CN206881446U - 烟气脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气脱硫系统，该系统包括消白烟装置、超重力脱硫装置和节水装置，所述节水装置包括喷淋降温装置和除雾器，排放的烟气通过消白烟装置降温后进入超重力脱硫装置，在超重力脱硫装置中脱硫净化后进入节水装置，通过喷淋降温装置降温，再经过除雾器净化后进入所述消白烟装置换热升温，最后通过烟囱排放。本实用新型的烟气脱硫系统具有脱硫效率高、设备少、占地省、投资少，操作简单等特点，同时避免了烟囱白烟拖尾的问题。

Description

烟气脱硫系统

技术领域

本申请涉及一种烟气脱硫系统，属于工业烟气，特别是石油炼制工业中硫磺回收装置尾气焚烧炉烟气的二氧化硫脱除技术领域。

背景技术

自上世纪30年代改良Claus硫磺回收技术实现工业化生产以来，经过了近90年的发展和改进，已经趋于成熟和完善，但由于Claus反应为可逆反应，受到化学平衡的制约，即使通过三到四级的转化，硫的总回收率只能达到98％左右，尾气指标达仍然达不到环保标准(GB16297-1996)。对于石油炼制工业来说，硫磺回收装置尾气是全厂二氧化硫的集中排放源之一，必须要有行之有效的脱硫方法控制二氧化硫的排放。

根据国家2015年4月16日颁布的新标准《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)，要求新建硫磺装置的SO₂特别排放限值为小于 100mg/Nm³，在2015年7月1日开始实施。因此硫磺回收装置有必要增设烟气脱硫设施，将硫磺回收装置的二氧化硫排放浓度控制在国家规定的特别排放限值以下。目前硫磺回收装置设计为：上游来的酸性气先经过Clause硫磺回收单元和尾气处理单元处理，硫元素回收率不小于99.8％，排放的尾气中SO₂含量为300-500mg/Nm³；当在硫磺回收装置开停车时，烟气中SO₂含量将高达25000mg/Nm³，甚至更高，不能满足新颁布的《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)大气污染物排放限值，因而需要改造升级。

从原理上说，钠碱法脱硫技术是采用氢氧化钠溶液作为脱硫剂，在吸收塔中与烟气中的SO₂进行反应的过程，并以适宜的方式持续补充适量的碱液，以维持吸收循环液中Na₂SO₃-NaHSO₃之间的最佳比例。

烟气的主要成分有N₂、CO₂、H₂O、O₂，另外还有待脱除的SO₂和少量酸雾(SO₃)。烟气中SO₂的脱除过程是分两部完成的：

第一步，气液传质和水合过程，即烟气中SO₂分子与水接触时，溶解在水中，并与水分子水合为亚硫酸：

SO₂+H₂O→H₂SO₃ (1)

第二步，吸收

2NaOH+H₂SO₃→Na₂SO₃+2H₂O (2)

Na₂SO₃+H₂SO₃→2NaHSO₃ (3)

副反应：

Na₂SO₃+1/2O₂→Na₂SO₄ (4)

碱性较高时(pH＞9)，(2)式为主要反应式，即2摩尔的NaOH脱除1 摩尔的SO₂；

碱性降低到中性甚至酸性时(6＜pH＜8)，则按(3)式发生反应，排放液为Na₂SO₃，即1摩尔的NaOH脱除1摩尔的SO₂，同时尽量减少氧化副反应的进行。

第三步，中和

副产物为NaHSO₃，对SO₂无吸收能力，吸收液要进行中和处理。中和处理的目的是将吸收液中的NaHSO₃中和为Na₂SO₃，即：

NaHSO₃+NaOH→Na₂SO₃+H₂O(5)

硫磺回收装置尾气焚烧炉的烟气，不同于燃煤锅炉烟气，其温度较高，一般在200-300℃；硫含量变化范围大，可在300-25000mg/Nm³之间；而且水分含量高、不含有烟尘。在碱法脱硫工程中，热平衡和水平衡互相制约，所以，必须从热量平衡、物料平衡(水和硫元素)、烟气与循环液之间相平衡综合考虑。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种烟气脱硫系统，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种烟气脱硫系统，包括消白烟装置、超重力脱硫装置和节水装置，所述节水装置包括喷淋降温装置和除雾器，排放的烟气通过消白烟装置降温后进入超重力脱硫装置，在超重力脱硫装置中脱硫净化后进一步通过喷淋降温装置降温，降温后的烟气经过除雾器净化后进入所述消白烟装置升温，最后通过烟囱排放。

优选的，在上述的烟气脱硫系统中，所述节水装置具有一腔体、以及与所述腔体连通的烟气出口和烟气进口，所述烟气出口和烟气进口分别位于所述腔体的上下两端，所述烟气进口连通于所述超重力脱硫装置，所述烟气出口连通于所述消白烟装置的冷端入口，所述喷淋降温装置设置于所述腔体内，所述除雾器设置于节水装置的烟气出口。

优选的，在上述的烟气脱硫系统中，所述腔体的底部设置有循环池，所述循环池和喷淋降温装置之间设置有循环水泵。

优选的，在上述的烟气脱硫系统中，所述循环池内设置有换热装置。

优选的，在上述的烟气脱硫系统中，所述超重力脱硫装置包括预喷淋器和超重力脱硫机，所述预喷淋器设置于所述超重力脱硫机的入口端。

优选的，在上述的烟气脱硫系统中，所述预喷淋器的喷淋头和底端分别与脱硫液循环槽连通以形成循环水路。

优选的，在上述的烟气脱硫系统中，所述超重力脱硫装置的液相进出口分别与脱硫液循环槽连通以形成循环水路。

优选的，在上述的烟气脱硫系统中，所述腔体的侧壁上设置有溢流口，该溢流口连通于所述脱硫液循环槽。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的烟气脱硫系统具有脱硫效率高、设备少、占地省、投资少，操作简单等特点，同时避免了烟囱白烟拖尾的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型具体实施例中烟气脱硫系统的原理示意图。

图2所示为本实用新型具体实施例中节水装置的放大示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

结合图1所示，烟气脱硫系统，包括消白烟装置100、超重力脱硫装置 200和节水装置300，节水装置300包括喷淋降温装置301和除雾器302，排放的烟气通过消白烟装置100降温后进入超重力脱硫装置200，在超重力脱硫装置200中脱硫净化后进一步通过喷淋降温装置301降温，降温后的烟气经过除雾器302净化后进入消白烟装置100升温，最后通过烟囱400排放。

该技术方案中，烟气优选为硫磺回收装置尾气焚烧炉烟气，烟气进入消白烟装置后降温至150～160℃，喷淋降温装置用于将烟气温度进一步地降温 3～5℃。

该技术方案中，消白烟装置优选为热管换热器，热管换热器可以为不锈钢等耐腐蚀等材质。

在一实施例中，超重力脱硫装置中的填料采用了具有纳微结构的结构化 SiC、烧结陶瓷、粉末烧结钛基合金填料。由于采用结构化SiC、烧结陶瓷、粉末烧结钛基合金填料，使流体在结构可控的规整流道中流动以降低流动阻力，减小压降。同时，在填料表面通过烧结等方法构筑了微观上凸凹形的纳微结构，进一步提高比表面积，以强化传质，实现高效深度脱除有害气体的目的，可参中国专利申请第201010579829.3号。

在另一实施例中，超重力脱硫装置的转子填料外层设有反冲洗装置，该反冲洗装置与冲洗液进口连接相通。采用反冲洗超重力旋转填料床，很大程度上防止了硫磺颗粒堵塞超重力填料，可参中国专利申请第201410244880.7 号。

结合图2所示，节水装置300具有一腔体303、以及与腔体303连通的烟气出口304和烟气进口305，烟气出口304和烟气进口305分别位于腔体303 的上下两端，烟气进口305连通于超重力脱硫装置200的出口，烟气出口304 连通于消白烟装置100的冷端入口，喷淋降温装置301设置于腔体303内，除雾器302设置于节水装置的烟气出口。

该技术方案中，通过喷淋降温装置，一方面可以将烟气进一步降温3～5 ℃，另一方面可以对烟气起到进一步的脱硫作用，再一方面，还可以降低饱和烟气的露点温度，避免烟囱排放烟气时出现结露，进而减轻对烟囱、设备的腐蚀。

进一步地，腔体303的底部设置有循环池306，循环池306和喷淋降温装置301之间设置有循环水泵307。

该技术方案中，喷淋降温装置的水循环使用，起到节水作用。

在优选的技术方案中，喷淋降温所采用的循环水为脱硫液，包括碱液、氨水等，其中碱液可以为氢氧化钠、氢氧化钠-碳酸钠等。

通过脱硫液作为降温水，一方面可以实现降温，另一方面可以实现进一步的深度脱硫，满足排放要求。

进一步地，除雾器302包括丝网除雾层和喷淋装置，喷淋装置可以设置为单层或双层喷淋头。

本实施例中，喷淋装置优选设置双层喷淋头，该双层喷淋头分别设置于丝网除雾层的上下两侧，且该两层喷淋头均面向所述丝网除雾层。

该技术方案中，除雾器所用的喷淋水为纯水，可以捕集烟气中的液滴。

进一步地，循环池306内设置有换热装置308。

该技术方案中，通过换热装置可以对循环池内的水温进行降温，以移走节水装置中因烟气带入的热量的要求。同时通过冷凝作用减少烟气中的水分，节水系统降温冷凝出的水以及除雾器冲洗的水通过管道溢流至脱硫液循环槽，作为系统补水，已确保系统水平衡。

进一步地，超重力脱硫装置200包括预喷淋器201和超重力脱硫机202，预喷淋器201设置于所述超重力脱硫机的入口端。

在一实施例中，预喷淋器201的喷淋头和底端分别与脱硫液循环槽(图未示)连通以形成循环水路。

在一实施例中，超重力脱硫机202的液相进口和出口分别与脱硫液循环槽连通以形成循环水路。

该技术方案中，烟气先经过预喷淋段脱硫液的急冷降温，烟气降温至 70～90℃，然后进入超重力脱硫机202，脱硫液与烟气充分接触，对烟气进行洗涤，脱硫液与二氧化硫在其中接触反应而起到脱除作用。烟气中的酸性气体与脱硫液在超重力机填料层表面完成传质传热的化学过程，最后进入脱硫液中。通过补充新鲜脱硫液使得超重力反应器脱硫液的pH值维持一定范围；脱硫液不断循环，自装置外来的新鲜的脱硫液进入系统，中和吸收了酸性气体的脱硫液。饱和的脱硫液部分被泵送出至外排废水缓冲罐。

该技术方案中，预喷淋器和超重力脱硫机202中的脱硫液为碱液、氨水等，其中碱液可以为氢氧化钠、氢氧化钠-碳酸钠等。

该技术方案中，预喷淋采用脱硫液作为冷却液，一方面可以起到快速冷却作用，另一方面可以实现对烟气的脱硫吸收。

进一步地，腔体303的侧壁上设置有溢流口3031，该溢流口3031连通于脱硫液循环槽。

该技术方案中，经超重力脱硫后的烟气进入节水装置进行换热降温，烟气温度再降低3～5℃或更多。同时将烟气中雾滴经除雾器进行去除。开停机时，因烟气中二氧化硫浓度特别高，加大该区碱液补充，可确保烟气达标排放。节水装置上部设置除雾器区，将烟气中雾滴去除，降低含水量，以减轻后部烟气带水问题。节水系统降温冷凝出的水以及除雾器冲洗的水通过管道溢流至脱硫液循环槽，作为系统补水，已确保系统水平衡。

综上所述，本案的系统中，烟气先经过预喷淋器的急冷降温，然后进入超重力脱硫装置，在其中完成脱硫洗涤。净化后烟气由节水装置除雾器除雾脱水后，进入消白雾装置加热到150℃以上，通过烟道排至烟囱排放。经消白烟装置后的烟气温度较高，一般高于烟气中酸气露点温度20～30℃，避免结露腐蚀烟囱的问题，同时烟气温度大大高于其露点，因而排烟过程不会出现白烟现象。

本案工艺适用硫磺回收尾气焚烧炉烟气的脱硫处理，特别是开停车时高浓度SO₂的处理达标排放；还适用于其他含硫工业烟气或尾气的净化处理，处理后烟气正常工况SO₂浓度≤50mg/Nm³，在开停工工况≤100mg/Nm3，大大低于现阶段最严格的排放要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种烟气脱硫系统，其特征在于，包括消白烟装置、超重力脱硫装置和节水装置，所述节水装置包括喷淋降温装置和除雾器，排放的烟气通过消白烟装置降温后进入超重力脱硫装置，在超重力脱硫装置中脱硫净化后进一步通过喷淋降温装置降温，降温后的烟气经过除雾器净化后进入所述消白烟装置升温，最后通过烟囱排放。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述节水装置具有一腔体、以及与所述腔体连通的烟气出口和烟气进口，所述烟气出口和烟气进口分别位于所述腔体的上下两端，所述烟气进口连通于所述超重力脱硫装置的出口，所述烟气出口连通于所述消白烟装置的冷端入口，所述喷淋降温装置设置于所述腔体内，所述除雾器设置于节水装置的烟气出口。

3.根据权利要求2所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述腔体的底部设置有循环池，所述循环池和喷淋降温装置之间设置有循环水泵。

4.根据权利要求3所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述循环池内设置有换热装置。

5.根据权利要求2所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述超重力脱硫装置包括预喷淋器和超重力脱硫机，所述预喷淋器设置于所述超重力脱硫机的入口端。

6.根据权利要求5所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述预喷淋器的喷淋头和底端分别与脱硫液循环槽连通以形成循环水路。

7.根据权利要求6所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述超重力脱硫装置的液相进出口分别与脱硫液循环槽连通以形成循环水路。

8.根据权利要求7所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述腔体的侧壁上设置有溢流口，该溢流口连通于所述脱硫液循环槽。