本发明专利技术属于烟气净化技术领域，特别涉及一种以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收方法及装置。该方法以氨水作为基础吸收剂，构建了能源-化工-肥料三者耦合的烟气污染物控制新模式。该方法所利用装置的核心是烟气吸收塔，该吸收塔分为底部的采用喷射鼓泡器使氨水与烟气接触吸收二氧化硫以及氯化氢的脱硫段器，以及上部的采用氨水逆流与烟气接触吸收脱硫后的烟气中的二氧化碳的脱碳段。在两个吸收段之间设置浆液分割器，使上下两部分浆液分割，形成独立的浆液回路。本工艺可以在一个洗涤塔内同时去除二氧化硫、二氧化碳，并副产有价值的农业肥料，具有高效、简约的特点，适用于燃煤电站等燃烧设备烟气污染物控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于烟气净化
，特别涉及一种高效低能耗同时脱除电厂烟气中的硫碳氧化物以及副产物回收资源化的以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收方法及装置。
技术介绍
我国大气污染物排放量巨大。据统计，我国每年的CO2排放超过70亿吨，SO2年排放量超过2000万吨，居世界首位。SO2是大气污染的重要指标，是酸雨的前体物之一，人体吸入后对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。CO2则被认定是对温室效应增强贡献最大的 温室气体。我国是《联合国气候变化框架公约》的签字国，发展清洁的能源利用技术，减少燃烧过程中污染物排放，是实现我国可持续发展的重要组成部分。目前，对于减少和抑制燃煤电厂气态污染物的排放已有多种方法。其中钙基湿法脱硫和一乙醇胺(MEA)脱碳是目前占主导地位的脱硫脱碳技术，但钙基湿法脱硫存在系统复杂、操作控制难度高、投资和运行成本高、设备占地大、脱硫副产品利用困难和产生二次污染物等缺陷。MEA脱碳也存在着吸收成本高，吸收速率慢，吸收负荷小，设备腐蚀率高，烟气中的S02、O2使其失效降解等缺陷。通过研究发现，氨水对二氧化硫和二氧化碳有较好的吸收效果，同时吸收产生的副产物为硫酸铵和碳酸氢铵可作为化肥用于农业生产，不但可以给电厂带来经济效益，弥补烟气污染控制费用支出，还能实现二氧化硫和二氧化碳的土壤和生物固定。在相关
的专利中，专利CN 101972595 A提出了烟气联合脱硫脱碳及副产品回收的构想，但该工艺采用了镁-氨组合作为吸收剂和两塔式单独脱除的构想，在吸收剂和工艺路线的选择上都比较复杂，与本专利有重大差别。而专利CN 102172470 A中虽然在吸收剂的选择上做出了优化，选择氨水作为烟气脱硫脱碳的吸收剂，但是依然采用了两塔单独脱除硫碳氧化物的设计，结构较复杂。同时两专利中的脱碳产物碳酸氢铵都采用了解吸的路径分离出二氧化碳然后封存，并没有实现脱碳产物的资源化。专利CN 201423237Y中提出了鼓泡塔氨水脱除烟气中二氧化硫和生产硫酸铵的设计构想，但其设计中并没对吸收液进行强制氧化，使得二氧化硫的吸收效率和脱硫产物硫酸铵的品质受到了影响，同时该专利中并没有提及二氧化碳脱除的有关内容，与本专利有重大区别。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收方法及装置。本专利技术所述方法，其具体步骤为(a)经过静电除尘的100_150°C高温锅炉烟气引入预洗涤塔，利用高温烟气对脱硫工序的浆液进行加热浓缩，经过浓缩的脱硫后浆液进入化肥生产流程，用于生产硫酸铵肥料；(b)经换热后的40°C 60°C的低温烟气进入吸收塔的脱硫段，在此通过烟气在脱硫段氨液槽的鼓泡作用，脱除烟气中的二氧化硫；Ce)脱硫后的烟气进入吸收塔的脱碳段，由氨水喷淋吸收烟气中的二氧化碳；(d)净化后的烟气通过吸收塔上部的除雾器，除去烟气中携带的小水滴后直接从吸收塔顶部的烟囱排出。所述步骤(a)中，脱硫后浆液与高温烟气逆流接触，高温烟气携带走了脱硫后浆液中的部分水分，使脱硫后浆液得到浓缩，浓缩后浆液通过水力旋流器预浓缩，而后利用离心设备固液分离，分离出的硫酸铵晶体用于硫酸铵肥料的生产，清液打入吸收塔脱硫段循环利用。所述步骤(b)中，吸收塔脱硫段采用鼓泡脱硫的方式，持液槽内氨水的pH值为4-6，持液槽内的亚硫酸铵被氧化风机提供的强制氧化空气氧化为硫酸铵；持液槽中浆液含固量达到5 wt9T20wt%时，由抽出泵排出，进入预洗涤塔利用高温烟气预浓缩。所述步骤(C)中，吸收塔脱碳段采用喷淋脱碳的方式，持液槽内氨水的pH值为·8-10，待浆液中碳酸氢铵含固量达到5 wt9T25 wt%，由抽出泵排出；抽出液进入化肥生产流程，脱碳后浆液通过水力旋流器预浓缩，而后利用离心设备固液分离，分离出的碳酸氢铵晶体用于碳酸氢铵肥料的生产，清液则打入吸收塔脱碳段循环利用。本专利技术方法实现的氨水脱硫涉及的反应式如下2NH3+H20+S02= (NH4) 2S03(NH4) 2S03+H20+S02=2 (NH4) HSO3(NH4) HS03+NH40H= (NH4) 2S03+H20(NH4)2SO3+ l/202= (NH4)2SO40本专利技术方法实现的氨水脱碳涉及的反应式如下 NH3+H20+C02=NH4HC03。实际反应过程比较复杂，要经过一系列中间阶段。其反应过程大致为2NH3+C02=NH2C00NH4。NH2COONH4 进一步水解NH2C00NH4+H20=NH4HC03+NH3。同时，NH3和H2O反应生成NH4OH NH3+H20=NH40H。水解产生的NH4HCO3与NH4OH反应生成(NH4) 2C03 NH4HC03+NH40H= (NH4) 2C03+H20。(NH4) 2C03吸收CO2形成碳酸氢铵(NH4) 2C03+H20+C02=2NH4HC03。本专利技术提供的一种基于所述方法的以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收装置，其结构为高温烟道、预洗涤塔、低温烟道、吸收塔依次连通；所述吸收塔由低温烟道分隔为上部的脱碳段和下部的脱硫段，上升管穿过低温烟道，其下部伸入脱硫段，上部伸出脱碳段的液面；所述脱硫段顶部设有一排喷射管，喷射管入口与低温烟道相连，出口通入脱硫段下部的持液槽中，持液槽的下部设有氧化风机以及脱硫浆液抽出泵；氨水调制罐通过供氧泵与脱硫段连接；所述吸收塔脱碳段设有外置的碳酸氢铵浆液槽，第一脱碳浆液抽出泵连通脱硫段底部的持液槽和碳酸氢铵浆液槽；脱碳段上部设有两层碳酸氢铵循环液喷嘴，浆液循环泵连通碳酸氢铵浆液槽和碳酸氢铵循环液喷嘴；两层碳酸氢铵循环液喷嘴的上方设有除雾器，脱碳段顶部还设有烟 ;所述预洗涤塔的上部设有一层硫酸铵浆液喷嘴，通过脱硫浆液抽出泵与脱硫段的持液槽连接；预洗涤塔的底部通过预洗涤液抽出泵与第一旋流器的入口连接；第一旋流器的浓浆液出口依次与第一离心机、干燥机连接，第一旋流器的稀浆液出口通过第一返回泵与吸收塔的脱硫段连接；预洗涤液经第一旋流器浓缩后进入第一离心机进行固液分离，分离后的液体与第一旋流器的稀浆液通过第一返回泵返回吸收塔，分离后的固体由干燥机干燥后进行化肥生产。所述碳酸氢铵浆液槽的底部通过第二脱碳浆液抽出泵与第二旋流器的入口连接，第二旋流器的浓浆液出口与第二离心机连接，第二旋流器的稀浆液出口通过第二返回泵与吸收塔的脱硫段连接；碳酸氢铵浆液经第二旋流器浓缩后进入第二离心机进行固液分离，分离后的液体与第二旋流器的稀浆液通过第二返回泵返回碳酸氢铵浆液槽，分离后的碳酸氢铵固体进行化肥生产。所述碳酸氢铵浆液槽通过解吸液抽出泵与解吸塔上部的解吸液喷嘴连接，解吸液喷嘴的下方设置高温蒸汽换热器；解吸塔的顶部通过管道与水洗塔连接，水洗塔的底部及解吸塔的底部分别通过管道与氨水返回泵连接后，接入碳酸氢铵浆液槽；水洗塔的上部设置工艺水喷嘴及第二除雾器，其顶部通过管道与空气压缩机连接。所述上升管的上部设置气帽。本专利技术的有益效果为(a)在一个吸收塔中采用鼓泡和喷淋相结合的方式分段高效脱除烟气中的碳硫氧化物，实现了硫碳氧化物同步脱除，解决了当前大气气态污染物治理过程中脱硫用石灰石，脱碳用MEA所带来的诸多弊端；(b)简化了排烟系统，直接在吸收塔顶部搭建烟囱，净化后烟气直接从吸收塔顶部排向外部环境，实现了烟塔一体化；(C本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收方法，其特征在于按如下步骤进行 (a)经过静电除尘的100-150°C高温锅炉烟气引入预洗涤塔，利用高温烟气对脱硫工序的浆液进行加热浓缩，经过浓缩的脱硫后浆液进入化肥生产流程，用于生产硫酸铵肥料； (b)经换热后的40°C 60°C的低温烟气进入垂 直吸收塔的脱硫段，在此通过烟气在脱硫段氨液槽的鼓泡作用，脱除烟气中的二氧化硫，脱硫后的浆液经氧化空气强制氧化后得到含硫酸铵的浆液； (c)脱硫后的烟气进入吸收塔的脱碳段，由氨水喷淋吸收烟气中的二氧化碳； (d)净化后的烟气通过吸收塔上部的除雾器，除去烟气中携带的小水滴后直接从吸收塔顶部的烟囱排出。2.根据权利要求I所述的一种以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收方法，其特征在于所述步骤(a)中，脱硫后浆液与高温烟气逆流接触，高温烟气携带走了脱硫后浆液中的部分水分，使脱硫后浆液得到浓缩，浓缩后浆液通过水力旋流器预浓缩，而后利用离心设备固液分离，分离出的硫酸铵晶体用于硫酸铵肥料的生产，清液打入吸收塔脱硫段循环利用。3.根据权利要求I所述的一种以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收方法，其特征在于所述步骤(b)中，吸收塔脱硫段采用鼓泡脱硫的方式，持液槽内氨水的pH值为4-6，持液槽内的亚硫酸铵被氧化风机提供的强制氧化空气氧化为硫酸铵；持液槽中浆液含固量达到5wt9T20wt%时，由抽出泵排出，进入预洗涤塔利用高温烟气预浓缩。4.根据权利要求I所述的一种以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收方法，其特征在于其特征在于所述步骤(c)中，吸收塔脱碳段采用喷淋脱碳的方式，持液槽内氨水的PH值为8-10，待浆液中碳酸氢铵含固量达到5 wt9T25 wt%，由抽出泵排出；抽出液进入化肥生产流程，脱碳后浆液通过水力旋流器预浓缩，而后利用离心设备固液分离，分离出的碳酸氢铵晶体用于碳酸氢铵肥料的生产，清液则打入吸收塔脱碳段循环利用。5.一种基于权利要求I所述方法的以氨水为吸收剂的烟气污染物吸收装置，其特征在于高温烟道(I)、预洗涤塔(2 )、低温烟道(4 )、吸收塔(5 )依次连通； 所述吸收塔(5)由低温烟道(4)分隔为上部的脱碳段(10)和下部的脱硫段(6)，上升管(8)穿过低温烟道(4)，其下部伸入脱硫段(6)，上部伸出脱碳段(10)的液面； 所述脱硫段(6)顶部设有一排喷射管(7)，喷射管入口与低温烟道(4)相连，出口通入脱硫段(6)下部的持液槽中，持液槽的下部设有氧化风机(19)以及脱硫浆液抽出泵(20)；氨水调制...
【专利技术属性】
技术研发人员：马双忱，藏斌，陈伟忠，路通畅，逯东丽，韩婷婷，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：
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