CN115301055A - 一种二级氧化节能型氨法脱硫塔及氨法脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决的技术问题是提供一种二级氧化节能型氨法脱硫塔及氨法脱硫方法，能够有效避免罐体内结晶堵塞，通过一级氧化分布器和二级氧化分布器，充分利用氧化空气，提高氧化效率，其包括罐体，所述罐体内从上往下依次划分为吸收段、浓缩段和氧化段；所述吸收段与浓缩段之间通过上隔板互相分离，所述上隔板上设置有多个升气帽；所述浓缩段与氧化段之间通过下隔板互相分离，所述浓缩段的侧壁上设有烟气进口和排液口；所述氧化段内在靠近底部的位置设有一级氧化分布器，所述浓缩段内在靠近底部的位置设有二级氧化分布器。

Description

一种二级氧化节能型氨法脱硫塔及氨法脱硫方法
技术领域
本发明属于烟气脱硫与环保领域，尤其是涉及氨法脱硫塔领域，具体涉及一种二级氧化节能型氨法脱硫塔及氨法脱硫方法。
背景技术
氨法脱硫是热电企业较为常用的烟气脱硫方式。根据氨法脱硫的工艺流程可知，脱硫塔氧化段内有部分亚硫酸铵溶液，需要通过氧化风机将空气鼓入氧化段内，亚硫酸铵与空气中的氧产生化学反应生成硫酸铵，硫酸铵溶液经过增浓、结晶，最终成为氨法脱硫的副产品进行外卖。
传统氨法脱硫塔的氧化装置，其流程为氧化风机将空气鼓入脱硫塔氧化段，氧化段底部有氧化分布器，氧化分布器结构多为玻璃钢管上间隔开小孔，小孔方向朝正上。进入脱硫塔氧化段的氧化空气经过氧化分布器众多的小孔进行分部，进入氧化段与亚硫酸铵进行化学反应生成硫酸铵。此氧化分布器开孔方向朝正上，氧化分布器与脱硫塔底部的区域成为气流扰动死区，运行一段时间后该死区部分的硫酸铵溶液易结晶，堵塞脱硫塔底部的管口，甚至将氧化分布器的喷射孔堵塞，影响氧化段的氧化效率，并对脱硫塔的检修造成困难。氧化空气从氧化段底部进入脱硫塔，直接以气泡形式漂浮至氧化段顶部即浓缩段底部的隔板，隔板上有3~4个升气帽，氧化空气直接通过升气帽进入浓缩段，和进入脱硫塔浓缩段的烟气一起进入脱硫塔下一个处理工序进行深度烟气处理。氧化空气只经过一个氧化分布器，与氧化段内亚硫酸铵溶液接触时间短，反应时间短，氧化空气利用率低，氧化效率低，浪费严重。氧化空气离开氧化段进入浓缩段，就失去了氧化空气的价值和意义，和烟气一起作为尾气外排至大气中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种二级氧化节能型氨法脱硫塔及氨法脱硫方法，能够有效避免罐体内结晶堵塞，通过一级氧化分布器和二级氧化分布器，充分利用氧化空气，提高氧化效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种二级氧化节能型氨法脱硫塔，包括罐体，所述罐体内从上往下依次划分为吸收段、浓缩段和氧化段；
所述吸收段与浓缩段之间通过上隔板互相分离，所述上隔板上设置有多个升气帽；
所述浓缩段与氧化段之间通过下隔板互相分离，所述浓缩段的侧壁上设有烟气进口和排液口；
所述氧化段内在靠近底部的位置设有一级氧化分布器，所述浓缩段内在靠近底部的位置设有二级氧化分布器；
所述一级氧化分布器和二级氧化分布器均设有若干个朝下的喷射孔，所述一级氧化分布器的进气口延伸至罐体的外侧，所述氧化段的侧壁顶部设有排气口，所述二级氧化分布器的进气口延伸至罐体的外侧并与所述排气口相连。
进一步的，所述一级氧化分布器和二级氧化分布器均包括有喷枪总管和多根连通在喷枪总管左右两侧壁上的喷枪支管，每根喷枪支管的底部侧壁设有若干个朝下的喷射孔；
所述一级氧化分布器内喷枪总管的进气口延伸至罐体的外侧，所述氧化段的侧壁顶部设有排气口，所述二级氧化分布器内喷枪总管的进气口延伸至罐体的外侧。
进一步的，若干个喷射孔在喷枪支管的底部侧壁竖直朝下和/或倾斜朝下分布。
进一步的，所述氧化段内沿着高度方向设有多个紊流板，每个紊流板上设有若干个尺寸不同的筛孔。
进一步的，所述一级氧化分布器的进气口连通有第一U型管，所述第一U型管的高度不低于氧化段内工艺液体最高液面高度。
进一步的，所述排气口通过第二U型管连通所述二级氧化分布器的进气口，所述第二U型管的高度不低于所述排液口的高度。
一种氨法脱硫方法，采用本发明所述的氨法脱硫塔进行氨法脱硫，还包括氧化泵、浓缩泵、沉降槽和氧化风机，所述氧化风机连通所述一级氧化分布器的进气口，所述氧化段的底端通过所述氧化泵分别连通所述吸收段的第一喷淋机构、浓缩段内的第二喷淋机构，所述吸收段的底端通过回流管道连通所述氧化段的顶端，所述排液口连通所述沉降槽，所述沉降槽通过所述浓缩泵连通所述浓缩段内的第三喷淋机构；
所述氨法脱硫方法包括以下步骤：
1、高温烟气从烟气进口进入浓缩段，然后上行经过升气帽进入吸收段；氧化风机将氧化空气送入第一氧化分布器内，氧化空气从第一氧化分布器的喷射孔往下喷向氧化段的底部并对工艺液体进行扰动，氧化空气内的氧将工艺液体内的亚硫酸铵氧化成硫酸铵；
2、氧化段内充分氧化后的工艺液体通过氧化泵送至吸收段，工业液体通过第一喷淋机构对吸收段内的烟气进行喷淋，并吸收烟气中的二氧化硫；吸收段内的工艺液体通过回流管道重新进入氧化段内与氧化空气混合发生反应实现氧化循环；
3、对氧化段内的工艺液体的硫酸铵含量进行检测，当硫酸铵的含量达到设定值达到a时（a大于90%），氧化泵将氧化段内的一部分工艺液体送入浓缩段内，通过第二喷淋机构喷淋高温烟气，借助高温烟气的温度进行加热浓缩形成浓缩液；
4、氧化段内剩余的氧化空气通过排气口进入第二氧化分布器，氧化空气从第二氧化分布器的喷射孔往下喷向浓缩段的底部并对浓缩液进行扰动，氧化空气内的氧将浓缩液内的亚硫酸铵氧化成硫酸铵；
5、浓缩段内的浓缩液通过排液口进入沉降槽，浓缩泵将沉降槽内的浓缩液送入浓缩段内，通过第三喷淋机构喷淋高温烟气，借助高温烟气的温度进行加热再次浓缩，实现浓缩循环；
6、对沉降槽下部的浓缩液进行分析检测，当固体含量达到18%以上时，将沉降槽内的浓缩液输送至硫酸铵产品干燥工序，最终得到干燥的硫酸铵产品。
进一步的，在步骤3中，当硫酸铵的含量达到设定值达到96%时，氧化泵将氧化段内的一部分工艺液体送入浓缩段内。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：
1、氧化段内一级氧化分布器的喷射孔朝下，喷射出的氧化空气能够将氧化分布器与氧化段底部的区域的工艺液体有效扰动起来，杜绝了氧化段底部结晶的现象，避免堵塞管口和喷射孔，保证氧化效果；同时氧化空气先经过氧化段的底部再上升，从而增加氧化空气的行程，提高氧化段内的氧化空气利用率，提高氧化效率；
浓缩段的底部设置有二级氧化分布器，二级氧化分布器均设有若干个朝下的喷射孔，氧化空气从第二氧化分布器的喷射孔往下喷向浓缩段的底部并对浓缩液进行扰动，在防止浓缩段底部工艺液体结晶的同时氧化浓缩液内残余的亚硫酸铵，从而提高了氧化空气利用率;
2、氧化段内沿着高度方向设有多个紊流板，氧化空气的上行路线被紊流板打乱形成杂乱无章的S形路线，增加上升时间，在这个时间段里，氧化空气中的氧气能够充分参与化学反应，将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，提高氧化段内的氧化空气利用率，提高氧化效率；
3、氧化风机发生故障不能鼓风时，第一U型管能够有效防止氧化段内的工艺液体倒灌进入氧化风机侧，避免污染氧化风管线、损坏风机，起到保护设备及管线的作用；
4、增设第二型管，防止氧化空气异常停止后浓缩段底部的工艺液体通过第二氧化分布器倒流进入氧化段，造成工艺窜液，影响脱硫塔整体运行质量；
5、本发明所述的氨法脱硫方法能够将氧化空气利用率提升85%，氧化空气用量减小，风机等配套设备的运行负荷由80%降至40%左右，大大节省了电能等运行费用；而且设备不易结晶堵塞，装置运行周期更长，检修周期延长一倍以上，在环保节能方面更有优势。
附图说明
图1为本发明所述氨法脱硫塔结构示意图；
图2为本发明所述一级氧化分布器（二级氧化分布器）的结构示意图；
图3为喷射孔在喷射支管的分布示意图；
图中：1、罐体，11、吸收段，12、浓缩段，13、氧化段，14、紊流板，15、第一喷淋机构，16、第二喷淋机构，17、第三喷淋机构，2、一级氧化分布器，21、第一U型管，3、二级氧化分布器，31、第二U型管，4、氧化泵，5、浓缩泵，6、沉降槽，7、氧化风机，8、上隔板，9、下隔板。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、 “上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例公开一种二级氧化节能型氨法脱硫塔，其包括罐体1、一级氧化分布器2、二级氧化分布器3、氧化泵4、浓缩泵5、沉降槽6和氧化风机7。罐体1内从上往下依次划分为吸收段11、浓缩段12和氧化段13。吸收段11与浓缩段12之间通过上隔板8互相分离，在上隔板8上设置有多个升气帽，能够使烟气从浓缩段12经过各个升气帽进入吸收段11内。在浓缩段12与氧化段13之间通过下隔板9互相分离，在浓缩段12的侧壁上设置有烟气进口、在底端设置排液口。
如图2-3所示，将一级氧化分布器2设置在氧化段13内靠近底部的位置，将二级氧化分布器3设置在浓缩段12靠近底部的位置。一级氧化分布器2和二级氧化分布器3均包括有喷枪总管和多根连通在喷枪总管左右两侧壁上的喷枪支管，每根喷枪支管的底部侧壁设有若干个朝下的喷射孔。若干个喷射孔在喷枪支管的底部侧壁有竖直朝下和倾斜朝下分布两种形式，氧化空气从喷射孔向下喷出时，能够使氧化空气的路径呈倒抛物线形。在一级氧化分布器2内，喷枪总管的进气口延伸至罐体1的外侧并连通第一U型管21，第一U型管21的高度不低于氧化段13内工艺液体最高液面高度，第一U型管21的另一端连通氧化风机7。在氧化段13的侧壁顶部设有排气口，在二级氧化分布器3内喷枪总管的进气口延伸至罐体1的外侧并与氧化段13的排气口通过第二U型管31连通，第二U型管31的高度不低于浓缩段12的排液口的高度。如此设计，能够使氧化段13内剩余的氧化空气通过排气口进入二级氧化分布器内。若氧化空气异常停止后，第二U型管有效防止浓缩段12底部的工艺液体通过二级氧化分布器倒流进入氧化段13，造成工艺窜液，影响脱硫塔整体运行质量。
在氧化段13内沿着高度方向设有三层紊流板14，每个紊流板14上加工有若干个尺寸不同的筛孔。在设计该结构时，保证紊流板14在工艺液体内。氧化空气从第一氧化分布器进入氧化段13的底部，然后一路上行，通过第一层的紊流板14的筛孔，氧化空气的上行路线就被打乱，行程杂乱无章的S形路线，然后依次经过第二层和第三层的紊流板14。原本2-3秒就会离开氧化段13的氧化空气，经过该设计优化后需要6-9秒才会离开氧化段13，在这个时间段里，氧化空气中的氧气能够充分参与化学反应，将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，进而促进整个脱硫反应进程，通过FLUENT计算机流场模拟，增加三层的紊流板14后，氧化空气在脱硫塔氧化段13的停留时间增加360%，提高了亚硫酸铵的氧化效率。
吸收段11内设有第一喷淋机构15，浓缩段12内设有第二喷淋机构16和第三喷淋机构17。为了实现氧化循环，氧化段13的底端通过管道连通氧化泵4的进口，氧化泵4的出口分两路分别连通吸收段11内的第一喷淋机构、浓缩段12内的第二喷淋机构16，吸收段11的底端通过回流管道连通氧化段13的顶端。为了实现浓缩循环，浓缩段12的排液口连通沉降槽6，沉降槽6通过浓缩泵5连通浓缩段12内的第三喷淋机构17。
本发明所述的氨法脱硫方法包括以下步骤：
1、高温烟气（一般在125℃左右）从烟气进口进入浓缩段12，然后上行经过上隔板8的升气帽进入吸收段11；氧化风机7将氧化空气送入第一氧化分布器内，氧化空气从第一氧化分布器的喷射孔往下喷向氧化段13的底部并对工艺液体进行扰动，杜绝了氧化段13底部结晶的现象，避免堵塞管口和喷射孔，保证氧化效果。氧化空气走过的路线为倒抛物线形，使氧化空气的行程增加170%，对于氧化段13的氧化反应是相当有利的；
氧化空气在氧化段13内上行，并被紊流板14打乱，形成杂乱无章的S形路线，增加上升时间，在这个时间段里，氧化空气中的氧气能够充分参与化学反应，氧化空气内的氧将工艺液体内的亚硫酸铵氧化成硫酸铵；
2、氧化段13内充分氧化后的工艺液体通过氧化泵4送至吸收段11，工业液体通过第一喷淋机构对吸收段11内的烟气进行喷淋，并吸收烟气中的二氧化硫；吸收段11内的工艺液体通过回流管道重新进入氧化段13内与氧化空气混合发生反应实现氧化循环；
3、在步骤2氧化循环过程中，对氧化段13内的工艺液体的硫酸铵含量进行检测，当硫酸铵的含量达到设定值达到96%，氧化泵4将氧化段13内的一部分工艺液体送入浓缩段12内，通过第二喷淋机构16喷淋高温烟气，借助高温烟气的温度进行加热浓缩形成浓缩液；
4、氧化段13内剩余的氧化空气通过排气口进入第二氧化分布器，氧化空气从第二氧化分布器的喷射孔往下喷向浓缩段12的底部并对浓缩液进行扰动避免浓缩液结晶，氧化空气内的氧将浓缩液内的亚硫酸铵氧化成硫酸铵；
5、浓缩段12内的浓缩液通过排液口进入沉降槽6，浓缩泵5将沉降槽6内的浓缩液送入浓缩段12内，通过第三喷淋机构17喷淋高温烟气，借助高温烟气的温度进行加热再次浓缩，实现浓缩循环；
6、在步骤5中浓缩循环过程中，对沉降槽6下部的浓缩液进行分析检测，当固体含量达到18%以上时，将沉降槽6内的浓缩液输送至硫酸铵产品干燥工序，最终得到干燥的硫酸铵产品。

Claims (8)

1.一种二级氧化节能型氨法脱硫塔，包括罐体，其特征在于，所述罐体内从上往下依次划分为吸收段、浓缩段和氧化段；
所述吸收段与浓缩段之间通过上隔板互相分离，所述上隔板上设置有多个升气帽；
所述浓缩段与氧化段之间通过下隔板互相分离，所述浓缩段的侧壁上设有烟气进口和排液口；
所述氧化段内在靠近底部的位置设有一级氧化分布器，所述浓缩段内在靠近底部的位置设有二级氧化分布器；
所述一级氧化分布器和二级氧化分布器均设有若干个朝下的喷射孔，所述一级氧化分布器的进气口延伸至罐体的外侧，所述氧化段的侧壁顶部设有排气口，所述二级氧化分布器的进气口延伸至罐体的外侧并与所述排气口相连。
2.根据权利要求1所述的氨法脱硫塔，其特征在于，所述一级氧化分布器和二级氧化分布器均包括有喷枪总管和多根连通在喷枪总管左右两侧壁上的喷枪支管，每根喷枪支管的底部侧壁设有若干个朝下的喷射孔；
所述一级氧化分布器内喷枪总管的进气口延伸至罐体的外侧，所述氧化段的侧壁顶部设有排气口，所述二级氧化分布器内喷枪总管的进气口延伸至罐体的外侧。
3.根据权利要求2所述的氨法脱硫塔，其特征在于，若干个喷射孔在喷枪支管的底部侧壁竖直朝下和/或倾斜朝下分布。
4.根据权利要求1所述的氨法脱硫塔，其特征在于，所述氧化段内沿着高度方向设有多个紊流板，每个紊流板上设有若干个尺寸不同的筛孔。
5.根据权利要求1-4任一项所述的氨法脱硫塔，其特征在于，所述一级氧化分布器的进气口连通有第一U型管，所述第一U型管的高度不低于氧化段内工艺液体最高液面高度。
6.根据权利要求1-4任一项所述的氨法脱硫塔，其特征在于，所述排气口通过第二U型管连通所述二级氧化分布器的进气口，所述第二U型管的高度不低于所述排液口的高度。
7.一种氨法脱硫方法，其特征在于，采用权利要求1所述的氨法脱硫塔进行氨法脱硫，还包括氧化泵、浓缩泵、沉降槽和氧化风机，所述氧化风机连通所述一级氧化分布器的进气口，所述氧化段的底端通过所述氧化泵分别连通所述吸收段的第一喷淋机构、浓缩段内的第二喷淋机构，所述吸收段的底端通过回流管道连通所述氧化段的顶端，所述排液口连通所述沉降槽，所述沉降槽通过所述浓缩泵连通所述浓缩段内的第三喷淋机构；
所述氨法脱硫方法包括以下步骤：
1、高温烟气从烟气进口进入浓缩段，然后上行经过升气帽进入吸收段；氧化风机将氧化空气送入第一氧化分布器内，氧化空气从第一氧化分布器的喷射孔往下喷向氧化段的底部并对工艺液体进行扰动，氧化空气内的氧将工艺液体内的亚硫酸铵氧化成硫酸铵；
2、氧化段内充分氧化后的工艺液体通过氧化泵送至吸收段，工业液体通过第一喷淋机构对吸收段内的烟气进行喷淋，并吸收烟气中的二氧化硫；吸收段内的工艺液体通过回流管道重新进入氧化段内与氧化空气混合发生反应实现氧化循环；
3、对氧化段内的工艺液体的硫酸铵含量进行检测，当硫酸铵的含量达到设定值达到a时（a大于90%），氧化泵将氧化段内的一部分工艺液体送入浓缩段内，通过第二喷淋机构喷淋高温烟气，借助高温烟气的温度进行加热浓缩形成浓缩液；
4、氧化段内剩余的氧化空气通过排气口进入第二氧化分布器，氧化空气从第二氧化分布器的喷射孔往下喷向浓缩段的底部并对浓缩液进行扰动，氧化空气内的氧将浓缩液内的亚硫酸铵氧化成硫酸铵；
5、浓缩段内的浓缩液通过排液口进入沉降槽，浓缩泵将沉降槽内的浓缩液送入浓缩段内，通过第三喷淋机构喷淋高温烟气，借助高温烟气的温度进行加热再次浓缩，实现浓缩循环；
6、对沉降槽下部的浓缩液进行分析检测，当固体含量达到18%以上时，将沉降槽内的浓缩液输送至硫酸铵产品干燥工序，最终得到干燥的硫酸铵产品。
8.根据权利要求7所述的氨法脱硫方法，其特征在于，在步骤3中，当硫酸铵的含量达到设定值达到96%时，氧化泵将氧化段内的一部分工艺液体送入浓缩段内。
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CN101579600A (zh) * 2009-05-04 2009-11-18 刘荣甫 利用高位势能的氨法脱硫工艺及装置
CN102029105A (zh) * 2011-01-06 2011-04-27 上海克硫环保科技股份有限公司 一种双塔氨法脱硫装置及脱硫工艺方法
CN201912884U (zh) * 2011-01-06 2011-08-03 江苏新世纪江南环保有限公司 一种带有两级气体分布器的氨法脱硫装置
CN207025036U (zh) * 2017-05-27 2018-02-23 江苏科行环保科技有限公司 管式串级空气射流氧化和搅拌装置
JP2018153808A (ja) * 2017-09-22 2018-10-04 チアンナン エンバイロメンタル プロテクション グループ インコーポレイティド 炭素捕捉

Patent Citations (5)

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