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一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置及方法

阅读：62发布：2020-05-12

IPRDB可以提供一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于氨法烟气脱硫技术领域，具体涉及一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置及方法，包括：脱硫塔吸收段和氧化循环槽，所述脱硫塔吸收段和氧化循环槽之间通过管道连接；所述的氧化循环槽被槽壁板、隔板依次分隔成单相液区、氧化区和还原区三个区域；所述还原区一侧与氧化区相连通，另一侧通过管道与一个脱硫循环泵相连通；所述氧化区与单相液区相连通，所述单相液区通过管道与一个硫铵转料泵相连通，所述氧化区内部设置有氧化曝气层，氧化曝气层通过管道与氧化风机相连通。本发明极大地提高了吸收浆液对SO2的吸收能力，强化了烟气脱硫效果，并且极大改善了现场操作环境，并确保硫铵副产品的连续稳定出料。，下面是一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，包括：脱硫塔吸收段(3)和氧化循环槽(7)，所述脱硫塔吸收段(3)和氧化循环槽(7)之间通过管道连接，其特征在于，所述的氧化循环槽(7)被槽壁板(15)、隔板(8)依次分隔成单相液区(16)、氧化区(9)和还原区(10)三个区域；所述还原区(10)一侧与氧化区(9)相连通，另一侧通过管道与一个脱硫循环泵(12)相连通；所述氧化区(9)与单相液区(16)相连通，所述单相液区(16)通过管道与一个硫铵转料泵(17)相连通，所述氧化区(9)内部设置有氧化曝气层(14)，氧化曝气层(14)通过管道与氧化风机(13)相连通。

2.如权利要求1所述的功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，其特征在于，还包括：监测控制模块、氨水供应管路、氧化风机(13)和后处理装置；所述监测控制模块通过电连接在所述脱硫塔吸收段(3)和氧化循环槽(7)之间；所述氨水供应管路和氧化风机(13)均连接所述的氧化循环槽(7)；所述后处理装置通过管道和氧化循环槽(7)连接。

3.如权利要求1所述的功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，其特征在于，所述还原区(10)通过双区联通通道(11)与氧化区(9)相连通，所述氧化区(9)通过槽壁板(15)上部的开孔与单相液区(16)相连通。

4.如权利要求3所述的功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，其特征在于，所述双区联通通道(11)位于隔板(8)的底部，其形状为一个与氧化循环槽(7)宽度相同的方孔/圆孔或多个筛孔。

5.如权利要求3所述的功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，其特征在于，所述槽壁板(15)的开孔的下边沿不高于所述隔板(8)的上边沿，其形状为一个与氧化循环槽(7)宽度相同的方孔/圆孔或多个筛孔。

6.如权利要求1所述的功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，其特征在于，所述氧化曝气层(14)为管体上开有小孔的氧化曝气管。

7.如权利要求1所述的功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，其特征在于，所述监测控制模块包括烟气成分在线监测装置(1)、比例微分积分控制器(5)、氨水电动调节阀(6)和硫铵转料泵(17)，所述烟气成分在线监测装置(1)和比例微分积分控制器(5)通过电连接，所述的比例微分积分控制器(5)和氨水电动调节阀(6)通过电连接，硫铵转料泵(17)出口通过管道与后处理装置相连通。

8.如权利要求1所述的功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，其特征在于，所述的脱硫塔吸收段(3)由上下相接的塔盘(2)和吸收喷淋层(4)组成，所述塔盘(2)通过管道与还原区(10)相连通，所述吸收喷淋层(4)通过管道与脱硫循环泵(12)的出口相连通。

9.如权利要求1所述的功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，其特征在于，所述氨水供应管路设置在吸收塔回流的管线上。

10.一种功能导向产物分区的氨法脱硫方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：烟气中的SO2与(NH4)2SO3浆液反应，生成NH4HSO3；

步骤2：步骤1生成的NH4HSO3被氨水还原成(NH4)2SO3；

步骤3：步骤2中一部分(NH4)2SO3浆液返回步骤1进行反应；

步骤4：步骤2中另一部分的(NH4)2SO3浆液被O2氧化成(NH4)2SO4浆液；

步骤5：步骤4中得到的(NH4)2SO4浆液进一步处理生成硫铵副产品。

说明书全文

一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于氨法烟气脱硫技术领域，具体涉及一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置及方法。

背景技术

[0002] 近年来，燃煤工业锅炉烟气排放对大气造成的污染越来越受到社会公众的关注。SO2是燃煤烟气中最主要的污染物之一。目前主流的脱硫方法包括干法、半干法和湿法，其中，湿式氨法脱硫又因脱硫效果好、无“三废”产生、脱硫副产物能够资源化回收等优势，在化工、煤化等行业的燃煤工业锅炉具有广泛的应用。

[0003] 在常规氨法脱硫工艺中，吸收过程是通过NH3的加入将浆液中尽可能多的NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，即该过程目的是使(NH4)2SO3增加；而氧化过程是通过O2的加入使得浆液中尽可能多的(NH4)2SO3转变为(NH4)2SO4，即该过程会使得(NH4)2SO3减少。上述吸收和氧化两个过程通常是将氨水和空气同时通入一个氧化循环槽中，两个围绕(NH4)2SO3的主要反应同时发生，从(NH4)2SO3角度来说两个反应彼此抑制。

[0004] 氨水和空气同时加入氧化循环槽，会导致二次泵入吸收塔的浆液中同时含有被还原的(NH4)2SO3和被氧化的(NH4)2SO4，后者对于SO2不具备吸收能力，因此极大地降低了吸收浆液对SO2的吸收能力，影响烟气脱硫效果。

[0005] 与此同时，进入硫酸铵后处理流程的浆液中同时含有被还原的(NH4)2SO3和被氧化的NH4HSO4、(NH4)2SO4，(NH4)2SO3和NH4HSO4热稳定性较差，加热极易分解产生NH3和SO2，不仅使得现场操作环境极其恶劣，更是严重影响了硫铵副产品的连续稳定出料。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术中存在的烟气脱硫效果不好和硫铵副产品无法连续稳定出料的问题，本发明提出了一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，包括：

[0007] 脱硫塔吸收段和氧化循环槽，所述脱硫塔吸收段和氧化循环槽之间通过管道连接，所述的氧化循环槽被槽壁板、隔板依次分隔成单相液区、氧化区和还原区三个区域；所述还原区一侧与氧化区相连通，另一侧通过管道与一个脱硫循环泵相连通；所述氧化区与单相液区相连通，所述单相液区通过管道与一个硫铵转料泵相连通，所述氧化区内部设置有氧化曝气层，氧化曝气层通过管道与氧化风机相连通。

[0008] 进一步的，还包括：监测控制模块、氨水供应管路、氧化风机和后处理装置；所述监测控制模块通过电连接在所述脱硫塔吸收段和氧化循环槽之间；所述氨水供应管路和氧化风机均连接所述的氧化循环槽；所述后处理装置通过管道和氧化循环槽连接。

[0009] 进一步的，所述还原区通过双区联通通道与氧化区相连通，所述氧化区通过槽壁板上部的开孔与单相液区相连通。

[0010] 进一步的，所述双区联通通道位于隔板的底部，其形状为一个与氧化循环槽宽度相同的方孔/圆孔或多个筛孔。

[0011] 进一步的，所述槽壁板的开孔的下边沿不高于所述隔板的上边沿，其形状为一个与氧化循环槽宽度相同的方孔/圆孔或多个筛孔。

[0012] 进一步的，所述氧化曝气层为管体上开有小孔的氧化曝气管。

[0013] 进一步的，所述监测控制模块包括烟气成分在线监测装置、比例微分积分控制器、氨水电动调节阀和硫铵转料泵，所述烟气成分在线监测装置和比例微分积分控制器通过电连接，所述的比例微分积分控制器和氨水电动调节阀通过电连接，硫铵转料泵出口通过管道与后处理装置相连通。

[0014] 进一步的，所述的脱硫塔吸收段由上下相接的塔盘和吸收喷淋层组成，所述塔盘通过管道与还原区相连通，所述吸收喷淋层通过管道与脱硫循环泵的出口相连通。

[0015] 进一步的，所述氨水供应管路设置在吸收塔回流的管线上。

[0016] 一种功能导向产物分区的氨法脱硫方法，该方法包括以下步骤：

[0017] 步骤1：烟气中的SO2与(NH4)2SO3浆液反应，生成NH4HSO3；

[0018] 步骤2：步骤1生成的NH4HSO3被氨水还原成(NH4)2SO3；

[0019] 步骤3：步骤2中一部分(NH4)2SO3浆液返回步骤1进行反应；

[0020] 步骤4：步骤2中另一部分的(NH4)2SO3浆液被O2氧化成(NH4)2SO4浆液；

[0021] 步骤5：步骤4中得到的(NH4)2SO4浆液进一步处理生成硫铵副产品。

[0022] 本方案的有益效果：

[0023] (1)本发明的一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，将传统氨法脱硫工艺的氧化循环槽中的吸收和氧化两个过程分区独立进行，极大地避免了二者的相互抑制。空气和氨水分别从氧化循环槽的氧化区和还原区加入，一方面，使得二次泵入吸收塔的浆液中只含有被还原的(NH4)2SO3，无被氧化的(NH4)2SO4，极大地提高了吸收浆液对SO2的吸收能力，强化了烟气脱硫效果。另一方面，进入硫酸铵后处理流程的浆液中只含有被氧化的(NH4)2SO4，(NH4)2SO4热稳定性较强，加热不会产生NH3和SO2等气体，极大改善了现场操作环境，并确保硫铵副产品的连续稳定出料。

[0024] (2)本装置通过在氧化循环槽设置单相液区，能够最大程度减少进入机泵的浆液中的气泡量，从而极大地减少了机泵气蚀的发生，延长了机泵的使用寿命，提高了系统的经济性。

附图说明

[0025] 图1为本发明的一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置的结构示意图；

[0026] 图2为氧化循环槽的侧视图。

[0027] 图中各标号含义：1-烟气成分在线监测装置、2-塔盘、3-脱硫塔吸收段、4-吸收喷淋层、5-比例微分积分控制器、6-氨水电动调节阀、7-氧化循环槽、8-隔板、9-氧化区、10-还原区、11-双区联通通道、12-脱硫循环泵、13-氧化风机、14-氧化曝气层、15-槽壁板、16-单相液区、17-硫铵转料泵。

具体实施方式

[0028] 以下给出本发明的具体实施方式，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

[0029] 本发明提出的一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，包括：脱硫塔吸收段3、氧化循环槽7，所述脱硫塔吸收段3和氧化循环槽7之间通过管道连接；

[0030] 所述的氧化循环槽7被槽壁板15、隔板8依次分隔成单相液区16、氧化区9和还原区10三个区域；所述还原区10一侧与氧化区9相连通，另一侧通过管道与脱硫循环泵12入口相连通；所述氧化区9与单相液区16相连通，所述单相液区16通过管道与硫铵转料泵17入口相连通，所述氧化区9内部设置有氧化曝气层14，氧化曝气层14通过管道与氧化风机13相连通。

[0031] 该装置将工业锅炉燃煤烟气氨法脱硫系统中的氧化循环槽内部进行物理隔离分区，形成“还原区”和“氧化区”，两个区域只在下部联通，形成一个“U形槽”结构。使(NH4)2SO3的还原过程与氧化过程分别在各区独立进行，互不干扰。此外，将氧化循环槽的氧化区进行二次隔离，形成一个“倒U形槽”结构的“单相液区”，促使浆液中氧化空气气泡群自行向氧化区上部气相空间逸散，防止气泡随液体流动被带入浆液输送泵，在该单相液区，通过泵抽取已经被氧化的浆液(主要成分(NH4)2SO4)，输送至硫铵后处理系统，最终得到副产品(NH4)2SO4晶体。

[0032] 本发明的一种功能导向产物分区的氨法脱硫氧化循环槽装置，将传统氨法脱硫工艺的氧化循环槽中的吸收和氧化两个过程分区独立进行，极大地避免了二者的相互抑制。空气和氨水分别从氧化循环槽的氧化区和还原区加入，一方面，使得二次泵入吸收塔的浆液中只含有被还原的(NH4)2SO3，无被氧化的(NH4)2SO4，极大地提高了吸收浆液对SO2的吸收能力，强化了烟气脱硫效果。另一方面，进入硫酸铵后处理流程的浆液中只含有被氧化的(NH4)2SO4，(NH4)2SO4热稳定性较强，加热不会产生NH3和SO2等气体，极大改善了现场操作环境，并确保硫铵副产品的连续稳定出料。

[0033] 具体的，本装置还包括：监测控制模块、氨水供应管路、氧化风机13和后处理装置；所述监测控制模块通过电连接在所述脱硫塔吸收段3和氧化循环槽7之间；所述氨水供应管路和氧化风机13均连接所述的氧化循环槽7；所述后处理装置通过管道和氧化循环槽7连接。

[0034] 具体的，所述还原区10通过双区联通通道11与氧化区9相连通，所述氧化区9通过槽壁板15上部的开孔与单相液区16相连通。

[0035] 优选的，所述双区联通通道11位于隔板8的底部，其形状为与氧化循环槽7宽度相同的方孔/圆孔或多个筛孔；所述槽壁板15的开孔的下边沿不高于所述隔板8的上边沿，其形状为一个与氧化循环槽7宽度相同的方孔/圆孔或多个筛孔。

[0036] 具体的，所述氧化曝气层14为管体上开有小孔的氧化曝气管，用以让空气均匀的通过小孔进入浆液，使空气中的氧气与浆液发生氧化反应。

[0037] 具体的，所述的脱硫塔吸收段3由上下相接的塔盘2和吸收喷淋层4组成，所述塔盘2通过管道与还原区10相连通，所述吸收喷淋层4通过管道与脱硫循环泵12的出口相连通[0038] 具体的，所述监测控制模块包括烟气成分在线监测装置(CEMS)1、比例微分积分控制器(PID)5、氨水电动调节阀6和硫铵转料泵17，所述烟气成分在线监测装置1和比例微分积分控制器5通过电连接，所述的比例微分积分控制器5和氨水电动调节阀6通过电连接，硫铵转料泵17出口通过管道与后处理装置相连通。

[0039] 具体的，所述氧化曝气层14设置在双区联通通道11上方，且所述双联通通道11设置在贴着氧化槽底板的上方，因通常情况下，气泡在液体中是向上运动的，防止氧化空气进入还原区10，氧化曝气层14布置位置及方向尽可能避开双区联通通道11；

[0040] 具体的，所述氨水供应管路设置在吸收塔回流的管线上，氨水先经过该管线再进入还原区10是因为该管线上(NH4)2SO3较多，这样设置能够使氨水和(NH4)2SO3有更长的接触时间使反应更加彻底。

[0041] 具体的，一种功能导向产物分区的氨法脱硫方法，该方法包括以下步骤：

[0042] 步骤1：烟气中的SO2与(NH4)2SO3浆液反应，生成NH4HSO3；

[0043] 步骤2：步骤1生成的NH4HSO3被氨水还原成(NH4)2SO3；

[0044] 步骤3：步骤2中一部分(NH4)2SO3浆液返回步骤1进行反应；

[0045] 步骤4：步骤2中另一部分的(NH4)2SO3浆液被O2氧化成(NH4)2SO4浆液；

[0046] 步骤5：步骤4中得到的(NH4)2SO4浆液进一步处理生成硫铵副产品。

[0047] 如图1所示为该装置的一种实施例，该实施例的工作过程如下：

[0048] 燃煤烟气进入脱硫塔自下而上流动，烟气穿过塔盘2进入脱硫塔吸收段3，在脱硫塔吸收段3，烟气中的SO2与吸收喷淋层4喷淋的(NH4)2SO3浆液反应，生成NH4HSO3，烟气实现脱硫，生成的NH4HSO3被塔盘2收集，通过管道引至还原区10，NH4HSO3浆液在管道流动过程中，被加入管道的氨水还原成(NH4)2SO3，加入氨水的量通过烟气成分在线监测装置(CEMS)1以及比例微分积分控制器(PID)5产生的电信号对电动调节阀6开度进行正、负反馈实现。还原后的(NH4)2SO3浆液流入还原区10，由于双区联通通道11的存在，还原区10和氧化区9的浆液将等液位升高。位于还原区10的(NH4)2SO3浆液通过脱硫循环泵输送至吸收喷淋层4再次进行吸收循环；位于氧化区9的(NH4)2SO3浆液被氧化曝气层14鼓入的空气中的O2氧化成(NH4)2SO4浆液，鼓入的空气气泡通过自由液面逸散到氧化区9的上部气相空间，液相浆液则通过液位流入到单相液区16，不含气泡的浆液被硫铵转料泵17输送至后处理装置进行进一步处理生成硫铵副产品。

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