一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环保技术领域，具体涉及一种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置。
【背景技术】
[0002]氨法烟气脱硫技术是采用氨作为吸收剂除去SO2等污染物的烟气净化技术。20世纪70年代初日本与意大利等国家开始研究氨法烟气脱硫工艺技术，并相继取得成功，但因为运行成本、腐蚀、净化后尾气中气溶胶等问题，其应用受到了一定的限制。进入20世纪90年代，随着合成氨工业的不断发展、技术进步等原因，氨法烟气脱硫技术的应用快速上升。氨法烟气脱硫技术有其它许多烟气脱硫技术工艺所不具备的特点。目前，氨是一种易得的良好的碱性吸收剂，从吸收机理上看，碱性吸收剂吸收烟气中的SO2是酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，吸收速度越快，氨的碱性强于钙基吸收剂；而且从吸收机理上看，钙基吸收剂吸收SO2是气-固反应，反应速度慢，反应不完全，吸收剂利用率低，需要较大的能量进行吸收液雾化、循环等提高吸收剂利用率；而氨法烟气脱硫技术吸收SO2是气液或气-气反应，反应速率快，吸收剂氨反应完全，吸收剂利用率高，可以做到很高的脱硫效率，吸收液雾化、循环等过程能耗低，而且设备体积小。
[0003]氨-硫酸铵法烟气脱硫是一种氨法烟气脱硫技术，副产物为硫酸铵，硫酸铵在一些地方可以作为肥料使用，副产物硫酸铵外卖可以抵消一部分烟气脱硫的运行成本，使该技术得到广泛应用。在吸收过程，形成(MM)2SO3-NH4HSO3-H2O的吸收液体系，该吸收液体系中NH4HSO3对SO 2不具有吸收能力，该溶液中(NH4) 2S03对SO 2具有良好的吸收能力，它是氨法中的主要吸收剂。因该溶液中順4肥03对SO 2不具有吸收能力，所以溶液中NH 4HS03达到一定浓度时，需要采取措施处理，氨-硫酸铵法烟气脱硫系统，采用空气氧化和补加氨的措施控制吸收溶液中NH4HSO3浓度，吸收溶液中氨、亚硫酸铵的摩尔浓度比通过溶液的pH值反应。所以，氨-硫酸铵法烟气脱硫过程吸收液PH值控制非常重要。
[0004]氨-硫酸铵法烟气脱硫是一种硫资源回收型技术，目前该技术处于快速发展阶段，是燃煤烟气脱硫技术的研究热点。反应原理分以下两步进行:(I)以水溶液中的SOjPNH3的反应为基础的吸收过程，利用氨将废气中的302脱除，得到(NH4) 2S03-NH4HS03-H20的吸收液体系，进行热化学吸收过程:
[0005]2NH40H+S02<- (NH 4) 2S03+H20 (I)
[0006]SO2+ (NH4) 2S03+H20 <- 2NH4HS03 (2)
[0007]NH40H+NH4HS03<- (NH 4) 2S03+H20 (3)
[0008]亚硫酸根和亚硫酸氢根存在电离平衡:
[0009]H++S032 <- HSO3 (4)
[0010](2)采用空气对亚硫酸铵、亚硫酸氢铵氧化，此过程是将烟气脱硫吸收反应产生的不稳定的中间产物亚硫酸盐氧化成稳定的硫酸铵。主要氧化反应简单表示为:
[0011 ] 2NH4HS03+02— 2NH 4HS04 (I)
[0012]2 (NH4) 2S03+02— 2 (NH 4) 2S04 (2)
[0013]氨-硫酸铵法烟气脱硫产生的吸收液亚硫酸氢铵含量通常远高于亚硫酸铵含量，所以氨-硫酸铵法烟气脱硫吸收液氧化发生的主要是反应(I)。亚硫酸氢铵容易氧化，在常温下氧化反应就可以发生，温度升高，氧化反应加快。
[0014]补氨调节pH值，中和酸式盐NH4HSO4,生成硫酸铵:
[0015]NH4HS04+NH40H —(NH4) 2S04+H20 (3)
[0016]工业应用中，氨-硫酸铵法工艺过程通常为:经锅炉引风机(或脱硫增压风机)引来的除尘后的烟气进入脱硫装置后，经氨吸收液循环洗涤降温并反应生成(NH4) 2S03-NH4HS03-H20的吸收液体系，而亚硫酸铵、亚硫酸氢铵溶液被鼓入的空气氧化成硫酸铵、硫酸氢铵溶液，补氨调节PH值，中和酸式盐NH4HSO4,生成硫酸铵。硫酸铵溶液在洗涤降温过程中自身得到浓缩后送入硫铵结晶装置。脱硫后的干净烟气经除雾达环保标准要求后排放。
[0017]国外研究氨法脱硫技术的企业主要有:美国的GE、Marsulex、Pircon、Babcock&ffilcox ;德国的 Lentjes、Bischoff、Krupp Koppers ；日本的 NKK、IH1、千代田、住友、三菱、桂原等。典型的氨烟气脱硫方法有克卢伯公司的Walther氨法工艺，该工艺为两塔吸收，设备较多，工艺流程长，投资高，能耗高，装置占地面积大；能杰斯-比小夫公司的AMASOX氨法工艺，该工艺主要特点为将多塔改造成了结构紧凑的单塔工艺，并在塔内安装湿式电除雾器，解决净化后烟气中存在的气溶胶问题，有效降低了投资成本和能耗，脱硫效率高，对烟气条件变化适应性强，但该技术在吸收塔内分主吸收段和次吸收段，压降大，氨消耗量高；GE公司的氨法工艺，该工艺为三塔串联工艺，设备数量多，工艺流程长，投资高，在烟气中含硫量较高时才有优势。在对氨-硫酸铵法烟气脱硫技术进行研究分析后，我们发现，目前的技术各有优缺点，还有许多可以改进和完善的地方，主要包括如下几个方面:
[0018]I)目前，工业化应用中，普遍采用两塔串联氨-硫酸铵法工艺，和单塔工艺相比较，两塔串联氨-硫酸铵法工艺将冷却、氧化、吸收区分开，使各个过程都保持最佳的化学条件，但仍存在工艺流程长，投资成本和能耗高，装置占地面积大等问题。
[0019]2)工业化应用中，普遍采用吸收段没有内件的喷淋吸收的空塔。空塔中烟气会发生沿塔壁逃逸情况，靠近塔壁的烟气的脱硫效率远低于塔中部的脱硫效率。大多数技术没有采取措施处理沿塔壁流动的烟气，导致脱硫塔的效率低；为解决这一问题，有的技术采取增大塔壁附近吸收液喷淋密度的方法，但会导致吸收过程液气比大，能耗高的问题。
[0020]3)吸收塔氧化段通常设置于吸收塔底部，是氨-硫酸铵法烟气脱硫的关键段之一。有的技术采取空气直接鼓泡的氧化方法，该方法空气泡和吸收液没有良好的混合。为了保证上升的空气泡和吸收液有良好的混合，有的技术采取安装侧面搅拌器，通过空气鼓泡和侧面搅拌器的搅拌共同作用，使空气泡和吸收液有良好的混合，但这种方法需要机械动力，而且，安装侧面搅拌器，常发生吸收液泄漏的事故。有的技术采取安装外循环栗，强制外循环，利用机械动力使吸收液体在氧化段循环，通过空气鼓泡和吸收液体外循环的共同作用，使空气泡和吸收液有良好的混合，但这种方法也需要机械动力。
[0021 ] 4)目前，有的方法设置独立于吸收塔系统的氧化槽，并根据氧化槽pH情况用氨水调节PH值。这种方法在钙法、钠法、氨法等湿法烟气脱硫工艺中普遍采用。这种方法的主要优点是:①可以做到在氧化槽中，在不同于吸收塔控制的化学条件下完成氧化，精确优化氧化空气的有效用量，提高氧的利用率，减低运行费用；②便于对氧化系运行状态的监控。氧化槽氧化段，其结构形式主要有以下几种:直接鼓泡方式、安装搅拌器方式。直接鼓泡方式混合不均匀，空气泡和吸收液没有良好的混合，为了保证上升的空气泡和吸收液有良好的混合，有的方法在氧化槽内安装搅拌器，这种形式需要机械动力，能耗高。
【实用新型内容】
[0022]本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种结构紧凑的氨-硫酸铵法烟气体脱硫单塔装置，本实用新型中在常规氨-硫酸铵法脱硫技术基础上进一步创新与发展，结合氨对二氧化硫的吸收能力与工艺优化的优势，使烟气冷却、吸收、氧化等过程用一个吸收塔完成，解决传统脱硫技术烟气沿塔壁逃逸的难点，氧化段和氧化槽无需机械动力，提高氧化效果，操作可靠，减少装置占地和能耗。
[0023]本实用新型的目的可以通过以下措施达到:
[0024]—种氨-硫酸铵法烟气脱硫装置，其包括中空的烟气脱硫吸收塔和外循环槽，所述烟气脱硫吸收塔内自下而上包括氧化段、预吸收段、外循环吸收段、洗涤段和除雾段，在所述氧化段的下部设有出料口，该出料口通过管路与下吸收段外循环栗的入口相连通，所述下吸收段外循环栗的出口通过管路与设在所述预吸收段内的塔内吸收液喷淋装置的入口相连通；在所述氧化段内设有吸收塔釜导流桶，该吸收塔釜导流桶主要由下部的直桶和上部的向上扩大的喇叭桶构成，在吸收塔釜导流桶内的下部设有与进吸收塔釜氧化空气管相连通的吸收塔釜导流桶内空气分布器，在所述吸收塔釜导流桶的外部设有与吸收塔釜补氨管相连通的吸收塔釜补氨管分布器；在所述烟气脱硫吸收塔内设有吸收液体收集器，所述氧化段与吸收液体收集器之间为所述预吸收段，预吸收段与进气烟道通过烟道口相连通，在所述烟道口之上的预吸收段内设有环形筛板，该环形筛板上设有多个筛孔，环形筛板的外环壁与预吸收段的塔壁紧密连接，环形筛板的内环壁与一个垂直方向设立的环形挡板相连接；所述吸收液体收集器的下部设有出液口，该出液口通过吸收塔去外循环槽管与所述外循环槽相连通以使吸收液体收集器收集的部分液体导入外循环槽中；外循环槽的下部设有循环液出口，在所述液体收集器之上的烟气脱硫吸收塔内设有循环液喷淋装置，所述循环液喷淋装置通过管路与所述外循环槽的循环液出口相连通，所述吸收液体收集器与循环液喷淋装置之间构成所述外循环吸收段；在所述外循环吸收段之上的洗涤段内设有与进水管相连通的水喷淋装置；在所述除雾段内设有除雾装置。
[0025]本方法采取多种技术手段实现充分的气液布局，例如本装置可以在进气烟道内设有使吸收液与烟气顺流