專利名稱：一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及燃煤火電、燃煤鍋爐、鋼鐵燒結(jié)機(jī)、有色冶金和化工建材領(lǐng)域的煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫酸銨化肥的裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國的工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，與之帶來的工業(yè)煙氣中S02的污染問題卻日益嚴(yán)重。目前，經(jīng)過“十一五”期間大規(guī)模的煙氣脫硫工程建設(shè)，我國的煙氣脫硫能力和裝機(jī)容量已躍居世界第一位，但是，截止2010年，我國每年向大氣中排放的S02依然超過2000萬噸，并且隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源和資源的需求，排放源繼續(xù)增加。因此，在 “十二五”和之后更長的時(shí)間里，我國控制S02排放和節(jié)能減排的任務(wù)仍然很重，存在著較大的脫硫市場。我國是以煤作為主要能源的國家，每年我國熱電、鋼鐵、化工、有色金屬及建材行業(yè)向大氣中排放了大量的S02，使得大氣硫污染愈來愈嚴(yán)重。同時(shí)，我國是農(nóng)業(yè)大國，每年需要大量化肥，因此從建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會(huì)的角度出發(fā)，大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、 循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的成為必然選擇。同時(shí)，進(jìn)一步審視我國煙氣脫硫行業(yè)的發(fā)展， 積極開發(fā)新技術(shù)，優(yōu)化技術(shù)種類和工程投運(yùn)比例，是我國煙氣脫硫行業(yè)面對的新課題。目前，國內(nèi)采用石灰/石灰石-石膏濕法煙氣脫硫脫技術(shù)差不多占到整個(gè)行業(yè)的 90%，該技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)了大型化，但是具有結(jié)垢堵塞、副產(chǎn)物石膏難以處理、排放C02等問題，并且我國是天然石膏生產(chǎn)大國，堆放的脫硫石膏因利用率低而易造成二次污染。而氨法煙氣脫硫技術(shù)作為可以在脫硫的同時(shí)得到高附加值硫銨化肥的一種可資源化的脫硫工藝技術(shù)，同時(shí)具有脫硫高效、副產(chǎn)硫酸銨化肥、占地面積小、投資相對小等優(yōu)點(diǎn)，適合我國國情，得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)、可資源化利用。傳統(tǒng)的氨法煙氣脫硫工藝主要有(1)集吸收、氧化、濃縮、結(jié)晶一體化的塔內(nèi)結(jié)晶工藝；(2)吸收、氧化與濃縮、結(jié)晶分開操作的蒸發(fā)結(jié)晶工藝。采用(1)種塔內(nèi)結(jié)晶工藝， 可以有效地利用原煙氣的熱量同脫硫循環(huán)濃縮液進(jìn)行熱交換，從而使硫銨漿液中水分不斷蒸發(fā)，直至形成結(jié)晶體，然后含有結(jié)晶體的漿液再通過后續(xù)的硫銨離心分離和干燥設(shè)備得到硫銨產(chǎn)品。此種工藝由于可以有效利用原煙氣的熱量，因此在節(jié)能方面具有較大的優(yōu)勢， 但是通過此種工藝形成的硫酸銨顆粒粒徑較小，分布范圍較窄，硫銨顆粒的粒徑分布只有 30-60 μ m，造成了后續(xù)離心分離的難度，不容易得到合格的硫酸銨產(chǎn)品，而且產(chǎn)量很低，同時(shí)造成設(shè)備的故障率很高。采用( 種蒸發(fā)結(jié)晶工藝，得到的硫銨顆粒較大，并且粒徑分布比較均勻，得到的硫銨產(chǎn)品品質(zhì)較好，而且設(shè)備的故障率低；但是采用此種工藝卻需要耗費(fèi)大量的蒸汽能源，增加了相應(yīng)的運(yùn)行成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服傳統(tǒng)的氨法脫硫裝置存在的問題，全面提高脫硫和回收利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，提供了一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的裝置。[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的裝置，包括脫硫塔、蒸發(fā)結(jié)晶器、旋流器、稠厚器、離心機(jī)、干燥機(jī)和包裝機(jī)，脫硫塔內(nèi)由上至下為除霧段、吸收段、蒸發(fā)結(jié)晶段和氧化段，蒸發(fā)結(jié)晶段和氧化段之間設(shè)有隔板，除霧段頂部設(shè)有煙氣出口，吸收段設(shè)有2-4級吸收段噴淋層，蒸發(fā)結(jié)晶段設(shè)有煙氣進(jìn)口和蒸發(fā)段噴淋層，氧化段設(shè)有壓縮空氣進(jìn)口和液氨注入管，吸收段回流液出口通過管路與氧化段連接，氧化段通過漿液循環(huán)泵與吸收段噴淋層相連，蒸發(fā)結(jié)晶器通過管路和漿液泵與氧化段和蒸發(fā)結(jié)晶段相連；旋流器進(jìn)料口與蒸發(fā)結(jié)晶器出料口相連，旋流器、稠厚器、離心機(jī)、干燥機(jī)和包裝機(jī)通過管路依次相連，其特征在于所述蒸發(fā)結(jié)晶器為負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器，蒸發(fā)結(jié)晶器頂部設(shè)有攪拌器，攪拌器為螺旋槳式，螺旋槳的深入深度為蒸發(fā)結(jié)晶器的1/3-2/3 ；蒸發(fā)結(jié)晶器上部設(shè)有圓桶形擋板，圓桶形擋板直徑為蒸發(fā)結(jié)晶器直徑的1/3-3/4，圓桶形擋板內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為圓桶形擋板直徑的1/3-2/3，導(dǎo)流筒下部位于攪拌器螺旋槳的上部；圓桶形擋板上端開口通過管路連接有真空泵。所述的除霧段設(shè)有兩級折流板式除霧器并帶有自動(dòng)沖洗裝置，兩級除霧器之間間距為1. 0-2. Om,除霧器最上端距煙氣出口 l_3m，除霧器最下端距最上一層吸收段噴淋層 l-3m。所述脫硫塔氧化段中上部設(shè)有兩級壓縮空氣氣體分布器，氧化段下部離塔底 0. 5-2m的范圍內(nèi)設(shè)有側(cè)壁攪拌裝置，側(cè)壁攪拌裝置上方設(shè)有氧化空氣曝氣管，氧化空氣曝氣管下端設(shè)有曝氣孔，孔徑為l-10mm。所述的吸收段噴淋層和蒸發(fā)結(jié)晶段噴淋層設(shè)有液體分布器，液體分布器為螺旋錐噴嘴。本實(shí)用新型的有益效果是采用本發(fā)明的一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫酸銨化肥的裝置，可以有效利用原煙氣的熱量對吸收二氧化硫后的漿液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，同時(shí)采用新型的負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)一步對漿液進(jìn)行濃縮，同時(shí)在負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器中采用一系列的裝置使硫銨顆粒能夠具有足夠的時(shí)間進(jìn)一步長大，從而有效克服了傳統(tǒng)氨法飽和結(jié)晶工藝中所形成的硫銨顆粒粒徑過小的問題，避免了因硫銨粒徑過小而造成后續(xù)離心分離的困難和對設(shè)備的損壞；由于充分利用的原煙氣的熱量對漿液進(jìn)行傳熱、蒸發(fā)水分，從而克服了傳統(tǒng)氨法蒸發(fā)結(jié)晶工藝消耗大量蒸汽的問題，而且用于循環(huán)吸收的脫硫液和由負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器泵入脫硫塔蒸發(fā)結(jié)晶段的循環(huán)結(jié)晶液基本不含固體顆粒，大大降低了對漿液循環(huán)泵和蒸發(fā)結(jié)晶循環(huán)泵葉輪的磨損和腐蝕，大大增強(qiáng)了其耐用性，間接地節(jié)省了設(shè)備投資。在負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器中，硫銨小顆粒具有足夠的停留時(shí)間成長成較大的硫銨顆粒，通過分離、干燥、包裝等一系列工序，最終得到粒徑分布均勻，品質(zhì)良好的硫銨產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)由硫到硫銨化肥的可資源化轉(zhuǎn)變。經(jīng)本發(fā)明的一種節(jié)能高效氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫酸銨化肥的新工藝及裝置處理，煙氣中主要酸、堿性污染物和煙塵的脫除率可達(dá)到彡95. 5% ；SO3 彡98% ；NOx彡35% ； HX (X :F，C1)彡95%;煙塵彡70%;氨逃逸彡8mg/Nm3 ；硫銨產(chǎn)品的粒徑分布100-1000 μ m ； 因此具有高度凈化煙氣、高效脫除及其它有害酸性氣體、有效提高氨吸收劑利用率等特點(diǎn)，同時(shí)節(jié)省設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用，具有較大的工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。

[0013]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。如圖1所示，來自燃煤裝置的煙氣經(jīng)位于脫硫塔1蒸發(fā)結(jié)晶段113的煙氣進(jìn)口 101 進(jìn)入到塔內(nèi)，在蒸發(fā)結(jié)晶段113與來自蒸發(fā)結(jié)晶器澄清區(qū)的漿液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶循環(huán)泵33泵入蒸發(fā)段噴淋層14，經(jīng)液體分布器均布后，進(jìn)行逆流接觸傳熱，實(shí)現(xiàn)水分蒸發(fā)、漿液提濃，同時(shí)漿液的溫度亦將被加熱到40-80°C ；降溫增濕后的煙氣通過位于蒸發(fā)結(jié)晶段113與吸收段 112間的氣液分布器進(jìn)入到吸收段112，在吸收段112內(nèi)，煙氣與經(jīng)吸收段噴淋層13上的液體分布器均布的來自氧化段114的脫硫漿液逆流接觸，使得煙氣中的二氧化硫與漿液中的脫硫物質(zhì)快速反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)脫硫，具體噴淋裝置的開啟級數(shù)根據(jù)煙氣量和含硫量來確定，通過漿液循環(huán)泵31的開啟臺(tái)數(shù)來進(jìn)行控制；同時(shí)為了降低脫硫后的煙氣中所攜帶的氨量，確保小于8mg/Nm3，在氧化段的最上部設(shè)有一層填料層12，并且在該填料層上方設(shè)有自動(dòng)沖水裝置。煙氣穿過填料層后來到位于脫硫塔上部的除霧段111，在除霧段內(nèi)設(shè)有兩級折流板式除霧器11，脫硫煙氣所攜帶的液滴粒徑大于15μπι的微粒，通過煙氣與折流板間的碰撞都得以出去，最終保證煙氣通過除霧段后的含水量小于75mg/Nm3 ；通過除霧段的煙氣最終經(jīng)位于脫硫塔頂部的煙氣出口 102排放。如圖1所示，吸收段112下部的脫硫吸收液通過自流管道與氧化段114的上部相連接，回流液主要以亞硫酸氫銨為主，而通過研究發(fā)現(xiàn)，脫硫液中真正參與吸收反應(yīng)的主要為亞硫酸銨，因此，通過向氧化段加入液氨的方式將亞硫酸氫銨中和為亞硫酸銨，同時(shí)考慮到亞硫酸銨的不穩(wěn)定性以及產(chǎn)品的用途，決定通過采用向吸收液中通壓縮空氣的方式將部分亞硫酸銨氧化為硫酸銨，在氧化段114設(shè)有專門的壓縮空氣氣體分布器16，壓縮空氣氣體分布器的進(jìn)口處通過壓縮空氣管道與壓縮空氣風(fēng)機(jī)相連接，并且在壓縮空氣管路的相應(yīng)位置設(shè)有專門的加氨點(diǎn)，具體加氨量根據(jù)塔內(nèi)母液的PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，母液的PH值控制在 5. 5-6.0，因?yàn)樵诖薖H值范圍內(nèi)吸收液具有相對較高的二氧化硫吸收速率。同時(shí)為了使脫硫母液混合均勻，提高壓縮空氣的利用率，在氧化段距離其底部0. 5-2m范圍內(nèi)，均布了 3-6 臺(tái)側(cè)壁攪拌裝置17，使生成的亞硫酸銨溶液能夠快速的氧化為硫酸銨溶液，確保了氧化速率達(dá)到97%以上，同時(shí)整個(gè)母液的密度保持在1. 05g/cm3到1. 18g/cm3之間，濃度控制在 35%以內(nèi)。如圖1所示，當(dāng)氧化段114下部的漿液密度達(dá)到1. 12g/cm3到1. 18g/cm3時(shí)，漿液經(jīng)母液排出泵32打入到蒸發(fā)結(jié)晶器2的上部，當(dāng)蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)的液位高度達(dá)到一定值得時(shí)候，開啟蒸發(fā)結(jié)晶循環(huán)泵33，將位于蒸發(fā)結(jié)晶器2與圓桶形擋板22之間澄清區(qū)內(nèi)的漿液打入到脫硫塔蒸發(fā)段噴淋層，經(jīng)液體分布器均布后與原煙氣逆流接觸，進(jìn)行氣液傳熱，使水分蒸發(fā)、漿液濃縮，蒸發(fā)結(jié)晶段的結(jié)晶液經(jīng)位于蒸發(fā)結(jié)晶段與蒸發(fā)結(jié)晶器之間的自流管道， 由蒸發(fā)結(jié)晶段的下端流入到負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器的下部區(qū)域，開啟位于蒸發(fā)結(jié)晶器頂部的螺旋槳式攪拌器21，通過攪拌使結(jié)晶液沿著導(dǎo)流筒23內(nèi)部向上運(yùn)動(dòng)，然后從導(dǎo)流筒頂部溢出進(jìn)入到圓桶形擋板22區(qū)域，最終漿液沿著導(dǎo)流筒23與圓桶形擋板22之間的區(qū)域自由回落到負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器的下部，在此過程中，通過攪拌使結(jié)晶液混合均勻，克服晶核表面的液膜阻力，使硫銨分子能夠快速擴(kuò)散到晶核表面，同時(shí)使硫銨結(jié)晶體在結(jié)晶液中呈懸浮狀態(tài)，延長顆粒在結(jié)晶液中的停留時(shí)間，對硫銨晶核有足夠的成長時(shí)間。在負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器圓桶形擋板的上端面開孔與真空泵相連，通過真空泵抽真空， 保持負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)的真空度為20_80kpa，在此真空度內(nèi)，水蒸汽的飽和蒸汽壓相對常壓下要低，水分更易蒸發(fā)，可以對漿液進(jìn)一步提濃，并且根據(jù)漿液的實(shí)際情況，決定真空泵的開啟程度，從而控制漿液的過飽和程度，始終使溶液濃度處于易于硫銨溶質(zhì)成核、長大的介穩(wěn)區(qū)內(nèi)，最終得到硫銨結(jié)晶顆粒的粒徑分布范圍在100μπι-1000μπι，降低了對離心機(jī)的技術(shù)要求，同時(shí)降低了離心設(shè)備的故障率，而且使得到硫銨產(chǎn)品的品質(zhì)更好。如圖1所示，而位于吸收塔氧化段內(nèi)的循環(huán)吸收漿液屬于不飽和溶液，不含固體顆粒，大大降低了對漿液循環(huán)泵材質(zhì)的技術(shù)要求；而位于負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器2與圓桶形擋板 22之間澄清區(qū)內(nèi)的漿液亦含有很少量的固體顆粒，因此有效降低了脫硫結(jié)晶液對結(jié)晶循環(huán)泵葉輪的磨損，提高設(shè)備的使用壽命，間接節(jié)省了投資。如圖1所示，當(dāng)負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)漿液的質(zhì)量濃度達(dá)到10%-30%時(shí)，開啟硫銨結(jié)晶液排出泵34，將位于負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器底部的結(jié)晶液輸送到旋流器3的進(jìn)料口，經(jīng)旋流器3 初步分離后，底流箱內(nèi)漿液的質(zhì)量濃度達(dá)到40% -65%，旋流器底流口與稠厚器相連，稠厚器與冷卻裝置相連，使?jié)饪s液充分冷卻，使硫銨顆粒進(jìn)一步長大，然后由稠厚器經(jīng)管道輸送到離心機(jī)4的進(jìn)料口，經(jīng)離心機(jī)分離后，得到含水量小于5%的硫銨粗產(chǎn)品，然后經(jīng)離心機(jī)下料口，進(jìn)入到干燥機(jī)5，此處干燥機(jī)可為振動(dòng)流化床式干燥機(jī)或滾筒式干燥機(jī)，經(jīng)干燥機(jī)干燥后的硫銨物料含水量小于1%，干燥好的硫銨物料最終通過包裝機(jī)7進(jìn)行打包，得到合格的硫銨產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)可資源化生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的裝置，包括脫硫塔、蒸發(fā)結(jié)晶器、旋流器、稠厚器、 離心機(jī)、干燥機(jī)和包裝機(jī)，脫硫塔內(nèi)由上至下為除霧段、吸收段、蒸發(fā)結(jié)晶段和氧化段，蒸發(fā)結(jié)晶段和氧化段之間設(shè)有隔板，除霧段頂部設(shè)有煙氣出口，吸收段設(shè)有2-4級吸收段噴淋層，蒸發(fā)結(jié)晶段設(shè)有煙氣進(jìn)口和蒸發(fā)段噴淋層，氧化段設(shè)有壓縮空氣進(jìn)口和液氨注入管，吸收段回流液出口通過管路與氧化段連接，氧化段通過漿液循環(huán)泵與吸收段噴淋層相連，蒸發(fā)結(jié)晶器通過管路和漿液泵與氧化段和蒸發(fā)結(jié)晶段相連；旋流器進(jìn)料口與蒸發(fā)結(jié)晶器出料口相連，旋流器、稠厚器、離心機(jī)、干燥機(jī)和包裝機(jī)通過管路依次相連，其特征在于所述蒸發(fā)結(jié)晶器為負(fù)壓蒸發(fā)結(jié)晶器，蒸發(fā)結(jié)晶器頂部設(shè)有攪拌器，攪拌器為螺旋槳式，螺旋槳的深入深度為蒸發(fā)結(jié)晶器的1/3-2/3 ；蒸發(fā)結(jié)晶器上部設(shè)有圓桶形擋板，圓桶形擋板直徑為蒸發(fā)結(jié)晶器直徑的1/3-3/4，圓桶形擋板內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為圓桶形擋板直徑的 1/3-2/3，導(dǎo)流筒下部位于攪拌器螺旋槳的上部；圓桶形擋板上端開口通過管路連接有真空泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的裝置，其特征在于 所述的除霧段設(shè)有兩級折流板式除霧器并帶有自動(dòng)沖洗裝置，兩級除霧器之間間距為 1. 0-2. Om,除霧器最上端距煙氣出口 l_3m，除霧器最下端距最上一層吸收段噴淋層Um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的裝置，其特征在于所述脫硫塔氧化段中上部設(shè)有兩級壓縮空氣氣體分布器，氧化段下部離塔底0. 5-2m的范圍內(nèi)設(shè)有側(cè)壁攪拌裝置，側(cè)壁攪拌裝置上方設(shè)有氧化空氣曝氣管，氧化空氣曝氣管下端設(shè)有曝氣孔，孔徑為l-10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的裝置，其特征在于所述的吸收段噴淋層和蒸發(fā)結(jié)晶段噴淋層設(shè)有液體分布器，液體分布器為螺旋錐噴嘴。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種氨法煙氣脫硫生產(chǎn)硫銨化肥的裝置，包括脫硫塔、蒸發(fā)結(jié)晶器、旋流器、稠厚器、離心機(jī)、干燥機(jī)和包裝機(jī)，蒸發(fā)結(jié)晶器頂部設(shè)有攪拌器，螺旋槳深入深度為蒸發(fā)結(jié)晶器的1/3-2/3；蒸發(fā)結(jié)晶器上部設(shè)有圓桶形擋板，圓桶形擋板直徑為蒸發(fā)結(jié)晶器直徑的1/3-3/4，圓桶形擋板內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為圓桶形擋板的1/3-2/3，導(dǎo)流筒下部位于攪拌器螺旋槳的上部；圓桶形擋板上端開口連接真空泵；通過攪拌器、圓桶形擋板和導(dǎo)流筒，使結(jié)晶液循環(huán)流動(dòng)，延長硫銨顆粒在結(jié)晶液的停留時(shí)間，使硫銨顆粒逐步長大，硫銨粒徑100-1000μm，具有高度凈化煙氣、有效提高氨吸收劑利用率等特點(diǎn)，節(jié)省設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號B01D53/50GK202193626SQ20112032499
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者何慕春, 劉靜, 唐夕山, 王延民, 王曉東, 翟尚鵬 申請人:上海克硫環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>