CN207581563U - 一种新型氨水循环脱硫系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种新型氨水循环脱硫系统，包括氨水反应系统、氨水再生系统和烟气脱硫系统，其中：氨水反应系统包括碱液储罐和脱硫浆液泵，碱液储罐和脱硫浆液泵出口分别与反应混合器管路连接，反应混合器与汽提塔进料口管路连接；氨水再生系统包括汽提塔，汽提塔下方设有蒸汽进料管路，汽提塔塔顶出气口依次与塔顶冷凝器、回流罐和回流泵入口管路连接，回流泵的出口与汽提塔的回流口和脱硫塔的氨水进料口分别管路连接。本实用新型创造克服现有氨法脱硫技术中氨水消耗量大的不足，提供一种氨水循环利用脱硫技术，利用化学反应，实现了氨水在脱硫塔中的循环利用，减少了氨水消耗量和脱硫装置区的氨水储存量，降低了脱硫装置的安全风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型氨法烟气脱硫系统，实现了氨水的循环利用，主要用于锅炉烟气的脱硫净化处理。
背景技术
随着经济社会的快速发展，能源消耗也迅速增加，对燃煤烟气进行脱硫净化，已经得到了大规模的应用。
根据脱硫过程是否有水参与及脱硫产物的干湿状态分为湿法、干法和半干(半湿)法。其中，湿法脱硫技术在大型火力发电厂的应用较多。
湿法烟气脱硫是指应用液体吸收剂(如水和碱性溶液等)，洗涤含二氧化硫烟气脱除烟气中的二氧化硫。目前应主要有以下几种：
(1)石灰石-石膏法烟气脱硫技术。该方法在大型火电厂中应用十分广泛。其原理是以石灰石浆液作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行喷淋洗涤，使烟气中的SO2反应生成CaSO3，同时向吸收塔的浆液中鼓人空气，强制使CaSO3氧化为CaSO4(石膏)，脱硫的副产品为石膏。该方法煤种适用范围广，脱硫效率高，吸收剂利用率高，工作可靠性高。但是，该方法一次性投资大，脱硫废水较难处理，且副产物-石膏很难处理。
(2)海水脱硫方法。海水有一定的碱度和水化学特性，因此该方法可用于燃煤含硫量不高并以海水作为循环冷却水的海滨电厂。海水脱硫法的原理是用海水作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行逆向喷淋洗涤，烟气中的SO2被海水吸收成为液态SO2，液态的SO2在洗涤液中发生水解和氧化作用，洗涤液被引人曝气池，采用提高PH值抑制SO2认气体的溢出，鼓人空气使曝气池中的水溶性SO2被氧化成为SO4 2-。
海水脱硫技术工艺简单，无需制备脱硫剂；脱硫效率高；与其他湿法工艺相比，投资低，运行费用低。但是此法只适用于滨海电厂，有一定的地域限制，且只能适用于燃煤含硫量小于1.5％的中、低硫煤。
(3)氨法脱硫技术。氨法脱硫的原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，氨水与烟气在吸收塔中接触混合，烟气中的SO2与氨水反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵经过氧化反应后，生成硫酸铵溶液，经结晶、脱水、干燥后即可制得硫酸铵(化学肥料)。
氨法脱硫工艺的主要技术特点：反应速度快，同时不需吸收剂再循环系统，不存在结垢和堵塞现象；无废水、废渣排放。但是此方法必须有明确的氨水来源，同时氨水的储存也严重影响装置的安全运行。
氨法脱硫技术具有脱硫效率高、无二次污染、可资源化回收二氧化硫能满足循环经济要求等明显优势。目前，在小型发电机组和化工项目配套供热锅炉机组中已经得到大规模的应用，发展十分迅速。但传统的氨法脱硫技术使用液氨或者氨水作为脱硫剂，副产物为硫酸铵。必须有稳定连续的氨水供应，才能满足氨水的持续消耗。同时，为避免氨水供应中断带来的机组停运风险，必须设置一定容量的氨储存设施。而氨水的存储给锅炉装置的安全运行带来了极大的隐患。这也限制了氨法脱硫技术的进一步大规模的应用。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型创造旨在提出一种新型氨水循环脱硫系统以及脱硫方法，以克服现有氨法脱硫技术中氨水消耗量大的不足，提供一种氨水循环利用脱硫技术，利用化学反应，实现了氨水在脱硫塔中的循环利用，减少了氨水消耗量和脱硫装置区的氨水储存量，降低了脱硫装置的安全风险。
为达到上述目的，本实用新型创造的技术方案是这样实现的：
一种新型氨水循环脱硫系统，包括氨水反应系统、氨水再生系统和烟气脱硫系统，其中：
所述氨水反应系统包括碱液储罐和脱硫浆液泵，所述碱液储罐和脱硫浆液泵出口分别与反应混合器管路连接，所述反应混合器与汽提塔进料口管路连接；
所述氨水再生系统包括所述汽提塔，，所述汽提塔下方设有蒸汽进料管路，所述汽提塔塔顶出气口依次与塔顶冷凝器、回流罐和回流泵入口管路连接，所述回流泵的出口与所述汽提塔的回流口和所述脱硫塔的氨水进料口分别管路连接；
所述烟气脱硫系统包括所述脱硫塔，所述脱硫塔的脱硫浆液出口通过所述脱硫浆液泵与所述反应混合器管路连接。
优选的，所述反应混合器与进料换热器的入口I和出口I连通，所述进料换热器出口I与汽提塔进料口管路连接，所述汽提塔塔底液体出料口通过塔底泵与所述进料换热器的入口II和出口II管路连接。
优选的，所述回流泵的出口与所述脱硫塔之间设有氨水冷却器和氨水储罐。
使用所述新型氨水循环脱硫系统的脱硫方法，包括以下步骤：
(1)含有硫酸铵的脱硫浆液经浆液泵送入反应混合器，与含有OH-离子的溶液混合，生成硫酸盐和氨水；
(2)反应后的溶液进入汽提塔，饱和蒸汽在汽提塔底部进入所述汽提塔中，溶液中的氨水汽化，并从被水蒸气携带至所述汽提塔的塔顶冷凝器，经冷凝后形成氨水；
(3)冷凝后的氨水经回流罐后由回流泵加压后，经换热器进一步冷却后送至脱硫塔，作为脱硫剂循环使用；
(4)所述汽提塔塔底的硫酸盐溶液由塔底泵送出。
进一步的，所述步骤(1)中含有OH-离子的溶液为NaOH水溶液或LiOH水溶液。
进一步的，所述步骤(2)饱和蒸汽压强为0.5MPa，所述汽提塔塔顶温度保持在120℃～130℃之间。
进一步的，所述汽提塔塔底的硫酸盐溶液的温度在120℃～130℃之间。
进一步的，所述步骤(4)硫酸盐水溶液由塔底送出之后送入干燥设备，使用低压饱和蒸汽作为热源，并采用多效蒸发技术经干燥后，固体硫酸钠后作为脱硫副产品。
传统氨法脱硫技术以氨为脱硫剂，副产品为硫酸铵，必须有稳定连续的氨水供应，才能满足氨水的持续消耗。同时，为避免氨水供应中断带来的机组停运风险，必须设置一定容量的氨储存设施，给机组安全运行带来了极大隐患，也限制了氨法脱硫技术的进一步大规模的应用。新型氨水循环烟气脱硫方法在传统工艺流程的基础上，加入了氨水再生装置，实现了氨水的循环利用，大大减少了氨水的消耗量和存储量。
主要的反应方程式如下：
SO2+H2O＝H2SO3(亚硫酸)
NH3+H2O＝NH4OH(氨水)
2NH4OH+H2SO3＝(NH4)2SO3(亚硫酸铵)+2H2O
(NH4)2SO3+2H2SO3＝2NH4HSO3(亚硫酸氢铵)+H2O
氧化：
(NH4)2SO3+1/2O2＝(NH4)2SO4
NH4HSO3+1/2O2＝NH4HSO4
NH4HSO4+NH4OH＝(NH4)2SO4+H2O
2NH4OH+SO3＝(NH4)2SO4+H2O
氨水再生(以NaOH为例)：
(NH4)2SO4+2NaOH＝(Na)2SO4+2NH4OH
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的有益效果是实现了氨水在脱硫塔中的循环利用，避免了脱硫过程对氨水的消耗，大大减少了脱硫装置区氨水的储存量，有效降低了安全风险。同时，副产物为硫酸钠，可以作为商品外售。
附图说明
图1为新型氨水循环脱硫系统工艺流程图，其中：
1-氨水反应系统；11-脱硫浆液泵；12-NaOH溶液泵；13-反应混合器；14-碱液储罐；
2-氨水再生系统；21-汽提塔；22-塔底泵；23-塔顶冷凝器；24-回流罐；25-回流泵；26-氨水冷却器；27-氨水储罐；28-蒸汽进料管路；
3-烟气脱硫系统；31-脱硫塔；
4-进料换热器；
5-干燥系统。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本实用新型创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本实用新型创造。
实施例
一种新型氨水循环脱硫系统，包括：
(1)氨水反应系统1包括碱液储罐14和脱硫浆液泵11，所述碱液储罐14和脱硫浆液泵11出口分别与反应混合器13管路连接，所述反应混合器13与进料换热器4的入口I和出口I连通，所述进料换热器4出口I与汽提塔21进料口管路连接，所述汽提塔21塔底液体出料口通过塔底泵22与所述进料换热器4的入口II和出口II管路连接；
(2)氨水再生系统2包括所述汽提塔21，所述汽提塔21下方设有蒸汽进料管路28，所述汽提塔21塔顶出气口依次与塔顶冷凝器23、回流罐24和回流泵25入口管路连接，所述回流泵25的出口与所述汽提塔21的回流口和脱硫塔31的氨水进料口分别管路连接，所述回流泵25的出口与所述脱硫塔31之间设有氨水冷却器26和氨水储罐27；
(3)烟气脱硫系统3包括所述脱硫塔31，所述脱硫塔31的脱硫浆液出口通过所述脱硫浆液泵11与所述反应混合器13管路连接。
具体的，所述的循环脱硫系统实施步骤如下：
来自除尘器的烟气进入脱硫塔，经脱硫浆液洗涤后，其中的SO2与氨反应生成亚硫酸氨，烟气成为湿的净烟气，净烟气经除雾器除去雾滴后经烟囱排入大气。
脱硫浆液与烟气中的SO2反应后，在脱硫塔31的塔底被氧化成硫酸铵。含有硫酸铵的脱硫浆液，经脱硫浆液泵11进入反应混合器13，与来自碱液储罐14中的NaOH溶液充分混合，生成硫酸钠和氨水。NaOH的消耗量与脱硫浆液中的硫酸铵含量的之间的比为1:1。反应后的溶液进入蒸汽汽提塔21。来自装置外的0.5MPa饱和蒸汽在汽提塔21底部进入汽提塔21中。
在蒸汽的热量作用下，溶液中的氨水汽化，并从溶液中解析出来，被水蒸气携带至汽提塔21塔顶。进入汽提塔21的水蒸气流量根据进入汽提塔21的硫酸钠和氨水溶液流量以及塔顶出口的物料温度进行调节，保证塔顶出口的物料温度保持在120℃～130℃之间。
带有氨气的水蒸气经塔顶冷凝器23冷却至50℃，水蒸汽和氨气成为了氨水溶液冷凝，经回流罐24后由回流泵25加压至0.6MPa左右后，经换热器进一步冷却至40℃后送至脱硫塔31，作为脱硫剂循环使用。
汽提塔21塔底的硫酸钠水溶液，其温度在120～130℃之间，由塔底泵22加压，送入干燥系统5的干燥设备，使用0.5MPa低压饱和蒸汽作为热源，并采用多效蒸发技术经干燥后，固体硫酸钠后作为脱硫副产品可以外售。
以上所述仅为本实用新型创造的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型创造，凡在本实用新型创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型创造的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种新型氨水循环脱硫系统，其特征在于：包括氨水反应系统、氨水再生系统和烟气脱硫系统，其中：
所述氨水反应系统包括碱液储罐和脱硫浆液泵，所述碱液储罐和脱硫浆液泵出口分别与反应混合器管路连接，所述反应混合器与汽提塔进料口管路连接；
所述氨水再生系统包括所述汽提塔，，所述汽提塔下方设有蒸汽进料管路，所述汽提塔塔顶出气口依次与塔顶冷凝器、回流罐和回流泵入口管路连接，所述回流泵的出口与所述汽提塔的回流口和所述脱硫塔的氨水进料口分别管路连接；
所述烟气脱硫系统包括所述脱硫塔，所述脱硫塔的脱硫浆液出口通过所述脱硫浆液泵与所述反应混合器管路连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型氨水循环脱硫系统，其特征在于：所述反应混合器与进料换热器的入口I和出口I连通，所述进料换热器出口I与汽提塔进料口管路连接，所述汽提塔塔底液体出料口通过塔底泵与所述进料换热器的入口II和出口II管路连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型氨水循环脱硫系统，其特征在于：所述回流泵的出口与所述脱硫塔之间设有氨水冷却器和氨水储罐。
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|---|---|---|---|---|
| CN109749789A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-14 | 镇江东亚碳素焦化有限公司 | 一种氨法煤气脱硫系统及其氨法煤气脱硫方法 |
| CN116422226A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-07-14 | 中国天辰工程有限公司 | 具有尾气余热回收的闭式循环硫酸铵尿素流化床造粒系统 |
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