CN206008429U

CN206008429U - 焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔

Info

Publication number: CN206008429U
Application number: CN201620865355.1U
Authority: CN
Inventors: 李培生
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2026-08-11

Abstract

本实用新型提供一种焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，烟气脱硫、除尘工艺采用逆流式喷淋吸收塔设计，吸收塔的中下部设有烟气进口，在进口烟道处设有喷水降温装置，吸收塔顶部设有烟气出口，内部自上而下依次设有除雾段，采用两级屋脊式波纹板高效除雾器且配有自动清洗喷淋装置；气溶胶洗涤段，设有水喷淋洗涤层，除去烟气中夹带的硫铵气溶胶；吸收段，设有循环收喷淋层；烟气均布除尘段，设置在吸收段的下方的吸收、除尘均布筛板托盘；氧化池，氧化池内部设有氧化空气分布排管和泵搅拌装置，外侧设有压缩空气入口、氨水入口、以及吸收循环泵入口，底部设有硫铵排浆泵入口。本实用新型的焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔能高效、节能地完成焦炉加热烟气脱硫、除尘过程，具有较大的工业化前景。

Description

焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔

技术领域

本实用新型涉及一种烟气脱硫装置，特别是涉及一种烟气氨法脱硫装置，还涉及一种除尘装置，应用于炼焦化学工业污染物处理技术领域。

背景技术

我国焦化厂众多，加热焦炉需要用自身产生的煤气，尽管煤气经过了H₂S脱出，但因工艺所限，煤气燃烧后SO₂含量仍然有：200～1500mg/Nm³，产生的SO₂给大气造成严重污染。以前因焦炉加热烟气SO₂浓度较低，企业都直接排放。为减少SO₂危害，2015年1月1日国家要求焦化企业需满足GB16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》表六中焦炉烟囱排放浓度限值，即SO₂≤30mg/m³。

因此，自2015年起，焦化企业焦炉加热烟气脱硫、脱硝列入当地环保部门的重点整治对象，企业急需一种适合焦炉加热烟气的脱硫技术。焦炉加热烟气相对燃煤锅炉烟气温度高，焦炉的余热锅炉降温后达180℃，而锅炉烟气降温后为130℃；焦炉加热烟气含湿量高达11～20％，而锅炉烟气含湿量为5～9％；焦炉加热烟气含尘量高，焦炉烟气密度为50～100mg/Nm³，而锅炉烟气密度为30～50mg/Nm³；焦炉加热烟气含氧量高达8～11％，而锅炉烟气含氧量为5～9％；同时焦炉加热烟气还含有1～3％CO，干扰烟气组分的分析。

目前主导的石灰石－石膏法烟气脱硫工艺，运行成本较高，脱硫副产物石膏受品质、产量及成本的限制，用途有限，造成额外的处理成本，而且由于要达到脱硫后烟气SO₂≤30mg/m³，该工艺很难保证。氨法脱硫工艺具有脱硫效率高，脱硫率可轻易达到99％，加之焦化装置副产氨水，焦化装置本身又有硫铵溶液饱和结晶器及硫铵离心分离、干燥等装置，所以焦炉加热烟气采用氨法脱硫，只需配置吸收塔，生产浓度不高于35％的硫铵溶液外送至焦化硫铵装置后处理即可，大大降低烟气脱硫成本。但现有的焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫设备和除尘设备分别设置，占地面积大，处理硫铵的能耗大，高浓度的吸收循环液容易造成的烟气中硫铵气溶胶的夹带，使硫铵出现逃逸，对烟气中污染物的净化效果也不够理想。

实用新型内容

为了解决现有技术问题，本实用新型的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，为一种吸收、氧化、除尘、硫铵溶液浓缩和硫铵气溶胶洗涤多功能的组合式氨法脱硫吸收塔。设备布局紧凑，结构更加科学合理，具有极大的推广价值。

为达到上述实用新型创造目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，按逆流式形成喷淋塔，在吸收塔的中下部设有烟气进口，在进口烟道处设有喷水降温装置，吸收塔顶部设有烟气出口，吸收塔的内部自上而下依次设有：

除雾段：其设置在烟气出口的下方；

气溶胶洗涤段：其设置在除雾段下方，设有水喷淋洗涤层；

吸收段：其设置在气溶胶洗涤段下方，并用集液槽对气溶胶洗涤段和吸收段进行分隔，集液槽收集气溶胶洗涤段的水喷淋洗涤层的洗涤水，但使烟气能够越过集液槽并上升进入气溶胶洗涤段，通过专用管路向吸收塔的外部输送，吸收段设有循环吸收喷淋层；

烟气均布除尘段：其设置在吸收段下方，在对应烟气进口的位置上方设有吸收、除尘均布筛板托盘；

氧化池：其设置在吸收塔的底部，在氧化池内储存循环吸收混合液；在氧化池的内部设有氧化空气分布排管和搅拌泵装置，在氧化空气分布排管上均匀分布有开孔，以向氧化池中均匀输送氧化空气，在氧化池的外侧设有连接氧化空气分布排管的压缩空气入口、向吸收塔的氧化池中加入氨水的氨水入口以及吸收循环泵的液体吸入口，吸收循环泵用于将在氧化池中的吸收混合液循环输送至吸收段的循环吸收喷淋层，在氧化池的底部还连接硫铵排浆泵的进口，硫铵排浆泵用于将在氧化池中生成的硫铵送入后处理工序。本实用新型组合式氨法脱硫吸收塔的吸收段和气溶胶洗涤段，分别设有水喷淋洗涤层，喷淋洗涤覆盖率超过100％。本实用新型为吸收、氧化、除尘、硫铵溶液浓缩和硫铵气溶胶洗涤功能的组合式氨法脱硫吸收塔。本实用新型组合式氨法脱硫吸收塔实现了脱硫、除尘过程所需的六个功能：SO₂吸收、烟气除尘、亚硫铵氧化、脱硫净烟气水洗和除水(雾)、硫铵浓缩。吸收塔的液汽比较石灰－石膏法烟气脱硫装置降低6～10倍，大大降低所需吸收循环泵的功率。吸收塔内利用烟气的热量浓缩铵盐，可将吸收循环液的硫铵浓缩到35％，再送往焦化硫铵后处理工序进行饱和器结晶、旋流提浓、离心分离、干燥，得硫铵产品。

上述除雾段优选采用两级屋脊式波纹板高效除雾器，且优选在吸收塔的内部设有自动清洗喷淋装置。

在上述吸收塔的外部优选设置气溶胶洗涤循环泵和气溶胶洗涤循环水箱，集液槽收集气溶胶洗涤段的水喷淋洗涤层的洗涤水，通过专用管路输送到气溶胶洗涤循环水箱中进行收集，气溶胶洗涤循环泵将气溶胶洗涤循环水箱中的洗涤液送入吸收塔的气溶胶洗涤段，供气溶胶洗涤段的水喷淋洗涤层进行循环洗涤使用。

上述气溶胶洗涤循环水箱还优选通过专用管路向氧化池中补充供应工艺水。

上述气溶胶洗涤循环水箱还优选设有外部补水口。

上述吸收段设置的循环吸收喷淋层的数量优选至少为三层，保证喷淋吸收覆盖率超过200％。

在上述搅拌泵装置的回流循环管线上优选串联一台换热器，利用循环冷却液系统与回流循环管内的循环水进行热量交换。由于原烟气含湿量高达11～20％，经脱硫后烟气饱和温度高达～60℃，夏季时温度更高，超过65℃以上，将造成脱硫产生的亚硫酸铵分解，脱硫率大幅降低，必须将吸收循环液降温，为此在泵搅拌装置循环管线上串联一台换热器，用循环冷却水降温，使吸收循环液的温度降至～53℃，以利于吸收、氧化反应。本实用新型焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，其烟气脱硫、除尘工艺采用逆流式喷淋吸收塔设计，吸收塔的中下部设有烟气进口，在进口烟道处设有喷水降温装置，吸收塔顶部设有烟气出口，内部自上而下依次设有除雾段，采用两级屋脊式波纹板高效除雾器且配有自动清洗喷淋装置；气溶胶洗涤段，设有水喷淋洗涤层，除去烟气中夹带的硫铵气溶胶；吸收段，设有循环收喷淋层；烟气均布除尘段，设置在吸收段的下方的吸收、除尘均布筛板托盘；氧化池，氧化池内部设有氧化空气分布排管和泵搅拌装置，外侧设有压缩空气入口、氨水入口、以及吸收循环泵入口，底部设有硫铵排浆泵入口。本实用新型的焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔能高效、节能地完成焦炉加热烟气脱硫、除尘过程，具有较大的工业化前景。

作为本发明的一种优选技术方案，

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

1. 本实用新型组合式吸收塔的烟气净化工序大大减少后续处理硫铵的能耗，为防止高浓度的吸收循环液造成的烟气中硫铵气溶胶的夹带，通过设置的气溶胶洗涤段，设有水喷淋洗涤层进行大流量的喷淋洗涤，可大大降低硫铵的逃逸，解决目前传统氨法脱硫工艺中所面临的硫铵逃逸问题；

2. 本实用新型组合式吸收塔通过新型组合式氨法脱硫吸收塔的应用，能高效、节能地完成的烟气脱硫过程，具有较大的工业化前景。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的组合式吸收塔烟气净化工艺结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例详述如下：

在本实施例中，参见图1，一种焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，具有吸收、氧化、除尘、硫铵溶液浓缩和硫铵气溶胶洗涤多功能，按逆流式形成喷淋塔，在吸收塔的中下部设有烟气进口2，在进口烟道处设有喷水降温装置22，吸收塔顶部设有烟气出口7，烟气从吸收塔烟气进口2进入吸收塔，经脱硫的净化烟气从吸收塔顶部的烟气出口7排出，组合式氨法吸收塔采用碳钢制作，吸收塔的内部自上而下依次设有：

除雾段6：其设置在烟气出口7的下方，除雾段6采用两级屋脊式波纹板高效除雾器，且在吸收塔的内部设有自动清洗喷淋装置17；

气溶胶洗涤段5：其设置在除雾段6下方，设有水喷淋洗涤层；在吸收塔的外部设置气溶胶洗涤循环泵13和气溶胶洗涤循环水箱14，集液槽16收集气溶胶洗涤段5的水喷淋洗涤层的洗涤水，通过专用管路输送到气溶胶洗涤循环水箱14中进行收集，气溶胶洗涤循环泵13将气溶胶洗涤循环水箱14中的洗涤液送入吸收塔的气溶胶洗涤段5，供气溶胶洗涤段5的水喷淋洗涤层进行循环洗涤使用；气溶胶洗涤循环水箱14还设有外部补水口，能对气溶胶洗涤循环水箱14中的洗液进行稀释，提高洗涤效果；气溶胶洗涤段5能进行大流量的喷淋洗涤，可大大降低硫铵的逃逸，解决目前传统氨法脱硫工艺中所面临的硫铵逃逸问题。循环洗涤的水通过气溶胶洗涤循环水箱14再送入吸收塔，给其补水，维持烟气脱硫过程的水平衡，喷淋管、喷嘴采用聚丙烯PP制作；

吸收段4：其设置在气溶胶洗涤段5下方，并用集液槽16对气溶胶洗涤段5和吸收段4进行分隔，集液槽16收集气溶胶洗涤段5的水喷淋洗涤层的洗涤水，但使烟气能够越过集液槽16并上升进入气溶胶洗涤段5，通过专用管路向吸收塔的外部输送，吸收段4设有3层循环吸收喷淋层15；可以根据烟气负荷和所含的SO₂量计算确定喷淋层的开启数量，喷淋的氨水、铵盐溶液和水的循环吸收液用来吸收烟气中的SO₂；喷淋管采用玻璃钢FRP、喷嘴采用耐腐蚀、耐磨损的碳化硅材料制作；

烟气均布除尘段3：其设置在吸收段4下方，在对应烟气进口2的位置上方设有吸收、除尘均布筛板托盘18，用于提高吸收循环液的液气比和增大吸收塔的除尘功能；

氧化池9：其设置在吸收塔的底部1，在氧化池9内储存循环吸收混合液；在氧化池9的内部设有氧化空气分布排管8和搅拌泵装置10，在氧化空气分布排管8上均匀分布有开孔，以向氧化池9中均匀输送氧化空气，在氧化池9的外侧设有连接氧化空气分布排管8的压缩空气入口19、向吸收塔的氧化池9中加入氨水的氨水入口20以及吸收循环泵12的液体吸入口，吸收循环泵12用于将在氧化池9中的吸收混合液循环输送至吸收段4的循环吸收喷淋层15，在氧化池9的底部还连接硫铵排浆泵21的进口，硫铵排浆泵21用于将在氧化池9中生成的硫铵送入后处理工序。气溶胶洗涤循环水箱14还通过专用管路向氧化池9中补充供应工艺水，维持氧化池9的成分平衡。

在本实施例中，参见图1，在搅拌泵装置10的回流循环管线上串联一台换热器11，利用循环冷却液系统与回流循环管内的循环水进行热量交换。由于原烟气含湿量高达11～20％，经脱硫后烟气饱和温度高达～60℃，夏季时温度更高，超过65℃以上，将造成脱硫产生的亚硫酸铵分解，脱硫率大幅降低，必须将吸收循环液降温，为此在泵搅拌装置10循环管线上串联一台换热器11，用循环冷却水降温，使吸收循环液的温度降至～53℃，以利于吸收、氧化反应。

本实施例氨法脱硫除尘组合式吸收塔的工作原理如下：

烟气首先由烟气进口2处喷水降温，使烟气温度由～180℃降至～90℃，然后进入吸收塔的烟气均布除尘段3，在除尘筛板托盘18中烟气得到均布和初步吸收、除尘，然后进入吸收段4，烟气中SO₂被循环混合吸收液吸收，然后，烟气进入气溶胶洗涤段5，设有水喷淋洗涤层进行大流量的喷淋洗涤，除去烟气中夹带的硫铵气溶胶，最后烟气进入除雾段6除雾，经净化的烟气从烟气出口7排出吸收塔。

由压缩空气供应装置罗茨鼓风机或空压机鼓入的压缩空气通过氧化空气分布管8进入氧化池9，氧化空气的压力可提到0.06～0.15 Mpa，将吸收段4生成的亚硫铵溶液氧化成硫铵溶液，借助烟气的热量，硫铵溶液可浓缩到重量比浓度为35％，通过硫铵排浆泵21将生成的硫铵溶液送入后处理工序，加工出硫铵产品。

为保证浆液混合均匀并充分氧化，通过泵搅拌装置10从吸收塔抽出浆液，再通过分布管打入氧化池9，结果表明混合溶液在高浓度硫铵存在下，所含的亚硫铵的氧化率仍能达到98％以上。

使用本实用新型的组合式氨法吸收塔，吸收段4涉及的化学反应如下：

(1) SO₂+H₂OH₂SO₃

(2) H₂SO₃+(NH₄)₂SO₄ NH₄HSO₄+NH₄HSO₃

(3) H₂SO₃+(NH₄)₂SO₃ 2NH₄HSO₃

与所加入的氨水相关的反应如下：

(4) H₂SO₃+NH₃ NH₄HSO₄

(5) NH₄HSO₃+NH₃ (NH₄)₂SO₃

(6) NH₄HSO₄+NH₃ (NH₄)₂SO₄

氧化池5内氧化反应如下：

(7) (NH₄)₂SO₃＋1/2O₂ (NH₄)₂SO₄

本实用新型的氨法脱硫除尘组合式吸收塔实现了脱硫过程所需的六个功能：SO₂吸收、烟气除尘、亚硫铵氧化、脱硫净烟气水洗和除水(雾)、硫铵浓缩。可达到如下技术指标：

SO₂吸收(或脱出)效率： 90～99.5％，

除尘效果： 45～75％，

净化烟气的含水沫(雾)量： ≤75mg/Nm³，

净化烟气中氨含量： ≤10mg/Nm³

烟气中其它污染物的净化率可达到：SO₃：30～50％；HCl：90～100％；HF：95～100％；NO_X：10～30％。吸收塔的液汽比较石灰－石膏法烟气脱硫装置降低6～10倍，大大降低所需吸收循环泵的功率。吸收塔内利用烟气的热量浓缩铵盐，大大减少后续处理硫铵的能耗。通过本实施例氨法脱硫除尘组合式吸收塔的应用，能高效、节能地完成的烟气脱硫过程，具有较大的工业化前景。

上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的实用新型创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本实用新型的实用新型目的，只要不背离本实用新型焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔的技术原理和实用新型构思，都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，按逆流式形成喷淋塔，其特征在于，在吸收塔的中下部设有烟气进口（2），在进口烟道处设有喷水降温装置（22），吸收塔顶部设有烟气出口（7），吸收塔的内部自上而下依次设有：

除雾段（6）：其设置在所述烟气出口（7）的下方；

气溶胶洗涤段（5）：其设置在所述除雾段（6）下方，设有水喷淋洗涤层；

吸收段（4）：其设置在所述气溶胶洗涤段（5）下方，并用集液槽（16）对气溶胶洗涤段（5）和吸收段（4）进行分隔，集液槽（16）收集气溶胶洗涤段（5）的水喷淋洗涤层的洗涤水，但使烟气能够越过集液槽（16）并上升进入气溶胶洗涤段（5），通过专用管路向吸收塔的外部输送，所述吸收段（4）设有循环吸收喷淋层（15）；

烟气均布除尘段（3）：其设置在吸收段（4）下方，在对应烟气进口（2）的位置上方设有吸收、除尘均布筛板托盘（18）；

氧化池（9）：其设置在吸收塔的底部（1），在氧化池（9）内储存循环吸收混合液；在氧化池（9）的内部设有氧化空气分布排管（8）和搅拌泵装置（10），在氧化空气分布排管（8）上均匀分布有开孔，在氧化池（9）的外侧设有连接氧化空气分布排管（8）的压缩空气入口（19）、向吸收塔的氧化池（9）中加入氨水的氨水入口（20）以及吸收循环泵（12）的液体吸入口，吸收循环泵（12）用于将在氧化池（9）中的吸收混合液循环输送至吸收段（4）的循环吸收喷淋层（15），在氧化池（9）的底部还连接硫铵排浆泵（21）的进口，硫铵排浆泵（21）用于将在氧化池（9）中生成的硫铵送入后处理工序。

2.根据权利要求1所述焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，其特征在于：所述除雾段（6）采用两级屋脊式波纹板高效除雾器，且在吸收塔的内部设有自动清洗喷淋装置（17）。

3.根据权利要求1所述焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，其特征在于：在吸收塔的外部设置气溶胶洗涤循环泵（13）和气溶胶洗涤循环水箱（14），集液槽（16）收集气溶胶洗涤段（5）的水喷淋洗涤层的洗涤水，通过专用管路输送到气溶胶洗涤循环水箱（14）中进行收集，气溶胶洗涤循环泵（13）将气溶胶洗涤循环水箱（14）中的洗涤液送入吸收塔的气溶胶洗涤段（5），供气溶胶洗涤段（5）的水喷淋洗涤层进行循环洗涤使用。

4.根据权利要求3所述焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，其特征在于：气溶胶洗涤循环水箱（14）还通过专用管路向氧化池（9）中补充供应工艺水。

5.根据权利要求3或4所述焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，其特征在于：气溶胶洗涤循环水箱（14）还设有外部补水口。

6.根据权利要求1所述焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，其特征在于：所述吸收段（4）设置的循环吸收喷淋层（15）的数量至少为三层。

7. 根据权利要求1所述焦化厂焦炉加热烟气氨法脱硫和除尘组合式吸收塔，其特征在于：在搅拌泵装置（10）的回流循环管线上串联一台换热器（11），利用循环冷却液系统与回流循环管内的循环水进行热量交换。