专利名称：氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃煤烟气的处理设备的改进，具体地说是含硫烟气中的Sh通过氨水脱硫剂在湿态下脱硫后，再对脱硫产物迅速氧化干燥，在干态下收集脱硫产物，其脱硫产物可直接作为产品再利用的氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备。
背景技术：
含硫烟气中的SA是大气的重要污染因素，因此，控制含硫烟气中SA的排放，国家有严格的规定。目前，对于含硫烟气的脱硫，主要采用两种方法一种是湿法脱硫，如石灰石-石膏法、湿式氨法、双碱法及镁法；另一种是干法脱硫，如喷雾干燥法、炉内喷钙法、 循环流化床干法及荷电干式吸收剂喷射脱硫法。这些脱硫法所需要的脱硫设备，包括碱剂设备、制浆设备、输送设备、产物干化设备、废水处理设备及产物储运设备，显然，采用这些设备脱硫，存在着工艺流程长、设备复杂而且数量多、占地面积大、投资大、废渣多。而且以上所有的脱硫方法均没有解决脱硫产物直接作为产品回收利用的问题，导致脱硫成本的提高。氨法脱硫技术是70年代由日本和意大利开始研制，其工艺的主体部分属化肥工业范畴，这对含硫脱硫领域较为陌生，所以未在含硫脱硫领域得到广泛应用，直至90年代后，氨法脱硫工艺才渐渐地得到了应用。氨法脱硫工艺的技术原理，是根据氨与SO2、水反应生成脱硫产物进行的，主要有湿式氨法、电子束氨法、脉冲电晕氨法和简易氨法。氨法脱硫技术主要目的是降低耗水量，改进氧化及后处理，降低装置压降，提高脱硝能力，对于脱硫后产物未作氧化、干燥及直接收集。通过检索可知，目前也有湿法脱硫干法回收的报导，通常称半干法。如中国专利申请号为200910154097. 0公开的“一种循环半干氨法脱硫工艺”，主要解决了反应器内出现结垢粘壁、破坏烟气流畅、降低脱硫效率的问题，利用氨水喷淋调质烟气，在烟气降温增湿的同时，氨与SO2反应，生成氨盐溶解或吸附在水蒸气的液滴中，当与混合灰接触时，烟气中的氨盐、气态污染物和粉尘被吸收或吸附在混合灰中得以除去。其中， 对过滤粉尘再加入干粉吸收剂和氨水混合作为调质的循环灰重复使用，此法对喷氨后的反应物没用氧化干燥过程，直接混入了脱硫剂中，且脱硫装置的核心仍然是钙法半干法，未分离脱硫产生的氨盐和石膏，导致二者均无法使用，造成资源浪费。
发明内容本实用新型的目的在于提供不仅能够使燃煤烟气脱硫，而且脱硫产物可以直接作为产品利用，并能使工艺简化、降低生产成本的氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备。为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是该氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，包括含硫烟气输入管、脱硫后气体输出管、引风机和烟 ，含硫烟气输入管与含硫的烟气管道相连接，脱硫后气体输出管通过引风机接入烟 ，其特征在于含硫烟气输入管与氨水雾化脱硫反应器的入口密封连接，在氨水雾化脱硫反应器入口端腔内插入氨水雾化喷淋管，含硫烟气从含硫烟气输入管流入氨水雾化脱硫反应器内后，首先经氨水雾化喷淋管的喷嘴喷出的雾化氨水混合，随即发生脱硫反应，同时含硫烟气中的K2CKNa2O 等碱性金属氧化物在氨水的作用下参与脱硫反应，生成脱硫产物-硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠；氨水雾化脱硫反应器的输出口连接氧化干燥器的入口，氧化干燥器的出口连接结团器的入口，结团器的出口通过连通管道连接固气分离收集器的入口，固气分离收集器的出口连接脱硫后气体输出管，在氨水雾化脱硫反应器内生成的脱硫产物连同已脱硫的气体一同进入氧化干燥器内，在氧化干燥器内氧化、干燥后，一并进入结团器，在结团器内使脱硫产物-硫酸铵结晶物、硫酸钾结晶物、硫酸钠结晶物的颗粒变大，再随已脱硫的气体一同进入固气分离收集器，在固气分离收集器内进行固态和气态分离，分离出的脱硫产物-硫酸铵结晶物、硫酸钾结晶物、硫酸钠结晶物作为产品收集利用，分离出的达标气体，经脱硫后气体输出管和引风机进入烟 排放。本实用新型还通过如下措施实施所述的氨水雾化喷淋管数量是根据所处理的含量烟气流量确定，氨水雾化喷淋管的喷嘴安装在氨水雾化脱硫反应器内，氨水雾化喷淋管为不锈钢管道，从氨水雾化脱硫反应器的侧面引出，每根氨水雾化喷淋管的下端分别与一个由变频器控制的喷氨泵相连接，每根氨水雾化喷淋管的喷嘴上接入压缩空气管道，压缩空气管道也从氨水雾化脱硫反应器的侧面引出，压缩空气管道与空气压缩机相连接，当喷氨泵向氨水雾化喷淋管的喷嘴输送氨水时，同时由空气压缩机经压缩空气管道输入压缩空气，使氨水雾化。所述的氨水雾化脱硫反应器为不锈钢复合钢板制造，由两段圆锥形管道夹一段圆筒形喉部组成，氨水雾化喷淋管的喷嘴安装在氨水雾化脱硫反应器的圆筒形喉部，从轴向截面来看即由入口收缩段、圆筒形喉部和圆锥形扩散段组成。一定浓度的氨水通过压缩空气雾化喷嘴喷入氨水雾化脱硫反应器的圆筒形喉部。由于压缩空气雾化喷嘴的使用，可以使氨水雾化液滴直径小于50微米。这样结构的氨水雾化反应器，可以使雾态氨水与含硫烟气在其中充分均勻混合，达到氨水与含硫烟气中的二氧化硫瞬间即反应完毕，完成脱硫过程的目的。由于氨水的喷入量最高控制在脱除烟气中所含二氧化硫量的氨水需要量的95% 以下，在保证二氧化硫浓度达标的同时还可保证喷入的氨水中的氨全部参与了脱硫反应而无剩余，不会产生氨逃逸的问题。所述的氧化干燥器为不锈钢复合钢板制造，由一段圆柱形管道构成，其进口端连接氨水雾化脱硫反应器的出口端。由于含硫烟气的温度在90°C——150°C，完成反应随烟气进入氧化干燥器中的反应物溶液液滴，由于直径在50微米之下，其中所含水分，很快被含硫烟气中的热量所蒸发，脱硫反应物以含硫烟气中所含粉尘为核进行结晶，形成脱硫产物。 在这个过程中，烟气温度将降低5°C _15°C，温度降低的程度取决于氨水的喷入量，也就是取决于含硫烟气中二氧化硫的浓度。由于此时烟气中的二氧化硫浓度已经很低，露点温度随之下降，脱硫产物的干燥产生的温降不会增加对设备设施的结露腐蚀问题。在脱硫产物干燥的同时，含硫烟气中所含不低于5%的氧气将反应物中的亚硫酸盐氧化为硫酸盐。在含有脱硫产物的含硫烟气在流经氧化干燥器的这段时间内，反应物中的亚硫酸盐被氧化97% 以上，主要以硫酸盐以含硫烟气中的粉尘为核的结晶体形式存在。所述的结团器为高压静电结团器，其结构由圆柱形的荷电段和变截面的混合结团段组成。结构特点是荷电段的正电压区域与负电压区域的面积相同。正电压与负电压的绝对值相同。使用的电压值取决于荷电段中正电极或负电极与中性电极之间的距离，以不产生电晕放电的最高电压为准。含有脱硫产物的烟气流经荷电段，在正电压区域干燥脱硫产物失去电子成为带正电荷的离子，而在负电压区域的干燥脱硫产物得到电子成为带负电荷的离子，二者在流经混合结团段时，发生碰撞而导致结团，结团过程可使脱硫产物颗粒直径增加4-100倍，使微米级脱硫产物颗粒减少90%以上，使随后的固气分离收集器的分离效率大幅度提高。所述的固气分离收集器采用高压静电智能除尘器作为收集器。高压静电除尘器的工作原理主要依靠放电极和集尘极之间的高强度电场来实现固气分离，当两极间输入足够高的直流电压时，在两电极间的气体被电离，产生大量的电子和阳离子，并作用于通过电场的脱硫产物粒子表面，使被荷电的脱硫产物离子在电场力的作用下向其极性相反的电极移动，并沉积于电极上，达到固气分离的目的。在含硫烟气输入管和脱硫后气体输出管内分别设有烟气中SA浓度、烟气流量、烟气压力、含氧量、温度和湿度的检测探头，并分别通过信号电缆与在线监测器连接，检测到的烟气中SA浓度、烟气流量、烟气压力、含氧量、温度和湿度数据实时传输至DCS系统，由 DCS系统根据含硫烟气输入管和脱硫后气体输出管内的SO2浓度、烟气流量、烟气压力、含氧量、温度和湿度的数据对比，按照设定好的公式，计算出此时氨水的需要量，实时控制氨水雾化脱硫反应器中雾化氨水的喷入量，使脱硫效果达到最好，脱硫后的气体达到排放标准。所述的氨水浓度调配罐安装在喷按泵一侧，是根据在线监测系统得到的烟气中 SO2浓度、烟气流量、压力、含氧量、温度和湿度数据，由DCS系统确定出适当的浓度值后，在计算出配制该浓度的氨水所需浓氨水和清水的量，指挥相应的氨水泵和清水泵向氨水浓度调配罐中注入计算设定量，既可得到要求浓度的氨水，这个过程是由DCS系统自动控制完成。该浓度的氨水经过一定时间的静置混勻，便可作为脱硫剂使用。本实用新型的有益效果在于与目前含硫烟气使用的脱硫专用设备相比，不仅能够使含硫烟气脱硫，而且脱硫效率高、脱硫产物可以直接作为产品利用，并能有一定的氮氧化物的去除率，而且能使工艺简化、降低脱硫所需成本。另外，用氨水作为脱硫剂和催化剂， 原料易得，价格便宜。所生产的硫酸铵、硫酸钾可直接作为复合肥的生产原料，当然，也可以将硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠提纯或深加工。我国是一个钾资源匮乏国家，按照此脱硫法，提取硫酸钾，是一种解决钾资源不足的重要途径。经试用证明二氧化硫的去处效率达95%以上，氮氧化物同步脱除率达20-40%， 总投资节省30%以上，能耗降低70%以上，无二次污染
图1为本实用新型的结构前视示意图。图中1、含硫烟气输入管；2、脱硫后气体输出管；3、引风机；4、烟囱；5、氨水雾化脱硫反应器；6、氨水雾化喷淋管；7、氧化干燥器；8、结团器；9、固气分离收集器；10、喷氨泵；11、压缩空气管道；12、空气压缩机；13、在线监测器；14、氨水浓度调配罐；15、16、检测探头；17、18、信号电缆。
具体实施方式
参照图1制作本实用新型。该氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，包括含硫烟气输入管1、脱硫后气体输出管2、引风机3和烟 4，含硫烟气输入管1与含硫的烟气管道相连接，脱硫后气体输出管2通过引风机3接入烟@ 4，其特征在于含硫烟气输入管1与氨水雾化脱硫反应器5的入口密封连接，在氨水雾化脱硫反应器5入口端腔内插入氨水雾化喷淋管6，含硫烟气从含硫烟气输入管1流入氨水雾化脱硫反应器5内后，首先经氨水雾化喷淋管6的喷嘴喷出的雾化氨水混合，随即发生脱硫反应，同时含硫烟气中的K20、 Na2O等碱性金属氧化物在氨水的作用下参与脱硫反应，生成脱硫产物-硫酸铵、硫酸钾和硫酸钠；氨水雾化脱硫反应器5的输出口连接氧化干燥器7的入口，氧化干燥器7的出口连接结团器8的入口，结团器8的出口通过连通管道连接固气分离收集器9的入口，固气分离收集器9的出口连接脱硫后气体输出管2，在氨水雾化脱硫反应器5生成的脱硫产物连同已脱硫的气体一同进入氧化干燥器7，在氧化干燥器7内氧化、干燥后，一并进入结团器8，在结团器8内使脱硫产物-硫酸铵结晶物、硫酸钾结晶物、硫酸钠结晶物的颗粒变大，再随已脱硫的气体一同进入固气分离收集器9，在固气分离收集器9内进行固态和气态分离，分离出的脱硫产物一硫酸铵结晶物、硫酸钾结晶物、硫酸钠结晶物作为产品收集利用，分离出的达标气体，经脱硫后气体输出管2和引风机3进入烟@ 4排放。作为本实用新型的改进，所述的氨水雾化喷淋管6数量是根据所处理的含量烟气流量确定，氨水雾化喷淋管6的喷嘴安装在氨水雾化脱硫反应器5内，氨水雾化喷淋管6为不锈钢管道，从氨水雾化脱硫反应器5的侧面引出，每根氨水雾化喷淋管6的下端分别与一个由变频器控制的喷氨泵10相连接，每根氨水雾化喷淋管6的喷嘴上接入压缩空气管道 11，压缩空气管道11也从氨水雾化脱硫反应器5的侧面引出，压缩空气管道11与空气压缩机12相连接，当喷氨泵10向氨水雾化喷淋管6的喷嘴输送氨水时，同时由空气压缩机12 经压缩空气管道11输入压缩空气，使氨水雾化。所述的氨水雾化脱硫反应器5为不锈钢复合钢板制造，由两段圆锥形管道夹一段圆筒形喉部组成，氨水雾化喷淋管6的喷嘴安装在氨水雾化脱硫反应器5的圆筒形喉部， 从轴向截面来看即由入口收缩段、圆筒形喉部和圆锥形扩散段组成。一定浓度的氨水通过压缩空气雾化喷嘴喷入氨水雾化脱硫反应器5的圆筒形喉部。由于压缩空气雾化喷嘴的使用，可以使氨水雾化液滴直径小于50微米。这样结构的氨水雾化反应器5，可以使雾态氨水与含硫烟气在其中充分均勻混合，达到氨水与含硫烟气中的二氧化硫瞬间即反应完毕，完成脱硫过程的目的。由于氨水的喷入量最高控制在脱除烟气中所含二氧化硫量的氨水需要量的95%以下，在保证二氧化硫浓度达标的同时还可保证喷入的氨水中的氨全部参与了脱硫反应而无剩余，不会产生氨逃逸的问题。所述的氧化干燥器7为不锈钢复合钢板制造，由一段圆柱形管道构成，其进口端连接氨水雾化脱硫反应器5的出口端。由于含硫烟气的温度在90°C——150°C，完成反应随烟气进入氧化干燥器7中的反应物溶液液滴，由于直径在50微米之下，其中所含水分，很快被含硫烟气中的热量所蒸发，脱硫反应物以含硫烟气中所含粉尘为核进行结晶，形成脱硫产物。在这个过程中，烟气温度将降低5°C _15°C，温度降低的程度取决于氨水的喷入量，也就是取决于含硫烟气中二氧化硫的浓度。由于此时烟气中的二氧化硫浓度已经很低，露点温度随之下降，脱硫产物的干燥产生的温降不会增加对设备设施的结露腐蚀问题。在脱硫产物干燥的同时，含硫烟气中所含不低于5%的氧气将反应物中的亚硫酸盐氧化为硫酸盐。 在含有脱硫产物的含硫烟气在流经氧化干燥器7的这段时间内，反应物中的亚硫酸盐被氧化97%以上，主要以硫酸盐以含硫烟气中的粉尘为核的结晶体形式存在。所述的结团器8为高压静电结团器，其结构由圆柱形的荷电段和变截面的混合结团段组成。结构特点是荷电段的正电压区域与负电压区域的面积相同。正电压与负电压的绝对值相同。使用的电压值取决于荷电段中正电极或负电极与中性电极之间的距离，以不产生电晕放电的最高电压为准。含有脱硫产物的烟气流经荷电段，在正电压区域干燥脱硫产物失去电子成为带正电荷的离子，而在负电压区域的干燥脱硫产物得到电子成为带负电荷的离子，二者在流经混合结团段时，发生碰撞而导致结团，结团过程可使脱硫产物颗粒直径增加4-100倍，使微米级脱硫产物颗粒减少90%以上，使随后的固气分离收集器的分离效率大幅度提高。所述的固气分离收集器9采用高压静电智能除尘器作为收集器。高压静电除尘器的工作原理主要依靠放电极和集尘极之间的高强度电场来实现固气分离，当两极间输入足够高的直流电压时，在两电极间的气体被电离，产生大量的电子和阳离子，并作用于通过电场的脱硫产物粒子表面，使被荷电的脱硫产物离子在电场力的作用下向其极性相反的电极移动，并沉积于电极上，达到固气分离的目的。在含硫烟气输入管1和脱硫后气体输出管2内分别设有烟气中SO2浓度、烟气流量、烟气压力、含氧量、温度和湿度的检测探头15、16，并分别通过信号电缆17、18与在线监测器13连接，检测到的烟气中SO2浓度、烟气流量、烟气压力、含氧量、温度和湿度数据实时传输至DCS系统，由DCS系统根据含硫烟气输入管1和脱硫后气体输出管2内的浓度、 烟气流量、烟气压力、含氧量、温度和湿度的数据对比，按照设定好的公式，计算出此时氨水的需要量，实时控制氨水雾化脱硫反应器5中雾化氨水的喷入量，使脱硫效果达到最好，脱硫后的气体达到排放标准。在喷氨泵10的一侧设有氨水浓度调配罐14，所述的氨水浓度调配罐14是根据在线监测器13得到的烟气中SA浓度、烟气流量、压力、含氧量、温度和湿度数据，由DCS系统确定出适当的浓度值后，在计算出配制该浓度的氨水所需浓氨水和清水的量，指挥相应的氨水泵和清水泵向氨水浓度调配罐14中注入计算设定量，既可得到要求浓度的氨水，这个过程是由DCS系统自动控制完成。该浓度的氨水经过一定时间的静置混勻，便可作为脱硫剂使用。
权利要求1.氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，包括含硫烟气输入管(1)、脱硫后气体输出管O)、引风机C3)和烟囱G)，含硫烟气输入管(1)与含硫的烟气管道相连接，脱硫后气体输出管( 通过引风机C3)接入烟囱G)，其特征在于含硫烟气输入管(1)与氨水雾化脱硫反应器(5)的入口密封连接，在氨水雾化脱硫反应器( 入口端腔内插入氨水雾化喷淋管(6)；氨水雾化脱硫反应器( 的输出口连接氧化干燥器(7)的入口，氧化干燥器 (7)的出口连接结团器(8)的入口，结团器(8)的出口通过连通管道连接固气分离收集器 (9)的入口，固气分离收集器(9)的出口连接脱硫后气体输出管O)。
2.根据权利要求1所述的氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，其特征在于 所述的氨水雾化喷淋管(6)的喷嘴安装在氨水雾化脱硫反应器( 内，氨水雾化喷淋管(6) 为不锈钢管道，从氨水雾化脱硫反应器( 的侧面引出，每根氨水雾化喷淋管(6)的下端分别与一个由变频器控制的喷氨泵(10)相连接，每根氨水雾化喷淋管(6)的喷嘴上接入压缩空气管道(11)，压缩空气管道(11)也从氨水雾化脱硫反应器(5)的侧面引出，压缩空气管道(11)与空气压缩机(12)相连接。
3.根据权利要求1所述的氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，其特征在于 所述的氨水雾化脱硫反应器(5)由两段圆锥形管道夹一段圆筒形喉部组成，氨水雾化喷淋管(6)的喷嘴安装在氨水雾化脱硫反应器(5)的圆筒形喉部。
4.根据权利要求1所述的氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，其特征在于 所述的氧化干燥器(7)由一段圆柱形管道构成，其进口端连接氨水雾化脱硫反应器(5)的出口端；所述的结团器(8)为高压静电结团器，其结构由圆柱形的荷电段和变截面的混合结团段组成；所述的固气分离收集器(9)采用高压静电智能除尘器作为收集器。
5.根据权利要求1所述的氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，其特征在于 在含硫烟气输入管(1)和脱硫后气体输出管O)内分别设有烟气中SO2浓度、烟气流量、烟气压力、含氧量、温度和湿度的检测探头(15、16)，并分别通过信号电缆(17、18)与在线监测器(13)相连接。
6.根据权利要求1所述的氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，其特征在于 在喷氨泵(10)的一侧设有氨水浓度调配罐(14)。
专利摘要本实用新型公开了一种氨湿法脱硫干法收集脱硫产物的一体化设备，包括含硫烟气输入管、脱硫后气体输出管、引风机和烟囱，脱硫后气体输出管通过引风机接入烟囱，其特征在于含硫烟气输入管与氨水雾化脱硫反应器的入口密封连接，在氨水雾化脱硫反应器入口端腔内插入氨水雾化喷淋管；氨水雾化脱硫反应器的输出口连接氧化干燥器的入口，氧化干燥器的出口连接结团器的入口，结团器的出口通过连通管道连接固气分离收集器的入口，固气分离收集器的出口连接脱硫后气体输出管。该一体化设备，不仅能够使含硫烟气脱硫，而且脱硫效率高、脱硫产物可以直接作为产品利用，并能有一定的氮氧化物的去除率，而且能使工艺简化、降低脱硫所需成本。
文档编号B01D53/78GK202169136SQ20112019827
公开日2012年3月21日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者于力, 李国栋 申请人:于力