專利名稱：氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣處理即煙氣凈化的裝置和方法，具體涉及一種基于氨為原料，從煙 氣中回收硫氧化物生產(chǎn)有用產(chǎn)品的煙氣脫硫裝置和方法，屬于電力、冶金、環(huán)保和化工等技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以煤或石油為燃料的火力發(fā)電廠，和鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)排放大量煙道氣，即煙氣，這類(lèi)煙氣 中含有S02、 S03、 N02、 NO、 HC1和HF等酸性氣態(tài)有害物質(zhì)，尤其其中S02是形成酸雨的 主要物質(zhì)。 一種解決酸雨污染的辦法就是煙氣的凈化處理，尤其采用堿性物質(zhì)為原料的煙氣 脫硫(FGD， Flue Gas Desulfurization)。
煙氣處理技術(shù)的分類(lèi)根據(jù)所采用的原料不同，可以分為(1)鈣法，以石灰石，即碳酸 鈣為原料；(2)鈉法，以碳酸鈉即純堿，或氫氧化鈉即燒堿為原料；(3)鎂法，以碳酸鎂或 氧化鎂為原料；(4)氨法，即以氨為原料。對(duì)應(yīng)地，脫硫所得的產(chǎn)品為相應(yīng)的硫酸鹽，比如 硫酸鈣(或稱石膏)，可作為建筑材料，包括石膏板和水泥添加劑，或者硫酸銨，作為化肥。 以上四種方法由于原料易得，具有工業(yè)化價(jià)值。
氨法脫硫技術(shù)由于使用的脫硫原料是易揮發(fā)弱堿性的氨，與現(xiàn)在普遍使用的鈣法使用的 碳酸鈣相比，更容易出現(xiàn)揮發(fā)損失，要么招致浪費(fèi)，要么招致二次污染問(wèn)題，因而該類(lèi)技術(shù) 至今還不夠成熟，難以在實(shí)踐中獲得推廣應(yīng)用。
美國(guó)專利USP6221325 (2001)和USP6187278 (2001)認(rèn)為氨的逃逸損失主要是由于脫 硫過(guò)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并 使得吸收液幾乎全部為硫酸銨溶液，從而使得循環(huán)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(shí)踐過(guò)程中，這種方案的吸 收液循環(huán)量十分巨大，氣液比，即煙氣標(biāo)態(tài)流量/循環(huán)吸收液總流量，過(guò)小， 一般小于60，導(dǎo) 致能耗和投資過(guò)大，而且，由于過(guò)大的循環(huán)量，使得硫銨結(jié)晶過(guò)細(xì)，后續(xù)分離也成為困難， 與鈣法的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)被明顯削弱。
專利CN1178735C (2002)公開(kāi)了一種以易揮發(fā)弱堿性的氨為原料的脫硫方法和裝置， 尤其脫硫塔分為氧化段，濃縮段，吸收段，水洗段和除霧段，所用的吸收液為含有氨的吸收 液，稱為氨法吸收液，脫硫塔中煙氣和吸收液逆流接觸，而且氣液比為2000-5000 (體積比， 下同)，但是實(shí)際應(yīng)用中，此類(lèi)脫硫塔由于采用填料塔，結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜存在設(shè)備易堵塞，且由 于吸收液循環(huán)量過(guò)小，脫硫原料氨易揮發(fā)浪費(fèi)，原料利用率不高的問(wèn)題。
專利CN2790569Y (2005)和CN1648049A (2005)提出了帶有氨回收段的逆流脫硫塔， 試圖解決氨的損失問(wèn)題，氣液比為200-2000,液體循環(huán)量較小，并且采用化工中常用的波紋 填料作為氣液傳質(zhì)及煙氣吸收洗滌的構(gòu)件，效率較高，但實(shí)際應(yīng)用中仍然由于設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件 過(guò)多，設(shè)備結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，尤其是其將氧化和結(jié)晶過(guò)程分開(kāi)，在脫硫塔中央設(shè)置煙氣的降溫增濕吸收液的濃縮區(qū)域，具有設(shè)備容易堵塞的缺點(diǎn)，因而難以進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
專利CN100395006C (2005)公開(kāi)了一種氨法吸收液逆流的脫硫塔，尤其是采用不含填 料的噴淋空塔，具有某種程度的抗堵塞和結(jié)疤的性能。但是，由于其特別設(shè)置了一層用于洗 滌煙氣和脫除水汽及酸霧的填料段，結(jié)構(gòu)仍然略顯復(fù)雜，且由于水汽是一種氣體，酸霧也屬 于氣溶膠，兩者都很難通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)件或方法除去，效率較低，沒(méi)有什么實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；氣 液比仍嫌較高，為200-2500,實(shí)際使用過(guò)程中，由于采用了不裝填料的空塔結(jié)構(gòu)，還會(huì)因?yàn)?液體流量過(guò)小，傳質(zhì)比表面積過(guò)小，仍然具有脫硫效率不穩(wěn)定，且原料氨易浪費(fèi)損耗的缺點(diǎn)， 而且；吸收液循環(huán)系統(tǒng)只有兩個(gè)，且每個(gè)噴淋系統(tǒng)配置多個(gè)噴淋層，導(dǎo)致塔內(nèi)結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜， 且實(shí)際應(yīng)用中很容易出現(xiàn)由于循環(huán)泵故障甚至損壞停運(yùn)造成脫硫裝置難以運(yùn)行。
綜上，現(xiàn)有技術(shù)要么存在氣液比過(guò)小即吸收液循環(huán)量過(guò)大而導(dǎo)致的能耗過(guò)大，要么是脫 硫塔結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，容易堵塞結(jié)疤而導(dǎo)致運(yùn)行困難，進(jìn)而導(dǎo)致氨逃逸控制的投資和/或運(yùn)行費(fèi) 用高企不下。因此，如何設(shè)計(jì)一種氨揮發(fā)損耗能有效控制，內(nèi)部構(gòu)件更少，更具有抗堵塞性， 且具有更高傳質(zhì)效率的氨法逆流排煙處理，即煙氣脫硫裝置，尤其脫硫塔，是此類(lèi)煙氣脫硫
技術(shù)推廣應(yīng)用的童要保證，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上原因，本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種新型的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，具有良好 的氨逃逸控制性能，和簡(jiǎn)化的設(shè)備結(jié)構(gòu)，還具有很高的處理即脫硫效率，以及優(yōu)良的抵抗結(jié) 疤的性能。
本發(fā)明的目的還公開(kāi)一種基于所述裝置的排煙處理方法，具有極高的煙氣脫硫效率和極 低的氨逃逸損失。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置的技術(shù)方案如下。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，包括反應(yīng)塔，為一個(gè)圓筒形或方筒形塔器設(shè)備。 所述反應(yīng)塔包括塔體，設(shè)置在塔體中部的煙氣進(jìn)口，上部或頂部的煙氣出口煙氣進(jìn)口以上 的塔體內(nèi)腔為吸收反應(yīng)區(qū)，煙氣進(jìn)口以下的塔體內(nèi)腔為氧化反應(yīng)區(qū)；尤其是，所述吸收反應(yīng) 區(qū)設(shè)置有吸收液噴淋器，所述氧化反應(yīng)區(qū)設(shè)置有空氣鼓泡器和攪拌器。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，吸收反應(yīng)區(qū)和氧化反應(yīng)區(qū)由在塔體 外設(shè)置的兩級(jí)吸收液循環(huán)系統(tǒng)并列相連；每個(gè)吸收液循環(huán)系統(tǒng)包括反應(yīng)塔外設(shè)置的吸收液循 環(huán)管和吸收液循環(huán)泵，循環(huán)管線通過(guò)設(shè)置在吸收反應(yīng)區(qū)的塔體上的吸收液循環(huán)進(jìn)口連接吸收 液噴淋器，同時(shí)與吸收液循環(huán)泵出口相連接，吸收液循環(huán)泵進(jìn)口則通過(guò)吸收液循環(huán)管與設(shè)置 在氧化反應(yīng)區(qū)的塔體上的吸收液循環(huán)出口相連接，并且，吸收液循環(huán)管的直徑是所述吸收反 應(yīng)區(qū)直徑的0.04 0.10倍；吸收液噴淋器上方設(shè)置有兩層填料，且相距0.5 2.0m，層間還設(shè)置 有水沖洗噴淋器；進(jìn)一步地，吸收液噴淋器數(shù)量為兩級(jí)，且相距2.0 4.5m。
這樣設(shè)置，兩級(jí)吸收液循環(huán)系統(tǒng)分別獨(dú)立供給反應(yīng)塔內(nèi)的兩級(jí)獨(dú)立的吸收液噴淋器，并 確保煙氣和噴淋器噴灑的吸收液具有足夠的接觸時(shí)間，具有可靠的傳質(zhì)效率，而兩級(jí)噴淋器 間距過(guò)小，接觸時(shí)間短，過(guò)大則空間浪費(fèi)，徒增設(shè)備投資；尤其是兩層填料屬于氣液分離構(gòu) 件，下層填料主要去除煙氣夾帶的吸收液霧滴或稱液沫，上層填料主要是去除由于水沖洗下層填料是產(chǎn)生的水滴或水沫，消除二次液沫夾帶；而且，優(yōu)化的吸收液循環(huán)管直徑可以確保 吸收液循環(huán)量不至于過(guò)小或過(guò)大，高于現(xiàn)有的鈣法脫硫技術(shù)的氣液比，低于現(xiàn)有的氨法脫硫 技術(shù)的氣液比，提供足夠且合理的氣液傳質(zhì)液滴表面積，節(jié)省投資和能耗。
本發(fā)明中的帶有兩個(gè)填料層不是用于去除在前述的現(xiàn)有技術(shù)中所說(shuō)的水汽和酸霧的，而 是用于去除煙氣中的液體，尤其含有固體的漿狀液體，其為氣、液分離之功能，而非氣、汽 分離之功能。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征還在于，原料氨進(jìn)口只設(shè)置在一級(jí)噴淋器 連接的吸收液循環(huán)管上，而不設(shè)置在氧化反應(yīng)區(qū)對(duì)應(yīng)的塔體上，也不設(shè)置在二級(jí)噴淋器對(duì)應(yīng) 的吸收液循環(huán)管上，更好地，是設(shè)置在一級(jí)噴淋器對(duì)應(yīng)的循環(huán)泵進(jìn)口管線上。這樣，就使得 所屬氨法兩級(jí)逆流脫硫裝置，具體地是在反應(yīng)塔即脫硫塔中，兩級(jí)噴淋器的設(shè)置構(gòu)成了兩個(gè) 功能區(qū)別明顯的吸收子區(qū)或吸收反應(yīng)子區(qū)，分別稱為脫硫區(qū)和脫氨區(qū)，或更確切地為二氧化 硫吸收區(qū)和氨吸收區(qū)，如此可以充分有效地控制氨氮逃逸并確保了極高的脫硫效率，而且兩 層噴淋器，包括兩個(gè)吸收液循環(huán)泵獨(dú)立設(shè)置，使得在設(shè)備故障時(shí)也具有互為備用的效果；相 反，氨進(jìn)口如果設(shè)置在氧化反應(yīng)區(qū)，或者也設(shè)置在二級(jí)循環(huán)管上，氨逃逸控制就難以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征還在于，所述吸收液噴淋器包括吸收液總 管，連接在總管上的支管，以及連接在支管上的霧化噴嘴；霧化噴嘴可以是任何一種噴嘴， 包括空心環(huán)式(碗式，或稱切向流)，實(shí)心式(內(nèi)螺旋式，軸向流)，或同心環(huán)式(外螺旋式， 或稱豬尾巴式，雙向流式，簡(jiǎn)稱螺旋式)，優(yōu)選螺旋式噴嘴，并且螺旋匝數(shù)在2 4之間，噴射 角度90 150度；且噴嘴的噴口向上或者向下，噴嘴的數(shù)量為吸收氧化區(qū)面積的0.5 1.5倍， 噴嘴的噴口直徑為20 65mm，優(yōu)選地，噴嘴沿對(duì)應(yīng)塔體橫截面均勻分布。這樣，可以確保吸 收液液滴細(xì)密且均勻，尤其確保良好的吸收液分布和重疊度，以及與煙氣的有效接觸。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征還在于，在所述一級(jí)噴淋器和煙氣進(jìn)口之 間的塔體內(nèi)設(shè)置有煙氣分布器，并且煙氣均布器包括帶孔的板，稱為孔板，以及固定該孔板
的支撐梁架，孔板的開(kāi)孔作為氣體流通口，為圓形孔、橢圓形孔、三角形孔、矩形孔或者多 邊形孔，優(yōu)選圓形孔或矩形孔，氣體流通口的總面積是煙氣均布器對(duì)應(yīng)塔體面積的0.15 0.40 倍，優(yōu)選0.20-0.30倍。煙氣均布器在氨法煙氣脫硫裝置中，具體而言在脫硫塔中是保證脫硫 效率，保證煙氣與吸收液均勻接觸的有效構(gòu)件，它以流動(dòng)阻力換取流動(dòng)均勻，它將穿過(guò)氣氣 體流通口或孔的速度提高3~6倍，不至于使阻力過(guò)高。這樣，可減少吸收液循環(huán)量，簡(jiǎn)化脫 硫塔結(jié)構(gòu)，節(jié)省能耗和投資。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征還在于，在所述一級(jí)噴淋器和煙氣分布器 之間，或者二級(jí)噴淋器和一級(jí)噴淋器之間的塔體內(nèi)壁上設(shè)置有壁流擋板；所述擋板直接連接 在塔的內(nèi)壁上，板的寬度按塔體直徑大小取0.02 0.05倍，可以是垂直于塔內(nèi)壁鏈接，也可以 是向下傾斜鏈接，擋板上面或下面與塔內(nèi)壁可連接有拉筋或撐筋板，擋板還可以是連續(xù)的一 個(gè)整版，也可以是間斷多塊拼接。其產(chǎn)生兩個(gè)有益作用， 一是減少噴淋器，包括一級(jí)和兩級(jí) 噴淋器噴灑到吸收反應(yīng)區(qū)塔內(nèi)壁上的吸收液的沿壁下流的液體短路現(xiàn)象，二是減少煙氣沿壁
上流的氣體短路現(xiàn)象，因而，具有提高氣液接觸和傳質(zhì)效率，降低吸收液循環(huán)流量，從而節(jié)省能耗的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征還在于，所述氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)包括有空氣鼓 泡管和攪拌器，且攪拌器為側(cè)進(jìn)軸沿所述氧化反應(yīng)區(qū)對(duì)應(yīng)的塔體圓周，等距或不等距，優(yōu)選 等距安裝2至4臺(tái)，并距離所述氧化器底板L0 2.5m;而且，所述的空氣鼓泡管可以是管網(wǎng) 式結(jié)構(gòu)，在攪拌器上方距離1.5 3.5m，包括空氣主管和連接在主管上的支管，并且在主管和 支管上開(kāi)有鼓泡孔，鼓泡空優(yōu)選圓形孔，直徑在5 20mm，空氣經(jīng)過(guò)鼓泡孔形成大小較為穩(wěn) 定的氣泡，優(yōu)選地，在空氣主管內(nèi)還設(shè)置有沖洗水管；進(jìn)一步地，空氣鼓泡管還可以是同攪 拌器配對(duì)設(shè)置的噴氣管，其噴氣口直徑為50 150mm，位于所述攪拌器前方300~600mm及下 方400 800mm，空氣直接送到攪拌器葉輪前面，依靠攪拌器的沿?cái)嚢栎S的快速軸向液流將氣 體巻吸混合再切割成小氣泡。這樣，可以提供均勻和細(xì)小的氣泡，促進(jìn)從各吸收器下來(lái)的亞 硫酸銨(包括亞硫酸二銨和亞硫酸一氫銨)的氧化并轉(zhuǎn)化為硫酸銨，并在硫酸銨濃度超過(guò)對(duì) 應(yīng)操作條件下的溶解度后結(jié)晶為固體硫酸銨。因此，氧化反應(yīng)耦合了硫銨結(jié)晶，或可以合稱 為氧化結(jié)晶區(qū)，攪拌器還具有促進(jìn)結(jié)晶傳質(zhì)，以及硫銨固體懸浮的功能， 一舉多得。而且本 發(fā)明設(shè)計(jì)的攪拌器在安裝位置距離所述氧化器的底板，即距離脫硫塔的底板的距離可以形成 足夠的固體懸浮性能，且具有較低的能量消耗。另外，所述氧化反應(yīng)區(qū)即氧化結(jié)晶區(qū)還充當(dāng) 了吸收液循環(huán)槽，這樣可以最大限度節(jié)省占地面積和設(shè)備投資。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征還在于，所述氧化反應(yīng)區(qū)的塔體上由上至 下，依次設(shè)置有吸收液溢流口，空氣進(jìn)口和攪拌器接口，和在任意位置設(shè)置的母液回流口。 這樣可以控制反應(yīng)塔的最大液位，促進(jìn)系統(tǒng)水平衡的有效控制。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征還在于，所述煙氣進(jìn)口通過(guò)煙氣管道連接 著煙氣鼓風(fēng)機(jī)，空氣進(jìn)口通過(guò)空氣管道連接著空氣鼓風(fēng)機(jī)，所述氧化反應(yīng)區(qū)通過(guò)出料泵連接 著漿液旋流器，所述漿液旋流器下游依次連接著離心機(jī)，干燥機(jī)和包裝機(jī)，并且所述漿液旋 流器和離心機(jī)的母液出口與所述母液回流口相連接。這樣，可以完整實(shí)現(xiàn)整個(gè)排煙處理過(guò)程， 在實(shí)現(xiàn)煙氣凈化即脫硫的同時(shí)，獲得有用的硫銨產(chǎn)品。尤其是，通過(guò)旋流器可以使脫硫塔， 具體而言是氧化器中的硫銨固體含量維持在一個(gè)較低的水平， 一般在5~15%，使其具有較低 的漿液黏度，同時(shí)也可以提供足夠的硫銨晶體生長(zhǎng)表面積。所述旋流器優(yōu)選漿液旋流器，或 稱水力旋流器，其具有占地面積小，效率高的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)漿液旋流器，硫銨固體在漿液中的 含量可以提高到20~50%，優(yōu)選30~40%,再進(jìn)入離心l幾，得到濕的固體硫銨，其含水量小于 10%，優(yōu)選地小于5%。漿液旋流器和離心機(jī)的母液都回到氧化器重復(fù)結(jié)晶。干燥機(jī)的功能是 對(duì)濕固體硫銨的進(jìn)一步加工，獲得干固體硫銨，便于包裝，尤其便于儲(chǔ)存，所述干固體硫銨 中的含水量小于1%，優(yōu)選地小于0.2%。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明根據(jù)前述氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，公開(kāi)了一種氨法兩級(jí) 逆流排煙處理方法，所述方法以氮為原料，且所述氨是氨含量為5~25%的氨水溶液，或者氨 含量大于99%的液化氨。口，通過(guò)煙氣鼓風(fēng)機(jī)增壓進(jìn)入所述反應(yīng)塔體內(nèi)的吸收反應(yīng)區(qū)，首先在煙氣進(jìn)口和煙氣均布器 之間的空腔內(nèi)與從煙氣均布器的氣體流通口流下的吸收液接觸，煙氣被激冷，煙氣中的水汽 含量增加，溫度降到小于80'C。這樣，可以防止對(duì)塔內(nèi)壁，尤其塔內(nèi)壁的防腐蝕有機(jī)材料層 的高溫沖擊，導(dǎo)致防腐蝕層的破壞。
(2) —級(jí)處理煙氣上行，穿過(guò)煙氣分布器，煙氣沿塔體內(nèi)截面均勻分布，與一級(jí)吸收 液噴淋器噴射而下的經(jīng)氨化的吸收液霧滴逆流接觸，發(fā)生混合和傳質(zhì)并化學(xué)反應(yīng)，洗滌和吸 收煙氣中的大部分污染物，尤其將二氧化硫變?yōu)閬喠蛩徜@進(jìn)入吸收液，同時(shí)煙氣從所述氨化 吸收液中氣提出氨氣，使煙氣夾帶氨氣。這樣，煙氣首先與氨化的下吸收液逆流接觸，實(shí)現(xiàn) 大部分，尤其90 95%以上的脫硫效率。
(3) 二級(jí)處理煙氣繼續(xù)上行，與二級(jí)噴淋器噴射而下的未經(jīng)氨化的吸收液霧滴逆流接 觸，發(fā)生混合和傳質(zhì)并化學(xué)反應(yīng)，吸收煙氣中的夾帶的氨氣，并進(jìn)一步吸收剩余的二氧化硫 變?yōu)閬喠蛩徜@一并進(jìn)入吸收液。這樣，在一級(jí)噴淋器的脫硫過(guò)程中煙氣從一級(jí)吸收液中解析/ 氣提出來(lái)的氨氣，被吸收，或脫除進(jìn)入吸收液，同時(shí)剩余的二氧化硫也被同時(shí)吸收進(jìn)入吸收 液，有效地控制了氨的逃逸損失，也進(jìn)一步提高了脫硫效率。
(4) 除沬煙氣繼續(xù)上行，進(jìn)入兩個(gè)填料層和，除去夾帶的液滴成為凈化煙氣，經(jīng)過(guò)煙 氣出口進(jìn)入出口煙道管，再進(jìn)入煙囪排放，同時(shí)兩填料層被其間設(shè)置的水噴淋器間斷沖洗； 控制沖洗水量或沖洗時(shí)間使氧化反應(yīng)區(qū)的液位為8.0~16.0m。這樣，可以有效防止煙氣的二次 污染，還可以確保氣液分離器中的填料層不被硫銨漿液粘附結(jié)疤堵塞，維持運(yùn)行的穩(wěn)定性。
(5) 氧化結(jié)晶含有亞硫酸銨的吸收液進(jìn)入氧化反應(yīng)區(qū)，其中的亞硫酸銨被空氣鼓風(fēng)機(jī) 鼓入的空氣氧化為硫酸銨，迸而結(jié)晶析出硫酸銨固體，使吸收液成為漿狀水溶液。這樣，使 氧化和結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行，即節(jié)省了投資，還節(jié)省了能耗。
(6) 吸收液循環(huán)從所述氧化反應(yīng)區(qū)， 一級(jí)吸收液循環(huán)泵通過(guò)一級(jí)吸收液循環(huán)管，并通
過(guò)在所述一級(jí)吸收液循環(huán)管上設(shè)置的原料氨進(jìn)口向所述漿狀吸收液加氨氨化后再輸送到所述
一級(jí)吸收液噴淋器，完成主要的脫硫任務(wù)；而二級(jí)吸收液循環(huán)泵通過(guò)二級(jí)吸收液循環(huán)管將所 述漿狀吸收液直接輸送到所述二級(jí)吸收液噴淋器，控制煙氣的氨逃逸損失并完成剩余的脫硫 任務(wù)；并且控制所述兩級(jí)吸收液循環(huán)泵的流量，使煙氣流量是吸收液總流量的70 190倍；控 制氨加入量使?jié){液的pH值在5.0 6.5。這樣，確保了脫氨吸收反應(yīng)子區(qū)和脫硫吸收反應(yīng)子區(qū) 的獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)氨逃逸的有效控制。
(7) 硫銨分離同時(shí)所述漿狀水溶液被間斷或連續(xù)輸送到反應(yīng)塔外的漿液旋流器濃縮， 再依次到離心機(jī)分離和干燥機(jī)干燥，或再經(jīng)包裝機(jī)分袋包裝，得到符合國(guó)家化肥標(biāo)準(zhǔn)的硫酸 銨商品；調(diào)節(jié)排入漿液旋流器的漿液流量使?jié){液密度在1.25~1.40kg/m3。這樣，確保了排煙 處理或煙氣脫硫的同時(shí)獲得高質(zhì)量的脫硫產(chǎn)品，最終實(shí)現(xiàn)資源高效利用的預(yù)期目標(biāo)。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，可以有效控制易揮發(fā)弱堿性的氨隨凈化煙氣的逃 逸損失，而且具有較高的脫硫效率，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小和能耗低。 綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出效果-
其一，本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的兩級(jí)循環(huán)系統(tǒng)，尤其其中一個(gè)為加氨氨化吸收液循環(huán)系統(tǒng)，一個(gè)為非氨化的吸收液循環(huán)系統(tǒng)，使得所述氨法脫硫技術(shù)的氨逃逸控制更為有效。
其二，本發(fā)明結(jié)合煙氣均布器和壁流擋板，以及優(yōu)化的吸收液循環(huán)管尺寸以及吸收液循 環(huán)量，有效減少了煙氣和吸收液短路現(xiàn)象，提高了煙氣與吸收液的接觸均運(yùn)性和效率，克服 了現(xiàn)有技術(shù)中吸收液循環(huán)量過(guò)大能耗過(guò)髙的缺點(diǎn)，也克服了現(xiàn)有技術(shù)中采用填料傳質(zhì)構(gòu)件的 復(fù)雜的脫硫塔結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，減少了因結(jié)疤堵塞造成的運(yùn)行故障，明顯節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用， 提高運(yùn)行可靠性。
其三，本發(fā)明還針對(duì)氨法煙氣脫硫技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)均布、脫硫、脫氨、氧化、結(jié)晶、循 環(huán)、分離等工序的合理優(yōu)化，優(yōu)化配置和集成組合，大幅減少了投資和占地面積，也減少了 流體輸送能耗，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。


圖1為氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置的反應(yīng)塔的示意圖。 圖2為氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置的工藝流程的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面針對(duì)燃煤發(fā)電鍋爐煙氣，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。 參見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明的一種氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，包括反應(yīng)塔l，所述反應(yīng)塔 1包括塔體101，設(shè)置在所述塔體101中部的煙氣進(jìn)口 104和頂部的煙氣出口 105,所述煙氣 進(jìn)口 104以上的塔體101內(nèi)腔為吸收反應(yīng)區(qū)21，所述煙氣進(jìn)口 104以下的塔體101內(nèi)腔為氧 化反應(yīng)區(qū)22;
并且，所述吸收反應(yīng)區(qū)21設(shè)置有吸收液噴淋器12,氧化反應(yīng)區(qū)22設(shè)置有空氣鼓泡器15 和攪拌器16，吸收反應(yīng)區(qū)21和氧化反應(yīng)區(qū)22由塔體101外設(shè)置的兩級(jí)吸收液循環(huán)系統(tǒng)并列 相連，噴淋器12上方設(shè)置有兩層填料111和112,且相距1.5m，吸收液噴淋器12數(shù)量為兩 級(jí)121和122，且相距4.0m;
每個(gè)吸收液循環(huán)系統(tǒng)包括反應(yīng)塔1外設(shè)置的吸收液循環(huán)管51或52，和吸收液循環(huán)泵41 (或42)，循環(huán)管線51 (或52)通過(guò)設(shè)置在吸收反應(yīng)區(qū)21塔體101上的吸收液循環(huán)進(jìn)口 1071 (或1072)連接所述吸收液噴淋器121 (或122)，同時(shí)與吸收液循環(huán)泵41 (或42)出口相 連接；所述吸收液循環(huán)泵51 (或52)進(jìn)口通過(guò)吸收液循環(huán)管51 (或52)與設(shè)置在氧化反應(yīng) 區(qū)22塔體101上的吸收液循環(huán)出口 109相連接，并且吸收液循環(huán)管51 (或52)的直徑是所 述吸收反應(yīng)區(qū)21直徑的0.085倍；
還有，吸收液噴淋器12包括吸收液總管，連接在總管上的支管，以及連接在支管上的霧 化噴嘴，且噴嘴的噴口向下，噴嘴的數(shù)量為吸收氧化區(qū)21面積的1.25倍；攪拌器16數(shù)量為 4臺(tái)，側(cè)進(jìn)軸安裝在塔體的同一圓周上，距離塔底103為1.3im空氣鼓泡器15為與所述攪拌 器16配對(duì)設(shè)置的噴氣管，其噴氣口直徑為125mtn，位于攪拌器16前方350mm及下方450mm;
所述一級(jí)噴淋器121和煙氣進(jìn)口 104之間的塔體101內(nèi)設(shè)置有煙氣分布器14， 一級(jí)噴淋 器121和煙氣分布器14之間，以及二級(jí)噴淋器122與一級(jí)噴淋器121之間的塔體101內(nèi)壁上 都分別設(shè)置有壁流擋板131和132;
尤其是，一級(jí)噴淋器121連接的一級(jí)吸收液循環(huán)管51上設(shè)置有原料氨進(jìn)口 501;
9進(jìn)一步地，所述氧化反應(yīng)區(qū)22還包括在對(duì)應(yīng)塔體101上由上至下，依次設(shè)置的吸收液溢 流口 112，空氣進(jìn)口 lll和攪拌器接口 110，和在攪拌器接口 110附近位置設(shè)置的母液回流口 108;所述煙氣進(jìn)口 104通過(guò)煙氣管道連接著煙氣鼓風(fēng)機(jī)2，空氣進(jìn)口 lll通過(guò)空氣管道連接 著空氣鼓風(fēng)機(jī)3;所述氧化反應(yīng)區(qū)22通過(guò)出料泵9連接著漿液旋流器6，漿液旋流器6下游 依次連接著離心機(jī)7,干燥機(jī)8和包裝機(jī)10，并且漿液旋流器6和離心機(jī)7的母液出口與所 述母液回流口 108相連接。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置同時(shí)具有高的脫硫效率和高的氨逃逸控制效率，且 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的氨法兩級(jí)逆流排煙處理方法，用于處理如下煙氣，或稱原煙氣含有二氧化硫 3500mg/Nm3和煙塵100 mg/Nm3污染物，且溫度135°C ，煙氣量為32萬(wàn)NmVh，為一臺(tái)260T/h 鍋爐，相當(dāng)于60MW發(fā)電容量的規(guī)模，采用氨含量為15%的氨水溶液，按如下步驟操作
(1) 冷激含有二氧化硫和煙塵等污染物且溫度大于B5t:的煙氣，從反應(yīng)塔l的煙氣 進(jìn)口 104，通過(guò)煙氣鼓風(fēng)機(jī)2增壓進(jìn)入所述反應(yīng)塔1體內(nèi)的吸收反應(yīng)區(qū)21,首先在煙氣進(jìn)口 104和煙氣均布器14之間的空腔內(nèi)與從煙氣均布器14的氣體流通口流下的吸收液接觸，煙 氣被激冷，煙氣中的水汽含量增加，溫度降到78'C;
(2) —級(jí)處理煙氣上行，穿過(guò)煙氣分布器14，煙氣沿塔體內(nèi)截面均勻分布，與一級(jí) 吸收液噴淋器121噴射而下的經(jīng)氨化的吸收液霧滴逆流接觸，發(fā)生混合和傳質(zhì)并化學(xué)反應(yīng)， 洗滌和吸收煙氣中的大部分污染物，尤其將二氧化硫變?yōu)閬喠蛩徜@進(jìn)入吸收液，同時(shí)煙氣從 所述氨化吸收液中氣提出氨氣，使煙氣夾帶氨氣；
(3) 二級(jí)處理煙氣繼續(xù)上行，與二級(jí)噴淋器122噴射而下的未經(jīng)氨化的吸收液霧滴逆 流接觸，發(fā)生混合和傳質(zhì)并化學(xué)反應(yīng)，吸收煙氣中的夾帶的氨氣，并進(jìn)一步吸收剩余的二氧 化硫變?yōu)閬喠蛩徜@一并進(jìn)入吸收液；
(4) 除沫煙氣繼續(xù)上行，進(jìn)入填料層111和112，除去夾帶的液滴成為凈化煙氣，經(jīng) 過(guò)煙氣出口 105進(jìn)入出口煙道管，再進(jìn)入煙囪排放，同時(shí)兩填料層111和112被其間設(shè)置的 水噴淋器間斷沖洗；控制沖洗水量或沖洗時(shí)間使氧化反應(yīng)區(qū)22的液位為8.8m;
(5) 氧化結(jié)晶含有亞硫酸銨的吸收液進(jìn)入氧化反應(yīng)區(qū)22，其中的亞硫酸銨被空氣鼓 風(fēng)機(jī)3鼓入的空氣氧化為硫酸銨，進(jìn)而結(jié)晶析出硫酸銨固體，使吸收液成為漿狀水溶液；
(6) 吸收液循環(huán)從所述氧化反應(yīng)區(qū)22， 一級(jí)吸收液循環(huán)泵41通過(guò)一級(jí)吸收液循環(huán)管 51，并通過(guò)在所述一級(jí)吸收液循環(huán)管51上設(shè)置的原料氨進(jìn)口 501向所述漿狀吸收液加氨氨化 后再輸送到所述一級(jí)吸收液噴淋器121，完成主要的脫硫任務(wù)而二級(jí)吸收液循環(huán)泵42通過(guò) 二級(jí)吸收液循環(huán)管52將所述漿狀吸收液直接輸送到所述二級(jí)吸收液噴淋器122，控制煙氣的 氨逃逸損失并完成剩余的脫硫任務(wù)；并且控制所述兩個(gè)吸收液循環(huán)泵41和42的流量為 1000m3/h，使煙氣流量是吸收液總流量的160倍，并且還控制氨水的加入流量為3850kg/h， 使吸收液的pH值維持在5.5;
(7) 硫銨分離同時(shí)所述漿狀水溶液被間斷輸送到反應(yīng)塔1外的漿液旋流器6濃縮，再 依次到離心機(jī)7分離和干燥機(jī)8干燥，或再經(jīng)包裝機(jī)10分袋包裝，得到符合國(guó)家化肥標(biāo)準(zhǔn)的硫酸銨商品；調(diào)節(jié)排入漿液旋流器6的漿液流量使?jié){液密度在1.275kg/m\
這樣，本發(fā)明的氨法多段逆流排煙處理方法的硫銨產(chǎn)量可以達(dá)到2265kg/h,符合中國(guó)硫 銨化肥標(biāo)準(zhǔn)GB535-1995的一等品規(guī)格。
權(quán)利要求
1、一種氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，包括反應(yīng)塔(1)，所述反應(yīng)塔(1)包括塔體(101)，設(shè)置在所述塔體(101)中部的煙氣進(jìn)口(104)和上部或頂部的煙氣出口(105)，所述煙氣進(jìn)口(104)以上的塔體(101)內(nèi)腔為吸收反應(yīng)區(qū)(21)，所述煙氣進(jìn)口(104)以下的塔體(101)內(nèi)腔為氧化反應(yīng)區(qū)(22)，其特征在于，所述吸收反應(yīng)區(qū)(21)設(shè)置有吸收液噴淋器(12)，所述氧化反應(yīng)區(qū)(22)設(shè)置有空氣鼓泡器(15)和攪拌器(16)，并且所述吸收反應(yīng)區(qū)(21)和氧化反應(yīng)區(qū)(22)由塔體(101)外設(shè)置的兩級(jí)吸收液循環(huán)系統(tǒng)并列相連；所述噴淋器(12)上方設(shè)置有兩層填料(111和112)；所述吸收液噴淋器(12)數(shù)量為兩級(jí)(121和122)，且相距2.0～4.5m。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，所述吸收液循環(huán)系 統(tǒng)包括所述反應(yīng)塔(1)外設(shè)置的吸收液循環(huán)管(51或52)和吸收液循環(huán)泵(41或42);所 述循環(huán)管線(51或52)通過(guò)設(shè)置在吸收反應(yīng)區(qū)(21)塔體(101)上的吸收液循環(huán)進(jìn)口 (1071 或1072)連接所述吸收液噴淋器(121或122)，同時(shí)與吸收液循環(huán)泵(41或42)出口相連 接；所述吸收液循環(huán)泵(51或52)進(jìn)口通過(guò)吸收液循環(huán)管(51或52)與設(shè)置在氧化反應(yīng)區(qū)(22)塔體(101)上的吸收液循環(huán)出口 (109)相連接；并且所述吸收液循環(huán)管(51或52) 的直徑是所述吸收反應(yīng)區(qū)(21)直徑的0.04~0.10倍。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，所述吸收液噴淋器 (12)包括吸收液總管，連接在總管上的支管，以及連接在支管上的霧化噴嘴，且噴嘴的噴口向上或者向下，噴嘴的數(shù)量為吸收氧化區(qū)(21)面積的0.5 1.5倍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，所述攪拌器(16) 數(shù)量為2至4臺(tái)，側(cè)進(jìn)軸安裝在塔體的同一圓周上，距離所述塔底(103) 1.0 2.5m。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，所述空氣鼓泡器(15) 包括空氣總管，連接在總管上的支管和支管上的鼓氣孔，鼓氣孔直徑為5 20mm，且所述空 氣鼓泡器(15)在所述攪拌器(16)上方距離1.5-3.5m。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，所述空氣鼓泡器(15) 為與所述攪拌器(16)配對(duì)設(shè)置的噴氣管，其噴氣口直徑為50~450mm，位于所述攪拌器(16) 前方300~600mm及下方400~800mm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，在所述一級(jí)噴 淋器(121)和煙氣進(jìn)口 (104)之間的塔體(101)內(nèi)設(shè)置有煙氣分布器(14);在所述一級(jí) 噴淋器(121)和煙氣分布器(14)之間，或者二級(jí)噴淋器(122)和一級(jí)噴淋器(121)之間 的塔體(101)內(nèi)壁上設(shè)置有壁流擋板(131或132)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，所述一級(jí)噴淋器(121) 連接的吸收液循環(huán)管(51)上設(shè)置有原料氨進(jìn)口 (501)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置，其特征在于，所述氧化反應(yīng)區(qū)(22) 還包括在對(duì)應(yīng)塔體(101)上由上至下，依次設(shè)置的吸收液溢流口 (112),空氣進(jìn)口 (111) 和攪拌器接口 (110)，和在任意位置設(shè)置的母液回流口 (108);所述煙氣進(jìn)口 (104)通過(guò)煙 氣管道連接著煙氣鼓風(fēng)機(jī)(2)，空氣進(jìn)口 (111)通過(guò)空氣管道連接著空氣鼓風(fēng)機(jī)(3);所述 氧化反應(yīng)區(qū)(22)通過(guò)出料泵(9)連接著漿液旋流器(6)，所述漿液旋流器(6)下游依次連接著離心機(jī)(7),干燥機(jī)(8)和包裝機(jī)(10)，并且所述漿液旋流器(6)和離心機(jī)(7) 的母液出口與所述母液回流口 (108)相連接。
10、一種氨法兩級(jí)逆流排煙處理方法，以氨為原料，所述氨是氨含量為5~25%的氨水溶 液，或者氨含量大于99%的液化氨，其特征在于，包括如下步驟(1) 冷激含有二氧化硫和煙塵等污染物且溫度大于IO(TC的煙氣，從反應(yīng)塔(1)的 煙氣進(jìn)口 (104)，通過(guò)煙氣鼓風(fēng)機(jī)(2)增壓進(jìn)入所述反應(yīng)塔(1)體內(nèi)的吸收反應(yīng)區(qū)(21)， 首先在煙氣進(jìn)口 (104)和煙氣均布器(14)之間的空腔內(nèi)與從煙氣均布器(14)的氣體流通 口流下的吸收液接觸，煙氣被激冷，煙氣中的水汽含量增加，溫度降到小于80'C;(2) —級(jí)處理煙氣上行，穿過(guò)煙氣分布器(14)，煙氣沿塔體內(nèi)截面均勻分布，與一 級(jí)吸收液噴淋器(121)噴射而下的經(jīng)氨化的吸收液霧滴逆流接觸，發(fā)生混合和傳質(zhì)并化學(xué)反 應(yīng)，洗滌和吸收煙氣中的大部分污染物，尤其將二氧化硫變?yōu)閬喠蛩徜@進(jìn)入吸收液，同時(shí)煙 氣從所述氨化吸收液中氣提出氨氣，使煙氣夾帶氨氣；(3) 二級(jí)處理煙氣繼續(xù)上行，與二級(jí)噴淋器(122)噴射而下的未經(jīng)氨化的吸收液霧 滴逆流接觸，發(fā)生混合和傳質(zhì)并化學(xué)反應(yīng)，吸收煙氣中的夾帶的氨氣，并進(jìn)一步吸收剩余的 二氧化硫變?yōu)閬喠蛩徜@一并進(jìn)入吸收液；(4) 除沬煙氣繼續(xù)上行，進(jìn)入填料層(111)和(112),除去夾帶的液滴成為凈化煙 氣，經(jīng)過(guò)煙氣出口 (105)進(jìn)入出口煙道管，再進(jìn)入煙囪排放，同時(shí)兩填料層(111和112) 被其間設(shè)置的水噴淋器間斷沖洗；控制沖洗水量或沖洗時(shí)間使氧化反應(yīng)區(qū)(22)的液位為 8.0~16.0m;(5) 氧化結(jié)晶含有亞硫酸銨的吸收液進(jìn)入氧化反應(yīng)區(qū)(22),其中的亞硫酸銨被空氣 鼓風(fēng)機(jī)(3)鼓入的空氣氧化為硫酸銨，進(jìn)而結(jié)晶析出硫酸銨固體，使吸收液成為漿狀水溶液；(6) 吸收液循環(huán)從所述氧化反應(yīng)區(qū)(22),吸收液循環(huán)泵(41)通過(guò)吸收液循環(huán)管(51)， 并通過(guò)在所述吸收液循環(huán)管(51)上設(shè)置的原料氨進(jìn)口 (501)向所述漿狀吸收液加氨氨化后 再輸送到所述一級(jí)吸收液噴淋器(121)，完成主要的脫硫任務(wù)；而吸收液循環(huán)泵(42)通過(guò) 吸收液循環(huán)管(52)將所述漿狀吸收液直接輸送到所述二級(jí)吸收液噴淋器(122)，控制煙氣 的氨逃逸損失并完成剩余的脫硫任務(wù)；并且控制所述吸收液循環(huán)泵(41和42)的流量，使煙 氣流量是吸收液總流量的70 190倍；控制氨加入量使?jié){液的pH值在5.0-6.5;(7) 硫銨分離同時(shí)所述漿狀水溶液被間斷或連續(xù)輸送到反應(yīng)塔(1)外的漿液旋流器 (6)濃縮，再依次到離心機(jī)(7)分離和干燥機(jī)(8)干燥，或再經(jīng)包裝機(jī)(10)分袋包裝，得到符合國(guó)家化肥標(biāo)準(zhǔn)的硫酸銨商品；調(diào)節(jié)排入漿液旋流器(6)的漿液流量使?jié){液密度在 1.25~1.40kg/m3。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種氨法兩級(jí)逆流排煙處理裝置和方法，以易揮發(fā)氨為原料，回收酸性廢氣為有用產(chǎn)品，其創(chuàng)新的實(shí)質(zhì)在于提供了加氨氨化和不加氨氨化的兩級(jí)獨(dú)立的吸收液循環(huán)系統(tǒng)，包括反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)置的獨(dú)立的兩級(jí)吸收液噴淋器，使得本發(fā)明的方法具有包括一級(jí)和二級(jí)處理的七個(gè)連續(xù)步驟，尤其是，優(yōu)化了反應(yīng)塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相對(duì)尺寸，還優(yōu)化了吸收液循環(huán)管尺寸和吸收液循環(huán)量，使得運(yùn)行的氣液比設(shè)置為70～195。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性大為提高，氨逃逸損失的控制也更為有效，能耗低，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了設(shè)備結(jié)疤堵塞，節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用，在鍋爐等排煙凈化領(lǐng)域具有明顯應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D53/50GK101502753SQ20091004573
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者王建敏 申請(qǐng)人:王建敏