CN110314514A - 氨法烟气脱硫装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氨法烟气脱硫装置和方法，该装置在脱硫塔的塔外还包括气浮设备(15)，第一输送泵(17)将脱硫塔底部的溶液输送至气浮设备，气浮设备将油灰杂质从溶液中分离后，得到净化后溶液，将净化后的溶液输送至氧化槽(21)；外部的氧气(3)通过管道输入至氧化槽(21)，氧气将氧化槽(21)内的溶液氧化为硫铵溶液后，氧化槽(21)再将硫酸铵溶液输出。基于本发明的装置，可以解决脱硫塔内盐液的污染问题。

Description

氨法烟气脱硫装置及方法

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，特别涉及一种氨法烟气脱硫装置及方法。

背景技术

氨法脱硫技术以水溶液中的NH₃和SO₂反应为基础，在多功能烟气脱硫塔中氨水或液氨首先将焦炉烟气中的SO₂吸收，得到脱硫中间产品亚硫酸铵或亚硫酸氢铵的水溶液，其主要反应见方程式(1)。其次，鼓入氧气进行亚硫酸铵的氧化反应，将亚硫酸铵直接氧化成硫铵溶液，其主要反应见方程式(2)

SO₂+H₂O+xNH₃＝(NH₄)_xH_2-xSO₃ (1)

(NH₄)_xH_2-xSO₃+1/2O₂+(2-x)NH₃＝(NH₄)₂SO₄ (2)

以图1为例，焦炉烟气(1)经过入口管道和脱硫塔的烟气入口(9)进入脱硫塔，脱硫塔底部的盐液(包括亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、硫铵等)和外部的氨水(2)经过循环泵(5)-(7)不断泵入布液器(11)，外部的氧气(3)也通过相应的管道不断进入脱硫塔内，在布液器下，焦炉烟气与盐液(包括、H₂O、NH₃、(NH₄)_xH_2-xSO₃)和氧气发生如方程式(1)和(2)的反应后，又回落到脱硫塔底。当脱硫塔底部的盐液中的硫铵溶度达到预设要求时，盐液通过排出泵(10)排出，并经过双效蒸发结晶处理(4)形成脱硫副产品(固体硫酸铵)。烟气经盐液洗涤后，进入除雾段(8)去除烟气中夹带的雾滴后排出脱硫塔。图1中的工艺水(12)经过水槽(13)和第二输送泵(14)泵入脱硫塔，用于补充脱硫塔底部盐液的液位。

氨法脱硫技术利用液氨或氨水，除去烟气中SO₂，同时生成高品质的硫酸铵[(NH₄)₂SO₄]。该技术特别适合于大型火力发电机组和化工企业燃烧廉价高硫燃料的尾气SO₂脱除，在使用废氨脱硫的同时，产生高品质、高纯度的硫酸铵，逐步成为大型项目烟气脱硫的循环经济综合利用的主流技术。

因焦炉烟气中含有微量焦油气、沥青焦、其他有机灰尘，这些杂质污染脱硫塔底部的盐液，堵塞脱硫塔内的设备，例如堵塞布液器的喷嘴；同时，污染脱硫副产品或副产物。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种氨法烟气脱硫装置及方法，以解决盐液污染问题。

本发明提供一种氨法烟气脱硫装置，该装置在脱硫塔的塔外还包括气浮设备(15)，第一输送泵(17)将脱硫塔底部的溶液输送至气浮设备，气浮设备将油灰杂质从溶液中分离后，得到净化后溶液，再将净化后溶液返回至脱硫塔底部。

本发明还提供一种氨法烟气脱硫方法，该方法包括：

步骤11：通过第一输送泵(17)将脱硫塔底部的溶液输送至气浮设备；

步骤12：气浮设备将油灰杂质从溶液中分离后，得到净化后溶液；

步骤13：净化后的溶液返回至脱硫塔底部，和/或将净化后溶液输出。

基于本发明的氨法脱硫装置，增设了气浮设备。气浮设备循环工作，就可以不断净化脱硫塔底部的盐液，避免盐液的污染问题，使得盐液中的杂物不会积累，避免系统设备的堵塞，同时提高了脱硫副产品的纯度和质量。

附图说明

图1为现有技术中的氨法脱硫装置；

图2为本发明氨法脱硫装置第一实施例；

图3为本发明槽盒式液体分布器结构示意图；

图4为本发明氨法脱硫装置第二实施例；

图5为本发明氨法脱硫装置第三实施例；

图6为本发明氨法脱硫装置第四实施例；

图7为本发明氨法脱硫装置第五实施例；

图8为本发明氨法脱硫方法第一实施例；

图9为本发明氨法脱硫方法第二实施例；

图10为本发明氨法脱硫方法第三实施例。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例一

图2在现有技术图1的基础上增加了塔外的气浮设备，脱硫塔内保留现有的结构，第一输送泵(17)将脱硫塔底部的溶液输送至气浮设备(15)，气浮设备(15)用于净化溶液(或称为盐液)，净化后的溶液再返回至脱硫塔底部。

可选地，气浮设备(15)还将从溶液(盐液)中分离出的油灰杂质转移至费油槽(16)存储，费油槽(16)内的油灰杂质可运至锅炉做燃料。

气浮设备循环工作，就可以不断净化脱硫塔底部的盐液，避免盐液的污染问题，使得盐液中的杂物不会积累，避免系统设备的堵塞，提高了脱硫副产品的纯度和质量。本发明不限定气浮设备的具体类型，能将油灰杂质从盐液中分离出来的气浮设备均可用于本发明。

在图2中，定义发生方程式(1)和(2)反应的位置为脱硫塔的反应段，在现有技术中，脱硫塔的反应段包括至少一层布液器，其中图2和图3中脱硫塔内的反应段设置了3层布液器。

可选地，本申请还改进了反应段的结构，在每层布液器(11)下加设填料层，上层布液器和下层填料层组成一个喷淋层，脱硫塔可设置1个或多个喷淋层，布液器喷出的溶液均匀地洒落在填料层上，填料层属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相，与只有布液器相比，填料层能使盐液和烟气进行充分的气液接触，增大接触面积，提高传质效率，且可以防止气体氨逃避，降低烟气中气溶胶的含量。

进一步地，如图3所示，上述布液器可选用槽盒式液体分布器，该液体分布器不是采用喷嘴将盐液以雾化的形式喷出，因此可降低反应段中盐液的雾化程度，进一步降低了烟气中的气溶胶含量。

可选地，在图2中，外部的氨水(2)的补入量，可依据循环泵(5)-(7)出口盐液的PH值自动调节，维持PH值在5-6的范围内。例如，在氨水(2)的补入管道上设置氨水调节阀，氨水调节阀与循环泵(5)-(7)出口的PH计做单回路PID控制，确保布液器出口的PH值处于预设范围。

实施例二

如图4所示，图2的脱硫塔还可以加设位于反应段和除雾段之间的循环水洗段，循环水洗段自上而下至少包括：布液器(18)、填料层(19)和集液器(20)，第二输送泵(14)将水槽(13)中的工艺水输送至布液器(18)，集液器(20)收集的工艺水经管道流回水槽(13)。

工艺水经布液器(18)均匀地喷洒在填料层(19)上，在填料层上与脱硫后的烟气(反应段处理后的烟气)充分接触，烟气中的挥发性物质(氨气及亚硫胺等)、烟气夹带的液滴及灰尘被工艺水吸收，之后工艺水经集液器(20)收集并回流至水槽(13)循环使用。

增设循环水洗段处理，除掉了脱硫后烟气夹带的盐液微粒、灰尘、挥发性物质，使得处理后的烟气达到国家超低排放标准(循环水洗后烟气中SO₂不高于30mg/Nm³，总尘不高于10mg/Nm³)。

可选地，如图4所示，第二输送泵(14)输出的工艺水一路常规地流向布液器。当脱硫塔底部盐液的高度低于预设要求时，位于集液器下另一路管道输出打开，工艺水喷出，用于补充脱硫塔底部盐液的液位。

可选地，当气浮设备净化后的盐液达到制作脱硫副产品的要求，比如硫酸铵溶度达到预设要求，还可以如图4所示，直接用净化后的盐液制作脱硫副产品，如此可将污染对脱硫副产品的影响降到最低。

实施例三

如图2和图4所述，在现有技术中反应方程式(2)在脱硫塔内发生，脱硫塔底部与氧气输入管道相连，外部的氧气(3)通过氧气输入管道进入脱硫塔内。但是，脱硫塔内的氧化反应也存在着亚硫酸氧化效果差，排出烟气气溶胶含量高等现象。

图5在现有技术图4的基础上增加了塔外的独立的氧化槽(21)，脱硫塔外部的氧气(3)在图1、图2和图4中是与脱硫塔相连，在图5中改进为与氧化槽(21)相连。需要说明的是，独立的氧化槽也可以增设在图2上，其原理与图5类似，不再赘述。

在图5中，第一输送泵(17)将脱硫塔底部的溶液(盐液)输送至气浮设备，气浮设备将油灰杂质从溶液中分离后，再将净化后的溶液输送至氧化槽(21)。

由于在脱硫塔内未进行氧化反应，因此图5中气浮设备净化前后的盐液主要为亚硫酸铵盐液。

外部的氧气(3)通过管道将氧气输入至氧化槽(21)，氧气将氧化槽(21)内的溶液氧化为硫铵溶液后，即将亚硫酸铵盐液氧化为硫酸铵盐液(见方程式(2))，氧化槽(21)再将硫酸铵溶液返回脱硫塔。

可选地，气浮设备(15)将从溶液(盐液)中分离后的油灰杂质转移至费油槽(16)存储，费油槽(16)内的油灰杂质可运至锅炉做燃料。

可选地，当硫酸铵溶液无法自主返回脱硫塔时，也可以在管道上增设第三输送泵(22)。

图5中，气浮设备不断净化脱硫塔底部的盐液，并通过氧化槽氧化盐液后返回脱硫塔，使得盐液中的杂物不会积累，避免系统设备的堵塞。

图5将亚硫酸铵溶液的氧化过程设置在独立于脱硫塔之外的氧化槽中进行，可增强氧化效果，降低脱硫塔内亚硫胺的挥发量，进而降低脱硫塔内气溶胶的含量。

可选地，当氧化槽(21)内的硫酸铵溶度达到预设要求，氧化槽(21)还将硫酸铵溶液输出用于制作脱硫副产品，如此可将污染对脱硫副产品的影响降到最低，提高了脱硫副产品的纯度和质量。

在图5中，氧化槽的上部还有一路管道与循环泵(5)-(7)的前端管道相连，当氧化槽内的盐液的液位低于预设值时，可打开该管道阀门补入盐液。氧化槽的上部另一路管道与脱硫塔相连，当氧化槽内的气体压力过大时，或盐液过多时，多余的气体或盐液可以通过该管道流向脱硫塔，维持氧化槽的气压和液压相对平衡。

实施例四

在图4的基础上，增设入口烟气的降温处理，如图6所示，降温处理装置为第一降温泵(23)，脱硫塔底部的溶液(或盐液)经第一降温泵(23)降温后泵入脱硫塔的烟气入口(9)对进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温。

例如，经过入口降温处理，使得高温烟气的温度从150℃将至100℃以下，可避免气溶胶的产生条件，解决脱硫塔排出烟气拖尾存在的气溶胶问题。

需要说明的是，降温处理装置也可以增设在图2上，其原理与图6类似，不再赘述。

实施例五

在图5的基础上，增设入口烟气的降温处理，如图7所示，降温处理装置为降温泵(24)，氧化槽(21)内氧化后的硫酸铵溶液经第二降温泵(24)降温后泵入脱硫塔的烟气入口(9)对进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温。

例如，经过入口降温处理，使得高温烟气的温度从150℃将至100℃以下，可避免气溶胶的产生条件，解决脱硫塔排出烟气拖尾存在的气溶胶问题。

实施例六

参照图2，本发明还提供一种氨法烟气脱硫方法，如图8所示，该方法包括：

步骤11(S801)：通过第一输送泵(17)将在脱硫塔内烟气处理时所形成的、且回落于脱硫塔底部的溶液输送至气浮设备；

步骤12(S802)：气浮设备将油灰杂质从溶液中分离后，得到净化后溶液；

步骤13(S803)：净化后的溶液返回至脱硫塔底部，和/或将净化后溶液输出。

步骤13中将净化后溶液输出是指：当气浮设备净化后的盐液达到制作脱硫副产品的要求，比如硫酸铵溶度达到预设要求，还可以如图4所示，直接用净化后的盐液制作脱硫副产品，如此可将污染对脱硫副产品的影响降到最低。

本发明图8的步骤在现有工艺上，增加的与现有工艺并行运行的净化处理工艺。

气浮设备循环工作，就可以不断净化脱硫塔底部的盐液，避免盐液的污染问题，使得盐液中的杂物不会积累，避免系统设备的堵塞，提高了脱硫副产品的纯度和质量。

实施例七

可选地，如图9所示，图8中的烟气处理包括：

步骤21(S901)：烟气通过烟气入口(9)进入脱硫塔；

步骤22(S902)：烟气通过反应段，烟气中的二氧化硫被反应段中喷淋的溶液吸收；

步骤23(S903)：烟气通过循环水洗段被洗涤降温；

步骤24(S904)：通过除雾段吸收烟气中的雾滴后，排出脱硫塔。

循环水洗段的结构实现方式如图4所示，在脱硫塔的反应段和除雾段之间的加设循环水洗段，循环水洗段自上而下至少包括：布液器(18)、填料层(19)和集液器(20)，第二输送泵(14)将水槽(13)中的工艺水输送至布液器(18)，集液器(20)收集的工艺水经管道流回水槽(13)。

工艺水经布液器(18)均匀地喷洒在填料层(19)上，在填料层上与脱硫后的烟气(反应段处理后的烟气)充分接触，烟气中的挥发性物质(氨气及亚硫胺等)和烟气夹带的液滴及灰尘被工艺水吸收，之后工艺水经集液器(20)收集并回流至水槽(13)循环使用。

增设循环水洗段处理，除掉了脱硫后烟气夹带的盐液微粒、灰尘、挥发性物质，使得处理后的烟气达到国家超低排放标准(循环水洗后烟气中SO₂不高于30mg/Nm³，总尘不高于10mg/Nm³)。

实施例八

在图8和图9的基础上，氨法烟气脱硫方法，还可以包括烟气降温处理步骤，包括：将脱硫塔底部的溶液经所述第一降温泵(23)泵入脱硫塔的烟气入口(9)，对进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温。

烟气降温处理步骤与图8和图9的方法并行运行。

实施例九

可选地，图8中步骤13还可以包括：

步骤131(S1001)：将净化后的溶液输送至氧化槽(21)；

步骤132(S1002)：外部的氧气(3)通过管道输入至氧化槽(21)，氧气将氧化槽(21)内的溶液氧化为硫铵溶液；

步骤133(S1003)：硫酸铵溶液返回脱硫塔底部，和/或硫酸铵溶液输出。

实施例9可改善亚硫酸的氧化效果，并使脱硫塔内排出烟气气溶胶含量降低。

进一步地，骤133中，所述硫酸铵溶液返回所述脱硫塔底部还可以包括：

硫酸铵溶液经第二降温泵(24)降温后泵入脱硫塔的烟气入口(9)，对进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温后返回脱硫塔底部。

需要说明的是，本发明的氨法烟气脱硫方法的实施例，与氨法烟气脱硫装置的实施例原理相同，相关之处可以互相参照。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的包含范围，凡在本发明技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种氨法烟气脱硫装置，包括脱硫塔，其特征在于，所述脱硫塔的塔外还包括气浮设备(15)，第一输送泵(17)将脱硫塔底部的溶液输送至所述气浮设备，所述气浮设备将油灰杂质从所述溶液中分离后，得到净化后溶液，将所述净化后溶液返回至所述脱硫塔底部。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脱硫塔内的反应段至少包括一个喷淋层，所述喷淋层自上而下至少包括布液器和填料层。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述布液器为槽盒式液体分布器。

4.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述脱硫塔内还包括循环水洗段，位于反应段和除雾段之间，所述循环水洗段自上而下至少包括：布液器(18)、填料层(19)和集液器(20)，位于脱硫塔塔外的第二输送泵(14)将水槽(13)中的工艺水输送至所述布液器(18)，所述集液器(20)将收集的工艺水回流至所述水槽(13)。

5.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，外部的氧气(3)通过管道进入所述脱硫塔内。

6.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述将净化后的溶液返回至所述脱硫塔底部包括：

将所述净化后的溶液输送至氧化槽(21)；外部的氧气(3)通过管道输入至所述氧化槽(21)，所述氧气将所述氧化槽(21)内的所述溶液氧化为硫铵溶液后，所述氧化槽(21)再将所述硫酸铵溶液返回至所述脱硫塔底部。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气浮设备还将净化后的溶液输出用于制作脱硫副产品。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述氧化槽(21)还将所述硫酸铵溶液输出用于制作脱硫副产品。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括位于脱硫塔塔外的第一降温泵(23)，所述脱硫塔底部的溶液经所述第一降温泵(23)降温后泵入脱硫塔的烟气入口(9)对所述进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二降温泵(24)，所述硫酸铵溶液经所述第二降温泵(24)降温后泵入脱硫塔的烟气入口(9)对所述进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温。

11.一种氨法烟气脱硫方法，其特征在于，所述方法至少包括：

步骤11：通过第一输送泵(17)将在脱硫塔内烟气处理时所形成的、且回落于脱硫塔底部的溶液输送至气浮设备；

步骤12：所述气浮设备将油灰杂质从所述溶液中分离后，得到净化后溶液；

步骤13：所述净化后的溶液返回至所述脱硫塔底部，和/或将所述净化后溶液输出。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，所述烟气处理包括：

步骤21：烟气通过烟气入口(9)进入脱硫塔；

步骤22：烟气通过反应段，烟气中的二氧化硫被所述反应段中喷淋的溶液吸收；

步骤23：烟气通过循环水洗段被洗涤降温；

步骤24：通过除雾段吸收烟气中的雾滴后，排出脱硫塔。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述循环水洗段自上而下至少包括：布液器(18)、填料层(19)和集液器(20)，位于脱硫塔塔外的第二输送泵(14)将位于脱硫塔塔外的水槽(13)中的工艺水输送至所述布液器(18)，所述集液器(20)将收集的工艺水回流至所述水槽(13)。

14.根据权利要求11至13任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括烟气降温处理步骤；

所述烟气降温处理步骤包括：所述脱硫塔底部的溶液经所述第一降温泵(23)降温后泵入脱硫塔的烟气入口(9)，对所述进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温。

15.根据权利要求11至13任一所述的方法，其特征在于，所述步骤13包括：

步骤131：将所述净化后的溶液输送至氧化槽(21)；

步骤132：外部的氧气(3)通过管道输入至所述氧化槽(21)，所述氧气将所述氧化槽(21)内的所述溶液氧化为硫铵溶液；

步骤133：所述硫酸铵溶液返回所述脱硫塔底部，和/或将所述硫酸铵溶液输出。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤133中，所述硫酸铵溶液返回所述脱硫塔底部包括：

所述硫酸铵溶液经所述第二降温泵(24)降温后泵入脱硫塔的烟气入口(9)，对所述进入脱硫塔的烟气进行洗涤降温后返回所述脱硫塔底部。