一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置的製作方法

2023-09-18 06:01:55

專利名稱：一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，尤其涉及以氨為原料從煙 氣中回收硫氧化物生產硫銨化肥的煙氣淨化裝置，屬於電力、冶金、環保和化工技術領域。
背景技術：
煙道氣中含有的酸性氣態有害物質，尤其其中的S02是形成酸雨的主要來源。眾 所周知，一種解決酸雨汙染的辦法就是煙氣脫硫。目前成熟的煙氣脫硫技術是以石灰石為原料生產石膏的鈣法脫硫技術，煙氣脫硫 塔中同時發生以下幾個過程，包括(1)煙氣降溫增溼(傳熱和傳質過程同時進行，液相流 中的水被蒸發，煙氣中水份含量增加)；(2)強酸性氣體(包括三氧化硫，氯化氫/氟化氫 等)和塵的洗滌吸收；(3) 二氧化硫吸收；(4)脫硫原料石灰石溶解；(5)亞硫酸鹽氧化；(6) 石膏結晶。尤其是前三個過程位於脫硫塔的上部，具體而言在脫硫塔的煙氣進口和出口之 間的容腔中，後三個過程在脫硫塔下部，即煙氣進口以下的容腔中。這樣，脫硫塔就是一個 典型的多功能化工設備。採用氨為原料，脫硫產品為硫酸銨，稱為氨法脫硫技術，它生產一種肥效很高的化 肥，其單位氮肥效高於尿素，且其中的硫元素也是農作物生長必要的營養元素。氨法脫硫技 術與鈣法不同，表現在原料氨易揮發，且產品硫酸銨的水溶解度很大。前者容易導致氨的逃 逸損失和銨鹽氣溶膠，後者則會降低亞硫酸銨的氧化速度，進一步降低脫硫效率和氨利用 率。因此，在鈣法中廣泛應用的脫硫塔結構不適合於氨法脫硫。現有的氨法脫硫技術基本上直接採用了鈣法脫硫的裝置，尤其脫硫塔。實踐過程 中，暴露出了兩個問題，一是氣溶膠問題明顯，二是由於氧化效率低帶來的氨利用率低的 問題。尤其第二個問題比較突出，氨利用率一般都只有90%，有的甚至不到80%，其餘的 10-20%就是由於氨逃逸造成的損失。因此，氨法脫硫過程中的氧化問題也是一個制約其技 術發展和應用的很重要的方面，如果不很好解決，將很大程度上限制氨法煙氣脫硫技術的 實際應用和推廣。
發明內容本實用新型的目的是公開一種新型的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，以解決現 有技術中存在的氧化效率低而導致的氨利用率低的問題，確保更有效地控制氨的逃逸損失。為實現上述目的，本實用新型設計了一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，包括 脫硫塔，創新的實質在於，還包括設置在所述脫硫塔外的氧化槽，所述氧化槽和脫硫塔之間 通過吸收循環泵相連接，吸收循環泵的進口與氧化槽下部相連接，出口與所述脫硫塔上部 通過吸收液循環管線相連接，並且，所述脫硫塔和氧化槽之間還通過吸收液回流管線相連 接，構成吸收液循環迴路。這樣，與現有技術相比，氧化功能被置於脫硫塔的塔體外，其容量 即提供給氧化所需要的停留時間更容易獨立設計，而不受脫硫塔的直徑和高度所限制，有利於最大限度提高氧化效率，確保氨的利用效率。如上所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其創新的特徵還在於，所述氧化槽 為一圓筒形容器，下部筒體上設置有氧化空氣進口接管，進口接管在氧化槽外再與氧化空 氣輸送設備，包括空氣壓縮機相連接，頂部設置有氧化空氣出口接管，出口接管可以連接任 一種排放管道，還可以同脫硫後的淨化煙氣管道相連接，甚至還可以同脫硫塔的上部相連 接；進一步地，所述氧化槽的直徑是所述脫硫塔的塔體直徑的0. 5 2. 0倍，其高度是脫硫 塔的塔體直徑的0. 8 2. 5倍。這樣，進一步規定和優化了氧化槽與脫硫塔的相對大小； 氧化槽越高，氧化空氣壓力越大，越有利於氧化，但過高則能耗過大；為此，對於一些特殊情 況，比如高硫煤情況，則可以適當擴大氧化槽直徑，以防止能耗過大；而對於另一些特殊情 況，比如低硫煤情況，為保持足夠的氧化空氣壓力，需要減小直徑，才可以起到節能的效果。進一步地，所述氧化槽的內部還設置有空氣鼓泡器，所述空氣鼓泡器與筒體上的 空氣進口接管直接相連，所述空氣鼓泡器優選管網式結構，即由空氣母管，與母管相連的支 管，以及分布在母管合支管上的鼓氣孔，且鼓氣空的大小在2 15mm，優選5 10mm。這 樣，可以使空氣分布均勻，且提供大小穩定且傳質面積大的氣泡，保證吸收液中亞硫銨的高 效氧化，提高脫硫效率和原料氨的利用率。而且，所述氧化槽儲存有吸收液，所述吸收液為硫酸銨水溶液，其硫酸銨濃度為 5 45 %。這樣，吸收液不會達到硫銨的飽和濃度46 %，從而使得吸收過程(吸收液中的 氨與煙氣中二氧化硫反應生成亞硫酸銨溶於吸收液)和氧化過程(將亞硫酸銨氧化為硫酸 銨)大大簡化，且運行穩定性也可以更好地得到保證。如上所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置中，所述脫硫塔的煙氣進口位於其下 部或中下部，煙氣出口位於其頂部，所述煙氣進口下方(或稱為結晶池或洗滌循環槽)設置 有攪拌器，用於促進進體生長並可防止固體沉積；所述煙氣進口上方(或稱為洗滌段)設 置有洗滌噴淋器，所述洗滌噴淋器上方(或稱為吸收段)設置有吸收噴淋器，所述洗滌噴 淋器和吸收噴淋器之間設置有隔板，所述洗滌噴淋器上方還設置有洗滌除沫器，在所述吸 收噴淋器上方設置有吸收除沫器，確保洗滌段和吸收段的噴淋的液體獨立循環和噴淋，最 大程度減少洗滌液進入吸收段；所述分隔板上有升氣孔或升氣帽供煙氣從洗滌段進入吸收 段，隔板上還開有吸收液流出口，所述吸收液流出口連接有吸收液降液管，再與塔體外的吸 收液回流管線相連接。這樣，洗滌噴淋器和吸收噴淋器噴灑的液體的硫酸銨濃度具有較大 的區別，後者的濃度小於46%，低於飽和濃度，前者超過46%，是過飽和且有硫酸銨結晶體 的漿狀溶液，使得吸收過程避免了結疤，堵塞等問題，尤其是在洗滌段主要是強酸性氣體的 吸收，洗滌液的PH值較低，一般低於4. 5，較好地在1 3之間，使得洗滌液的平衡氨分壓幾 乎為零，絕對避免了氣溶膠的出現。此外，所述所述脫硫塔下部，或稱潔淨槽儲存有硫酸銨漿液，所述硫酸銨漿液含有 硫酸銨固體，且硫酸銨濃度在40 60%範圍。這樣，可以控制在結晶槽中的硫酸銨固體濃 度在10%以下，優化地在5%左右，有利於晶體的生長，和促進洗滌循環迴路的良好循環。進一步地，所述洗滌噴淋器上方還設置有洗滌除沫器，所述洗滌除沫器還包括有 衝洗噴淋器，並且所述衝洗噴淋器通過吸收液輸出管線和吸收液輸出泵與所述氧化槽相連 接，這樣洗滌段所需的水份和硫酸銨就可以連續從吸收段和氧化槽，優選從氧化槽得到補 充，而且由於氧化槽中的硫銨溶液偏離飽和溶液，可以衝洗除去附著在洗滌除沫器上的洗滌漿液，防止晶體結疤堵塞。還有，所述脫硫塔下部連接有洗滌循環泵，所述洗滌循環泵的出口與所述洗滌噴 淋器相連通，所述洗滌噴淋器有兩組，分別與兩臺洗滌循環泵和兩根洗滌循環管線相連接， 確保洗滌液供應的可靠性和洗滌塔運行的安全性。更進一步地，本實用新型的氨法煙氣脫硫裝置中，所述脫硫塔下部的氧化池的塔 體上設置有補加原料氨的接管，以確保脫硫效率和吸收液的PH值在5. 5 6. 0之間，所述 養晶槽上設置有補加原料氨的接管，以中和洗滌塔吸收的強酸性物質，並降低腐蝕性。而且，所述養晶槽還連接硫銨漿液輸出泵，並依次再連接二級旋流器，液固分離設 備，乾燥設備和包裝設備，且二級旋流器的清液管線和離心機的母液管線都與所述脫硫塔 下部連通，獲得商品出售的滿足國家硫銨化肥標準的硫酸銨產品，同時使得整個系統不排 放廢水。此外，本實用新型的氨法煙氣脫硫裝置中的脫硫塔的煙氣出口直接連接有直排煙 囪，且所述直排煙囪的高度在30 IOOm之間，這樣，就不需要對原煙囪進行防腐蝕，節省投 資，尤其適合於老的工廠的改造。本實用新型的工作原理是這樣的原煙氣首先進入脫硫塔，與洗滌液接觸，具體而言是由洗滌噴淋器噴灑霧化後與 煙氣接觸，煙氣被急冷降溫，且煙氣中的水份含量因為洗滌液中的水份蒸發進入煙氣而增 加，洗滌液被熱的煙氣所蒸發而得到濃縮，從塔內直接進入位於脫硫塔下部的結晶槽，洗滌 液過飽和結晶析出硫酸銨晶體；同時煙氣中強酸性氣體，包括SO3* HCl等被洗滌吸收也進 入洗滌液，煙氣再經過洗滌除沫器後變為洗滌煙氣，再通過洗滌段和吸收段之間的隔板上 的升氣帽進入吸收段。進入吸收段的洗滌煙氣與從氧化槽中經過吸收循環泵抽取輸送到吸 收段的吸收液接觸，具體與吸收噴淋器噴灑的吸收液接觸，吸收煙氣中的弱酸性的二氧化 硫，再經過除沫器後變為淨化煙氣。吸收液從氧化槽中，經過補充原料氨和水後，進入吸收段，吸收了二氧化硫後得到 亞硫酸銨，還有亞硫酸氫銨，其相互比例由PH值決定，又從吸收段的隔板上收集後由降液 管和回流管線回到氧化槽，被鼓入的空氣氧化為硫酸銨，維持其濃度，使其不會超過對應條 件下的溶解度。通過吸收液輸出泵由氧化槽向洗滌段和結晶槽補充硫酸銨溶液以保證洗滌段的 水份蒸發所需要的水分，同時從氧化槽來的稀的硫酸銨水溶液在洗滌段得到濃縮，在結晶 槽結晶為硫酸銨固體，成為硫酸銨漿液。在結晶槽中，濃縮後的硫銨漿液結晶析出硫酸銨晶體，抽取硫酸銨稀漿液，經過一 級旋流器濃縮後，得到硫酸銨濃漿液，儲存於養晶槽中，讓硫酸銨晶體繼續生長，提高質量， 再通過後續二級旋流器進一步濃縮，再進入離心機分離得到溼的含水量小於5%的固體硫 酸銨，再乾燥後得到乾燥的硫酸銨，包裝出售。從一級旋流器，二級旋流器和離心機出來的 清液或母液母液回流到結晶槽中，進一步被循環到洗滌段蒸發濃縮，進一步結晶，使得整個 流程步出現廢水的排放。與現有技術方案相比，採用本實用新型的氨法煙氣脫硫裝置的有益效果是，由於 將氧化過程與洗滌濃縮，結晶和吸收過程獨立分置，大大強化了氧化的效率，確保了脫硫過 程的順利進行，確保了氨逃逸的控制，並保證了氨的利用效率，可以保證氨利用效率在98%以上；同時，還能促進對於氣溶膠的控制，顯著減少了 二次汙染。
圖1為帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置作進一步地詳細 描述。參見附圖1，一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，包括脫硫塔5，還包括設置在 所述脫硫塔5外的氧化槽6，氧化槽6和脫硫塔5之間通過設在塔外的吸收循環泵11相連 接，所述吸收循環泵11的進口與氧化槽6下部相連接，出口與脫硫塔5上部通過設在塔外 的吸收液循環管線65相連接，並且，所述脫硫塔5和氧化槽6之間還通過設在塔外的吸收 液回流管線63相連接。如上所述的一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，所述氧化槽6為一圓筒形容 器，下部筒體上設置有氧化空氣進口接管13，頂部設置有氧化空氣出口接管64，且所述氧 化槽6的直徑是所述脫硫塔5塔體直徑的1. 0倍，高度是脫硫塔5塔體直徑的1. 25倍；所 述氧化槽6內部設置有與所述氧化空氣進口接管13相連接的空氣鼓泡器62，並儲存有吸收 液61，所述吸收液61為硫酸銨水溶液，其硫酸銨濃度為15 ；脫硫塔5的煙氣進口 52位於其中下部，煙氣出口 58位於其頂部，煙氣進口 52下 方為結晶槽或稱洗滌循環槽，設置有攪拌器50，所述煙氣進口 52上方稱為洗滌段，設置有 洗滌噴淋器53，所述洗滌噴淋器53上方稱為吸收段，設置有吸收噴淋器56，所述洗滌噴淋 器53和吸收噴淋器56之間設置有隔板55 ；所述洗滌噴淋器53和所述隔板55之間設置有 洗滌除沫器54，所述隔板55上設置有煙氣升氣帽60和吸收液流出降液管59 ；在所述吸收 噴淋器56上方，所述脫硫塔出口 58下方還設置有吸收除沫器57。進一步地，如上所述的一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，所述脫硫塔5下部 儲存有硫酸銨漿液51，所述硫酸銨漿液含有硫酸銨固體，且硫酸銨濃度55% ；所述洗滌除沫器54還包括有衝洗噴淋器，並且所述衝洗噴淋器通過吸收液輸出 管線66和吸收液輸出泵9與所述氧化槽6下部相連接； 所述脫硫塔5下部連接有洗滌循環泵8，所述洗滌循環泵8的出口與所述洗滌噴淋 器53相連通，且所述洗滌循泵2臺，循環管路2根，洗滌噴淋器53為2組。進一步地，如上所述的一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，所述脫硫塔5下部 連接有漿液輸出泵7，所述漿液輸出泵7再連接一級旋流器4，所述一級旋流器4的底流口 連接養晶槽3，溢流口通過管線27又與所述脫硫塔5下部連通，所述養晶槽儲存有硫酸銨漿 液31 ；所述養晶槽3還連接硫銨漿液輸出泵18，並依次再連接二級旋流器19，液固分離 設備21，乾燥設備22和包裝設備23，且二級旋流器19的清液管線25和離心機21的母液 管線26都與所述脫硫塔5下部連通。更進一步地，如上所述的一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，所述脫硫塔5的 煙氣出口 58直接連接有直排煙@ 28，且所述直排煙 28的高度在60m。[0035]如上所述的一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，是按如下方式操作的原煙氣10含有強酸性氣體和弱酸性的二氧化硫氣體，溫度135°C，首先進入脫硫 塔5，與洗滌液51接觸，具體而言是由洗滌噴淋器53噴灑霧化後與煙氣接觸，煙氣被急冷降 溫，且煙氣中的水份含量因為洗滌液51中的水份蒸發進入煙氣而增加，洗滌液51被熱的煙 氣所蒸發而得到濃縮，從塔內直接進入位於脫硫塔5下部的結晶槽，洗滌液51過飽和結晶 析出硫酸銨晶體；同時煙氣中強酸性氣體，包括SO3和HCl等被洗滌吸收也進入洗滌液51， 煙氣再經過洗滌除沫器54後變為洗滌煙氣30，再通過洗滌段和吸收段之間的隔板55上的 升氣帽60進入吸收段。進入吸收段的洗滌煙氣30與從氧化槽6中經過吸收循環泵11抽 取輸送到吸收段的吸收液61接觸，具體與吸收噴淋器56噴灑的吸收液61接觸，吸收煙氣 中的弱酸性的二氧化硫，再經過除沫器57後變為淨化煙氣30，從煙 28排入大氣。吸收液61從氧化槽6中，經過補充原料氨2和水1後，進入吸收段，吸收了二氧化 硫後得到亞硫酸銨，還有亞硫酸氫銨，其相互比例由PH值決定，又從吸收段的隔板55上收 集後由降液管59和回流管線63回到氧化槽6，被鼓入的空氣13氧化為硫酸銨，維持其濃 度，使其不會超過對應條件下的溶解度。通過吸收液輸出泵9由氧化槽6向脫硫塔5的洗滌段和結晶槽補充硫酸銨溶液以 保證洗滌段的水份蒸發所需要的水分，同時從氧化槽6來的稀的硫酸銨水溶液在洗滌段得 到濃縮，在脫硫塔下部的結晶槽結晶為硫酸銨固體，成為硫酸銨漿液51。在結晶槽中，濃縮後的硫銨漿液51結晶析出硫酸銨晶體，抽取硫酸銨稀漿液，經 過一級旋流器4濃縮後，得到硫酸銨濃漿液31，儲存於養晶槽3中，讓硫酸銨晶體繼續生長， 提高質量，再通過後續二級旋流器19進一步濃縮，再進入離心機21分離得到溼的含水量小 於5%的固體硫酸銨，再乾燥後得到乾燥的硫酸銨，包裝出售。從一級旋流器4，二級旋流器 19和離心機21出來的清液或母液母液回流到脫硫塔5下部的結晶槽中，進一步被循環到洗 滌段蒸發濃縮，進一步結晶，使得整個流程步出現廢水的排放。
權利要求一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，包括脫硫塔(5)，其特徵在於，還包括設置在所述脫硫塔(5)外的氧化槽(6)，所述氧化槽(6)和所述脫硫塔(5)之間通過吸收循環泵(11)相連接，所述吸收循環泵(11)的進口與所述氧化槽(6)下部相連接，出口與所述脫硫塔(5)上部通過吸收液循環管線(65)相連接，並且，所述脫硫塔(5)和氧化槽(6)之間還通過吸收液回流管線(63)相連接。
2.根據權利要求1所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述氧化槽 (6)為一圓筒形容器，下部筒體上設置有氧化空氣進口接管(13)，頂部設置有氧化空氣出 口接管(64)，且所述氧化槽(6)的直徑是所述脫硫塔(5)塔體直徑的0. 5 2. 0倍，高度是 所述脫硫塔(5)塔體直徑的0. 8 2. 5倍。
3.根據權利要求2所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述氧化槽 (6)內部設置有與所述氧化空氣進口接管(13)相連接的空氣鼓泡器(62)，並儲存有吸收液 (61)，所述吸收液為硫酸銨水溶液。
4.根據權利要求1所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述脫硫塔 (5)的煙氣進口(52)位於其下部或中下部，煙氣出口(58)位於其頂部，所述煙氣進口(52) 下方設置有攪拌器(50)，所述煙氣進口(52)上方設置有洗滌噴淋器(53)，所述洗滌噴淋器 (53)上方設置有吸收噴淋器(56)，所述洗滌噴淋器(53)和吸收噴淋器(56)之間設置有隔 板(55)。
5.根據權利要求4所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述脫硫塔 (5)下部儲存有硫酸銨漿液(51)。
6.根據權利要求4所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述洗滌噴 淋器(53)上方還設置有洗滌除沫器(54)，所述洗滌除沫器(54)還包括有衝洗噴淋器，並且 所述衝洗噴淋器通過吸收液輸出管線(66)和吸收液輸出泵(9)與所述氧化槽(6)相連接。
7.根據權利要求4所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述脫硫塔 (5)下部連接有洗滌循環泵(8)，所述洗滌循環泵(8)的出口與所述洗滌噴淋器(53)相連ο
8.根據權利要求4所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述脫硫塔 (5)下部連接有漿液輸出泵(7)，所述漿液輸出泵(7)再連接一級旋流器(4)，所述一級旋流 器(4)的底流口連接養晶槽(3)，溢流口通過管線(27)又與所述脫硫塔(5)下部連通。
9.根據權利要求8所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述養晶槽 (3)還連接硫銨漿液輸出泵(18)，並依次再連接二級旋流器(19)，液固分離設備(21)，乾燥 設備(22)和包裝設備(23)，且二級旋流器(19)的清液管線(25)和離心機(21)的母液管 線(26)都與所述脫硫塔(5)下部連通。
10.根據權利要求4所述的帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，其特徵在於，所述脫硫塔 (5)的煙氣出口(58)直接連接有直排煙囪(28)，且所述直排煙囪(28)的高度在30 IOOm 之間。
專利摘要一種帶有氧化槽的氨法煙氣脫硫裝置，包括脫硫塔，還包括設置在所述脫硫塔5外的氧化槽，氧化槽和脫硫塔之間通過吸收循環泵相連接，吸收循環泵的進口與氧化槽下部相連接，出口與脫硫塔上部通過吸收液循環管線相連接，並且，脫硫塔和氧化槽之間還通過吸收液回流管線相連接，氧化槽下部筒體上設置有氧化空氣進口接管，頂部設置有氧化空氣出口接管，且其直徑是脫硫塔的0.5～2.0倍，高度脫硫塔直徑的0.8～2.5倍。與現有技術相比，氧化功能被置於脫硫塔外，其容量更容易獨立設計，而不受脫硫塔直徑和高度所限制，有利於最大限度提高氧化效率，確保氨的利用效率。
文檔編號B01D53/50GK201669044SQ20092028679
公開日2010年12月15日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者婁愛娟 申請人:婁愛娟