专利名称：一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种烟气脱硫工艺，特别是一种氨法脱硫与废弃物回收再利用即可得到副产品硫酸铵化肥的烟气脱硫与废弃物回收再利用的装置和方法。
背景技术：
目前，在我国能源资源结构中，煤炭占主导地位。燃煤排放的二氧化硫是主要的污染物，连续多年超过2000万吨，居世界首位，因此将烟气中的二氧化硫进行回收利用具有十分重要的意义。烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术估计超过200种。一大批国外烟气脱硫技术被不同的脱硫公司引进到国内，这其中的绝大部分是石灰石-石膏法。随着烟气脱硫在国内各行业的大规模使用，其他烟气脱硫方法也逐渐被使用、被认识，包括海水法、氨法、镁法、双碱法等。这其中，氨法正受到越来越广泛的关注。氨法烟气脱硫工艺是采用氨做吸收剂，反应除去烟气中的SO2,得到副产品硫酸铵化肥，不消耗新的自然资源，无二次污染，变废为宝，化害为利，为一种零排放、低碳、环保、废弃物回收利用的烟气脱硫技术。氨法脱硫工艺为烟气经静电除尘后进入脱硫塔，反应生成的亚硫铵经过氧化，转化为硫酸铵，浓缩后的硫酸铵溶液，由高压硫酸铵泵送入旋液分离器进行液固分离，分离出的硫酸铵进入离心分离机进行脱水，再进入干燥机进行干燥，即可得到硫酸铵产品。但现有工艺存在以下缺点I、旋液分离器直接将脱硫塔浆池区取出的硫酸铵溶液进行固液分离，要求工艺保证脱硫塔浆池区的固液比，造成脱硫塔底部沉积物难清理，损坏塔底搅拌设备。2、硫酸铵溶液未经除杂处理，影响硫酸铵产品的品质。3、传统简易氨法脱硫主要利用气相条件下的H20、NH3与SO2间的快速反应设计的简易反应装置，严格地讲简易氨法是一种不回收的氨法，其脱硫产物大部分是气溶胶状态的不稳定的亚铵盐，回收十分困难，氨法的经济性不能体现；且脱硫产物随烟气排空后又会有部分分解出SO2，形成二次污染。所以该工艺只能用在环保要求低、有废水来源、不要求长期运行的装置上。
发明内容
为了避免上述工艺中存在的缺点和不足之处，本发明的目的是要设计一种可以提高硫酸铵品质、无须保证脱硫塔底部的固液比、无废弃物排放、无二次污染、符合循环经济的理念和环保产业发展的烟气脱硫与废弃物回收再利用的装置和方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的装置，包括静电除尘器、脱硫塔、工艺水箱、过滤器、蒸发结晶器、增稠器、离心分离机、硫化床干燥机、母液罐、氨水罐及氧化风机；所述的静电除尘器的烟气出口与脱硫塔烟气进口连接；所述的脱硫塔的硫酸铵溶液出口与过滤器的进口连接；所述的过滤器的出口与蒸发结晶器的进口连接；所述的蒸发结晶器晶体出口与增稠器进口连接；所述的增稠器晶体出口与离心分离机进口连接；所述的离心分离机晶体出口与硫化床干燥机进口连接；所述的蒸发结晶器浆液出口、增稠器浆液出口和离心分离机浆液出口分别与母液罐进口连接；所述的脱硫塔按逆流式脱硫塔设计，设有浆池区、喷淋降温区、吸收区及除雾区；所述的吸收区设置吸收分布板与喷淋层、所述的除雾区设置两级除雾器；所述的脱硫塔上部气体出口与外置烟道连接；所述的氨水罐的出口与脱硫塔的喷淋液进口连接；所述的工艺水箱的入口与脱硫塔中除雾器连接，提供除雾器的冲洗水；所述的脱硫塔还分别与工艺水箱的出口、母液罐的出口和脱硫塔的循环水进口管道连接；在所述的静电除尘器的烟气出口与脱硫塔烟气进口之间安装有氧化风机；所述的过滤器为多管布袋式过滤器，所述的多管布袋式过滤器包括本体、隔板和滤芯；所述的本体与隔板通过焊接方式连接，隔板与滤芯通过螺纹连接；所述的多管布袋式过滤器的过滤精度为5um。本发明所述的增稠器为多级旋液分离器，包括旋流腔、分离腔和增稠腔；所述的旋流腔与分离腔焊接，分离腔与增稠腔焊接；所述的的旋流腔包括增稠器的进口和出口，所述的增稠器的进口沿切线方向与旋流腔焊接联接，旋流腔与增稠器的出口通过法兰连接；所述的增稠器出口位于旋流腔上部。一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的方法，包括以下步骤A、烟气经静电除尘设器去除粉尘，通过氧化风机进入脱硫塔；脱硫塔分为浆池区、喷淋降温区、吸收区及除雾区；烟气垂直向上移动穿过硫酸铵喷淋降温区域，吸收剂通过喷淋管的喷嘴，均匀的雾状粒珠充盈在吸收区，与烟气逆流接触后，反应生成的亚硫酸铵溶液汇集到位于脱硫塔底部的浆池区，经空气氧化后生成硫酸铵，脱硫后的烟气经除雾区去除烟气中夹带的液滴后，通过烟道送至烟囱排入大气，烟气出口平均含硫量控制在50mg/m3以下；B、当脱硫塔浆池区的硫酸铵浆液比重达到时I. 2 1. 3、浓度达到38% 42%，经泵将硫酸铵浆液送入过滤器，除去硫酸铵溶液中的杂质；C、将去除杂质的硫酸铵浆液送入蒸发结晶器，硫酸铵浆液在减压下加热蒸发，达到过饱和而析出硫酸铵晶体，蒸发结晶器内的温度控制在40 50°C以进一步析出硫酸铵；D、将生成的硫酸铵晶体由增稠器旋流腔部分以切线方向进入旋流腔，硫酸铵晶体颗粒受离心力作用随旋转浆液沿增稠器旋流腔壁向下运动，下行至分离腔进行固液分离，澄清的硫酸铵溶液或硫酸铵溶液中携带的较细硫酸铵晶体粒子则上升，由增稠器的出口溢流而出，硫酸铵晶体按螺旋线下流至增稠腔，并通过调整增稠器的出口的溢流量控制增稠腔硫酸铵晶体的固含量；所述的固含量为40% 60% ；E、增稠后的硫酸铵晶体进入离心分离机，在离心力的作用下，硫酸铵浆液不断穿过离心机转鼓内侧的过滤介质，并经壁上的孔排出转鼓，硫酸铵晶体颗粒则截留在过滤介质的表面，通过连续的离心分离，得到硫酸铵晶体；F、经离心分离后的硫酸铵晶体进入硫化床干燥机，干燥后的硫酸铵产品可直接用作农作物氮肥使用。本发明步骤A所述的反应包括吸收和氧化两个化学反应过程
Al、吸收反应在脱硫塔中，烟气中的SO2与氨吸收剂接触后，发生如下反应NH3+H20+502 = = = = = NH4HSO32NH3+H20+S02 = = = = = (NH4) 2S03(NH4) 2S03+H20+S02 = = = = = 2NH4HS03
在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力，随着吸收过程的进行，吸收液中的NH4HSO3数量增多，吸收液的吸收能力下降，因此需向吸收液中补充氨，使部分NH4HSO3转化为(NH4)2SO3，提高吸收液的吸收能力；NH4HS03+NH3 = = = = = (NH4) 2S03 ；A2、氧化反应氧化过程实际上是用压缩空气将吸收液中的亚硫酸盐转变为硫酸盐，主要的氧化反应如下2 (NH4) 2S03+02 = = = = = 2 (NH4) 2S04。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果I、由于本发明用在旋液分离器的应用点位上引入多管布袋式过滤器，可以有效地去除氨法脱硫副产物硫酸铵浆液中夹带的杂质，提高了硫酸铵产品的质量，无须保证脱硫塔浆池区的固液比，减轻脱硫塔浆池区沉积物清理难度，增加经济效益。2、由于本发明在蒸发结晶器后引入增稠器，可以得到高含量的硫酸铵晶体，减少离心分离机的处理能力，缩短了离心分离机沉降分离的时间，使分离加快，改善了离心分离机的分离效果。3、由于本发明得到稳定的硫酸铵产品，可直接用作农作物氮肥使用，不消耗新的自然资源，无二次污染，变废为宝，化害为利，为一种零排放、低碳、环保、废弃物回收利用的烟气脱硫技术，具有明显的经济和社会效益，符合循环经济的理念和环保产业发展的新工艺。
本发明共有2幅附图。图I是一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的工艺装置示意图。图2是一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的工艺流程示意图。图中1、氧化风机，2、静电除尘器，3、氣水fe，4、工艺水箱，5、脱硫塔，6、除雾区，7、喷淋层，8、吸收区，9、喷淋降温区，10、浆池区，11、过滤器，12、蒸发结晶器，13、增稠器，14、离心分离机，15、硫化床干燥机，16、母液罐。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图I所示，一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的装置，包括静电除尘器2、脱硫塔5、工艺水箱4、过滤器11、蒸发结晶器12、增稠器13、离心分离机14、硫化床干燥机15、母液罐16、氨水罐3及氧化风机I ;所述的静电除尘器2的烟气出口与脱硫塔5烟气进口连接；所述的脱硫塔5的硫酸铵溶液出口与过滤器11的进口连接；所述的过滤器11的出口与蒸发结晶器12的进口连接；所述的蒸发结晶器12晶体出口与增稠器13进口连接；所述的增稠器13晶体出口与离心分离机14进口连接；所述的离心分离机14晶体出口与硫化床干燥机15进口连接；所述的蒸发结晶器12浆液出口、增稠器13浆液出口和离心分离机14浆液出口分别与母液罐16进口连接；所述的脱硫塔5按逆流式脱硫塔5设计，设有浆池区10、喷淋降温区9、吸收区8及除雾区6 ;所述的吸收区8设置吸收分布板与喷淋层7、所述的除雾区6设置两级除雾器；所述的脱硫塔5上部气体出口与外置烟道连接；所述的氨水罐3的出口与脱硫塔5的喷淋液进口连接；所述的工艺水箱4的入口与脱硫塔5中除雾器连接，提供除雾器的冲洗水；所述的脱硫塔5还分别与工艺水箱4的出口、母液罐16的出口和脱硫塔5的循环水进口管道连接；在所述的静电除尘器2的烟气出口与脱硫塔5烟气进口之间安装有氧化风机I ;所述的过滤器11为多管布袋式过滤器11，所述的多管布袋式过滤器11包括本体、隔板和滤芯；所述的本体与隔板通过焊接方式连接，隔板与滤芯通过螺纹连接；所述的多管布袋式过滤器11的过滤精度为5um。本发明所述的增稠器13为多级旋液分离器，包括旋流腔、分离腔和增稠腔；所述的旋流腔与分离腔焊接，分离腔与增稠腔焊接；所述的的旋流腔包括增稠器13的进口和出口，所述的增稠器13的进口沿切线方向与旋流腔焊接联接，旋流腔与增稠器13的出口通过法兰连接；所述的增稠器13出口位于旋流腔上部。如图2所示，一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的方法，包括以下步骤A、烟气经静电除尘设器2去除粉尘，通过氧化风机进入脱硫塔5 ;脱硫塔5分为浆池区10、喷淋降温区9、吸收区及除雾区6 ;烟气垂直向上移动穿过硫酸铵喷淋降温区9，吸收剂通过喷淋管的喷嘴，使烟气温度下降至50 70°C，均匀的雾状粒珠充盈在吸收区8，与烟气逆流接触后，完全S02洗涤吸收，脱硫后的烟气经除雾区6去除烟气中夹带的液滴后，通过脱硫塔5顶部出口烟道排入大气，烟气出口平均含硫量控制在50mg/m3以下；B、将空气通过氧化风机I不断引入脱硫塔5的浆池区10，亚硫酸铵氧化成硫酸氨，控制pH在5 6，硫酸铵浆液比重为I. 2 I. 3，硫酸铵溶液在喷淋降温过程中得到浓缩，浓度达到38% 42%，经泵送入过滤器11，除去硫酸铵溶液中的杂质；C、将去除杂质的硫酸铵浆液送入蒸发结晶器12内进一步浓缩，浆液在减压下加热蒸发，溶液达到过饱和而板出硫酸铵晶体，蒸发结晶器12内的温度控制在40 50°C以进一步析出硫酸铵晶体；D、将生成的硫酸铵晶体由增稠器13旋流腔部分以切线方向进入旋流腔，晶体颗粒受离心力作用随旋转液体沿增稠器13旋流腔壁向下运动，下行至分离腔进行固液分离，澄清的硫酸铵溶液或溶液中携带的较细晶体粒子则上升，一部分由中心的出口溢流返回蒸发结晶器12，另一部分返回母液罐16重新返回脱硫塔5 ;酸铵晶体按螺旋线下流至增稠腔，此时增稠腔硫酸铵晶体含量可达40% 60%，此晶体含量可通过调整出口的溢流量进行控制；E、增稠后的硫酸铵晶体进入离心分离机14，在离心力的作用下，液体不断穿过离心机转鼓内侧的过滤介质，并经壁上的孔排出转鼓，固体颗粒则截留在过滤介质的表面，通过连续的离心分离，得到硫酸铵晶体；
F、经离心分离后的硫酸铵进入硫化床干燥机15，干燥后的硫酸铵产品可直接用作农作物氮肥使用。本发明所述的氨水罐3通过泵向脱硫塔5喷淋区7注入氨水，氨水的加入量通过吸收液PH值进行在线控制，保持浆池区10硫酸铵溶液pH值为5 6。
本发明所述的工艺水箱4与脱硫塔5除雾器前后的喷淋层连接，提供除雾器的冲洗水。
图I所示是本发明的具体实施例，它是氨法烟气脱硫与废弃物回收利用的工艺，将烟气、氨水或硫酸铵母液送入脱硫塔5，并在所述的脱硫塔5浆池区10通入空气，所述的水与氨或硫酸铵溶液形成吸收剂并与所述的烟气在所述的脱硫塔5内逆流接触；氨水的质量百分比浓度20%，在所述的脱硫塔5浆池区10取出比重为I. 2的硫酸铵溶液，然后经泵注入新型过滤器11进行过滤，除去硫酸铵溶液中的杂质；去除杂质的硫酸铵溶液进入蒸发结晶器12，所述的蒸发结晶器12内温度控制在40°C以上，以进一步析出硫酸铵晶体；生成的硫酸铵晶体进入增稠器13，进行固液分离；增稠后的硫酸铵晶体进入离心分离机14，通过连续的离心分离，得到硫酸铵晶体；经离心分离后的硫酸铵进入硫化床干燥后得到硫酸铵产品。经测试硫酸铵产量与已有技术相比提高了 15%，脱硫效率可达90%以上，净化后烟气排放浓度控制在50mg/m3以下，并且能耗降低了 16%。
权利要求
1.一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的装置，其特征在于包括静电除尘器(2)、脱硫塔(5)、工艺水箱(4)、过滤器(11)、蒸发结晶器(12)、增稠器(13)、离心分离机(14)、硫化床干燥机(15)、母液罐(16)、氨水罐(3)及氧化风机(I)； 所述的静电除尘器⑵的烟气出口与脱硫塔(5)烟气进口连接；所述的脱硫塔(5)的硫酸铵溶液出口与过滤器(11)的进口连接；所述的过滤器(11)的出口与蒸发结晶器(12)的进口连接；所述的蒸发结晶器(12)晶体出口与增稠器(13)进口连接；所述的增稠器(13)晶体出口与离心分离机(14)进口连接；所述的离心分离机(14)晶体出口与硫化床干燥机(15)进口连接；所述的蒸发结晶器(12)浆液出口、增稠器(13)浆液出口和离心分离机(14)浆液出口分别与母液罐(16)进口连接；所述的脱硫塔(5)按逆流式脱硫塔(5)设计，设有浆池区(10)、喷淋降温区(9)、吸收区(8)及除雾区(6);所述的吸收区(8)设置吸收分布板与喷淋层(7)、所述的除雾区(6)设置两级除雾器；所述的脱硫塔(5)上部气体出口与外置烟道连接；所述的氨水罐(3)的出口与脱硫塔(5)的喷淋液进口连接；所述的工艺水箱(4)的入口与脱硫塔(5)中除雾器连接，提供除雾器的冲洗水；所述的脱硫塔(5)还分别与工艺水箱(4)的出口、母液罐(16)的出口和脱硫塔(5)的循环水进口管道连接；在所述的静电除尘器(2)的烟气出口与脱硫塔(5)烟气进口之间安装有氧化风机(I)； 所述的过滤器(11)为多管布袋式过滤器(11)，所述的多管布袋式过滤器(11)包括本体、隔板和滤芯；所述的本体与隔板通过焊接方式连接，隔板与滤芯通过螺纹连接；所述的多管布袋式过滤器(11)的过滤精度为5um。
2.根据权利要求I所述的一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的装置，其特征在于所述的增稠器(13)为多级旋液分离器，包括旋流腔、分离腔和增稠腔；所述的旋流腔与分离腔焊接，分离腔与增稠腔焊接；所述的的旋流腔包括增稠器(13)的进口和出口，所述的增稠器(13)的进口沿切线方向与旋流腔焊接联接，旋流腔与增稠器(13)的出口通过法兰连接；所述的增稠器(13)出口位于旋流腔上部。
3.一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的方法，其特征在于包括以下步骤 A、烟气经静电除尘设器去除粉尘，通过氧化风机(I)进入脱硫塔(5);脱硫塔(5)分为浆池区(10)、喷淋降温区(9)、吸收区(8)及除雾区(6);烟气垂直向上移动穿过硫酸铵喷淋降温区(9)域，吸收剂通过喷淋管的喷嘴，均匀的雾状粒珠充盈在吸收区(8)，与烟气逆流接触后，反应生成的亚硫酸铵溶液汇集到位于脱硫塔(5)底部的浆池区(10)，经空气氧化后生成硫酸铵，脱硫后的烟气经除雾区(6)去除烟气中夹带的液滴后，通过烟道送至烟囱排入大气，烟气出口平均含硫量控制在50mg/m3以下； B、当脱硫塔(5)浆池区(10)的硫酸铵浆液比重达到时I.2 I. 3、浓度达到38% 42%，经泵将硫酸铵浆液送入过滤器(11)，除去硫酸铵溶液中的杂质； C、将去除杂质的硫酸铵浆液送入蒸发结晶器(12)，硫酸铵浆液在减压下加热蒸发，达到过饱和而析出硫酸铵晶体，蒸发结晶器(12)内的温度控制在40 50°C以进一步析出硫酸铵； D、将生成的硫酸铵晶体由增稠器(13)旋流腔部分以切线方向进入旋流腔，硫酸铵晶体颗粒受离心力作用随旋转浆液沿增稠器(13)旋流腔壁向下运动，下行至分离腔进行固液分离，澄清的硫酸铵溶液或硫酸铵溶液中携带的较细硫酸铵晶体粒子则上升，由增稠器(13)的出口溢流而出，硫酸铵晶体按螺旋线下流至增稠腔，并通过调整增稠器(13)的出口的溢流量控制增稠腔硫酸铵晶体的固含量；所述的固含量为40% 60% ； E、增稠后的硫酸铵晶体进入离心分离机(14)，在离心力的作用下，硫酸铵浆液不断穿过离心机转鼓内侧的过滤介质，并经壁上的孔排出转鼓，硫酸铵晶体颗粒则截留在过滤介质的表面，通过连续的离心分离，得到硫酸铵晶体； F、经离心分离后的硫酸铵晶体进入硫化床干燥机(15)，干燥后的硫酸铵产品可直接用作农作物氮肥使用。
4.根据权利要求3所述的一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的方法，其特征在于步骤A所述的反应包括吸收和氧化两个化学反应过程 Al、吸收反应在脱硫塔(5)中，烟气中的SO2与氨吸收剂接触后，发生如下反应 NH3+H20+S02 = = = = = NH4HSO3 2NH3+H20+S02 = = = = = (NH4) 2S03 (NH4) 2S03+H20+S02 = = = = = 2NH4HS03 在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力，随着吸收过程的进行，吸收液中的NH4HSO3数量增多，吸收液的吸收能力下降，因此需向吸收液中补充氨，使部分NH4HSO3转化为(NH4)2SO3，提高吸收液的吸收能力；NH4HS03+NH3 = = = = = (NH4) 2S03 ； A2、氧化反应氧化过程实际上是用压缩空气将吸收液中的亚硫酸盐转变为硫酸盐，主要的氧化反应如下 2(NH4) 2S03+02 = = = = = 2 (NH4) 2S04。
全文摘要
本发明公开了一种烟气脱硫与废弃物回收再利用的装置和方法，所述的装置包括静电除尘器、脱硫塔、工艺水箱、过滤器、蒸发结晶器、增稠器、离心分离机、硫化床干燥机、母液罐、氨水罐及氧化风机；所述的过滤器为多管布袋式过滤器，所述的多管布袋式过滤器包括本体、隔板和滤芯。本发明用在旋液分离器的应用点位上引入多管布袋式过滤器，可以有效地去除氨法脱硫副产物硫酸铵浆液中夹带的杂质，提高了硫酸铵产品的质量，无须保证脱硫塔浆池区的固液比，减轻脱硫塔浆池区沉积物清理难度，增加经济效益。本发明在蒸发结晶器后引入增稠器，可以得到高含量的硫酸铵晶体，缩短了离心分离机沉降分离的时间，使分离加快，改善了离心分离机的分离效果。
文档编号B01D53/78GK102614735SQ201210109649
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者刘喜才 申请人:大连华氏流体设备有限公司