CN201371038Y - 一种氨基烟气脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种新型的氨基烟气脱硫装置，净化烟气从脱硫塔顶部排出，其创新的实质在于，烟气进口以上为吸收段，以下为氧化结晶段，且吸收段内由下至上依次设置有烟气分布器，脱硫喷淋器，脱氨喷淋器和除沫器，氧化结晶段设置有搅拌器和空气鼓泡器；并且脱硫喷淋器与烟气分布器相距2.0～6.0m，脱氨喷淋器与脱硫喷淋器相距2.0～6.0m；脱硫吸收液循环管上才设置有原料氨的进口；循环管的直径是吸收段塔体直径的0.04～0.10倍。这样，使得所述氨法脱硫技术的氨逃逸控制更为有效，操作运行更为稳定和可靠，在锅炉烟气脱硫领域具有明显应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种氨基烟气脱硫装置，尤其涉及以氨为原料从烟气中回收硫氧化物生产硫铵化肥的脱硫装置，属于电力、冶金、环保和化工技术领域，尤其适合烟气脱硫领域。
背景技术
众所周知，烟道气中含有SO2、SO3、NO2、NO、HCl和HF等酸性气态有害物质，尤其其中SO2是形成酸雨的主要物质。一种解决酸雨污染的办法就是烟气的净化处理，尤其采用碱性物质为原料的烟气脱硫(FGD，Flue Gas Desulfurization)。
专利CN1178735C公开了一种以易挥发弱碱性的氨为原料的脱硫方法和装置，尤其脱硫塔分为氧化段，浓缩段，吸收段，水洗段和除雾段，所用的吸收液为含有氨的吸收液，称为氨基吸收液，脱硫塔中烟气和吸收液逆流接触，而且气液比为2000-5000(体积比，下同)，但是实际应用中，此类脱硫塔由于结构过于复杂存在设备易堵塞，脱硫原料氨易挥发浪费，原料利用率不高的问题。专利CN2790569Y和CN1648049A提出了带有氨回收段的逆流脱硫塔，试图解决氨的损失问题，且气液比降低到200-2000，但实际应用中也仍然由于设备内部构件过多，设备结构过于复杂，具有设备容易堵塞的缺点，因而难以进一步推广应用。CN1887408A也公开了一种逆流氨基吸收液逆流的脱硫塔，尤其是采用不含填料的喷淋空塔，具有某种程度的抗堵塞和结疤的性能，但是，由于其特别设置了一层用于洗涤烟气和脱除水汽和酸雾的填料段，结构仍然略显复杂，且由于水汽是一种气体，且酸雾属于气溶胶都很难通过简单的构件或方法除去，效率较低，气液比为200-2500，液体循环流量过小；且烟气分布不均，液体也容易出现短路的问题；而且还由于喷淋层之间距离设置不合理，导致设备防腐蚀层容易破损的问题。
因此，如何设计一种氨挥发损耗能有效控制，内部构件更少，更具有抗堵塞性，且具有更高传质效率的氨基烟气脱硫装置，尤其脱硫塔，是该技术推广应用的重要保证，具有重要的意义。
发明内容
基于上述原因，本实用新型的目的是公开一种新型的氨基烟气脱硫装置，以克服现有技术存在的实际效率不高，设备结构复杂和运行过程存在困难的问题。
为了达此目的，本实用新型提供的氨基烟气脱硫装置，包括一个脱硫塔，所述脱硫塔为一圆筒形或方筒形塔器设备，包括塔体，连接在塔体上端的塔顶，连接在塔体下端的塔底，和设置在塔顶上或紧靠塔顶的塔体上的烟气出口，设置在中部塔体上的烟气进口，其特征在于，所述烟气进口以上的塔体内为吸收段，所述烟气进口以下的塔体内为氧化结晶段；且所述吸收段内由下至上依次设置有烟气分布器，脱硫喷淋器，脱氨喷淋器和除沫器，所述脱硫喷淋器与对应塔体上设置的脱硫吸收液循环进口相连接，脱氨喷淋器与对应塔体上设置的脱氨吸收液循环进口相连接；所述氧化结晶段设置有搅拌器和空气鼓泡器；并且优选地，所述脱硫喷淋器与烟气分布器相距2.0～6.0m，脱氨喷淋器与脱硫喷淋器相距2.0～6.0m。
这样设置，脱硫喷淋器主管脱硫，其喷洒的吸收液含有脱硫原料氨，脱硫喷淋器主管脱氨，确保氨的逃逸损失可以得到有效控制；尤其是优化的喷淋器间距可以确保烟气和喷洒的吸收液接触时间足够长，确保良好的吸收效率，包括脱氨效率，过低接触时间短，且上一层喷撒的液体会直接冲刷下一层喷淋器，破坏喷淋器支撑器等构件上的防腐层，过高会加大脱硫塔高度，增加投资；烟气均布器在氨法烟气脱硫装置中，具体而言在脱硫塔中是保证脱硫效率，保证烟气与吸收液均匀接触的有效构件，它以流动阻力换取流动均匀，它将穿过气气体流通口或孔的速度提高3～6倍，不至于使阻力过高。这样，可减少吸收液循环量，简化脱硫塔结构，节省能耗和投资。
本实用新型的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，所述氧化结晶段和所述吸收段对应塔体的直径之比为1.0～2.0m。这样，可以确保在不同的烟气条件下，尤其高含硫负荷的条件下，氧化结晶段具有足够的反应体积，确保氧化效率达到95～99％以上，保证脱硫效率也达到95～99％以上，因为，氨基烟气脱硫过程中，氧化不足将制约脱硫过程。
本实用新型的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，所述除沫器包括两层填料，以及两层填料之间的水喷淋器，水喷淋器与对应塔体上设置的水进口相连接。这样，可以有效实现烟气中夹带的液沫，或称液滴的分离，尤其是当烟气中含有硫铵浆液时，下层填料主要去除浆液液滴，还由于具有水喷淋器，可以冲洗填料层，防止填料层的结垢和堵塞，上层填料主要去除冲洗水产生的水液滴。本实用新型中的带有两个填料层的除沫器不是用于去除在前述的现有技术中所说的水汽和酸雾的，而是用于去除烟气中的液体，尤其含有固体的浆状液体，其为气、液分离之功能，而非气、汽分离之功能。
本实用新型的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，所述脱硫喷淋器和/或脱氨喷淋器的下方设置有壁流挡板；所述挡板直接连接在塔的内壁上，板的宽度按塔体直径大小取0.02～0.05倍，可以是垂直于塔内壁链接，也可以是向下倾斜链接，挡板上面或下面与塔内壁可连接有拉筋或撑筋板，挡板还可以是连续的一个整版，也可以是间断多块拼接。其产生两个有益作用，一是减少喷淋器，包括脱硫和脱氨喷淋器喷洒到吸收反应区塔内壁上的吸收液的沿壁下流的液体短路现象，二是减少烟气沿壁上流的气体短路现象，因而，具有提高气液接触和传质效率，降低吸收液循环流量，从而节省能耗的优点。
本实用新型的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，所述搅拌器数量为2至4台，距离所述塔底1.0～2.5m，侧进轴安装在塔体的同一圆周上，等距或近似等距，且侧偏和下偏5～10度角；所述空气鼓泡器可以有两种形式，其中一种是管网式，另一种称为搅拌器耦合的喷管式；所述管网式包括空气总管，连接在总管上的支管，和总管与支管上的鼓气孔，鼓气孔直径为5～20mm，且此管网式鼓泡器设置在搅拌器上方，距离为1.5～3.5m；所述搅拌器耦合的喷管式为与搅拌器配合设置，喷管是带有1个开口的空气管，开口直径为50～150mm，开口位置位于所述搅拌器叶轮的前方300～600mm及下方400～800mm，喷管数量与搅拌器数量相同。
这样设置，可以提供均匀和细小的气泡，促进从各吸收器下来的亚硫酸铵(包括亚硫酸二铵和亚硫酸一氢铵)的氧化并转化为硫酸铵，并在硫酸铵浓度超过对应操作条件下的溶解度后结晶为固体硫酸铵，使得氧化结晶段中氧化反应耦合了硫铵结晶，搅拌器具有促进结晶传质，以及硫铵固体悬浮的功能，一举多得；而且所述搅拌器在安装位置距离所述氧化器的底板，即距离脱硫塔的底板的距离可以形成足够的固体悬浮性能，且具有较低的能量消耗；另外，所述氧化反应区即氧化结晶区还充当了吸收液循环槽，这样可以最大限度节省占地面积和设备投资。
进一步地，本实用新型的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，包括脱硫吸收液循环系统和脱氨吸收液循环系统；所述脱硫吸收液循环系统包括脱硫喷淋器，设置在脱硫塔外的脱硫吸收液循环管和脱硫吸收液循环泵，脱硫喷淋器通过设置在吸收段塔体上的吸收液循环进口连接脱硫吸收液循环管，再与脱硫吸收液循环泵的出口相连接，脱硫吸收液循环泵的进口通过脱硫吸收液循环管与吸收液循环出口相连接；所述脱氨吸收液循环系统包括脱氨喷淋器，设置在脱硫塔外的脱氨吸收液循环管和脱氨吸收液循环泵，脱氨喷淋器通过设置在吸收段塔体上的吸收液循环进口连接脱氨吸收液循环管，再与脱氨吸收液循环泵的出口相连接，脱氨吸收液循环泵的进口通过脱氨吸收液循环管与吸收液循环出口相连接；并且，所述脱硫吸收液循环管上设置有原料氨的进口；脱硫或/和脱氨吸收液循环管的直径是脱硫塔吸收段对应塔体直径的0.04～0.10倍。这样，使得脱硫喷淋器的吸收液供给系统和脱氨吸收液的供给系统互相独立，只在脱硫吸收液中补加入易挥发性的原料氨，而在脱氨吸收液中不加入氨，使得脱硫喷淋器喷洒的吸收液只从烟气中吸收氨同时也吸收二氧化硫，确保高度有效地控制氨逃逸含量；尤其是优化配置的吸收液循环管大小，使得可以提供足够的循环吸收液流量，而不会造成能量的浪费，确保气液接触的有效性和吸收效率。
还有，本实用新型的氨基烟气脱硫装置中，所述氧化结晶段还包括在对应塔体上由上至下，依次设置的吸收液溢流口，空气进口，搅拌器接口和吸收液循环出口，和在任意位置设置的母液回流口。这样，可以方便地控制脱硫塔的极限液位，而且使得母液回流在液位以下，便于烟气的液封，防止造成二次烟气污染。
本实用新型的氨基烟气脱硫装置是这样操作的：
含有二氧化硫的烟气，从烟气进口进入脱硫塔的吸收段。在进口和烟气分布器经过烟气分布器之间的空腔中被烟气分布器气孔中流下的液体激冷降温，然后再穿过分布器均匀分布；先与脱硫喷淋器喷洒的含氨吸收液接触，完成主要的脱硫任务，再穿过脱硫喷淋器；再与脱氨吸收液喷淋器喷洒的不含氨的吸收液接触，脱氨并进一步脱硫，控制氨逃逸并完成剩余的脱硫任务；进入填料层除去夹带的吸收液雾沫后从烟气出口离开脱硫塔，经过与脱硫塔烟气出口相连接的净化烟气管线排向烟囱。吸收液吸收二氧化硫得到亚硫铵。所谓吸收液是以硫酸铵为主要成分的，并且含有固体硫酸铵的浆态状水溶液。
含有亚硫酸铵的吸收液进入位于烟气进口下方的氧化结晶段。在氧化结晶段，亚硫酸铵被由空气鼓风机鼓入的空气氧化为硫酸铵，并在硫酸铵浓度超过溶解度后结晶析出固体硫酸铵，氧化结晶段内设置的搅拌器可以促进氧化效率，并防止固体沉积结疤。
循环的吸收液，由对应的循环泵从氧化结晶段抽出，不断送到对应的喷淋器，尤其是在脱硫循环系统的脱硫循环管线上的加氨进口加入氨，并可调节加氨量，确保脱硫效率。
综上所述，本是用新型与现有技术相比，具有以下突出效果：
其一，特别设计的两级循环系统，尤其其中一个为加氨氨化吸收液循环系统，一个为非氨化的吸收液循环系统，使得所述氨法脱硫技术的氨逃逸控制更为有效。
其二，优化设置的烟气均布器和壁流挡板，以及优化的吸收液循环管尺寸以及吸收液循环量，有效减少了烟气和吸收液短路现象，提高了烟气与吸收液的接触均运性和效率，克服了现有技术中吸收液循环量过大能耗过高的缺点，也克服了现有技术中采用填料传质构件的复杂的脱硫塔结构的缺点，减少了因结疤堵塞造成的运行故障，明显节省投资和运行费用，提高运行可靠性。
附图说明
图1为所述氨基烟气脱硫装置的示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的氨基烟气脱硫装置，包括脱硫塔，所述脱硫塔包括：
塔体101，连接在所述塔体101上端的塔顶102，连接在塔体101下端的塔底103；
设置在塔顶102上的烟气出口105，设置在中部塔体101上的烟气进口104，尤其是；
所述烟气进口104以上的塔体101内为吸收段，烟气进口104以下的塔体101内为氧化结晶段；
所述吸收段内由下至上依次设置有烟气分布器14，脱硫喷淋器12a，脱氨喷淋器12b和除沫器11，并且脱硫喷淋器12a与对应塔体101上设置的脱硫吸收液循环进口107a相连接，脱氨喷淋器12b与对应塔体101上设置的脱氨吸收液循环进口107b相连接；所述氧化结晶段设置有搅拌器16和空气鼓泡器15；并且，所述脱硫喷淋器12a与烟气分布器14相距3.5m，脱氨喷淋器12a与脱硫喷淋器14相距3.5m；所述氧化结晶段和所述吸收段对应塔体101的直径之比为1.0m；
所述除沫器11包括两层填料，以及两层填料之间的水喷淋器，所述水喷淋器与对应塔体101上设置的水进口106相连接；所述脱硫喷淋器12a的下方设置有壁流挡板13a，脱氨喷淋器12b的下方也设置有壁流挡板13b；
所述搅拌器16数量为3台，距离塔底103为1.5m，侧进轴安装在塔体的同一圆周上，等距安装，且侧偏和下偏7度角；所述空气鼓泡器15为管网式结构，其包括空气总管，连接在总管上的支管，和总管与支管上的鼓气孔，鼓气孔直径为8mm，且空气鼓泡器15在搅拌器16上方，距离为2.0m；
所述氧化结晶段还包括在对应塔体101上由上至下依次设置的吸收液溢流口112，空气进口111，搅拌器接口110和吸收液循环出口109，和在空气进口111附近设置的母液回流口108；
进一步地，本实用新型的氨基烟气脱硫装置还包括，脱硫吸收液循环系统和脱氨吸收液循环系统；所述脱硫吸收液循环系统包括脱硫喷淋器12a，设置在脱硫塔外的脱硫吸收液循环管5a和脱硫吸收液循环泵4a，脱硫喷淋器12a通过吸收液循环进口107a连接脱硫吸收液循环管5a，再与脱硫吸收液循环泵4a出口相连接，脱硫吸收液循环泵5a进口通过脱硫吸收液循环管5a与吸收液循环出口109相连接；所述脱氨吸收液循环系统包括脱氨喷淋器12b，设置在脱硫塔外的脱氨吸收液循环管5b和脱氨吸收液循环泵4b，脱氨喷淋器12b通过吸收液循环进口107b连接脱氨吸收液循环管5b，再与脱氨吸收液循环泵4b出口相连接，脱氨吸收液循环泵5b进口通过脱氨吸收液循环管5b与所述吸收液循环出口109相连接；
尤其是，所述脱硫吸收液循环管5a上设置有原料氨的进口；所述脱硫和脱氨吸收液循环管5a和5b的直径是所述脱硫塔吸收段对应塔体101直径的0.055倍。
Claims (10)
1、一种氨基烟气脱硫装置，包括脱硫塔，所述脱硫塔包括：
塔体(101)，连接在所述塔体(101)上端的塔顶(102)，连接在所述塔体(101)下端的塔底(103)；设置在所述塔顶(102)上或紧靠所述塔顶(102)的塔体(101)上的烟气出口(105)，设置在所述塔体(101)中部的烟气进口(104)；其特征在于：
所述烟气进口(104)以上的塔体(101)内为吸收段，所述烟气进口(104)以下的塔体(101)内为氧化结晶段；
所述吸收段内由下至上依次设置有烟气分布器(14)，脱硫喷淋器(12a)，脱氨喷淋器(12b)和除沫器(11)，并且所述脱硫喷淋器(12a)与对应塔体(101)上设置的脱硫吸收液循环进口(107a)相连接，所述脱氨喷淋器(12b)与对应塔体(101)上设置的脱氨吸收液循环进口(107b)相连接；
所述氧化结晶段设置有搅拌器(16)和空气鼓泡器(15)；
并且，所述脱硫喷淋器(12a)与所述烟气分布器(14)相距2.0～6.0m，所述脱氨喷淋器(12a)与所述脱硫喷淋器(14)相距2.0～6.0m。
2、根据权利要求1所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述氧化结晶段和所述吸收段对应塔体(101)的直径之比为1.0～2.0m。
3、根据权利要求1所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述除沫器(11)包括两层填料，以及两层填料之间的水喷淋器，所述水喷淋器与对应塔体(101)上设置的水进口(106)相连接。
4、根据权利要求1所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫喷淋器(12a)的下方设置有壁流挡板(13a)，所述脱氨喷淋器(12b)的下方设置有壁流挡板(13b)。
5、根据权利要求1所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述搅拌器(16)数量为2至4台，距离所述塔底(103)1.0～2.5m，侧进轴安装在塔体的同一圆周上，等距或近似等距，且侧偏和下偏5～10度角。
6、根据权利要求1所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述空气鼓泡器(15)包括空气总管，连接在总管上的支管，和总管与支管上的鼓气孔，鼓气孔直径为5～20mm，且所述空气鼓泡器(15)在所述搅拌器(16)上方，距离为1.5～3.5m。
7、根据权利要求1所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述空气鼓泡器(15)为带有1个开口的空气管，开口直径为50～150mm，开口位置位于所述搅拌器(16)前方300～600mm及下方400～800mm，且所述空气管的数量与所述搅拌器(16)的数量相同。
8、根据权利要求1至7任一项权利所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述氧化结晶段还包括在对应塔体(101)上由上至下，依次设置的吸收液溢流口(112)，空气进口(111)，搅拌器接口(110)和吸收液循环出口(109)，和在任意位置设置的母液回流口(108)。
9、根据权利要求8所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于：
还包括脱硫吸收液循环系统和脱氨吸收液循环系统；
所述脱硫吸收液循环系统包括脱硫喷淋器(12a)，设置在脱硫塔外的脱硫吸收液循环管(5a)和脱硫吸收液循环泵(4a)，所述脱硫喷淋器(12a)通过吸收液循环进口(107a)连接脱硫吸收液循环管(5a)，再与所述脱硫吸收液循环泵(4a)的出口相连接，所述脱硫吸收液循环泵(5a)的进口通过脱硫吸收液循环管(5a)与所述吸收液循环出口(109)相连接；
所述脱氨吸收液循环系统包括脱氨喷淋器(12b)，设置在脱硫塔外的脱氨吸收液循环管(5b)和脱氨吸收液循环泵(4b)，所述脱氨喷淋器(12b)通过吸收液循环进口(107b)连接脱氨吸收液循环管(5b)，再与所述脱氨吸收液循环泵(4b)的出口相连接，所述脱氨吸收液循环泵(5b)的进口通过脱氨吸收液循环管(5b)与所述吸收液循环出口(109)相连接；
并且，所述脱硫吸收液循环管(5a)上设置有原料氨的进口。
10、根据权利要求9所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫或脱氨吸收液循环管(5a或5b)的直径是所述吸收段对应塔体(101)直径的0.04～0.10倍。
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2009
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