CN107281924A - 一种改进的氨法脱硫工艺及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改进的氨法脱硫工艺及系统，采用氨水和氢氧化钙作为吸收剂，与烟气在脱硫塔内逆流接触并降温，进行脱硫反应，生成的硫酸铵与亚硫酸铵进入再生池，在再生池用氢氧化钙溶液再生，生成的氨水回流到脱硫塔，再生池底部的亚硫酸钙经氧化后排入硫酸钙悬浊液储备池，与再生池产生的氨气，以及烟气中的二氧化碳反应得到硫酸铵化肥与碳酸钙副产品。脱硫塔出气口逃逸的氨气经中和反应器的磷酸吸收后，得到磷酸铵复合肥，清洁烟气排入大气。本发明有效的解决了氨法脱硫出现的氨逃逸,产生气溶胶和气拖尾现象，避免了亚硫酸铵难氧化的问题，系统可以同时输出多种具有较高价值的副产品，具有可观的经济效益，缓解了氨法脱硫成本较高的压力。

Description

一种改进的氨法脱硫工艺及系统
技术领域
本发明涉及烟气脱硫领域，具体是一种改进的氨法脱硫工艺及系统。
背景技术
中国是一个以煤炭为主要能源的国家,随着工业的快速发展,煤炭燃烧生成的二氧化硫已成为中国大气污染的主要污染物。我国煤炭资源中小于0.5％的特低硫煤很有限,主要分布在东北的黑龙江、吉林,华北的内蒙古和西北的一些边远省区,储量和产量并不多，而且要靠铁路长距离运输,运费亦昂贵。因此,大量开采和普遍使用特低硫煤显然是不现实的。
既然我国存在着丰富的高硫煤资源,并且已引发了严重污染和酸雨,说明我国迫切需要有一套因地制宜、符合国情的高硫煤开发和利用的对策和措施。高硫煤经过洗选可以脱除大部分黄铁矿和灰分,有利于提高、稳定煤质。但细粒分散状黄铁矿和有机硫是无法通过物理方法脱除,只有通过燃烧过程在烟气中脱除。目前国内外开发应用的烟气脱硫技术和工艺,其脱硫效率一般均可达到90％以上。如果燃用含硫3％～4％的高硫煤通过上述方法实现90％脱硫效率的话,那么二氧化硫排放量仅相当于开采和燃用含硫0.3％～0.4％的特低硫煤,即使按80％的脱硫率计算,亦相当于开采和燃用0.6％～0.8％的低硫煤。可见脱除二氧化硫、净化烟气是利用和治理高硫煤的有效途径。
随着电厂脱硫治理的开始,一大批国外烟气脱硫技术被不同的脱硫公司引进到国内,绝大部分是石灰石-石膏湿法脱硫。该工艺产生的后遗症就是脱硫石膏大量堆放，工业副产石膏中杂质含量高且成分复杂，色泽差，受资源化利用技术、经济等条件限制，目前我国综合利用率不足50％，其中磷石膏仅为27％、钛石膏仅为30％。目前我国工业副产石膏累积堆存量已超过5亿吨，占用土地，分解后造成二次污染，对环境和人体产生危害，是制约我国化工、电力等行业可持续发展的瓶颈问题。有专家呼吁，如果湿式“石灰石—石膏法”继续作为未来烟气脱硫主导工艺的话，脱硫石膏遗患必将成为继二氧化硫、氮氧化物后的又一大污染源。随着烟气脱硫在国内电力行业的大规模使用,其他烟气脱硫方法也逐渐被使用、被认识,包括海水法、氨法、镁法、双碱法等,这其中,氨法脱硫正受到越来越广泛的关注。
氨法脱硫中，氨全部转化为化肥，不产生任何废水、废液和废渣，没有二次污染，是一项真正意义上的将污染物全部资源化，符合循环经济要求的脱硫技术。而且氨法脱硫技术是拥有我国自主知识产权，目前应用较多的钙法基本上都是从国外引进，不但要支付较高的先期技术转让费和项目实施时的技术使用费，常常是多家国内脱硫公司引进同一种技术，造成资源浪费。但是氨法脱硫也存在一些弊端，如氨逃逸，产生气溶胶和气拖尾现象，亚硫酸铵氧化困难，长期运行产生废浆液等问题，着力解决这些问题，更有利于氨法脱硫在我国长期和全面推广。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种改进的氨法脱硫工艺及系统，有效的解决了氨法脱硫出现的氨逃逸和气溶胶造成的烟气拖尾现象，避免了亚硫酸铵难氧化的问题，系统可以同时输出多种具有较高价值的副产品，具有可观的经济效益，缓解了氨法脱硫成本较高的压力。
本发明实现发明目的采用如下技术方案：
一种改进的氨法脱硫工艺，包括以下步骤：
(1)烟气自上而下与氨水和氢氧化钙吸收剂逆流接触并降温，进行脱硫反应；
(2)步骤(1)生成的硫酸铵与亚硫酸铵进入再生池，在再生池用氢氧化钙溶液再生，生成的氨水回流到脱硫塔循环使用，再生池底部的亚硫酸钙被鼓风机鼓入的空气氧化生成硫酸钙；
(3)步骤(2)生成的硫酸钙排入硫酸钙悬浊液储备池，与再生池产生的氨气，以及烟气中的二氧化碳在沉淀池中反应得到硫酸铵溶液与碳酸钙副产品，硫酸铵溶液经离心、干燥、结晶后得到硫酸铵化肥；
(4)脱硫塔出气口逃逸的氨气经中和反应器的磷酸吸收，反应产生的热量蒸发掉一部分水，磷酸铵的溶解度降低而析出结晶，反应料浆进入造粒机，后经干燥得到磷酸铵复合肥，烟气经除酸器除酸后排入烟囱。
作为优选，本发明提供的一种改进的氨法脱硫工艺，所述的吸收液pH控制在5.2～5.8。
作为优选，本发明提供的一种改进的氨法脱硫工艺，所述的再生池生成的氨气通过送气管道连接到沉淀池。
作为优选，本发明提供的一种改进的氨法脱硫工艺，所述的脱硫塔出来的部分烟气通过加压风机通入沉淀池。
作为优选，本发明提供的一种改进的氨法脱硫工艺，所述的沉淀池内设置有搅拌装置，使硫酸钙沉淀成悬浊液，先向池内通入过量二氧化碳，然后通入氨气，充分反应后停止搅拌，得到碳酸钙沉淀。
作为优选，本发明提供的一种改进的氨法脱硫工艺，所述的沉淀池产生的尾气排入烟囱。
作为优选，本发明提供的一种改进的氨法脱硫工艺，所述的中和反应器喷淋而下的磷酸与烟气逆流接触。
本发明具体反应原理如下：
(1)脱硫
2NH4OH+SO2→(NH4)2SO3+H2O
(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3
NH4OH+NH4HSO3→(NH4)2SO3+H2O
(2)再生
(NH4)2SO3+Ca(OH)2→CaSO3↓+2NH4OH
2NH4HSO3+2Ca(OH)2→2CaSO3↓+2NH3↑+4H2O
(3)氧化
2CaSO3+O2→2CaSO4
(4)制取硝酸铵化肥和碳酸钙副产品
CO2+2NH3+CaSO4+H2O→CaCO3+(NH4)2SO4
(5)制取磷酸铵复合肥
NH3+H3PO4→NH4H2PO4
2NH3+H3PO4→(NH4)2HPO4
一种改进的氨法脱硫系统，其特征在于，所述的脱硫系统包括脱硫塔，加氨系统，再生池，加压风机，硫酸钙悬浊液储备池，沉淀池，中和反应器，循环酸槽，化肥加工系统，碳酸钙加工系统和烟囱；所述脱硫塔与加氨系统通过管路相连接；所述加氨系统的液氨罐与氨水储备罐通过管路相连；所述化肥加工系统包括离心机，干燥器、造粒机和结晶槽；所述碳酸钙加工系统包括滤膜过滤器，干燥机和粉碎器；所述加压风机将脱硫塔出来的烟气通入沉淀池；所述再生池与脱硫塔底部通过管路相连接；所述循环酸槽与中和反应器通过管路相连接；所述硫酸钙悬浊液储备池通过管路与再生池相连接；所述中和反应器出口和沉淀池出口分别与化肥加工系统通过管路相连接；所述碳酸钙加工系统通过管路与沉淀池相连。
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：
本发明有效的解决了氨法脱硫出现的氨逃逸，产生气溶胶和烟气拖尾现象，避免了亚硫酸铵难氧化的问题，系统可以同时输出多种具有较高价值的副产品，具有可观的经济效益，缓解了氨法脱硫成本较高的压力。系统利用再生池产生的硫酸钙制取硫酸铵化肥和碳酸钙，将利用价值低、经济效益不大、且堆放造成环境污染的脱硫石膏变废为宝。由于脱硫副产物的价值较高,煤中含硫量越高,脱硫副产品硫酸铵的产量越大,也就越经济。同时，石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于各个行业，而且可作为用于制备轻质碳酸钙的原料。同时石灰岩是不可再生资源，随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域还将进一步拓宽。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步解释说明。
如图1所示，一种改进的氨法脱硫系统，系统包括脱硫塔，加氨系统，再生池，加压风机，硫酸钙悬浊液储备池，沉淀池，中和反应器，循环酸槽，化肥加工系统，碳酸钙加工系统和烟囱；所述脱硫塔与加氨系统通过管路相连接；所述加氨系统的液氨罐与氨水储备罐通过管路相连；所述化肥加工系统包括离心机，干燥器、造粒机和结晶槽；所述碳酸钙加工系统包括滤膜过滤器，干燥机和粉碎器；所述加压风机将脱硫塔出来的烟气通入沉淀池；所述再生池与脱硫塔底部通过管路相连接；所述循环酸槽与中和反应器通过管路相连接；所述硫酸钙悬浊液储备池通过管路与再生池相连接；所述中和反应器出口和沉淀池出口分别与化肥加工系统通过管路相连接；所述碳酸钙加工系统通过管路与沉淀池相连。
一种改进的氨法脱硫工艺，包括以下步骤：
(1)烟气自上而下与氨水和氢氧化钙吸收剂逆流接触并降温，进行脱硫反应；
(2)步骤(1)生成的硫酸铵与亚硫酸铵进入再生池，再生池用氢氧化钙再生，生成的氨水回流到脱硫塔循环使用，再生池底部的亚硫酸钙被鼓风机鼓入的空气氧化生成硫酸钙；
(3)步骤(2)生成的硫酸钙被排出泵打入硫酸钙悬浊液储备池，与再生池产生的氨气，以及烟气中的二氧化碳在沉淀池中反应得到硫酸铵溶液与碳酸钙副产品，硫酸铵溶液经离心、干燥、结晶后得到硫酸铵化肥；
(4)脱硫塔出气口逃逸的氨气经中和反应器的磷酸吸收，产生的热量又蒸发一部分水，磷酸铵的溶解度降低而析出结晶，反应料浆进入造粒机，后经干燥得到磷酸铵复合肥，烟气经除酸器除酸后排入烟囱。
由于亚硫酸铵难氧化，而且铵根离子的存在会降低氧气在溶液中的溶解度，将硫酸铵与亚硫酸铵混合液打入再生池，将难于氧化的亚硫酸铵转化为易于氧化的亚硫酸钙，再生的氨水回流到脱硫塔，保持吸收液的pH在5.2～5.8，氧化生成的硫酸钙与再生池产生的氨气和烟气中的二氧化碳反应制取硫酸铵和碳酸钙，沉淀池内设置有搅拌装置，使硫酸钙沉淀成悬浊液，先向池内通入过量二氧化碳，然后通入氨气，充分反应后停止搅拌，得到碳酸钙沉淀，沉淀池产生的尾气排放到烟囱。脱硫塔排放的烟气进入中和反应器，与喷淋而下的磷酸逆流接触，脱除逃逸的氨气，为了使氨气被全部吸收可以使磷酸过量，当然也可以控制氨气与磷酸的比例，使反应产物主要为磷酸氢二铵。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种改进的氨法脱硫工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)烟气自上而下与氨水和氢氧化钙吸收剂逆流接触并降温，进行脱硫反应；
(2)步骤(1)生成的硫酸铵与亚硫酸铵进入再生池，在再生池用氢氧化钙溶液再生，生成的氨水回流到脱硫塔循环使用，再生池底部的亚硫酸钙被鼓风机鼓入的空气氧化生成硫酸钙；
(3)步骤(2)生成的硫酸钙排入硫酸钙悬浊液储备池，与再生池产生的氨气，以及烟气中的二氧化碳在沉淀池中反应得到硫酸铵溶液与碳酸钙副产品，硫酸铵溶液经离心、干燥、结晶后得到硫酸铵化肥；
(4)脱硫塔出口逃逸的氨气经中和反应器的磷酸吸收，反应产生的热量会蒸发掉一部分水，磷酸铵的溶解度降低而析出结晶，反应料浆进入造粒机，后经干燥得到磷酸铵复合肥，烟气经除酸器除酸后排入烟囱。
2.根据权利要求1所述的一种改进的氨法脱硫工艺，其特征在于，所述的吸收液pH控制在5.2～5.8。
3.根据权利要求1所述的一种改进的氨法脱硫工艺，其特征在于，再生池生成的氨气通过送气管道连接到沉淀池。
4.根据据权利要求1所述的一种改进的氨法脱硫工艺，其特征在于，脱硫塔出来的部分烟气通过加压风机通入沉淀池。
5.根据权利要求1所述的一种改进的氨法脱硫工艺，其特征在于，沉淀池内设置有搅拌装置，使硫酸钙沉淀成悬浊液，先向池内通入过量二氧化碳，然后通入氨气，充分反应后停止搅拌，得到碳酸钙沉淀。
6.根据权利要求1所述的一种改进的氨法脱硫工艺，其特征在于，沉淀池产生的尾气排入烟囱。
7.根据权利要求1所述的一种改进的氨法脱硫工艺，其特征在于，中和反应器喷淋而下的磷酸与烟气逆流接触。
8.一种改进的氨法脱硫系统，其特征在于，所述的脱硫系统包括脱硫塔，加氨系统，再生池，加压风机，硫酸钙悬浊液储备池，沉淀池，中和反应器，循环酸槽，化肥加工系统，碳酸钙加工系统和烟囱；所述脱硫塔与加氨系统通过管路相连接；所述加氨系统的液氨罐与氨水储备罐通过管路相连；所述化肥加工系统包括离心机，干燥器、造粒机和结晶槽；所述碳酸钙加工系统包括滤膜过滤器，干燥机和粉碎器；所述加压风机将脱硫塔出来的烟气通入沉淀池；所述再生池与脱硫塔底部通过管路相连接；所述循环酸槽与中和反应器通过管路相连接；所述硫酸钙悬浊液储备池通过管路与再生池相连接；所述中和反应器出口和沉淀池出口分别与化肥加工系统通过管路相连接；所述碳酸钙加工系统通过管路与沉淀池相连。
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