本發(fā)明屬于廢氣治理領(lǐng)域，用于處理鍋爐煙氣中的二氧化硫等酸性氣體，具體的說是涉及一種氨水循環(huán)利用的脫硫裝置及方法。

背景技術(shù)：

大氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境要素，但是隨著人類生產(chǎn)活動和社會活動的增加，特別是大量燃料燃燒、工業(yè)廢氣和汽車尾氣的排放，使大氣環(huán)境質(zhì)量日趨惡化。在各類大氣污染物中，最重要的是燃煤引起的污染。燃煤產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物污染控制是目前我國大氣污染控制領(lǐng)域最緊迫的任務(wù)。目前二氧化硫的控制途徑有三個：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫（即煙氣脫硫FGD）。目前煙氣脫硫被認為是控制二氧化硫最行之有效的途徑。煙氣脫硫主要為濕法和干法/半干法。濕法煙氣脫硫工藝根據(jù)所選脫硫劑、脫硫機理不同主要分為以下幾種：石灰石/石膏法、雙堿法、氨法、鎂法、海水法。其中氨法以其反應(yīng)迅速、無結(jié)垢堵塞、投資低等特點已成為目前濕法脫硫的發(fā)展方向。但目前的氨法脫硫工藝吸收劑氨水價格較高、副產(chǎn)品硫酸銨無銷路或銷售價格低，這成為氨法脫硫應(yīng)用的重要制約因素。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能使脫硫劑氨水實現(xiàn)循環(huán)利用、運行成本低、適應(yīng)性強的氨水循環(huán)利用的脫硫裝置及方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種氨水循環(huán)利用的脫硫裝置，包括設(shè)有煙氣入口和煙囪的脫硫塔，脫硫塔內(nèi)部自上而下依次設(shè)有除霧層、洗滌層、吸收噴淋層和氣體分布器，所述脫硫塔外還設(shè)有氨氣再生系統(tǒng)，氨氣再生系統(tǒng)包括與脫硫塔塔底連接的再生槽，再生槽的底部通過濃漿管道連接有氧化槽，氧化槽的底部連接有旋流濃縮器，旋流濃縮器的上部通過溢流管連接有消化槽，消化槽通入到所述再生槽中，所述旋流濃縮器的底部連接有干燥機，干燥機底部的濾液口與所述再生槽連接，所述再生槽上還連接有沉淀池，沉淀池通過管道連接有通入到所述吸收噴淋層中的循環(huán)槽。

所述脫硫塔內(nèi)位于吸收噴淋層和氣體分布器之間設(shè)有濃縮噴淋層，所述脫硫塔外設(shè)有從塔底通入到所述濃縮噴淋層的濃縮液循環(huán)管道，濃縮液循環(huán)管道上設(shè)有濃縮液循環(huán)泵。

所述氣體分布器為扭曲管組件，扭曲管組件包括充滿整個脫硫塔內(nèi)橫截面的扭曲管。

所述氧化槽內(nèi)設(shè)有空氣分布器，所述空氣分布器上連接有鼓風機。

所述干燥機為圓盤式真空干燥機。

所述濃漿管道上設(shè)有濃漿泵，所述氧化槽和旋流濃縮器之間的連接管道上設(shè)有石膏泵。

一種氨水循環(huán)利用的脫硫方法，包括以下步驟：煙氣進入脫硫塔內(nèi)，依次經(jīng)過氣體分布器、吸收噴淋層、洗滌層和除霧層，與吸收劑氨水逆向接觸，發(fā)生反應(yīng)，煙氣中二氧化硫除去后從煙囪排出，所述氨水循環(huán)利用的脫硫方法還包括以下步驟：（1）吸收劑氨水與煙氣中的二氧化硫逆向接觸反應(yīng)后生成的亞硫酸氫銨溶液落入脫硫塔塔底，再從脫硫塔塔底流入再生槽；（2）將再生槽底部的濃漿打入氧化槽，將空氣送至氧化槽內(nèi)，空氣中的氧氣將亞硫酸鈣氧化成二水硫酸鈣；（3）將氧化槽底部的濃漿打入到旋流濃縮器中，料漿被濃縮成含固率30%過飽和溶液；（4）將上一步中的過飽和溶液送入干燥機中進一步干燥成石膏，將真空干燥機底部濾液返回至再生槽；（5）將旋流濃縮器頂部的溢流液返回至消化槽，將生石灰加入消化槽中與旋流濃縮器頂部的溢流液反應(yīng)生成再生劑熟石灰，反應(yīng)后的熟石灰補充進再生槽，脫硫劑氨水得到再生；（6）再生槽中再生的脫硫劑氨水經(jīng)沉淀、過濾和補充液氨或氨水調(diào)節(jié)pH值后，通入到脫硫塔吸收噴淋層中循環(huán)使用。

所述氨水循環(huán)利用的脫硫方法還包括以下步驟：吸收劑氨水與煙氣中的二氧化硫逆向接觸反應(yīng)后，落入脫硫塔底部，再送入濃縮液噴淋層與煙氣進行循環(huán)吸收反應(yīng)，脫硫塔底部溶液中亞硫酸氫銨的濃度得到提高，再從脫硫塔底流入再生槽。

通過濃漿泵將再生槽底部的濃漿打入氧化槽，通過石膏泵將氧化槽底部的濃漿打入到旋流濃縮器中。

所述步驟（4）中，過飽和溶液在干燥機中干燥成的石膏的含水率小于10%。

本發(fā)明在運行時，煙氣經(jīng)脫硫塔的煙氣入口進入脫硫塔內(nèi)，依次經(jīng)過氣體分布器、濃縮噴淋層、吸收噴淋層、洗滌層和除霧層，與濃縮液和脫硫劑逆向接觸發(fā)生反應(yīng)，除去二氧化硫，從煙囪排出。吸收劑氨水與煙氣中的二氧化硫逆向接觸反應(yīng)后，落入脫硫塔底部，經(jīng)濃縮液循環(huán)泵送入濃縮液噴淋層，與煙氣進行循環(huán)吸收反應(yīng)，溶液中亞硫酸氫銨的濃度得到提高，再從脫硫塔底流入再生槽，與消化槽來的熟石灰漿發(fā)生反應(yīng)，脫硫劑氨水得到再生，經(jīng)沉淀和補充液氨或氨水調(diào)節(jié)pH值后循環(huán)使用。再生劑熟石灰是通過將生石灰加入消化槽中與旋流濃縮器頂部的溢流液反應(yīng)生成，反應(yīng)后的熟石灰補充進再生槽。再生槽底部的濃漿通過濃漿泵打入氧化槽，鼓風機將空氣送至氧化槽內(nèi)，通過空氣分布器將空氣均勻的送入濃漿中，空氣中的氧氣將亞硫酸鈣氧化成二水硫酸鈣（石膏）。氧化槽的底部濃漿通過石膏泵打入旋流濃縮器中，料漿被濃縮成含固率30%過飽和溶液，該過飽和溶液送入圓盤式真空干燥機中進一步干燥成含水率小于10%的石膏。旋流濃縮器頂部的溢流液返回至消化槽，圓盤真空干燥機底部濾液返回至再生槽。為防止煙氣在脫硫塔內(nèi)偏流，在脫硫塔煙氣入口上部增加了扭曲管氣體分布器，該氣體分布器使用的是扭曲管組件，由多支扭曲管排列而成，充滿整個脫硫塔內(nèi)橫截面。煙氣經(jīng)過該分布器后，發(fā)生強烈的自旋擾動，延長煙氣與吸收劑的接觸時間，脫硫效率得到大幅提高。

本發(fā)明的理論基礎(chǔ)：

（1）吸收反應(yīng)

2NH₃+H₂O+SO₂→(NH₄)₂SO₃

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃

NH₃+H₂O+SO₂→NH₄HSO₃

（2）再生反應(yīng)：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

2 NH₄HSO₃+ Ca(OH)₂→(NH₄)₂SO₃+CaSO₃·1/2H₂O+3/2H₂O

(NH₄)₂SO₃+ Ca(OH)₂+1/2 H₂O→2 NH₃+ H₂O+ CaSO₃·1/2H₂O

（3）氧化反應(yīng)：

2CaSO₃·1/2H₂O+3H₂O+O₂→2CaSO₄·2 H₂O

本發(fā)明較之已有技術(shù)，具有以下顯著優(yōu)點：一是吸收劑氨水循環(huán)利用，制約氨法脫硫的首要問題就是吸收劑氨水價格較高，吸收劑實現(xiàn)了循環(huán)利用，就大幅降低了氨法脫硫的運行成本；二是再生的CaSO₃沉淀不在裝置中，故不會在裝置與煙道中產(chǎn)生結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象；三是副產(chǎn)品CaSO₄·2H₂O性能穩(wěn)定，對環(huán)境無二次污染，可做建材或工業(yè)原材料，處置方便。采用本發(fā)明，價格較高的氨水得以循環(huán)利用，僅需補充少量消耗，裝置不易結(jié)垢、堵塞，再生劑石灰價格低廉，采購方便，副產(chǎn)物石膏處置方便，而氨法脫硫的副產(chǎn)物硫酸銨，做氮肥含氮量低，容易使土地板結(jié)，經(jīng)常無銷路或售價很低，可以說本發(fā)明兼具了氨法脫硫和石灰石/石膏法脫硫的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是氨水循環(huán)利用的脫硫裝置的一種實施例的示意圖；

圖2是圖1中扭曲管分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明氨水循環(huán)利用的脫硫裝置的一種實施例的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括設(shè)有煙氣入口8和煙囪1的脫硫塔2，脫硫塔（2）內(nèi)部自上而下依次設(shè)有除霧層3、洗滌層4、吸收噴淋層5和氣體分布器7，所述脫硫塔內(nèi)位于吸收噴淋層5和氣體分布器7之間設(shè)有濃縮噴淋層8，所述脫硫塔2外設(shè)有從塔底通入到所述濃縮噴淋層8的濃縮液循環(huán)管道，濃縮液循環(huán)管道上設(shè)有濃縮液循環(huán)泵9。所述脫硫塔2外還設(shè)有氨氣再生系統(tǒng)，氨氣再生系統(tǒng)包括與脫硫塔塔底連接的再生槽10，再生槽10的底部通過濃漿管道連接有氧化槽15，氧化槽15的底部連接有旋流濃縮器13，旋流濃縮器13的上部通過溢流管連接有消化槽12，消化槽12通入到所述再生槽10中，所述旋流濃縮器13的底部連接有干燥機14，干燥機14底部的濾液口與所述再生槽10連接，所述再生槽10上還連接有沉淀池11，沉淀池11通過管道連接有通入到所述吸收噴淋層5中的循環(huán)槽20。所述氣體分布器7為扭曲管組件，扭曲管組件包括充滿整個脫硫塔內(nèi)橫截面的扭曲管分布器。所述氧化槽內(nèi)設(shè)有空氣分布器16，所述空氣分布器16上連接有鼓風機18。所述干燥機14為圓盤式真空干燥機。所述濃漿管道上設(shè)有濃漿泵19，所述氧化槽和旋流濃縮器之間的連接管道上設(shè)有石膏泵17。

本實施例在運行時，煙氣經(jīng)脫硫塔2的煙氣入口8進入脫硫塔內(nèi)，依次經(jīng)過扭曲管氣體分布器7、濃縮噴淋層6、吸收噴淋層5、洗滌層4和除霧層3，與濃縮液和脫硫劑逆向接觸，發(fā)生反應(yīng)，除去二氧化硫，從煙囪1排出。吸收劑氨水與煙氣中的二氧化硫逆向接觸反應(yīng)后，落入脫硫塔底部，經(jīng)濃縮液循環(huán)泵9送入濃縮液噴淋層6與煙氣進行循環(huán)吸收反應(yīng)，溶液中亞硫酸氫銨的濃度得到提高，再從脫硫塔底流入再生槽10，與消化槽12來的熟石灰漿發(fā)生反應(yīng)，脫硫劑氨水得到再生，經(jīng)沉淀和補充液氨或氨水調(diào)節(jié)pH值后循環(huán)使用。再生劑熟石灰是通過將生石灰加入消化槽12中與旋流濃縮器13頂部的溢流液反應(yīng)生成，反應(yīng)后的熟石灰補充進再生槽10。再生槽10底部的濃漿通過濃漿泵19打入氧化槽15，鼓風機18將空氣送至氧化槽內(nèi)，通過空氣分布器16將空氣均勻的送入濃漿中，空氣中的氧氣將亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣。氧化槽15的底部濃漿通過石膏泵17打入旋流濃縮器13中，料漿被濃縮成含固率30%過飽和溶液，該過飽和溶液送入圓盤式真空干燥機14中進一步干燥成含水率小于10%的石膏。這些石膏可以用于建材或工業(yè)原材料，或者直接填埋。旋流濃縮器13頂部的溢流液返回至消化槽12，圓盤真空干燥機14底部濾液返回至再生槽10。煙氣入口上部的扭曲管氣體分布器7是由多個扭曲管排列而成，充滿整個塔內(nèi)橫截面，起到均布煙氣并使煙氣發(fā)生自旋擾動的作用，延長煙氣與吸收劑的接觸時間，脫硫效率得到大幅提高。

本發(fā)明氨水循環(huán)利用的脫硫方法的實施例，包括以下步驟：煙氣進入脫硫塔內(nèi)，依次經(jīng)過氣體分布器、吸收噴淋層、洗滌層和除霧層，與吸收劑氨水逆向接觸，發(fā)生反應(yīng)，煙氣中二氧化硫除去后從煙囪排出，所述氨水循環(huán)利用的脫硫方法還包括以下步驟：（1）吸收劑氨水與煙氣中的二氧化硫逆向接觸反應(yīng)后生成的亞硫酸氫銨溶液落入脫硫塔塔底，再從脫硫塔塔底流入再生槽；（2）通過濃漿泵將再生槽底部的濃漿打入氧化槽，將空氣送至氧化槽內(nèi)，空氣中的氧氣將亞硫酸鈣氧化成二水硫酸鈣；（3）通過石膏泵將氧化槽底部的濃漿打入到旋流濃縮器中，料漿被濃縮成含固率30%過飽和溶液；（4）將上一步中的過飽和溶液送入干燥機中進一步干燥成含水率小于10%的石膏，將真空干燥機底部濾液返回至再生槽；（5）將旋流濃縮器頂部的溢流液返回至消化槽，將生石灰加入消化槽中與旋流濃縮器頂部的溢流液反應(yīng)生成再生劑熟石灰，反應(yīng)后的熟石灰補充進再生槽，脫硫劑氨水得到再生；（6）再生槽中再生的脫硫劑氨水經(jīng)沉淀、過濾和補充液氨或氨水調(diào)節(jié)pH值后，通入到脫硫塔吸收噴淋層中循環(huán)使用。

所述氨水循環(huán)利用的脫硫方法還包括以下步驟：吸收劑氨水與煙氣中的二氧化硫逆向接觸反應(yīng)后，落入脫硫塔底部，再送入濃縮液噴淋層與煙氣進行循環(huán)吸收反應(yīng)，脫硫塔底部溶液中亞硫酸氫銨的濃度得到提高，再從脫硫塔底流入再生槽。