一種氨法煙氣聯合脫硫、脫硝的工藝及裝置的製作方法
2023-06-14 22:45:06 2
專利名稱：一種氨法煙氣聯合脫硫、脫硝的工藝及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及資源與環境保護技術領域，具體涉及一種氨法煙氣聯合脫硫、脫硝的 工藝及裝置。
背景技術：
石灰石-石膏溼法煙氣脫硫技術因其開發時間長、工藝成熟、脫硫效率高等特點 在國內、外得到大規模的推廣應用，目前石灰石-石膏溼法煙氣脫硫裝置佔已建脫硫裝置 90%。但該工藝存在著明顯弊端，脫硫副產物的石膏資源化再利用價值低，我國電廠脫硫 每年產生的數千萬噸石膏已經成為電廠主要的固體廢棄物，產生了較為嚴重的二次汙染問 題，(脫硫)石膏的出路成了關鍵性難題。此外，受吸收劑石灰石活性的限制，石灰石-石 膏法對於高硫煤難以穩定達到96%以上的脫硫效率，難以滿足高硫煤機組的脫硫要求。
氨基溼法脫硫工藝是以氨水或液氨作為脫硫劑，將氨配成一定的氨水溶液通過循 環噴淋與煙氣接觸脫除煙氣中的S02、NOx, HC1、HF等酸性氣體。相對於傳統的石灰石石膏 法脫硫工藝，氨基溼法脫硫工藝具有以下諸多優點。
具有較聞的脫硫效率不同於石灰、石灰石溼法脫硫工藝的氣、液、固二相接觸反 應。氨基溼法脫硫工藝是氣液兩相接觸反應，氨在水中的溶液度高，反應速率快，吸收效率 高，脫硫效率能保持在95%以上。
脫硫劑來源豐富氨法脫硫的脫硫劑可以是液氨、氨水和碳銨。目前我國火電廠年 排放二氧化硫約1000萬噸，即使全部採用氨法脫硫,用氨量不超過500萬噸/年,供應完全 有保證。
脫硫副產物回收價值高氨回收法技術將回收的二氧化硫、氨全部轉化為硫酸銨 (化肥)，不產生任何廢水、廢液和廢渣，沒有二次汙染，是一項真正意義上的將汙染物全部 資源化，符合循環經濟要求的脫硫技術。氨回收法脫硫裝置的運行過程即是硫酸銨的生產 過程，每吸收I噸液氨可脫除2噸二氧化硫，生產4噸硫酸銨，按照常規價格液氨2000元/ 噸、硫酸銨700元/噸，則煙氣中每噸二氧化硫體現了約400元的價值。因此相對運行費用 小，並且煤中含硫量愈高，運行費用愈低。企業可利用價格低廉的高硫煤，同時大幅度降低 燃料成本和脫硫費用，一舉兩得。
裝置設備佔地小，便於老鍋爐改造氨回收法脫硫裝置無需原料預處理工序，副產 物的生產過程也相對簡單，總配置的設備在30臺套左右，且處理量較少，設備選型無需太 大。脫硫部分的設備佔地與鍋爐的規模相關，75t/h-1000t/h的鍋爐佔地在150m2-500m2左 右；脫硫液處理即硫銨工序佔地與鍋爐的含硫量有關，但相關係數不大，整個硫銨工序正常 佔地在500m2內。
能實現同時脫硫、脫硝氨法脫硫過程中形成的(NH4) #03對NOx還具有還原作用， 通過控制吸收液的組成成分及工藝條件，能在不影響脫硫效率的前提下大幅提高脫硝效率。
目前，氨基溼法脫硫工藝也存在較多技術難題
(NH4) 2S03氧化困難(NH4) 2S03本身是一種較容易氧化的物質，低濃度(NH4) 2S03的 氧化速率能達到60mmol/L · h-100mmol/L · h甚至更高。但是氨基溼法脫硫工藝中產生的 NH4+離子達到一定濃度時，會對(NH4)2SO3的氧化產生阻尼作用，使得(NH4)2SO3的氧化速率 大幅下降。當溶液中(NH4)2SO4的質量分數達到20%時，(NH4)2SO3的氧化速率下降到只有 不至Ij 8mmol/L · h。
氨基溼法脫硫工藝腐蝕嚴重在溼法煙氣脫硫工藝中，脫硫系統對煙氣中酸性較 強的HC1、HF等酸性氣體捕集效率在98%以上，這些強酸性氣體進入溶液中，對脫硫系統 中的金屬設備和關鍵形成較強的腐蝕作用，尤其是F—離子對不鏽鋼的腐蝕最為強烈。在石 灰、石灰石石膏法脫硫工藝中，被噴淋液捕集下來的F—離子會與溶液中的Ca2+離子迅速形 成CaF2沉澱，而在氨基溼法脫硫工藝中，捕集下來的F—則是以離子形態在溶液中不斷富集， 形成較為強大的腐蝕作用。
脫硫產物純度難以保證氨基溼法脫硫工藝在對煙氣中的酸性氣體進行吸收、捕 集的同時，噴淋液對煙氣中的粉塵也具有較高的捕集效率，這些粉塵隨著噴淋液進入脫硫 系統中，最終只能伴隨成品(NH4)2SO4—起帶出系統，成品(NH4)2SO4的純度主要受進入脫硫 系統的煙氣含塵量決定。當煙氣中的含塵量較高時，會大大降低成品(NH4)2SO4的純度，並 影響其色澤。粉塵中含有的大量有毒有害重金屬也會降低成品(NH4)2SO4的使用價值和適 用範圍。
脫硝效率難以大幅提高煙氣中NOx的還原只有在較高溫度下進行，但是在 S032_存在的條件下，常溫下即可還原N0X。對NOx的還原速率受溶液中SO32-的濃度影響較 大；在較高SO/—濃度的溶液中，SO/—對NOx具有較高的還原效率。而溶液中(NH4) 2S03濃度 較高時會大幅降低其氧化速率和脫硫效率。發明內容
本發明提供了一種氨法煙氣聯合脫硫、脫硝的工藝及裝置，較大幅度的提高煙氣 的脫硝效率、(NH4)2SO3的自然氧化速率、提高副產(NH4)2SO4的純度；並消除漿液對脫硫系 統的腐蝕作用延長脫硫設備的運行壽命。
一種氨法煙氣聯合脫硫、脫硝的工藝，包括
將液氨或氨水送入脫硫塔中，待處理煙氣經預洗滌塔噴淋預洗滌後送入脫硫塔中 進行噴淋脫硫、脫硝，經噴淋脫硫、脫硝後的煙氣經除霧乾燥後排出脫硫塔；
所述預洗滌塔內噴淋洗滌的洗滌液來自脫硫塔的塔釜內的漿液，同時向預洗滌塔 內通入液氨調節洗滌液的pH值至2. O 4. 5 ;
將所述預洗滌塔內的洗滌液引出，添加石灰乳液後通入液氨調節pH值至6. O 7. 5，經過濾後返回至脫硫塔的噴淋層中，用於噴淋洗滌煙氣。
作為優選，所述石灰乳液的添加量與煙氣中HF含量的摩爾比為1:1 2 :1。
作為優選，所述預洗滌塔內的洗滌液的pH值為2. O 4. 5。
作為優選，所述預洗滌塔內噴淋預洗滌的液氣比為I 5L/Nm3。
作為優選，所述脫硫塔內的漿液的pH值為5. O 8. O。
本發明還提供了一種實現所述工藝的裝置，包括氨儲罐；帶第一煙氣入口和第 一煙氣出口的脫硫塔；與所述脫硫塔的塔釜連通的氧化風機；由上至下依次設置在脫硫塔內的除霧器層、噴淋層和塔釜；連通所述塔釜和噴淋層的循環泵；還包括與所述第一煙氣 入口連通的預洗滌塔；設置在所述預洗滌塔內且與所述脫硫塔的塔釜連通的預洗滌噴淋 層；設置在所述預洗滌塔上部且位於所述預洗滌噴淋層下方的第二煙氣入口 ；與所述預洗 滌塔的下部相連通的出漿管道和第一液氨供給管道，所述出漿管道與脫硫塔的噴淋層連 通；沿漿液流動方向依次設置在所述出漿管道上的用於向出漿管道中添加石灰乳液的石灰 乳液供給裝置、用於向出漿管道中輸送液氨以調節洗滌液PH值的第二液氨供給管道以及 用於過濾出漿管道中的洗滌液的過濾器。
作為優選，所述塔釜內設有上下布置的兩塊布氣孔板，所述循環泵的接入口位於 兩塊布氣孔板之間。
作為優選，所述布氣孔板的孔徑為2 8mm,兩層布氣孔板間的間距為1. 5 3m。
作為優選，所述脫硫塔內噴淋層的下方設有填料層，所述填料層的高度為30 100cm。
煙氣進入預洗滌塔後經脫硫塔的塔釜內的漿液噴淋預洗滌脫除煙氣中的粉塵、油 煙、HC1、HF和部分的SO2，經過預洗滌作用，保證了進入脫硫塔的煙氣為不含較大腐蝕性組 分的潔淨氣體，提高脫硫系統的安全性(強腐蝕性的HC1、HF被提前去除)和成品硫酸銨的 純度(粉塵、油煙被提前洗滌下來了)。
噴淋預洗滌後的洗滌液送入脫硫塔的噴淋層進行脫硫、脫硝，向由預洗滌塔引出 的洗滌液中添加石灰乳清液用於沉澱洗滌液中的F—離子，洗滌液中石灰乳清液的添加量與 煙氣中HF含量的摩爾比為1:1 2 :1 (添加過多會形成亞硫酸鈣沉澱)，去除洗滌液中 的絕大部分F離子。為了防止洗滌下來的粉塵、油煙和有害氣體組分再次進入脫硫塔，在送 入脫硫塔的噴淋層之前由過濾器進行過濾。
為了提高洗滌液在脫硫塔內的脫硫效率和脫硝效率，需要提高送入脫硫塔噴淋層 的洗滌液的PH值和SO/—濃度。因此為了提高洗滌液中SO/—濃度，預洗滌塔內洗滌液的pH 值為2. O 4. 5，優選為3. 5 4. 5，預洗滌塔內的預洗滌液的pH值決定了其中的S032—濃度， 而漿液中的SO/—濃度又決定了洗滌液在脫硫塔內的脫硝效率；洗滌液進入脫硫塔之前需 要提高洗滌液的PH值，因此，從預洗滌塔引出的洗滌液通過添加液氨調節pH為6. 0-7. 5。經 過PH值調整和過濾後的洗滌液被送入脫硫塔的噴淋層進行脫硫、脫硝(洗滌液中的SO廣促 進了 NOx的還原)，所述預洗滌塔內噴淋預洗滌的液氣比為I 5L/Nm3。
經過預洗滌後的煙氣進入脫硫塔後沿豎直方向向上運動，與噴淋層下來的漿液 逆向接觸反應實現脫硫；從預洗滌塔中送入脫硫塔噴淋層的漿液中含有大量的so32-，在 SO32-的作用下NOx被還原或吸收，實現了高效的脫硝效率。
噴淋液下降至噴淋層下方的填料層時，大幅度的增加了氣液接觸面積和接觸時 間，增加了脫硫、脫硝效率的同時促進了利用煙氣中的O2對漿液中的SO32-進行自然氧化，提 高了煙氣中(NH4)2SO3的自然氧化速率，降低了系統的能耗，脫硫塔上方的除霧器層對脫硫、 脫硝過程中形成的氣溶膠進行有效去除。
為了保證較高的脫硫、脫硝效率並有效控制氣溶膠的形成，脫硫塔內循環液的pH 控制範圍為5. 0-8. O，噴淋層的液氣比控制範圍為5-15L/Nm3 ；為了防止填料層阻力過大，導 致填料層託液現象，每層填料的高度控制在30-100cm。
噴淋液進入脫硫塔的塔釜後，氧化風機通過鼓風對漿液中的(NH4)2S03進行進一步氧化為(NH4)2SO4並結晶。塔釜內漿液為飽和的(NH4)2SO4溶液，高濃度的NH4+離子會對 (NH4)2SO3的氧化產生阻尼作用，主要機理為高濃度的NH4+離子會大大降低空氣中O2的溶解速率，為了提高出塔漿液的氧化率，本發明在塔釜內設置兩層布氣孔板，氧化空氣穿過孔板的小孔時會產生較大的氣流湍動作用，形成大量的直徑更小的氣泡，較大的提高了氣液接觸面積，提高O2的溶解速率和(NH4)2SO3的氧化速率。為了提高布氣效果，兩層孔板的孔徑大小為2-8mm，間距為1. 5_3m。脫硫塔的塔釜內主要為(NH4)2SO4晶體、(NH4)2S04、(NH4)2SO3 的混合液，為了防止脫硫塔內的循環液中含有晶體顆粒堵塞填料層，循環泵的入口設置兩層布氣孔板之間，即設置在下層孔板上方。
與現有技術相比本發明的有益效果
本發明通過對煙氣進行預洗滌，將預洗滌漿液返回脫硫塔中進行煙氣脫硫、脫硝， 通過控制預洗滌漿液的PH值以提高預洗滌漿液中S032_的濃度，促進脫硫塔內對煙氣的脫硝，較大幅度的提高煙氣的脫硝效率；填料層的的布液作用促進了(NH4)2SO3的自然氧化速率、脫硫、脫硝效率；石灰乳及粉塵過濾器能提高副產(NH4)2SO4的純度，並消除漿液對脫硫系統的腐蝕作用延長脫硫設備的運行壽命。
圖1是本發明的結構示意圖。
圖中所示附圖標記如下:
1-脫硫塔2-填料層3-除霧器衝洗水管
4_第一煙氣出口5_除霧器層6-循環泵
7_吸收液排出泵8-氧化風機9-預洗漆塔
10-第一液氨供給管道11-第二液氨供給管道12-洗滌液排出泵
13-供氨泵14-氨儲罐15-過濾器
16-石灰乳液供給裝置17-第二煙氣入口18-預洗滌噴淋層
19-第二煙氣出口20-第一煙氣入口21-洗滌循環泵
22-洗滌液供給泵23-布氣孔板24-噴淋層
25-塔釜26-出漿管道。
具體實施方式
如圖1所示，一種氨法煙氣聯合脫硫、脫硝的裝置，包括脫硫塔1、氨儲罐14和預洗滌塔9。
脫硫塔I內由上自下依次為除霧器層5、噴淋層24和塔釜25，除霧器層5的上方設置除霧器衝洗水管3，噴淋 層24設置三層，相鄰兩層噴淋層之間設置填料層2，該填料層2的高度為30 100cm，填料層2為PP或PVC材質的波紋板，上下兩層噴淋層分別通過循環泵6與塔釜25相連通，塔釜25內上下布置兩塊相互平行的布氣孔板23，循環泵6與塔釜25之間的接入口位於兩層布氣孔板23之間，該布氣孔板23的孔徑為2 8mm，兩層布氣孔板23之間的間距為1. 5 3m，氧化風機8、吸收液排出泵7及連接氨儲罐14的供氨泵 13均與塔釜25連通，在布氣孔板23上方的塔壁上設置第一煙氣入口 20，脫硫塔I的頂部設置第一煙氣出口 4。
在脫硫塔I附近設置預洗滌塔9，預洗滌塔9內上部設置預洗滌噴淋層18，預洗滌 噴淋層18由噴淋母管及設置在噴淋母管上的若干噴嘴組成，噴淋母管通過洗滌液供給泵 22與塔釜25連通，在預洗滌塔9的頂部設有第二煙氣出口 19，該第二煙氣出口 19與第一 煙氣入口 20之間通過管道連通；預洗滌塔9內的下部為洗滌液池，在洗滌液池與預洗滌噴 淋層18之間的塔壁上設置第二煙氣入口 17，還設有連通洗滌液池與預洗滌噴淋層18的洗 滌循環泵21，第一液氨供給管道10連通供氨泵13和洗滌液池。
洗滌液池與脫硫塔I內的噴淋層9之間通過出漿管道26連通，該出漿管道2的出 口端與三層噴淋層9的中間層連通，在該出漿管道26上設置洗滌液排出泵12，在該洗滌液 排出泵12的出口側設置過濾器15，該過濾器15設置相互並聯的兩個，位於出漿管道26上； 在洗滌液排出泵12的入口側，出漿管道26與石灰乳液供給裝置16和第二液氨供給管道11 相連通，石灰乳液供給裝置16的接入口位於靠近洗滌液池一側，第二液氨供給管道11的接 入口位於靠近洗滌液排出泵12 —側，第二液氨供給管道11也與供氨泵13連通。
本發明的工藝流程如下
如圖1所示，待處理煙氣經第二煙氣入口 17進入預洗滌塔9，經預洗滌噴淋層18 洗滌後，煙氣中的粉塵、油煙、HC1、HF被洗滌液脫除，並脫除部分的SO2，經預洗滌後的煙氣 進入脫硫塔I後，由於絕大部分的粉塵、油煙、HC1、HF被洗滌液脫除，脫硫循環液對脫硫系 統的腐蝕作用大大降低，硫酸銨晶體的純度將大大提高，預洗滌噴淋層18的液氣比控制在 1-5L/Nm3。
預洗滌塔9內的洗滌液在進入洗滌液排出泵12入口前先由石灰乳供給裝置16向 洗滌液中加入石灰乳液，石灰乳液的加入量與煙氣中HF含量的摩爾比為1: 1-2 1，充分 混合，待F—充分沉澱後由第二液氨供給管道11加入液氨調節pH值至6. 0-7. 5，洗滌液排出 泵12出口側的過濾器15，用於過濾粉塵和CaF2沉澱。
預洗滌塔9內洗滌液的pH值為2-4. 5，煙氣進入脫硫塔I後，經過噴淋層24、填料 層2、除霧器層5和除霧器衝洗管3進行脫硫、脫硝，循環泵6的入口端位於下層布氣孔板 23上方，填料層2增加了氣液接觸面積和吸收液的停留時間，大大提高了系統的脫硫、脫硝 效率，也提高了吸收液的自然氧化率。吸收液進入塔釜25後在氧化風機8和布氣孔板23 的布氣作用下充分氧化吸收液中的(NH4)2SO3並產生(NH4)2SO4晶體。
被脫硫、脫硝後的淨煙氣經第一煙氣出口 4排入大氣中，脫硫塔I底部含有大量 (NH4)2SO4晶體的循環液經吸收液排出泵7排出脫硫塔I脫水製得高純度的成品硫酸銨。
實施例1
某熱電廠，3臺220t/h鍋爐採用本脫硫、脫硝工藝，脫硫塔液氣比為8L/Nm3，脫硫 塔PH值控制在5. 0-8. O,預洗滌塔pH值控制在2. 8-3. 8，石灰乳液供給量與煙氣中F—摩爾 比為1. 3 I，每層填料的高度控制在60cm，布氣孔板的孔徑大小為3-5mm，兩層布氣孔板之 間的間距為2m ;入口 SO2濃度為5789mg/m3，NO濃度為352mg/m3，煙氣溫度為142°C，出口 SO2 濃度為25mg/m3，NO濃度為12mg/m3，硫酸銨純度為99. 8%，硫酸銨晶體粒徑範圍為l_3mm。
實施例2
某自備電廠，I臺300WM機組採用本脫硫、脫硝工藝，脫硫塔液氣比為7L/Nm3，脫硫 塔PH值控制在6. 5-8. O,預洗滌塔pH值控制在3. 0-4. 0，石灰乳液供給量與煙氣中F—摩爾 比為1. 5 1，每層填料的高度控制在50cm，布氣孔板的孔徑大小為3-5mm，兩層布氣孔板之間的間距為2m,;入口 SO2濃度為4672mg/m3, NO濃度為421mg/m3，煙氣溫度為152。。，出 口 SO2濃度為18mg/m3，NO濃度為15mg/m3，硫酸銨純度為99. 7 %，硫酸銨晶體粒徑範圍為
實施例3
某電廠，2臺130t/h鍋爐採用本脫硫、脫硝工藝，脫硫塔液氣比為9L/Nm3，脫硫塔 PH值控制在6. 8-7. 8，預洗滌塔pH值控制在3. 5-4. 2，石灰乳液供給量與煙氣中F_摩爾比 為1. 2 :1,每層填料的高度控制在50cm,布氣孔板的孔徑大小為3-6mm,兩層布氣孔板之間 的間距為3m ;入口 SO2濃度為2983mg/m3, NO濃度為378mg/m3，煙氣溫度為137。。，出口 SO2 濃度為16mg/m3，N0濃度為8mg/m3，硫酸銨純度為99. 2%，硫酸銨晶體粒徑範圍為lmm-3mm。
權利要求
1.一種氨法煙氣聯合脫硫、脫硝的工藝，其特徵在於，包括 將液氨或氨水送入脫硫塔中，待處理煙氣經預洗滌塔噴淋預洗滌後送入脫硫塔中進行噴淋脫硫、脫硝，經噴淋脫硫、脫硝後的煙氣經除霧乾燥後排出脫硫塔； 所述預洗滌塔內噴淋洗滌的洗滌液來自脫硫塔的塔釜內的漿液，同時向預洗滌塔內通入液氨或氨水調節洗滌液的pH值至2. O 4. 5 ; 將所述預洗滌塔內的洗滌液弓I出，添加石灰乳液後通入液氨或氨水調節PH值至6. O 7.5，然後經過濾後返回至脫硫塔的噴淋層中，用於噴淋洗滌煙氣。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述石灰乳液的添加量與煙氣中HF含量的摩爾比為1:1 2 :1。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述預洗滌塔內的洗滌液的PH值為2.O 4. 5。
4.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述預洗滌塔內噴淋預洗滌的液氣比為I 5L/Nm3。
5.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述脫硫塔內的漿液的PH值為5.O 8.O。
6.一種實如現權利要求1所述工藝的裝置，包括 氨儲罐； 帶第一煙氣入口和第一煙氣出口的脫硫塔； 與所述脫硫塔的塔釜連通的氧化風機； 由上至下依次設置在脫硫塔內的除霧器層、噴淋層和塔釜； 連通所述塔釜和噴淋層的循環泵； 其特徵在於，還包括 與所述第一煙氣入口連通的預洗滌塔； 設置在所述預洗滌塔內且與所述脫硫塔的塔釜連通的預洗滌噴淋層； 設置在所述預洗滌塔上部且位於所述預洗滌噴淋層下方的第二煙氣入口； 與所述預洗滌塔的下部相連通的出漿管道和第一液氨供給管道，所述出漿管道與脫硫塔的噴淋層連通； 沿漿液流動方向依次設置在所述出漿管道上的用於向出漿管道中添加石灰乳液的石灰乳液供給裝置、用於向出漿管道中輸送液氨以調節洗滌液PH值的第二液氨供給管道以及用於過濾出漿管道中的洗滌液的過濾器。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述塔釜內設有上下布置的兩層布氣孔板，所述循環泵的接入口位於兩層布氣孔板之間。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述布氣孔板的孔徑為2 8mm，兩層布氣孔板間的間距為1. 5 3m。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述脫硫塔內噴淋層的下方設有填料層，所述填料層的高度為30 100cm。
全文摘要
本發明公開了一種氨法煙氣聯合脫硫、脫硝的工藝及裝置，工藝包括將液氨送入脫硫塔中，待處理煙氣經預洗滌塔噴淋預洗滌後送入脫硫塔中進行噴淋脫硫脫硝，經噴淋脫硫脫硝後的煙氣經除霧乾燥後排出脫硫塔；所述預洗滌塔內噴淋洗滌的洗滌液來自脫硫塔的塔釜內的漿液，同時向預洗滌塔內通入液氨調節洗滌液的pH值至2～4.5；將所述預洗滌塔內的洗滌液引出，添加石灰乳液後通入液氨調節pH值至6.0～7.5，然後經過濾後返回至脫硫塔的噴淋層中，用於噴淋洗滌煙氣。本發明較大幅度的提高煙氣的脫硝效率、(NH4)2SO3的自然氧化速率、提高副產(NH4)2SO4的純度；並消除漿液對脫硫系統的腐蝕作用延長脫硫設備的運行壽命。
文檔編號C01C1/24GK103041678SQ20121056331
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者李澤清, 莫建松, 吳忠標, 程常傑 申請人:浙江天藍環保技術股份有限公司