CN1273140A

CN1273140A - 排烟脱硫装置

Info

Publication number: CN1273140A
Application number: CN 00101918
Authority: CN
Inventors: 河村哲雄
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2000-11-15
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: JP2000317258A; CN1162206C

Abstract

排烟脱硫装置中部分分离液排出体系外减少其量,提高硫铵回收效率、降低硫铵制品成本,还可防止煤尘和重金属混入回收硫铵中提高硫铵制品价值。该排烟脱硫装置是,在抽出硫铵溶解液24的硫铵回收管线38中,从上游设置分离固体成分的分离过滤器39、硫铵析出的结晶罐25、分离析出硫铵的分离机27;设置返回管线29,把分离机分出的分离液返回结晶罐25中;把pH调整液供给过滤器39的上游,使在分离液中的氯铵浓度低于复合溶解度时,把分离液的一部分排到体系外。

Description

排烟脱硫装置

本发明涉及排烟脱硫装置，具体说是涉及用氨吸收排烟中的二氧化硫，进而回收作为副产物硫酸铵(硫铵)的湿式氨脱硫装置。

对于燃煤锅炉而言，由于燃料中的氮、硫的燃烧而产生氮氧化物和氧化硫，并含在排出的排放气中，这些氮氧化物NO_x和氧化硫SO_x(大部分为SO₂)造成大气污染，所以，在燃煤锅炉装置的排烟处理系统中，要设置用于去除氮氧化物的脱氮装置，以及用于去除氧化硫的脱硫装置。

在图2中，概略地对燃煤锅炉装置的排烟处理系统加以说明。

从燃煤锅炉1排出的废气，用脱氮装置2去除氮氧化物。通过该脱氮装置2后排出的排放气，用空气预热器3，与燃烧用的空气进行热交换，加热燃烧用的空气，再经过气气加热器(热回收器)4后通过电集尘器5，在经过该电集尘器5的过程中除去煤尘等固体物质。用抽风机6，把从该电集尘器5出来的排放气送至脱硫装置7。把用该脱硫装置7去除了氧化硫后的排放气，用气气加热器(再加热器)8进行加热。把从该气气加热器8出来的排放气，用通风机9升压，从烟囱10排入大气。图中，11是用于输送燃烧用空气的压力通风机。还有，根据燃煤锅炉装置的规模，可以省略上述气气加热器4和气气加热器8，把来自脱硫装置7的排放气直接从烟囱10排出。

用氨作为上述脱硫装置7的氧化硫吸收剂的场合，生成作为反应副产物的硫酸铵(硫铵)。

用图3对上述原有的脱硫装置7加以说明。

把来自上述电集尘器5的排放气导至吸收塔12中，把吸收液15贮存在上述吸收塔12的下部。通过吸收液循环泵16把该吸收液15吸上来，并在上述吸收塔12内散布。在采用上述吸收液循环泵16的吸收液的循环途中，与氨水供应管线17合流，经过该氨水供应管线17，从氨水供应源18加以适当补充，以便上述吸收液15的氨浓度维持在预定的范围内。

在上述吸收塔12内散布氨水，使排放气中的SO₂气体和氨水进行气液接触，通过以下式表示的脱硫反应：〔〕，从排放气中吸收SO₂气体。在上述脱硫反应中生成的(NH₄)₂SO₃(亚硫酸铵)，达到上述吸收液15中的浓度预定值以上时，把一部分循环的吸收液送入氧化塔20，贮存在该氧化塔20的下部。把氧化用的空气21吹入贮存的亚硫酸铵浓缩液内，通过氧化反应〔〕生成(NH₄)₂SO₄(硫铵)。上述氧化塔20内的反应后的剩余空气返回到上述吸收塔12中，与排放气一起从上述烟囱10排出。

溶解硫铵的硫铵溶液24，用输送泵22从上述氧化塔20抽出，送入结晶罐25。在该结晶罐25中以蒸汽26作为热源，把硫铵溶解液24的水分蒸发。通过蒸发，把液体中的硫铵浓度提高，使硫铵析出。把从上述结晶罐25抽出的硫铵淤浆，送到分离机27中，用该分离机27把固态硫铵28分离。把分离后的液体部分返回并通过管线29返回至上述结晶罐25中。

燃煤锅炉1的燃料煤中含有微量的氯化氢(HCl)，在用氨水吸收二氧化硫时，生成氯化铵(氯铵，NH₄Cl)。从上述硫铵溶解液24中析出硫铵，故氯铵浓度上升。析出的氯铵混入硫铵中时，则使硫铵的纯度降低，使硫铵的商品价值下降。另外如上所述的分离机27分离出来的液体成分中所含的杂质被浓缩，则对硫铵的晶体析出有不良影响，无法回收到优质的硫铵，这是个问题。

在待处理排放气中含有少量的煤尘，根据使用的设备，有时煤尘含量大，通常在湿式氨脱硫装置中，排放气中的煤尘在上述吸收塔12的硫铵吸收过程中，捕集到吸收液中。当被捕集的煤尘不能事先有效地除去时，则混入上述固体硫铵28中，并成为硫铵纯度降低的主要原因。

另外，在燃料中还含有微量的重金属，而且在上述以往的实施例中，于体系内被浓缩，并混入上述固体硫铵28中。而且，为了清除因结垢而残留在体系内的结垢，必须定期进行清扫等的维护操作。

本发明鉴于上述实际情况，把一部分分离液排至体系外，使其量减少，同时，提高硫铵的回收效率，降低硫铵的产品成本，进一步防止煤尘、重金属混入硫铵，谋求硫铵制品价值的提高。

本发明涉及的排烟脱硫装置，该装置包括，在抽出硫铵溶解液的硫铵回收管线中，从上流侧，顺序地设置分离固体成分的过滤器、使硫铵析出的结晶罐、把析出来的硫铵加以分离的分离机，还设置把用该分离机分离过的分离液返回至上述结晶罐的返回管线，并且是将pH调整液供给上述过滤器的上流一侧，并使上述分离液中的氯铵浓度低于复合溶解度地把一部分分离液排至体系之外；另外，本发明还涉及上述硫铵回收管线，从进行脱硫、氧化反应的氧化吸收塔抽出硫铵溶解液的排烟脱硫装置；另外，本发明还涉及设置搅拌机，把氧化吸收塔中贮存的吸收液进行搅拌的排烟脱硫装置；而且本发明还涉及用氨水作pH调整液，并供给到达到可以析出重金属的pH值的硫铵溶解液中的排烟脱硫装置。

由于是在溶解于分离液中的氯铵析出之前的浓度下，排出一部分分离液，所以，在回收得到的硫铵中不混入氨铵，而且，排出量很小，并且，可去除重金属，所以，可把分离液作为高浓度的液体肥料使用。另外，把氧化吸收塔内贮放的吸收液，用搅拌机搅拌，则吸收液的pH值可达到稳定，容易对吸收液的供应加以控制，使脱硫性能提高，并且，可以防止排放气中的煤尘沉淀在氧化吸收塔中。

下面，参照附图进一步说明本发明的实施方案。

在图1中，与图3中所示的相同部分，采用同样的符号。另外，图1中示出的氧化吸收塔31为吸收塔和烟囱组成的一个整体。

排放气导入管线32、补充水供应管线33、氧化空气供应管线34和氨水供应管线35，与氧化吸收塔31连通，并在上述排放气导入管线32中设置通风机36。另外，在上述氧化吸收塔31中设置搅拌吸收液15的搅拌机41，同时，设置具有吸收液循环泵16的吸收液循环管线37，从该吸收液循环管线37接一分支，设置硫铵回收管线38。

在该硫铵回收管线38的上流一侧，依次设置过滤器39、结晶罐25和分离机27，从上述硫铵回收管线38的过滤器39向上流一侧，与从氨水供应管线35分支出的氨水供应分支管线的支线40相连接。

在上述氧化吸收塔31中设置pH检测仪，但图中未示出。并且，分别在上述氨水供应管线35、氨水供应支管线40中分别设置流量控制阀，图中也未示出。

下面说明其作用。

从上述排放气导入管线32把排放气导入上述氧化吸收塔31内，在该氧化吸收塔31内，与从上述吸收液循环管线37循环的吸收液15进行气液接触。吸收液15的氨水和排放气中的二氧化硫进行脱硫反应，从排放气中把二氧化硫吸收至吸收液15中。

该吸收液15贮放在上述氧化吸收塔31的底部，再通过上述吸收液循环管线37进行循环，把从该吸收液循环管线37进行循环的吸收液15的一部分，从上述硫铵回收管线38抽出，另外，在上述氧化吸收塔31内的吸收液15以保持在所要水平那样，从补给水供应管线33补充水。另外，上述吸收液15的pH，通过pH检测器加以检测，以检出的pH达到所定值那样控制从上述氨水供应管线35供应的氨水量。

从上述氧化空气供应管线34把氧化空气吹至上述吸收液15内，用上述搅拌机41搅拌该吸收液15。由于把氧化空气吹至上述吸收液15内，使在脱硫反应中生成的亚硫酸铵进一步氧化，生成硫铵。还有，通过往上述吸收液15中吹入氧化空气，视条件有时局部生成硫酸，然而，用上述搅拌机41搅拌贮放吸收液15，使均匀氧化，可抑制硫酸的生成。因此，吸收液15的pH稳定，易于控制pH，即易于控制来自氨水供应管线35的氨水供应量。可把上述氧化吸收塔31底部贮放的吸收液15的pH保持在5～6。

如上所述，由于设置搅拌机41，可以抑制pH的变动，从而可避免脱硫性能的降低和不稳定化。

另外，含在排放气中的煤尘，通过与吸收液15的气液接触而加以捕集，并且含在上述氧化吸收塔31底部贮放的吸收液15中，由于用上述搅拌机41把该吸收液15加以搅拌，可防止其沉淀在氧化吸收塔31的底部。

把从上述吸收液循环管线37中循环的吸收液15的一部分(硫铵溶解液24)，由上述硫铵回收管线38抽出。从上述氨水供应支管线40，把氨水供给该硫铵回收管线38中，调整抽出的吸收液15的pH。控制经过调整的pH，使在上述过滤器39的上游达到7以上，例如，达到7～8。由于pH上升，使重金属析出。

pH调整过的硫铵溶解液24通过上述过滤器39，去除煤尘及上述析出的重金属。把去除煤尘和重金属后的硫铵溶解液24贮放在结晶罐25中，在该结晶罐25中，以蒸汽作为热源进行加热蒸发，硫铵溶解液24的硫铵浓度上升，硫铵析出。析出来的硫铵28，用分离机27将其分离，取出体系外。分离硫铵28后的分离液，经过返回管线29，返回到上述结晶罐25中。

如上所述，在上述硫铵溶解液24中，在脱硫过程中生成的氯铵有微量溶解。用结晶罐25加热蒸发，并用分离机27分离硫铵28，再经过上述返回管线29返回结晶罐25的过程中，把氯铵浓度逐渐浓缩。

下面给出硫铵28和氯铵的溶解度。

温度 0℃ 20℃ 60℃ 100℃

(NH₄)₂SO₄ 41.35％ 42.85％ 46.6％ 50.4％

NH₄Cl 22.7％ 27.1％ 35.6％ 43.6％

硫铵28和氯铵的溶解度，60℃时分别为46.6％和35.6％，两者同时处于溶解状态的复合溶解度，不是两者的溶解度之和。虽然混入了氯铵，但还要把握，是硫铵28析出的硫铵浓度下而氯铵不析出的范围，尽可能在氯铵浓度高的区域运行，而使抽至体系外的分离液量达到最小。

例如，假定氯铵60℃的复合溶解度为15％，当从上述氧化吸收塔31抽出的硫铵溶解液24中的氯铵溶解度为0.5％时，即使氯铵的复合溶解度浓缩至达到15％后的分离液，其在上述返回管线29中也不析出氯铵。

然而，用上述分离机27分离过的分离液，在没有超过氯铵的复合溶解度时，让该分离液的一部分排至体系外。此时的氯铵的溶解度，例如，在前面揭示的例子中定在5％以上10％以下。因此，如在本实施方案中把排出的分离液的氯铵浓度达到10％时，则分离液的排出量达到从上述氧化吸收塔31抽出的吸收液15的1/20，该量极少。而且，用本实施方案中的脱硫装置7处理的排放气的量为50000m³ N/h，如果所含的二氧化硫为2000ppm时，也可根据所含的氯化氢量，把上述分离液的排出量减少至约为30l/h。其他的排烟脱硫处理方法，例如，氢氧化镁法，在同样的条件下，排出的排液量为5000l/h，可见，从本实施方案中的脱硫装置7排出的液体量显著地少。

另外，采用本发明实施方案的脱硫装置7，因为已用过滤器39，把上述硫铵回收管线38中的硫铵溶解液24中所含的煤尘和重金属去除，所以，在上述返回管线29中几乎不含煤尘及重金属，而含有更高浓度的硫铵和氯铵。与硫铵同样，氯铵也是肥料。所排出的分离液本身也是肥料。因此，如将分离液作为植树造林的肥料等，则本排烟脱硫装置可完全没有排放液。

还有，在上述实施方案中，是对烟囱成为一体的吸收塔加以说明的，然而，即使通过另外途径设置烟囱构成的排烟脱硫装置也可以实施本发明。另外，上述硫铵回收管线38是从上述吸收液循环管线37分支出来的，然而，也可以设置成直接从上述氧化吸收塔31抽出吸收液15。另外，为了调节过滤器39上游的pH，通过上述氨水供应支管线40供应氨水，然而，也可以用氨水供应管线35独立地供应氨水。

下面说明本发明的效果

如上所述，按照本发明，因为是在溶解于分离液中的氯铵析出前的浓度下，把一部分分离液排出，所以，氯铵不能混入回收的硫铵中，而且，排出量最小，并且，因为进行了重金属的进一步去除，所以，分离液可作为液体肥料使用。另外，因为用搅拌机搅拌氧化吸收塔贮放的吸收液，所以，可以稳定吸收液的pH，容易地进行吸收液的供应控制，脱硫性能可以提高，并且，可以防止吸收液中捕集的排放气中的煤尘在氧化吸收塔内沉淀，又可用上述过滤器去除煤尘，在回收的硫铵中，不混入煤尘、重金属和氯铵，所以对获得高品质的硫铵发挥了优异的效果。

下面对附图进行简单地说明

图1为给出本发明实施方案的结构示意图。

图2为含有排烟脱硫装置的燃煤锅炉装置的排烟处理系统的结构示意图。

图3为以往的排烟脱硫装置的结构示意图。

对图中的符号说明于下

7 脱硫装置

24 硫铵溶解液

25 结晶罐

26 蒸汽

27 分离机

29 返回管线

35 氨水供应管线

38 硫按回收管线39 过滤器40 氨水供应分支管线41 搅拌机

Claims

1.一种排烟脱硫装置，其特征是，该装置包括，在抽出硫铵溶解液的硫铵回收管线中，从上游侧，顺序地设置分离固体成分的过滤器、析出硫铵的结晶罐以及分离析出的硫铵的分离机，还设置把用该分离机分离出来的分离液返回到上述结晶罐的返回管线，并且是将pH调整液供给到上述过滤器的上游侧，并使上述分离液中的氯铵浓度低于复合溶解度地把分离液的一部分排出到体系以外。

2.权利要求1中记载的排烟脱硫装置，其中，上述硫铵回收管线从进行脱硫、氧化反应的氧化吸收塔抽出硫铵溶解液。

3.权利要求2中记载的排烟脱硫装置，其中，设置搅拌氧化吸收塔中贮存的吸收液的搅拌机。

4.权利要求1中记载的排烟脱硫装置，其中，pH调整液是氨水，并且供给硫铵溶解液，使其达到重金属析出的pH值。