CN204502800U - 一种氨碱法联合脱硫脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及工业烟气污染治理领域，特别涉及一种用于冶金行业、火电厂等燃煤企业的氨碱法联合脱硫脱硝装置。该装置脱硫脱硝效果显著。综合脱硫效率可保证在98%以上，脱硝效率80%以上，烟气二氧化硫排放浓度低于35 mg/Nm3，氮氧化物排放浓度低于50 mg/Nm3，脱硫脱硝用水全部闭路循环，无二次污染；系统可保证长期正常稳定运行，且维护量非常小。脱硫脱硝塔不含易造成结垢的部件，且采用氨液作为吸收液，有效避免了喷嘴的堵塞，不存在结垢和堵塞等问题。设备检修不影响系统的正常运转，系统正常运转率98%以上。
Description
技术领域
本发明涉及工业烟气污染治理领域，特别涉及一种用于冶金行业、火电厂等燃煤企业的氨碱法联合脱硫脱硝装置。
背景技术
我国蕴藏着非常丰富的煤炭资源，也是世界上最大的煤炭生产国和消费国。而且在我国，84％左右的煤炭被直接燃烧。大量的燃煤，造成了我国以煤烟型为主的空气污染，产生了大量SO2和N0x ,随着我国经济的快速发展，我国SO2的排放量已经位居世界第二位，NOx排放量也在持续增长。由煤炭燃烧所释放的SO2占总排放量的85%，NOx占总排放量的60%，二者所引起的酸雨量占总酸雨量的82%。这些污染物造成的酸雨、温室效应和臭氧层破坏等环境污染，严重地影响了人类的居住环境，引起国家的高度重视，对烟气进行脱硫脱硝已成为我国的一项重要任务。
当前烟气脱硫脱硝技术都已经很成熟，脱硫主要是采用石灰石-石膏法和氨法，脱硝采用SCR技术，石灰石-石膏法脱硫存在脱硫效率低、系统结垢和堵塞现象，影响系统稳定运行，氨法脱硫效率高，不会产生结垢现象，能保证脱硫塔长期稳定运行，但是液氨属于化学危险品，运输要求高，且液氨脱硫成本比较高。SCR脱硝技术要求烟气温度300-420℃，能耗较高，在实际生产中多采用单独脱硫、脱硝工艺，但是单独使用脱硫、脱硝技术，设备复杂，占地面积大，投资和运行费用高，而使用脱硫脱硝一体化设备和工艺则结构紧凑，投资和运行费用低 ，所以研究高效脱硫脱硝一体化工艺成为了国内外学者关注的焦点。目前联合脱硫脱硝技术活性炭法、SNOX工艺、NOXSO工艺、电子束法较为成熟，但由于运行费用较高制约了其大规模推广应用。
在众多方法中，氨法脱硫因其脱硫效率高、耗水少，无二次污染等优点被广泛采用，而且这种方法在保证脱硫的同时还具有一定的脱硝效果，由于烟气中NOx组分90%以上是NO，而NO难溶于水，这就造成普通洗涤法脱硝效率比较低，达不到环保要求，因此亟需研究开发出一种高效脱硫脱硝技术，特别是不消耗氨气而能回收NOx的工艺及装置。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种结构简单、系统投资少、运行稳定可靠的氨碱法联合脱硫脱硝装置。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，包括烟气输入系统、烟气吸收系统和净化烟气输出系统，其特征在于：还包括催化剂系统、浆液制备系统、置换系统和产品回收系统，所述烟气输入系统包括依次连接的布袋除尘器、烟道鼓风机和挡板门Ⅰ；所述烟气吸收系统由脱硫脱硝塔组成，所述挡板门Ⅰ与脱硫脱硝塔的进气口连接，所述净化烟气输出系统由挡板门Ⅱ和烟囱组成，所述挡板门Ⅱ与脱硫脱硝塔的出气口连接，所述催化剂系统包括催化剂罐和催化剂输送泵，所述浆液制备系统包括依次连接的生石灰仓、皮带计量秤、制浆罐组成，所述置换系统包括依次连接的输送泵、再生罐和石膏泵，所述制浆罐与输送泵连接，所述产品回收系统包括依次连接的旋流器、真空过滤脱水机、石膏仓。
所述脱硫脱硝塔上方依次设置三级喷淋层和两级除雾器，所述喷淋层由分配管网和喷嘴组成，采用玻璃钢材质；除雾器安装在喷淋层的上方，与工艺水泵连接，除雾工艺水经工艺水泵送入除雾器，对烟气进行除雾用以分离净烟气夹带的雾滴，除雾器出口烟气雾滴浓度不大于75mg/Nm3(干基)，保证在100%烟气负荷下，整个两级除雾器的压降低于120Pa；脱硫脱硝塔下方设置有浆液池和搅拌器，所述浆液池通过浆液循环泵与喷淋层连接，将浆液池内的氨水输送至喷淋层，且所述浆液池还连接有氧化风机，将浆液池的浆液中未氧化的HSO3-和SO3 2-氧化成SO4 2-。
所述挡板门Ⅰ和挡板门Ⅱ由密封风机控制开启。
所述浆液池通过氨水泵与氨水储罐连接，通过氨水泵往脱硫脱硝塔内补充水蒸气和石膏带走的少量氨。
所述催化剂输送泵与浆液池连接，盛放在催化剂罐中的催化剂通过催化剂输送泵送入浆液池，所述催化剂是为了解决NO难溶于水的情况，目的是将NO氧化成NO2，以提高NOx氧化度，提高氨水的脱硝效率。
所述再生罐通过石膏泵与旋流器连接，再生反应生成的石膏浆液进行初步脱水，所得旋流器滤液返回脱硫脱硝塔，所述再生罐通过浆液泵与脱硫脱硝塔底部连接，脱硫脱硝塔底部的饱和浆液通过浆液泵送至再生罐中，与再生罐中的石灰石浆液发生反应，对吸收液进行再生，再生后的氨水通过吸收剂泵送入浆液循环泵进行重新循环利用。
所述脱硫脱硝塔连接有事故浆液池，所述事故浆液池分为澄清池和清水池两部分，澄清池与浆液池连接连接，清水池通过清水泵与脱硫脱硝塔连接，当脱硫脱硝塔发生故障时，脱硝脱硫塔浆液进入澄清池，澄清后的澄清液进入清水池，清水池设置搅拌器，防止石膏沉淀，澄清液通过清水泵返回脱硫脱硝塔。
利用上述装置进行脱硫脱硝，采用循环氨碱法吸收烟气中的SO2及NOx，具体包括如下步骤：
（1）过滤增压：原烟气经输入烟道进入布袋除尘器过滤粉尘，然后经过烟道鼓风机进行增压，增压后的烟气通过挡板门Ⅰ送入脱硫脱硝塔；
（2）脱硫脱硝：浆液循环泵将浆液区的氨水和催化剂泵输送的催化剂打入喷淋层，喷淋层喷出吸收剂将烟气中的SO2和氮氧化物脱除；
（3）除雾：除雾工艺水通过工艺水泵进入除雾器，将经脱硫脱硝处理后所得烟气进行除雾；
（4）净烟气输出：除雾后的净烟气依次通过挡板门Ⅱ和烟囱排入大气；
（5）氨水的制备及再生：步骤（2）烟气脱硫脱硝后生成的硫酸铵及亚硫酸铵通过浆液泵送入再生罐中，与再生罐中的石灰石浆液发生反应生成氨水，生成的氨水通过吸收剂泵送入浆液循环泵进行重新循环利用；
（6）产品回收：步骤（5）反应中生成的石膏浆液通过石膏泵送入旋流器进行初步脱水，旋流器滤液返回脱硫脱硝塔，离开旋流器的含固量为40%至60%的浆液，进入真空皮带脱水机，经真空皮带脱水机脱水生成含水率不大于10%（wt）的石膏饼，石膏饼送入石膏仓，皮带滤液返回脱硫脱硝塔。
所述吸收剂为氨水与催化剂的混合液，氨水作为脱硫脱硝剂，吸收烟气中的SO2及NOx，生产亚硫酸铵，所述催化剂由催化剂罐7经催化剂泵8与吸收剂混合，催化剂能够解决NO难溶于水的情况，可以将NO氧化成NO2，以提高NOx氧化度，提高氨水的脱硝效率。
本发明的有益效果是：
（1）脱硫脱硝效果显著。综合脱硫效率可保证在98%以上，脱硝效率80%以上，烟气二氧化硫排放浓度低于35 mg/Nm3，氮氧化物排放浓度低于50 mg/Nm3。
（2）脱硫脱硝用水全部闭路循环，无二次污染。
（3）氨碱法脱硫脱硝，氨水只是作为吸收剂，吸收后的硫酸铵通过生石灰进行置换，氨水可以循环使用，氨水用量小，解决了单纯采用氨法脱硫脱硝存在氨水的购置成本高和运输成本高，运输存在爆炸危险等问题。
（4）在烟气脱硫脱硝塔内，利用多道逆向喷淋法,将吸收液喷入烟气中，在高速气流的带动下，吸收液被吹成雾状，比表面积大，使气液接触更加充分。从而确保了脱硫脱硝效率的稳定。
（5）系统可保证长期正常稳定运行，且维护量非常小。脱硫脱硝塔不含易造成结垢的部件，且采用氨液作为吸收液，有效避免了喷嘴的堵塞，不存在结垢和堵塞等问题。设备检修不影响系统的正常运转，系统正常运转率98%以上。
（6）运行费用低。在传统脱硫脱硝运行费用中脱硫脱硝剂费用占较大比例，而本系统使用硫酸铵做氨源且循环使用，理论上不消耗，实际上消耗的是石灰和极少量的氨以及催化剂，所以运行费用较低。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明一种氨碱法联合脱硫脱硝工艺的流程图。
图中，1、生石灰仓，2、皮带计量秤，3、制浆罐，4、浆液输送泵，5、再生罐，6、浆液泵，7催化剂罐，8、催化剂输送泵，9、浆液循环泵，10、工艺水泵，11、脱硫脱硝塔，12、挡板门，13、烟囱，14、密封风机，15、挡板门，16、鼓风机，17、布袋除尘器，18、氧化风机，19、搅拌器，20、氨水泵，21、氨水储罐，22、旋流器，23、真空皮带脱水机，24、石膏仓，25、澄清液输送泵，26、清水池，27、澄清池，28、石膏泵，29、吸收剂泵，30、除雾器，31、喷淋层，32、浆液池；A、澄清液，B、地沟浆液，C、脱硫脱硝塔浆液，D、皮带滤液，E、制浆工艺水，F、除雾工艺水，G、原烟气，H、旋流器滤液。。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不用来限制本发明的范围。
本发明是采用循环氨碱法吸收烟气中的SO2及NOx，即用氨作为脱硫脱硝剂，生石灰作为置换剂，在脱硫脱硝塔11中氨吸收烟气中的SO2及NOx，生产亚硫酸铵，然后与通入的氧气发生氧化反应，亚硫酸铵被氧化成硫酸铵，硫酸铵和亚硫酸铵再用石灰浆（主要成份为Ca(OH)2）进行再生置换，再生出的NH3 .H2O再回到脱硫脱硝塔11内参与脱硫脱硝，依此不断循环，氨在理论上不消耗，但在实际中应考虑水份蒸发和外排石膏所带走的氨的损失。
氨碱法联合脱硫脱硝工艺和装置是采用吸收法来净化烟气，它包含着物理和化学两个过程。烟气在脱硫脱硝塔11内从气相进入液相循环浆液的过程为物理过程，该过程可用薄膜理论解释。烟气与吸收剂之间的反应为化学过程。分为如下几个阶段：SO2及NOx从气相内部迁移到相界面→SO2及NOx从相界面上从气相进入液相→与液相中的吸收剂发生反应。
氨在脱硫脱硝中的化学反应如下：
（1） 吸收反应
（2）制备及再生反应
再生获得的NH3 .H2O清液送回脱硫脱硝塔循环使用；
（3）氧化过程
如附图1所示，本发明一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，包括烟气输入系统、烟气吸收系统和净化烟气输出系统，还包括催化剂系统、浆液制备系统、置换系统和产品回收系统，所述烟气输入系统包括依次连接的布袋除尘器17、烟道鼓风机16和挡板门Ⅰ15；原烟气G经过布袋除尘器17过滤粉尘，然后经过烟道鼓风机16进行增压，增压后的烟气通过挡板门Ⅰ15送入脱硫脱硝塔11；所述烟气吸收系统由脱硫脱硝塔11组成，所述挡板门Ⅰ15与脱硫脱硝塔11的进气口连接，所述净化烟气输出系统由挡板门Ⅱ12和烟囱13组成，所述挡板门Ⅱ12与脱硫脱硝塔11的出气口连接，脱硫脱硝后的净烟气通过挡板门Ⅱ12和烟囱13排入大气，密封风机14用于密封挡板门Ⅱ12和挡板门Ⅰ15；所述催化剂系统包括催化剂罐7和催化剂输送泵8，所述浆液制备系统包括依次连接的生石灰仓1、皮带计量秤2、制浆罐3组成，所述置换系统包括依次连接的输送泵4、再生罐5和石膏泵28，所述制浆罐3与输送泵4连接，所述产品回收系统包括依次连接的旋流器22、真空过滤脱水机23、石膏仓24。
所述脱硫脱硝塔11上方依次设置三级喷淋层31和两级除雾器30，所述喷淋层由分配管网和喷嘴组成，采用玻璃钢材质；除雾器30安装在喷淋层的上方，与工艺水泵10连接，除雾工艺水F经工艺水泵10送入除雾器30，对烟气进行除雾用以分离净烟气夹带的雾滴，除雾器30出口烟气雾滴浓度不大于75mg/Nm3(干基)，保证在100%烟气负荷下，整个两级除雾器的压降低于120Pa；脱硫脱硝塔11下方设置有浆液池32和搅拌器19，搅拌器19保证混合均匀，防止浆液沉淀；所述浆液池32通过浆液循环泵9与喷淋层31连接，将浆液池32内的氨水输送至喷淋层31，且所述浆液池32还连接有氧化风机18，将浆液池32的浆液中未氧化的HSO3-和SO3 2-氧化成SO4 2-。
所述浆液池32通过氨水泵20与氨水储罐21连接，通过氨水泵20往脱硫脱硝塔11内补充水蒸气和石膏带走的少量氨。
所述催化剂输送泵8与浆液池32连接，盛放在催化剂罐7中的催化剂通过催化剂输送泵8送入浆液池32，所述催化剂是为了解决NO难溶于水的情况，目的是将NO氧化成NO2，以提高NOx氧化度，提高氨水的脱硝效率。
所述再生罐5通过石膏泵28与旋流器22连接，再生反应生成的石膏浆液进行初步脱水，所得旋流器滤液返回脱硫脱硝塔11，所述再生罐5通过浆液泵6与脱硫脱硝塔11底部连接，脱硫脱硝塔11底部的饱和浆液通过浆液泵6送至再生罐5中，与再生罐5中的石灰石浆液发生反应，对吸收液进行再生，再生后的氨水通过吸收剂泵29送入浆液循环泵9进行重新循环利用；再生反应生成的石膏浆液通过石膏泵28送入旋流器22进行初步脱水，旋流器滤液F返回吸收塔系统，离开旋流器22的含固量为40%至60%，进入真空皮带脱水机23，经真空皮带脱水机23脱水生成含水率不大于10%（wt）的石膏饼，石膏饼送入石膏仓24，皮带滤液D返回脱硫脱硝塔11。
所述脱硫脱硝塔11连接有事故浆液池，所述事故浆液池分为澄清池27和清水池26两部分，澄清池与浆液池连接32连接，清水池26通过清水泵25与脱硫脱硝塔11连接，当脱硫脱硝塔11发生故障时，脱硝脱硫塔浆液C进入澄清池27，澄清后的澄清液进入清水池27，清水池27设置搅拌器，防止石膏沉淀，澄清液A通过清水泵25返回脱硫脱硝塔11。
利用上述装置进行脱硫脱硝，采用循环氨碱法吸收烟气中的SO2及NOx，其特征在于：具体包括如下步骤：
（1）过滤增压：原烟气经输入烟道进入布袋除尘器17过滤粉尘，然后经过烟道鼓风机16进行增压，增压后的烟气通过挡板门Ⅰ15送入脱硫脱硝塔11；
（2）脱硫脱硝：浆液循环泵9将浆液区32的氨水和催化剂泵8输送的催化剂打入喷淋层31，喷淋管喷出吸收剂将烟气中的SO2和氮氧化物脱除；
（3）除雾：除雾工艺水F通过工艺水泵10进入除雾器30，将经脱硫脱硝处理后所得烟气进行除雾；
（4）净烟气输出：除雾后的净烟气依次通过挡板门Ⅱ12和烟囱13排入大气；
（5）氨水的制备及再生：步骤（2）烟气脱硫脱硝后生成的硫酸铵及亚硫酸铵通过浆液泵6送入再生罐5中，与再生罐5中的石灰石浆液发生反应生成氨水，生成的氨水通过吸收剂泵29送入浆液循环泵9进行重新循环利用；
（6）产品回收：步骤（5）反应中生成的石膏浆液通过石膏泵28送入旋流器22进行初步脱水，旋流器滤液F返回脱硫脱硝塔11，离开旋流器22的含固量为40%至60%的浆液，进入真空皮带脱水机23，经真空皮带脱水机23脱水生成含水率不大于10%（wt）的石膏饼，石膏饼送入石膏仓24，皮带滤液D返回脱硫脱硝塔11。
当脱硫脱硝塔11发生故障时，脱硝脱硫塔浆液C进入澄清池27，澄清后的澄清液进入清水池27，清水池27设置搅拌器，防止石膏沉淀，澄清液A通过清水泵25返回脱硫脱硝塔。
应用本发明进行烟气净化，脱硫效率达到98%，脱硝效率达到80%以上。
Claims (7)
1.一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，包括烟气输入系统、烟气吸收系统和净化烟气输出系统，其特征在于：还包括催化剂系统、浆液制备系统、置换系统和产品回收系统，所述烟气输入系统包括依次连接的布袋除尘器（17）、烟道鼓风机(16)和挡板门Ⅰ(15)；所述烟气吸收系统由脱硫脱硝塔(11)组成，所述挡板门Ⅰ(15)与脱硫脱硝塔(11)的进气口连接，所述净化烟气输出系统由挡板门Ⅱ(12)和烟囱(13)组成，所述挡板门Ⅱ(12)与脱硫脱硝塔(11)的出气口连接，所述催化剂系统包括催化剂罐(7)和催化剂输送泵(8)，所述浆液制备系统包括依次连接的生石灰仓(1)、皮带计量秤(2)、制浆罐(3)组成，所述置换系统包括依次连接的输送泵(4)、再生罐(5)和石膏泵(28)，所述制浆罐(3)与输送泵(4)连接，所述产品回收系统包括依次连接的旋流器(22)、真空过滤脱水机(23)、石膏仓(24)。
2.根据权利要求1所述的一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，其特征是：所述脱硫脱硝塔(11)上方依次设置三级喷淋层和两级除雾器(30)，所述喷淋层由分配管网和喷嘴组成，采用玻璃钢材质；除雾器(30)安装在喷淋层的上方，与工艺水泵(10)连接，脱硫脱硝塔(11)下方设置有浆液池(32)和搅拌器(19)，所述浆液池(32)通过浆液循环泵(9)与喷淋层连接，所述浆液池(32)还连接有氧化风机(18)。
3.根据权利要求1所述的一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，其特征是：所述挡板门Ⅰ(15)和挡板门Ⅱ(12)由密封风机(14)控制开启。
4.根据权利要求1所述的一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，其特征是：所述浆液池(32)通过氨水泵(20)与氨水储罐(21)连接。
5.根据权利要求1所述的一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，其特征是：所述催化剂输送泵(8)与浆液池(32)连接。
6.根据权利要求1所述的一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，其特征是：所述再生罐(5)通过石膏泵(28)与旋流器(22)连接，通过浆液泵(6)与脱硫脱硝塔(11)底部连接，通过吸收剂泵(29)与浆液循环泵(9)连接。
7.根据权利要求1所述的一种氨碱法联合脱硫脱硝的装置，其特征是：所述脱硫脱硝塔(11)连接有事故浆液池，所述事故浆液池分为澄清池(27)和清水池(26)两部分，澄清池与浆液池连接(32)连接，清水池(26)通过清水泵(25)与脱硫脱硝塔(11)连接。
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