一种氨基排烟净化方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氨基排烟净化方法和装置，尤其涉及以氨为原料从烟气中回收硫氧化物生产硫铵化肥的净化方法和装置，属于电力、冶金、环保和化工技术领域，尤其适合排烟净化领域。
【背景技术】
[0002]烟道气中含有的酸性气态有害物质，尤其其中的302是形成酸雨的主要来源。众所周知，一种解决酸雨污染的办法就是排烟净化。现有的排烟净化方法主要是以石灰石为原料的钙基净化，其净化产品为硫酸钙(或称净化石膏)，可作为建筑材料，包括石膏板和水泥添加剂，但是，由于中国的石膏资源较为丰富，包括天然石膏和其他工业领域的副产石膏，尤其是磷肥工业副产大量石膏，致使净化石膏抛弃堆放，成为二次污染。
[0003]采用氨为原料，净化产品为硫酸铵，是一种肥效很高的化肥，其单位氮肥效高于尿素，且其中的硫元素也是农作物生长必要的营养元素。但是，目前很少有专门生产硫酸铵的企业，硫酸铵大多是副产品，生产规模小，使得硫酸铵仅仅是一个小规模的氮肥产品。因此，采用氨为原料进行排烟净化，或称氨基排烟净化，可以实现硫酸铵的大规模生产，发挥其在农业生产中的作用。
[0004]但是，现有的氨基净化技术总是存在这样或那样的缺陷，使其难以在工业中很好地推广应用。现有的技术主要可分为两类，一类是组合式技术，比如美国专利USP6139807(2000)，它在净化塔前设置了一个预洗涤段，两部分使用的循环喷淋液体的浓度具有显著差别，洗涤段为含有固体硫酸铵的硫铵浆液，净化部分中使用的是未饱和的硫酸铵稀溶液，这样做的优点是促进亚硫酸铵的氧化，因为氨基净化技术的氧化比钙基净化技术更重要，氧化效率差将导致净化效率差。另一类是一体化技术，其特征是采用一个净化塔，二氧化硫吸收和吸收液的浓缩(烟气降温增湿)耦合在净化塔的上段，亚硫酸铵的氧化和硫酸铵的结晶耦合在净化塔的下段，比如美国专利USP6221325 (2001)和USP6187278 (2001)，其净化塔的循环液体都采用了含有硫酸铵结晶固体的泥浆状硫酸铵浆液，其公开的优点是可以克服氨的逃逸损失，因为硫酸铵浆液的PH值更低，更有力于吸收液pH值的控制。
[0005]国内也有一些氨法净化技术的专利。专利CN1178735C公开了一种组合式氨法净化塔，包括氧化段，浓缩段，吸收段，水洗段和除雾段，其作用与美国专利USP6139807相当，但是吸收段的气液比为2000-5000，即相当于0.2?0.5升液体/Nm3烟气，过低，导致氨逃逸损失很大。CN2790569Y和CN1648049A提出了带有氨回收段的组合式净化塔，试图解决氨的逃逸损失问题，且吸收段的气液比200-2000，即相当于0.5?5升液体/Nm3烟气，实际上也并没有解决氨逃逸损失的问题。
[0006]而且，现有的氨基净化技术的一个共同面临的实际难题就是气溶胶。气溶胶是烟气中存在的粒子直径小于I微米，甚至小于0.1微米，称为亚微米的超细微粒，其在烟气中的总浓度可能很低，但是其可以造成排烟的烟羽浓密，且拖尾很长，甚至几公里以外，严重影响了排烟的视觉美观，严重者造成了新的二次污染。如果不很好地解决这个问题，将很大程度上限制氨基排烟净化技术的实际应用的推广。
[0007]气溶胶产生的机理有两个方面。一是在净化塔中，气相中的氨与烟气中的二氧化硫按下述反应形成亚硫酸氢铵固体:
[0008]NH3 (g)+SO2 (g)+H20(g)=NH4HS03 (S)(I)
[0009]该反应生成的亚硫酸氢铵是弱酸弱碱盐，易于分解，上述反应是可逆反应，只有在一定条件下才会发生。即使生成了，当条件变化后，其也会分解掉。一般而言，在温度较低，且氨和二氧化硫浓度较高时才会发生，解决此类气溶胶的方法就是提高温度和降低氨含量。
[0010]另一类气溶胶是由烟气中的强酸性物质，比如三氧化硫，氯化氢，氟化氢和二氧化氮等与氨气在气相中反应的结果:
[0011 ] NH3 (g) +SO3 (g) +H2O (g) — NH4HSO4 (S) (2)
[0012]2NH3 (g) +3N02 (g) +H2O (g) — 2NH4N03 (s) +NO (g) (3)
[0013]NH3 (g) +HCl (g) — NH4C1 (s)(4)
[0014]这类气溶胶是强酸弱碱盐，一般条件下是不会分解的。目前，氨法净化过程中的气溶胶主要是这类强酸性气溶胶。现有的氨法排烟净化技术几乎没有针对该类气溶胶的办法，即使弱酸性气溶胶，多数氨法净化技术在实际应用中都很容易出现而难以解决。
【发明内容】
[0015]本发明需要解决的技术问题是公开一种新型的氨基排烟净化方法，以解决现有技术中存在的严重的弱酸性和强酸性气溶胶问题，同时还可以确保更有效地控制氨的逃逸损失，和更高的氨原料利用率。
[0016]为实现上述目的，本发明所设计的氨基排烟净化方法，以氨为净化原料，净化产品为硫酸铵，是消除氨基排烟净化过程中出现的气溶胶和氨逃逸的方法，包括以下步骤:
[0017]I)原烟气进入洗涤塔降温，除尘，并吸收二氧化氮、氯化氢和三氧化硫等强酸性气体变为预洗涤烟气，同时稀硫酸铵水溶液从净化塔被稀液泵输送到所述洗涤塔，得到被浓缩的硫酸铵稀浆液，储存在洗涤循环槽中，且所述硫酸铵稀浆液中硫酸铵固体含量小于10% ；
[0018]2)所述预洗涤烟气进入净化塔上部的吸收段，烟气中的弱酸性气体二氧化硫被吸收变为净化烟气，同时原料氨，氧化空气和水也从位于净化塔上的相应接口进入净化塔，得到稀硫酸铵水溶液，储存在净化塔下部的氧化池中，且所述稀硫酸铵水溶液中硫酸铵含量在5?40%之间；
[0019]3)位于净化塔下部氧化池中的稀硫酸铵水溶液经过净化循环泵输送到净化塔上部的吸收段，经过净化喷淋器喷洒后与烟气接触，再回流到所述氧化池中，构成净化液流回路，且原烟气中二氧化硫质量流量与净化循环泵输送稀硫酸铵水溶液的循环流量的关系在50 ?500 (克/h) / (m3/h)之间；
[0020]4)位于所述洗涤循环槽中的硫酸铵稀浆液经过洗涤循环泵输送到洗涤塔，经过洗涤喷淋器喷洒后与烟气接触，再回流到所述洗涤循环槽中，构成洗涤液流回路，且所述洗涤循环泵输送的稀浆液的循环流量与原烟气流量的比例在1.0?10.0(升/h)/(NmVh)之间；
[0021]5)位于所述洗涤循环槽中的硫酸铵稀浆液经过稀浆液泵输送到浆液旋流器浓缩后得到硫酸铵浓浆液，储存于养晶槽中，且浓浆液中硫酸铵固体含量在10?30%之间；
[0022]6 )所述浓浆液被输送到后续的硫铵固体提取设备得到固体硫酸铵。
[0023]并且，所述净化塔或者其氧化池中的稀硫酸铵水溶液，洗涤塔或者洗涤循环槽中的硫酸铵稀浆液，和养晶槽中的浓浆液的PH值分别在5.3?6.3，1.0?4.5和5.5?6.5范围。
[0024]这样，通过本发明的以上步骤的方法，烟气首先在洗涤塔中被pH较低的洗涤液洗涤，PH 一般小于4.5，较优地在1.0?4.5之间，最好在3.0?4.0之间，使得洗涤循环液不具有释放气体氨的能力，同时在恰当的液气比下，一般为1.0?10.0升/Nm3之间，最好是在2.5?5.0之间，使得烟气与洗涤液充分接触，可以很高效地吸收原烟气中的强酸性物质，包括三氧化硫、氯化氢和二氧化氮，其吸收或脱出效率在99%以上。而且，同时，温度较高的原烟气，一般在1