热烟气入口和换热后冷烟气出口，所述换热后冷烟气出口连至所述脱硫塔前烟道。

所述蒸气出口与冷凝器的入口相连，冷凝水接入回收装置，所述冷凝器的不凝气体出口通过引风机B连至脱硫塔。

所述管式换热器的管程外部焊接H型翘片，所述管式换热器的管程的上下两端均设置有浆液分配器。

所述结晶循环槽与电动阀与结晶槽液位联锁相连，所述电动阀与结晶槽液位联锁包括设置于所述结晶循环槽顶部的液位计，所述结晶循环槽上的硫酸铵浆液入口与所述脱硫塔氧化槽之间的管道上设置有电动阀，所述电动阀与液位计通讯连接。

所述轴流泵的流速为0.5~1m/s。

所述轴流泵的出口处设置有线密度计及取样口。

所述管式换热器的壳程内部设置有超声波清灰器；所述超声波清灰器包括若干钛金属膜片。

脱硫塔烟道里内置所述管式换热器；或者在所述脱硫塔烟道上引出支路烟道，所述支路烟道后面设置引风机A，所述引风机A后面接所述管式换热器。

所述支路烟道上设置有用于调节烟气流量的插板阀，所述插板阀位于所述引风机A前面。

所述管式换热器前面的所述支路烟道采用碳钢材质；所述管式换热器后面的所述支路烟道，当烟温计算高于露点时采用碳钢材质，当烟温计算低于露点时采用碳钢衬鳞片材质；所述缓冲罐采用316L材质；所述结晶循环槽采用碳钢衬玻璃鳞片材质；所述冷凝器采用碳钢材质；全部浆液管道均采用内衬碳化硅耐磨层FRP管道；所述管式换热器的管程采用2205材质 。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，管式换热器的管程用于浓缩硫酸铵浆液，管式换热器的壳程用于给管程内的硫酸铵浆液换热，充分利用了烟气的热量来蒸发硫酸铵溶液中的水分，汽化的水蒸汽经过冷凝器冷凝回收循环使用，另外经过换热降低了脱硫塔入口烟气温度，从而降低整个脱硫系统的蒸发量，达到节能节水效果，烟温降低，烟气体积缩小，脱硫塔的直径也缩小，节省投资；管式换热器内的硫酸铵浆液的流速设计在0.5~1m/s，保证换热效果的同时又确保浆液对管程内壁有一定的冲刷力，避免内壁结垢；支路烟道内的管式换热器的壳程采用超声波除灰，超声波清灰器是以压缩空气作为声波的能源，高强度的钛金属膜片在压缩空气气源作用下自激振荡，并在谐腔内产生谐振，把压缩空气势能转换为低频声能，通过空气介质把声能传递到相应的积灰点，使声波对积灰起到“声致疲劳”的作用，由于声波振荡的反复作用，达到一定的循环应力次数时，积灰因疲劳而松动，然后在重力作用或烟气冲刷下离开换热管表面，达到清灰的作用；管式换热器的管程外部焊接H型翘片，增加换热面积，增强传热效果；回流管伸入结晶循环槽底部的设置，使得到浓缩的硫酸铵浆液落入结晶循环槽底部，饱和的硫酸铵浆液析出的晶体在从回流管来的浓缩硫酸铵浆液搅动下进一步长大，使最终得到的硫酸铵粒径大，卖相好，售价高。

附图说明

图1为本发明的管式换热器内置于烟道时的结构示意图；

图2为本发明的管式换热器外置于烟道时的结构示意图；

图中：1为支路烟道、2为插板阀、3为引风机A、4为管式换热器、5为硫酸铵浆液进液口、6为硫酸铵蒸汽出口、7为缓冲罐、8为硫酸铵蒸汽入口、9为回流管、10为结晶循环槽、11为结晶槽环板、12为轴流泵、13为冷凝器、14为蒸气出口、15为硫酸铵含固浆液出口、16为硫酸铵排出泵、17为旋流器、18为热烟气入口、19为换热后冷烟气出口、20为不凝气体出口、21为引风机B、22为液位计、23为电动阀、24为浆液分配器、25为线密度计。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，包括与脱硫塔烟道相连的管式换热器4，所述管式换热器4的管程底部设置有硫酸铵浆液进液口5，所述管式换热器4的管程顶部设置有硫酸铵蒸汽出口6，所述硫酸铵蒸汽出口6与缓冲罐7上的硫酸铵蒸汽入口8相连，所述缓冲罐7底部连有用于导出硫酸铵含固浆液的回流管9，所述回流管9伸入结晶循环槽10底部，所述结晶循环槽10内壁上连有漏斗状的结晶槽环板11，所述回流管9穿过所述结晶槽环板11，所述结晶循环槽10上部设置有从脱硫塔氧化槽高位处来的硫酸铵浆液的入口，轴流泵12从所述结晶槽环板11上部吸液后输入到所述管式换热器4底部的硫酸铵浆液进液口5；所述缓冲罐7顶端设置有蒸气出口14，所述结晶循环槽10底部设置有硫酸铵含固浆液出口15，所述硫酸铵含固浆液出口15与硫酸铵排出泵16相连，所述硫酸铵排出泵16与旋流器17相连；所述管式换热器4的壳程上设置有热烟气入口18和换热后冷烟气出口19，所述换热后冷烟气出口19连至所述脱硫塔前烟道。

所述蒸气出口14与冷凝器13的入口相连，冷凝水接入回收装置，所述冷凝器13的不凝气体出口20通过引风机B21连至脱硫塔。

所述管式换热器4的管程外部焊接H型翘片，所述管式换热器4的管程的上下两端均设置有浆液分配器24。

所述结晶循环槽10与电动阀与结晶槽液位联锁相连，所述电动阀与结晶槽液位联锁包括设置于所述结晶循环槽10顶部的液位计22，所述结晶循环槽10上的硫酸铵浆液入口与所述脱硫塔氧化槽之间的管道上设置有电动阀23，所述电动阀23与液位计22通讯连接。

所述轴流泵12的流速为0.5~1m/s。

所述轴流泵12的出口处设置有线密度计25及取样口。

所述管式换热器4的壳程内部设置有超声波清灰器；所述超声波清灰器包括若干钛金属膜片。

脱硫塔烟道里内置所述管式换热器4。

所述缓冲罐7采用316L材质；所述结晶循环槽10采用碳钢衬玻璃鳞片材质；所述冷凝器13采用碳钢材质；全部浆液管道均采用内衬碳化硅耐磨层FRP管道；所述管式换热器4的管程采用2205材质 。

本实施例具体工作流程：锅炉烟气进入脱硫塔前的烟温一般在120~150℃。在脱硫塔前烟道里内置管式换热器4，管式换热器4使用2205及以上材质，外部焊接H型翘片，增加换热面积，增强传热效果。硫酸铵浆液从脱硫塔氧化槽上部流入结晶循环槽10，结晶循环槽10的液位与电动阀23连锁。管式换热器4两端设置浆液分配器24，轴流泵12把浆液打到管式换热器4的管程与高温烟气换热，硫酸铵浆液吸收烟气热量后，进入负压状态的分离器（即缓冲罐7，硫酸铵浆液中的水迅速闪蒸成水蒸气，通过管道进入冷凝器13冷凝成水，回收循环使用，不凝气体被引风机B21抽出送入脱硫塔内。硫酸铵浆液周而复始不断得到浓缩，达到饱和，析出晶体，落入结晶循环槽10底部，晶体在从回流管9来的硫酸铵浆液搅动下进一步长大。结晶循环槽10装有线密度计25，当硫酸铵浆液密度达到设计值时，由硫酸铵排出泵16打到旋流器17进一步进行固液分离。

管式换热器4内的硫酸铵浆液的流速设计在0.5~1m/s左右，保证换热效果的同时又确保硫酸铵浆液对管程内壁有一定的冲刷力，避免内壁结垢。缓冲罐7采用316L材质，结晶循环槽10采用碳钢衬玻璃鳞片，蒸汽冷凝器管程壳程均为不锈钢材质。浆液管道均采用内衬碳化硅耐磨层FRP管道。烟道内的管式换热器4的壳程采用超声波除灰，超声波清灰器是以压缩空气作为声波的能源，高强度的钛金属膜片在压缩空气气源作用下自激振荡，并在谐腔内产生谐振，把压缩空气势能转换为低频声能，通过空气介质把声能传递到相应的积灰点，使声波对积灰起到“声致疲劳”的作用，由于声波振荡的反复作用，达到一定的循环应力次数时，积灰因疲劳而松动，然后在重力作用或烟气冲刷下离开换热管表面，达到清灰的作用。

该装置充分利用了烟气的热量来蒸发硫酸铵浆液中的水分，汽化的水蒸汽经过冷凝器13冷凝回收循环使用，另外经过换热降低了脱硫塔入口烟气温度，从而降低整个脱硫系统的蒸发量，达到节能节水效果，烟温降低，烟气体积缩小，脱硫塔的直径也缩小，节省投资。

本实施例的管式换热器4内置于脱硫塔烟道里，相对于实施例2可以节约插板阀、支路烟道和引风机A的投资，使装置更有竞争力。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1的区别仅在于：管式换热器4不是内置于脱硫塔烟道里，而是在所述脱硫塔烟道上引出支路烟道1，所述支路烟道1后面设置引风机A3，所述引风机A3后面接所述管式换热器4，即为外置式。所述支路烟道1上设置有用于调节烟气流量的插板阀2，所述插板阀2位于所述引风机A3前面。所述管式换热器4前面的所述支路烟道1采用碳钢材质；所述管式换热器4后面的所述支路烟道1，当烟温计算高于露点时采用碳钢材质，当烟温计算低于露点时采用碳钢衬鳞片材质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：包括与脱硫塔烟道相连的管式换热器（4），所述管式换热器（4）的管程底部设置有硫酸铵浆液进液口（5），所述管式换热器（4）的管程顶部设置有硫酸铵蒸汽出口（6），所述硫酸铵蒸汽出口（6）与缓冲罐（7）上的硫酸铵蒸汽入口（8）相连，所述缓冲罐（7）底部连有用于导出硫酸铵含固浆液的回流管（9），所述回流管（9）伸入结晶循环槽（10）底部，所述结晶循环槽（10）内壁上连有漏斗状的结晶槽环板（11），所述回流管（9）穿过所述结晶槽环板（11），所述结晶循环槽（10）上部设置有从脱硫塔氧化槽高位处来的硫酸铵浆液的入口，轴流泵（12）从所述结晶槽环板（11）上部吸液后输入到所述管式换热器（4）底部的硫酸铵浆液进液口（5）；所述缓冲罐（7）顶端设置有蒸气出口（14），所述结晶循环槽（10）底部设置有硫酸铵含固浆液出口（15），所述硫酸铵含固浆液出口（15）与硫酸铵排出泵（16）相连，所述硫酸铵排出泵（16）与旋流器（17）相连；所述管式换热器（4）的壳程上设置有热烟气入口（18）和换热后冷烟气出口（19），所述换热后冷烟气出口（19）连至所述脱硫塔前烟道。

2.根据权利要求1所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：所述蒸气出口（14）与冷凝器（13）的入口相连，冷凝水接入回收装置，所述冷凝器（13）的不凝气体出口（20）通过引风机B（21）连至脱硫塔。

3.根据权利要求1所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：所述管式换热器（4）的管程外部焊接H型翘片，所述管式换热器（4）的管程的上下两端均设置有浆液分配器（24）。

4.根据权利要求1所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：所述结晶循环槽（10）与电动阀与结晶槽液位联锁相连，所述电动阀与结晶槽液位联锁包括设置于所述结晶循环槽（10）顶部的液位计（22），所述结晶循环槽（10）上的硫酸铵浆液入口与所述脱硫塔氧化槽之间的管道上设置有电动阀（23），所述电动阀（23）与液位计（22）通讯连接。

5.根据权利要求1所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：所述轴流泵（12）的流速为0.5~1m/s。

6.根据权利要求1或5所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：所述轴流泵（12）的出口处设置有线密度计（25）及取样口。

7.根据权利要求1所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：所述管式换热器（4）的壳程内部设置有超声波清灰器；所述超声波清灰器包括若干钛金属膜片。

8.根据权利要求2所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：脱硫塔烟道里内置所述管式换热器（4）；或者在所述脱硫塔烟道上引出支路烟道（1），所述支路烟道（1）后面设置引风机A（3），所述引风机A（3）后面接所述管式换热器（4）。

9.根据权利要求8所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：所述支路烟道（1）上设置有用于调节烟气流量的插板阀（2），所述插板阀（2）位于所述引风机A（3）前面。

10.根据权利要求8所述一种利用烟道气热焓浓缩硫酸铵浆液的装置，其特征在于：所述管式换热器（4）前面的所述支路烟道（1）采用碳钢材质；所述管式换热器（4）后面的所述支路烟道（1），当烟温计算高于露点时采用碳钢材质，当烟温计算低于露点时采用碳钢衬鳞片材质；所述缓冲罐（7）采用316L材质；所述结晶循环槽（10）采用碳钢衬玻璃鳞片材质；所述冷凝器（13）采用碳钢材质；全部浆液管道均采用内衬碳化硅耐磨层FRP管道；所述管式换热器（4）的管程采用2205材质 。