頂進式排氣處理裝置和處理方法

2023-06-08 22:39:06 1

專利名稱：頂進式排氣處理裝置和處理方法
技術領域：
本發明涉及一種排氣處理裝置和方法，尤其是一種以氨為原料回收煙氣中硫氧化
物生產高附加值有用產品的脫硫裝置和方法，屬於電力、冶金、環保和化工技術領域。
背景技術：
經濟的不斷發達使得工業生產裝置的環保要求越來越高。排氣，或稱煙道氣和煙 氣脫硫(FGD，Flue Gas Desulfurization)，或煙氣洗滌淨化(Scrubbing)是當今燃或石油 火力發電廠，和鋼鐵廠必須配置的廢氣治理環保設施。在中國，關於煙氣脫硫的環保法律法 規已經制定多年且有多部，並已經嚴格執行，對於違法排放二氧化硫行為的處罰已經相當 嚴格。 煙氣脫硫技術的分類根據所採用的原料不同，可以分為(l)鈣法，以石灰石，即 碳酸鈣為原料；(2)鈉法，以碳酸鈉即純鹼，或氫氧化鈉即燒鹼為原料；(3)鎂法，以碳酸鎂 或氧化鎂為原料；(4)氨法，即以氨為原料。對應地，脫硫所得的產品為相應的硫酸鹽，比如 硫酸鈣(或稱石膏)，可作為建築材料，包括石膏板和水泥添加劑，或者硫酸銨，作為化肥。 以上四種方法由於原料易得，具有工業化價值。尤其鈣法，由於地球上豐富的石灰石資源， 尤其西方發達國家，其市場佔有率超過90%。 眾所周知，硫是植物生長的必要元素，也正因為如此，才導致由億萬年前的森林衍 變的化石燃料含硫，進而導致其燃燒過程排放二氧化硫，成為酸雨汙染的來源。因此，回收 煙氣中排放的二氧化硫，將其轉化為硫銨化肥是符合自然規律的。中國每年燃用煤炭超過 20億噸，據此排放的二氧化硫達3000萬噸/年，致使其酸雨國土面積接近40%。但是，中 國的土壤還存在另外一個問題，就是嚴重缺硫，迫切要求使用含硫元素的肥料。因而，氨法 脫硫技術在中國具有明顯的應用價值。 但是，氨法脫硫技術由於使用的脫硫原料是易揮發弱鹼性的氨，與現在普遍使用 的鈣法使用的碳酸鈣相比，更容易出現揮發損失，要麼招致浪費，要麼招致二次汙染問題， 因而該類技術至今還不夠成熟，難以在實踐中獲得推廣應用。 美國專利USP6221325 (2001)和USP6187278 (2001)認為氨的逃逸損失主要是由於 脫硫過程生成的中間體，即亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化不完全造成的，因而提出了充分氧 化並使得吸收液幾乎全部為硫酸銨溶液，從而使得循環吸收液也幾乎全部為硫酸銨溶液的 解決辦法，脫硫塔為氣液逆流，或稱煙氣上行或頂出的脫硫塔。但是，實踐過程中，這種方 案的吸收液循環量十分巨大，氣液比，即煙氣標態流量/循環吸收液總流量，過小， 一般小 於60，甚至還低於以石灰石為原料的鈣法脫硫技術的循環量，導致能耗和投資過大，而且， 由於過大的循環量，使得硫銨結晶過細，後續分離也成為困難，與鈣法的競爭優勢被明顯削 弱。 中國專利CN1178735C(2002)也公開了一種採用逆流塔的氨法脫硫方法和裝置， 尤其脫硫塔分為氧化段，濃縮段，吸收段，水洗段和除霧段，但吸收液循環量過小，即氣液比 過高，為2000-5000，氨的逃逸問題並沒有解決。並且，實際應用中，此類脫硫塔結構過於複雜存在設備易堵塞。中國專利CN2790569Y和CN1648049A(2005)提出了帶有氨回收段的脫 硫塔，試圖解決氨的損失問題，且氣液比降低到200-2000，但實際應用中也仍然由於設備內 部構件過多，設備結構過於複雜，具有設備容易堵塞的缺點，因而難以進一步推廣應用。
由於氨的易揮發性，根據其在水溶液中的溶解平衡關係，如果水溶液中氨含量 為1%，其在氣相中會形成一個平衡分壓為20000ppmv，即體積分率2X，反之，如果要達到 20卯mv，即15mg/Nm3以下的氣相含量，則液相中的氨含量應小於10卯m。與碳酸鈣在水中溶 解度為50ppm左右形成一個鮮明的對比，就是很顯然，氨法脫硫的吸收液循環量的確將是 十分巨大的，這也是氨法脫硫技術迄今很難被推廣應用的一個重要原因，也不難理解，這也 是國外諸多從事煙氣脫硫的技術商都不推薦氨法脫硫技術的一個在技術和經濟難點方面 的重要原因。 但是，在中國，伴隨著經濟的迅速崛起，包括能源和化肥工業，尤其電力工業的飛
速發展，使得中國具有發展氨法煙氣脫硫技術的非常急迫的社會需求和基礎。 近幾年來，中國電力工業，尤其是以煤炭為原料的燃煤發電行業爆炸式增長，大量
的以引進國外的f丐法(俗稱溼法)，或稱石灰石_石膏法的煙氣脫硫裝置已建成，出現一個
十分嚴重的問題，就是二次汙染，石膏幾乎很難找到用途。根據化學劑量學，1噸二氧化硫要
產近3噸石膏，消耗近1. 8噸石灰石，還要副產近0. 7噸二氧化碳，按目前已建成的f丐法煙
氣脫硫裝置的規模情況，理論上，每年至少會產生近5000萬噸石膏，消耗近3000萬噸石灰
石，副產近1200萬噸二氧化碳。另外，中國還有一個國情是，化肥大國，一個表現是磷肥工
業也屬世界第一，其也副產大量石膏，稱磷石膏，每年磷石膏產量也接近5000萬噸，而且，
中國的天然石膏資源也十分豐富。因此，發展氨法脫硫技術，取代鈣法脫硫技術具有節約資
源和減少排放的優點，具有迫切的市場需求。 專利CN1648048A和CN2768881Y公開了一種氣液順流的脫硫塔和方法，具有結構
較為簡單且可控制氨揮發損失的潛在優點，且氣液比也為200-2000。在這種脫硫塔中，煙氣
從塔頂進入脫硫塔，並且氧化段耦合了結晶段，其中氣液兩相為順流，傳質效率相對削弱，
要求塔高要增高，且為了防止脫硫塔上段溫度過高，設置了水冷激分布裝置。實際上，由於
煙氣脫硫過程中的水很寶貴，用水難度較高。此外，這種脫硫塔的硫酸銨漿液出口在空氣入
口上方，會由於空氣可能會進入循環泵而導致循環泵效率低下，甚至出現運行困難。因此，
這種脫硫塔構型的應用也受到了限制，從而也限制了氨法脫硫技術的推廣應用。 因此，如何設計一種更加有效地控制氨的揮發損耗，設備結構更加簡單，更具有抗
堵塞性，而且傳質效率更高的氨法脫硫裝置和方法，是氨法煙氣脫硫技術推廣應用的重要
保證，具有重要的意義。

發明內容
本發明需要解決的技術問題是公開一種新型的排氣處理，即煙氣脫硫裝置，具體
為一種煙氣脫硫塔，以及使用所述排氣裝置的煙氣處理即脫硫方法，具有更高的傳質效率
和控制氨逃逸浪費的性能，且可優化水的利用，簡化設備結構。 為實現上述目的，本發明的頂進式煙氣脫硫裝置的技術方案如下 本發明的頂進式煙氣脫硫裝置包括頂進式煙氣脫硫塔，煙氣從塔頂部進入，其創
新的實質在於提供了一種具有向上安裝的霧化噴嘴的吸收液或脫硫液或脫硫吸收液的噴淋器，構成一種既包括氣液逆流也包括氣液順流的氣液混合流的接觸模式；尤其是，在氣液 接觸之前，煙氣先經過均布器，強化氣液接觸的均勻性，在氣液接觸之後，煙氣進入脫硫塔 外置的水平流除沫器，除沫效率更高。 所述脫硫塔包括設置在其頂部或上部的煙氣進口，設置在中部的煙氣出口 ；
所述煙氣進口至煙氣出口之間為吸收器，所述煙氣出口至塔底之間為氧化結晶 器； 所述吸收器內設置有煙氣分布器和吸收液噴淋器，並且所述煙氣分布器在所述吸 收液噴淋器的上方； 所述氧化結晶器內設置有空氣鼓泡器和攪拌器，並且所述攪拌器的安裝接口位於 所述鼓泡器安裝接口的下方； 尤其是，吸收液噴淋器由吸收液輸送主管，與主管相連接的支管和連接在支管上 的霧化噴嘴組成，尤其是，霧化噴嘴向上安裝，即霧化噴嘴的噴口向上。這樣，在脫硫液經過 噴淋器向上噴出後，形成一個拋物線的運動軌跡，首先以逆流方式與煙氣接觸，至最高點後 下落，以並流或稱順流方式再與煙氣接觸，因此，在噴淋器上方，吸收液與煙氣同時逆流和 順流(也可稱為混流)接觸，從而較以前的技術具有更高的接觸效率，尤其是可以確保省去 水冷激噴淋器，簡化脫硫塔的結構，節省投資，並可以優化水的利用。而在噴淋器以下，煙氣 與脫硫液成並流狀態，可以確保煙氣中的氨被二氧化硫有效消耗，從而有效控制煙氣中的 氨夾帶損耗及氨逃逸損失。 而且，噴嘴的數量與所述塔體內煙氣流通面積的比例為0.5 1.5，優選地為 0.75 1.0。這樣，可以確保噴嘴的分布均勻，提供足夠的氣液接觸面積，並且不會使得結 構過於複雜。 所述的噴嘴可以為任何一種霧化效果優良的噴嘴，包括空心噴嘴，實心噴嘴，或多 環噴嘴，較好地選用實心或多環噴嘴，最好選用多環噴嘴。空心噴嘴內無構件，分為切向 流和軸向流兩種；實心噴嘴內置旋流片，多環噴嘴或稱；螺旋噴嘴，形象地也稱為豬尾巴噴 嘴，由直徑逐漸變小的多匝螺旋， 一般為2 4匝，優選地為2. 5 3. 5匝組成。所述噴嘴 的噴口直徑為20 80mm，優選地為30 60mm。 本發明中，所述煙氣出口下方為氧化結晶器，其中設置有1 6支空氣鼓泡器，優 化地2 4支空氣鼓泡器，和1 6臺側裝式.攪拌器，優化地2 4臺側裝式攪拌器，將 從吸收器獲得的亞硫酸銨氧化為硫酸銨，而且可以在硫酸銨濃度超過其對應條件的溶解度 情況下結晶析出固體硫酸銨，使得吸收液成為含有固體的漿態狀液體。其中的攪拌器具有 使得吸收液中的固體懸浮不沉積的功能，和分散空氣鼓泡的功能。此外，氧化結晶器還具有 吸收液的循環槽的功能，使得脫硫過程具有良好的操作彈性和安全運行可靠性，並且節約 佔地面積。 同時，為了確保有效或高效的氧化功能，氧化結晶器的直徑(指內徑)可以吸收 器的直徑，其比例為1.0 1.5倍，優化地為1.0 1.35。而且，氧化結晶器的液位高度， 或者設置在所述氧化結晶器塔體上的吸收液溢流出口距離塔底為6. 0 18. Om，優選地為 10. 0 15. Om ;吸收液噴淋器和煙氣分布器在豎直方向上相距2. 0 8. Om，優選地為4. 0 6. Om。 本發明的頂進式煙氣脫硫裝置的特徵還在於，配置有1 4個吸收液循環迴路，優化地，有2個或3個吸收液循環迴路，所述吸收液循環迴路包括所述吸收液噴淋器，和通過 所述吸收液噴淋器的所述吸收液輸送主管在所述脫硫塔體外連接的吸收液循環管，和與所 述吸收液循環管相連接的吸收液循環泵，並且所述吸收液循環泵與所述氧化結晶器上設置 的吸收液循環出口相連接。這樣，可以至少配備一個備用循環迴路，用於當在用循環迴路故 障時快速啟用備用迴路，或者即使有某一迴路故障時仍然有其他迴路在運行，確保運行的 連續和穩定；而且可以確保在大型，甚至特大型處理規模情況下，使得煙氣處理量與循環吸 收液的總流量之比例達到65 100，以克服現有其他氨法脫硫技術中吸收液循環量過低的 缺點。 而且，還在於，所述脫硫塔的煙氣出口在塔體外連接著一個水平流除沫器，且所述 除沫器內置有兩組或三組填料層，或稱為氣液分離組件，以及填料層前方設置的水噴淋器。 所述水噴淋器，由水分布管和與所述水分布管相連接的霧化噴嘴構成，並且所述噴嘴的個 數與所述除沫器的面積(煙氣流過的垂直截面，或與水平方向垂直的豎直截面面積)之比 為0. 5 1. 5。尤其是除沫器中煙氣流速低於煙氣管道，或稱煙道中的流速，兩者的比例為 0. 3 0. 6。這樣可以高效分離煙氣中夾帶的液滴，尤其吸收液的液沫，或稱為霧沫夾帶，降 低煙氣的二次汙染；水噴淋器可以有效衝洗可能附著在氣液分離組件上的固體，防止堵塞 氣體流道；設置兩組分離填料組件是為了更好地衝洗，且可防止衝洗水的霧沫夾帶。所述的 氣液分離組件可以是常規的波紋板片平行組合而成，波紋板片用塑料板或玻璃纖維增強的 塑料板製成，板間距在20-50mm之間，板厚在2-4mm之間。 優化地，所述煙氣出口中還設置有水噴淋器，其連接的噴嘴數量是所述煙氣出口 面積(煙氣流過的垂直截面面積)的0. 5 1. 5倍。 此外，在所述氧化結晶器的吸收液溢流出口下方還依次設置有空氣進口 ，攪拌器
接口和吸收液出口 ，空氣鼓泡管與空氣進口相連接，攪拌器與攪拌器接口相連接；在所述吸
收液溢流出口的上方或者下方塔體上還設置有補水進口 ，並且補水進口通過管線與所述除
沫器的水出口相連接。這樣，可以使得脫硫裝置所需的工藝水災進入脫硫塔參與煙氣脫硫
之前，用於洗滌煙氣，尤其洗滌煙氣除沫器，使得更容易控制整個過程的水平衡。 本發明的煙氣脫硫裝置還有一個特徵是，脫硫原料氨的進口可以設置在所述吸收
液循環管上，也可以在吸收液儲槽的殼體上，優選地在所述的吸收液儲槽上設置的吸收液
循環出口與所述的循環泵進口之間的吸收液循環管上。這樣，可以確保流量較小的原料流
股與流量很大的循環吸收液流股之間快速的混合，為脫硫效率提供保證。 此外，為配合本發明的頂進式脫硫裝置的使用，還配置了用於輸送煙氣的煙氣鼓
風機，及輸送煙氣的煙道，用於輸送工藝水的水泵，用於輸送氧化空氣的空氣鼓風機或壓縮
機，用於從吸收液中分離硫酸銨固體的液固分離設備，這些都是煙氣脫硫裝置中的常規配
置。特別地，所述的液固分離設備包括沉降式或水力旋流式固體濃縮設備，和離心、壓榨或
真空式分離設備，甚至還包括硫銨乾燥設備，還可能包括包裝設備和儲藏設備在，這些設備
是氨法煙氣脫硫過程常備的輔助設備。 本發明的使用上述發明的頂進式煙氣脫硫方法，以氨為原料，其特徵如下
含有二氧化硫和煙塵等汙染物且溫度大於IO(TC的煙氣，從位於脫硫塔頂部或上 部的煙氣進口進入所述吸收器，經過吸收器內設置的煙氣分布器均勻分布後，與吸收液噴 淋器向上噴射而出的含有氨的吸收液霧滴同時逆流和順流接觸，發生混合、傳熱和傳質並化學反應，洗滌和吸收煙氣中的汙染物，尤其將二氧化硫變為亞硫酸銨進入吸收液，同時煙 氣溫度下降50 IO(TC，脫硫效率大於90 95% ; 煙氣下行穿過所述吸收液噴淋器，與同時下行的吸收液霧滴順流接觸，進一步脫 硫，並脫出煙氣中存在的氨氣，煙氣和吸收液繼續下行，煙氣與吸收液相分離進入煙氣出 口 ，經過其中設置的水噴淋器噴水洗滌後進入除沫器，除去夾帶的液滴成為淨化煙氣，進入 煙囪排放，同時除沫器的除沫元件間斷地被內置的水噴淋器衝洗，衝洗後的水進入所述脫 硫塔的氧化結晶器，調節水平衡； 所述吸收液與煙氣分離後下行進入氧化結晶器，其中的亞硫酸銨被鼓入的空氣氧
化為硫酸銨，並進而結晶析出硫酸銨固體，使吸收液成漿狀水溶液，所述漿狀水溶液被間斷
或連續輸送到脫硫塔外的硫銨分離設備，得到複合國家化肥標準的商品硫酸銨； 並且，所述淨化煙氣中剩餘二氧化硫含量小於50 250mg/Nm3，所述淨化煙氣中逃
逸氨含量小於5 25mg/Nm3。 此外，所述氨是氨含量在O. 5 25%的氨水溶液，氨含量大於99%的液化氨，還可 以是氨含量大於1%的氨氣，並且，(1)控制氨的加入量使吸收液的pH值維持在5. 0 6. 5 之間；(2)間斷或連續將氨加入到所述氧化結晶器或吸收液循環管中，使吸收液氨化；(3) 吸收液從所述氧化結晶器經吸收液循環迴路被輸送到吸收液噴淋器，洗滌吸收煙氣中的二 氧化硫及其他汙染物；(4)煙氣體積流量(標態)是吸收液循環體積流量(總流量)的65 195倍，由所述吸收液循環迴路的運行數量或者吸收液的循環流量決定。
還有，氧化結晶器的液位控制在8. 0 16. Om，由所述除沫器的衝洗水量或衝洗時 間決定；所述氧化結晶器的吸收液密度在1. 25 1. 40kg/m 對應的銨鹽(包括硫酸銨和氯 化銨)總重量濃度在45 70%之間，尤其是其中含固體硫酸銨在5 20%，具體由向所述 硫銨分離設備的排除量決定。 與現有技術方案相比，採用本發明的脫硫裝置和脫硫方法的有益效果是，煙氣中 二氧化硫的脫出效果可以達到95 99%以上，確保淨化煙氣中剩餘二氧化硫含量小於 50 250mg/Nm 而且具有優越的氨逃逸控制效果，使得淨化煙氣中逃逸氨含量小於5 25mg/Nm3。本發明的向上安裝的霧化噴嘴可以使得氣液兩相可以撞擊和射流接觸，並藉助 於煙氣均布器，確保提供較高的傳質效率和較低的塔高，尤其是可以使得在所述吸收液噴 淋器上方形成煙氣與吸收液的同時逆流合順流的混流接觸，完成主要脫硫任務，還可以取 消現有其他技術方案中設置的冷激水噴淋構件；在下方形成煙氣與吸收液的順流接觸，進 一步提高脫硫效率，同時有效控制氨的逃逸損失；脫硫塔體外置水平流除沫器，效率高，設 備緊湊，即節省了投資，還優化了水的利用。


圖1為頂進式煙氣脫硫塔的結構示意圖。
圖2為頂進式煙氣脫硫裝置的流程示意圖。
具體實施例方式
參見圖1和圖2，本發明的頂進式煙氣脫硫裝置包括脫硫塔1。 所述脫硫塔1頂部設置有煙氣進口 104，所述脫硫塔1中部設置有煙氣出口 105 ;所述煙氣進口 104至煙氣出口 105之間為吸收器IO，所述煙氣出口 105至塔底103之間為 氧化結晶器20 ;所述吸收器10內設置有煙氣分布器11和吸收液噴淋器2，並且所述煙氣分 布器11在所述吸收液噴淋器12的上方；所述氧化結晶器20內設置有空氣鼓泡器13和攪 拌器14，並且所述攪拌器14的安裝接口 IOIO位於所述鼓泡器13安裝接口 1011的下方； 所述氧化結晶器20的直徑是所述吸收器10的直徑的1. 25倍；所述氧化結晶器20內設置 的空氣鼓泡器13的數量為4，攪拌器14為側裝式攪拌器且數量為4臺。
而且，所述頂進式脫硫裝置還包括在脫硫塔1體外設置的水平流除沫器6，除沫器 6與所述煙氣出口 105相連接，並且所述除沫器6內設置有水噴淋器17，所述水噴淋器17 的噴嘴數量是所述除沫器6面積的1. 0倍；吸收液噴淋器12的噴嘴的噴口向上，並且噴嘴 的數量為所述吸收器10面積的1. 0倍；所述煙氣出口 105內設置有水噴淋器，並且水噴淋 器的噴嘴數量是所述煙氣出口 105面積的0. 75倍。 還有，所述頂進式脫硫裝置還配置有2個吸收液循環迴路，所述吸收液循環迴路 包括所述吸收器10體內的吸收液噴淋器12，連接所述吸收液噴淋器12並設置在吸收器10 上的吸收液循環進口 106，在脫硫塔1體外設置的並與吸收液循環進口 106相連接的吸收液 循環管3，與吸收液循環管3相連接的吸收液循環泵2，並且吸收液循環泵2與所述氧化結 晶器20上設置的吸收液循環出口 109相連接。
實施例1 —臺260T/h的燃煤發電鍋爐，燃用高硫煤，燃煤含硫量為3. 0%，其煙氣表態流量 為320， OOOmVh，煙氣含二氧化硫8， 500mg/Nm3，含煙塵80mg/Nm3，其它組分，比如三氧化硫， 氧化氮和氯化氫或氟化氫的含量未能測定，煙氣溫度135°C。 採用本發明的脫硫方法，含有二氧化硫和煙塵等汙染物且溫度大於10(TC的煙氣， 或稱為原煙氣，從位於脫硫塔1頂部的煙氣進口 104進入所述吸收器IO，經過吸收器10內 設置的煙氣分布器11均勻分布後，與吸收液噴淋器12向上噴射而出的含有氨的吸收液霧 滴同時逆流和順流接觸，發生混合、傳熱和傳質並化學反應，洗滌和吸收煙氣中的汙染物， 尤其將二氧化硫變為亞硫酸銨進入吸收液，同時煙氣溫度下降8(TC，脫硫效率大於95% ;
煙氣下行穿過所述吸收液噴淋器12，與同時下行的吸收液霧滴順流接觸，進一步 脫硫，並脫出煙氣中存在的氨氣，煙氣和吸收液繼續下行，煙氣與吸收液相分離進入煙氣出 口 105，經過其中設置的水噴淋器噴水洗滌後進入除沫器6，除去夾帶的液滴成為淨化煙 氣，進入煙囪排放，同時除沫器6的除沫元件16間斷地被內置的水噴淋器17衝洗，衝洗後 的水進入所述脫硫塔1的氧化結晶器20，調節水平衡； 所述吸收液與煙氣分離後下行進入氧化結晶器20，其中的亞硫酸銨被鼓泡器13 鼓入的空氣氧化為硫酸銨，並進而結晶析出硫酸銨固體，使吸收液成漿狀水溶液，攪拌器14 的連續攪拌即促進了空氣的分散和與吸收液的混和，並防止漿液中固體的沉積，所述漿狀 水溶液被間斷或連續輸送到脫硫塔外的硫銨分離設備，得到複合國家化肥標準的商品硫酸銨。 原料氨是氨含量為99. 5%的液化氨，並且氨的加入量1430kg/h，吸收液的pH值維 持在5. 6，液化氨從所述脫硫塔1的氧化結晶器20上設置的氨加入口 108連續加入到所述 吸收液中，吸收液被不斷氨化，吸收液從所述氧化結晶器20經兩個吸收液循環迴路，即兩 臺吸收液循環泵2經過兩根吸收液循環管線3，被輸送到吸收液噴淋器12，每個迴路的流量
9為2400mVh，使得所處理的煙氣體積流量(標態)達到吸收液循環迴路輸送的吸收液循環 體積流量的67倍。 還有，氧化結晶器20的液位控制在14. Om，由水加入量控制，且所述水在進入氧化
結晶器20之前被用來衝洗除沫器6，平均加水量為13. 2mVh，所述氧化結晶器20的吸收液
密度控制在1. 285kg/m3，由向硫銨分離設備5排除的漿液流量控制，為間斷出料。 由此，本實施例中，獲得的淨化煙氣中剩餘二氧化硫含量為145mg/Nm3，脫硫效率
達到98. 3%，而且，淨化煙氣中逃逸氨含量為6mg/Nm 滿足中國硫銨化肥一等品標準(即
含氮量21. 0% )硫酸銨產量為5570kg/h。 實施例2 —臺260T/h的燃煤發電鍋爐，燃用高硫煤，燃煤含硫量為0. 6%，其煙氣表態流量 為320， OOOmVh，煙氣含二氧化硫1400mg/Nm3，含煙塵40mg/Nm3，其它組分，比如三氧化硫， 氧化氮和氯化氫或氟化氫的含量未能測定，煙氣溫度125°C。
採用本發明的方法，與實施例1相同。 原料氨是氨含量為18. 0%的氨水，並且加入量1260kg/h，吸收液的pH值維持在 5. 3，所述氨水連續加入所述吸收液，加入位置在所述吸收液循環管線3上，具體在所述氧 化結晶器20的吸收液循環出口 109與循環泵2的進口之間的循環管3上設置的氨加入進 口 108，吸收液被不斷氨化，吸收液從所述氧化結晶器20經兩個吸收液循環迴路被輸送到 吸收液噴淋器12，每個迴路的流量為900mVh，使得所處理的煙氣體積流量(標態)達到吸 收液循環迴路輸送的吸收液循環體積流量的178倍。 還有，氧化結晶器20的液位控制在8. Om，由水加入量控制，且所述水在進入氧化 結晶器20之前被用來衝洗除沫器6，平均加水量為13. OmVh，氧化結晶器20的吸收液密度 控制在1. 27kg/m3，由向硫銨分離設備5排除的漿液流量控制，為間斷出料。
由此，本實施例中，獲得的淨化煙氣中剩餘二氧化硫含量58mg/Nm3，脫硫效率達到 95. 9X，而且，淨化煙氣中逃逸氨含量為8mg/Nm 滿足中國硫銨化肥合格品標準(即含氮量 20. 5% )硫酸銨產量為918kg/h。
權利要求
一種頂進式排氣處理裝置，包括脫硫塔，所述脫硫塔頂部或上部設置有煙氣進口，所述脫硫塔中部設置有煙氣出口；所述煙氣進口至煙氣出口之間為吸收器，所述煙氣出口至塔底之間為氧化結晶器；所述吸收器內設置有煙氣分布器和吸收液噴淋器，並且所述煙氣分布器在所述吸收液噴淋器的上方；所述氧化結晶器內設置有空氣鼓泡器和攪拌器，並且所述攪拌器的安裝接口位於所述鼓泡器安裝接口的下方；其特徵在於所述脫硫裝置還包括在所述脫硫塔體外設置的除沫器，所述除沫器與所述煙氣出口相連接，並且所述除沫器內設置有水噴淋器，所述水噴淋器的噴嘴數量是所述除沫器面積的0.5～1.5倍；所述吸收液噴淋器的噴嘴的噴口向上，並且所述噴嘴的數量為所述吸收器面積的0.5～1.5倍。
2. 根據權利要求1所述的頂進式排氣處理裝置，其特徵在於，所述脫硫裝置還配置有 1 4個吸收液循環迴路，所述吸收液循環迴路包括所述吸收器體內的吸收液噴淋器，連接 所述吸收液噴淋器並設置在所述吸收器上的吸收液循環進口 ，在所述脫硫塔體外設置的並 與所述吸收液循環進口相連接的吸收液循環管，與所述吸收液循環管相連接的吸收液循環 泵，並且所述吸收液循環泵與所述氧化結晶器上設置的吸收液循環出口相連接。
3. 根據權利要求2所述的頂進式排氣處理裝置，其特徵在於，所述脫硫裝置配置有2個 或3個吸收液循環迴路。
4. 根據權利要求3所述的頂進式排氣處理裝置，其特徵在於，所述氧化結晶器的直徑 是所述吸收器的直徑的1. 0 1. 5倍。
5. 根據權利要求4所述的頂進式排氣處理裝置，其特徵在於，所述煙氣出口內設置有 水噴淋器，並且所述水噴淋器的噴嘴數量是所述煙氣出口面積的0. 5 1. 5倍。
6. 根據權利要求5所述的頂進式排氣處理裝置，其特徵在於，所述氧化結晶器內設置 的所述空氣鼓泡器的數量為2 4，所述攪拌器為側裝式攪拌器，且數量為2 4臺。
7. —種頂進式排氣處理方法，其特徵在於含有二氧化硫和煙塵等汙染物且溫度大於IO(TC的煙氣，從位於脫硫塔頂部或上部的 煙氣進口進入所述吸收器，經過吸收器內設置的煙氣分布器均勻分布後，與吸收液噴淋器 向上噴射而出的含有氨的吸收液霧滴同時逆流和順流接觸，發生混合、傳熱和傳質並化學 反應，洗滌和吸收煙氣中的汙染物，尤其將二氧化硫變為亞硫酸銨進入吸收液，同時煙氣溫 度下降50 100。C，脫硫效率大於90 95% ;煙氣下行穿過所述吸收液噴淋器，與同時下行的吸收液霧滴順流接觸，進一步脫硫，並 脫出煙氣中存在的氨氣，煙氣和吸收液繼續下行，煙氣與吸收液相分離進入煙氣出口 ，經過 其中設置的水噴淋器噴水洗滌後進入除沫器，除去夾帶的液滴成為淨化煙氣，進入煙囪排 放，同時除沫器的除沫元件間斷地被內置的水噴淋器衝洗，衝洗後的水進入所述脫硫塔的 氧化結晶器，調節水平衡；所述吸收液與煙氣分離後下行進入氧化結晶器，其中的亞硫酸銨被鼓入的空氣氧化為 硫酸銨，並進而結晶析出硫酸銨固體，使吸收液成漿狀水溶液，所述漿狀水溶液被間斷或連 續輸送到脫硫塔外的硫銨分離設備，得到複合國家化肥標準的商品硫酸銨；並且，所述淨化煙氣中剩餘二氧化硫含量小於50 250mg/Nm3，所述淨化煙氣中逃逸氨 含量小於5 25mg/Nm3。
8. 根據權利要求7所述的頂進式排氣處理方法，其特徵在於，所述氨是氨含量在0. 5 25 %的氨水溶液，氨含量大於99 %的液化氨，還可以是氨含量大於1 %的氨氣，並且(1) 控制氨的加入量使吸收液的pH值維持在5. 0 6. 5之間；(2) 間斷或連續將氨加入到所述氧化結晶器或吸收液循環管中，使吸收液氨化；(3) 吸收液從所述氧化結晶器經吸收液循環迴路被輸送到吸收液噴淋器，洗滌吸收煙 氣中的二氧化硫及其他汙染物；(4) 煙氣體積流量是吸收液循環體積流量的65 195倍，由所述吸收液循環迴路的運 行數量或者吸收液的循環流量決定。
9.根據權利要求8所述的頂進式排氣處理方法，其特徵在於，所述氧化結晶器的液位 控制在8. 0 16. 0m，由所述除沫器的衝洗水量或衝洗時間決定；所述氧化結晶器的吸收液 密度在1. 25 1. 40kg/m3，由向所述硫銨分離設備的排除量決定。
全文摘要
本發明公開一種新型的頂進式排氣處理裝置和方法，排氣從裝置頂部進入，實現含氨鹼性吸收液吸收排氣中酸性氣體，並進而氧化和結晶的多功能一體化過程。本發明創新的實質在於，設置的排氣均布器和向上安裝的霧化噴嘴可以使得氣液兩相撞擊射流接觸，尤其在吸收液噴淋器上方形成排氣與吸收液的同時逆流和順流接觸，完成主要處理任務，取消其他技術中設置的冷激水噴淋構件；在下方排氣與吸收液順流接觸，進一步提高處理效率，同時有效控制氨的逃逸損失；採用水平流除沫器，效率高，設備緊湊，可望在排氣淨化領域獲得廣泛應用。
文檔編號B01D53/78GK101791513SQ200910045740
公開日2010年8月4日 申請日期2009年2月3日 優先權日2009年2月3日
發明者王建敏 申請人:王建敏