CN113082979A - 一种烟气脱硫除尘一体化装置与工艺、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气脱硫除尘一体化装置与工艺，所述包括烟气进口、烟气出口、加氨池、氧化池、浓缩层、浓缩层回流、吸收层、吸收层回流、回收层、回收层回流、洗涤层、洗涤层回流、机械除雾层、电除雾层、吸收循环泵、吸收层喷淋、回收循环泵、回收层喷淋、浓缩循环泵、浓缩层喷淋、洗涤循环泵、洗涤层喷淋、机械除雾清洗泵、机械除雾层喷淋、电除雾清洗泵、电除雾层喷淋、循环槽、洗涤槽、冲洗水槽及附属管线等构件组成。其特征在于对传统脱硫塔进行环向分割，将湿式电除雾布置在脱硫塔顶部，节省空间。处理完的烟气中硫含量可达到35mg/Nm3以下，尘含量达到5mg/Nm3以下，达到锅炉尾气硫含量、尘含量超低排放标准。

Description

一种烟气脱硫除尘一体化装置与工艺、应用
技术领域
本发明属于烟气处理领域，具体涉及一种烟气脱硫除尘一体化装置与工艺。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
传统氨法脱硫烟气处理装置，普遍采用脱硫塔与湿式电除雾两台分置设备进行组合处理。脱硫塔烟气采用下进上出形式，脱硫完成后的烟气需要从高空通过烟道再次引至地面附近，以便进入湿式电除雾器内进行除尘处理。湿式电除雾器本身占地面积大，对现场空间要求高。传统氨法脱硫烟气处理工艺，主要依赖氨水的加入量来控制烟气中SO2的含量，其简要流程为：烟气经过电除尘等预收尘装置处理后，进入脱硫塔进行脱硫处理。将氨水加入脱硫塔氧化段，氨水与氧化池内的循环液混合之后，进入一级循环槽，通过一级循环泵将混合液泵入脱硫塔吸收段，吸收段布有喷淋，含有氨的混合液通过喷淋喷洒与进入脱硫塔的烟气接触，进行化学反应，从而除去烟气中的SO2。此调节过程长，不灵活，氨水作为吸收剂参与循环后，循环吸收液的化学反应势差随着氨的逃逸逐渐减小，导致活性较低，吸收液处理废气的效率低。外排尾气中SO2的含量高，对环境保护造成压力。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供了一种烟气脱硫除尘一体化装置与工艺，其特别之处在于对传统脱硫塔进行环向分割，使分割后的每一层通过各自的循环泵形成独立循环。将湿式电除雾装置布置在脱硫塔顶部，减小设备占地面积，增加空间利用率。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种烟气脱硫除尘一体化装置，包括：脱硫塔，所述脱硫塔由下到上依次设置有氧化池2、浓缩层4、吸收层7、回收层9、洗涤层11、机械除雾层13、电除雾层14；所述脱硫塔的顶部设置有烟气出口15，所述烟气进口3位于脱硫塔侧壁、浓缩层4下方，所述脱硫塔的底部还设置有加氨池1。
对传统脱硫塔进行环向分割，使分割后的每一层通过各自的循环泵形成独立循环。在传统脱硫塔基础上进行大胆创新，将湿式电除雾布置在脱硫塔顶部，减少占地面积，增加空间利用率，高效去除尾气中的PM2.5。本发明还公开了一种超低排放烟气脱硫除尘一体化工艺，在加氨池形成NH3、(NH4)2SO3的高浓度区域，高浓度吸收液与高硫烟气在吸收层进行化学反应，将99％以上的SO2及SO3除去。循环液在回收层继续与上行的烟气反应，将未反应的硫化物反应完全，从而将硫除去。洗涤层对烟气中夹带的逃逸氨进行捕捉，机械除雾后烟气进入电除雾层，将烟气中的PM2.5收集下来，当电除雾层阳极管内壁及阴极线放电尖端结晶较多时，开启电除雾清洗泵，对阳极管、阴极线进行冲洗。处理完的烟气中硫含量可达到35mg/Nm3以下，尘含量达到5mg/Nm3以下，达到锅炉尾气硫含量、尘含量超低排放标准。
本发明的第二个方面，提供了一种烟气脱硫除尘一体化工艺，包括：
烟气与含NH3、(NH4)2SO3的溶液反应，生成NH4HSO3、NH4HSO3，和脱硫烟气Ⅰ；
所述脱硫烟气Ⅰ与循环液反应，形成脱硫烟气Ⅱ；
所述脱硫烟气Ⅱ进行洗涤、机械除尘、电除尘，即得；
所述NH4HSO3、NH4HSO3与氨水反应形成含NH3、(NH4)2SO3的溶液，并被循环利用。
与脱硫加氨系统相比，本发明具有以下优势，在运行摸索中，本发明对加氨系统的内部结构进行了改进，在加氨池内部增加混合器，将相应管口做出调整，使进入脱硫塔的氨水管和从吸收段回流下来的含NH4HSO3的反应液管在进入加氨池之后立即进行有效混合，这样就大大提高了NH4HSO3与氨水的反应速度，更快的将NH4HSO3还原为(NH4)2SO3，核心脱硫反应液迅速被还原，这就提高了整个脱硫系统的脱硫效率。
本发明的第三个方面，提供了任一上述的装置在烟气处理中的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明能连续稳定的对燃煤热电企业高含硫量、高含尘量的尾气进行高效处理。采用分层调节，流程简单，占地面积小，自动调节简单，设备运行费用低，处理尾气效果达到国家及地方超低排放标准，并且系统运行灵活，可根据炉原烟气中的含硫量及所加入的氨水浓度灵活调节加氨量，使脱硫除尘系统处于一个长期、稳定、高效运行的最佳状态。从长远来看能大大提高燃煤热电企业的烟气处理能力，解决因产生大量硫超标、尘超标尾气而产生的生产瓶颈问题，保护自然环境，改善周边环保情况，增加企业的环保效益。多捕捉下来的硫化物通过化学反应转化为(NH4)2SO4，经干燥加工后可作为复合肥原料外卖，增加了企业的经济效益。
(2)本发明的装置结构简单、操作方便、成本低，易于规模化生产。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明装置的结构示意图，其中，1、加氨池，2、氧化池，3、烟气进口，4、浓缩层，5、洗涤槽，6、洗涤循环泵，7、吸收层，8、回收层回流管，9、回收层，10、洗涤层回流管，11、洗涤层，12、洗涤层喷淋，13、机械除雾层，14、电除雾层，15、烟气出口，16、电除雾层喷淋，17、机械除雾层喷淋，18、回收层喷淋，19、机械除雾清洗泵，20、电除雾清洗泵，21、冲洗水槽，22、吸收层喷淋，23、吸收层回流管，24、浓缩层喷淋，25、浓缩层回流管，26、氨水进口，27、吸收循环泵，28、回收循环泵，29、浓缩循环泵，30、循环槽。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种烟气脱硫除尘一体化装置与工艺，对传统脱硫塔进行环向分割，使分割后的每一层通过各自的循环泵形成独立循环。将湿式电除雾装置布置在脱硫塔顶部，减小设备占地面积，增加空间利用率。
一种烟气脱硫除尘一体化工艺，氨水通过专用管口注入加氨池，氨水通过吸收循环泵直接泵入脱硫塔吸收层喷淋装置，形成NH3、(NH4)2SO3的高浓度区域，高浓度吸收液与高硫烟气在吸收层进行化学反应，生成部分NH4HSO3，NH4HSO3通过吸收层回流管线(吸收层底部有集液器，烟气可以自下而上通过，液体则被集液器挡住而聚集在吸收层底板上，吸收层底板上有一开孔，此孔连接回流管线，将吸收层底板上聚集的反应液引流至加氨池)回流到加氨池，与高浓度氨水反应被还原为(NH4)2SO3，再次进入吸收段与高硫烟气反应，形成吸收液的高效循环利用。氧化池内的循环液(主要成分为(NH4)2SO3和(NH4)2SO4)通过回收循环泵进入回收层喷淋装置，在回收层与上行的烟气反应，将未反应的硫化物反应完全。洗涤槽中的清水通过洗涤循环泵进入洗涤层喷淋装置，对烟气中夹带的逃逸氨进行捕捉，同时对烟气进行过饱和处理。机械除雾装置对洗涤后的烟气进行预处理，把较大的水滴颗粒进行回收，当机械除雾上下两侧压差增大时，开启机械除雾清洗泵，对机械除雾装置进行清洗。机械除雾后烟气进入电除雾层，将烟气中的PM2.5收集下来，当电除雾层阳极管内壁及阴极线放电尖端结晶较多时，开启电除雾清洗泵，对阳极管、阴极线进行冲洗。处理完后的外排尾气硫含量、尘含量均达到国家及地方超低排放标准。
在一些实施例中，在加氨池内部增加静态螺旋片式混合器，将23-吸收层回流管回流来的含NH4HSO3较多的反应液与26-氨水进口进入加氨池的氨水进行混合，加快了化学反应式(3)的反应速度。NH4HSO3快速的与氨水混合、反应从而被还原为(NH4)2SO3，同时氨水因快速参与反应被消耗，一方面，提高了整个脱硫系统的脱硫效率；另一方面，氨水在反应液中的含量降低，减少了氨逃逸量，整个脱硫塔外排尾气烟羽由原来的7～8米降低为现在的4米左右。
注：本发明中用到的化学反应方程式主要有：
(1)SO2+2NH3+H2O＝(NH4)2SO3(吸收层主要反应)
(2)(NH4)2SO3+SO2+H2O＝2NH4HSO3(吸收层主要反应)
(3)NH4HSO3+NH3＝(NH4)2SO3(加氨池主要反应)
(4)2(NH4)2SO3+O2＝(NH4)2SO4(氧化池主要反应)
在一些实施例中，对传统脱硫塔进行环向分割，使分割后的每一层通过各自的循环泵形成独立循环。
在一些实施例中，将湿式电除雾布置在脱硫塔顶部，减少占地面积，增加空间利用率，同时，增加湿电既可以有效地处理烟气，同时，由于湿电喷淋常开，可以使下方的波折板始终处于过饱和状态，提高了除尘塔的整体运行效率。
更重要的是，将湿式电除雾布置在脱硫塔顶部还具有以下三点优势：
第一，目前绝大部分湿式静电除雾器是放置在脱硫塔附近的地面上的。如果我们的湿式静电除雾器也放置在脱硫塔附近的地面上则需要18×18米的空间，这样一来，我们就节省了18×18米的空间，在化工企业里，这么大的空间是很宝贵的；第二，湿式静电除雾器如果放置在地面上，则必须用大直径的烟道将脱硫塔顶部排出的烟气再引至地面湿式静电除雾器进口，这样增加了烟道耗材，同时增加了烟气阻力，那么布置在脱硫塔之前的风机风压就相应提高，成本及运行费用都提高；第三，目前我们的湿式静电除雾器总重量达到了350吨，这对脱硫塔及附属钢结构是一个很大的考验，经过严格的计算后，我们将脱硫塔支撑钢结构进行了有效加固，目前湿式静电除雾器在脱硫塔顶部各项指标都是很好的。
优选的，在加氨池形成NH3、(NH4)2SO3的高浓度区域，通过吸收循环泵将循环液泵入吸收层，高浓度吸收液与高硫烟气在吸收层进行化学反应，将大部分SO2及SO3除去。吸收层可以通过吸收循环泵出口副线向回收层进行匀液。
优选的，氧化池中的循环液通过回收循环泵泵入回收层，上行的烟气与循环液在回收层继续反应，将残留的硫化物反应完全，从而将硫除去。回收层可以通过回收循环泵出口副线向浓缩层进行匀液。
优选的，循环槽上层的清液通过浓缩循环泵进入浓缩层，循环液与刚进入脱硫塔的高温烟气进行传热，烟气温度降低，循环液升温得到浓缩，高浓度的硫铵液溢流进入循环槽，去硫铵车间进行结晶，得到硫酸铵产品。
优选的，洗涤槽中的清水通过洗涤循环泵进入洗涤层，捕捉少量逃逸氨的同时对烟气进行过饱和处理，使烟气温度控制在42～45℃，湿度达到过饱和，为烟气以正常的温度、湿度进入电除雾层提供保障。
优选的，机械除雾装置对洗涤后的烟气进行预处理，把粒径较大的水滴颗粒进行截留、回收，减轻电除雾层的处理压力，当机械除雾层上下两侧压差增大时，开启机械除雾清洗泵，对机械除雾装置进行清洗。
优选的，电除雾层负责对烟气中的PM10、PM2.5级别的微小颗粒进行捕捉，，当电除雾层阳极管内壁及阴极线放电尖端结晶较多时，开启电除雾清洗泵，对阳极管、阴极线进行冲洗。使最终排放的烟气尘含量降低至5mg/Nm3以下，达到锅炉尾气尘含量超低排放标准。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：
如图1所示，本发明对传统脱硫塔进行环向分割，使分割后的每一层通过各自的循环泵形成独立循环。将湿式电除雾装置布置在脱硫塔顶部，减小设备占地面积，增加空间利用率。氨水通过专用管口注入加氨池，氨水通过吸收循环泵直接泵入脱硫塔吸收层喷淋装置，形成NH3、(NH4)2SO3的高浓度区域，高浓度吸收液与高硫烟气在吸收层进行化学反应，生成部分NH4HSO3，NH4HSO3通过吸收层回流管线回流到加氨池，与高浓度氨水反应被还原为(NH4)2SO3，再次进入吸收段与高硫烟气反应，形成吸收液的高效循环利用。氧化池内的循环液通过回收循环泵进入回收层喷淋装置，在回收层与上行的烟气反应，将未反应的硫化物反应完全。洗涤槽中的清水通过洗涤循环泵进入洗涤层喷淋装置，对烟气中夹带的逃逸氨进行捕捉，同时对烟气进行过饱和处理。机械除雾装置对洗涤后的烟气进行预处理，把粒径较大的水滴颗粒进行回收，当机械除雾上下两侧压差增大时，开启机械除雾清洗泵，对机械除雾装置进行清洗。机械除雾后烟气进入电除雾层，将烟气中的PM2.5收集下来，当电除雾层阳极管内壁及阴极线放电尖端结晶较多时，开启电除雾清洗泵，对阳极管、阴极线进行冲洗。处理完后的外排尾气硫含量、尘含量均达到国家及地方超低排放标准。
运行结果表明：通过在加氨池内部增加静态螺旋片式混合器，减少了氨逃逸量，整个脱硫塔外排尾气烟羽由原来的7～8米降低为现在的4米左右。
实施例2
一种烟气脱硫除尘一体化装置，包括：脱硫塔，所述脱硫塔由下到上依次设置有氧化池2、浓缩层4、吸收层7、回收层9、洗涤层11、机械除雾层13、电除雾层14；所述脱硫塔的顶部设置有烟气出口15，所述烟气进口3位于脱硫塔侧壁、浓缩层4下方，所述脱硫塔的底部还设置有加氨池1。
在一些实施方案中，所述加氨池1的出液口与吸收层7的进液口相连。
在一些实施方案中，所述吸收层7的下方设置有吸收层回流管，所述吸收层回流管与加氨池1相连。
在一些实施方案中，所述氧化池2的出液口与回收层9的进液口相连。
在一些实施方案中，所述回收层9的下方设置有回收层回流管，所述回收层回流管与氧化池2相连。
在一些实施方案中，所述循环槽30的出液口与浓缩层4进液口相连；
在一些实施方案中，所述浓缩层4的下方设置有浓缩层回流管，所述浓缩层回流管与循环槽30相连。
在一些实施方案中，所述洗涤槽的出液口与洗涤层的进液口相连；
在一些实施方案中，所述洗涤层11下方设置有洗涤层回流管，所述洗涤层回流管与洗涤槽相连。
在一些实施方案中，所述洗涤水槽21分别与机械除雾层13、电除雾层14的进液口相连。
一种烟气脱硫除尘一体化工艺，包括：
烟气与含NH3、(NH4)2SO3的溶液反应，生成NH4HSO3、NH4HSO3，和脱硫烟气Ⅰ；
所述脱硫烟气Ⅰ与循环液反应，形成脱硫烟气Ⅱ；
所述脱硫烟气Ⅱ进行洗涤、机械除尘、电除尘，即得；
所述NH4HSO3、NH4HSO3与氨水反应形成含NH3、(NH4)2SO3的溶液，并被循环利用。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种烟气脱硫除尘一体化装置，其特征在于，包括：脱硫塔，所述脱硫塔由下到上依次设置有氧化池2、浓缩层4、吸收层7、回收层9、洗涤层11、机械除雾层13、电除雾层14；所述脱硫塔的顶部设置有烟气出口15，所述烟气进口3位于脱硫塔侧壁、浓缩层4下方，所述脱硫塔的底部还设置有加氨池1。
2.如权利要求1所述的烟气脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述加氨池1的出液口与吸收层7的进液口相连。
3.如权利要求1所述的烟气脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述吸收层7的下方设置有吸收层回流管，所述吸收层回流管与加氨池1相连。
4.如权利要求1所述的烟气脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述氧化池2的出液口与回收层9的进液口相连。
5.如权利要求1所述的烟气脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述回收层9的下方设置有回收层回流管，所述回收层回流管与氧化池2相连。
6.如权利要求1所述的烟气脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述循环槽30的出液口与浓缩层4进液口相连；
或所述浓缩层4的下方设置有浓缩层回流管，所述浓缩层回流管与循环槽30相连。
7.如权利要求1所述的烟气脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述洗涤槽的出液口与洗涤层的进液口相连；
或所述洗涤层11下方设置有洗涤层回流管，所述洗涤层回流管与洗涤槽相连。
8.如权利要求1所述的烟气脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述洗涤水槽21分别与机械除雾层13、电除雾层14的进液口相连。
9.一种烟气脱硫除尘一体化工艺，其特征在于，包括：
烟气与含NH3、(NH4)2SO3的溶液反应，生成NH4HSO3、NH4HSO3，和脱硫烟气Ⅰ；
所述脱硫烟气Ⅰ与循环液反应，形成脱硫烟气Ⅱ；
所述脱硫烟气Ⅱ进行洗涤、机械除尘、电除尘，即得；
所述NH4HSO3、NH4HSO3与氨水反应形成含NH3、(NH4)2SO3的溶液，并被循环利用。
10.权利要求1-8任一项所述的装置在烟气处理中的应用。
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