專利名稱：脫硫塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種脫硫塔。
背景技術(shù)：
以煤或石油為燃料的鍋爐或火力發(fā)電廠排放大量廢氣(煙氣，煙道氣)。這些煙氣含有SOx、NOx、HCl和HF等有害物質(zhì)，其中SOx是形成酸雨的主要物質(zhì)。隨燃燒煤種的不同，SO2含量通常在300-5000ppmv(1000-15000mg/Nm3)之間。但是，煙氣量十分巨大，以燃煤鍋爐而論，蒸汽規(guī)模從35T/h到2500T/h，發(fā)電機組容量6MW到1000MW，煙氣量由5萬Nm3/h到250萬Nm3，SO2排放量1000噸/年到100,000噸/年。由于SO2是酸性氣體，采用堿性水溶液脫吸煙氣中的SOx，即煙氣脫硫(FGD)是有效的方法，具有廣泛的應(yīng)用價值。
現(xiàn)有的成熟的工業(yè)化技術(shù)主要是以石灰石為原料的方法，由于石膏的用途較小，脫硫副產(chǎn)的石膏以拋棄為主。因此，這類方法稱為拋棄法。拋棄法具有明顯的缺點消耗新的自然資源；廢氣變廢渣，帶來新的污染；同時排放CO2，為溫室氣體。
以氨為原料的方法屬于回收法，其反應(yīng)原理如下
(硫酸銨)硫酸銨(簡稱硫銨)是一種高效化肥，其肥效比碳銨高一倍，比尿素也要高20％。原料氨中的有效氮N價值在18-19元/N，但是，在硫銨中，其價值可提高到30元/N，相當(dāng)于SO2的價值達(dá)到400-500元/噸，或者煤中的硫的價值達(dá)到800-1000元/噸。因此，以氨為原料的FGD技術(shù)可以產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟價值。
另外，碳銨或尿素僅含氮營養(yǎng)，而硫銨中同時含氮和硫營養(yǎng)。因此，硫銨是比碳銨和尿素更好的化肥，在中國具有巨大的市場前景。
但是，以氨為原料的煙氣脫硫過程也存在很多技術(shù)上的難點。
以氨為原料的煙氣脫硫過程主要包括四個具體的過程(步驟)(1)SO2吸收
與基于石灰石為原料的石灰石—石膏法不同，由于氨易于揮發(fā)，在氣體相中同時存在氨、SO2和SO3，因此，容易形成亞硫銨和硫銨霧，并以此霧核心，煙氣中的飽和水蒸汽會凝結(jié)在這些霧上，形成濃密的白霧，一方面造成氨損失，另一方面造成二次污染。這也正式氨法過去長期未能很好解決的第一個關(guān)鍵技術(shù)難題。
(2)亞硫銨氧化向亞硫酸銨水溶液鼓空氣直接氧化，便可得到硫酸銨
亞硫銨氧化反應(yīng)實際上在吸收過程中也會發(fā)生，只不過由于煙氣中O2含量低，反應(yīng)速度慢，氧化率較低，一般不予考慮。
亞硫酸銨氧化和其他亞硫酸鹽相比明顯不同，NH4+對氧化過程有阻尼作用。文獻(xiàn)[Chemical Engineering Science，2000]闡述了這一獨特性質(zhì)，NH4+顯著阻礙O2在水溶液中的溶解。當(dāng)鹽濃度小于0.5mol/L(約5％(wt))時，亞硫銨氧化速率隨其濃度增加而增加，而當(dāng)超過這個極限值時，氧化速率隨濃度增加而降低。這也是氨法的第二個技術(shù)困難。
另外，為了方便離心分離，硫銨的結(jié)晶體不能過小，一般應(yīng)控制在0.2毫米以上。為了方便農(nóng)民直接施肥，甚至需要大于0.5-1.0毫米以上的結(jié)晶體。因此，如何控制大顆粒硫銨結(jié)晶，直接便于農(nóng)業(yè)使用，而不需要進行再次造粒，便成為該技術(shù)的第四個技術(shù)關(guān)鍵。
(4)尾氣夾帶氨的回收如前所述，與其他堿性物質(zhì)不同的是，氨易揮發(fā)。傳統(tǒng)的逆流接觸式吸收塔，不論是噴淋塔、填料塔還是板式塔，在位于塔頂部的接觸點，吸收液中氨濃度最高，而氣體相中SO2濃度最低。因此，氨在氣相中的濃度將最高。這意味著氨隨尾氣溢出脫硫塔的量將很大。這既會造成氨的浪費損失，又會造成新的污染。
上述問題也是氨法在過去長期未能很好發(fā)展的一個原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是設(shè)計一種以氨為原料的新的脫硫塔，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本實用新型的脫硫塔，包括圓柱型或矩形的塔體；設(shè)置在塔體內(nèi)頂部的氨回收段；設(shè)置在塔體內(nèi)氨回收段下方的SO2吸收段；設(shè)置在SO2吸收段下方的中間隔板，隔板上設(shè)有用于煙氣上升的具有升氣帽的升氣孔；設(shè)置在中間隔板下方的增濕降溫段；設(shè)置在增濕降溫段下方的下部隔板，下部隔板與增濕降溫段之間的空腔為硫銨結(jié)晶段，下部隔板與塔體底部之間的空腔為氧化段；氨回收段上方設(shè)有與設(shè)置在塔體上的稀硫銨吸收液入口相連接的吸收液分布器；煙氣入口設(shè)置在增濕降溫段與硫銨結(jié)晶段之間，煙氣入口的入口管線上設(shè)有降溫增濕液入口；氧化段底部設(shè)有與設(shè)置在塔體上的空氣入口相連接的空氣分布器，氧化段上部設(shè)有空氣出口，最好通過管線與煙氣入口相連接；煙氣出口設(shè)置在塔體頂部；SO2吸收段、靠近中間隔板處與氧化段通過中間管線相連接；增濕降溫段的上方設(shè)有與設(shè)置在塔體上的循環(huán)吸收液入口相連接的循環(huán)液分布器；硫銨結(jié)晶段的底部設(shè)有硫銨料漿出口，通過管線并經(jīng)輸送泵與顆粒分級水力旋流器相連接。
SO2濃度為1000-15000mg/Nm3，溫度為110～180℃的含SO2的鍋爐煙氣先與重量濃度為3～30％的稀硫銨水溶液接觸，初步降溫增濕，將其溫度降低到50～100℃，從中下部進入脫硫塔的增濕降溫段，與自上而下的硫銨水溶液接觸，降溫增濕，煙氣中的水汽含量接近飽和含量；煙氣可以直接進入脫硫塔，或經(jīng)過再熱器降溫以后再進入脫硫塔；煙氣離開降溫增濕段后進入脫硫塔上部的SO2吸收段，與自上而下的含稀硫銨和氨的吸收液接觸，其中SO2大部分被吸收，吸收液中的氨與SO2反應(yīng)生成亞硫銨，所說的亞硫銨為亞硫酸銨和亞硫酸氫銨混合物；氣液體積流量比為200～2000，操作溫度為40～60℃，噴淋密度為5～50m3/m2/h，稀硫銨吸收液中的硫銨重量濃度為3～30％。
煙氣隨后進入脫硫塔頂部的氨回收段，與自上而下的稀硫銨吸收液接觸，氨回收段具有吸收氨和進一步吸收SO2的雙重功能，最后煙氣通過出口管進入煙囪排放，此時煙氣處于水汽飽和狀態(tài)；氣液比為200～2000，操作溫度為40～60℃，噴淋密度為5～50m3/m2/h；所說的稀硫銨吸收液為硫銨和水的混合溶液，來源于液氨、氨水或碳銨和水；
從頂部進入脫硫塔的稀硫銨吸收液，依次經(jīng)過氨回收段和SO2吸收段后，變?yōu)榱讼喠蜾@和硫銨的混合溶液，通過中間管線進入位于脫硫塔底部的氧化段，與從脫硫塔底部鼓入的空氣所氧化，亞硫銨與空氣中的氧反應(yīng)生成硫銨，形成稀硫銨水溶液，氧化效率可以達(dá)到99％以上；以稀硫銨吸收液總重量計，空氣鼓入量為1～100m3/kg，操作溫度為40～60℃；氧化段的稀硫銨水溶液通過吸收液循環(huán)泵輸部分送到氨回收段，作為吸收液，部分送到脫硫塔的增濕降溫段；送到脫硫塔的增濕降溫段的稀硫銨水溶液的重量為總重量的1～10％；在增濕降溫段稀硫銨水溶液被濃縮，進入增濕降溫段下方的硫銨結(jié)晶段，由于稀硫銨水溶液不斷與高溫的煙氣接觸，稀硫銨水溶液中的水不段被蒸發(fā)，硫銨處于過飽和的狀態(tài)，在硫銨結(jié)晶段析出結(jié)晶，獲得含有晶體狀固體硫銨的硫銨料漿，硫銨結(jié)晶段中硫銨固體的重量濃度控制在5-20％；硫銨結(jié)晶段操作溫度為40～60℃；硫銨料漿經(jīng)過泵輸送進入顆粒分級旋流器，分出的含有粒徑大于200微米的硫銨晶體顆粒的稠液進入離心機，分離得到固體硫銨，即商品硫銨，旋流器上部清夜回流到脫硫塔的煙氣增濕降溫段，離心機的母液也回流到脫硫塔的降溫增濕段。
經(jīng)過脫硫塔后，煙氣中主要污染物的凈化效率可以達(dá)到SO2＝95-99.5％；SO3＝99-100％；HCl＝99-100％；HF＝99-100％；NOx＝10-30％；塵＝50-95％。尾氣中SO3、HCl和HF等強酸性物質(zhì)，尤其是形成酸露點腐蝕的SO3基本上全部被清除了。
由上述公開的技術(shù)方案看見，本實用新型的脫硫塔，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，結(jié)構(gòu)簡單，便于工業(yè)化實施，具有較大的實用價值。


圖1為脫硫塔結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型的脫硫塔裝，包括圓柱型或矩形的塔體101；設(shè)置在塔體101內(nèi)頂部的氨回收段102；設(shè)置在塔體101內(nèi)氨回收段102下方的SO2吸收段103；設(shè)置在SO2吸收段103下方的中間隔板104，中間隔板104上設(shè)有用于煙氣上升的具有升氣帽105的升氣孔106；設(shè)置在中間隔板104下方的增濕降溫段107；設(shè)置在增濕降溫段107下方的下部隔板108，下部隔板108與增濕降溫段107之間的空腔為硫銨結(jié)晶段109，下部隔板108與塔體101底部之間的空腔為氧化段110；氨回收段102上方設(shè)有與設(shè)置在塔體上的稀硫銨吸收液入口相連接的吸收液分布器111；煙氣入口113設(shè)置在增濕降溫段107與硫銨結(jié)晶段109之間，煙氣入口113的入口管線118上設(shè)有降溫增濕液入口119；氧化段110底部設(shè)有與設(shè)置在塔體上的空氣入口相連接的空氣分布器112，氧化段110上部設(shè)有空氣出口120，最好通過管線與煙氣入口113相連接；煙氣出口114設(shè)置在塔體101頂部；SO2吸收段103、靠近中間隔板104處與氧化段110通過中間管線115相連接；增濕降溫段107的上方設(shè)有與設(shè)置在塔體上的循環(huán)吸收液入口相連接的循環(huán)液分布器116；硫銨結(jié)晶段109的底部設(shè)有硫銨料漿出口117，通過管線并經(jīng)輸送泵與顆粒分級水力旋流器3相連接；
為防止結(jié)晶池的硫銨沉降結(jié)塊，在結(jié)晶段的側(cè)面裝有攪拌裝置。
按照本實用新型優(yōu)選的方案降溫增濕段107由1-3塊大孔徑、高開空率的波紋式穿流篩板組成，孔徑為10～30mm，開空率為10～40％，波長為20～200mm，波峰高5～50mm；SO2吸收段103采用的傳質(zhì)內(nèi)構(gòu)件是高效率、低阻力的柵格填料或板波紋填料，比表面積為40～150m2/m3，填料裝填高度為0.5～5m，吸收段的填料層數(shù)為1～5層；氨回收段102采用的傳質(zhì)內(nèi)構(gòu)件也是高效率、低阻力的柵格填料或板波紋填料，比表面積為40～150m2/m3，填料裝填高度為0.5～5m；進一步，在氨回收段102后設(shè)有除沫段，該段的主要功能是除去煙氣中夾帶的水沫，由復(fù)合的填料組成，包括高表面積的波紋填料和絲網(wǎng)填料。經(jīng)過除沫段后，尾氣中的水沫含量小于10-100mg/Nm3。
權(quán)利要求1.一種脫硫塔，包括圓柱型或矩形的塔體(101)，其特征在于，還包括設(shè)置在塔體(101)內(nèi)頂部的氨回收段(102)；設(shè)置在塔體(101)內(nèi)氨回收段(102)下方的SO2吸收段(103)；設(shè)置在SO2吸收段(103)下方的中間隔板(104)，中間隔板(104)上設(shè)有用于煙氣上升的具有升氣帽(105)的升氣孔(106)；設(shè)置在中間隔板(104)下方的增濕降溫段(107)；設(shè)置在增濕降溫段(107)下方的下部隔板(108)，下部隔板(108)與增濕降溫段(107)之間的空腔為硫銨結(jié)晶段(109)，下部隔板(108)與塔體(101)底部之間的空腔為氧化段(110)；氨回收段(102)上方設(shè)有與設(shè)置在塔體上的稀硫銨吸收液入口相連接的吸收液分布器(111)；煙氣入口(113)設(shè)置在增濕降溫段(107)與硫銨結(jié)晶段(109)之間，煙氣入口(113)的入口管線(118)上設(shè)有降溫增濕液入口(119)；氧化段(110)底部設(shè)有與設(shè)置在塔體上的空氣入口相連接的空氣分布器(112)，氧化段(110)上部設(shè)有空氣出口(120)；煙氣出口(114)設(shè)置在塔體(101)頂部；SO2吸收段(103)、靠近中間隔板(104)處與氧化段(110)通過中間管線(115)相連接；增濕降溫段(1070的上方設(shè)有與設(shè)置在塔體上的循環(huán)吸收液入口相連接的循環(huán)液分布器(116)；硫銨結(jié)晶段(109)的底部設(shè)有硫銨料漿出口(117)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫塔，其特征在于，空氣出口(120)，通過管線與煙氣入口(113)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫塔，其特征在于，在結(jié)晶段的側(cè)面裝有攪拌裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫塔，其特征在于，降溫增濕段(107)由1-3塊波紋式穿流篩板組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫硫塔，其特征在于，波紋式穿流篩板孔徑為10～30mm，開空率為10～40％，波長為20～200mm，波峰高5～50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫塔，其特征在于，SO2吸收段(103)采用的傳質(zhì)內(nèi)構(gòu)件是柵格填料或板波紋填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫硫塔，其特征在于，柵格填料或板波紋填料的比表面積為40～150m2/m3，填料裝填高度為0.5～5m，吸收段的填料層數(shù)為1～5層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫塔，其特征在于，氨回收段(102)采用的傳質(zhì)內(nèi)構(gòu)件為柵格填料或板波紋填料，比表面積為40～150m2/m3，填料裝填高度為0.5～5m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫塔，其特征在于，在氨回收段(102)后設(shè)有除沫段。
專利摘要本發(fā)明公開了一種脫硫塔。本發(fā)明在吸收段上方設(shè)置氨回收段，防止氨從脫硫尾氣中揮發(fā)損失。設(shè)置獨立的煙氣降溫增濕段，采用飽和結(jié)晶的方法生產(chǎn)晶體硫銨，降低蒸汽能耗。整個脫硫系統(tǒng)，脫硫原料是氨和水，脫硫產(chǎn)品是固體硫銨，不產(chǎn)生任何形式的新的廢水、廢渣和廢氣。本發(fā)明變廢為寶，化害為利，不產(chǎn)生二次污染。經(jīng)過脫硫塔后，煙氣中主要污染物的凈化效率可以達(dá)到SO
文檔編號B01D53/50GK2790569SQ20052003886
公開日2006年6月28日 申請日期2005年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者肖博文 申請人:上海申川環(huán)?？萍加邢薰?br>