脱除废气中二氧化硫的装置.pdf

一种脱除废气中二氧化硫的装置，包括有吸收塔(1)，在吸收塔(1)的中部侧面上设置有废气进入口(12)，在吸收塔(1)内设置有气液分布器(3)，在吸收塔(1)的顶部设置有干净气体排放口(11)，而在吸收塔(1)的下部设置有吸收液浓缩氧化区(13)，其特征在于：所述废气进入口(12)与吸收塔(1)内的冷却装置相连通，该冷却装置的气体出口位于浓缩氧化区(31)的吸收液液面以下位置，浓缩氧化区(13)与吸收塔(1)内腔相连通。本发明的优点在于废气冷却是在吸收塔内的冷却装置中进行，气体在进入吸收塔内腔的温度已降低至45～60℃，因为温度越低，气液接触后吸收效果就越好，所以当低温的气体进入吸收塔后吸收率大幅度增加；且本发明将废气除尘、降温、浓缩吸收液、脱硫、氧化等过程集中在脱硫塔内完成，可以简化流程，降低设备投资，充分利用设备空间，节约用地。

1、  一种脱除废气中二氧化硫的装置，包括有吸收塔(1)，在吸收塔(1)的中部侧面上设置有废气进入口(12)，在吸收塔(1)内设置有气液分布器(3)，在吸收塔(1)的顶部设置有干净气体排放口(11)，而在吸收塔(1)的下部设置有吸收液浓缩氧化区(13)，浓缩氧化区(13)通过管道与外界设置有空气鼓风机(5)的空气管相连通，气液分布器(3)通过管道经循环泵(31)与浓缩氧化区(13)的吸收液相连通，其特征在于：所述废气进入口(12)与吸收塔(1)内的冷却装置相连通，该冷却装置的气体出口与浓缩氧化区相连通，浓缩氧化区(13)与吸收塔(1)内腔相连通，且浓缩氧化区(13)通过设有阀门的管道经采出泵(6)流向硫酸铵成品收集处。

2、  根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述冷却装置的结构为：在吸收塔(1)中设置有冷却筒体(4)，冷却筒体(4)内为螺旋状向下盘绕的环形腔(41)，所述废气从废气进入口(12)通向环形腔(41)，环形腔(41)的出气口与浓缩氧化区(13)相连通，在环形腔(41)内设置有喷淋器(42)，喷淋器(42)通过管道经吸收塔(1)外部的循环泵与吸收液或冷却液相连通。

3、  根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述环形腔(41)其内设置有除尘机构，该除尘机构的结构为：在环形腔(41)中设置有竖向设置的环形架(7)，在环形架(7)的顶部设置有防止液体进入环形架内腔(70)的挡液板(71)，在位于环形架(7)的侧面开有可以使废气进入环形架内腔(70)的进气孔(72)，环形架内腔(70)与浓缩氧化区(13)相连通，在环形腔(41)内设置有防止吸收液进入浓缩氧化区(13)的夹板(43)，所述环形腔(41)内的吸收液通过管道经循环泵(81)与吸收液过滤器(8)相连通，吸收液过滤器(8)的出口通过管道与喷淋器(42)相连通。

4、  根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述喷淋器(42)为从上至下在螺旋状环形腔(41)内形成螺旋状分布的结构。

5、  根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于：所述气液分布器(3)为1至6个，分别以上下间隔地分布于吸收塔(1)的内腔(14)中。

6、  根据权利要求5所述的装置，其特征在于：在所述吸收塔(1)内腔且位于顶端气液分布器(3)与吸收塔(1)顶部的干净气体排放口(11)之间设置有氨气回收装置(23)，该氨气回收装置(23)通过管道经循环泵(31)与浓缩氧化区(13)中的吸收液相连通。

7、  根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述氨气回收装置(23)与干净气体排放口之间的吸收塔(1)内腔中设置有丝网除沫器(2)，并在丝网除沫器(2)的下方设置有冲淋夹带在丝网除沫器(2)上液滴的冲淋器(21)，该冲淋器(21)通过管道经循环泵一(22)与冲淋液相连通。

8、  根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于：所述浓缩氧化区(13)通过管道与外界设置有空气鼓风机(5)的空气管相连通的结构为：经鼓风机(5)通过管道伸入浓缩氧化区(13)与设置于浓缩氧化区(13)中的1至6个气体分布器(51)相连通。

9、  根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述废气进入口(12)处设置有冷却喷淋器一(221)，该冷却喷淋器一(221)通过管道与冲淋液相连通。

10、  根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述冷却喷淋器一(221)有二个，一个冷却喷淋器一(221)通过管道与循环泵一(22)中的冲淋液相连通，而另一个冷却喷淋器一(221)通过管道经降温循环泵(131)与浓缩氧化区(13)中的吸收液相连通。

11、  根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述气液分布器(3)其周边的形状与吸收塔(1)横截面周边的形状相适配而封装于吸收塔(1)的内腔(14)中。

脱除废气中二氧化硫的装置
技术领域
本发明涉及一种脱除废气中二氧化硫的装置。
背景技术
通常在炼矿工业、硫酸工业或者燃煤、燃油锅炉等排放尾气中均含有SO₂气体。即使是微量的SO₂含量，由于排放量巨大，也会对环境和生态造成严重破坏。据报道，我国已经成为继美洲、欧洲之后受酸雨危害最为严重的地区，大片的森林、土地被毁。我国已明确要求，新上电厂必须配套废气脱硫装置，并要求现有排放超标的电厂在2010年底前必须安装脱硫设施，其中投产20年以上或装机容量10万千瓦以下的，限期改造或者关停。与此同时，规定每排放1公斤SO₂收费0.63元，此项收费直接纳入环境保护专项资金管理，用于治理环境污染。为了鼓励企业减排，2006年6月出台电价政策表示，新建和现有脱硫机组上网电价每千瓦时均提高0.015元人民币。从国家宏观调控政策来看，相关企业配套废气脱硫设施已势在必行。
现有一种申请号为200710130218.9名称为《由废气二氧化硫至硫铵的生产装置》的中国发明专利公开了一种结构，其结构为主要分三个功能区：脱氨区、脱硫区和氧化结晶区。它在脱硫塔塔顶中心位置设置净化烟气出口；在塔体内上部设置了包括冲洗水分布器的气、液分离构件；在气、液分离构件下方设置与脱氨循环吸收液进口相连接的脱氨循环吸收液分布器；在脱氨循环吸收液分布器下方设置脱氨区；在脱氨区下方设置与脱硫循环吸收液进口相连接的脱硫循环吸收液分布器；在脱硫循环吸收液分布器下方设置脱硫区；在塔体上设置吸收液溢流出口；在溢流出口下方设置氧化结晶区。该设备的特点是投资低，能耗小，且烟气处理能力大，效率高，适合大规模工业化应用。但其缺点是：1、废气冷却是在吸收塔内的气液分器的吸收段中进行，即废气经气液分布器上喷淋下来的水或者吸收液逆流接触而被冷却，且冷却水从脱硫塔顶端加入，与吸收液在塔内混合，造成：a、吸收液被稀释；b、废气温度进入脱硫塔的温度较高，如果要通过吸收液(或者是水和吸收液的混合物)逆流接触使废气降低到比较低的温度，只能加大脱硫塔的高度，或者增大液气比。以上两条均会导致其吸收效果下降，或者造成设备投资加大和增加操作费用。2、该结构的吸收液分布器为液喷淋器，即将吸收液经喷淋头作喷洒而以，向上流动的气体是经过吸收塔内的一边内侧壁向上流动，这种结构为形成气液偏流，从而使气体分布不均匀，导致接触面积减小，吸收率低；还有，气液分离器因通过偏流而上升，会使气体上升阻力增加，使工作效率下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种脱除废气中二氧化硫的装置，其将废气降温、浓缩吸收液、脱硫、氧化过程集中在吸收塔内进行，充分利用设备空间，节约用地，简化工艺流程，降低设备投资，而且废气在吸收塔内分布均匀，脱硫完全而降低生产成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该脱除废气中二氧化硫的装置，包括有吸收塔，在吸收塔的中部侧面上设置有废气进入口，在吸收塔内设置有气液分布器，在吸收塔的顶部设置有干净气体排放口，而在吸收塔的下部设置有吸收液浓缩氧化区，浓缩氧化区通过管道与外界设置有空气鼓风机的空气管相连通，气液分布器通过管道经循环泵与浓缩氧化区的吸收液相连通，其特征在于：所述废气进入口与吸收塔内的冷却装置相连通，该冷却装置的气体出口与浓缩氧化区相连通，浓缩氧化区与吸收塔内腔相连通，且浓缩氧化区通过设有阀门的管道经采出泵流向硫酸铵成品收集处。
作为改进，所述冷却装置的结构可优选为：在吸收塔中设置有冷却筒体，冷却筒体内为螺旋状向下盘绕的环形腔，所述废气从废气进入口通向环形腔，环形腔的出气口与浓缩氧化区相连通，在环形腔内设置有喷淋器，喷淋器通过管道经吸收塔外部的循环泵与吸收液或冷却液相连通。
再改进，所述环形腔其内设置有除尘机构，该除尘机构的结构选择为：在环形腔中设置有竖向设置的环形架，在环形架的顶部设置有防止液体进入环形架内腔的挡液板，在位于环形架的侧面开有可以使废气进入环形架内腔的进气孔，环形架内腔与浓缩氧化区相连通，在环形腔内设置有防止吸收液进入浓缩氧化区的夹板，所述环形腔内的吸收液通过管道经循环泵与吸收液过滤器相连通，吸收液过滤器的出口通过管道与喷淋器相连通。
再改进，所述喷淋器其分布结构为从上至下在螺旋状环形腔内形成螺旋状分布的结构。
上述气液分布器可选择为1至6个，分别以上下间隔地分布于吸收塔的内腔中。
作为进一步改进，在所述吸收塔内腔且位于顶端气液分布器与吸收塔顶部的干净气体排放口之间设置有氨气回收装置，该氨气回收装置通过管道经循环泵与浓缩氧化区中的吸收液相连通；而在氨气回收装置与干净气体排放口之间的吸收塔内腔中设置有丝网除沫器，并在丝网除沫器的下方设置有冲淋夹带在丝网除沫器上液滴的冲淋器，该冲淋器通过管道经循环泵一与冲淋液相连通。
上述浓缩氧化区通过管道与外界设置有空气鼓风机的空气管相连通的结构优选为：经鼓风机通过管道伸入浓缩氧化区与设置于浓缩氧化区中的1至6个气体分布器相连通。
再改进，所述废气进入口处还可设置有冷却喷淋器一，该冷却喷淋器一通过管道与冷却液相连通。
再改进，所述冷却喷淋器一有二个，一个冷却喷淋器一通过管道与循环泵一中的冲淋液相连通，而另一个冷却喷淋器一通过管道经循环泵与浓缩氧化区中的吸收液相连通。
上述气液分布器其周边的形状与吸收塔横截面周边的形状相适配而封装于吸收塔的内腔中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：废气冷却是在吸收塔内的冷却装置中进行，然后进入经浓缩氧化区，气体在进入吸收塔内腔的温度已降低至45～60℃，因为温度越低，气液接触后吸收效果就越好，所以当低温的气体进入吸收塔后吸收率大幅度增加；且本发明的冷却装置不会稀释吸收液，取得同样吸收效果的吸收塔不需加大脱硫塔(即吸收塔)的高度或者增大液气比，从而能有效地降低备投资和操作的费用。还有，本发明的气液分布器的周边形状与吸收塔横截面周边的形状相适配，并封装于吸收塔的内腔中，消除了气液的偏流现象，这种结构促进了气液的接触面积，从而进一步提高吸收效果；本发明适用于所有含硫废气中SO₂的脱除，并将其转化成硫酸铵化肥，同时除尘率与脱硫率较高，符合国家环保排放要求，并副产硫酸铵化肥，可以为企业赢得效益，而脱硫塔(即指吸收塔，以下所述的脱硫塔均指吸收塔)可以简化流程，降低设备投资，节约用地，且将废气除尘、降温、浓缩吸收液、脱硫、氧化等过程集中在脱硫塔内完成，改良气体流程，充分利用设备空间，操作条件弹性大。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2是图1中在冷却装置中设置有除尘机构的结构示意图；
图3是图1中气液分布器的仰视图；
图4是图1中气液分布器的俯视图；
图5是图1冷却机构的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一，如图1、图3至图5所示，本实施例中的脱除废气中二氧化硫的装置，包括有吸收塔1，在吸收塔1的中部侧面上设置有废气进入口12，在吸收塔1内设置有气液分布器3，在吸收塔1的顶部设置有干净气体排放口11，而在吸收塔1的下部设置有吸收液浓缩氧化区13，浓缩氧化区13通过管道与外界设置有空气鼓风机5的空气管相连通，使空气中的氧化能氧化亚硫酸铵或亚硫酸氢铵。气液分布器3通过管道经循环泵31与浓缩氧化区13的吸收液相连通。所述废气进入口12与吸收塔1内的冷却装置相连通，该冷却装置的气体出口与浓缩氧化区相连通，浓缩氧化区13与吸收塔1内腔相连通，且浓缩氧化区13通过设有阀门的管道经采出泵6流向硫酸铵成品收集处。所述冷却装置的结构为：在吸收塔1中设置有冷却筒体4，冷却筒体4内为螺旋状向下盘绕的环形腔41，所述废气从废气进入口12通向环形腔41，环形腔41的出气口与浓缩氧化区13相连通，在环形腔41内设置有喷淋器42，喷淋器42通过管道经吸收塔1外部的循环泵与吸收液或冷却液相连通。所述喷淋器42为从上至下在螺旋状环形腔41内形成螺旋状分布的结构。上述气液分布器3可选择为1至6个，分别以上下间隔地分布于吸收塔1的内腔14中。当然数目也可以是比6个更多，具体可按设计要求而定。在吸收塔1内腔且位于顶端气液分布器3与吸收塔1顶部的干净气体排放口11之间设置有氨气回收装置23，该氨气回收装置23通过管道经循环泵31与浓缩氧化区13中的吸收液相连通。而在氨气回收装置23与干净气体排放口之间的吸收塔1内腔中设置有丝网除沫器2，并在丝网除沫器2的下方设置有冲淋夹带在丝网除沫器2上液滴的冲淋器21，该冲淋器21通过管道经循环泵一22与冲淋液相连通。而浓缩氧化区13通过管道与外界设置有空气鼓风机5的空气管相连通的结构为：经鼓风机5通过管道伸入浓缩氧化区13与设置于浓缩氧化区13中的1至6个气体分布器51相连通。在废气进入口12处还设置有冷却喷淋器一221，该冷却喷淋器一221通过管道与冷却液相连通。该冷却喷淋器一221有二个，一个冷却喷淋器一221通过管道与循环泵一22中的冲淋液相连通，而另一个冷却喷淋器一221通过管道经降温循环泵131与浓缩氧化区13中的吸收液相连通。上述气液分布器3的周边的形状与吸收塔1横截面周边的形状相适配而封装于吸收塔1的内腔14中。
实施例二，如图2所示，本实施例与实施例一的基本结构相同，所不同的是，在环形腔41的内设置有除尘机构，该除尘机构的结构为：在环形腔41中设置有竖向设置的环形架7，在环形架7的顶部设置有防止液体进入环形架内腔70的挡液板71，在位于环形架7的侧面开有可以使废气进入环形架内腔70的进气孔72，环形架内腔70与浓缩氧化区13相连通，在环形腔41内设置有防止吸收液进入浓缩氧化区13的夹板43，所述环形腔41内的吸收液通过管道经循环泵81与吸收液过滤器8相连通，吸收液过滤器8的出口通过管道与喷淋器42相连通。
以下对本发明作进一步说明。
废气脱硫的机理是碱性吸收剂与SO₂气体发生化学反应，根据吸收剂的种类，主要分为钙法脱硫和氨法脱硫两类。理论上钙法脱硫可以获得副产品石膏，但我国石膏资源丰富，实际上石膏副产品都作为废物堆放，既占用土地，污染环境，又消耗了石灰石资源，因此有人将钙法脱硫称为抛弃法。氨法脱硫的副产品是硫酸铵化肥，既不影响氮肥的总量，又调整了我国的化肥结构。因此，钙法脱硫将会逐渐被氨法脱硫取代。
在氨法脱硫中，通常包括以下化学反应：
(1)吸收废气中的SO₂
吸收液中的有效吸收组分是亚硫酸铵，通过补充氨水来恢复吸收液的吸收能力，在吸收液中亚硫酸铵与亚硫酸氢铵的比例是通过调整氨水的加入量，即控制pH值来实现的。亚硫酸铵也可直接做肥料销售，但由于其化学性质不稳定，一般需要将其氧化成硫酸铵，再加工成固体，便于储存和运输。
(2)亚硫酸铵的氧化
在亚硫酸铵溶液中直接鼓空气，便可得到氧化产物硫酸铵：
传统技术是在脱硫塔前设置除尘装置，将废气中的烟尘除尘后的废气进入脱硫塔脱除SO₂。部分专利技术将亚硫酸铵经过后工段处理作为副产品，有的专利技术在塔内或塔外设置氧化段，将亚硫酸铵氧化为硫酸铵，硫酸铵作为副产品。本发明实现废气除尘、降温、浓缩吸收液、脱硫、氧化等过程在一个脱硫塔内集中实现，并副产硫酸铵。
本发明所述的废气是指炼矿工业、硫酸工业、燃煤燃油锅炉等工业排放的尾气或称作废气；所述的装置是一种新型脱硫塔(即指吸收塔，以下所述的脱硫塔均指吸收塔)，在塔内同时实现除尘、降温、提浓、脱硫、氧化过程。具体步骤如下：废气进入除尘段除去烟尘；经过气体下降管(即指环形腔41)进入降温段，被吸收液冷却，同时吸收液被蒸发提浓；废气进入吸收塔内吸收段，与吸收液逆流接触；脱除SO₂的废气经塔顶丝网除沫器回收液滴后去烟囱或后工段。所述的除尘段(即指除尘机构)是脱硫塔的一个环形夹套，在入口管设置喷头对气体增湿，废气切向进入，被润湿的烟尘颗粒团聚长大，随气流冲向塔壁而得到分离。所述的除尘段还具有初步冷却废气的作用，通过调节喷水量控制废气温度。在降温段，吸收液被废气冷却放出的热量蒸发提浓。所述的吸收段，是设置了若干液体分布器的吸收塔，在塔内分段喷入吸收液，塔内取消了填料，使气阻下降，同时不会产生堵塔现象。在废气出口处设置了丝网除沫器，用以捕捉气体夹带液滴，在丝网除沫器下方设置一条吸收液喷淋管线(即指冲淋器21)，降低氨损耗。空气在氧化段(即指浓缩氧化区)底部以鼓泡的形式加入，氧化后与废气合并进入吸收塔内腔，从塔顶排出。
如图2所示，含SO₂的工业废气从入口进入脱硫塔除尘段，导向板导引气体与洗涤液在除尘段旋转下降。除尘后，气体通过下降管进入降温段，被吸收液冷却，吸收液被蒸发提浓。冷却到45～60℃的废气通过连通管进入吸收塔内，与气液分布器的吸收液逆向接触，SO₂、SO₃及NOx等酸性气体被吸收。在吸收塔内设置液体分布器，喷淋的吸收液在塔内经多次再分布，优化气液接触条件，提高吸收效率。脱除SO₂等酸性气体的废气经丝网除沫器回收夹带的液滴后，去烟囱或后工段。在本装置在废气出口处还设置氨气回收装置，用来吸收废气中可能夹带的气氨，降低氨损耗，可根据废气的气体成分化验结果调节流量。鼓风机将空气鼓入浓缩氧化区中的气体分布器，空气最后通过排放口与工业废气在降温段合并，其中的标号15指液位计，标号16指pH计。
如图1所示，SO₂的工业废气输入口进入脱硫塔中的冷却装置，经冷却装置中的导向板44引导气体与吸收液在环形腔中旋转下降。在此处，吸收液与气体顺流接触，气体被冷却到45～60℃，吸收液被浓缩。经过导向板的引导作用，使气体和液体逐级混合，实际接触路线加长，防止短路现象，提高了效率。
除尘后，气体通过连通管17进入吸收塔内，与吸收液逆向接触，SO₂、SO₃及NOx等酸性气体被吸收。在吸收塔内设置气液分布器，使喷淋的吸收液在塔内再分布，优化气液接触条件，提高吸收效率。脱除SO₂后，废气直接排放或去后工段。在排放口(即指干净气体排放口11)下方分别设置了水冲洗装置(即指冲淋器21)和氨气回收装置23，用来回收废气中夹带的吸收液滴和氨气，降低氨损耗。吸收液经液体塔内腔下流到浓缩氧化区，鼓风机5将空气鼓入浓缩氧化区中的气体分布器。浓缩氧化区中的吸收液通过溢流管45流入降温段底部。吸收循环泵31将吸收液循环打入吸收塔内，降温循环泵131将吸收液循环打入降温段，吸收液逐渐被浓缩。当吸收液中硫酸铵达到45wt％以上，利用采出泵6将其送到硫酸铵结晶器。经后工段处理得到产品硫酸铵。补氨水经氨水泵9或氨气阀91进入吸收液，调节pH值，pH计指示，以恢复其吸收作用。液位计指示脱硫塔内吸收液液位，防止抽空。
本文汽液分布器包括吸收塔盘，在塔盘上分布有鼓泡头或泡罩，在塔盘上方设有喷淋头。顶部气液分布器的吸收塔盘上方喷淋头兼作为氨气回收装置。