一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置及脱硫方法
【专利摘要】本发明公开了一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置和脱硫方法，包括托盘(又称“除雾器”)，喷嘴，脱硫反应区域单元，进气口，水斗，烟囱。所述脱硫反应装置由多个脱硫反应区域单元组合而成，相邻的两个脱硫反应区域单元之间设有除雾器。脱硫反应区域单元经除雾器与烟囱相连。本发明大幅度地节省了北方沿海地区缺乏淡水、而海水资源丰富地区的火力发电、燃煤锅炉、钢铁行业烧结厂或其他行业烟气脱硫的淡水消耗问题，用海水替代淡水节约淡水资源，为企业降低脱硫成本，增加经济效益。
【专利说明】一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置及脱硫方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气脱硫领域，主要是对烟气中的有害气体进行吸收，具体为一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置及脱硫方法。
【背景技术】
[0002]火电、燃煤锅炉、冶金行业大量产生120°C—180°C的中低温烟气，这些烟气中含有超过国家标准的SO2，如果不进行处理，将对空气造成严重的污染，威胁人民群众的身心健康。因此，国家强制要求上述行业的必须投运烟气脱硫。
[0003]现在焦化企业对烟气净化的工艺要求是，具有高效、节能、低成本、高效益短流程等优点，在烟气脱硫中，湿法脱硫占有85%以上的市场份额，与干法脱硫相比，湿法脱硫需要消耗大量的水资源；而在我国的北方沿海地区，如陇海线以北的广大地区缺乏淡水资源；且在湿法脱硫中的氨法脱硫中，目前的脱硫塔往往不能解决氨逃逸问题，主要原因是没有技术手段反过来吸收氨气逃逸，因为氨与SO2吸收特点完全相反，若另设一个氨吸收塔又需要额外投资，增加企业负担。
[0004]为了解决上述技术问题，本领域的技术人员也在不断的改进和创新，例如专利号为CN200920256734.0的实用新型专利公开了一种与煤气洗氨相结合的烧结烟气脱硫装置，通过洗氨塔和脱硫塔内部管路相互循环回流对烟气进行脱硫除氨工作，该装置使用的双塔循环工艺，装置占地面积大，循环管道多，架设和安装都很繁琐，较难达到低成本，短流程的特点。专利号为CN201120022278.0的发明专利公开了一种焦炉煤气脱硫脱氨联合的净化方法的专用装置，通过洗萘预冷塔、脱硫塔、水洗氨塔和蒸氨塔和所述的各种反应塔上的冷却装置对焦炉煤气进行联合脱硫脱氨，该方法冷却和脱硫脱氨效果好，但是需求的装置较多，各类冷却塔与反应塔配合连接关系复杂，在设备出现故障时维修困难，在一件装置损坏的情况下整个系统会无法使用的情况，不符合实际生产的需求。因此，迫切的需要一种新的设备和方法来解决上述技术问题。
【发明内容】
[0005]针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种结构简单、操作方便、成本较低，并且有害气体吸收效率高的多区域的脱硫吸收塔，在一座脱硫塔内完成烟气的冷却、脱硫化学反应、氨气吸收化学反应等功能。
[0006]为达到上述目的，本发明的采用的技术方案:一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置，包括进气口、反应塔和脱硫反应区，脱硫反应区顶端经除雾器与反应塔相连，反应塔上部设有烟囱结构，反应塔设置为卧式反应塔，所述脱硫反应区由多个单元反应区组合而成，单元反应区的数量可以根据实际情况进行设置，相邻的两个单元反应区之间设有除雾器，所述脱硫装置整体设计成卧式结构，装置结构设置为烟囱和反应塔一体式结构即烟塔合一结构或者烟囱和反应塔分离式结构。
[0007]作为本发明的一种改进，所述脱硫反应区整体为开口且内部贯通的壳体结构，脱硫反应区的一侧与进气口相连，另一侧与烟囱相通，所述脱硫反应区上还设置有流体的输入孔和排出孔。
[0008]作为本发明的一种改进，所述每个单元反应区的上方设有多个喷嘴结构，下方连接有水斗，所述水斗设置为漏斗形，通过在喷嘴中通入不同的反应液，可以改变各个反应区的功能。
[0009]作为本发明的一种改进，所述单元反应区设置为3个，即第一单元反应区，第二单元反应区和第三单元反应区，可根据通入液体的类别将第一单元反应区设置为冷却区、第二单元反应区设置为喷氨脱硫区、将第三单元反应区设置为喷硫酸氢铵反洗区。
[0010]作为本发明的一种改进，所述单元反应区设置为2个，即第一单元反应区，第二单元反应区，可根据通入液体的类别将第一单元反应区设置为冷却区、第二单元反应区设置为反应区。
[0011]一种采用所述分区式气液热交换及烟气脱硫装置的脱硫方法，所述方法包括以下步骤；I)冷却，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第一个单元反应区即冷却区，喷入液体，液体为为海水或者氨水或者淡水，所述液体与烟气发生热交换，烟气得到冷却；
2)脱硫反应区，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第二个单元反应区即喷氨脱硫区，该反应区内喷入氨水，与烟气发生化学反应，将烟气中的有害气体进行吸收；
3)氨气的吸收，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第三个单元反应区即喷硫酸氢铵反洗区，该反应区内喷入酸水，将烟气中的氨气吸收。
[0012]本技术方案中的另外一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置的脱硫方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤；I)冷却，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第一个单元反应区即冷却区，喷入海水，所述液体与烟气发生热交换，烟气得到冷却；
2)脱硫反应区，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第二个单元反应区即喷氨脱硫区，该反应区内喷入石灰或者石灰石或者氢氧化镁浆液或者碳酸钠或者氢氧化钠溶液，与烟气发生化学反应，将烟气中的有害气体进行吸收。
[0013]本技术方案中的另外一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置的脱硫方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤；I)冷却与脱硫，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第一个单元反应区即冷却区，喷入氨水，所述氨水与烟气发生热交换，烟气得到冷却，同时烟气的有害气体得到吸收；
2)氨气的吸收:中低温烟气通过进气口进入反应区的第二个单元反应区域，喷入相当数量的酸水，使烟气中的氨气得到吸收。
[0014]本发明的优点在于:本发明通过多个相似的单元反应区组成的脱硫反应区，可根据实际需要的不同通入不同的反应液，使得一套设备能够完成多组不同的脱硫、除氨的工艺需求，并且各个物理化学反应之间不会发生相互干扰的技术问题，整套装备简单，成本较低，并且高效节能，便于大规模的生产推广使用。
[0015]本发明的技术方案利用了北方沿海地区缺乏淡水、而海水资源丰富的优势，用海水替代淡水，节约了淡水资源，为企业降低脱硫成本，增加经济效益；解决了目前火力发电、燃煤锅炉、钢铁行业烧结厂或其他行业的氨——硫酸铵法脱硫的氨气逃逸问题，为清洁生产创造条件。【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明三个单元反应区组合实施例结构示意图；
图2为图1的A—A剂视图；
图3为本发明两个单元反应区组合实施例结构示意图；
图4为图2的A—A剂视图；
其中，I除雾器，2喷嘴，3脱硫反应区，3-1第一单元反应区，3-2第二单元反应区，3-3第三单元反应区，4进气口，5水斗，6烟囱。
【具体实施方式】
[0017]为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的描述。
[0018]实施例1:如图1、2所示，，一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置，包括进气口
4、反应塔和脱硫反应区3，脱硫反应区3顶端经除雾器4与反应塔相连，反应塔上部设有烟囱6结构，反应塔设置为卧式反应塔，所述脱硫反应区3由多个单元反应区组合而成，相邻的两个单元反应区之间设有除雾器4，单元反应区的数量可以根据实际情况选择不同数量进行连接。
[0019]实施例2:如图1、2所示，所述脱硫反应区整体为开口且内部贯通的壳体结构，脱硫反应区3的一侧与进气口 4相连，另一侧与烟囱6相通，所述脱硫反应区上还设置有流体的输入孔和排出孔。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0020]实施例3:如图1、2所示，所述每个反应区的上方设有多个喷嘴2，下方连接有水斗5，所述水斗5设置为漏斗形，通过在喷嘴中通入不同的反应液，可以改变各个反应区的功能。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0021]实施例4:如图1、2所示，所述单元反应区设置为3个，即第一单元反应区，第二单元反应区和第三单元反应区，可根据通入液体的类别将第一单元反应区3-1设置为冷却区、第二单元反应区3-2设置为喷氨脱硫区、将第三单元反应区3-3设置为喷硫酸氢铵反洗区。
[0022]实施例5:如图3、4所示，作为本发明的一种改进，所述单元反应区设置为2个，SP第一单元反应区，第二单元反应区，可根据通入液体的类别将第一单元反应区3-1设置为冷却区、第二单元反应区3-2设置为反应区。
[0023]实施例6:如图1、2所示，对于缺乏淡水资源的我国北方沿海地区，本实施例使用氨一硫酸铵法工艺，该工艺的操作步骤如下:冷却步骤，烟气通过进气口 4进入第一单元反应区3-1，第一单元反应区为冷却区，通过喷嘴2喷入海水，海水与烟气发生热交换，烟气得到冷却；脱硫化学反应步骤，烟气通过除雾器I进入第二单元反应区3-2，反应区3-2为喷氨反应区，通过喷嘴2喷入相当数量的氨水，使烟气的有害成分S02、HF、HC1、SO3等物质得到吸收；氨气的吸收步骤，烟气通过除雾器I进入第三单元反应区3-3，第三单元反应区3-3为反洗区，通过喷嘴2喷入相当数量的碳酸氢铵溶液，使烟气的有害成分NH3等物质得到吸收，对于100 X IO4Hi3 /h烟气流量的钢铁行业烧结厂或火电行业，使用氨一硫酸铵法工艺，用本脱硫塔脱硫，可以节约淡水资源60万t/a，价值240万元/a。
[0024]实施例7:如图3、4所示，对于缺乏淡水资源的我国北方沿海地区，本实施例使用石灰石一石膏法工艺，该工艺的操作步骤如下:冷却步骤，烟气通过进气口 4进入第一单元反应区3-1，通过喷嘴2喷入海水，海水与烟气发生热交换，烟气得到冷却，脱硫化学反应步骤，烟气通过除雾器I进入第二单元反应区3-2，通过喷嘴2喷入相当数量的石灰/石灰石/氢氧化镁浆液或碳酸钠/氢氧化钠溶液，使烟气的有害成分S02、HF、HC1、SO3等物质得到吸收。对于100X 104m3/h烟气流量的钢铁行业烧结厂或火电行业，使用石灰石一石膏法工艺，用本脱硫塔脱硫，可以节约淡水资源60万t/a，价值240万元/a。
[0025]实施例8:如图3、4所示，对于淡水资源不缺乏的地区，本实施例使用氨一硫酸铵法工艺，该工艺的操作步骤如下:冷却与脱硫步骤，烟气通过进气口 4进入第一单元反应区3-1，通过喷嘴2喷入相当数量的氨水，氨水与烟气发生热交换，烟气得到冷却，同时烟气的有害成分S02、HF、HC1、SO3等物质得到吸收:氨气的吸收步骤，烟气通过除雾器I进入第二单元反应区3-2，通过喷嘴2喷入相当数量的酸水，使烟气的有害成分NH3等物质得到吸收。100 X IO4Hi3 /h烟气流量的火电行业，使用氨——硫酸铵法工艺，用本脱硫塔脱硫，可以彻底解决氨气逃逸问题。
[0026]本发明还可以将实施例2、3、4或者2、3、5所述技术特征中的至少一个与实施例1组合，形成新的实施方式。
[0027]需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定保护范围，在上述方案的基础上所作出的等同变换或者替代均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置，包括进气口、反应塔和脱硫反应区，脱硫反应区顶端经除雾器与反应塔相连，反应塔上部设有烟囱结构，其特征在于，所述脱硫反应区由多个单元反应区组合而成，相邻的两个单元反应区之间设有除雾器，所述脱硫装置整体设计成卧式结构，装置结构设置为烟囱和反应塔一体式结构即烟塔合一结构或者烟囱和反应塔分离式结构。
2.根据权利要求1所述的一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫反应区整体为开口且内部贯通的壳体结构，脱硫反应区的一侧与进气口相连，另一侧与烟?相通，所述脱硫反应区上还设置有流体的输入孔和排出孔。
3.根据权利要求1所述的一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置，其特征在于，所述每个单元反应区的上方设有多个喷嘴结构，下方连接有水斗，所述水斗设置为漏斗形。
4.根据权利要求1所述的一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置，其特征在于，所述反应塔设置为卧式反应塔。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置，其特征在于，所述单元反应区设置为3个，即第一单元反应区，第二单元反应区和第三单元反应区，可根据通入液体的类别将第一单元反应区设置为冷却区、第二单元反应区设置为喷氨脱硫区、将第三单元反应区设置为喷硫酸氢铵反洗区。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种分区式气液热交换及烟气脱硫装置，其特征在于，所述单元反应区设置为2个，即第一单元反应区，第二单元反应区，可根据通入液体的类别将第一单元反应区设置为冷却区、第二单元反应区设置为反应区。
7.一种采用如权利要求1一5任一项权利要求所述的分区式气液热交换及烟气脱硫装置的脱硫方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:I)冷却，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第一个单元反应区即冷却区，喷入液体，所述液体与烟气发生热交换，烟气得到冷却； 2)脱硫反应区，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第二个单元反应区即喷氨脱硫区，该反应区内喷入氨水，与烟气发生化学反应，将烟气中的有害气体进行吸收； 3)氨气的吸收，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第三个单元反应区即喷硫酸氢铵反洗区，该反应区内喷入酸水，将烟气中的氨气吸收。
8.根据权利要求7所述的脱硫方法，其特征在于，所述步骤I中采用的液体为为海水或者氨水或者淡水。
9.一种采用如权利要求1一4或6任一项权利要求所述分区式气液热交换及烟气脱硫装置的脱硫方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:I)冷却，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第一个单元反应区即冷却区，喷入海水，所述液体与烟气发生热交换，烟气得到冷却； 2)脱硫反应区，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第二个单元反应区即喷氨脱硫区，该反应区内喷入石灰或者石灰石或者氢氧化镁浆液或者碳酸钠或者氢氧化钠溶液，与烟气发生化学反应，将烟气中的有害气体进行吸收。
10.一种采用如权利要求1一4或6任一项权利要求所述的分区式气液热交换及烟气脱硫装置的脱硫方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:1)冷却与脱硫，中低烟气通过进气口，进入脱硫反应区的第一个单元反应区即冷却区，喷入氨水，所述氨水与烟气发生热交换，烟气得到冷却，同时烟气的有害气体得到吸收； 2)氨气的吸 收:中低温烟气通过进气口进入反应区的第二个单元反应区域，喷入相当数量的酸水，使烟气中的氨气得到吸收。
【文档编号】B01D53/18GK103446863SQ201310008293
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年1月10日 优先权日:2013年1月10日
【发明者】吴龙忠, 陈昌, 王永胜, 梁晓军, 戴艳珊, 李国 , 白永刚 申请人:番禺珠江钢管（连云港）有限公司