CN1751776A - 氨法烟气脱硫装置及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氨法烟气脱硫装置及其工艺，尤指一种节能、脱硫效果稳定且吸收剂利用率高的氨法烟气脱硫装置及其工艺。本装置包括了一脱硫塔、一工艺水箱、一氨水贮罐及一静态混合器，该脱硫塔按逆流式喷淋吸收塔设计，其底部为氧化池，上部布置了两层循环喷淋层，喷淋层上方设有两级除雾器；特别是在脱硫塔前连接一预洗涤塔,该预洗涤塔与一硫酸铵分离系统连接。烟气进入预洗涤塔后与(NH4) 2SO4饱和溶液并流接触，烟气被绝热饱和，冷却至脱硫塔；烟气进入脱硫塔后自下而上流过循环喷淋层，经洗涤脱硫、除雾器除雾后排出脱硫塔。而预洗涤塔内因热烟气而蒸发浓缩的硫酸铵溶液送往硫酸铵分离系统，制成硫铵成品出售，其分离滤液送回预洗涤塔再浓缩结晶。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体地说，是关于一种氨法烟气脱硫装置及其工艺。
背景技术
目前，采用氨为吸收剂的烟气脱硫工艺主要有两种，第一种是在脱硫塔上部采用碱性氨水直接喷淋烟气的方式，这种工艺由于烟气温度较高，且氨水极易挥发，因而烟气排放时夹带大量游离氨，脱硫剂消耗量大，运行成本高。此外，该脱硫技术在脱硫塔中部由于循环喷淋液流量过少(气液比小)，烟气温度降低较小，出口烟气温度一般在100℃左右，导致大部分反应生成物随蒸汽排出，加之塔底由于没有设置氧化装置，其副产品硫酸铵难以回收或回收率极低。
另一种脱硫工艺是将加氨的位置设置于循环管路上，使氨水与循环液混合后喷淋烟气，这种方式与第一种相比能够更好地吸收SO2，但由于烟气温度过高，使得循环吸收液中硫酸铵浓度未能达到超饱和状态，故副产品硫酸铵的回收采用了外加热蒸发结晶的回收工艺，工程上需设置一套常规蒸发结晶装置，存在流程复杂、能耗大的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有氨法烟气脱硫技术的上述缺点与不足，从而提供了一种新型的氨法烟气脱硫装置。
本发明的另一个目的在于提供一种氨法烟气脱硫工艺。
为达上述目的，本发明的氨法烟气脱硫装置主要包括一脱硫塔、一工艺水箱、一氨水贮罐及一静态混合器，其中该脱硫塔按逆流式喷淋吸收塔设计，其底部为氧化池，该氧化池上方布置两层循环喷淋层，该喷淋层上方设有两级除雾器；该工艺水箱与脱硫塔的除雾器前后的喷淋水管连接，提供除雾器的冲洗水和烟气洗涤水；该氨水贮罐则与脱硫塔的循环喷淋管连接；该静态混合器位于循环喷淋管上，分别与氨水贮罐及脱硫塔的氧化池连接；其特征在于，在脱硫塔前还设置有一预洗涤塔，此外，预洗涤塔又连接有硫酸铵分离系统，用于回收副产品硫酸铵。
根据以上装置，本发明的烟气脱硫工艺如下：经静电除尘的烟气首先由烟气进口进入预洗涤塔，与来自预洗涤塔底部的(NH4)2SO4饱和溶液并流接触，进行热交换，烟气被绝热饱和，冷却到95℃～80℃，然后进入脱硫塔；烟气进入脱硫塔后自下而上流过循环喷淋层，经洗涤脱硫、除雾器除雾后排出脱硫塔。而预洗涤塔内的硫酸铵饱和溶液经与高温烟气进行热交换后，被进一步蒸发浓缩，进入硫酸铵分离系统，经冷却器冷却后进入冷却结晶槽结晶，然后经离心机分离后得到硫酸铵成品，其分离滤液送回预洗涤塔。
本发明氨法烟气脱硫工艺由于在脱硫塔前设置了预吸收塔，一方面，可以充分利用进口烟气本身的热能对接近饱和状态的硫酸铵溶液进行蒸发、浓缩、结晶，而不需外加热能，达到节能的目的；另一方面，由于脱硫塔中循环液始终处于临界饱和状态，保证了循环吸收液脱硫效果的稳定性。并因利用了与预洗涤塔连接的硫酸铵分离系统作为回收系统，回收工艺简便且回收成本低。
附图说明
图一为本发明氨法烟气脱硫技术及其工艺的系统流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的结构组成、技术手段及功能作进一步说明：
如图1所示，本发明的烟气脱硫装置主要包括一脱硫塔2、一工艺水箱7、一氨水贮罐8及一静态混合器9，该脱硫塔2按逆流式喷淋吸收塔设计，脱硫塔2底部为氧化池3，该氧化池3上方布置两层循环喷淋层4，该喷淋层4上方设有两级除雾器5；该工艺水箱7与脱硫塔2的除雾器5前后的喷淋水管11连接，提供除雾器5的冲洗水和烟气洗涤水；而氨水贮罐8则与脱硫塔2的循环喷淋管10连接；该静态混合器9位于循环喷淋管10上，分别与氨水贮罐8及脱硫塔2的氧化池3连接；本发明的特征是在脱硫塔2前设置有一预洗涤塔1，该预洗涤塔1底部分别与一硫酸铵分离系统6和脱硫塔2底部的氧化池3相连。
经静电除尘的锅炉烟气由烟气进口进入预洗涤塔1。在预洗涤塔1内，135℃～140℃的热烟气与来自预洗涤塔1底部的硫酸铵饱和溶液并流接触，进行热交换，烟气放热，温度下降至95℃～80℃后排出至脱硫塔2；同时因热烟气而蒸发浓缩的硫酸铵超饱和溶液(主要成分为5％～10％的硫酸铵结晶和少量烟尘)送往硫酸铵分离系统6，制成硫酸铵成品出售，其分离滤液送回预洗涤塔1。预洗涤塔循环液硫酸铵溶液的pH较低，一般在pH4以下，而当溶液的pH在4.2～7.0之间时，溶液中游离的氨和SO2浓度都很低，几乎可以忽略不计，因此从预洗涤塔1取出的pH值为4以下的硫酸铵浓缩液不存在氨的逸出问题，大大降低了原料氨的消耗。
烟气降温后进入脱硫塔2进行脱硫反应，烟气自下而上流过循环喷淋层4，经洗涤脱硫、除雾器5除雾后排出脱硫塔2。
当95℃～80℃的烟气经过循环喷淋层4时，被喷淋液的水充分饱和，并冷却到绝热饱和温度，约为55℃～60℃，完成脱硫反应。该喷淋液主要包括来自工艺水箱7的工艺水和循环喷淋管10中的循环液(NH4HSO3、(NH4)2SO4、(NH4)2SO3和NH3水的混合溶液)。来自氨水贮罐8内的20％浓度的氨水与来自脱硫塔底氧化池3的NH4HSO3和(NH4)2SO4的混合液在循环喷淋管10中由静态混合器9混合，然后进入脱硫塔2喷淋吸收烟气，此
过程的反应式为：
脱硫后的烟气经除雾器5除雾，分离收集喷淋吸收后的烟气中夹带的绝大部分雾滴，使得烟气出口雾滴含量＜100mg/Nm3，最后排入烟囱。每个除雾器5元件的前后安装喷淋水管11，用来自工艺水箱7的工艺水定时冲洗，去除除雾器5表面上的沉淀物，补充循环液因烟气饱和而带走的水份，维持塔底液位，水量调节阀与塔底液位联锁(现有烟气脱硫工艺中的常规手段)。
在脱硫塔2内的脱硫反应中，反应生成的(NH4)2SO3和少量的NH4HSO3随循环液流入塔底的氧化池3。在氧化池3底装有高效曝气器12，来自电厂空压站的压缩空气向吸收塔底氧化池3送入氧化空气，促使亚硫酸铵(NH4)2SO3氧化成硫酸铵(NH4)2SO4，
反应式为：
在鼓泡氧化的同时使浆液中固体颗粒处于悬浮流动状态，防止沉淀。
脱硫塔2的氧化池3与预洗涤塔1底部相连，预洗涤塔1和硫酸铵分离系统6相连，由此就构成整个系统硫酸铵溶液的循环。
与预洗涤塔1相接的硫酸铵分离系统6：该硫酸铵分离系统6由一冷却器16、冷却结晶槽17和离心机18构成。在脱硫塔2内的脱硫反应中，烟气中SO2与氨水反应，其生成的反应副产品为硫酸铵。该硫酸铵溶液由脱硫塔2的氧化池3底部进入预洗涤塔1，与进口的热烟气蒸发浓缩，其生成的浓缩液(主要成分为硫酸铵结晶，同时含有少量烟尘)排入硫酸铵分离系统6，先用取出液泵将浆液打至冷却器16冷却后进入冷却结晶槽17结晶，然后经离心机18液固分离后制成硫铵成品，其分离滤液送回预洗涤塔1与进口的热烟气再进行浓缩结晶。
本装置的加氨位置选定在循环喷淋管10上，氨的加入量由静态混合器9后溶液的pH值控制(现有烟气脱硫工艺中的常规手段)，可自动调节加入氨水或液氨的量，维持脱硫塔2的氧化池3内循环吸收液pH在5.5～6.5之间，从而使得循环喷淋管10中的SO2吸收液的pH值较高，脱硫效率始终保持在一个较高的水平，而氧化池3的吸收液的pH值较低，利于硫酸铵的结晶回收。
在脱硫装置的进出口处各设有1个双挡板隔离风门13、14，在旁路烟道上设一可调节旁路挡板门15。脱硫系统如出现事故或需要检修时，脱硫系统进、出口双挡板隔离风门13、14关闭，主烟道的旁路挡板门15打开。锅炉烟气可经过主烟道的旁路挡板门15直接进入烟囱排出。而脱硫塔2内的吸收浆液排入工艺水槽(事先排空)中，以便对脱硫塔2进行维修。
综上所述，本发明在脱硫塔前设置一预洗涤塔，对烟气洗涤、降温，利用烟气自身的热能使吸收液浓缩结晶，从而达到节能的目的，并使脱硫效果稳定且脱硫剂利用率高，同时因利用了与预洗涤塔连接的硫酸铵分离系统作为回收系统，回收工艺简便且回收成本低。
Claims (9)
1、一种氨法烟气脱硫装置，包括一脱硫塔、一工艺水箱、一氨水贮罐及一静态混合器，所述的脱硫塔按逆流式喷淋吸收塔设计，脱硫塔底部为氧化池，该氧化池上方布置有循环喷淋层，该喷淋层上方设有除雾器；所述工艺水箱与所述脱硫塔的除雾器前后的喷淋水管连接；所述氨水贮罐则与脱硫塔的循环喷淋管连接；所述静态混合器位于循环液管上，分别与所述氨水贮罐及所述脱硫塔底部的氧化池连接；其特征在于，所述脱硫塔之前设置有一预洗涤塔。
2、根据权利要求1所述的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述除雾器安装有两级。
3、根据权利要求1所述的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述除雾器的前后安装喷淋水管。
4、根据权利要求1所述的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述氧化池底安装有高效曝气器。
5、根据权利要求1～4中任一项所述的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述预洗涤塔还连接有一硫酸铵分离系统。
6、根据权利要求5所述的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述硫酸铵分离系统由一冷却器、一冷却结晶槽和一离心机构成。
7、一种氨法烟气脱硫工艺，其特征在于包括以下步骤：热烟气进入预洗涤塔后，与硫酸铵饱和溶液并流接触，烟气被绝热饱和，经冷却后至脱硫塔；在脱硫塔内烟气自下而上流过循环喷淋层，被喷淋浆液中的水充分饱和，并冷却到绝热饱和温度，完成脱硫反应，经除雾器除雾后，排入烟囱。
8、根据权利要求7所述的氨法烟气脱硫工艺，其特征在于，还包括硫酸铵的回收步骤。
9、根据权利要求8所述的氨法烟气脱硫工艺，其特征在于，所述硫酸铵的回收步骤包括：预洗涤塔内的硫酸铵超饱和溶液由液泵打至冷却器冷却后，进入冷却结晶槽结晶，然后经离心机分离得到成品硫酸铵，其分离滤液送回预洗涤塔进行再浓缩结晶。
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