一种新型氨法脱硫脱硝除尘装置的制作方法

1.本实用新型涉及技术领域，具体涉及一种新型氨法脱硫脱硝除尘装置。


背景技术：

2.随着国家对大气污染物治理的要求越来越高，烟气污染物治理的技术也越来越多，形成了多元化的脱硫、脱硝、除尘、超低排放技术路线。氨法脱硫因具有脱硫效率高、副产物能被用作化肥的优点，而引起了广泛的关注。
3.然而现有的氨法脱硫多为喷淋填料塔，该技术同时存在气液反应和气气反应，气气反应不可避免的会产生气溶胶和氨逃逸现象，同时喷淋填料塔氨法脱硫反应吸收仓内反应温度较高也会加速氨逃逸现象的产生。现有氨法脱硫技术也存在废水量大等问题，同时传统的氨法脱硫工艺对烟气中氮氧化物去除效果有限，只能最多去除20%左右的氮氧化物，不能满足同时脱硝需求。另外，已有利用前置臭氧氧化的喷淋填料塔氨法脱硫脱硝除尘工艺，存在臭氧消耗量大、运行成本高的问题。
4.以上问题极大地阻碍了现有喷淋填料塔氨法脱硫脱硝技术的推广使用。目前亟需一种前置臭氧投加量小、废水产生量小、以气液反应为主来解决氨逃逸、气溶胶等问题的新型氨法脱硫脱硝装置。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种新型氨法脱硫脱硝除尘装置，具有脱硫废水零排、前置臭氧投加量小、能够有效解决氨逃逸及气溶胶、高效脱硫脱硝及深度除尘等优点，还实现了烟气余热利用和节约运行成本的目的。
6.本实用新型是通过如下技术方案实现的：
7.提供一种新型氨法脱硫脱硝除尘装置，包括反应塔，反应塔内自下而上依次设置有浓缩仓、吸收仓和清水洗涤仓；浓缩仓与吸收仓之间设置下隔板，清水洗涤仓与吸收仓之间设置上隔板，其中：
8.浓缩仓的顶部设置喷淋层i，喷淋层i通过循环泵ⅰ与浓缩仓的底部连接，浓缩仓仓壁开设进烟口并连接烟道，烟道上设置有臭氧投加装置和混合器；
9.吸收仓的顶部设置喷淋层ii，下隔板上开设有将吸收仓与浓缩仓连通的若干下开口，并在下开口处设置泡罩结构i，吸收仓外设置有可调节下隔板上液封高度的溢流装置ii；
10.清水洗涤仓底部的上隔板开设有将清水洗涤仓与吸收仓连通的若干上开口，并在上开口处设置泡罩结构ii，清水洗涤仓外设置有可调节上隔板上液封高度的溢流装置i；
11.反应塔外设置有循环罐和氧化罐，其中：
12.循环罐通过循环泵ⅱ与喷淋层ⅱ连接，循环罐通过溢流管与溢流装置ii连接，循环罐通过回流管与溢流装置ⅰ连接；
13.氧化罐与循环罐之间通过安装转输泵ⅲ的管道连通，氧化罐与浓缩仓之间通过安
装转输泵ⅱ的管道连通，氧化罐内设置鼓风管，鼓风管在氧化罐外连接氧化风机。
14.本方案烟气中的氮氧化物首先在烟道内被臭氧投加装置投加的的臭氧预氧化，烟气通过烟道进入浓缩仓内，在浓缩仓内经浓缩循环泵和喷淋层ⅰ循环喷淋降温，充分利用烟气余热浓缩氨法脱硫产生的(nh4)2so4溶液，同时对烟气进行降温，降低到达吸收仓内的烟气温度，吸收仓反应后的烟气进入清水洗涤仓，清水洗涤仓内设置的清水洗涤泡罩ⅱ层可以有效的溶解、吸收前端产生的少量的氨逃逸同时可以通过溢流装置ⅱ调节清水泡罩ⅱ液位深度控制出口污染物，消除烟囱出口氨逃逸现象。
15.进一步的，浓缩仓底部通过安装转输泵ⅰ的转输管在反应塔外依次连接结晶器和离心机，离心机的滤液出口连接滤液罐，滤液罐通过安装滤液泵的滤液管与浓缩仓连通，转输管与滤液管之间还连接有三效蒸发器。
16.浓缩仓喷淋浓缩后的(nh4)2so4溶液通过转输泵ⅰ送入结晶器进行结晶、然后经离心机产生的浓缩后的(nh4)2so4晶体储存外售，离心机产生的滤液排至滤液罐，并由滤液泵分输送至浓缩仓继续浓缩，同时滤液泵出口管通过阀门与三效蒸发器连接，可以定期把部分滤液排入三效蒸发器进行蒸发结晶，达到去除浓液中高浓度cl-的目的。三效蒸发器蒸发后的结晶浓液进一步返回至结晶器，三效蒸发器产生蒸汽经冷凝器冷凝的冷凝水可以用作除雾器冲洗用水，进而实现脱硫废水的零排放。
17.更进一步的，三效蒸发器的浓液出口通过出口管与结晶器的进口连接，三效蒸发器的进口通过进口管连接在滤液管上，进口管、出口管、转输管和滤液管上均安装有阀门。
18.进一步的，泡罩结构ⅰ和泡罩结构ⅱ均为泡罩，泡罩包括泡罩壳和上升管，泡罩壳底部连接有封板，并在封板上均匀开设有细缝，上升管的一端固定贯穿封板伸入泡罩壳内，上升管的另一端与上开口或下开口固定。
19.上升管用于烟气通过并进入泡罩壳内，细缝板与上升管伸入泡罩壳内的端部之间用于吸收液形成液封面，烟气可从细缝板的细缝钻出与液体接触完成反应，烟气穿过细缝进入到吸收液，在吸收液表面形成厚厚的气泡层，形成良好的气液传质反应。
20.进一步的，循环罐通过管道和氨水泵连接有氨水储罐。
21.通过设置氨水储罐配合氨水泵，可根据运行需要及时向循环罐内补充氨水，
22.进一步的，浓缩仓底部设置有脉冲管道，脉冲管道上设置有脉冲泵。
23.浓缩仓内设置的脉冲泵可通过脉冲管带用来对浓缩的(nh4)2so4溶液进行搅拌。
24.进一步的，反应塔内在清水洗涤仓的上方安装有除雾器，反应塔的顶部开设出烟口并连接烟囱。
25.安装除雾器可去除烟气中的雾滴，使出口烟气雾滴含量＜50mg/m3。除雾室内的烟气流速一般控制在3.5-5m/s，根据安装除雾器的具体形式确定相应烟气流速，根据烟气流速进而确定清水洗涤仓上方反应塔的直径。
26.本实用新型具有以下有益效果：
27.1、烟气余热利用、脱硫废水零排
28.烟气通过烟道进入浓缩仓内，在浓缩仓内经浓缩循环泵和喷淋层ⅰ循环喷淋降温，充分利用烟气余热浓缩氨法脱硫产生的(nh4)2so4溶液，同时对烟气进行降温，降低到达吸收仓内的烟气温度。
29.浓缩仓内喷淋循环浓缩后的饱和(nh4)2so4溶液，排入结晶器、离心机后得到
(nh4)2so4晶体，离心机产生的滤液继续返回浓缩仓继续浓缩，防止浓缩仓内溶液cl-浓度过高腐蚀设备，离心机产生的滤液通过阀门控制定期排出，部分滤液进入三效蒸发器结晶蒸发，溶液中的cl-逐渐饱和析出晶体，结晶经离心机分离，三效蒸发器产生蒸汽经冷凝器冷凝的冷凝水可以用作除雾器冲洗用水，进而实现氨法脱硫废水零排放。
30.2、减少脱硝臭氧投加消耗量，节约运行成本
31.烟气中的氮氧化物首先在烟道内被臭氧投加装置投加的的臭氧预氧化，烟气氮氧化物中no2一般占5%左右，此时臭氧只需要把烟气中50%左右的no氧化成no2，经过臭氧氧化后烟气中控制no与no2摩尔比约为1:1。
32.经臭氧部分氧化后的氮氧化物随烟气到浓缩仓，进一步经浓缩仓顶板上的泡罩进入到吸收仓，吸收仓顶部设置有喷淋层ⅱ，烟气经泡罩ⅰ鼓泡吸收及喷淋层喷淋后发生如下反应：
33.nh3 h2o so2
→ꢀ
(nh4)2so3
34.(nh4)2so3 so2 h2o
→ꢀ
nh4hso3
35.nh4hso3 nh3
→
(nh4)2so3
36.循环罐及吸收仓底部泡罩结构ⅰ处的吸收剂与烟气中的so2反应生成(nh4)2so3，起到脱硫的效果。生成的(nh4)2so3进一步与烟气中的no 、 no2发生如下反应：
37.no no2 3(nh4)2so3
→
3 (nh4)2so4 n2
38.no 、no2与生成(nh4)2so3按照摩尔比1:1:3理论比例反应，能够充分把臭氧氧化后的no与no2摩尔比为1:1的氮氧化物去除，达到脱硝的目的。
39.进一步通过氨水储罐、氨水罐定期的往循环罐补充新鲜的氨水溶液，进而经过喷淋层喷入吸收仓内，用来补充消耗氨水。吸收仓反应后的溶液进入循环罐，同时循环罐内的(nh4)2so3 及(nh4)2so4 混合溶液定期进入到氧化罐进行氧化，发生氧化反应：(nh4)2so3 o2
→
(nh4)2so4。经氧化后的(nh4)2so4溶液输送到浓缩仓内进一步进行喷淋浓缩。
40.3、无气溶胶，无氨逃逸
41.无气溶胶的产生。烟气在系统中与循环液依次接触，
42.第一步：烟气首先经过浓缩仓喷淋预洗涤，酸性气体（hcl、hf）可以有效的被吸收，防止较多的酸性气体进入吸收仓内与nh3发应生成nh4cl、nh4f等物质，循环液中不含氨水无气溶胶的产生。
43.第二步：烟气经浓缩仓喷淋洗涤后再经过吸收仓内泡罩ⅰ，分散相的烟气与连续相的氨水吸收液发生气液反应，无气溶胶的产生。
44.第三步：吸收仓反应后的烟气进入清水洗涤仓，清水与烟气接触无气溶胶产生。
45.无氨逃逸：
46.烟气在浓缩仓经过喷淋降温后再进入吸收仓，此时吸收仓内反应温度较低，可以有效避免氨逃逸现象。
47.氨水投加在循环罐能够在循环罐得到完全混合，并通过循环泵经喷淋层ⅱ均匀的分散到吸收仓内与烟气发生反应，有效避免了直接投加氨水至鼓泡反应区造成的局部氨浓度过高的问题，进而减少了局部nh3分压过高造成的氨逃逸现象。
48.吸收仓反应后的烟气进入清水洗涤仓，清水洗涤仓内设置的清水洗涤泡罩ⅱ层可以有效的溶解、吸收前端产生的少量的氨逃逸同时可以通过溢流装置ⅱ调节清水泡罩ⅱ液
位深度控制出口污染物，消除烟囱出口氨逃逸现象。
49.4、高效脱硫脱硝除尘
50.吸收仓设置有溢流装置ⅰ，可以通过溢流装置ⅰ调节控制吸收仓内吸收剂液位高度，控制出口烟气中so2及nox含量，经过吸收仓脱硫脱硝后使得烟气so2、nox达到超低排放指标要求。
51.烟气从吸收仓经清水洗涤仓底部泡罩结构ⅱ进入到清水洗涤仓。泡罩结构ⅱ仓底部清水来自上部除雾器冲洗，可以通过设置的溢流装置ⅱ调节控制泡罩ⅱ的液位深度，达到控制出口尘含量≤5mg/m3目的。
52.最终脱硫脱硝除尘后的烟气经三层除雾器除雾后排入大气。出口污染物：液滴≤50mg/m3、so2≤35mg/m3、nox≤50mg/m3、尘≤5mg/m3。
53.本方案能够充分利用烟气热能实现脱硫产生的(nh4)2so4溶液浓缩减量，减小三效蒸发系统容量，实现废水零排；能够利用(nh4)2so4溶液对烟气预加湿，节约工艺水耗量；在同一塔体内能够实现同时脱硫脱硝，并能减少氨逃逸及气溶胶的产生；只需要把50%左右的no氧化成no2，可有效减少臭氧消耗量，降低运行成本；能够通过调节吸收仓内的液位、循环泵喷淋量、清水洗涤仓内液位控制出口污染物浓度，调节较为灵活；投资省、占地面积小等。
附图说明
54.图1为本实用新型的整体结构示意图；
55.图2为本实用新型中泡罩结构的示意图。
56.其中：浓缩仓1、吸收仓2、清水洗涤仓3、除雾室4、烟囱5、臭氧投加装置6、混合器7、进烟口8、泡罩ⅰ9、泡罩ⅱ10、除雾器11、溢流装置ⅱ12、溢流装置ⅰ13、溢流管14、喷淋层ⅰ15、喷淋层ⅱ16、脉冲泵17、输送泵ⅰ18、三效蒸发器19、结晶器20、离心机21、滤液箱22、滤液泵23、循环泵ⅰ24、转输泵ⅱ25、氧化罐26、氧化风机27、转输泵ⅲ28、循环罐29、循环泵ⅱ30、回流管31、氨水储罐32、氨水泵33、细缝34、上升管35，封板36。
具体实施方式
57.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
58.一种新型氨法脱硫脱硝除尘装置，包括反应塔，反应塔内自下而上依次设置有浓缩仓1、吸收仓2和清水洗涤仓3；浓缩仓1与吸收仓2之间设置下隔板，清水洗涤仓3与吸收仓2之间设置上隔板，反应塔内在清水洗涤仓3的上方安装有除雾器11并形成除雾室4，反应塔的顶部开设出烟口并连接烟囱5。
59.浓缩仓1的顶部设置喷淋层i15，喷淋层i15通过循环泵ⅰ24与浓缩仓1的底部连接，浓缩仓1仓壁开设进烟口8并连接烟道，烟道上设置有臭氧投加装置6和混合器7，浓缩仓1底部设置有脉冲管道，脉冲管道上设置有脉冲泵17。
60.吸收仓2的顶部设置喷淋层ii16，下隔板上开设有将吸收仓2与浓缩仓1连通的若干下开口，并在下开口处设置泡罩结构i9，吸收仓2外设置有可调节下隔板上液封高度的溢流装置ii12。
61.清水洗涤仓3底部的上隔板开设有将清水洗涤仓3与吸收仓2连通的若干上开口，
并在上开口处设置泡罩结构ii10，清水洗涤仓3外设置有可调节上隔板上液封高度的溢流装置i13。
62.反应塔外设置有循环罐29和氧化罐26，其中：
63.循环罐29通过循环泵ⅱ30与喷淋层ⅱ16连接，循环罐29通过溢流管与溢流装置ii12连接，循环罐29通过回流管31与溢流装置i13连接，循环罐29通过管道和氨水泵33连接有氨水储罐32。
64.氧化罐26与循环罐29之间通过安装转输泵ⅲ28的管道连通，氧化罐26与浓缩仓1之间通过安装转输泵ⅱ25的管道连通，氧化罐26内设置鼓风管，鼓风管在氧化罐外连接氧化风机27。
65.浓缩仓1底部通过安装转输泵i18的转输管在反应塔外依次连接结晶器20和离心机21，离心机21的滤液出口连接滤液罐22，滤液罐22通过安装滤液泵23的滤液管与浓缩仓1连通，转输管与滤液管之间还连接有三效蒸发器19。
66.三效蒸发器19的浓液出口通过出口管与结晶器20的进口连接，三效蒸发器19的进口通过进口管连接在滤液管上，进口管、出口管、转输管和滤液管上均安装有阀门。
67.泡罩结构ⅰ9和泡罩结构ⅱ10均为泡罩，泡罩壳底部连接有封板36，并在封板36上均匀开设有细缝34，上升管35的一端固定贯穿封板36伸入泡罩壳内，上升管35的另一端与上开口或下开口固定。
68.本实用新型的工作原理为：
69.臭氧投加装置6投加臭氧对烟气中的no预氧化，进一步烟气经混合器7、进烟口8进入浓缩仓1。
70.在浓缩仓1经过喷淋层ⅰ15喷淋后再经泡罩结构ⅰ9的上升管35、细缝34进入到吸收仓2，烟气经过泡罩结构ⅰ9时经鼓泡与吸收剂反应，烟气在吸收仓2经过喷淋层ⅱ16喷淋吸收后再经泡罩ⅱ10的上升管35、细缝34进入到清水洗涤仓3；烟气经过泡罩结构ⅱ10洗涤后进入除雾室4，经过除雾室4内除雾器11除雾后由烟囱5排入大气。
71.臭氧投加装置6的主要功能是对烟气中的no预氧化。烟气首先在烟道内被臭氧投加装置6投加的臭氧经混合器7混合后预氧化，烟气氮氧化物中一般no2一般占5%左右，此时臭氧氧化只需把氮氧化物中45%的no氧化成no2，使得经过臭氧氧化后氮氧化物中no与no2摩尔比为1:1。
72.浓缩仓1的主要功能是对(nh4)2so4溶液浓缩，对烟气进行降温，增加烟气含湿量，降低进入吸收仓2内的烟气温度，洗涤吸收烟气中的酸性气体（hcl、hf），为下一步吸收仓2脱硫脱硝提供有利条件，减少氨逃逸及气溶胶的产生。
73.浓缩仓1的烟气通过进烟口8进入后，烟气流速一般控制在3-6m/s。浓缩仓1的高度可按照烟气流速和喷淋层ⅰ15高度综合确定。喷淋层ⅰ15喷淋后一般烟气温度降至70-80℃，可根据进口烟温和需要降低的烟温量确定(nh4)2so4溶液循环喷淋量，进而确定循环泵ⅰ24的流量。
74.浓缩仓1设置有脉冲泵17用来对浓缩的(nh4)2so4溶液进行搅拌。浓缩后的(nh4)2so4溶液通过转输泵ⅰ18送入结晶器20进行结晶、然后经离心机21产生的浓缩后的(nh4)2so4晶体储存外售，离心机21产生的滤液排至滤液罐22，并由滤液泵23分输送至浓缩仓1继续浓缩，同时滤液泵23出口管通过阀门与三效蒸发器19连接，可以定期把部分滤液排入三
效蒸发器19进行蒸发结晶，达到去除浓液中高浓度cl-的目的。三效蒸发器19蒸发后的结晶浓液进一步返回至结晶器20，进而实现脱硫废水的零排放。
75.吸收仓2主要对烟气进行脱硫及脱硝，根据进口烟气含硫量，通过调节溢流装置ⅰ13进而控制泡罩结构ⅰ9液位高度、同时可以调整喷淋层ⅱ16的喷淋流量，控制出口二氧化硫及氮氧化物达标。泡罩结构ⅰ9上面开有直缝34，直缝34宽度4-7mm、高度20-40mm、间距3mm，烟气穿过细缝34进入到吸收液，在吸收液表面形成厚厚的气泡层，形成良好的气液传质反应。经过泡罩结构ⅰ9鼓泡和喷淋层ⅱ16喷淋后使烟气中so2与nh3反应生成(nh4)2so3，同时脱硫反应生成的(nh4)2so3与烟气中的no、no2按照3:1:1的比例反应生成(nh4)2so4和n2。溢流装置ⅰ13溢流的溶液通过回流管31回流到循环罐29，再经循环泵ⅱ30送入喷淋层ⅱ16形成循环喷淋。氨水溶液通过设置的氨水储罐32及氨水泵33补充到循环罐29内，再经循环喷淋均匀的分布到吸收仓2。烟气设计流速为3-5 m/s，吸收仓2直径及高度根据烟气流速及喷淋层ⅱ16安装高度确定。
76.清水洗涤仓3主要进一步去除烟气中携带的少量气溶胶、逃逸氨、尘。泡罩结构ⅰ10上面开有细缝34，细缝34宽度4-7mm、高度20-40mm、间距3mm；烟气穿过细缝34进入到吸收液，在吸收液表面形成厚厚的气泡层，形成良好的气液传质反应，进而去除烟气中携带的少量气溶胶、逃逸氨、尘。同时可以通过调节溢流装置ⅱ12控制泡罩ⅱ10处清水溶液高度控制烟囱6出口尘含量。除雾器11冲洗水用来更新清水洗涤仓3内清水，多出的清水经溢流装置ⅱ12下方的溢流管14溢流到循环罐29。
77.泡罩结构ⅰ9、泡罩结构ⅱ10主要功能是使烟气更好的与吸收剂发生气液传质反应。烟气从上升管35上升碰到泡罩的顶部后，折回到上升管35和泡罩之间，烟气在压力作用下，把上升管35和泡罩之间下部的浆液挤压到一边，烟气通过细缝34进入到了浆液之中，烟气经过细缝34进入到吸收剂浆液时产生了气液交叉碰撞翻腾，烟气被高度的分散到浆液中，同时产生大量的气泡，形成一层厚厚的气泡层，气泡层提供了巨大的气液接触面，以及这些表面在气泡合并、增大、破裂、再形成的激烈运动过程中，不断更新，烟气中的so2及nox溶解在气泡表面的吸收剂液膜中，进而与氨水和亚(nh4)2so4混合液发生脱硫脱硝反应。泡罩结构ⅰ9与传统的圆形泡罩比具有便于塔内布置、过烟流速小、烟气阻力小的特点。
78.经过吸收仓2反应生成的(nh4)2so4和(nh4)2so3溶液通过回流管31回流到循环罐29，循环罐29内的(nh4)2so4和(nh4)2so3溶液达到一定浓度后通过转输泵ⅲ28输送到氧化罐26。氧化罐26内未氧化的(nh4)2so3通过氧化风机27氧化成(nh4)2so4，再经转输泵ⅱ25送入到浓缩仓1进行浓缩。
79.当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。