CN113856441B - 氨法脱硫方法和氨法脱硫装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氨法脱硫方法,其中,利用氨法脱硫装置对含有SO2和SO3的烟气实施脱硫,采用氨作为第一脱硫剂,并且采用金属碱性脱硫剂作为第二脱硫剂。本发明还涉及一种氨法脱硫装置,利用该氨法脱硫装置可以实施所述氨法脱硫方法。所述氨法脱硫装置包括:用于对吸收液进行氧化的氧化设备,该氧化设备和烟气吸收单元通过配属的管线形成吸收液循环;以及能被供应工艺水的水洗循环槽,该水洗循环槽和细微颗粒物控制单元通过配属的管线形成水洗循环,其中,将金属碱性脱硫剂加入到水洗循环槽中,并且水洗循环槽通过管路与氧化设备连接,用于向氧化设备补充液体。在本发明中可以协同脱除烟气中的SO2和SO3,可以在解决烟气拖尾和气溶胶产生方面实现改进。

Description

氨法脱硫方法和氨法脱硫装置
技术领域
本发明属于环保技术领域,具体地涉及以氨法为基础的对含有 SO2和SO3的烟气进行脱硫的方法和装置。
背景技术
目前存在多种脱硫技术,其中,湿法脱硫技术应用最广。常见的烟气湿法脱硫技术有石灰石-石膏法、碱法、氨法等。
在石灰石-石膏湿法脱硫工艺中,采用石灰石或石灰作脱硫吸收剂,其中,石灰石可以经破碎,磨细成粉状,与水混合搅拌,制成吸收浆液。在采用石灰为吸收剂时,石灰粉可以加水搅拌,制成吸收浆液。在脱硫塔内,吸收浆液可以与烟气接触、混合,烟气中的SO2可以与浆液中的碳酸钙或氢氧化钙反应,生成亚硫酸钙,并且亚硫酸钙可以进一步与通入的氧化空气反应生成硫酸钙(俗称石膏),并且最终排出。
烟气的氨法脱硫技术属于循环经济新型清洁技术,其具有脱硫效率高、无二次污染、可资源化回收二氧化硫、能满足循环经济要求等明显优势。在中国已成功应用于单台烟气量相当于500MW发电机组的脱硫装置,发展快速。含SO2烟气在进入脱硫塔之后,可以与含氨溶液充分接触和反应,使得烟气中的绝大部分的SO2可以被吸收掉,净烟气可以通过脱硫塔的顶部烟囱排放。通过吸收烟气中SO2而得到的亚硫酸铵溶液可以在经氧化、浓缩和结晶之后形成具有一定固含量的硫酸铵浆液。接着,该硫酸铵浆液可以经过固液分离、干燥工艺和包装,成为固体硫酸铵产品。
相比于钙法脱硫,氨法脱硫的优势可以包括:
(1)从烟气中脱除的SO2可以转化成硫酸铵化肥,变废为宝,其中,基本上没有废水、固废产生,没有二次污染,符合环保理念。
(2)没有CO2产生,低碳环保。
(3)脱硫剂可以为易得的液体化工原料,可以避免固体石灰石开采、运输及副产石膏,生产现场的操作环境可以更佳。
氨法脱硫过程可以主要分为吸收、氧化、浓缩(结晶)三个过程。首先,可以用亚硫酸铵溶液作为吸收液吸收烟气中的二氧化硫,得到亚硫酸铵与亚硫酸氢铵的混合溶液,该混合溶液在加氨中和之后又成为亚硫酸铵溶液。通过对亚硫酸铵溶液通入氧化空气,可以将亚硫酸铵氧化成为硫酸铵。硫酸铵溶液经浓缩、结晶、固液分离和干燥,可以得到最终固体产品硫酸铵。
在氨法脱硫过程中,吸收、氧化、浓缩三个过程在实际上是相互影响的。长期以来,为保证吸收效率,在吸收液中,亚硫酸铵及游离氨含量较高,而硫酸铵含量较低。这虽然利于吸收,但不利于氧化和浓缩,由此可能导致在吸收过程中氨逃逸、产生气溶胶和出现烟气拖尾现象。
在烟气的氨法脱硫工艺中存在以下技术难题:
(1)关于氨逃逸和气溶胶产生
在氨法脱硫工艺中,由于氨易于挥发,在吸收液中存在游离氨时,在气相中可以同时存在氨、SO2和SO3,因此容易形成亚硫酸铵和硫酸铵的雾。以此雾为核心,在烟气中的饱和水蒸气 可以凝结在这些雾上,形成浓密的白雾。这一方面可以造成氨损失,另一方面可以造成二次污染。这是在氨法脱硫工艺中过去长期未能很好解决的一个关键技术难题。
(2)关于在尾气中夹带的氨的回收
如刚刚提及的,氨易于挥发。在传统的逆流接触式脱硫塔中,不论是喷淋塔、填料塔还是板式塔,为了保证脱硫效率及最终排放指标,在位于吸收区顶部的接触点处,溶液的pH值最高,气相中SO2浓度最低,氨在气相中的浓度最高。这意味着,氨随尾气溢出脱硫塔的量大。这既会造成氨的浪费损失,又会造成新的污染。
专利文献CN106000043A提出一种单塔六段梯级净化脱硫除尘超低排放一体化装置,其包括氧化段、浓缩段、吸收段、净化水洗段、除雾段、隔板以及湿电段,所述湿电段通过静电吸附作用将除雾后烟气中所携带的微小雾滴进一步进行脱除,以保证在烟气工况变化时仍实现烟气的达标排放,作为此装置的保险措施使用。此工艺投资大、运行成本高、湿电控制氨逃逸和气溶胶的效果有进一步改进的空间。
专利文献CN106474895A提出一种深度脱除烟气中硫氧化物的方法及装置,其中,使烟气自下而上依次进行一级脱硫和二级脱硫,在一级脱硫中碳酸钙浆液与烟气进行脱硫反应,在二级脱硫中钠基脱硫剂、镁基脱硫剂、钾基脱硫剂或氢氧化钙以溶液或浆液形式雾化,喷入烟气中,进行脱硫反应,其中,通过调整新补充碳酸钙浆液来控制循环浆液的pH值,通过调整二级脱硫的脱硫剂溶液或浆液来控制脱硫塔出口烟气的硫氧化物浓度。
专利文献CN101053744A提出一种分段式钠钙双碱法脱硫工艺及装置,其中,将钙基脱硫与钠碱法烟气脱硫综合在一个反应器内,使烟气先利用钙基预脱硫,然后用钠基进行精脱硫,以确保排放要求。
以上两种方法在石灰石-石膏湿法脱硫基础上增加二级脱硫,提高脱硫效果,但依然具有钙法脱硫的缺点。
专利文献CN112708475A提出一种氨法脱硫与碱法脱硫相结合的工艺,其中,氨法脱硫与碱法脱硫相结合,应用于脱除煤气中的H2S,而并非脱除烟气中的SO2,其中,从煤气中脱除H2S的反应条件和工艺流程与从烟气中脱除SO2是完全不同的。
发明内容
针对气溶胶及氨逃逸的问题,在现有技术中提出多种解决方案,例如湿电、多级水洗、多级除雾或者这些措施的适宜的组合。本申请的发明人在研究中发现,在这些现有方法中没有认识到吸收过程中气溶胶和氨逃逸产生的源头,并且这些现有方法也不能够从在吸收过程中气溶胶和氨逃逸产生的源头出发来解决问题。申请人在研究中发现,在这些现有方法中,关注的是,在吸收过程中逃逸的氨及产生的气溶胶如何消除的问题。按照现有认识水平解决现有认识问题,会使得脱硫塔的段数越来越多、系统越来越复杂,然而这样的脱硫塔不仅处理效果有改进的空间,而且投资运行成本大。
本发明的目的是,提出用于对含有SO2和SO3的烟气进行脱硫的基于氨法的方法和装置,其中,可以协同脱除烟气中的SO2和SO3,可以在解决烟气拖尾和气溶胶产生方面实现改进。
本发明的第一方面涉及一种氨法脱硫方法,其特征在于,利用氨法脱硫装置对含有SO2和SO3的烟气实施脱硫,以脱除SO3及解决烟气拖尾和气溶胶,其中,采用氨作为第一脱硫剂,并且采用金属碱性脱硫剂作为第二脱硫剂,优选地,所述第一脱硫剂是主脱硫剂并且所述第二脱硫剂是辅助脱硫剂。
在一些实施方式中,金属碱性脱硫剂的加入量可以≤45%,优选≤25%,更优选≤10%。
在本发明的意义中,金属碱性脱硫剂的加入量的百分比可以理解为,通过金属碱性脱硫剂(或者辅助脱硫剂)在完全参与脱硫反应的情况下的分脱硫量与总脱硫量的比值,所述总脱硫量等于所述分脱硫量与通过氨脱硫剂(或者主脱硫剂)在完全参与脱硫反应的情况下的另一分脱硫量之和。假设每单位体积的第一脱硫剂溶液和每单位体积的第二脱硫剂溶液在完全参与脱硫反应的情况下具有相同的脱硫量,那么在相同的运行周期中加入到氨法脱硫装置中的第二脱硫剂溶液的体积可以小于加入到氨法脱硫装置中的第一脱硫剂溶液的体积,例如第二脱硫剂溶液的体积与第一脱硫剂溶液的体积的比值可以为1:2~5。
在一些实施方式中,所述金属碱性脱硫剂可以包括金属氢氧化物、金属氧化物和碳酸盐之中的至少一种。在金属碱性脱硫剂包括多种物质的情况下,这些物质可以以混合物的形式采用,或者彼此分开地先后采用,或者在氨法脱硫装置的不同部位供应到氨法脱硫装置中。
在一些实施方式中,所述金属氢氧化物可以包括氢氧化钠和氢氧化钾之中的至少一种。
在一些实施方式中,所述金属氧化物可以包括氧化钾和氧化钠之中的至少一种。
在一些实施方式中,所述碳酸盐可以包括碳酸钾和碳酸钠之中的至少一种。
在一些实施方式中,可以采用以溶液形式的金属碱性脱硫剂。
在一些实施方式中,可以采用以粉末颗粒形式的金属碱性脱硫剂。
按本发明,在实施方法时可以利用如下的氨法脱硫装置,该氨法脱硫装置沿烟气流动方向依次包括烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元,其中,烟气降温单元具有用于输入原烟气的烟气入口。
按本发明,可以将氨加入到用于烟气吸收单元的吸收液中。
按本发明,所述氨法脱硫装置可以包括用于对吸收液进行氧化的氧化设备,所述氧化设备和烟气吸收单元通过配属的管线形成吸收液循环。优选地,将氨加入到吸收液循环中,尤其是可以加入到氧化设备中和/或加入到吸收液循环的管路中。
在一些实施方式中,可以将金属碱性脱硫剂加入到用于细微颗粒物控制单元的水洗循环液中。
按本发明,所述氨法脱硫装置可以包括能被供应工艺水的水洗循环槽,所述水洗循环槽和细微颗粒物控制单元通过配属的管线形成水洗循环,其中,将金属碱性脱硫剂加入到水洗循环中,尤其是可以加入到水洗循环槽中和/或加入到水洗循环的管路中,并且水洗循环槽通过管路与氧化设备连接,用于向氧化设备补充液体。
在一些实施方式中,可以将水洗循环槽的pH值控制在3~10、例如4~8的范围内。
在一些实施方式中,在烟气吸收单元中可以利用除雾器除雾。
在一些实施方式中,在细微颗粒物控制单元中可以利用除雾器除雾。
本发明的第二方面涉及一种氨法脱硫装置,其特征在于,所述氨法脱硫装置构造成用于对含有SO2和SO3的烟气实施脱硫,其中,所述氨法脱硫装置包括第一脱硫剂供应系统和第二脱硫剂供应系统,所述第一脱硫剂供应系统构造成用于向氨法脱硫装置供应氨作为第一脱硫剂,所述第二脱硫剂供应系统构造成用于向氨法脱硫装置供应金属碱性脱硫剂作为第二脱硫剂,优选地,所述第一脱硫剂是主脱硫剂并且所述第二脱硫剂是辅助脱硫剂。
在一些实施方式中,所述第一脱硫剂供应系统和第二脱硫剂供应系统可以构造成,使得金属碱性脱硫剂的加入量≤45%,优选≤25%,更优选≤10%。
在一些实施方式中,所述第二脱硫剂供应系统可以构造成用于供应以溶液形式的金属碱性脱硫剂。
在一些实施方式中,所述第一脱硫剂供应系统可以构造成用于,将氨加入到用于烟气吸收单元的吸收液中。
按本发明,所述氨法脱硫装置可以包括用于对吸收液进行氧化的氧化设备,所述氧化设备和烟气吸收单元通过配属的管线形成吸收液循环。优选地,所述第一脱硫剂供应系统构造成用于将氨加入到吸收液循环中,尤其是加入到氧化设备中。
在一些实施方式中,所述氨法脱硫装置可以包括氧化空气供应系统,所述氧化空气供应系统构造成用于向氧化设备供应压缩空气。
在一些实施方式中,所述第二脱硫剂供应系统可以构造成用于将金属碱性脱硫剂加入到用于细微颗粒物控制单元的水洗循环液中。
按本发明,所述氨法脱硫装置可以包括能被供应工艺水的水洗循环槽,所述水洗循环槽和细微颗粒物控制单元通过配属的管线形成水洗循环,其中,所述第二脱硫剂供应系统构造成用于将金属碱性脱硫剂加入到水洗循环中,尤其是加入到水洗循环槽中,并且水洗循环槽通过管路与氧化设备连接,用于向氧化设备补充液体。
在一些实施方式中,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元之中的至少一个单元可以设有循环液喷淋层,所述循环液喷淋层构造成用于在相应的单元中喷淋循环液。
在一些实施方式中,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元可以分别设有至少一个循环液喷淋层。
在一些实施方式中,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元可以构成为彼此分开的单元。
在一些实施方式中,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元,它们分别作为单独的塔,可以串联连接,烟气可以在烟气流动方向上从前一个塔(例如在塔顶处)的烟气出口通过管路输送到后一个塔的烟气入口(例如在塔下部处)。
在一些实施方式中,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元之中的至少两个单元可以集成在一起。
在一些实施方式中,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元可以集成为一个氨法脱硫塔。
在一些实施方式中,所述氨法脱硫装置可以包括串联塔,其中一个塔可以构成为氨法脱硫塔,并且另一个塔可以构成为碱洗装置。在该氨法脱硫塔中可以通过第一脱硫剂或者说主脱硫剂或者说氨脱硫。在该碱洗装置中可以通过第二脱硫剂或者说辅助脱硫剂或者说金属碱性脱硫剂进一步脱硫。
在一些实施方式中,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元可以在氨法脱硫塔中从下到上依次设置。
在一些实施方式中,氨法脱硫装置可以还包括硫酸铵处理系统,所述硫酸铵处理系统构造成用于对从氨法脱硫装置输出的硫酸铵溶液或浆液进行处理。
在一些实施方式中,含有硫氧化合物的烟气可以首先进入烟气降温单元,烟气与在烟气降温单元中循环的喷淋液接触,烟气温度降低;温度降低的烟气接着进入烟气吸收单元,在烟气吸收单元中与第一脱硫剂或者说主脱硫剂接触,烟气中的大部分硫氧化物被脱除;接着,残留的硫氧化物随同烟气进入细微颗粒物控制单元,在此可以被进一步脱除,同时可以消除烟气中的细微颗粒物。
在一些实施方式中,主脱硫剂优选加入烟气吸收单元,辅助脱硫剂优选加入细微颗粒物控制单元。
在一些实施方式中,可以对火力发电厂的燃煤锅炉的含有SO2和 SO3的烟气进行脱硫,或者可以对来自化工工艺的含有SO2和SO3的烟气(例如来自炼油厂的烟气)进行脱硫。
在本发明的意义上,主脱硫剂可以脱除烟气中的大部分的硫氧化物(原烟气中的硫氧化物的总量之中的至少一半),辅助脱硫剂可以脱除小部分的硫氧化物(原烟气中的硫氧化物的总量之中的不到一半,例如至多30%,优选至多25%或15%)。
在按照本发明的方法和装置中,可以协同脱除烟气中的SO2和 SO3,可以在解决烟气拖尾和气溶胶产生方面实现改进,尤其是可以显著降低、甚至基本上消除烟气拖尾现象和气溶胶的产生。按照本发明的方法和装置可以简化工艺流程,降低投资。
在按照本发明的方法和装置中,与常规的单纯通过氨脱硫剂来脱硫相比,利用金属碱性脱硫剂进一步脱硫或者辅助脱硫,例如利用在细微颗粒控制单元中附加辅助的脱硫功能,可以达到节能效果,使得整个工艺和装置可以是更利于环保的。
前面已提及的技术特征、后面将要提及的技术特征以及单独地在附图中显示的技术特征可以任意地相互组合,只要被组合的技术特征不是相互矛盾的。所有在技术上可行的特征组合都是在本文中包含的技术内容。
附图说明
现在参照附图说明按本发明的示例性的实施方式的氨法脱硫装置以及利用氨法脱硫装置实施的氨法脱硫方法。
图1是按本发明的实施方式的氨法脱硫装置的简图。
具体实施方式
图1示出一种按本发明的示例性的实施方式的氨法脱硫装置。该氨法脱硫装置可以用于处理火力发电厂的燃煤锅炉的烟气,或者可以用于处理其他的含有硫氧化物的化工烟气。在本发明中涉及的氨法脱硫工艺不同于传统的单纯的氨法脱硫,而是在氨法脱硫的基础上附加地利用金属碱性脱硫剂。
所述氨法脱硫装置包括氨法脱硫塔1,该氨法脱硫塔从下向上依次包括烟气降温单元4、烟气吸收单元5和细微颗粒物控制单元6。烟气降温单元4具有烟气入口9。含有SO2和SO3的烟气,作为原烟气,通常具有较高的温度,经由烟气入口9进入到烟气降温单元4中。烟气降温单元4通过配属的管路12和设置在管路12中的循环泵21形成浓缩液循环。浓缩液可以在烟气降温单元4的上部经由未图示的喷淋层逆着烟气流动方向进行喷淋。原烟气在从烟气入口9进入之后,穿过容纳在烟气降温单元4中的溶液或者浆液,原烟气的余热可以对溶液或者浆液进行蒸发浓缩。与此同时,原烟气在烟气降温单元4中降温和脱除灰尘。视在烟气降温单元4中的浓缩程度,容纳在烟气降温单元4中的物质可以是硫酸铵的溶液或浆液,其中,浆液具有固含量。容纳在烟气降温单元4中的经浓缩的主要含有硫酸铵的溶液或浆料可以通过循环泵21和分支管路12a输出至在图1中示意性表示的硫酸铵处理系统16。在硫酸铵处理系统16中可以对输出的溶液或浆料进行处理。在一种示例性的处理方案中,溶液或浆料可以通过蒸发结晶而成为固体硫酸铵产品,并且最后包装成具有预定重量的成袋的硫酸铵化肥。在另一种示例性的处理方案中,溶液或浆料可以直接地灌装作为可出售的商品。
烟气吸收单元5通过气液分离器11a与烟气降温单元4分开。烟气可以从烟气降温单元4穿过气液分离器11a进入烟气吸收单元5中,但是液体基本上不能从烟气吸收单元5穿过气液分离器11a进入烟气降温单元4,或者在有意地设计的情况下仅能在预定的程度内受控地从烟气吸收单元5穿过气液分离器11a进入烟气降温单元4。在烟气吸收单元5中,加氨的吸收液对烟气中的硫化物、尤其是SO2进行吸收。烟气吸收单元5、氧化设备2以及配属的管路23、24和设置在管路23中的循环泵22形成吸收液循环7。在烟气吸收单元5中的吸收液从烟气吸收单元5的下部经由管路24输送到氧化设备2,在氧化设备2中进行氧化。氧化设备2可以与氧化空气供应系统14连接,具有预定压力的压缩空气通过氧化空气供应系统14输送到氧化设备2中,对输送到氧化设备2中的吸收液进行氧化。氧化设备2可以与构成为氨供应系统的第一脱硫剂供应系统13连接,通过氨供应系统可以向氧化设备2中加氨。作为脱硫剂的氨可以是单质氨、氨水、碳铵或类似物。例如可以采用浓度为20%(质量)的氨水作为第一脱硫剂。第一脱硫剂可以是主脱硫剂。在氧化设备2中经过氧化的吸收液可以通过循环泵22和管路23输送至烟气吸收单元5。在如图1所示的实施方式中,在烟气吸收单元5中设有三个喷淋层,吸收液通过这些喷淋层逆着烟气流动方向喷淋到烟气吸收单元5中。在烟气吸收单元5中,含有亚硫酸铵的吸收液可以脱除烟气中的硫化物、尤其是二氧化硫。吸收了二氧化硫的吸收液含有亚硫酸氢氨。通过加氨,亚硫酸氢氨可以转变为亚硫酸铵。在烟气吸收单元5的上部可以设有除雾器18a,对流经该除雾器18a的烟气进行除雾。
在氧化设备2中使用过的二次氧化空气可以从氧化设备2通过管路25输送至氨法脱硫塔1的烟气降温单元4。在氧化设备2中经过氧化的吸收液可以通过循环泵22和分支管路29补充到烟气降温单元4 中。作为替换或补充,在未示出的实施方式中,吸收液可以从烟气吸收单元5,例如通过管路24的通向烟气降温单元4的分支管路,补充到烟气降温单元4中。
细微颗粒物控制单元6通过气液分离器11b与烟气吸收单元5分开。烟气可以从烟气吸收单元5穿过气液分离器11b进入细微颗粒物控制单元6中,但是液体基本上不能从细微颗粒物控制单元6穿过气液分离器11b进入烟气吸收单元5,或者在有意地设计的情况下仅能在预定的程度内受控地从细微颗粒物控制单元6穿过气液分离器11b 进入烟气吸收单元5。细微颗粒物控制单元6、水洗循环槽3以及配属的管路27、28和循环泵26可以形成水洗循环10。水洗循环槽3可以与工艺水供应系统15连接,该工艺水供应系统15可以向水洗循环槽 3输送工艺水。水洗循环液可以从水洗循环槽3经由循环泵26和管路 27输送到细微颗粒物控制单元6中,例如经由一个未图示的喷淋层在细微颗粒物控制单元6中进行喷淋。水洗循环液可以在细微颗粒物控制单元6的下部经由管路28返回到水洗循环槽3中。烟气可以在细微颗粒物控制单元6中被水洗循环液除去细微颗粒物。
烟气吸收单元5可以从细微颗粒物控制单元6和/或水洗循环槽3 获得补充液体,以使得吸收液的量可以保持在预定的范围内,例如基本上保持稳定不变。从细微颗粒物控制单元6和/或水洗循环槽3补充到烟气吸收单元5中的液体成为吸收液的组成部分。如图1所示,水洗循环槽3可以通过管路30与氧化设备2连接,用于向氧化设备补充液体。作为替换或补充,在未示出的实施方式中,管路28可以具有通向烟气吸收单元5的分支管路,用于从细微颗粒物控制单元6向烟气吸收单元5补充液体;和/或水洗循环槽3可以具有通向烟气吸收单元5的管路,用于从水洗循环槽3向烟气吸收单元5补充液体。
水洗循环槽3可以与第二脱硫剂供应系统17连接。第二脱硫剂供应系统17可以向水洗循环槽3输送金属碱性脱硫剂。金属碱性脱硫剂例如可以以粉末颗粒的形式或者以溶液的形式加入到水洗循环槽中。金属碱性脱硫剂可以作为辅助脱硫剂。水洗循环槽3中的液体的 pH值可以控制在3~10、例如4~8的范围内。作为第二脱硫剂,所述金属碱性脱硫剂可以包括金属氢氧化物、金属氧化物和碳酸盐之中的至少一种。所述金属氢氧化物可以包括氢氧化钠和氢氧化钾之中的至少一种。所述金属氧化物可以包括氧化钾和氧化钠之中的至少一种。所述碳酸盐可以包括碳酸钾和碳酸钠之中的至少一种。
在细微颗粒物控制单元6的上部可以设有除雾器18b,对流经该除雾器18b的烟气进行除雾。经除雾器18b除雾的净烟气可以通过烟囱8从氨法脱硫塔1排出到环境中。
在未示出的实施方式中,金属碱性脱硫剂,作为第二脱硫剂或者辅助脱硫剂,可以直接地或间接地加入到烟气吸收单元5中。
在未示出的实施方式中,金属碱性脱硫剂,作为第二脱硫剂或者辅助脱硫剂,可以一部分直接地或间接地加入到烟气吸收单元5中,并且其余部分直接地或间接地加入到细微颗粒物控制单元6中。
在未示出的实施方式中,所述一部分的金属碱性脱硫剂可以加入到氧化设备2中,或者可以加入到与氧化设备2连接的管路23或24中。
在未示出的实施方式中,全部的金属碱性脱硫或者所述其余部分的金属碱性脱硫剂可以加入到与水洗循环槽3连接的管路27或28中。
第一脱硫剂或者主脱硫剂或者氨脱硫剂的全部或者大部分可以直接地或间接地加入到烟气吸收单元5中。加氨位置可以是单点的或多点的。
在未示出的实施方式中,可以在氨法脱硫塔1的烟气降温单元4 中少量加氨,并且/或者可以在氨法脱硫塔1的细微颗粒物控制单元6 中少量加氨。
在未示出的实施方式中,烟气降温单元4、烟气吸收单元5和细微颗粒物控制单元6可以分别构成为单独的塔,这些塔可以串联连接,烟气可以在烟气流动方向上从前一个塔(例如在塔顶处)的烟气出口通过管路输送到后一个塔的烟气入口(例如在塔下部处)。
在未示出的实施方式中,烟气降温单元4、烟气吸收单元5和细微颗粒物控制单元6可以与图1所示实施方式类似地构成,它们集成为一个氨法脱硫塔1,但是细微颗粒物控制单元6不设有用于向水洗循环槽3输送金属碱性脱硫剂的第二脱硫剂供应系统17。在氨法脱硫塔1中仅通过第一脱硫剂或者说主脱硫剂或者说氨实现脱硫。氨法脱硫装置还包括与氨法脱硫塔1分开的辅助脱硫装置,该辅助脱硫装置具有循环液并且配设有用于向该循环液输送金属碱性脱硫剂的第二脱硫剂供应系统17。烟气可以从氨法脱硫塔1的烟气出口输送到辅助脱硫装置中,并且在辅助脱硫装置中利用金属碱性脱硫剂进一步脱硫。净烟气可以从辅助脱硫装置的烟气出口排出到环境中。辅助脱硫装置的结构可以与如图1所示的细微颗粒物控制单元6类似地构成,其中,辅助脱硫装置也具有循环槽,该循环槽具有工艺水入口和已提及的第二脱硫剂供应系统17,辅助脱硫装置的循环液除了循环运行之外可以直接地或间接地输出到氨法脱硫塔1的细微颗粒物控制单元6(例如辅助脱硫装置的循环液可以从其循环槽输出到氨法脱硫塔1的水洗循环槽3)和/或烟气吸收单元5(例如辅助脱硫装置的循环液可以从其循环槽输出到氨法脱硫塔1的氧化设备2)。
在按本发明的如图1所示地设计的氨法脱硫装置的一种示例性的应用中,氨法脱硫装置可以具有如下设计参数:
设计的浓缩液循环的循环量为20m3/h,吸收液循环的循环量为 175m3/h,水洗循环的循环量为55m3/h。采用浓度为20%(质量)的氨水作为主脱硫剂,采用浓度为20%(质量)的氢氧化钠溶液作为辅助脱硫剂,辅助脱硫剂的加入量为10%。
设计的烟气参数如下:
序号 工艺指标 单位 数值
1 原烟气流量 Nm<sup>3</sup>/h 8000
2 原烟气进口温度 230
3 原烟气SO<sub>2</sub>浓度 mg/Nm<sup>3</sup> 30000
4 原烟气SO<sub>3</sub>浓度 mg/Nm<sup>3</sup> 100
5 原烟气进口粉尘浓度 mg/Nm<sup>3</sup> ≤20
6 出口烟气SO<sub>2</sub>浓度 mg/Nm<sup>3</sup> ≤100
7 出口烟气SO<sub>3</sub>浓度 mg/Nm<sup>3</sup> ≤5
8 出口烟气尘浓度 mg/Nm<sup>3</sup> ≤20
9 出口烟气氨逃逸浓度 mg/Nm<sup>3</sup> ≤5
10 氨回收利用率 ≥99
在此,主要通过协同控制作为第一脱硫剂的氨和作为第二脱硫剂的氢氧化钠加入量等手段,控制氨法脱硫装置的各分区的溶液成分,实现控制氨逃逸和气溶胶,减少烟气拖尾现象。
在按本发明的氨法脱硫的测试中,净烟气SO2浓度为21mg/Nm3,总尘(含气溶胶)浓度为3mg/Nm3,SO3浓度为2mg/Nm3,氨逃逸量为0.8mg/Nm3,基本上无拖尾现象。
作为对比例,在其他条件保持不变的情况下,将第二脱硫剂供应系统17与水洗循环槽3断开,并且因此不供应金属碱性脱硫剂。
在对比例的测试中,净烟气SO2浓度为30mg/Nm3,总尘(含气溶胶)浓度为19mg/Nm3,SO3浓度为5mg/Nm3,氨逃逸量为4mg/Nm3,拖尾现象严重。
需要注意的是,在此使用的术语是仅用于说明具体方面的目的,而不用于限制公开内容。如在此使用的单数形式“一个”和“所述一个”应包括复数形式,除非上下文明确地另有表述。可以理解到,术语“包括”和“包含”以及其他类似术语,在申请文件中使用时,具体说明所陈述的操作、元件和/或部件的存在,而不排除一个或多个其他操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。如在此使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列举的项目的所有的任意的组合。在对附图的说明中,类似的附图标记总是表示类似的元件。
可以理解到,尽管术语“第一”、“第二”等等可以在此用来说明不同的元件,但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅仅用来将一个元件与另一个元件区分开。因此,第一元件可以被称为第二元件,而不背离本发明构思的教导。
最后要指出的是,上述实施例仅仅用于理解本发明,而不对本发明的保护范围构成限制。对于本领域技术人员来说,在上述实施例的基础上可以做出修改,这些修改都不脱离本发明的保护范围。

Claims (34)

1.一种氨法脱硫方法,其特征在于,利用氨法脱硫装置对含有SO2和SO3的烟气实施脱硫,以脱除SO3及解决烟气拖尾和气溶胶,该氨法脱硫装置沿烟气流动方向依次包括烟气降温单元(4)、烟气吸收单元(5)和细微颗粒物控制单元(6),其中,烟气降温单元具有用于输入原烟气的烟气入口(9),其中,采用氨作为第一脱硫剂,将氨加入到用于烟气吸收单元的吸收液中,并且采用金属碱性脱硫剂作为第二脱硫剂,将金属碱性脱硫剂加入到用于细微颗粒物控制单元的水洗循环液中;
其中,所述氨法脱硫装置包括用于对吸收液进行氧化的氧化设备(2),所述氧化设备和烟气吸收单元通过配属的管线形成吸收液循环;并且
其中,所述氨法脱硫装置包括能被供应工艺水的水洗循环槽(3),所述水洗循环槽和细微颗粒物控制单元通过配属的管线形成水洗循环,其中,将金属碱性脱硫剂加入到水洗循环槽中,并且水洗循环槽(3)通过管路(30)与氧化设备(2)连接,用于向氧化设备补充液体。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一脱硫剂是主脱硫剂,并且所述第二脱硫剂是辅助脱硫剂。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述金属碱性脱硫剂的加入量≤45%。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述金属碱性脱硫剂的加入量≤25%。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述金属碱性脱硫剂的加入量≤10%。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,所述金属碱性脱硫剂包括金属氢氧化物、金属氧化物和碳酸盐之中的至少一种。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述金属氢氧化物包括氢氧化钠和氢氧化钾之中的至少一种。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述金属氧化物包括氧化钾和氧化钠之中的至少一种。
9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述碳酸盐包括碳酸钾和碳酸钠之中的至少一种。
10.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,采用以溶液形式的金属碱性脱硫剂。
11.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,将氨加入到氧化设备中。
12.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,将水洗循环槽中的pH值控制在3~10的范围内。
13.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,在烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元之中的至少一个单元中利用除雾器(18a、18b)除雾。
14.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法对火力发电厂的燃煤锅炉的含有SO2和SO3的烟气进行脱硫,或者对来自化工工艺的含有SO2和SO3的烟气进行脱硫。
15.一种氨法脱硫装置,其特征在于,所述氨法脱硫装置构造成用于对含有SO2和SO3的烟气实施脱硫,以脱除SO3及解决烟气拖尾和气溶胶,该氨法脱硫装置沿烟气流动方向依次包括烟气降温单元(4)、烟气吸收单元(5)和细微颗粒物控制单元(6),其中,烟气降温单元具有用于输入原烟气的烟气入口(9),其中,所述氨法脱硫装置包括第一脱硫剂供应系统(13)和第二脱硫剂供应系统(17),所述第一脱硫剂供应系统构造成用于向氨法脱硫装置供应氨作为第一脱硫剂,将氨加入到用于烟气吸收单元的吸收液中,并且所述第二脱硫剂供应系统构造成用于向氨法脱硫装置供应金属碱性脱硫剂作为第二脱硫剂,将金属碱性脱硫剂加入到用于细微颗粒物控制单元的水洗循环液中;
其中,所述氨法脱硫装置包括用于对吸收液进行氧化的氧化设备(2),所述氧化设备和烟气吸收单元(5)通过配属的管线形成吸收液循环;并且
其中,所述氨法脱硫装置包括能被供应工艺水的水洗循环槽(3),所述水洗循环槽和细微颗粒物控制单元通过配属的管线形成水洗循环,其中,所述第二脱硫剂供应系统构造成用于将金属碱性脱硫剂加入到水洗循环槽中,并且水洗循环槽(3)通过管路(30)与氧化设备(2)连接,用于向氧化设备补充液体。
16.如权利要求15所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述第一脱硫剂是主脱硫剂,并且所述第二脱硫剂是辅助脱硫剂。
17.如权利要求16所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述第一脱硫剂供应系统和第二脱硫剂供应系统构造成,使得金属碱性脱硫剂的加入量≤45%。
18.如权利要求16所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述第一脱硫剂供应系统和第二脱硫剂供应系统构造成,使得金属碱性脱硫剂的加入量≤25%。
19.如权利要求16所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述第一脱硫剂供应系统和第二脱硫剂供应系统构造成,使得金属碱性脱硫剂的加入量≤10%。
20.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述金属碱性脱硫剂包括金属氢氧化物、金属氧化物和碳酸盐之中的至少一种。
21.如权利要求20所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述金属氢氧化物包括氢氧化钠和氢氧化钾之中的至少一种。
22.如权利要求20所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述金属氧化物包括氧化钾和氧化钠之中的至少一种。
23.如权利要求20所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述碳酸盐包括碳酸钾和碳酸钠之中的至少一种。
24.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述第二脱硫剂供应系统构造成用于供应以溶液形式的金属碱性脱硫剂。
25.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述第一脱硫剂供应系统构造成用于将氨加入到氧化设备中。
26.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述氨法脱硫装置包括氧化空气供应系统(14),所述氧化空气供应系统构造成用于向氧化设备供应压缩空气。
27.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,在水洗循环槽中的pH值能被控制在3~10的范围内。
28.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元之中的至少一个单元设有除雾器(18a、18b)。
29.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元之中的至少一个单元设有循环液喷淋层,所述循环液喷淋层构造成用于在相应的单元中喷淋循环液。
30.如权利要求29所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元分别设有至少一个循环液喷淋层。
31.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元构成为彼此分开的单元,或者所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元之中的至少两个单元集成在一起。
32.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元集成为一个氨法脱硫塔,其中,所述烟气降温单元、烟气吸收单元和细微颗粒物控制单元在氨法脱硫塔中从下到上依次设置。
33.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,氨法脱硫装置还包括硫酸铵处理系统,所述硫酸铵处理系统构造成用于对从氨法脱硫装置输出的硫酸铵溶液或浆液进行处理。
34.如权利要求15至19中任一项所述的氨法脱硫装置,其特征在于,所述氨法脱硫装置构造成用于,对火力发电厂的燃煤锅炉的含有SO2和SO3的烟气进行脱硫,或者对来自化工工艺的含有SO2和SO3的烟气进行脱硫。
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