CN201669044U

CN201669044U - 一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置

Info

Publication number: CN201669044U
Application number: CN2009202867951U
Authority: CN
Inventors: 娄爱娟
Original assignee: Individual
Current assignee: Lou Aijuan
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2019-12-30

Abstract

一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，包括脱硫塔，还包括设置在所述脱硫塔5外的氧化槽，氧化槽和脱硫塔之间通过吸收循环泵相连接，吸收循环泵的进口与氧化槽下部相连接，出口与脱硫塔上部通过吸收液循环管线相连接，并且，脱硫塔和氧化槽之间还通过吸收液回流管线相连接，氧化槽下部筒体上设置有氧化空气进口接管，顶部设置有氧化空气出口接管，且其直径是脱硫塔的0.5～2.0倍，高度脱硫塔直径的0.8～2.5倍。与现有技术相比，氧化功能被置于脱硫塔外，其容量更容易独立设计，而不受脱硫塔直径和高度所限制，有利于最大限度提高氧化效率，确保氨的利用效率。

Description

一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，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烟气净化装置，属于电力、冶金、环保和化工技术领域。

背景技术

烟道气中含有的酸性气态有害物质，尤其其中的SO2是形成酸雨的主要来源。众所周知，一种解决酸雨污染的办法就是烟气脱硫。

目前成熟的烟气脱硫技术是以石灰石为原料生产石膏的钙法脱硫技术，烟气脱硫塔中同时发生以下几个过程，包括：(1)烟气降温增湿(传热和传质过程同时进行，液相流中的水被蒸发，烟气中水份含量增加)；(2)强酸性气体(包括三氧化硫，氯化氢/氟化氢等)和尘的洗涤吸收；(3)二氧化硫吸收；(4)脱硫原料石灰石溶解；(5)亚硫酸盐氧化；(6)石膏结晶。尤其是前三个过程位于脱硫塔的上部，具体而言在脱硫塔的烟气进口和出口之间的容腔中，后三个过程在脱硫塔下部，即烟气进口以下的容腔中。这样，脱硫塔就是一个典型的多功能化工设备。

采用氨为原料，脱硫产品为硫酸铵，称为氨法脱硫技术，它生产一种肥效很高的化肥，其单位氮肥效高于尿素，且其中的硫元素也是农作物生长必要的营养元素。氨法脱硫技术与钙法不同，表现在原料氨易挥发，且产品硫酸铵的水溶解度很大。前者容易导致氨的逃逸损失和铵盐气溶胶，后者则会降低亚硫酸铵的氧化速度，进一步降低脱硫效率和氨利用率。因此，在钙法中广泛应用的脱硫塔结构不适合于氨法脱硫。

现有的氨法脱硫技术基本上直接采用了钙法脱硫的装置，尤其脱硫塔。实践过程中，暴露出了两个问题，一是气溶胶问题明显，二是由于氧化效率低带来的氨利用率低的问题。尤其第二个问题比较突出，氨利用率一般都只有90％，有的甚至不到80％，其余的10-20％就是由于氨逃逸造成的损失。因此，氨法脱硫过程中的氧化问题也是一个制约其技术发展和应用的很重要的方面，如果不很好解决，将很大程度上限制氨法烟气脱硫技术的实际应用和推广。

发明内容

本实用新型的目的是公开一种新型的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，以解决现有技术中存在的氧化效率低而导致的氨利用率低的问题，确保更有效地控制氨的逃逸损失。

为实现上述目的，本实用新型设计了一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，包括脱硫塔，创新的实质在于，还包括设置在所述脱硫塔外的氧化槽，所述氧化槽和脱硫塔之间通过吸收循环泵相连接，吸收循环泵的进口与氧化槽下部相连接，出口与所述脱硫塔上部通过吸收液循环管线相连接，并且，所述脱硫塔和氧化槽之间还通过吸收液回流管线相连接，构成吸收液循环回路。这样，与现有技术相比，氧化功能被置于脱硫塔的塔体外，其容量即提供给氧化所需要的停留时间更容易独立设计，而不受脱硫塔的直径和高度所限制，有利于最大限度提高氧化效率，确保氨的利用效率。

如上所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其创新的特征还在于，所述氧化槽为一圆筒形容器，下部筒体上设置有氧化空气进口接管，进口接管在氧化槽外再与氧化空气输送设备，包括空气压缩机相连接，顶部设置有氧化空气出口接管，出口接管可以连接任一种排放管道，还可以同脱硫后的净化烟气管道相连接，甚至还可以同脱硫塔的上部相连接；进一步地，所述氧化槽的直径是所述脱硫塔的塔体直径的0.5～2.0倍，其高度是脱硫塔的塔体直径的0.8～2.5倍。这样，进一步规定和优化了氧化槽与脱硫塔的相对大小；氧化槽越高，氧化空气压力越大，越有利于氧化，但过高则能耗过大；为此，对于一些特殊情况，比如高硫煤情况，则可以适当扩大氧化槽直径，以防止能耗过大；而对于另一些特殊情况，比如低硫煤情况，为保持足够的氧化空气压力，需要减小直径，才可以起到节能的效果。

进一步地，所述氧化槽的内部还设置有空气鼓泡器，所述空气鼓泡器与筒体上的空气进口接管直接相连，所述空气鼓泡器优选管网式结构，即由空气母管，与母管相连的支管，以及分布在母管合支管上的鼓气孔，且鼓气空的大小在2～15mm，优选5～10mm。这样，可以使空气分布均匀，且提供大小稳定且传质面积大的气泡，保证吸收液中亚硫铵的高效氧化，提高脱硫效率和原料氨的利用率。

而且，所述氧化槽储存有吸收液，所述吸收液为硫酸铵水溶液，其硫酸铵浓度为5～45％。这样，吸收液不会达到硫铵的饱和浓度46％，从而使得吸收过程(吸收液中的氨与烟气中二氧化硫反应生成亚硫酸铵溶于吸收液)和氧化过程(将亚硫酸铵氧化为硫酸铵)大大简化，且运行稳定性也可以更好地得到保证。

如上所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置中，所述脱硫塔的烟气进口位于其下部或中下部，烟气出口位于其顶部，所述烟气进口下方(或称为结晶池或洗涤循环槽)设置有搅拌器，用于促进进体生长并可防止固体沉积；所述烟气进口上方(或称为洗涤段)设置有洗涤喷淋器，所述洗涤喷淋器上方(或称为吸收段)设置有吸收喷淋器，所述洗涤喷淋器和吸收喷淋器之间设置有隔板，所述洗涤喷淋器上方还设置有洗涤除沫器，在所述吸收喷淋器上方设置有吸收除沫器，确保洗涤段和吸收段的喷淋的液体独立循环和喷淋，最大程度减少洗涤液进入吸收段；所述分隔板上有升气孔或升气帽供烟气从洗涤段进入吸收段，隔板上还开有吸收液流出口，所述吸收液流出口连接有吸收液降液管，再与塔体外的吸收液回流管线相连接。这样，洗涤喷淋器和吸收喷淋器喷洒的液体的硫酸铵浓度具有较大的区别，后者的浓度小于46％，低于饱和浓度，前者超过46％，是过饱和且有硫酸铵结晶体的浆状溶液，使得吸收过程避免了结疤，堵塞等问题，尤其是在洗涤段主要是强酸性气体的吸收，洗涤液的pH值较低，一般低于4.5，较好地在1～3之间，使得洗涤液的平衡氨分压几乎为零，绝对避免了气溶胶的出现。

此外，所述所述脱硫塔下部，或称洁净槽储存有硫酸铵浆液，所述硫酸铵浆液含有硫酸铵固体，且硫酸铵浓度在40～60％范围。这样，可以控制在结晶槽中的硫酸铵固体浓度在10％以下，优化地在5％左右，有利于晶体的生长，和促进洗涤循环回路的良好循环。

进一步地，所述洗涤喷淋器上方还设置有洗涤除沫器，所述洗涤除沫器还包括有冲洗喷淋器，并且所述冲洗喷淋器通过吸收液输出管线和吸收液输出泵与所述氧化槽相连接，这样洗涤段所需的水份和硫酸铵就可以连续从吸收段和氧化槽，优选从氧化槽得到补充，而且由于氧化槽中的硫铵溶液偏离饱和溶液，可以冲洗除去附着在洗涤除沫器上的洗涤浆液，防止晶体结疤堵塞。

还有，所述脱硫塔下部连接有洗涤循环泵，所述洗涤循环泵的出口与所述洗涤喷淋器相连通，所述洗涤喷淋器有两组，分别与两台洗涤循环泵和两根洗涤循环管线相连接，确保洗涤液供应的可靠性和洗涤塔运行的安全性。

更进一步地，本实用新型的氨法烟气脱硫装置中，所述脱硫塔下部的氧化池的塔体上设置有补加原料氨的接管，以确保脱硫效率和吸收液的pH值在5.5～6.0之间，所述养晶槽上设置有补加原料氨的接管，以中和洗涤塔吸收的强酸性物质，并降低腐蚀性。

而且，所述养晶槽还连接硫铵浆液输出泵，并依次再连接二级旋流器，液固分离设备，干燥设备和包装设备，且二级旋流器的清液管线和离心机的母液管线都与所述脱硫塔下部连通，获得商品出售的满足国家硫铵化肥标准的硫酸铵产品，同时使得整个系统不排放废水。

此外，本实用新型的氨法烟气脱硫装置中的脱硫塔的烟气出口直接连接有直排烟囱，且所述直排烟囱的高度在30～100m之间，这样，就不需要对原烟囱进行防腐蚀，节省投资，尤其适合于老的工厂的改造。

本实用新型的工作原理是这样的：

原烟气首先进入脱硫塔，与洗涤液接触，具体而言是由洗涤喷淋器喷洒雾化后与烟气接触，烟气被急冷降温，且烟气中的水份含量因为洗涤液中的水份蒸发进入烟气而增加，洗涤液被热的烟气所蒸发而得到浓缩，从塔内直接进入位于脱硫塔下部的结晶槽，洗涤液过饱和结晶析出硫酸铵晶体；同时烟气中强酸性气体，包括SO₃和HCl等被洗涤吸收也进入洗涤液，烟气再经过洗涤除沫器后变为洗涤烟气，再通过洗涤段和吸收段之间的隔板上的升气帽进入吸收段。进入吸收段的洗涤烟气与从氧化槽中经过吸收循环泵抽取输送到吸收段的吸收液接触，具体与吸收喷淋器喷洒的吸收液接触，吸收烟气中的弱酸性的二氧化硫，再经过除沫器后变为净化烟气。

吸收液从氧化槽中，经过补充原料氨和水后，进入吸收段，吸收了二氧化硫后得到亚硫酸铵，还有亚硫酸氢铵，其相互比例由pH值决定，又从吸收段的隔板上收集后由降液管和回流管线回到氧化槽，被鼓入的空气氧化为硫酸铵，维持其浓度，使其不会超过对应条件下的溶解度。

通过吸收液输出泵由氧化槽向洗涤段和结晶槽补充硫酸铵溶液以保证洗涤段的水份蒸发所需要的水分，同时从氧化槽来的稀的硫酸铵水溶液在洗涤段得到浓缩，在结晶槽结晶为硫酸铵固体，成为硫酸铵浆液。

在结晶槽中，浓缩后的硫铵浆液结晶析出硫酸铵晶体，抽取硫酸铵稀浆液，经过一级旋流器浓缩后，得到硫酸铵浓浆液，储存于养晶槽中，让硫酸铵晶体继续生长，提高质量，再通过后续二级旋流器进一步浓缩，再进入离心机分离得到湿的含水量小于5％的固体硫酸铵，再干燥后得到干燥的硫酸铵，包装出售。从一级旋流器，二级旋流器和离心机出来的清液或母液母液回流到结晶槽中，进一步被循环到洗涤段蒸发浓缩，进一步结晶，使得整个流程步出现废水的排放。

与现有技术方案相比，采用本实用新型的氨法烟气脱硫装置的有益效果是，由于将氧化过程与洗涤浓缩，结晶和吸收过程独立分置，大大强化了氧化的效率，确保了脱硫过程的顺利进行，确保了氨逃逸的控制，并保证了氨的利用效率，可以保证氨利用效率在98％以上；同时，还能促进对于气溶胶的控制，显著减少了二次污染。

附图说明

图1为带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置作进一步地详细描述。

参见附图1，一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，包括脱硫塔5，还包括设置在所述脱硫塔5外的氧化槽6，氧化槽6和脱硫塔5之间通过设在塔外的吸收循环泵11相连接，所述吸收循环泵11的进口与氧化槽6下部相连接，出口与脱硫塔5上部通过设在塔外的吸收液循环管线65相连接，并且，所述脱硫塔5和氧化槽6之间还通过设在塔外的吸收液回流管线63相连接。

如上所述的一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，所述氧化槽6为一圆筒形容器，下部筒体上设置有氧化空气进口接管13，顶部设置有氧化空气出口接管64，且所述氧化槽6的直径是所述脱硫塔5塔体直径的1.0倍，高度是脱硫塔5塔体直径的1.25倍；所述氧化槽6内部设置有与所述氧化空气进口接管13相连接的空气鼓泡器62，并储存有吸收液61，所述吸收液61为硫酸铵水溶液，其硫酸铵浓度为15；

脱硫塔5的烟气进口52位于其中下部，烟气出口58位于其顶部，烟气进口52下方为结晶槽或称洗涤循环槽，设置有搅拌器50，所述烟气进口52上方称为洗涤段，设置有洗涤喷淋器53，所述洗涤喷淋器53上方称为吸收段，设置有吸收喷淋器56，所述洗涤喷淋器53和吸收喷淋器56之间设置有隔板55；所述洗涤喷淋器53和所述隔板55之间设置有洗涤除沫器54，所述隔板55上设置有烟气升气帽60和吸收液流出降液管59；在所述吸收喷淋器56上方，所述脱硫塔出口58下方还设置有吸收除沫器57。

进一步地，如上所述的一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，所述脱硫塔5下部储存有硫酸铵浆液51，所述硫酸铵浆液含有硫酸铵固体，且硫酸铵浓度55％；

所述洗涤除沫器54还包括有冲洗喷淋器，并且所述冲洗喷淋器通过吸收液输出管线66和吸收液输出泵9与所述氧化槽6下部相连接；

所述脱硫塔5下部连接有洗涤循环泵8，所述洗涤循环泵8的出口与所述洗涤喷淋器53相连通，且所述洗涤循泵2台，循环管路2根，洗涤喷淋器53为2组。

进一步地，如上所述的一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，所述脱硫塔5下部连接有浆液输出泵7，所述浆液输出泵7再连接一级旋流器4，所述一级旋流器4的底流口连接养晶槽3，溢流口通过管线27又与所述脱硫塔5下部连通，所述养晶槽储存有硫酸铵浆液31；

所述养晶槽3还连接硫铵浆液输出泵18，并依次再连接二级旋流器19，液固分离设备21，干燥设备22和包装设备23，且二级旋流器19的清液管线25和离心机21的母液管线26都与所述脱硫塔5下部连通。

更进一步地，如上所述的一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，所述脱硫塔5的烟气出口58直接连接有直排烟囱28，且所述直排烟囱28的高度在60m。

如上所述的一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，是按如下方式操作的：

原烟气10含有强酸性气体和弱酸性的二氧化硫气体，温度135℃，首先进入脱硫塔5，与洗涤液51接触，具体而言是由洗涤喷淋器53喷洒雾化后与烟气接触，烟气被急冷降温，且烟气中的水份含量因为洗涤液51中的水份蒸发进入烟气而增加，洗涤液51被热的烟气所蒸发而得到浓缩，从塔内直接进入位于脱硫塔5下部的结晶槽，洗涤液51过饱和结晶析出硫酸铵晶体；同时烟气中强酸性气体，包括SO₃和HCl等被洗涤吸收也进入洗涤液51，烟气再经过洗涤除沫器54后变为洗涤烟气30，再通过洗涤段和吸收段之间的隔板55上的升气帽60进入吸收段。进入吸收段的洗涤烟气30与从氧化槽6中经过吸收循环泵11抽取输送到吸收段的吸收液61接触，具体与吸收喷淋器56喷洒的吸收液61接触，吸收烟气中的弱酸性的二氧化硫，再经过除沫器57后变为净化烟气30，从烟囱28排入大气。

吸收液61从氧化槽6中，经过补充原料氨2和水1后，进入吸收段，吸收了二氧化硫后得到亚硫酸铵，还有亚硫酸氢铵，其相互比例由pH值决定，又从吸收段的隔板55上收集后由降液管59和回流管线63回到氧化槽6，被鼓入的空气13氧化为硫酸铵，维持其浓度，使其不会超过对应条件下的溶解度。

通过吸收液输出泵9由氧化槽6向脱硫塔5的洗涤段和结晶槽补充硫酸铵溶液以保证洗涤段的水份蒸发所需要的水分，同时从氧化槽6来的稀的硫酸铵水溶液在洗涤段得到浓缩，在脱硫塔下部的结晶槽结晶为硫酸铵固体，成为硫酸铵浆液51。

在结晶槽中，浓缩后的硫铵浆液51结晶析出硫酸铵晶体，抽取硫酸铵稀浆液，经过一级旋流器4浓缩后，得到硫酸铵浓浆液31，储存于养晶槽3中，让硫酸铵晶体继续生长，提高质量，再通过后续二级旋流器19进一步浓缩，再进入离心机21分离得到湿的含水量小于5％的固体硫酸铵，再干燥后得到干燥的硫酸铵，包装出售。从一级旋流器4，二级旋流器19和离心机21出来的清液或母液母液回流到脱硫塔5下部的结晶槽中，进一步被循环到洗涤段蒸发浓缩，进一步结晶，使得整个流程步出现废水的排放。

Claims

1.一种带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，包括脱硫塔(5)，其特征在于，还包括设置在所述脱硫塔(5)外的氧化槽(6)，所述氧化槽(6)和所述脱硫塔(5)之间通过吸收循环泵(11)相连接，所述吸收循环泵(11)的进口与所述氧化槽(6)下部相连接，出口与所述脱硫塔(5)上部通过吸收液循环管线(65)相连接，并且，所述脱硫塔(5)和氧化槽(6)之间还通过吸收液回流管线(63)相连接。

2.根据权利要求1所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述氧化槽(6)为一圆筒形容器，下部筒体上设置有氧化空气进口接管(13)，顶部设置有氧化空气出口接管(64)，且所述氧化槽(6)的直径是所述脱硫塔(5)塔体直径的0.5～2.0倍，高度是所述脱硫塔(5)塔体直径的0.8～2.5倍。

3.根据权利要求2所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述氧化槽(6)内部设置有与所述氧化空气进口接管(13)相连接的空气鼓泡器(62)，并储存有吸收液(61)，所述吸收液为硫酸铵水溶液。

4.根据权利要求1所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(5)的烟气进口(52)位于其下部或中下部，烟气出口(58)位于其顶部，所述烟气进口(52)下方设置有搅拌器(50)，所述烟气进口(52)上方设置有洗涤喷淋器(53)，所述洗涤喷淋器(53)上方设置有吸收喷淋器(56)，所述洗涤喷淋器(53)和吸收喷淋器(56)之间设置有隔板(55)。

5.根据权利要求4所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(5)下部储存有硫酸铵浆液(51)。

6.根据权利要求4所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述洗涤喷淋器(53)上方还设置有洗涤除沫器(54)，所述洗涤除沫器(54)还包括有冲洗喷淋器，并且所述冲洗喷淋器通过吸收液输出管线(66)和吸收液输出泵(9)与所述氧化槽(6)相连接。

7.根据权利要求4所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(5)下部连接有洗涤循环泵(8)，所述洗涤循环泵(8)的出口与所述洗涤喷淋器(53)相连通。

8.根据权利要求4所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(5)下部连接有浆液输出泵(7)，所述浆液输出泵(7)再连接一级旋流器(4)，所述一级旋流器(4)的底流口连接养晶槽(3)，溢流口通过管线(27)又与所述脱硫塔(5)下部连通。

9.根据权利要求8所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述养晶槽(3)还连接硫铵浆液输出泵(18)，并依次再连接二级旋流器(19)，液固分离设备(21)，干燥设备(22)和包装设备(23)，且二级旋流器(19)的清液管线(25)和离心机(21)的母液管线(26)都与所述脱硫塔(5)下部连通。

10.根据权利要求4所述的带有氧化槽的氨法烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(5)的烟气出口(58)直接连接有直排烟囱(28)，且所述直排烟囱(28)的高度在30～100m之间。