CN219701562U - 一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，包括反应塔、硫酸铵脱除装置、降温冷却器、亚硫酸铵颗粒捕集装置和亚硫酸铵分离析出系统和干燥系统，反应塔的烟气出口通过管线连接硫酸铵脱除装置的烟气进口，硫酸铵脱除装置的烟气出口通过管线连接降温冷却器的进口，降温冷却器的出口连接亚硫酸铵颗粒捕集装置的进口，降温冷却器的凝结水出口以及亚硫酸铵颗粒捕集装置的亚硫酸氢铵排泄口分别通过管线连接亚硫酸铵分离析出系统的进口，反应塔的底部设有原料入口。优点：采用亚硫酸铵和氨为原料，不仅能够实现二氧化硫和氮氧化物的高效协同脱除，反应原料亚硫酸铵可以循环再生使用，降低了反应物料的成本。

Description

一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统

技术领域

本实用新型涉及烟气处理设备技术领域，特别涉及一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统。

背景技术

烟气脱硫脱硝处理是指将烟气中的SO₂和NOx，因为这两种气态污染物进入大气后，会形成酸雨，对自然环境和人类的生存环境的影响非常大。

目前，行业内对单独的脱硫和脱硝都有成熟技术在应用，例如石灰石-石膏法脱硫，SCR、SNCR脱硝等，但是这类技术也有着各自的一些不足，例如石灰石-石膏法的废水处理成本高、副产物石膏处置难的问题，SCR的催化剂堵塞、中毒和失效问题，SNCR因反应温度窗口的缘故，喷氨点受炉膛和受热面布置的限值等问题。这些问题一直没能得到完美解决，而且分设两套设备一套用于脱硫、一套用于脱硝，不但占地面积大，投资、管理和运行费用也高。因此，行业内都在寻求烟气同时脱硫脱硝技术的新工艺，而这些工艺基本都在研发阶段。北京清新环境技术股份有限公司所研发的亚硫铵脱硫脱硝一体化技术，主要原料为亚硫铵和液氨(氨水)，可以在一个系统内实现脱硫脱硝功能。但由于亚硫铵受热易分解，所以导致物料损耗偏大。

因此，需要研发一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，有效的克服了现有技术的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，包括反应塔、硫酸铵脱除装置、降温冷却器、亚硫酸铵颗粒捕集装置和亚硫酸铵分离析出系统和干燥系统，上述反应塔的烟气出口通过管线连接上述硫酸铵脱除装置的烟气进口，上述硫酸铵脱除装置的烟气出口通过管线连接上述降温冷却器的进口，上述降温冷却器的出口连接上述亚硫酸铵颗粒捕集装置的进口，上述亚硫酸铵颗粒捕集装置的出口连接排烟管线，上述降温冷却器的凝结水出口以及上述亚硫酸铵颗粒捕集装置的亚硫酸氢铵排泄口分别通过管线连接上述亚硫酸铵分离析出系统的进口，上述亚硫酸铵分离析出系统用于析出亚硫酸铵晶体，上述干燥及研磨系统用于干燥上述亚硫酸铵晶体并研磨成松散的粉末，上述反应塔的底部设有原料入口。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，上述硫酸铵脱除装置为布袋除尘器，该布袋除尘器的下端灰口处连接有硫酸铵储仓。

进一步，上述亚硫酸铵颗粒捕集装置为湿式电除尘器，其液相出口构成其亚硫酸氢铵排泄口。

进一步，上述亚硫酸铵分离析出系统包括通过管线顺次连接的集液箱、低温蒸发器、冷却结晶器和过滤装置，上述集液箱设有进液口，该进液口构成上述亚硫酸铵分离析出系统的进口。

进一步，上述集液箱底部设有带阀门的加氨管道，该加氨管道连接氨源。

进一步，上述过滤装置为真空皮带或板框压滤机。

进一步，上述干燥系统包括无氧干燥装置和研磨装置，上述无氧干燥装置的出料端通过物料送装置连接上述研磨装置的进料端，上述研磨装置的出料端连接亚硫酸铵储仓，上述亚硫酸铵储仓上设有出料口，上述出料口通过上料机连接上述反应塔的原料入口。

进一步，上述无氧干燥装置为无氧干燥机。

本实用新型的有益效果是：采用亚硫酸铵和氨为原料，不仅能够实现二氧化硫和氮氧化物的高效协同脱除，而且其反应原料亚硫酸铵可以循环再生使用，大大降低了反应物料的成本。

附图说明

图1为本实用新型的亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、反应塔；2、硫酸铵脱除装置；3、降温冷却器；4、亚硫酸铵颗粒捕集装置；6、液氨储罐；21、硫酸铵储仓；51、集液箱；52、低温蒸发器；53、冷却结晶器；54、过滤装置；55、无氧干燥装置；56、研磨装置；57、亚硫酸铵储仓；58、上料机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例：如图1所示，本实施例的亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统包括反应塔1、硫酸铵脱除装置2、降温冷却器3、亚硫酸铵颗粒捕集装置4和亚硫酸铵分离析出系统和干燥系统，上述反应塔1的烟气出口通过管线连接上述硫酸铵脱除装置2的烟气进口，上述硫酸铵脱除装置2的烟气出口通过管线连接上述降温冷却器3的进口，上述降温冷却器3的出口连接上述亚硫酸铵颗粒捕集装置4的进口，上述亚硫酸铵颗粒捕集装置4的出口连接排烟管线，上述降温冷却器3的凝结水出口以及上述亚硫酸铵颗粒捕集装置4的亚硫酸氢铵排泄口分别通过管线连接上述亚硫酸铵分离析出系统的进口，上述亚硫酸铵分离析出系统用于析出亚硫酸铵晶体，上述干燥及研磨系统用于干燥上述亚硫酸铵晶体并研磨成松散的粉末，上述反应塔1的底部设有原料入口。

本实施例的亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统适用于存在燃煤的锅炉、炼钢、炼铝、船舶及其他化工和非电工厂的烟气排放处理，具体处理过程如下：

原烟气从反应塔1下部进入，烟气中的SO₂和NOx首先与输入系统的亚硫铵(干燥及研磨系统处理得到的亚硫酸铵粉末)和NH₃(额外通入反应塔1中的氨气)反应，分别生成亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、硫酸铵和氮气，反应方程式如下：

1)SO₂与NH₃反应生成(NH4)2SO4,反应方程式如下：

SO₂+2NH₃+H2O＝(NH₄)₂SO₃

2)(NH₄)₂SO₃与SO₂进一步反应：

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O＝2(NH₄)HSO₃

3)部分(NH₄)₂SO₃被烟气中的O₂氧化：

2(NH₄)₂SO₃+O₂＝2(NH₄)2SO₄

4)部分(NH4)HSO3被烟气中的O2氧化：

2NH₄HSO3+O₂＝2NH₄HSO₄

脱硝部分采用亚硫酸铵与NOx反应，生成N₂，该反应设计如下几个反应阶段：

1)NO被烟气中的O₂氧化成NO₂

2NO+O₂＝2NO₂

3)(NH₄)₂SO₃与NO在催化剂作用下反应生成N₂

2(NH₄)₂SO₃+2NO＝(NH₄)₂SO₄+N₂

4)(NH₄)₂SO₃与NO₂在催化剂作用下反应生成N₂

4(NH₄)₂SO₃+2NO₂＝4(NH₄)₂SO₄+N₂

5)(NH4)2SO₃高温分解

(NH₄)2SO₃.H₂SO＝2NH₃+SO₂S+H₂SO

另外，由于反应塔1内温度一般高于亚硫酸铵的分解温度，部分亚硫铵直接分解为SO₂和NH₃混入烟气中。从反应塔1出来的混合烟气随后进入硫酸铵脱除装置2内，烟气在硫酸铵脱除装置2内仍能满足脱硝条件，脱销继续进行，并且由于硫酸铵脱除装置2拦截了部分未分解的亚硫酸铵物料后，与通过其烟气接触，因此硫酸铵脱除装置2内拦截的亚硫酸铵有着很高的脱硝效率。硫酸铵脱除装置2最终收集到的颗粒物主要为反应完全的产物(硫酸铵)，可以作为经济副产物，作其他工业用途。从硫酸铵脱除装置2出来的烟气，NOx一般能够达到预定的脱除效率，而烟气中仍混有大量的SO₂和NH₃。从反应原理上降，SO₂与NH₃的反应极易进行，但要求反应温度不能高于70℃，否则反应生成的亚硫铵直接又分解成SO₂与NH₃，相当于反应无法进行。所以从硫酸铵脱除装置2出来的烟气再通过降温冷却器3进行降温，将温度降低到60℃以下，SO₂和NH₃可以迅速反应生成亚硫酸铵(在SO₂过量时还会生成部分亚硫酸氢铵，这些成分以微细的颗粒形式存在于烟气中)。另外，由于烟气降温，因此降温冷却器3会有冷凝水析出，这部分冷凝水往往溶解了大量的亚硫酸铵和亚硫酸氢铵，因此需要收集到后面的亚硫酸铵分离析出系统进行加工回用，具体地，经亚硫酸铵分离析出系统析出亚硫酸铵晶体，然后将该亚硫酸铵晶体在干燥系统进行干燥并研磨成松散的粉末，然后将粉末(亚硫酸铵)作为原料，经反应塔1的原料入口送入内部。

具体地说：从降温冷却器3而来的低温烟气携带了大量的亚硫酸铵颗粒和少量的亚硫酸氢铵，在经过亚硫酸铵颗粒捕集装置4时，可以将其吸附，并输送至亚硫酸铵分离析出系统进行收集回用。至此，烟气中的SO₂、NOx和物料分解又重新生成的亚硫铵颗粒均被脱除，亚硫酸铵颗粒捕集装置4的出口排气一般能够达到预定的排放要求。

需要补充说明的是：由于反应塔1需要确保塔内的气固混合均匀，因此，最佳采用气力输送将亚硫铵物料吹入反应塔1中。其中，反应塔1的温度需要控制在60～110℃之间，温度过低则无法反应，过高则物料分解过快，反应效率低。

本实施例中，上述硫酸铵脱除装置2采用现有技术的布袋除尘器，具体型号根据实际使用需求，灵活合理的选择即可。布袋除尘器的下端灰口处连接有硫酸铵储仓21。在使用时，需要确保布袋除尘器内部温度高于60℃，一方面避免因水汽凝结而造成糊袋，另一方面，布袋除尘器的巨大比表面积可以作为脱硫脱硝反应的第二场所。

当然，本实施例的硫酸铵脱除装置2还可以采用陶瓷滤管除尘器和塑烧板除尘器等过滤性质的除尘器代替，尽量避免采用电除尘和旋风除尘器。

上述亚硫酸铵颗粒捕集装置4为湿式电除尘器，其液相出口构成其亚硫酸氢铵排泄口。

作为一种优选的实施方式，上述亚硫酸铵分离析出系统包括通过管线顺次连接的集液箱51、低温蒸发器52、冷却结晶器53和过滤装置54，上述集液箱51设有进液口，该进液口构成上述亚硫酸铵分离析出系统的进口。

上述实施方案中，降温冷却器3和亚硫酸铵颗粒捕集装置4(也就是湿式电除尘器)上收集到的富含亚硫酸铵的液体存入集液箱51。待集液箱51液位达到高液位时，后续的处理单元启动，首先集液箱51中的液体进入低温蒸发器52(进入低温蒸发器52的壳程)，在抽真空的状态下，低温蒸发器52内部50～70℃就开始沸腾(一般需要控制低温蒸发器52的真空度在75KPa～88KPa，以使得内部沸腾温度在50～70℃之间)，并使得亚硫酸铵液体得到浓缩。随后该部分相对高温的浓缩液进入冷却结晶器53(属于现有技术的设备，通过降温使得饱和溶液析出晶体(具体是将从低温蒸发器52而来的50℃以上的饱和液或过饱和混合液降温，降低亚硫酸铵溶解度，从而使得更多的亚硫酸铵以晶体形式析出)，具体型号根据实际使用需求灵活、合理的选择)，温度降低导致亚硫酸铵的溶解度降低，亚硫酸铵以晶体的形式析出。然后晶浆经过过滤装置54进行过滤脱水，脱水后得到的过滤物送入干燥系统中干燥并研磨，过滤得到的液体送回低温蒸发器52。

需要补充说明的是：由于烟气降温，因此降温冷却器3的盘管表面会有冷凝水析出，这部分冷凝水往往溶解了大量的亚硫酸铵和亚硫酸氢铵，因此需要收集到后面的集液箱51进行加工回用。

本实施例中，集液箱51最佳采用可以收集4h以上的收集液的容积，以免后续处理单元连续的低负荷运行或者频繁的间断启停。

作为一种优选的实施方式，上述集液箱51底部设有带阀门的加氨管道，该加氨管道连接氨源。

上述实施方案中，当分析化验其中亚硫酸氢铵在该溶液离子中所占的比例超过10％(可自行设定)时，可以通过集液箱51底部的通氨管道鼓入氨气，补充氨气将使亚硫酸氢铵反应生成亚硫酸铵。

本实施例中，上述过滤装置54采用现有技术的真空皮带或板框压滤机，具体型号根据实际使用需求，灵活合理的选择即可。得到的滤液通过管路送回低温蒸发器52，而过滤后的滤饼则进入后续的干燥系统。

作为一种优选的实施方式，上述干燥系统包括无氧干燥装置55和研磨装置56，上述无氧干燥装置55的出料端通过物料送装置连接上述研磨装置56的进料端，上述研磨装置56的出料端连接亚硫酸铵储仓57，上述亚硫酸铵储仓57上设有出料口，上述出料口通过上料机58连接上述反应塔1的原料入口。

上述实施方案中，亚硫酸铵结晶体送入无氧干燥装置55中干燥，干燥后送入研磨装置56内研磨成松散粉末并进入亚硫酸铵储仓57储存，并在需要时通过上料机58将亚硫酸铵储仓57内的亚硫酸铵粉末送入反应塔1中(可以是持续输送，也可以是间歇性的输送亚硫酸铵粉末)，能够实现结晶体的干燥、研磨、上料的完整工序。

需要强调的是：在烟气中SO₂含量较高的场合，投入氨气生成的亚硫酸铵就足以支撑脱硝所需的亚硫酸铵的量，甚至还有结余，因而需要根据烟气条件的不同，定时向亚硫酸铵储仓57内补充部分亚硫酸铵物料，或者向外输出部分亚硫酸铵高价值副产物。

本实施例中，上述无氧干燥装置55采用现有技术的无氧干燥机，具体型号根据实际使用需求，灵活合理的选择即可。采用无氧干燥机对过滤出来的亚硫酸铵晶体进行干燥，在无氧、60℃以下的环境下进行干燥，既避免了亚硫酸铵的分解，也避免了亚硫酸铵被空气中的氧气氧化。其中，无氧干燥机无需将物料干燥到完全无水的状态，只需确保物料的附水低于5％，物料松散不成团的状态即可。

本实施例中，研磨装置56可以采用现有的雷蒙磨机、或是风扇磨，或是其他市面上已有的适合亚硫酸铵性质的磨粉设备，具体型号根据实际使用需求灵活、合理的选择即可。同时，上料机58可以采用吸风上料机，将亚硫酸铵储仓57内的亚硫酸铵粉末随气流抽送至反应塔1中。

还包括液氨储罐6，上述液氨储罐6通过管线连接上述反应塔1内部，方便向反应塔1中输送氨气原料。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：包括反应塔(1)、硫酸铵脱除装置(2)、降温冷却器(3)、亚硫酸铵颗粒捕集装置(4)和亚硫酸铵分离析出系统和干燥系统，所述反应塔(1)的烟气出口通过管线连接所述硫酸铵脱除装置(2)的烟气进口，所述硫酸铵脱除装置(2)的烟气出口通过管线连接所述降温冷却器(3)的进口，所述降温冷却器(3)的出口连接所述亚硫酸铵颗粒捕集装置(4)的进口，所述亚硫酸铵颗粒捕集装置(4)的出口连接排烟管线，所述降温冷却器(3)的凝结水出口以及所述亚硫酸铵颗粒捕集装置(4)的亚硫酸氢铵排泄口分别通过管线连接所述亚硫酸铵分离析出系统的进口，所述亚硫酸铵分离析出系统用于析出亚硫酸铵晶体，所述干燥及研磨系统用于干燥所述亚硫酸铵晶体并研磨成松散的粉末，所述反应塔(1)的底部设有原料入口。

2.根据权利要求1所述的一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述硫酸铵脱除装置(2)为布袋除尘器，该布袋除尘器的下端灰口处连接有硫酸铵储仓(21)。

3.根据权利要求1所述的一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述亚硫酸铵颗粒捕集装置(4)为湿式电除尘器，其液相出口构成其亚硫酸氢铵排泄口。

4.根据权利要求1所述的一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述亚硫酸铵分离析出系统包括通过管线顺次连接的集液箱(51)、低温蒸发器(52)、冷却结晶器(53)和过滤装置(54)，所述集液箱(51)设有进液口，该进液口构成所述亚硫酸铵分离析出系统的进口。

5.根据权利要求4所述的一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述集液箱(51)底部设有带阀门的加氨管道，该加氨管道连接氨源。

6.根据权利要求4所述的一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述过滤装置(54)为真空皮带或板框压滤机。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述干燥系统包括无氧干燥装置(55)和研磨装置(56)，所述无氧干燥装置(55)的出料端通过物料送装置连接所述研磨装置(56)的进料端，所述研磨装置(56)的出料端连接亚硫酸铵储仓(57)，所述亚硫酸铵储仓(57)上设有出料口，所述出料口通过上料机(58)连接所述反应塔(1)的原料入口。

8.根据权利要求7所述的一种亚硫铵干法脱硫脱硝一体化系统，其特征在于：所述无氧干燥装置(55)为无氧干燥机。