CN106955574A - 一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺及装置 - Google Patents

一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺及装置，包括脱硫塔和多区氧化罐；烟气依次经过浓缩冷却段、吸收段、水洗段、脱水除雾段后，成净烟气排出；浓缩冷却段设有硫酸铵喷淋浆液；吸收段设有亚硫酸铵和硫酸铵喷淋溶液；水洗段设有喷淋水；脱水除雾段设有除雾器；吸收段排出的吸收液与氨水混合后，依次经过多区氧化罐内的亚胺再生区和亚盐氧化区；再生的亚硫酸铵，一部分经吸收泵在吸收段内循环喷淋；另一部分排入亚盐氧化区氧化，生成的硫酸铵一部分经硫铵泵在吸收段内循环喷淋，另一部分排入浓缩冷却段。该装置设计科学，结构紧凑，氧化效率高，节水、节材、节地、节能、除雾效果好，超低排放，性能稳定，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Description

一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺及装置
技术领域
本发明涉及烟气脱硫工艺及装置，具体涉及一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺及装置。
背景技术
随着空气污染的日益严重，国家在环境治理上标准日益提升，目前在大气治理力度上不断的加码且成果显著，然而气溶胶的治理进程却相对滞后并逐渐为人们所关注。
氨法脱硫利用吸收液与烟气进行反应，是目前采用的对烟气中的二氧化硫进行吸收利用较好方法，但是氨法脱硫装置脱硫过程副产物主要为亚硫酸铵，亚硫酸铵不稳定会分解，极易造成二次污染，氨法脱硫设置氧化装置对亚铵进一步氧化既是二氧化硫固定的需要，也是氨法脱硫经济性的要求，同时面对改造工程施工难度大、用地紧张。急需一种一体化高效脱硫、氧化脱硫工艺装置，以解决现有技术大多是泵入口加氨，混合均匀度差，氧化罐氧化效果差的现状，从源头减少气溶胶的产生。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺及装置。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺，烟气依次经过浓缩冷却段的硫酸铵溶液喷淋、吸收段的亚硫酸铵溶液和硫酸铵溶液喷淋、水洗段的水喷淋，再经脱水除雾段后，成净烟气排出；
所述吸收段排出的吸收液与氨混合后，依次经过亚胺再生区和亚盐氧化区；
亚胺再生区的亚硫酸铵，一部分经吸收泵在吸收段内循环喷淋；另一部分排入含有氧化空气的亚盐氧化区，氧化生成的硫酸铵一部分经硫铵泵在吸收段内循环喷淋，另一部分排入浓缩冷却段。
基于上述的一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺的装置，包括脱硫塔和多区氧化罐；
烟气自下而上依次经过脱硫塔的浓缩冷却段、吸收段、水洗段、脱水除雾段后，成净烟气排出；
所述浓缩冷却段、吸收段、水洗段通过气液分离盘间隔；
所述浓缩冷却段设有若干层喷淋器，喷淋液为硫酸铵溶液；
所述吸收段设有若干层喷淋器，喷淋液为亚硫酸铵和硫酸铵溶液，并排出吸收液；
所述水洗段设有若干层喷淋液为水的喷淋器；
所述脱水除雾段设有若干除雾器；
所述吸收液与氨混合后，依次经过多区氧化罐内的亚胺再生区和亚盐氧化区；亚胺再生区再生的亚硫酸铵，一部分经吸收泵在吸收段内循环喷淋；另一部分排入接氧化空气的亚盐氧化区，氧化生成的硫酸铵一部分经硫铵泵在吸收段内循环喷淋，另一部分排入浓缩冷却段。
上述多区氧化罐通过溢流隔板将内腔分为消泡区和亚铵再生区，通过氧化风支管将亚铵再生区的上端分割为亚盐氧化区；
所述多区氧化罐顶侧部设有接浓缩冷却段的溢流口，顶部设有接脱硫塔的排气口；
所述消泡区底部接硫铵泵，亚铵再生区底部接吸收泵。
进一步的，上述亚盐氧化区和亚铵再生区之间设有分区调节器，包括若干相互平行的分隔管。
进一步的，上述氧化风支管设置在分隔管之间，与分隔管交错布置。
再进一步的，上述分隔管之间的间距为50-2000mm，管径为30-1500mm。
进一步的，上述氧化风支管顶部设有气泡切割器，为多层多孔板、格栅或填料中的任一种。
上述吸收液通过氨混合器混合氨，所述氨为液氨、氨气、氨水中的任一种。
上述氨为氨水时，氨混合器为文丘里管；所述氨为液氨或氨气时，氨混合器为驻涡均流器或设置在亚胺再生区底部的管网式均布器中的任一种。
进一步的，上述文丘里管进液口的主管接吸收液，进液口的侧管接氨水；所述文丘里管的上锥角α为22.5~75°，下锥角β为15~60°。
进一步的，上驻涡均流器进液口的主管接吸收液，进液口的侧管接氨气或液氨；所述侧管在主管内横置延接主管内壁，侧管延接段底部设有至少一个孔，所述驻涡均流器的锥角φ为15~75°。
上述气液分离盘包括设置在塔板上的若干旋流除雾升气帽，所述旋流除雾升气帽包括顶部设有挡板的筒体，筒体顶侧部设有出气口，筒体内设有若干成环形分布的旋流叶片。
进一步的，上述水洗段设有若干填料层。
进一步的，上述吸收段末端设有除雾器。
本发明的有益之处在于：本发明的一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺及装置，根据亚硫酸铵吸收二氧化硫生成亚硫酸氢铵，亚硫酸氢铵与氨反应生成吸收剂亚硫酸铵，以及亚硫酸铵氧化生成稳定硫酸铵的特性，通过对脱硫塔及氧化罐进行多段分区，依据吸收液的流向，和氨水、氨气或液氨的不同物化性质，引入不同的氨混合器，混合氨和吸收液，一体设计还原氧化工艺，提高了烟气氨法脱硫的效率，从源头减少气溶胶的产生。
该套装置设计科学，结构紧凑，氧化效率高，节水、节材、节地、节能、除雾效果好，符合四节一环保要求，杜绝了烟气拖尾下坠现象。烟气出口SO2＜35mg/Nm³，颗粒物＜5mg/Nm³，实现超低排放，长期稳定运行，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置的结构示意图。
图2为本发明的文丘里管的结构示意图。
图3为本发明的驻涡均流器的结构示意图。
图4为本发明的气液分离盘的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、脱硫塔，2、浓缩冷却段，3、吸收段，4、水洗段，5、脱水除雾段，6、气液分离盘，7、喷淋器，8、除雾器，9、填料层，10、文丘里管，11、吸收泵，12、硫铵泵，13、消泡区，14、溢流隔板，15、亚铵再生区，16、氧化风支管，17、分隔管，18、亚盐氧化区，19、气泡切割器，20、溢流口，21、排气口，22、进液口，23、主管，24、侧管，25、塔板，26、旋流叶片，27、筒体，28、出气口，29、挡板，30、管网式均布器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明的工艺流程及装置，基于亚硫酸铵吸收二氧化硫生成亚硫酸氢铵，亚硫酸氢铵与氨反应生成吸收剂亚硫酸铵，以及亚硫酸铵氧化生成稳定硫酸铵的原理。
本发明的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，烟气自下而上依次经过脱硫塔1内由气液分离盘6间隔的浓缩冷却段2、吸收段3、水洗段4，再经过脱硫塔1出口处由多级除雾器8组成的脱水除雾段5后，成净烟气排出。
气液分离盘6包括设置在塔板25上的若干旋流除雾升气帽，旋流除雾升气帽包括顶部设有挡板29的筒体27，筒体27顶侧部设有出气口28，筒体27内有若干成环形分布的旋流叶片26。
浓缩冷却段2内有若干层喷淋器7，喷淋液为硫酸铵浆液。
吸收段3内有若干层喷淋器7，喷淋液自下而上依次为亚硫酸铵溶液、硫酸铵溶液；末端设有除雾器8。
水洗段4内有若干水洗吸附层，由设置在喷淋水底部的填料层9组成，填料优选为高分子聚合物。
脱水除雾段5内除雾器8的冲洗水在重力作用下落入水洗段4，与水洗段4的水洗液一起排出脱硫塔1。
根据氨法脱硫的特性和液体的流向，对加氨方式及氧化槽进行分区设计，吸收段3排出的吸收液通过文丘里管10混合氨水后进入多区氧化罐的亚铵再生区15。
文丘里管10进液口22的主管23接吸收液，进液口22的侧管24接氨水；文丘里管10的上锥角α为22.5~75°，下锥角β为15~60°。
若选用的氨为液氨或者氨气，则氨混合器选用为驻涡均流器或设置在亚胺再生区底部的管网式均布器30中的任一种。
若选用驻涡均流器，则驻涡均流器的进液口22的主管23接吸收液，进液口22的侧管24接氨气或液氨；侧管24在主管23内横置延接主管23内壁，侧管24延接段底部设有至少一个孔，延接段的截面为圆形或者多边形；驻涡均流器的锥角φ为15~75°。
亚硫酸氢铵与氨反应再生的吸收剂亚硫酸铵，经吸收泵11在吸收段3内循环喷淋。
通过设置在亚铵再生区15内的氧化风支管16，将上端的亚铵再生区15分割为亚盐氧化区18。亚铵再生区15和亚盐氧化区18之间设有若干平行的分隔管17，分隔管17的间距为50-2000mm，管径为30-1500mm；氧化风支管16设置在分隔管17之间，与分隔管17交错布置。
氧化空气将亚硫酸铵氧化生成稳定的硫酸铵。
氧化空气从氧化风支管16喷射而出形成无数个微小气泡，在分隔管17形成的卡门涡街流作用下大部分亚硫酸铵被氧化成硫酸铵，小气泡在上升过程中，受到溶液的压强越来越小，小气泡体积逐渐变大，通过亚盐氧化区18内设置的多层气泡切割器19，再次将大气泡切割为小气泡。气泡切割器19起到二次切割气泡及增加气泡，增大气泡表面积同时延长气泡与溶液接触时间，提高氧化效率，同时起到去除泡沫的作用。
根据实际使用需求，气泡切割器19可选用多层多孔板、格栅或填料中的任一种。
经氧化生成的硫酸铵，一部分通过溢流隔板14顶部进入消泡区13，经底部的硫铵泵12在吸收段3内循环喷淋；另一部分通过多区氧化罐顶侧部的溢流口20排入浓缩冷却段2。
多余的氧化空气从多区氧化罐顶部的排气口21排入浓缩冷却段2，随烟气一起在脱硫塔1内流转。
该套氧化工艺装置设计科学，布置紧凑，占地面积小，硫酸铵氧化率达99%以上，有效降低氧化罐的液位，减小循环泵的压头，节省投资和运行成本。目前有多套该工艺的烟气氨法脱硫多区氧化工艺及装置投运，脱硫除尘效率高，杜绝了烟气拖尾下坠现象。长期稳定运行，得到广大客户的高度认可。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺，其特征在于，烟气依次经过浓缩冷却段的硫酸铵溶液喷淋、吸收段的亚硫酸铵溶液和硫酸铵溶液喷淋、水洗段的水喷淋，再经脱水除雾段后，成净烟气排出；
所述吸收段排出的吸收液与氨混合后，依次经过亚胺再生区和亚盐氧化区；
亚胺再生区的亚硫酸铵，一部分经吸收泵在吸收段内循环喷淋；另一部分排入含有氧化空气的亚盐氧化区，氧化生成的硫酸铵一部分经硫铵泵在吸收段内循环喷淋，另一部分排入浓缩冷却段。
2.基于权利要求1所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化工艺的装置，其特征在于，包括脱硫塔和多区氧化罐；
烟气自下而上依次经过脱硫塔的浓缩冷却段、吸收段、水洗段、脱水除雾段后，成净烟气排出；
所述浓缩冷却段、吸收段、水洗段通过气液分离盘间隔；
所述浓缩冷却段设有若干层喷淋器，喷淋液为硫酸铵溶液；
所述吸收段设有若干层喷淋器，喷淋液为亚硫酸铵和硫酸铵溶液，并排出吸收液；
所述水洗段设有若干层喷淋液为水的喷淋器；
所述脱水除雾段设有若干除雾器；
所述吸收液与氨混合后，依次经过多区氧化罐内的亚胺再生区和亚盐氧化区；亚胺再生区再生的亚硫酸铵，一部分经吸收泵在吸收段内循环喷淋；另一部分排入接氧化空气的亚盐氧化区，氧化生成的硫酸铵一部分经硫铵泵在吸收段内循环喷淋，另一部分排入浓缩冷却段。
3.根据权利要求2所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，其特征在于，所述多区氧化罐通过溢流隔板将内腔分为消泡区和亚铵再生区，通过氧化风支管将亚铵再生区的上端分割为亚盐氧化区；
所述多区氧化罐顶侧部设有接浓缩冷却段的溢流口，顶部设有接脱硫塔的排气口；
所述消泡区底部接硫铵泵，亚铵再生区底部接吸收泵。
4.根据权利要求3所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，其特征在于，所述亚盐氧化区和亚铵再生区之间设有分区调节器，包括若干相互平行的分隔管。
5.根据权利要求3所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，其特征在于，所述氧化风支管设置在分隔管之间，与分隔管交错布置。
6.根据权利要求3所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，其特征在于，所述氧化风支管顶部设有气泡切割器，为多层多孔板、格栅或填料中的任一种。
7.根据权利要求2所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，其特征在于，所述吸收液通过氨混合器混合氨，所述氨为液氨、氨气、氨水中的任一种。
8.根据权利要求7所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，其特征在于，所述氨为氨水时，氨混合器为文丘里管；氨为液氨或氨气时，氨混合器为驻涡均流器或设置在亚胺再生区底部的管网式均布器。
9.根据权利要求8所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，其特征在于，所述文丘里管进液口的主管接吸收液，进液口的侧管接氨水；所述文丘里管的上锥角α为22.5~75°，下锥角β为15~60°。
10.根据权利要求8所述的一种烟气氨法脱硫多区氧化装置，其特征在于，所述驻涡均流器进液口的主管接吸收液，进液口的侧管接氨气或液氨；所述侧管在主管内横置延接主管内壁，侧管延接段底部设有至少一个孔，所述驻涡均流器的锥角φ为15~75°。
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