含硫废气多级流态化洗涤、资源化利用超低污染排放系统的制作方法

本发明属于废气处理净化环保领域，具体涉及到含硫废气多级流态化洗涤、资源化利用超低污染排放系统。

背景技术：

二氧化硫是最常见的硫氧化物。无色气体，有强烈刺激性气味。大气主要污染物之一，在许多工业过程中会产生二氧化硫。当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸，亚硫酸是酸雨的主要成分。若把二氧化硫进一步氧化，通常在催化剂如二氧化氮的存在下，便会生成硫酸。这是对使用煤和石油等燃料作为能源的环境效果担心的原因之一。

随着工业化生产的推进，大型企业生产过程中产生的废水废气数量往往相当庞大，而这些废气废水不能直接排放，需要经过处理达到国家排放标准后才允许外排。这些企业产生的废气中往往是含硫量很高，需要加入碱性试剂调节处理后再进行外排。但是，目前的处理设备设计比较单一，碱性试剂往往得不到充分利用，很容易造成成本高的问题。氨法烟气脱硫是一种利用氨水、液氨或碳铵来吸收烟气中的二氧化硫或三氧化硫气体的工艺，最终产物一般为亚硫酸氢铵溶液或通入氧气被氧化成为硫酸铵溶液。若想得到硫酸铵结晶体，则可经过过滤、离心、干燥等处理系统后获得。在吸收过程中会产生（NH4）₂SO₃、NH₄HSO₃、H₂O和大约30%的（NH₄）₂SO₄。其中，（NH₄）₂SO₃对二氧化硫具有吸收能力，是氨法烟气脱硫中的主要吸收剂，NH₄HSO₃对二氧化硫不具有吸收能力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了含硫废气多级流态化洗涤、资源化利用超低污染排放系统，该系统通过三级的循环吸收不仅可极大的提高脱硫效率，还能得到更高浓度的硫铵溶液，可以实现自动化脱硫且资源回收利用，减少污染，环保节能。

本发明是通过以下方式实现的含硫废气多级流态化洗涤、资源化利用超低污染排放系统，包括脱硫塔、一级循环脱硫降温系统、二级循环脱硫系统、三级循环脱硫系统、吸收液处理系统和氨水供给系统，所述的脱硫塔底部设有一级循环槽，在脱硫塔内由下到上依次设有一级循环喷淋洗涤管，一级旋流分离器，一级烟气均布器，一级填料层，二级循环喷淋洗涤管，二级旋流分离器，二级烟气均布器，二级填料层，三级循环喷淋洗涤管，三级旋流分离器，三头螺旋带。其中一级旋流分离器外壁与一级烟气均布器内壁的器壁之间设有一级托盘，一级托盘成圆周分布并且连通着多根一级降液管，位于一级降液管下方设有一级气体挡板，一级托盘中心部位根据一级旋流分离器外壁大小开孔，一级旋流分离器外壁焊接或铆接装设到一级托盘中心部位，在一级烟气均布器和一级填料层之间的塔壁上设置有塔中烟气温度测点；二级旋流分离器外壁与二级烟气均布器内壁的器壁之间设有二级托盘，二级托盘成圆周分布并且连通着多根二级降液管，位于二级降液管下方设有二级气体挡板，二级托盘中心部位根据二级旋流分离器外壁大小开孔，二级旋流分离器外壁焊接或铆接装设到二级托盘中心部位；三级托盘中心部位根据三级旋流分离器外壁大小开孔，三级旋流分离器外壁焊接或铆接装设到三级托盘中心部位，三级托盘成圆周分布并且连通着多根三级降液管，位于三级降液管下方设有三级气体挡板；脱硫塔出口上方的烟道内壁沿烟气流向缠绕焊接有三头螺旋带，位于三级旋流分离器与三头螺旋带之间的塔壁上设有塔顶烟气温度测点；烟气在通过旋流分离器时，流速加快，同时与塔壁碰撞后会导致塔内烟气分布不均，一级旋流分离器、二级旋流分离器、三级旋流分离器可多次有效地对烟气进行气水分离，烟气向上通过旋流分离器时呈旋转流动，在旋转流动过程中，烟气中的小雾滴凝聚成大液滴，较大的液滴依靠重力直接滴落到上一循环的喷淋系统中，较小的液滴在离心力的作用下被甩向塔壁，沿器壁在重力的作用下集流到集液槽，通过降液管流到上一循环的气体挡板上，减少烟气中携带的水蒸汽，并且简单有效的降低了烟气带水和气溶胶形式的水雾。两级填料层均由鹅卵石或者塑料球堆积而成，脱硫喷淋液在填料层雾化喷入塔内，一方面含硫气体在填料层上方至下一级托盘之间的空间内与通过脱硫喷淋管及雾化喷嘴喷入的碱性喷淋液进行混合、反应，另一方面碱性喷淋液滴落到填料层上，通过填料层所填料之间的缝隙依靠重力向下运动，含硫气体沿填料层所填料之间的缝隙向上运动，在填料层内含硫气体与碱液发生化学反应，如果碱液是氨水，填料层还是有效防止氨逃逸现象以及对含硫气体进行均布的装置。依据流态化原理，气溶胶为饱和状态的气液混合物，是散式流态化稳定状态，填料层让通过的气溶胶中细小液滴碰撞到填料层所填料避免上形成大液滴，由散式流态化转变为聚式流态化，破坏了气溶胶的饱和平衡状态，避免了气溶胶的形成以及烟气带水，有利于烟气环保达标排放。一级烟气均布器、二级烟气均布器可有效地对紊流烟气进行缓冲使烟气均匀分布，同时可以阻止喷淋水通过旋流分离器落入上一级循环中，使各循环独立。喷淋液在落到一级填料层、二级填料层时，与填料接触并在填料表面形成一层喷淋液薄膜，烟气自下而上进入填料层，与填料产生碰撞，增大了烟气与喷淋液的接触面积，使脱硫反应速度加快，增强了脱硫效率。三头螺旋带具有结构简单、维修方便的特点，布置在吸收塔顶部出口处，烟气上升通过三条螺旋向上的烟道时，在离心力的作用下，烟气中的小雾滴被甩到塔壁上，在重力的作用下向下流动落到集液槽，通过降液管流到上一循环的气体挡板区，可以使脱硫后的烟气进行进一步的脱除水雾，降排放烟气的含水率。所述的一级循环喷淋洗涤管和一级循环槽分别与一级循环脱硫降温系统相连接，一级循环脱硫降温系统还与吸收液处理系统连接，吸收液处理系统与氨水供给系统连接，所述的二级循环喷淋洗涤管与二级循环脱硫系统相连接，二级循环脱硫系统还与氨水供给系统连接，所述的三级循环喷淋洗涤管与三级循环脱硫系统相连接，三级循环脱硫系统还与氨水供给系统连接。

一级循环脱硫降温系统由一级循环槽、一级循环液出口、一级循环泵、一级循环液入口通过管道连接构成循环回路，所述的一级循环液入口与一级喷淋洗涤管相连接，在一级循环泵与一级循环液入口之间的管道上设有一级循环液PH值检测仪和高浓度循环液出口阀，且高浓度循环液出口阀位于一级循环液PH值检测仪后方，所述的一级循环液PH值检测仪与高浓度循环液出口阀形成联锁控制，当显示的pH值不在设计范围时，高浓度循环液出口阀处于关闭状态，循环液全部通过一级循环液入口进入脱硫塔内的一级喷淋脱硫区。当显示的PH值达到设计范围时，意味着溶液浓度达到要求，此时高浓度循环液出口阀自动打开将高浓度循环液送入吸收液处理系统中的硫铵溶液储罐中；所述的高浓度循环液出口阀通过管道与氧化罐连接，补充一级循环液入口与一级循环槽连接，一级循环槽液位计设在一级循环槽上，且一级循环槽液位计与补充一级循环液阀形成联锁控制，所述的补充一级循环液入口通过补充一级循环液阀与补充一级循环液出口连接，当一级循环槽内液位低于正常液位时，自动开启补充一级循环液阀通过补充一级循环液入口向一级循环槽内补充一级循环液。

二级循环脱硫系统由二级循环罐、二级循环液出口、二级循环泵、二级循环液入口通过管道连接构成循环回路，补充二级循环液入口和二级补充氨水入口分别与二级循环罐连接。

二级循环液出口与二级喷淋洗涤管连接，补充一级循环液出口设置在二级循环泵与二级循环液入口之间的管道上，所述的二级循环罐上设有二级循环液PH值检测仪和二级循环罐液位计，则二级循环液PH值检测仪与二级补充氨水阀形成联锁控制，二级补充氨水入口与二级补充氨水阀连接，当显示的PH值不在设计范围时，二级补充氨水阀处于关闭状态，当显示的PH值达到设计范围时，意味着溶液中亚硫酸氢铵浓度过高，此时二级补充氨水阀自动打开将氨水送入二级循环罐中，所述的二级循环罐液位计与补充二级循环液阀形成联锁控制，所述的补充二级循环液入口通过补充二级循环液阀与补充二级循环液出口连接，当二级循环罐内液位低于正常液位时，自动开启补充二级循环液阀通过补充二级循环液入口向二级循环罐内添加二级循环液。

三级循环脱硫系统由三级循环罐、三级循环液出口、三级循环泵、三级循环液入口通过管道连接构成循环回路，补充水入口和三级补充氨水入口分别与三级循环罐连接，补充二级循环液出口设置在三级循环泵与三级循环液入口之间的管道上，所述的三级循环罐上设有三级循环液PH值检测仪和三级循环罐液位计，则三级循环液PH值检测仪与三级补充氨水阀形成联锁控制，三级补充氨水入口与三级补充氨水阀连接，当显示的pH值不在设计范围时，三级补充氨水阀处于关闭状态，当显示的pH值达到设计范围时，意味着溶液中亚硫酸氢铵浓度过高，此时三级补充氨水阀自动打开将氨水送入二级循环罐中，所述的三级循环罐液位计与补水阀形成联锁控制，补充水入口通过补水阀与补充水管道连接，三级循环罐内液位低于正常液位时，自动开启补充水阀通过补充水入口向三级循环罐内添加工业水。

吸收液处理系统由氨水储罐通过氨水引出泵和氧化罐补充氨水阀与氧化罐连接，硫铵溶液出口通过硫铵溶液引出泵与氧化罐连接，氧化风机与空气均布装置连接，空气均布装置与氧化罐连接，空气均布装置采用空气射流形式，在形成小气泡的同时，带动小气泡的流动使小气泡与高浓度溶液充分接触、氧化，所述的氧化罐上设有氧化pH值检测仪和氧化罐液位计，所述的氧化罐pH值检测仪与氧化罐补充氨水阀形成联锁控制，当显示的PH值不在设计范围时，氧化补充氨水阀处于关闭状态，当显示的PH值达到设计范围时，意味着溶液中亚硫酸氢铵有残留，此时氧化罐补充氨水阀自动打开将氨水送入二氧化罐中，所述的硫酸铵溶液引出泵与氧化罐液位计形成联锁控制，当氧化罐内液位高于正常液位时，自动开启硫酸铵溶液引出泵将硫酸铵溶液排出。

氨水供给系统主要包括氨水储罐，氨水储罐上设有氨水入口和氨水出口，氨水出口通过氨水引出泵分别与二级补充氨水阀、三级补充氨水阀和氧化罐补充氨水阀连接。

本发明的有益效果为塔内设为三级，经过两级填料层、三级旋流分离器和三头螺旋带后，烟气含水雾量和氨的逃逸率明显降低，因此可以省去除雾器部分，使设备的维修更为方便，经过三级喷淋脱硫，烟气出口排放烟气中的二氧化硫及三氧化硫含量可以达到很高的脱除效率，净化后的烟气可直接排放，烟气中含硫量可达到国家排放标准。脱硫分为三级循环，脱硫液经过三级喷淋脱硫后，在一级循环槽的循环液经过一定时间的循环吸收后可以达到较高的浓度，在后续的硫铵溶液处理时会减少很多能耗。

附图说明

图1为整套系统结构示意图；

图2为脱硫塔局部放大示意图；

图3为旋流分离器机构示意图；

图4为填充材料示意图；

如图1至图4所述，一级循环槽（1），脱硫塔（2），一级气体挡板（3）、一级降液管（4）、二级气体挡板（5）、二级降液管（6）、三级气体挡板（7）、三级降液管（8）、塔顶烟气温度测点（9）、三头螺旋带（10）、三级旋流分离器（11）、三级喷淋洗涤管（12）、二级填料层（13）、二级烟气均布器（14）、二级旋流分离器（15）、二级喷淋洗涤管（16）、一级填料层（17）、一级烟气均布器（18）、塔中烟气温度测点（19）、一级旋流分离器（20）、一级喷淋洗涤管（21）、一级循环泵（22）、一级循环液PH值检测仪（23）、二级循环罐（24）、二级循环液PH值检测仪（25）、二级循环泵（26）、三级循环液PH值检测仪（27）、三级循环罐（28）、三级循环泵（29）、氧化罐PH值检测仪（30）、氧化罐（31）、氧化风机（32）、氨水储罐（33）、氨水引出泵（34）、一级托盘（35）、二级托盘（36）、三级托盘（37）、旋流器烟气导向板（38）、鹅卵石或塑料球填料（39）。

具体实施方式

工厂含硫尾气自烟气进口进入脱硫塔（2）内，与一级喷淋洗涤管（21）喷淋液逆向接触，初步脱硫后含硫尾气通过一级旋流分离器（20）及一级烟气均布器（18）除雾和一级填料层（17）后进入二级喷淋洗涤管（16），与二级喷淋洗涤管（16）喷淋液逆向接触，进一步脱硫后含硫尾气通过二级旋流分离器（15）及二级烟气均布器（14）除雾和二级填料层（13）后进入三级喷淋洗涤管（12），与三级喷淋洗涤管（12）喷淋液逆向接触，此时脱硫效率一般可达到95%以上。经过三级喷淋吸收后的尾气通过三级旋流分离器（11）和三头螺旋带（10）除雾后由顶部的烟气出口排出。在一级烟气均布器（18）除雾和一级填料层（17）之间的塔壁上设置有塔中烟气温度测点（19），由于氨水在温度60℃以上时会逐步分解为气体氨和水，通过塔中烟气温度测点（19）反馈信号对一级喷淋洗涤管（21）的喷淋量进行调节，使塔内温度保持在50~60℃中间，保证较高的反应效率同时降低氨的逃逸率。在三级旋流分离器（11）和三头螺旋带（10）之间的塔壁上设置有塔顶烟气温度测点（9），可以有效的反馈脱硫塔的排烟温度。

一级喷淋洗涤管（21）吸收喷淋液为通过一级循环泵（22）抽取位于脱硫塔（2）底部的一级循环槽（1）内吸收液用于循环喷淋脱硫，此为一级循环；二级喷淋洗涤管（16）吸收喷淋液为通过二级循环泵（26）抽取布置在脱硫塔（2）外的二级循环罐（24）中的吸收液用于喷淋脱硫，喷淋脱硫后的吸收液通过管道落回二级循环罐（24），此为二级循环；三级喷淋洗涤管（12）吸收喷淋液为通过三级循环泵（29）抽取布置在脱硫塔（2）外的三级循环罐（28）中的吸收液用于喷淋脱硫，喷淋脱硫后的吸收液通过管道落回三级循环罐（28），此为三级循环；

氨液补充为氨气储罐（33）通过氨水引出泵（34）分别补充到二级循环罐（24）、三级循环罐（39）和氧化罐（31）中，氨液补充的量通过布置在三个罐体上的一级循环液PH值检测仪（23）、二级循环液PH值检测仪（25）、氧化罐PH值检测仪（30）反馈信号到调节阀执行机构调节阀门开度进行调节。氧化风机（32）鼓出空气在氧化罐（31）中使罐内未被氧化的亚硫酸氨溶液完全氧化成硫铵溶液。

一级循环补充吸收液来自二级循环罐（24），在二级循环泵（26）后布置支线管路补充到一级循环槽（1）；二级循环补充液来自三级循环罐（28），在三级循环泵（29）后布置支线管路补充到二级循环罐（24）中；整套系统的补充水通过补充水管路补充到三级循环罐（28）中。

在上述方案的基础上，所述喷淋洗涤管采用多个雾化喷嘴均匀布置，喷淋方向与烟气方向呈逆流。所述旋流分离器层可以起到脱除一部分水雾的目的。所述填料层可以让烟气和吸收液充分的接触，以更高效的脱除烟气中的二氧化硫和三氧化硫。另外，填料层还起到一部分脱除水雾和气溶胶的目的，更好的控制减少氨的逃逸现象。

所述一级循环槽内循环液pH值通过布置在一级循环泵（22）后的一级循环液PH值检测仪（23）反馈并调节补充一级循环液调节阀和高浓度循环液出口调节阀的开度控制在5~6，能很好地吸收二氧化硫并且氨的逃逸率较小。

所述脱硫塔（2）及塔内喷淋管塔板材料均为玻璃钢材料，具有很好的耐腐蚀性，喷嘴材料均为碳化硅材料。

所述空塔气速为3~4m/s，烟气温度为约50~60℃，脱硫的液气比为2~5L/Nm。