氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方法及其系统技术方案

一种氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方法及其系统。该法采用氨水空塔循环喷淋脱除二氧化碳，落入塔底的碳酸氢铵浆液分三路：第一路从沉淀池上部经一级喷淋装置循环；第二路从沉淀池中部经二级喷淋装置循环；第三路从沉淀池底部抽出，经旋流、离心和干燥处理成碳酸氢铵化肥；脱除二氧化碳的烟气经除雾后排入大气。其系统包括自下而上设有一级喷淋装置、二级喷淋装置和除雾装置的二氧化碳吸收塔，一、二级喷淋装置分别通过一、二级浆液循环泵与沉淀池上部和中部相连，且一级喷淋装置进口处设有氨水补给装置，沉淀池底部则通过稠厚液循环泵与旋流分离器、离心器和干燥器串联。特别适于处理流量大、二氧化碳浓度低的电站烟气，并可获得碳酸氢铵化肥。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对燃煤电站锅炉尾部烟气的净化处理技术，具体地指一种 氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方法及其系统。
技术介绍
大气温室效应是人类所面临的最主要环境问题之一。二氧化碳是主要 的温室气体，火电厂是二氧化碳的集中排放源，其二氧化碳排放量约占人类活动引起的二氧化碳总排放量的30%。 一个600MW的火电厂每小时排 放的二氧化碳量可达500吨。因此，为了减少大气中的二氧化碳含量，首 要的是减少电站锅炉尾部烟气向大气排放的二氧化碳量。目前，针对二氧化碳治理的方法大致可以分为物理方法和化学方法两 大类。物理方法主要包括溶剂吸收法、吸附分离法、薄膜渗透法以及低温 蒸馏法等。化学方法主要指化学吸收法，其原理是使二氧化碳气体与化学 溶剂发生化学反应而被吸收。科技人员研究发现，利用氨水作为二氧化碳 气体的吸收剂具有独特的优越性，氨水与二氧化碳发生化学反应生成碳酸 氢铵，这样可以将脱除二氧化碳与生产碳酸氢铵化肥有机地结合起来。但 目前有关氨水吸收脱除烟气中二氧化碳的研究工作仍然处于小规模、实验 性阶段，据相关报导台湾国立交通大学的BaiH.教授采用半连续法氨水鼓 泡吸收二氧化碳模拟烟气，美国能源部的Yeh J.T.教授等也研究了烟道气中 其它成份对氨水鼓泡吸收二氧化碳的影响。由于采用鼓泡法吸收烟气中二 氧化碳时氨水是不流动的，造成氨水与烟气的有效接触面积较小，同时由 于烟气中二氧化碳的浓度较低，常压下二氧化碳不易溶解等原因，该方法 反应时间很长、吸收效率太低，只能适应于二氧化碳浓度较高、烟气流量 不大的场合，离实际应用还有很大的差距。英国爱丁堡大学ScottS.教授等 采用氨水喷洒填料塔吸收二氧化碳并生成碳酸氢铵，该方法虽然可使氨水 与二氧化碳的有效接触面积增大，但其反应所生成的碳酸氢铵溶液在浓度 较大时常有结晶颗粒出现，很容易造成吸收塔内的填料层堵塞，导致吸收 塔无法正常工作，因而仍然不适合于在实际中应用。电站锅炉尾部烟气有其特殊性， 一是其二氧化碳浓度偏低，二是其烟气流量巨大。经检测各种类型的电站锅炉尾部烟气，其二氧化碳浓度约为10~15%。以一个600MW的发电厂为例，其锅炉尾部烟气排放量约 2000000Nm3/h。由于上述氨水鼓泡和填料吸收方式的固有缺点和电站锅炉 尾部烟气的特殊性，使其很难达到有效脱除烟气中二氧化碳的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方法及 其系统。采用该方法及其系统能够完全适应电站锅炉尾部烟气流量巨大、 二氧化碳浓度低的特点，有效提高烟气中二氧化碳脱除率，并且其工艺流 程简单、系统结构简化、投资及运行成本低廉，还可以获得副产品碳酸氢 铵化肥。为实现上述目的，本专利技术所设计的氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方 法，是对经过常规除尘和脱硫处理的电站锅炉尾部烟气进行再处理的过程。该方法包括如下步骤1) 将经过除尘和脱硫处理后的烟气从二氧化碳吸收塔下部的烟气进口 导入，使烟气在向上运动的同时，其中的二氧化碳与从二氧化碳吸收塔上 部喷淋出的氨水吸收剂浆液进行逆向接触，发生气液两相反应而生成碳酸 氢铵，所生成的碳酸氢铵落入二氧化碳吸收塔底部沉淀池中。可以采用质 量百分浓度为20~30%的氨水吸收二氧化碳，其化学反应方程式为C02+NH3=NH2COONH4NH2COONH4+H20=NH4HC03+NH3NH3+H20=NH40H顺孤03+ NH40H=(NH4)2C03+H20(NH4)2C03 +C02+H2O 2NH4HC032) 将落入二氧化碳吸收塔底部沉淀池中的碳酸氢铵浆液分为三路第 一路碳酸氢铵浆液由一级浆液循环泵从沉淀池上部抽取，输送至二氧化碳 吸收塔上部的一级喷淋装置中进行循环，并在该路碳酸氢铵浆液进入一级 喷淋装置之前补充氨水吸收剂，使烟气中的二氧化碳能够与氨水吸收剂浆 液发生充分的反应；第二路碳酸氢铵浆液由二级浆液循环泵从沉淀池中部 抽取，输送至一级喷淋装置上方的二级喷淋装置中进行循环，使该路碳酸 氢铵浆液中的一部分饱和碳酸氢铵溶液在烟气的蒸发作用生成碳酸氢铵结 晶体；第三路碳酸氢铵浆液由稠厚液循环泵从沉淀池底部抽取，使含有部 分碳酸氢铵结晶体的碳酸氢铵浆液从二氧化碳吸收塔内的反应循环中分离出来。3) 对经过二氧化碳吸收反应后继续向上运动的烟气进行除雾处理，脱除烟气中所携带的酸雾，所获得的洁净烟气从二氧化碳吸收塔顶部的烟气 出口排放。4) 对稠厚液循环泵抽取出的第三路碳酸氢铵桨液依次进行旋流分离和 离心分离处理，得到固体碳酸氢铵，再经过干燥处理获得可库存的碳酸氢 铵化肥。在上述方法中，二氧化碳吸收塔内烟气中的二氧化碳与氨水吸收剂桨 液的反应温度优选在25~35°C的范围内。二氧化碳吸收塔中烟气的压力控制 在2200~2500Pa的范围内。氨水吸收剂浆液中氨水的补给量按以下比例确 定氨水与烟气中的二氧化碳的摩尔比为1.1 1.3。这样，氨水吸收剂浆液 可以在合适的温度下与烟气中的二氧化碳发生充分完全的反应，将绝大部 分的二氧化碳转化为碳酸氢铵，既可以提高烟气脱除二氧化碳的效率，也 可以更多地获得副产品碳酸氢铵化肥。为实现上述工艺而专门设计的氨法脱除电站烟气中二氧化碳的系统， 包括通过管道相连的二氧化碳吸收塔、旋流分离器、离心机和干燥器，所 述二氧化碳吸收塔为无填料的空塔结构，其下部烟气进口和顶部烟气出口之间自下而上依次设置有一级喷淋装置、二级喷淋装置和除雾装置，以采 用空塔喷淋的形式完成氨水与二氧化碳的反应过程，其底部设置有沉淀池。 所述沉淀池的上部通过外置的一级浆液循环泵与一级喷淋装置相连， 一级 喷淋装置的进口处还设置有氨水补给装置，此处是整个系统补充氨水的唯 一地点。所述沉淀池的中部通过外置的二级浆液循环泵与二级喷淋装置相 连。所述沉淀池的底部通过外置的稠厚液循环泵与旋流分离器的进口相连， 旋流分离器的沉淀物出口与离心器的进口相连，离心器的固态物出口与干 燥器相连。由此，在脱除烟气中二氧化碳的同时，还可实现对其副产品的 连续加工处理，将其分离、脱水、干燥后，直接变成可库存的碳酸氢铵化 肥。上述一级喷淋装置和二级喷淋装置最好设计有3 5个喷淋层。这样， 一方面可以通过一级喷淋装置保证烟气中的二氧化碳与喷淋状态下的氨水 吸收剂浆液具有最大的接触面积，能够充分完全地发生化学反应而被吸收， 另一方面可以通过二级喷淋装置使反应生成的碳酸氢铵溶液自上而下穿过 整个喷淋吸收区，通过烟气的蒸发作用使部分碳酸氢铵结晶后回到沉淀池中，便于后续工艺处理成碳酸氢铵化肥。上述除雾装置最好采用组合除雾装置，由上、下层除雾滤网和位于上、 下层除雾滤网之间的清洗喷淋机构构成。这样可使除雾装置的叶片始终保 持清洁，确保除雾装置高效运行，最大程度地除去烟气中携带酸雾液滴， 使排放的烟气更加洁净。上述旋流分离器的母液出口和离心器的母液出口均与二氧化碳吸收塔 上的回液口相连，这样可以将分离出来的母液重新返回到二氧化碳吸收塔 底部的沉淀池中进行循环，实现脱碳产物的无害化和资源化利用。本专利技术与现有技术相比具有以下突出效果其一，采用空塔结构的二氧化碳吸收塔，通过氨水吸收剂不间断循环 喷淋的方式处理烟气中的二氧化碳，可以使氨水与二氧化碳在无任何障碍 的有限空间内产生强烈的气液逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨法脱除电站烟气中二氧化碳的方法，是对经过常规除尘和脱硫处理的电站锅炉尾部烟气进行再处理的过程，其特征在于：该方法包括如下步骤：１）将经过除尘和脱硫处理后的烟气从二氧化碳吸收塔下部的烟气进口导入，使烟气在向上运动的同时，其中的二 氧化碳与从二氧化碳吸收塔上部喷淋出的氨水吸收剂浆液进行逆向接触，发生气液两相反应而生成碳酸氢铵，所生成的碳酸氢铵落入二氧化碳吸收塔底部沉淀池中；２）将落入二氧化碳吸收塔底部沉淀池中的碳酸氢铵浆液分为三路：第一路碳酸氢铵浆液由一级浆液 循环泵从沉淀池上部抽取，输送至二氧化碳吸收塔上部的一级喷淋装置中进行循环，并在该路碳酸氢铵浆液进入一级喷淋装置之前补充氨水吸收剂，使烟气中的二氧化碳能够与氨水吸收剂浆液发生充分的反应；第二路碳酸氢铵浆液由二级浆液循环泵从沉淀池中部抽取，输送至一级喷淋装置上方的二级喷淋装置中进行循环，使该路碳酸氢铵浆液中的一部分饱和碳酸氢铵溶液在烟气的蒸发作用生成碳酸氢铵结晶体；第三路碳酸氢铵浆液由稠厚液循环泵从沉淀池底部抽取，使含有部分碳酸氢铵结晶体的碳酸氢铵浆液从二氧化碳吸收塔内的反应循环中分离出来；３）对经过二氧化碳吸收反应后继续向上运动的烟气进行除雾处理，脱除烟气中所携带的酸雾，所获得的洁净烟气从二氧化碳吸收塔顶部的烟气出口排放；４）对稠厚液循环泵抽取出的第三路碳酸氢铵浆液依次进行旋流分离和离心分离处理， 得到固体碳酸氢铵，再经过干燥处理获得可库存的碳酸氢铵化肥。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敬，韩旭，高翔鹏，余福胜，李瑞鑫，
申请(专利权)人：武汉凯迪电力环保有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]