CN103977693A - 一种气动乳化碳铵脱硫系统及其工艺流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种气动乳化碳铵脱硫系统及其工艺流程，包括吸收装置、除杂装置、中和装置以及分离回收装置，其中：所述吸收装置包括若干组处理不同SO₂烟气浓度的相互独立的吸收塔组件，每一组所述吸收塔组件包括一个除尘塔和至少一个脱硫塔，所述除尘塔顶部设有烟气出口，底部设有出液口，所述出液口与循环桶一体成型且贯通；所述脱硫塔与所述除尘塔的结构相同，且所述脱硫塔的出液口与循环池分离布置；所述除杂装置与所述循环桶循环连通；所述循环池通过所述中和装置与所述分离回收装置循环连通。本发明的系统及工艺流程，此系统简单，工艺操作简便，除尘脱硫效率高，副产品可回收利用，避免造成二次污染。

Description

一种气动乳化碳铵脱硫系统及其工艺流程

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，特别是涉及一种气动乳化碳铵脱硫系统及其工艺流程。 

背景技术

在对大气质量造成影响的各种气态污染物中，SO₂烟气的数量最大，影响最广。实际工业生产中，同一厂房，往往存在多个烟气发生源，烟气发生源排放的烟气含有大量的粉尘和SO₂，且通常一个烟气发生源与另一个烟气发生源排放烟气含尘含硫的浓度往往不一，如厂房里设置的多台不同使用环境下的排烟锅炉。为了节约成本，提高脱硫效率，脱硫处理时，需要将不同的烟气源在脱硫塔内分开除尘、脱硫再综合处理，此脱硫过程对脱硫系统提出了更高的要求。 

当前广泛应用烟气湿法脱硫工艺，在吸收SO₂烟气时现有的脱硫塔通常不会区分SO₂烟气浓度而统一吸收，导致多股不同浓度的SO₂烟气胶硫效率参差不齐，不能同时满足排放标准。且现有脱硫塔带浆液喷嘴，此喷嘴易堵塞且影响烟气的运行，除尘和脱硫效率低。 

此外，现有脱硫工艺中，氨气、氨水和固体碳酸氢铵均可制备用于吸收SO₂的脱硫吸收剂，材料易得，成本低。而现有的湿法脱硫系统复杂、操作工艺繁琐，除尘和脱硫效率偏低，此外，运行成本高，副产品处理处理不当，甚至造成第二次污染。 

发明内容

本发明提供了一种气动乳化碳铵脱硫系统及其工艺流程，用以克服现有技 术中的湿法脱硫系统复杂、无法根据烟气中粉尘及SO₂的浓度分别除尘和脱硫、操作工艺繁琐，除尘和脱硫效率偏低且易造成二次污染的技术缺陷。 

本发明提供一种气动乳化碳铵脱硫系统，包括吸收装置、除杂装置、中和装置以及分离回收装置，其中：所述吸收装置包括若干组处理不同SO₂烟气浓度的相互独立的吸收塔组件，每一组所述吸收塔组件包括一个除尘塔和至少一个脱硫塔，所述除尘塔顶部设有烟气出口，底部设有出液口，所述出液口与循环桶一体成型且贯通，所述除尘塔的中间区域自下而上依次包括：设有烟气入口的均气室、紊流曝气区和除雾室，所述紊流曝气区的内部间隔设有至少两层用于烟气旋转加速的紊流发生器，所述除尘塔的进液口位于所述紊流曝气区的侧面且位于所述紊流发生器的上方；所述除尘塔的烟气出口与后一级所述脱硫塔的烟气入口连通，相邻两个所述脱硫塔的烟气出口与烟气入口连通；所述脱硫塔与所述除尘塔的结构相同，且所述脱硫塔的出液口与循环池分离布置；所述除杂装置与所述循环桶循环连通；所述循环池通过所述中和装置与所述分离回收装置循环连通。 

优选地，所述系统还包括新鲜水源，所述新鲜水源与所述循环桶、循环池，以及所述除尘塔和脱硫塔的除雾室均分别连通。 

优选地，所述循环桶通过循环泵和管道与所述除尘塔的均气室和紊流曝气区分别连通；所述循环池内设有搅拌机和放料斗，所述循环池通过循环泵和管道与所述脱硫塔的均气室和紊流曝气区分别连通。 

优选地，所述除杂装置包括沉淀池和清液泵，所述沉淀池通过溢流板分隔为沉淀区和清液区，所述沉淀区与所述循环桶的出液口连通，所述清液区的清液通过所述清液泵和管道泵入所述循环桶内。 

优选地，所述分离回收装置包括顺次连接的离心过滤机、滤液池和滤液泵， 所述滤液池内设有溢流板。 

优选地，所述吸收装置包括两组吸收塔组件，第一组所述吸收塔组件包括一个除尘塔和一个脱硫塔，第二组所述吸收塔组件包括一个除尘塔和二个脱硫塔，每一个所述脱硫塔的出液口均对应一个所述循环池。 

为实现本发明目的还提供一种气动乳化碳铵脱硫的工艺流程，包括如下步骤： 

步骤S100、吸收过程；按规定速率向循环池中投入固态碳铵形成碳酸氢铵的吸收液，向循环桶内添加新鲜水作为除尘液；含粉尘和SO₂的烟气通过除尘塔被除尘，除尘后的含硫烟气进入脱硫塔，与相遇的吸收液发生气动乳化反应，SO₂被吸收： 

2NH₄HCO₃+SO₂→(NH₄)₂SO₃+H₂O+2CO₂， 

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃； 

步骤S200、中和处理；循环池内含亚硫酸氢铵的吸收液导入中和装置内，同时向所述中和装置内添加固体的碳酸氢铵使之发生中和反应： 

NH₄HSO₃+NH₄HCO₃→(NH₄)₂SO₃+H₂O+CO₂； 

步骤S300、分离回收过程；所述中和装置内含饱和亚硫酸铵溶液的中和液导入分离回收装置，所述分离回收装置将饱和亚硫酸铵溶液固液分离，分离出固态的亚硫酸铵白色晶体包装成副产品，同时含亚硫酸铵的滤液回到所述循环池中循环利用； 

步骤S400、含尘的除尘液的处理；所述循环桶内的含尘除尘液导入除杂装置内沉淀，沉淀后的清液回到所述循环桶内循环利用； 

步骤S500、补液、冲洗；新鲜水源向所述循环池和循环桶内补液，所述新鲜水源冲洗所述除尘塔和脱硫塔的除雾室。 

本发明的有益效果包括： 

本发明提供的一种乳化碳铵脱硫系统，本发明的一种气动乳化碳铵脱硫系统，包括吸收装置、除杂装置、中和装置以及分离回收装置，结构简单，当待处理的多组烟气源排放的烟气含粉尘及SO₂浓度不一致时，设置多组与烟气源匹配的吸收塔组件，用于除尘和脱硫以满足烟气排放要求。其塔主体的紊流曝气区是烟气和浆液反应的核心区，烟气经过至少两层紊流发生器时被强制旋转加速，与浆液发生乳化脱硫反应，除尘脱硫效率大大提高。与传统带浆液喷嘴的脱硫塔相比，本系统不设置喷嘴，使得烟气运行通畅。其吸收装置用于提供气液接触场所，完成烟气中的除尘和脱硫处理；除杂装置将含尘吸收液的粉尘等杂质过滤掉，将清液重新送入循环桶循环利用；中和装置用于将呈酸性的含亚硫酸氢铵的吸收液，与碱性的碳酸氢铵中和反应，生成亚硫酸铵；分离回收装置将中和后的浆液进行固液分离，回收固态产品亚硫酸铵和含亚硫酸铵的滤液。 

本发明提供的一种乳化碳铵脱硫的工艺流程，操作简便，除尘脱硫效率高，副产品可回收利用，避免造成二次污染。 

附图说明

图1为本发明的一种气动乳化碳铵脱硫系统的结构示意图； 

图2为本发明的一种气动乳化碳铵脱硫工艺流程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案： 

如图1所示，本发明提供了一种气动乳化碳铵脱硫系统，包括吸收装置30、除杂装置40、中和装置50以及分离回收装置60，其中：吸收装置30包括若干组处理不同SO₂烟气浓度的相互独立的吸收塔组件，每一组吸收塔组件包括一 个除尘塔1和至少一个脱硫塔2，除尘塔1顶部设有烟气出口11，底部设有出液口，出液口与循环桶12一体成型且贯通，除尘塔1的中间区域自下而上依次包括：设有烟气入口的均气室13、紊流曝气区14和除雾室15，紊流曝气区14的内部间隔设有至少两层用于烟气旋转加速的紊流发生器140，除尘塔1的进液口位于紊流曝气区14的侧面且位于紊流发生器140的上方；除尘塔1的烟气出口11与后一级的脱硫塔2的烟气入口连通，相邻两个脱硫塔2的烟气出口与烟气入口连通；脱硫塔2与除尘塔1的结构相同，且脱硫塔2的出液口22与循环池3分离布置；除杂装置40与循环桶12循环连通；循环池3通过中和装置50与分离回收装置60循环连通。 

需要说明的是，实际工业生产中，同一厂房，不同烟气源排放的烟气含粉尘及SO₂浓度不一致时，吸收装置30设置若干组处理不同SO₂烟气浓度的相互独立的吸收塔组件，且可根据每个烟气源排放的SO₂烟气及含粉尘的浓度，推算出需要的除尘塔1和脱硫塔2的数量，以满足烟气除尘和脱硫的排放要求。 

本系统的紊流曝气区14是烟气和浆液反应的核心区，紊流发生器140上方的进液口向下喷洒，与此同时，烟气经过至少两层紊流发生器140时被强制旋转加速，形成类似龙卷风的紊流状态，向下喷洒的液体受到大量携带动能的向上旋切烟气气流的作用，被高速剪切，形成分散的细小颗粒水滴，而气流被液体的反作用力剪切下，也被分散成细小气泡，气相和液相持续碰撞旋切，从而产生气液相互包裹的乳化脱硫状态，此过程可强化气相和液相的接触面积、接触时间和表面更新的速度，从而大大提高气液的反应速率，使得气液两相的传质效率提高10％～20％，大大提高系统的脱硫效率。 

与传统带浆液喷嘴的脱硫塔相比，本系统不设置喷嘴，使得烟气运行通畅，紊流曝气区14的紊流发生器140的结构使气液发生乳化脱硫反应，除尘脱硫效 率大大提高。本发明的系统还包括循环池3和分离回收装置60，系统结构简单，不仅可以循环利用浆液，降低成本，还可回收副产品，避免造成二次污染。 

此外，其吸收装置30用于提供气液接触场所，完成烟气的除尘和脱硫处理；除杂装置40将含尘吸收液的粉尘等杂质过滤掉，将清液重新送入循环桶12循环利用；中和装置50用于将呈酸性的含亚硫酸氢铵的吸收液，与碱性的碳酸氢铵中和反应，生成亚硫酸铵；分离回收装置60将中和后的浆液进行固液分离，回收固态产品亚硫酸铵和含亚硫酸铵的滤液。 

本发明的一种气动乳化碳铵脱硫系统还包括新鲜水源7，新鲜水源7与循环桶12、循环池3连通，用于补液。新鲜水源7与除尘塔1和脱硫塔2的除雾室均分别连通，用于洗冲，避免阻塞烟气通道。 

优选地，循环桶12通过循环泵和管道与除尘塔1的均气室13和紊流曝气区14分别连通；循环池3内设有搅拌机31和放料斗32，循环池3通过循环泵和管道与脱硫塔2的均气室和紊流曝气区分别连通。 

具体地，除杂装置40包括沉淀池41和清液泵43，沉淀池41通过溢流板分隔为沉淀区和清液区，沉淀区与循环桶12的出液口连通，清液区的清液通过清液泵43和管道泵入循环桶12内。烟气中的粉尘等杂质经沉淀区排出循环桶12，用于除尘的清液重新回到循环桶12循环利用，结构简单，降低生产成本。 

分离回收装置60包括顺次连接的离心过滤机61、滤液池62和滤液泵63，滤液池62内设有溢流板。 

本发明的具体实施例中，包括第一烟气源和第二烟气源，第二烟气源的SO₂烟气及粉尘的浓度比第一烟气源高，此吸收装置30包括两组分别与第一、二烟气源匹配的吸收塔组件，第一组吸收塔组件包括一个除尘塔1和一个脱硫塔2，第二组吸收塔组件包括一个除尘塔1和二个脱硫塔2，每一个脱硫塔2的出液 口均对应一个循环池3。第一烟气源的烟气通过第一组吸收塔组件的除尘塔1除尘和脱硫塔2脱硫后由脱硫塔2的烟气出口排出，第二烟气源的烟气通过第二组吸收塔组件的除尘塔1除尘和二个脱硫塔2脱硫后由脱硫塔2的烟气出口排出，两股处理后的烟气汇合一起经过烟囱排入大气。 

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种气动乳化碳铵脱硫的工艺流程，由于此方法解决问题的原理与前述一种气动乳化碳铵脱硫系统的各项功能相似，因此，此方法的实施可以通过前述系统具体功能实现，重复之处不再赘述。 

相应的，参见图2，本发明实施例还提供的一种气动乳化碳铵脱硫的工艺流程，包括如下步骤： 

步骤S100、吸收过程；按规定速率向循环池3中投入固态碳铵形成碳酸氢铵的吸收液，向循环桶12内添加新鲜水作为除尘液，节约成本；含粉尘和SO₂的烟气通过除尘塔1被除尘，除尘后的含硫烟气进入脱硫塔2，与相遇的吸收液发生气动乳化反应，SO₂被吸收： 

2NH₄HCO₃+SO₂→(NH₄)₂SO₃+H₂O+2CO₂， 

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃； 

步骤S200、中和处理；循环池3内含亚硫酸氢铵的吸收液导入中和装置50内，同时向中和装置50内添加固体的碳酸氢铵使之发生中和反应：NH₄HSO₃+NH₄HCO₃→(NH₄)₂SO₃+H₂O+CO₂； 

步骤S300、分离回收过程；中和装置50内含饱和亚硫酸铵溶液的中和液导入分离回收装置60，分离回收装置60将饱和亚硫酸铵溶液固液分离，分离出固态的亚硫酸铵白色晶体包装成副产品，同时含亚硫酸铵的滤液回到循环池3中循环利用； 

步骤S400、含尘的除尘液的处理；循环桶12内的含尘除尘液导入除杂装置40内沉淀，沉淀后的清液回到循环桶12内循环利用； 

步骤S500、补液、冲洗；新鲜水源7向循环池3和循环桶12内补液，新鲜水源7冲洗除尘塔1和脱硫塔2的除雾室。 

当然，在其他实施例中，应用于本发明系统的脱硫剂原料并不仅限于固体碳酸氢铵，可以多种多样，如石灰石、石灰、电石泥、粉煤灰、氧化锰、氧化镁等各种碱性物和工业废液，节能环保，应用广泛。应用于本发明的工艺流程的脱硫剂原料并不仅限于固体碳酸氢铵，也可以是氨气、氨水等碱性制剂。 

本发明的一种气动乳化碳铵脱硫系统，包括吸收装置30、除杂装置40、中和装置50以及分离回收装置60，结构简单，当待处理的多组烟气源排放的烟气含粉尘及SO₂浓度不一致时，设置多组与烟气源匹配的吸收塔组件，用于除尘和脱硫以满足烟气排放要求。其塔主体1的紊流曝气区14是烟气和浆液反应的核心区，烟气经过至少两层紊流发生器140时被强制旋转加速，与浆液发生乳化脱硫反应，除尘脱硫效率大大提高。与传统带浆液喷嘴的脱硫塔相比，本系统不设置喷嘴，使得系统运行通畅。其吸收装置30用于提供气液接触场所，完成烟气中的除尘和脱硫处理；除杂装置40将除尘液的粉尘等杂质过滤掉，将清液重新送入循环桶12循环利用；中和装置50用于将呈酸性的含亚硫酸氢铵的吸收液，与碱性的碳酸氢铵中和反应，生成亚硫酸铵；分离回收装置60将中和后的浆液进行固液分离，回收固态产品亚硫酸铵和含亚硫酸铵的滤液。 

本发明提供的一种乳化碳铵脱硫工艺流程，其操作简便，除尘脱硫效率高，副产品可回收利用，避免造成二次污染。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (7)

1.一种气动乳化碳铵脱硫系统，其特征在于：包括吸收装置(30)、除杂装置(40)、中和装置(50)以及分离回收装置(60)，其中： 

所述吸收装置(30)包括若干组处理不同SO₂烟气浓度的相互独立的吸收塔组件，每一组所述吸收塔组件包括一个除尘塔(1)和至少一个脱硫塔(2)，所述除尘塔(1)顶部设有烟气出口(11)，底部设有出液口，所述出液口与循环桶(12)一体成型且贯通，所述除尘塔(1)的中间区域自下而上依次包括：设有烟气入口的均气室(13)、紊流曝气区(14)和除雾室(15)，所述紊流曝气区(14)的内部间隔设有至少两层用于烟气旋转加速的紊流发生器(140)，所述除尘塔(1)的进液口位于所述紊流曝气区(14)的侧面且位于所述紊流发生器(140)的上方；所述除尘塔(1)的烟气出口(11)与后一级所述脱硫塔(2)的烟气入口连通，相邻两个所述脱硫塔(2)的烟气出口与烟气入口连通； 

所述脱硫塔(2)与所述除尘塔(1)的结构相同，且所述脱硫塔(2)的出液口(22)与循环池(3)分离布置； 

所述除杂装置(40)与所述循环桶(12)循环连通；所述循环池(3)通过所述中和装置(50)与所述分离回收装置(60)循环连通。 

2.根据权利要求1所述的一种气动乳化碳铵脱硫系统，其特征在于，所述系统还包括新鲜水源(7)，所述新鲜水源(7)与所述循环桶(12)、循环池(3)，以及所述除尘塔(1)和脱硫塔(2)的除雾室均分别连通。 

3.根据权利要求1所述的一种气动乳化碳铵脱硫系统，其特征在于，所述循环桶(12)通过循环泵和管道与所述除尘塔(1)的均气室(13)和紊流曝气区(14)分别连通； 

所述循环池(3)内设有搅拌机(31)和放料斗(32)，所述循环池(3)通 过循环泵和管道与所述脱硫塔(2)的均气室和紊流曝气区分别连通。 

4.根据权利要求1所述的一种气动乳化碳铵脱硫系统，其特征在于，所述除杂装置(40)包括沉淀池(41)和清液泵(43)，所述沉淀池(41)通过溢流板分隔为沉淀区和清液区，所述沉淀区与所述循环桶(12)的出液口连通，所述清液区的清液通过所述清液泵(43)和管道泵入所述循环桶(12)内。 

5.根据权利要求1所述的一种气动乳化碳铵脱硫系统，其特征在于，所述分离回收装置(60)包括顺次连接的离心过滤机(61)、滤液池(62)和滤液泵(63)，所述滤液池(62)内设有溢流板。 

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种气动乳化碳铵脱硫系统，其特征在于，所述吸收装置(30)包括两组吸收塔组件，第一组所述吸收塔组件包括一个除尘塔(1)和一个脱硫塔(2)，第二组所述吸收塔组件包括一个除尘塔(1)和二个脱硫塔(2)，每一个所述脱硫塔(2)的出液口均对应一个所述循环池(3)。 

7.一种气动乳化碳铵脱硫的工艺流程，其特征在于，包括如下步骤： 

步骤S100、吸收过程；按规定速率向循环池(3)中投入固态碳铵形成碳酸氢铵的吸收液，向循环桶(12)内添加新鲜水作为除尘液；含粉尘和SO₂的烟气通过除尘塔(1)被除尘，除尘后的含硫烟气进入脱硫塔(2)，与相遇的吸收液发生气动乳化反应，SO₂被吸收： 

2NH₄HCO₃+SO₂→(NH₄)₂SO₃+H₂O+2CO₂， 

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃； 

步骤S200、中和处理；循环池(3)内含亚硫酸氢铵的吸收液导入中和装置(50)内，同时向所述中和装置(50)内添加固体的碳酸氢铵使之发生中和反应：NH₄HSO₃+NH₄HCO₃→(NH₄)₂SO₃+H₂O+CO₂； 

步骤S300、分离回收过程；所述中和装置(50)内含饱和亚硫酸铵溶液的中和液导入分离回收装置(60)，所述分离回收装置(60)将饱和亚硫酸铵溶液固液分离，分离出固态的亚硫酸铵白色晶体包装成副产品，同时含亚硫酸铵的滤液回到所述循环池(3)中循环利用； 

步骤S400、含尘的除尘液的处理；所述循环桶(12)内的含尘除尘液导入除杂装置(40)内沉淀，沉淀后的清液回到所述循环桶(12)内循环利用； 

步骤S500、补液、冲洗；新鲜水源(7)向所述循环池(3)和循环桶(12)内补液，所述新鲜水源(7)冲洗所述除尘塔(1)和脱硫塔(2)的除雾室。