CN201676635U - 脱硫工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种脱硫工艺系统，该脱硫工艺系统包括脱硫剂供给系统、烟气净化系统和脱硫终产品处理系统，所述烟气净化系统包括吸收塔、循环泵、烟道和风机，所述吸收塔的下部设置浆液池，所述脱硫剂供给系统连通所述浆液池，所述浆液池和所述脱硫终产品处理系统之间依次连通有浆液净化系统和浆液浓缩氧化结晶系统，所述浆液浓缩氧化结晶系统包括浓缩塔、水泵和管道，所述浓缩塔下部为浓缩浆液池，所述浓缩塔上部为浓缩室，所述浓缩室内设有浆液喷嘴和空气进出口。利用本实用新型的脱硫工艺系统，可以以碳酸氢铵为脱硫剂高效吸收烟气中的SO₂并最终回收硫酸铵，脱硫效率高，利于回收硫酸铵。

Description

脱硫工艺系统

技术领域

本实用新型涉及一种脱硫工艺系统，尤其涉及一种用碳酸氢铵做脱硫剂来净化燃煤锅炉烟气中SO₂有害气体并回收高品质硫酸铵产品的脱硫工艺系统。

背景技术

中国一次性能源主要来自煤炭，燃煤锅炉烟气中的SO₂对中国的环境造成了严重的污染，给国民经济造成重大损失。在中国每年SO₂排放量达到几千万吨，主要来自燃煤电厂，其中20％左右来自工业锅炉。

为了减少SO₂对环境的污染，从2000年起中国先后从国外十几家公司引进了烟气脱硫技术和设备。从脱硫技术而言，全部都是石灰石-石膏法，用石灰石做脱硫剂，吸收烟气中的SO₂，其产品为石膏。该工艺已在中国全面推广，至2009年中国70％燃煤电厂均采用了石灰石-石膏法脱硫工艺，以脱除1000万吨SO₂为例，需要石灰石粉1740万吨，生成2700万吨石膏，有资料显示到2010年中国脱硫石膏的总量将达到1亿吨/年左右。

中国具有丰富优质的天然石膏资源，而脱硫石膏无论从品质，价格以及市场占有率都无法和天然石膏相比，很难得到合理利用，造成大量的脱硫石膏无法处置。长期堆放不仅占用大量场地，而且对地下水环境造成污染，这一问题已经得到业内人士和各级领导部门的高度关注。从2000年起，短短的几年时间有些地区的石灰石资源已被开采怠尽，严重的破坏了当地的生态环境。

由此可见，石灰石-石膏法脱硫工艺虽然技术成熟，但不完全适合中国国情。

上世纪90年代，美国玛苏莱公司成功开发了氨-硫酸铵脱硫工艺，并实现了大型工业化运行，为取代石灰石-石膏法脱硫工艺，开创了先例，但是由于技术使用费太高，很难在中国推广使用。

北京瑞可森环保科技有限公司是国内最早研究氨-硫酸铵脱硫工艺的，并已经达到产业化应用的程度，该工艺是以氨做脱硫剂，吸收烟气中的SO₂，其产品为硫酸铵。

近几年国内其它一些公司也开始做氨-硫酸铵脱硫工艺，并开始应用于小吨位燃煤锅炉烟气的脱硫工程中。虽然该工艺具有许多突出优点，但是由于液氨来源受地区性条件限制，很多地区没有液氨，另外液氨是高危险性化工产品，在运输储存、使用过程中，有着严格的技术和安全要求，由此氨-硫酸铵法很难在全国全面推广应用，更适合在有液氨，或废氨水来源的化工企业中应用。

中国硫资源不足，每年要从国外进口600多万吨硫黄，耗资50多亿人民币。中国耕地普遍缺少硫元素，其中30％的耕地严重缺少硫元素，直接影响到粮食作物和经济作物的增产。氨法脱硫回收的硫酸铵是复合肥的主要原料，除含21％的氮元素，还含有24％的硫元素，在缺硫地区施用硫酸铵可以增加农作物产量10～30％，硫肥还有改善蔬菜品质，增加植物抗旱，抗寒，抗病虫害及早熟的作用，中国北方地区盐碱地面积较大很需要具有微酸性的硫酸铵来改良土壤。

中国是一个燃煤大国，2008年SO₂年排放量达到2321万吨，迫切需要既解决SO₂排放污染问题，又能处理好烟气脱硫资源回收利用问题。这就需要开发适合中国国情的脱硫工艺技术和相应的脱硫工艺系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于高效吸收烟气中的SO₂并最终回收硫酸铵的脱硫工艺系统。

本实用新型提供的脱硫工艺系统包括脱硫剂供给系统、烟气净化系统和脱硫终产品处理系统，所述烟气净化系统包括吸收塔、循环泵、烟道和风机，所述吸收塔的下部设置浆液池，所述脱硫剂供给系统连通所述浆液池，所述浆液池和所述脱硫终产品处理系统之间依次连通有浆液净化系统和浆液浓缩氧化结晶系统，所述浆液浓缩氧化结晶系统包括浓缩塔、水泵和管道，所述管道连通所述浓缩塔，所述水泵连接所述管道，所述浓缩塔下部为浓缩浆液池，所述浓缩塔上部为浓缩室，所述浓缩室内设有浆液喷嘴和空气进出口。

较佳地，所述脱硫剂供给系统包括溶解水箱、螺旋式送料器料斗、工艺水供给管道阀门和浆液泵，所述螺旋式送料器料斗连接所述溶解水箱，所述工艺水供给管道阀门和所述浆液泵连通所述溶解水箱。

较佳地，所述空气进出口连通浓缩空气系统，所述浓缩空气系统包括依次连通的空气过滤装置、风管和风机，所述空气过滤装置具有冷热空气混合段和过滤段；脱硫终产品处理系统较佳地包括依次连接的旋流分离器、离心机、干燥机和包装机；更佳地，所述干燥机分别连通所述空气过滤装置和所述浓缩塔。

利用本实用新型的脱硫工艺系统，可以以碳酸氢铵为脱硫剂高效吸收烟气中的SO₂并最终回收硫酸铵，脱硫效率高，利于回收硫酸铵。

附图说明

图1为本实用新型的脱硫工艺系统的结构示意图。

附图标记指代如下：

1-吸收塔，2-烟囱，3-脱硫剂供给装置，4-浆液过滤器，5-净液槽，6-浓缩塔，7-空气过滤装置，8-旋流器，9-离心机，10-干燥器，11-打包机。

具体实施方式

下面通过本实用新型的脱硫工艺系统的一具体实施方式并结合相应的工艺方法和工作原理对本实用新型进行进一步说明。

该脱硫工艺系统主要由脱硫剂供给系统，烟气净化系统，浆液净化系统，浆液浓缩氧化结晶系统，浓缩空气系统，硫酸铵分离干燥系统，供配电系统，控制系统及工艺水系统等组成。从而实现高效净化烟气中SO₂，回收高品质硫酸铵的目的。

所述脱硫剂供给系统，是由碳酸氢铵溶解水箱，螺旋式送料器和碳酸氢铵料斗，工艺水供给管道阀门及浆液泵等组成。该系统的任务是配出符合要求的碳酸氢铵溶液，并按要求将溶液送入吸收塔下部的浆液池，满足脱除SO₂的需要。根据工程的具体情况也可以将碳酸氢铵按需要直接加入吸收塔下部的浆液池中。

所述烟气净化系统，主要由吸收塔，循环泵，烟道及风机等组成。由燃煤锅炉出来的烟气经除尘后经风机增压后进入吸收塔，烟气在净化段中(该段由浆液喷淋管网及净化元件组成)与浆液充分接触，烟气中的SO₂被浆液吸收，净化后的烟气经除雾器除去液滴后，经烟道由烟囱排入大气。吸收塔下部为浆液池，通过浆液循环泵将浆液不断地送入喷淋管网喷出，吸收SO₂后的浆液落入浆液池中，脱除SO₂所消耗的碳酸氢铵由脱硫剂供给系统及时补给，确保吸收塔能有效地除去烟气中的SO₂。

在吸收塔内碳酸氢铵吸收SO₂的化学反应如下：

2NH₄HCO₃+SO₂→(NH₄)₂SO₃+H₂O+2CO₂↑

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃

NH₄HSO₃不能吸收SO₂，但与NH₄HCO₃反应后又生成(NH₄)₂SO₃可以吸收SO₂。

NH₄HSO₃+NH₄HCO₃→(NH₄)₂SO₃+H₂O+CO₂↑

由此可见用碳酸氢铵做脱硫剂吸收烟气中的SO₂的本质是利用

(NH₄)₂SO₃→NH₄HSO₃→(NH₄)₂SO₃的不断变化来吸收SO₂的。

通过试验和工程应用证明，碳酸氢铵是一种很好的脱硫剂，具有反应速度快，脱硫效率高的特点。只要配备合适的吸收塔，在小液比(2～4)的情况下，脱除SO₂的效率可以达到97～99％以上。

NH₄HSO₃虽然不吸收SO₂但可以吸收烟气中的部分氮氧化物。

2NH₄HSO₃+2NO₂→2NH₄HSO₄+N₂↑

因此用碳酸氢铵做脱硫剂时，不仅能高效率的吸收烟气中的SO₂，而且对烟气中的氮氧化物的脱除效率可以达到20％左右。

为了提高吸收塔下部浆液池中浆液的纯度，以进一步提高脱硫效果，降低循环泵的耗电量，本工艺将氧化工能段不设在吸收塔下部的浆液池中，而设在浆液浓缩氧化结晶系统中，这样吸收塔下部的浆液池就是单纯的吸收液循环池。这种做法与国内外将吸收塔下部的浆液池即做脱硫剂的循环池，又是浆液的氧化池的作法有着本质的区别。

所述浆液净化系统，是由浆液过滤器，净液水箱，及水泵管道等组成。

当烟气流经吸收塔时，在脱除SO₂的同时，烟气中的烟尘大部分也被除掉，随循环浆液落入吸收塔下部的浆液池中而且不断累积增加，使(NH₄)₂SO₃浆液中含有一定浓度的泥渣，为了使回收的硫酸铵产品中不含或少含烟尘杂质，本工艺在(NH₄)₂SO₃浆液进入浓缩，氧化，结晶前，用浆液过滤器将(NH₄)₂SO₃浆液中的泥渣除去，干净的(NH₄)₂SO₃浆液进入净液水箱，然后根据需要将干净的(NH₄)₂SO₃浆液用水泵送入浆液浓缩氧化结晶系统。

所述浆液浓缩氧化结晶系统是由浓缩塔，水泵及管道等组成，浓缩塔下部为浓缩浆液池，上部为浓缩室内设有浆液喷嘴，浓缩用空气的进出口。

当浓缩循环泵开启将干净的(NH₄)₂SO₃溶液送入浓缩室，由喷嘴喷出，并与浓缩用空气相接触混合，空气即被增湿，一般空气流出浓缩室时的相对湿度可以达到90～95％，因此浆液中的水分就被空气带走，达到浓缩浆液的目的。剩余的浆液返回浆液池继续循环浓缩，直至浆液达到过饱和析出(NH₄)₂SO₄晶体，并逐步长大，待达到要求后，通过水泵送入(NH₄)₂SO₄分离干燥系统。

目前国内外均采用蒸汽加热蒸发的方法来浓缩浆液，利用的是热平衡理论，每蒸发1吨水需要1吨多蒸汽，能耗较大。而本工艺利用的是湿平衡和热平衡理论，每浓缩1吨水只需要1万M3左右空气，节能效果好。

由于浓缩室为浆液与空气混合接触创造了很好的条件，在浆液被浓缩的同时，(NH₄)₂SO₃被氧化成(NH₄)₂SO₄。

2(NH₄)₂SO₃+O₂→2(NH₄)₂SO₄

因此，本工艺系统不需配套空气机或罗茨风机，不仅减少了系统的占地面积和投资，也大幅度降低了运行费用。节电效果显著。

所述浓缩空气系统主要由空气过滤装置，风管及风机等组成。为了减少(NH₄)₂SO₄产品中灰渣含量，供浓缩(NH₄)₂SO₃浆液的空气必须先除尘过滤。空气过滤装置就是用来过滤空气的。

空气过滤装置由冷热空气混合段，过滤段和风机段组成。

根据浓缩空气的的参数要求，将冷空气和热空气分别引入过滤室的混合段，冷热空气在此段内进行混合后进入过滤段，该段内装有空气过滤器，将空气中的灰尘滤掉，净化后的空气由风机送入浓缩室浓缩浆液。

本工艺的热风取自锅炉的鼓风系统，由于风量少，占鼓风系统风量很少比例，对锅炉的运行没有影响，冷风则取自室外空气。

由于热风来自锅炉的鼓风系统不需要其他热源加热，因此具有一定的节能效果。

所述硫酸铵分离干燥系统是由旋流分离器，离心机，干燥机，包装机等组成。当浓缩浆液池的(NH₄)₂SO₄溶液达到过饱和状态并出现结晶后，开启水泵将溶液送至旋流分离器进行液固分离，(NH₄)₂SO₄晶体和部分溶液进入离心机，另一部分溶液则返回浓缩浆液池继续浓缩。进入离心机的(NH₄)₂SO₄晶体经离心脱水后，进入干燥机干燥，使(NH₄)₂SO₄晶体的含水率＜1％后，进入打包机装袋后运走。由离心机分离出来的溶液再返回浓缩浆液池。干燥机所需的热空气由热风系统供给。

所述供配电系统，控制系统，工艺水系统等根据工程的具体情况和设计要求配备。

下面结合附图通过对工艺流程的描述来对本实用新型的脱硫工艺系统的一实施例进行说明。

如图1所示，燃煤锅炉排出的烟气，经过除尘后，进入湿式吸收塔1内(型号GD型吸收塔，双通道混流式吸收塔，均为北京瑞可森环保科技有限公司的技术)，与喷淋管网喷出的浆液充分接触发生化学反应烟气中的SO₂被浆液吸收，净化后的烟气经除雾器除去液滴后，经烟囱2排入大气。脱除SO₂的效率可达97～99％以上。脱硫生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵，随浆液落入吸收塔下部的浆液池中。脱硫所需的脱硫剂，由脱硫剂供应装置3按量送入浆液池中，确保脱硫系统能连续稳定高效的运行。

将浆液池中含有灰渣及悬浮物的亚硫酸铵溶液，送入浆液过滤器4中(LW卧式螺旋卸料沉降离心机，合肥天工科技开发公司生产或压滤机)，过滤后的浆液流入净液槽5内。将经过过滤净化后的亚硫酸铵溶液送入浓缩塔6内(型号Ghoy北京瑞可森环保科技公司产品)。浆液在被空气浓缩的同时被氧化成硫酸铵，待硫酸铵溶液被浓缩到过饱和状态后就会有硫酸铵晶体析出。将过饱和状态的硫酸铵溶液送入旋流器8中(通用型产品)进行进一步浓缩分离后的含固量高的溶液进入离心机9中(通用型产品)中进行液固分离，待硫酸铵晶体的含水率小于5％时，进入干燥机10中(通用型产品)待硫酸铵晶体含水率小于1％时进入打包机11包装为成品进入库房。

旋流器8的顶流液和离心机9的底流液返回氧化浓缩塔6中继续浓缩。空气过滤装置7(北京瑞可森环保科技公司产品)是将来自锅炉鼓风系统的部分热空气与实际冷空气混合后经过滤后送入氧化浓缩塔中供浆液浓缩与氧化用。

利用该脱硫工艺系统进行脱硫具有以下优点：

1.脱除SO₂效率高：脱除SO₂效率达到97～99％以上，远高于石灰石-石膏法，在脱除SO₂的同时脱除NO_X的效率为20％左右，有利于环境保护。

2.不产生废水、废渣，不污染环境。

3.在净化烟气中SO₂的同时回收(NH₄)₂SO₄，变废为宝实现了既解决了SO₂排放污染问题，又解决了硫资源的回收利用问题。

4.硫酸铵是复合肥的主要原料，又是化工原料，用途广泛，脱硫企业通过销售硫酸铵产品的收入不仅可以抵消全部脱硫费用，还有一定的盈余，具有很好的经济效益和社会效益，符合发展循环经济的要求。

5.将氧化段从吸收塔下部移出，有利于提高吸收塔的脱硫效果，有利于降低液气比，有利于节能。

6.吸收塔下部的浆液在进入浓缩氧化工序之前，能够先将浆液中的灰渣除去，用于浓缩氧化浆液的空气先经净化处理，能有效的提高硫酸铵的品质。

7.利用浓缩浆液的空气来氧化浆液，可以不设空气压缩机(或罗茨风机)，可减少占地面积，减少投资，节能效果显著。

8.利用锅炉鼓风系统少量热空气与室外冷空气的混合空气依据空气的湿平衡和热平衡的理论来浓缩氧化浆液，不仅效果好，具有很好的节能效果。如果锅炉鼓风系统的热空气受到限制，也可以采用换热器来获得热空气。

9.该工艺系统很适合燃用高硫煤锅炉的烟气净化，有利于合理利用中国的煤炭资源。

10.全国有近600家中小型化肥厂生产碳酸氢铵，因此碳酸氢铵在国内各地都有供应，来源广，不受地区限制，在运输、储存及使用中不存在技术和安全方面问题。

11.在所述脱硫剂供给系统中，只要将碳酸氢铵供给系统换成液氨供给系统，其他系统不变，本工艺系统就成为氨-硫酸铵法脱硫工艺系统。

Claims (5)

1.脱硫工艺系统，包括脱硫剂供给系统、烟气净化系统和脱硫终产品处理系统，所述烟气净化系统包括吸收塔、循环泵、烟道和风机，所述吸收塔的下部设置浆液池，所述脱硫剂供给系统连通所述浆液池，其特征在于，所述浆液池和所述脱硫终产品处理系统之间依次连通有浆液净化系统和浆液浓缩氧化结晶系统，所述浆液浓缩氧化结晶系统包括浓缩塔、水泵和管道，所述管道连通所述浓缩塔，所述水泵连接所述管道，所述浓缩塔下部为浓缩浆液池，所述浓缩塔上部为浓缩室，所述浓缩室内设有浆液喷嘴和空气进出口。

2.根据权利要求1所述的脱硫工艺系统，其特征在于，所述脱硫剂供给系统包括溶解水箱、螺旋式送料器料斗、工艺水供给管道阀门和浆液泵，所述螺旋式送料器料斗连接所述溶解水箱，所述工艺水供给管道阀门和所述浆液泵连通所述溶解水箱。

3.根据权利要求1所述的脱硫工艺系统，其特征在于，所述空气进出口连通浓缩空气系统，所述浓缩空气系统包括依次连通的空气过滤装置、风管和风机，所述空气过滤装置具有冷热空气混合段和过滤段。

4.根据权利要求3所述的脱硫工艺系统，其特征在于，脱硫终产品处理系统包括依次连接的旋流分离器、离心机、干燥机和包装机。

5.根据权利要求4所述的脱硫工艺系统，其特征在于，所述干燥机分别连通所述空气过滤装置和所述浓缩塔。

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