一种氨水循环利用的脱硫装置及方法与流程

本发明属于废气治理领域，用于处理锅炉烟气中的二氧化硫等酸性气体，具体的说是涉及一种氨水循环利用的脱硫装置及方法。

背景技术：

大气是人类赖以生存的最基本的环境要素，但是随着人类生产活动和社会活动的增加，特别是大量燃料燃烧、工业废气和汽车尾气的排放，使大气环境质量日趋恶化。在各类大气污染物中，最重要的是燃煤引起的污染。燃煤产生的二氧化硫和氮氧化物污染控制是目前我国大气污染控制领域最紧迫的任务。目前二氧化硫的控制途径有三个：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫（即烟气脱硫FGD）。目前烟气脱硫被认为是控制二氧化硫最行之有效的途径。烟气脱硫主要为湿法和干法/半干法。湿法烟气脱硫工艺根据所选脱硫剂、脱硫机理不同主要分为以下几种：石灰石/石膏法、双碱法、氨法、镁法、海水法。其中氨法以其反应迅速、无结垢堵塞、投资低等特点已成为目前湿法脱硫的发展方向。但目前的氨法脱硫工艺吸收剂氨水价格较高、副产品硫酸铵无销路或销售价格低，这成为氨法脱硫应用的重要制约因素。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能使脱硫剂氨水实现循环利用、运行成本低、适应性强的氨水循环利用的脱硫装置及方法。

本发明采用如下技术方案：一种氨水循环利用的脱硫装置，包括设有烟气入口和烟囱的脱硫塔，脱硫塔内部自上而下依次设有除雾层、洗涤层、吸收喷淋层和气体分布器，所述脱硫塔外还设有氨气再生系统，氨气再生系统包括与脱硫塔塔底连接的再生槽，再生槽的底部通过浓浆管道连接有氧化槽，氧化槽的底部连接有旋流浓缩器，旋流浓缩器的上部通过溢流管连接有消化槽，消化槽通入到所述再生槽中，所述旋流浓缩器的底部连接有干燥机，干燥机底部的滤液口与所述再生槽连接，所述再生槽上还连接有沉淀池，沉淀池通过管道连接有通入到所述吸收喷淋层中的循环槽。

所述脱硫塔内位于吸收喷淋层和气体分布器之间设有浓缩喷淋层，所述脱硫塔外设有从塔底通入到所述浓缩喷淋层的浓缩液循环管道，浓缩液循环管道上设有浓缩液循环泵。

所述气体分布器为扭曲管组件，扭曲管组件包括充满整个脱硫塔内横截面的扭曲管。

所述氧化槽内设有空气分布器，所述空气分布器上连接有鼓风机。

所述干燥机为圆盘式真空干燥机。

所述浓浆管道上设有浓浆泵，所述氧化槽和旋流浓缩器之间的连接管道上设有石膏泵。

一种氨水循环利用的脱硫方法，包括以下步骤：烟气进入脱硫塔内，依次经过气体分布器、吸收喷淋层、洗涤层和除雾层，与吸收剂氨水逆向接触，发生反应，烟气中二氧化硫除去后从烟囱排出，所述氨水循环利用的脱硫方法还包括以下步骤：（1）吸收剂氨水与烟气中的二氧化硫逆向接触反应后生成的亚硫酸氢铵溶液落入脱硫塔塔底，再从脱硫塔塔底流入再生槽；（2）将再生槽底部的浓浆打入氧化槽，将空气送至氧化槽内，空气中的氧气将亚硫酸钙氧化成二水硫酸钙；（3）将氧化槽底部的浓浆打入到旋流浓缩器中，料浆被浓缩成含固率30%过饱和溶液；（4）将上一步中的过饱和溶液送入干燥机中进一步干燥成石膏，将真空干燥机底部滤液返回至再生槽；（5）将旋流浓缩器顶部的溢流液返回至消化槽，将生石灰加入消化槽中与旋流浓缩器顶部的溢流液反应生成再生剂熟石灰，反应后的熟石灰补充进再生槽，脱硫剂氨水得到再生；（6）再生槽中再生的脱硫剂氨水经沉淀、过滤和补充液氨或氨水调节pH值后，通入到脱硫塔吸收喷淋层中循环使用。

所述氨水循环利用的脱硫方法还包括以下步骤：吸收剂氨水与烟气中的二氧化硫逆向接触反应后，落入脱硫塔底部，再送入浓缩液喷淋层与烟气进行循环吸收反应，脱硫塔底部溶液中亚硫酸氢铵的浓度得到提高，再从脱硫塔底流入再生槽。

通过浓浆泵将再生槽底部的浓浆打入氧化槽，通过石膏泵将氧化槽底部的浓浆打入到旋流浓缩器中。

所述步骤（4）中，过饱和溶液在干燥机中干燥成的石膏的含水率小于10%。

本发明在运行时，烟气经脱硫塔的烟气入口进入脱硫塔内，依次经过气体分布器、浓缩喷淋层、吸收喷淋层、洗涤层和除雾层，与浓缩液和脱硫剂逆向接触发生反应，除去二氧化硫，从烟囱排出。吸收剂氨水与烟气中的二氧化硫逆向接触反应后，落入脱硫塔底部，经浓缩液循环泵送入浓缩液喷淋层，与烟气进行循环吸收反应，溶液中亚硫酸氢铵的浓度得到提高，再从脱硫塔底流入再生槽，与消化槽来的熟石灰浆发生反应，脱硫剂氨水得到再生，经沉淀和补充液氨或氨水调节pH值后循环使用。再生剂熟石灰是通过将生石灰加入消化槽中与旋流浓缩器顶部的溢流液反应生成，反应后的熟石灰补充进再生槽。再生槽底部的浓浆通过浓浆泵打入氧化槽，鼓风机将空气送至氧化槽内，通过空气分布器将空气均匀的送入浓浆中，空气中的氧气将亚硫酸钙氧化成二水硫酸钙（石膏）。氧化槽的底部浓浆通过石膏泵打入旋流浓缩器中，料浆被浓缩成含固率30%过饱和溶液，该过饱和溶液送入圆盘式真空干燥机中进一步干燥成含水率小于10%的石膏。旋流浓缩器顶部的溢流液返回至消化槽，圆盘真空干燥机底部滤液返回至再生槽。为防止烟气在脱硫塔内偏流，在脱硫塔烟气入口上部增加了扭曲管气体分布器，该气体分布器使用的是扭曲管组件，由多支扭曲管排列而成，充满整个脱硫塔内横截面。烟气经过该分布器后，发生强烈的自旋扰动，延长烟气与吸收剂的接触时间，脱硫效率得到大幅提高。

本发明的理论基础：

（1）吸收反应

2NH₃+H₂O+SO₂→(NH₄)₂SO₃

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃

NH₃+H₂O+SO₂→NH₄HSO₃

（2）再生反应：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

2 NH₄HSO₃+ Ca(OH)₂→(NH₄)₂SO₃+CaSO₃·1/2H₂O+3/2H₂O

(NH₄)₂SO₃+ Ca(OH)₂+1/2 H₂O→2 NH₃+ H₂O+ CaSO₃·1/2H₂O

（3）氧化反应：

2CaSO₃·1/2H₂O+3H₂O+O₂→2CaSO₄·2 H₂O

本发明较之已有技术，具有以下显著优点：一是吸收剂氨水循环利用，制约氨法脱硫的首要问题就是吸收剂氨水价格较高，吸收剂实现了循环利用，就大幅降低了氨法脱硫的运行成本；二是再生的CaSO₃沉淀不在装置中，故不会在装置与烟道中产生结垢和堵塞现象；三是副产品CaSO₄·2H₂O性能稳定，对环境无二次污染，可做建材或工业原材料，处置方便。采用本发明，价格较高的氨水得以循环利用，仅需补充少量消耗，装置不易结垢、堵塞，再生剂石灰价格低廉，采购方便，副产物石膏处置方便，而氨法脱硫的副产物硫酸铵，做氮肥含氮量低，容易使土地板结，经常无销路或售价很低，可以说本发明兼具了氨法脱硫和石灰石/石膏法脱硫的优点。

附图说明

图1是氨水循环利用的脱硫装置的一种实施例的示意图；

图2是图1中扭曲管分布器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明氨水循环利用的脱硫装置的一种实施例的结构如图1所示，其包括设有烟气入口8和烟囱1的脱硫塔2，脱硫塔（2）内部自上而下依次设有除雾层3、洗涤层4、吸收喷淋层5和气体分布器7，所述脱硫塔内位于吸收喷淋层5和气体分布器7之间设有浓缩喷淋层8，所述脱硫塔2外设有从塔底通入到所述浓缩喷淋层8的浓缩液循环管道，浓缩液循环管道上设有浓缩液循环泵9。所述脱硫塔2外还设有氨气再生系统，氨气再生系统包括与脱硫塔塔底连接的再生槽10，再生槽10的底部通过浓浆管道连接有氧化槽15，氧化槽15的底部连接有旋流浓缩器13，旋流浓缩器13的上部通过溢流管连接有消化槽12，消化槽12通入到所述再生槽10中，所述旋流浓缩器13的底部连接有干燥机14，干燥机14底部的滤液口与所述再生槽10连接，所述再生槽10上还连接有沉淀池11，沉淀池11通过管道连接有通入到所述吸收喷淋层5中的循环槽20。所述气体分布器7为扭曲管组件，扭曲管组件包括充满整个脱硫塔内横截面的扭曲管分布器。所述氧化槽内设有空气分布器16，所述空气分布器16上连接有鼓风机18。所述干燥机14为圆盘式真空干燥机。所述浓浆管道上设有浓浆泵19，所述氧化槽和旋流浓缩器之间的连接管道上设有石膏泵17。

本实施例在运行时，烟气经脱硫塔2的烟气入口8进入脱硫塔内，依次经过扭曲管气体分布器7、浓缩喷淋层6、吸收喷淋层5、洗涤层4和除雾层3，与浓缩液和脱硫剂逆向接触，发生反应，除去二氧化硫，从烟囱1排出。吸收剂氨水与烟气中的二氧化硫逆向接触反应后，落入脱硫塔底部，经浓缩液循环泵9送入浓缩液喷淋层6与烟气进行循环吸收反应，溶液中亚硫酸氢铵的浓度得到提高，再从脱硫塔底流入再生槽10，与消化槽12来的熟石灰浆发生反应，脱硫剂氨水得到再生，经沉淀和补充液氨或氨水调节pH值后循环使用。再生剂熟石灰是通过将生石灰加入消化槽12中与旋流浓缩器13顶部的溢流液反应生成，反应后的熟石灰补充进再生槽10。再生槽10底部的浓浆通过浓浆泵19打入氧化槽15，鼓风机18将空气送至氧化槽内，通过空气分布器16将空气均匀的送入浓浆中，空气中的氧气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。氧化槽15的底部浓浆通过石膏泵17打入旋流浓缩器13中，料浆被浓缩成含固率30%过饱和溶液，该过饱和溶液送入圆盘式真空干燥机14中进一步干燥成含水率小于10%的石膏。这些石膏可以用于建材或工业原材料，或者直接填埋。旋流浓缩器13顶部的溢流液返回至消化槽12，圆盘真空干燥机14底部滤液返回至再生槽10。烟气入口上部的扭曲管气体分布器7是由多个扭曲管排列而成，充满整个塔内横截面，起到均布烟气并使烟气发生自旋扰动的作用，延长烟气与吸收剂的接触时间，脱硫效率得到大幅提高。

本发明氨水循环利用的脱硫方法的实施例，包括以下步骤：烟气进入脱硫塔内，依次经过气体分布器、吸收喷淋层、洗涤层和除雾层，与吸收剂氨水逆向接触，发生反应，烟气中二氧化硫除去后从烟囱排出，所述氨水循环利用的脱硫方法还包括以下步骤：（1）吸收剂氨水与烟气中的二氧化硫逆向接触反应后生成的亚硫酸氢铵溶液落入脱硫塔塔底，再从脱硫塔塔底流入再生槽；（2）通过浓浆泵将再生槽底部的浓浆打入氧化槽，将空气送至氧化槽内，空气中的氧气将亚硫酸钙氧化成二水硫酸钙；（3）通过石膏泵将氧化槽底部的浓浆打入到旋流浓缩器中，料浆被浓缩成含固率30%过饱和溶液；（4）将上一步中的过饱和溶液送入干燥机中进一步干燥成含水率小于10%的石膏，将真空干燥机底部滤液返回至再生槽；（5）将旋流浓缩器顶部的溢流液返回至消化槽，将生石灰加入消化槽中与旋流浓缩器顶部的溢流液反应生成再生剂熟石灰，反应后的熟石灰补充进再生槽，脱硫剂氨水得到再生；（6）再生槽中再生的脱硫剂氨水经沉淀、过滤和补充液氨或氨水调节pH值后，通入到脱硫塔吸收喷淋层中循环使用。

所述氨水循环利用的脱硫方法还包括以下步骤：吸收剂氨水与烟气中的二氧化硫逆向接触反应后，落入脱硫塔底部，再送入浓缩液喷淋层与烟气进行循环吸收反应，脱硫塔底部溶液中亚硫酸氢铵的浓度得到提高，再从脱硫塔底流入再生槽。