一種氨-硫酸銨法煙氣脫硫裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種氨-硫酸錠法煙氣脫硫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 氨法煙氣脫硫技術(shù)是采用氨作為吸收劑除去S化等污染物的煙氣凈化技術(shù)。20世 紀(jì)70年代初日本與意大利等國家開始研究氨法煙氣脫硫工藝技術(shù)，并相繼取得成功，但因 為運(yùn)行成本、腐蝕、凈化后尾氣中氣溶膠等問題，其應(yīng)用受到了一定的限制。進(jìn)入20世紀(jì)90 年代，隨著合成氨工業(yè)的不斷發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步等原因，氨法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用快速上升。 氨法煙氣脫硫技術(shù)有其它許多煙氣脫硫技術(shù)工藝所不具備的特點(diǎn)。目前，氨是一種易得的 良好的堿性吸收劑，從吸收機(jī)理上看，堿性吸收劑吸收煙氣中的S化是酸堿中和反應(yīng)，吸收 劑堿性越強(qiáng)，吸收速度越快，氨的堿性強(qiáng)于巧基吸收劑；而且從吸收機(jī)理上看，巧基吸收劑 吸收S〇2是氣-固反應(yīng)，反應(yīng)速度慢，反應(yīng)不完全，吸收劑利用率低，需要較大的能量進(jìn)行吸 收液霧化、循環(huán)等提高吸收劑利用率；而氨法煙氣脫硫技術(shù)吸收S化是氣液或氣-氣反應(yīng)， 反應(yīng)速率快，吸收劑氨反應(yīng)完全，吸收劑利用率高，可W做到很高的脫硫效率，吸收液霧化、 循環(huán)等過程能耗低，而且設(shè)備體積小。
[0003] 氨-硫酸錠法煙氣脫硫是一種氨法煙氣脫硫技術(shù)，副產(chǎn)物為硫酸錠，硫酸錠在一 些地方可W作為肥料使用，副產(chǎn)物硫酸錠外賣可W抵消一部分煙氣脫硫的運(yùn)行成本，使該 技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。在吸收過程，形成（nh4)2S〇3-nh4HS〇3-H2〇的吸收液體系，該吸收液體系 中畑4服〇3對so2不具有吸收能力，該溶液中（NH4)2SO3對so2具有良好的吸收能力，它是氨 法中的主要吸收劑。因該溶液中畑4服〇3對SO2不具有吸收能力，所W溶液中NH4服〇3達(dá)到 一定濃度時(shí)，需要采取措施處理，氨-硫酸錠法煙氣脫硫系統(tǒng)，采用空氣氧化和補(bǔ)加氨的措 施控制吸收溶液中畑4服〇3濃度，吸收溶液中氨、亞硫酸錠的摩爾濃度比通過溶液的抑值反 應(yīng)。所W，氨-硫酸錠法煙氣脫硫過程吸收液抑值控制非常重要。
[0004] 氨-硫酸錠法煙氣脫硫是一種硫資源回收型技術(shù)，目前該技術(shù)處于快速發(fā)展階 段，是燃煤煙氣脫硫技術(shù)的研究熱點(diǎn)。反應(yīng)原理分W下兩步進(jìn)行：（1)W水溶液中的S〇2和 畑3的反應(yīng)為基礎(chǔ)的吸收過程，利用氨將廢氣中的5〇2脫除，得到（畑4)25〇3-畑4服〇3-&0的 吸收液體系，進(jìn)行熱化學(xué)吸收過程： 陽0化]2NH40H+S02^一（畑4)25〇3+&〇 (1)
[0006] 8〇2+(畑4)25〇3+&0 ^ 一 2畑4服〇3 (2)
[0007] 畑4〇化畑4服化^一（畑4)25〇3+&〇 0)
[0008] 亞硫酸根和亞硫酸氨根存在電離平衡：
[0009] H++S032^一服〇3 (4)
[0010] (2)采用空氣對亞硫酸錠、亞硫酸氨錠氧化，此過程是將煙氣脫硫吸收反應(yīng)產(chǎn)生的 不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物亞硫酸鹽氧化成穩(wěn)定的硫酸錠。主要氧化反應(yīng)簡單表示為： 陽0川2畑4服〇3+〇2-2畑4服〇4 (1)
[0012] 2 卿電)2SO3+O2- 2(NH4)2SO4 (2)
[0013] 氨-硫酸錠法煙氣脫硫產(chǎn)生的吸收液亞硫酸氨錠含量通常遠(yuǎn)高于亞硫酸錠含量， 所W氨-硫酸錠法煙氣脫硫吸收液氧化發(fā)生的主要是反應(yīng)（1)。亞硫酸氨錠容易氧化，在常 溫下氧化反應(yīng)就可W發(fā)生，溫度升高，氧化反應(yīng)加快。
[0014] 補(bǔ)氨調(diào)節(jié)抑值，中和酸式鹽畑4服〇4,生成硫酸錠：
[0015] NH4HSO4+NH4OH一（NH4)2SO4+H2O 0)
[0016] 工業(yè)應(yīng)用中，氨-硫酸錠法工藝過程通常為：經(jīng)鍋爐引風(fēng)機(jī)（或脫硫增壓 風(fēng)機(jī)）引來的除塵后的煙氣進(jìn)入脫硫裝置后，經(jīng)氨吸收液循環(huán)洗涂降溫并反應(yīng)生成 (NH4)2SO3-NH4HSO3-H2O的吸收液體系，而亞硫酸錠、亞硫酸氨錠溶液被鼓入的空氣氧化成硫 酸錠、硫酸氨錠溶液，補(bǔ)氨調(diào)節(jié)pH值，中和酸式鹽NH4HSO4,生成硫酸錠。硫酸錠溶液在洗涂 降溫過程中自身得到濃縮后送入硫錠結(jié)晶裝置。脫硫后的干凈煙氣經(jīng)除霧達(dá)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求 后排放。
[0017] 國外研究氨法脫硫技術(shù)的企業(yè)主要有：美國的GE、Marsulex、Pircon、 B油cock&Wilcox;德國的Lentjes、Bischoff、KruppKo卵ers;日本的NKK、IHI、千代田、住 友、S菱、甚原等。典型的氨煙氣脫硫方法有克盧伯公司的Walther氨法工藝，該工藝為兩 塔吸收，設(shè)備較多，工藝流程長，投資高，能耗高，裝置占地面積大；能杰斯-比小夫公司的 AMAS0X氨法工藝，該工藝主要特點(diǎn)為將多塔改造成了結(jié)構(gòu)緊湊的單塔工藝，并在塔內(nèi)安裝 濕式電除霧器，解決凈化后煙氣中存在的氣溶膠問題，有效降低了投資成本和能耗，脫硫 效率高，對煙氣條件變化適應(yīng)性強(qiáng)，但該技術(shù)在吸收塔內(nèi)分主吸收段和次吸收段，壓降大， 氨消耗量高；GE公司的氨法工藝，該工藝為S塔串聯(lián)工藝，設(shè)備數(shù)量多，工藝流程長，投資 高，在煙氣中含硫量較高時(shí)才有優(yōu)勢。在對氨-硫酸錠法煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行研究分析后， 我們發(fā)現(xiàn)，目前的技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，還有許多可W改進(jìn)和完善的地方，主要包括如下幾個(gè)方 面：
[0018] 1)目前，工業(yè)化應(yīng)用中，普遍采用兩塔串聯(lián)氨-硫酸錠法工藝，和單塔工藝相比 較，兩塔串聯(lián)氨-硫酸錠法工藝將冷卻、氧化、吸收區(qū)分開，使各個(gè)過程都保持最佳的化學(xué) 條件，但仍存在工藝流程長，投資成本和能耗高，裝置占地面積大等問題。
[0019] 2)工業(yè)化應(yīng)用中，普遍采用吸收段沒有內(nèi)件的噴淋吸收的空塔?？账袩煔鈺l(fā) 生沿塔壁逃逸情況，靠近塔壁的煙氣的脫硫效率遠(yuǎn)低于塔中部的脫硫效率。大多數(shù)技術(shù)沒 有采取措施處理沿塔壁流動的煙氣，導(dǎo)致脫硫塔的效率低；為解決運(yùn)一問題，有的技術(shù)采取 增大塔壁附近吸收液噴淋密度的方法，但會導(dǎo)致吸收過程液氣比大，能耗高的問題。
[0020] 3)吸收塔氧化段通常設(shè)置于吸收塔底部，是氨-硫酸錠法煙氣脫硫的關(guān)鍵段之 一。有的技術(shù)采取空氣直接鼓泡的氧化方法，該方法空氣泡和吸收液沒有良好的混合。為 了保證上升的空氣泡和吸收液有良好的混合，有的技術(shù)采取安裝側(cè)面攬拌器，通過空氣鼓 泡和側(cè)面攬拌器的攬拌共同作用，使空氣泡和吸收液有良好的混合，但運(yùn)種方法需要機(jī)械 動力，而且，安裝側(cè)面攬拌器，常發(fā)生吸收液泄漏的事故。有的技術(shù)采取安裝外循環(huán)累，強(qiáng)制 外循環(huán)，利用機(jī)械動力使吸收液體在氧化段循環(huán)，通過空氣鼓泡和吸收液體外循環(huán)的共同 作用，使空氣泡和吸收液有良好的混合，但運(yùn)種方法也需要機(jī)械動力。
[0021] 4)目前，有的方法設(shè)置獨(dú)立于吸收塔系統(tǒng)的氧化槽，并根據(jù)氧化槽抑情況用氨水 調(diào)節(jié)抑值。運(yùn)種方法在巧法、鋼法、氨法等濕法煙氣脫硫工藝中普遍采用。運(yùn)種方法的主要 優(yōu)點(diǎn)是：①可W做到在氧化槽中，在不同于吸收塔控制的化學(xué)條件下完成氧化，精確優(yōu)化氧 化空氣的有效用量，提高氧的利用率，減低運(yùn)行費(fèi)用；②便于對氧化系運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。氧 化槽氧化段，其結(jié)構(gòu)形式主要有W下幾種：直接鼓泡方式、安裝攬拌器方式。直接鼓泡方式 混合不均勻，空氣泡和吸收液沒有良好的混合，為了保證上升的空氣泡和吸收液有良好的 混合，有的方法在氧化槽內(nèi)安裝攬拌器，運(yùn)種形式需要機(jī)械動力，能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的氨-硫酸錠法煙氣體 脫硫單塔裝置，本發(fā)明中在常規(guī)氨-硫酸錠法脫硫技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)新與發(fā)展，結(jié)合氨 對二氧化硫的吸收能力與工藝優(yōu)化的優(yōu)勢，使煙氣冷卻、吸收、氧化等過程用一個(gè)吸收塔完 成，解決傳統(tǒng)脫硫技術(shù)煙氣沿塔壁逃逸的難點(diǎn)，氧化段和氧化槽無需機(jī)械動力，提高氧化效 果，操作可靠，減少裝置占地和能耗。
[0023] 本發(fā)明的目的可W通過W下措施達(dá)到：
[0024] 一種氨-硫酸錠法煙氣脫硫裝置，其包括中空的煙氣脫硫吸收塔和外循環(huán)槽，所 述煙氣脫硫吸收塔內(nèi)自下而上包括氧化段、預(yù)吸收段、外循環(huán)吸收段、洗涂段和除霧段，在 所述氧化段的下部設(shè)有出料口，該出料口通過管路與下吸收段外循環(huán)累的入口相連通，所 述下吸收段外循環(huán)累的出口通過管路與設(shè)在所述預(yù)吸收段內(nèi)的塔內(nèi)吸收液噴淋裝置的入 口相連通；在所述氧化段內(nèi)設(shè)有吸收塔蓋導(dǎo)流桶，該吸收塔蓋導(dǎo)流桶主要由下部的直桶和 上部的向上擴(kuò)大的卿趴桶構(gòu)成，在吸收塔蓋導(dǎo)流桶內(nèi)的下部設(shè)有與進(jìn)吸收塔蓋氧化空氣管 相連通的吸收塔蓋導(dǎo)流桶內(nèi)空氣分布器，在所述吸收塔蓋導(dǎo)流桶的外部設(shè)有與吸收塔蓋補(bǔ) 氨管相連通的吸收塔蓋補(bǔ)氨管分布器；在所述煙氣脫硫吸收塔內(nèi)設(shè)有吸收液體收集器，所 述氧化段與吸收液體收集器之間為所述預(yù)吸收段，預(yù)吸收段與進(jìn)氣煙道通過煙道口相連 通，在所述煙道口之上的預(yù)吸收段內(nèi)設(shè)有環(huán)形篩板，該環(huán)形篩板上設(shè)有多個(gè)篩孔，環(huán)形篩板 的外環(huán)壁與預(yù)吸收段的塔壁緊密連接，環(huán)形篩板的內(nèi)環(huán)壁與一個(gè)垂直方向設(shè)立的環(huán)形擋板 相連接；所述吸收液體收集器的下部設(shè)有出液口，該出液口通過吸收塔去外循環(huán)槽管與所 述外循環(huán)槽相連通W使吸收液體收集器收集的部分液體導(dǎo)入外循環(huán)槽中；外循環(huán)槽的下部 設(shè)有循環(huán)液出口，在所述液體收集器之上的煙氣脫硫吸收塔內(nèi)設(shè)有循環(huán)液噴淋裝置，所述 循環(huán)液噴淋裝置通過管路與所述外循環(huán)槽的循環(huán)液出口相連通，所述吸收液體收集器與循 環(huán)液噴淋裝置之間構(gòu)成所述外循環(huán)吸收段；在所述外循環(huán)吸收段之上的洗涂段內(nèi)設(shè)有與進(jìn) 水管相連通的水噴淋裝置；在所述除霧段內(nèi)設(shè)有除霧裝置。
[0025] 本方法采取多種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)充分的氣液布局，例如本裝置可W在進(jìn)氣煙道內(nèi)設(shè) 有使吸收液與煙氣順流接觸的吸收液噴淋裝置，該吸收液噴淋裝置通過去吸收塔煙道吸收 液管與下吸收段外循環(huán)累的出