CN201375874Y - 一种氨法排烟脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型的氨法排烟脱硫装置，净化烟气从脱硫塔顶部排出，其创新的实质在于，烟气进口以上为吸收段，以下为氧化结晶段，且吸收段和氧化段由上下两级吸收液循环系统并列相连，吸收段内由下至上依次设置有烟气分布器，上层喷淋器，下层喷淋器和除沫器，氧化结晶段有搅拌器和空气鼓泡器；并且下层喷淋器与烟气分布器相距2.0～6.0m，上层喷淋器与下层喷淋器相距2.0～6.0m；下层吸收液循环管上有原料氨的进口；循环管的直径是吸收段塔体直径的0.04～0.10倍。这样，使得所述氨法脱硫装置的氨逃逸控制更为有效，操作运行更为稳定和可靠，在锅炉烟气脱硫领域具有明显应用前景。

Description

一种氨法排烟脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种氨法排烟脱硫装置，尤其涉及以氨为原料从烟气中回收硫氧化物生产硫铵化肥的脱硫装置，属于电力、冶金、环保和化工技术领域，尤其适合烟气脱硫领域。

背景技术

烟道气中含有SO₂、SO₃、NO₂、NO、HCl和HF等酸性气态有害物质，尤其其中SO₂是形成酸雨的主要物质。控制烟道气SO₂污染和酸雨污染的典型技术是烟气脱硫，或称排烟脱硫。排烟脱硫技术是采用一种碱性物质为原料，具体采用此种碱性物质的水溶液，洗涤吸收烟气中的二氧化硫，包括其它酸性物质，转变为硫酸盐，可作为有用的原材料。

专利CN1178735C公开了一种以易挥发弱碱性的氨为原料的脱硫方法和装置，尤其脱硫塔分为氧化段，浓缩段，吸收段，水洗段和除雾段，所用的吸收液为含有氨的吸收液，称为氨法吸收液，脱硫塔中烟气和吸收液逆流接触，而且气液比为2000-5000(体积比，下同)，但是实际应用中，此类脱硫塔由于结构过于复杂存在设备易堵塞，脱硫原料氨易挥发浪费，原料利用率不高的问题。专利CN2790569Y和CN1648049A提出了带有氨回收段的逆流脱硫塔，试图解决氨的损失问题，且气液比降低到200-2000，但实际应用中也仍然由于设备内部构件过多，设备结构过于复杂，具有设备容易堵塞的缺点，因而难以进一步推广应用。CN1887408A也公开了一种逆流氨法吸收液逆流的脱硫塔，尤其是采用不含填料的喷淋空塔，具有某种程度的抗堵塞和结疤的性能，但是，由于其特别设置了一层用于洗涤烟气和脱除水汽和酸雾的填料段，结构仍然略显复杂，且由于水汽是一种气体，且酸雾属于气溶胶都很难通过简单的构件或方法除去，效率较低，气液比为200-2500，液体循环流量过小；且烟气分布不均，液体也容易出现短路的问题；而且还由于喷淋层之间距离设置不合理，导致设备防腐蚀层容易破损的问题。

因此，如何设计一种氨挥发损耗能有效控制，内部构件更少，更具有抗堵塞性，且具有更高传质效率的氨法排烟脱硫装置，尤其脱硫塔，是该技术推广应用的重要保证，具有重要的意义。

发明内容

基于上述原因，本实用新型的目的是公开一种新型的氨法排烟脱硫装置，以克服现有技术存在的实际效率不高，设备结构复杂和运行过程存在困难的问题。

为了达此目的，本实用新型提供的氨法排烟脱硫装置，包括脱硫塔，所述脱硫塔包括塔体，设置在塔体中部的烟气进口和上部或顶部的烟气出口，烟气进口以上的塔体内为吸收段，以下的塔体内为氧化段，吸收段和氧化段由塔体外设置的两级吸收液循环系统并列连接，其特征在于，每级吸收液循环系统包括一层喷淋器，其设置在所述吸收段内，还包括设置在脱硫塔外的一根吸收液循环管和一台吸收液循环泵；所述喷淋器通过设置在吸收段塔体上的吸收液循环进口连接吸收液循环管，再与吸收液循环泵的出口相连接，吸收液循环泵进口通过吸收液循环管与设置在氧化段塔体上的吸收液循环出口相连接；优选地，下层喷淋器与上层喷淋器相距2.0～6.0m，所述上层或/和下层吸收液循环管的直径是所述吸收段直径的0.04～0.10倍，并在对应于所述下层喷淋器的吸收液循环管上设置有原料氨进口。

这样设置，使得下层喷淋器的吸收液供给系统和上层吸收液的供给系统互相独立，只在下层吸收液中补加入易挥发性的原料氨，而在上层吸收液中不加入氨，使得下层喷淋器喷洒的吸收液只从烟气中吸收氨同时也吸收二氧化硫，确保高度有效地控制氨逃逸含量；尤其是优化配置的吸收液循环管大小，使得可以提供足够的循环吸收液流量，而不会造成能量的浪费，确保气液接触的有效性和吸收效率；优化的喷淋器间距可以确保烟气和喷洒的吸收液接触时间足够长，确保良好的吸收效率，包括脱氨效率，过低接触时间短，且上一层喷撒的液体会直接冲刷下一层喷淋器，破坏喷淋器支撑器等构件上的防腐层，过高会加大脱硫塔高度，增加投资。

本实用新型的氨法排烟脱硫装置，其特征还在于，在所述吸收段内，具体在所述下层喷淋器下方设置有烟气分布器，并且相距2.0～6.0m。烟气均布器在氨法脱硫装置中，具体而言在脱硫塔中是保证脱硫效率，保证烟气与吸收液均匀接触的有效构件，它以流动阻力换取流动均匀，它将穿过气气体流通口或孔的速度提高3～6倍，不至于使阻力过高。这样，可减少吸收液循环量，简化脱硫塔结构，节省能耗和投资。

本实用新型的氨法排烟脱硫装置，其特征还在于，在所述上层喷淋器上方设置有除沫器，且所述除沫器包括两层填料，以及两层填料之间的水喷淋器，所述水喷淋器与对应塔体上设置的水进口相连接。这样，可以有效实现烟气中夹带的液沫，或称液滴的分离，尤其是当烟气中含有硫铵浆液时，下层填料主要去除浆液液滴，还由于具有水喷淋器，可以冲洗填料层，防止填料层的结垢和堵塞，上层填料主要去除冲洗水产生的水液滴。本实用新型中的带有两个填料层的除沫器不是用于去除在前述的现有技术中所说的水汽和酸雾的，而是用于去除烟气中的液体，尤其含有固体的浆状液体，其为气、液分离之功能，而非气、汽分离之功能。

本实用新型的氨法排烟脱硫装置，其特征还在于，在所述下层喷淋器和/或上层喷淋器下方设置有壁流挡板；所述挡板直接连接在塔的内壁上，板的宽度按塔体直径大小取0.02～0.05倍，可以是垂直于塔内壁链接，也可以是向下倾斜链接，挡板上面或下面与塔内壁可连接有拉筋或撑筋板，挡板还可以是连续的一个整板，也可以是间断多块拼接。其产生两个有益作用，一是减少喷淋器，包括上下两层喷淋器喷洒到吸收反应区塔内壁上的吸收液的沿壁下流的液体短路现象，二是减少烟气沿壁上流的气体短路现象，因而，具有提高气液接触和传质效率，降低吸收液循环流量，从而节省能耗的优点。

本实用新型的氨法排烟脱硫装置，其特征还在于，在所述氧化段内设置有搅拌器和空气鼓泡器；所述搅拌器数量为2至4台，距离所述塔底1.0～2.5m，侧进轴安装在塔体的同一圆周上，等距或近似等距，且侧偏和下偏5～10度角；所述空气鼓泡器可以有两种形式，其中一种是管网式，另一种称为搅拌器耦合的喷管式；所述管网式包括空气总管，连接在总管上的支管，和总管与支管上的鼓气孔，鼓气孔直径为5～20mm，且此管网式鼓泡器设置在搅拌器上方，距离为1.5～3.5m；所述搅拌器耦合的喷管式为与搅拌器配合设置，喷管是带有1个开口的空气管，开口直径为50～150mm，开口位置位于所述搅拌器叶轮的前方300～600mm及下方400～800mm，喷管数量与搅拌器数量相同。

这样设置，可以提供均匀和细小的气泡，促进从各吸收器下来的亚硫酸铵(包括亚硫酸二铵和亚硫酸一氢铵)的氧化并转化为硫酸铵，并在硫酸铵浓度超过对应操作条件下的溶解度后结晶为固体硫酸铵，使得氧化结晶段中氧化反应耦合了硫铵结晶，搅拌器具有促进结晶传质，以及硫铵固体悬浮的功能，一举多得；而且所述搅拌器在安装位置距离所述氧化器的底板，即距离脱硫塔的底板的距离可以形成足够的固体悬浮性能，且具有较低的能量消耗；另外，所述氧化反应区即氧化结晶区还充当了吸收液循环槽，这样可以最大限度节省占地面积和设备投资。

本实用新型的氨法排烟脱硫装置中，所述氧化结晶段还包括在对应塔体上由上至下，依次设置的吸收液溢流口，空气进口，搅拌器接口和吸收液循环出口，和在任意位置设置的母液回流口。这样，可以方便地控制脱硫塔的极限液位，而且使得母液回流在液位以下，便于烟气的液封，防止造成二次烟气污染。

还有，本实用新型的氨法排烟脱硫装置中，所述脱硫塔的烟气进口通过烟气管道连接着烟气鼓风机，空气进口通过空气管道连接着空气鼓风机；氧化段通过出料泵连接着浆液旋流器，浆液旋流器下游依次连接着离心机，干燥机和包装机，并且浆液旋流器和离心机的母液出口与所述氧化段上设置的母液回流口相连接；原料氨进口通过原料氨管道连接着氨储罐。这样，可以完整实现整个排烟处理过程，在实现烟气净化即脱硫的同时，获得硫铵产品。

本实用新型的氨法排烟脱硫装置是这样操作的：

含有二氧化硫的烟气，烟气经过从烟气鼓风机增压后，从烟气进口进入脱硫塔的吸收段。在进口和烟气分布器经过烟气分布器之间的空腔中被烟气分布器气孔中流下的液体激冷降温，然后再穿过分布器均匀分布；先与下层喷淋器喷洒的含氨吸收液接触，完成主要的脱硫任务，再穿过下层喷淋器；再与上层吸收液喷淋器喷洒的不含氨的吸收液接触，脱氨并进一步脱硫，控制氨逃逸并完成剩余的脱硫任务，再穿过上层喷淋器；进入填料层除去夹带的吸收液雾沫后从烟气出口离开脱硫塔，经过与脱硫塔烟气出口相连接的净化烟气管线排向烟囱。吸收液吸收二氧化硫得到亚硫铵。所谓吸收液是以硫酸铵为主要成分的，并且含有固体硫酸铵的浆态状水溶液。

含有亚硫酸铵的吸收液进入位于烟气进口下方的氧化段。在氧化段，亚硫酸铵被由空气鼓风机鼓入的空气氧化为硫酸铵，并在硫酸铵浓度超过溶解度后结晶析出固体硫酸铵，氧化结晶段内设置的搅拌器可以促进氧化效率，并防止固体沉积结疤。

循环的吸收液，由对应的下层吸收液循环泵和上层循环泵从氧化段抽出，不断送到对应的下层和上层喷淋器，尤其是在下层循环系统的下层吸收液循环管线上的加氨进口加入氨，并可调节加氨量，确保脱硫效率。

同时所述浆状水溶液被间断或连续输送到脱硫塔外的浆液旋流器浓缩，再依次到离心机分离和干燥机干燥，或再经包装机分袋包装，得到符合国家化肥标准的硫酸铵商品。

综上所述，本是用新型与现有技术相比，具有以下突出效果：

其一，特别设计的两级循环系统，尤其其中一个为加氨氨化吸收液循环系统，一个为非氨化的吸收液循环系统，使得所述氨法脱硫技术的氨逃逸控制更为有效。

其二，优化设置的烟气均布器和壁流挡板，以及优化的吸收液循环管尺寸以及吸收液循环量，有效减少了烟气和吸收液短路现象，提高了烟气与吸收液的接触均运性和效率，克服了现有技术中吸收液循环量过大能耗过高的缺点，也克服了现有技术中采用填料传质构件的复杂的脱硫塔结构的缺点，减少了因结疤堵塞造成的运行故障，明显节省投资和运行费用，提高运行可靠性。

附图说明

图1为所述氨法排烟脱硫装置的示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的氨法排烟脱硫装置，包括脱硫塔，所述脱硫塔1包括塔体101，设置在塔体101中部的烟气进口104和顶部的烟气出口105，烟气进口104以上的塔体101内为吸收段，烟气进口104以下的塔体101内为氧化段，并且所述吸收段和氧化段由两级吸收液循环系统并列连接，每级吸收液循环系统包括一层喷淋器12a(或12b)，其设置在所述吸收段内，还包括设置在脱硫塔1外的吸收液循环管5a(或5b)和吸收液循环泵4a(或4b)；

所述喷淋器12a(或12b)通过设置在吸收段塔体101上的吸收液循环进口107a(或107b)连接吸收液循环管5a(或5b)，再与吸收液循环泵4a(或4b)的出口相连接；

所述吸收液循环泵5a(或5b)的进口通过吸收液循环管5a(或5b)与设置在氧化段塔体101上的吸收液循环出口109相连接；脱硫吸收液循环管5a上设置有原料氨进口501；

并且下层喷淋器12a与上层喷淋器12b相距4.5m，下层吸收液循环管5a和上层吸收液循环管5b的直径是脱硫塔的吸收段直径的0.06倍；所述氧化段与吸收段对应塔体101的直径之比为1.0；在所述吸收段内，具体在所述下层喷淋器12a下方设置有烟气分布器14，并且相距2.5m；

在所述上层喷淋器12b上方设置有除沫器11，且除沫器11包括两层填料，以及两层填料之间的水喷淋器，水喷淋器与对应塔体101上设置的水进口106相连接；在所述下层喷淋器12a和上层喷淋器12b下方设置有壁流挡板13a；

在所述氧化段内设置有搅拌器16和空气鼓泡器15；所述搅拌器16数量为3台，距离所述塔底103为1.5m，侧进轴安装在塔体的同一圆周上，等距安装，且侧偏和下偏8度角；

所述空气鼓泡器15采用搅拌器耦合的喷气管结构，喷气管为带有一个开口的空气管，开口直径为80mm，开口位置位于搅拌器16前方350mm及下方450mm，且所述空气管的数量与所述搅拌器16的数量相同；

所述氧化段还包括在对应塔体101上由上至下，依次设置的吸收液溢流口112，空气进口111和搅拌器接口110，和在空气进口附近位置设置的母液回流口108；

所述脱硫塔1的烟气进口104通过烟气管道连接着烟气鼓风机2，空气进口111通过空气管道连接着空气鼓风机3；氧化段通过出料泵9连接着浆液旋流器6，浆液旋流器6下游依次连接着离心机7，干燥机8和包装机10，并且浆液旋流器6和离心机7的母液出口与所述氧化段上设置的母液回流口108相连接；所述原料氨进口501通过原料氨管道连接着氨储罐。

Claims (10)

1、一种氨法排烟脱硫装置，包括脱硫塔(1)，所述脱硫塔(1)包括塔体(101)，设置在所述塔体(101)中部的烟气进口(104)和上部或顶部的烟气出口(105)，所述烟气进口(104)以上的塔体(101)内为吸收段，所述烟气进口(104)以下的塔体(101)内为氧化段，并且所述吸收段和氧化段由两级吸收液循环系统并列连接；其特征在于，每级吸收液循环系统包括一层喷淋器(12a或12b)，其设置在所述吸收段内，还包括设置在脱硫塔(1)外的吸收液循环管(5a或5b)和吸收液循环泵(4a或4b)；所述喷淋器(12a或12b)通过设置在吸收段塔体(101)上的吸收液循环进口(107a或107b)连接吸收液循环管(5a或5b)，再与吸收液循环泵(4a或4b)的出口相连接；所述吸收液循环泵(5a或5b)的进口通过吸收液循环管(5a或5b)与设置在氧化段塔体(101)上的吸收液循环出口(109)相连接；并且下层喷淋器(12a)与上层喷淋器(12b)相距2.0～6.0m。

2、根据权利要求1所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环管(5a或5b)的直径是所述吸收段直径的0.04～0.10倍。

3、根据权利要求1所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，在所述吸收段内，具体在所述下层喷淋器(12a)下方设置有烟气分布器(14)，并且相距2.0～6.0m；在所述上层喷淋器(12b)上方设置有除沫器(11)，且所述除沫器(11)包括两层填料，以及两层填料之间的水喷淋器，所述水喷淋器与对应塔体(101)上设置的水进口(106)相连接；在所述下层喷淋器(12a)或者上层喷淋器(12b)下方设置有壁流挡板(13a)；在所述氧化段内设置有搅拌器(16)和空气鼓泡器(15)。

4、根据权利要求3所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，所述搅拌器(16)数量为2至4台，距离所述塔底(103)1.0～2.5m，侧进轴安装在塔体的同一圆周上，等距或近似等距，且侧偏和下偏5～10度角。

5、根据权利要求3所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，所述空气鼓泡器(15)包括空气总管，连接在总管上的支管，和总管与支管上的鼓气孔，鼓气孔直径为5～20mm，且所述空气鼓泡器(15)在所述搅拌器(16)上方，距离为1.5～3.5m。

6、根据权利要求3所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，所述空气鼓泡器(15)为带有一个开口的空气管，开口直径为50～150mm，开口位置位于所述搅拌器(16)前方300～600mm及下方400～800mm，且所述空气管的数量与所述搅拌器(16)的数量相同。

7、根据权利要求3至6任一项权利所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，所述氧化段还包括在对应塔体(101)上由上至下，依次设置的吸收液溢流口(112)，空气进口(111)和搅拌器接口(110)，和在任意位置设置的母液回流口(108)。

8、根据权利要求7所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，所述烟气进口(104)通过烟气管道连接着烟气鼓风机(2)，空气进口(111)通过空气管道连接着空气鼓风机(3)。

9、根据权利要求7所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，所述氧化段通过出料泵(9)连接着浆液旋流器(6)，所述浆液旋流器(6)下游依次连接着离心机(7)，干燥机(8)和包装机(10)，并且所述浆液旋流器(6)和离心机(7)的母液出口与所述母液回流口(108)相连接。

10、根据权利要求1所述的氨法排烟脱硫装置，其特征在于，对应于所述下层喷淋器(12a)的吸收液循环管(5a)上设置有原料氨进口(501)，所述原料氨进口(501)通过原料氨管道连接着氨储罐。

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