CN201380031Y

CN201380031Y - 氨基烟气脱硫装置

Info

Publication number: CN201380031Y
Application number: CN200920070929U
Authority: CN
Inventors: 王建敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2019-04-22

Abstract

本实用新型公开一种氨基烟气脱硫装置，净化烟气从脱硫塔顶部排出，烟气进口之上的塔体上设置有吸收液循环进口，之下的塔体上设置有吸收液循环出口，出口和进口之间距离是所述塔体上部直径的1.5－4.0倍，使得脱硫塔为塔槽一体化设备，配置的吸收液循环泵数量有3台，一个循环泵主要实现脱硫，其输送的吸收液含有脱硫剂氨，一个循环泵主要完成氨逃逸控制，其输送的吸收液不含脱硫剂氨，而剩余的循环泵作为备用，既可作为脱硫使用，也可作为氨逃逸控制使用，同时确保了脱硫效率和产品的收成效率，克服了循环泵故障甚至损坏停运造成脱硫装置难以运行的问题，节约了投资，减少了占地，尤其适合于大型的烟气脱硫过程。

Description

氨基烟气脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种氨基烟气脱硫装置，尤其涉及从烟气中回收硫氧化物生产有用产品的脱硫装置，属于电力、冶金、环保和化工技术领域。

背景技术

以煤或石油为燃料的火力发电厂，和钢铁厂烧结机排放大量烟道气，即烟气，这类烟气中含有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)。

常用的碱性物质为天然石灰石，即碳酸钙，但采用石灰石的烟气脱硫过程投资高，能耗高，且产生的脱硫产品石膏的加工利用成本高，其经济性很差。一种更有经济竞争力的方法是采用合成氨为原料，脱硫产品为价值高的硫酸铵化肥。但是，与石灰石相比，氨的化学性质，尤其是其易挥发性，使得其技术发展步伐缓慢，迄今并没有实现大规模的应用。

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，但吸收液循环槽独立外置，设备投资大，占地面积大，且容易出现循环泵气蚀问题，而且气液比为2000-5000(标态体积流量比，下同)，吸收液循环量过小，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，虽然气液比降低到200-2000，但实际应用中吸收液循环量也过小。CN1887408A也公开了一种逆流氨法吸收液逆流的脱硫塔，但是，由于其气液比为200-2500，吸收液循环流量仍然过小，因而仍然具有脱硫原料易浪费损耗，导致产品收率低的缺点，而且吸收液循环系统只有两个，实际应用中很容易出现由于循环泵故障甚至损坏停运造成脱硫装置难以运行。

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，是此类烟气脱硫技术推广应用的重要保证，具有重要的意义。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题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吸收液循环量过低，实际吸收效率和产品收率不高，设备结构复杂和运行过程不稳定的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

本实用新型公开的氨基烟气脱硫装置包括1个脱硫塔；所述脱硫塔为一个圆形或称圆筒形，或方形或称方筒形塔器设备(即直立安装)，包括塔体，塔顶和塔底，设置在塔体上部或顶部的烟气出口，设置在塔体中部的烟气进口，其创新的实质在于，在所述烟气进口之上的塔体上设置有吸收液循环进口，在烟气进口之下的塔体上设置有吸收液循环出口，且所述出口和进口之间在竖直方向上的距离是所述塔体上部直径的1.5-4.0倍，优选2.0-3.0倍。这样，使得脱硫塔为塔槽一体化设备，即脱硫塔下部充当了吸收液循环槽的功能，尤其使得在具有足够大的槽体空间以便于提供足够的氧化结晶反应体积的同时，还具有足够大的脱硫洗涤吸收空间，同时确保了脱硫效率和产品的收成效率，节约了投资，减少了占地，尤其适合于大型的烟气脱硫过程。

本实用新型公开的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，吸收液循环出口的数量有3个，且设置在距离所述塔底0.5-2.5m处，优选在1.0-1.5m处，并位于同一或近似同一个水平圆周上。这样，可以方便地循环泵的安装和独立控制，节省占地面积，减少投资。

本实用新型公开的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，吸收液循环进口的数量有3个，且沿塔体竖直上下向或斜向布置，位置最低处的所述进口与最高处的所述进口的高度相距4.5-9.0m，优选在5.5-8.0m，每个吸收液循环进口都与塔体内对应设置的吸收液喷淋器直接相连接，吸收液喷淋器包括分布管和分布管上连接的吸收液雾化喷嘴，且最下层吸收液进口对应的喷淋器主要是完成脱硫功能，最上层吸收液进口对应的喷淋器主要是完成脱氨或氨逃逸控制功能，两者之间的距离决定了氨逃逸控制的效率和可靠性。

本实用新型公开的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，所述三个吸收液循环进口分别与塔体外设置的三根吸收液循环管线相连接，三根吸收液循环管线又分别与所述塔体外设置的三台吸收液循环泵的出口相连接，三台吸收液循环泵的进口又分别与所述三个吸收液循环出口相连接，构成三个独立的循环系统，且每个循环系统的功能是不一样的。这与现有的技术，尤其是基于石灰石的烟气脱硫方法(即钙法)中的方式不同。在钙法中，也有多个循环系统同时使用，但其功能都是输送含有碱性脱硫剂石灰石的吸收液到脱硫塔的上部吸收段，主要由于石灰石溶解度过小，单个循环泵难以满足石灰石总溶解量的要求。但是，由于氨的溶解度很高，是石灰石的上万倍，如果不是由于氨的易挥发性，很少量的循环量就足够了。在本实用新型的氨基烟气脱硫装置(技术)中，一个循环系统主要实现脱硫，其输送的吸收液含有脱硫剂氨，一个循环系统主要完成氨逃逸控制，其输送的吸收液不含脱硫剂氨，而剩余的循环泵作为备用，既可作为脱硫使用，也可作为脱氨使用，以便克服由于循环系统故障甚至损坏停运造成脱硫装置难以运行的问题。

本实用新型公开的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，吸收液循环出口的直径是塔体直径的0.04-0.10倍，吸收液循环进口的直径是塔体直径的0.04-0.10倍，吸收液循环管(其数量与吸收液循环进口或出口相同)的直径也是塔体直径的0.04-0.10倍。这样，可以确保吸收液循环量在800-8000m³/h之间，使得气液比在200以下，且不低于50，有效控制氨的逃逸损失，为同时实现高的脱硫效率和高的产品回收效率提供保证。

本实用新型公开的氨基烟气脱硫装置，其特征还在于，烟气进口下方的下部塔体上由上至下依次设置有吸收液溢流出口，氧化空气进口，和搅拌器接口，和在任意位置设置的母液回流口，而且，三个吸收液循环出口都位于氧化空气进口的下方。这样，可以防止空气进入循环泵，诱导循环泵进口可能存在的气蚀现象，同时溢流液出口可以限制脱硫塔下部的液位，防止满液出现。

此外，从塔顶至塔底之间的塔体内，依次设置有气液分离段，脱氨段，脱氨脱硫段，脱硫段，烟气均布段和氧化结晶段，可以有效控制易挥发氨的挥发或称逃逸损失或浪费，并且能有效控制烟气离开脱硫塔后夹带的液沫或水滴含量，防止烟气中夹带大量吸收液或水滴而出现烟雨，同时确保较高的烟气脱硫或净化效率，并可使烟气中二氧化硫高效转化为硫铵结晶固体。

气液分离段内包括二级除沫器，其下方的水喷淋器，以及与水喷淋器直接相连且设置在塔体上的水进口，及其下方的一级除沫器。这样一级除沫器可以有效去除脱硫净化后的烟气夹带的吸收液液沫，二级除沫器进一步除去吸收液液沫，还可以确保水冲洗一级除沫器时二级除沫器可以除去带出的水沫。

在气液分离区以下是吸收区，包括脱氨段，脱氨脱硫段，脱硫段和烟气均布段，可确保烟气经过均匀分布后与吸收液良好接触，防止其他方法或装置中常见的烟气短路而出现的脱硫效率难以保证的缺点，同时提供一个备用喷淋吸收区，在其中任何一个吸收液喷淋器或其附属构件出现故障时，总是可以确保有脱硫和脱氨功能的同时存在。脱硫区完成主要的脱硫效率，脱氨区完成补充的脱硫效率但主要完成烟气中氨逃逸的控制效率。

尤其是，吸收液喷淋器由吸收液输送主管，与主管相连接的支管和连接在支管上的雾化喷嘴组成，并且喷嘴的喷口向下，喷嘴的数量与塔体内横截面积的比例为0.5～1.5。这样，可以有效分布和雾化吸收液，确保良好的气液接触，同时也不会因为结构过于复杂而导致喷嘴堵塞。

在氧化结晶段，还包括与空气进口相连接的空气鼓泡管，与搅拌器接口相连接的搅拌器，并且搅拌器沿塔体圆周布置2至4台。如此，可以确保烟气中二氧化硫经吸收液(吸收液中含有氨)吸收变成的亚硫酸铵在氧化结晶段被快速和高效率地氧化为硫酸铵，进而结晶为固体硫酸铵，并可防止由于其他技术常见的沉积结巴的缺点。

为了适应不同烟气条件，尤其对于脱硫规模较大的情况，本实用新型还将不同的功能区段设计成不同的直径(具体指塔体内部直径)，尤其是氧化结晶段的塔体直径大于其它各段，具体而言是其他各段的塔体直径的1.0-1.5倍，同时吸收液溢流出口距离塔底为8.0-18.0m。

最后，本实用新型的脱硫装置还在脱硫塔体外设置有，通过烟气管线连接着烟气进口的烟气鼓风机，通过空气管线连接着空气进口的空气鼓风机，通过浆液管线连接氧化结晶段塔体上的硫铵浆液出口的硫铵出料泵，以及硫铵出料泵下游依次连接的浆液旋流器和离心机。

本实用新型是这样操作的：

含有二氧化硫的烟气，经过烟气鼓风机输送，从烟气进口进入脱硫塔体内，经过烟气分布器进入烟气均布段，经过烟气分布器进入脱硫段，经过脱硫吸收液喷淋器进入脱氨脱硫段，经过脱氨脱硫吸收液喷淋器进入脱氨段，经过脱氨吸收液喷淋器进入气液分离段中的一级除沫器，经过水喷淋器进入二级除沫器，最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。含亚硫酸铵的吸收液进入氧化结晶段。

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正常时，脱硫循环管线上的加氨进口启用，而在脱硫循环系统故障时，启用脱氨脱硫系统，并启用脱氨脱硫循环管线上的加氨进口；另外脱氨循环系统启用，但在其发生故障时，启用脱氨脱硫系统，但不启用其上的加氨进口。也可以在必要时，在脱硫循环系统和脱氨循环系统正常运行情况下，启用脱氨脱硫循环系统，相当于可以增加一个脱硫循环系统，或者增加一个脱氨循环系统。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下明显的有益效果：可以在确保高的脱硫效率的同时，获得高的产品收率，减少氨的逃逸浪费；可以确保脱硫装置的整体运行稳定性，和克服现有技术中存在的气蚀现象；还可以明显节省占地面积，减少设备投资。

附图说明

图1为脱硫塔的示意图。

图2为氨基烟气脱硫装置的示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型的氨法烟气脱硫装置，包括脱硫塔1；所述脱硫塔1包括塔体101，塔顶102和塔底103，设置在塔体101上部的烟气出口105，设置在塔体101中部的烟气进口104；而且，在烟气进口104之上的塔体101上设置有吸收液循环进口112，在烟气进口104之下的塔体101上设置有吸收液循环出口109，且出口109和进口112之间在竖直方向上的距离是所述塔体101上部直径的2.5倍，实现塔槽一体化；

还有，所述吸收液循环提升装置4的数量有3台(即4a，4b和4c)，吸收液循环管5也配置3根(即5a，5b和5c)；吸收液循环出口109的数量有3个(109a，109b和109c)，且设置在距离所述塔底103相距1.0m处，并位于同一个水平圆周上，吸收液循环出口109的直径是塔体101直径的0.055倍；吸收液循环进口112的数量也有3个(即112a，112b和112c)，且沿塔体101竖直斜向布置，位置最低处的所述进口与最高处的所述进口的高度相距6.0m，并且，吸收液循环进口112的直径是塔体101直径的0.055倍；

进一步地，三个吸收液循环进口112a，112b和112c分别与塔体101外设置的三根吸收液循环管线5a，5b和5c相连接，三根吸收液循环管线5a，5b和5c又分别与塔体101外设置的三台吸收液循环泵4a，4b和4c的出口相连接，三台吸收液循环泵4a，4b和4c的进口再又分别与三个吸收液循环出口109a，109b和109c相连接，构成三个独立的吸收液循环系统，分别称为脱硫循环系统，脱硫脱氨循环系统，脱氨循环系统；

进一步地，述烟气进口104下方的下部塔体101上由上至下依次设置有吸收液溢流出口107，氧化空气进口111，和搅拌器接口110，和靠近空气进口111处设置母液回流口108，而且，三个吸收液循环出口109a，109b和109c都位于空气进口111的下方。

Claims

1、一种氨基烟气脱硫装置，包括脱硫塔(1)，所述脱硫塔(1)为一圆形或方形塔器设备，包括塔体(101)，塔顶(102)和塔底(103)，设置在所述塔体(101)上部或顶部(102)的烟气出口(105)，设置在塔体(101)中部的烟气进口(104)，其特征在于，在所述烟气进口(104)之上的塔体(101)上设置有吸收液循环进口(112)，在所述烟气进口(104)之下的塔体(101)上设置有吸收液循环出口(109)，且所述出口(109)和进口(112)之间在竖直方向上的距离是所述塔体(101)上部直径的1.5-4.0倍。

2、根据权利要求1所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环出口(109)的数量有3个，且设置在距离所述塔底(103)0.5-2.5m处，并位于同一或近似同一个水平圆周上。

3、根据权利要求2所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环进口(112)的数量有3个，且沿所述塔体(101)竖直上下向或斜向布置，位置最低处的所述进口与最高处的所述进口的高度相距4.5-9.0m。

4、根据权利要求3所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环出口(109)的直径是所述塔体(101)直径的0.04-0.10倍。

5、根据权利要求4所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环进口(112a，112b或112c)分别与所述塔体(101)外设置的三根吸收液循环管线(5a，5b或5c)相连接。

6、根据权利要求5所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述三根吸收液循环管线(5a，5b或5c)分别与所述塔体(101)外设置的三台吸收液循环泵(4a，4b或4c)的出口相连接。

7、根据权利要求6所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述三台吸收液循环泵(4a，4b或4c)的进口又分别与所述三个吸收液循环出口(109a，109b或109c)相连接。

8、根据权利要求7所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环进口(112a，112b或112c)的直径是所述塔体(101)直径的0.04-0.10倍。

9、根据权利要求8所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述烟气进口(104)下方的下部塔体(101)上由上至下依次设置有吸收液溢流出口(107)，氧化空气进口(111)，和搅拌器接口(110)，和在任意位置设置的母液回流口(108)。

10、根据权利要求9所述的氨基烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环出口(109a，109b或109c)位于所述氧化空气进口(111)的下方。