CN105498513A - 一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置 - Google Patents

一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置 Download PDF

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Abstract

一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，是一个喷淋吸收塔，塔底设有烟气入口，顶部设出口，塔体自下而上依次为吸收塔浆池、一级循环喷淋洗涤区、二级循环收集盘区、二级循环喷淋洗涤区和除雾区；烟气整流区设高效烟气整流器；一级循环喷淋洗涤区自下而上依次为一级循环烟气整流、一级吸收区和一级浆液喷淋层；二级循环喷淋洗涤区自下而上依次为二级浆液收集盘、二级循环烟气整流区、二级吸收区和二级浆液喷淋层；吸收塔浆池和一级浆液喷淋层之间设浆液循环管；二级循环浆液箱提供二级循环喷淋浆液。本发明采用双循环洗涤联合高效烟气整流器处理和高效除雾器进行除雾的钙基湿法烟气脱硫除尘技术，达到高效脱硫除尘一体化。

Description

一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置
技术领域
本发明涉及钙基湿法脱硫除尘技术领域，特别是涉及一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置。
背景技术
目前，大型燃煤电站的烟气脱硫主要采用湿法脱硫技术，随着我国对火力发电厂的环保要求越来越严格，火电厂大气污染物排放标准进一步提高，火力发电机组面临的脱硫减排任务越发严峻。根据国家环境保护部《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，大多数火电厂现有的脱硫、除尘装置都不能满足新的排放要求，需要对现有的脱硫、除尘技术进行技术创新和技术替代。
传统的洗涤式钙基湿法脱硫技术主要采用含吸收剂的洗涤浆液对烟气进行循环洗涤，含SO2的原烟气直接进入吸收塔内经过一次洗涤后，洗涤后的烟气就经过两级除雾器、净烟道、烟囱排放，反应后的石膏浆液直接进入旋流器、真空皮带脱水机等设备脱除水分、析出石膏晶体。该方法中烟气中的SO2经过一次喷淋洗涤，在技术经济合理的情况下，脱硫效率受到多重参数制约，在脱硫效率97.5％以上时很难长期稳定运行；除此之外，经过一次喷淋洗涤和除雾器后，液滴只能控制在75mg/Nm3，吸收塔除尘效果受到制约，一般只有50％左右。综上，现有技术流畅均匀性差，存在烟气偏流、紊流、逃逸等，因此脱硫效果、除尘效果很难保证，目前急需一种集高效脱硫和高效除尘为一体的装置。
发明内容
本发明目的在于提供一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，采用双循环洗涤联合高效烟气整流器处理和高效除雾器进行除雾的钙基湿法烟气脱硫除尘技术，达到高效脱硫除尘一体化，解决现有洗涤方法流畅均匀性差，存在烟气偏流、紊流、逃逸等问题，脱硫和除尘效果很难同时保证的技术问题；还解决两级屋脊除雾器后、液滴只能控制在75mg/Nm3左右、在烟气里面含有石膏浆液和烟尘的情况下很难除尘效果不能保证、出口烟尘浓度无法达到超低排放(5mg/Nm3)的技术难题。
为实现上述技术目的，本发明采取如下技术方案：
一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，是一个喷淋吸收塔，塔底设有烟气入口，顶部设有烟气出口，其特征在于：所述喷淋吸收塔的塔体最底部为吸收塔浆池；所述吸收塔浆池的上方自下而上依次设置一级循环喷淋洗涤区、二级循环喷淋洗涤区和除雾区；所述一级循环喷淋洗涤区自下而上依次为一级循环烟气整流区、一级吸收区、一级浆液喷淋层；所述二级循环喷淋洗涤区自下而上依次为二级浆液收集盘、二级循环烟气整流区、二级吸收区和二级浆液喷淋层；所述一级循环烟气整流区和二级循环烟气整流区内都设有高效烟气整流器；所述除雾区设高效除雾器；所述吸收塔浆池和一级浆液喷淋层之间设有浆液循环管，喷淋吸收塔底部上设有吸收塔进气管和石膏排出管；所述喷淋吸收塔的一侧设有二级循环浆液箱，所述二级循环浆液箱的外部分别有管道连接二级浆液喷淋层和二级浆液收集盘。高效烟气整流器采取一、二级循环形式分散布置形式，采取不同的设计形式和材质，一级循环安装在喷淋层下1m左右，二级循环安装在喷淋层下1m左右。
优选的，所述高效烟气整流器为百叶窗圆环旋流整流器，百叶窗圆环旋流整流器由多层呈圆环状的整流片组成，每个整流片的横截面与水平方向呈40°倾斜,其采取特殊设计方案起、选用亲水性材质能够起到整流烟气、均布流畅、分割气泡、形成水膜、延长烟气停留时间的作用。从而能够起到加强脱硫效果、增强微细颗粒物扑捉能力。
优选的，所述浆液循环管上设有一级循环浆液泵，二级循环浆液箱连接二级浆液喷淋层的管道上设有二级循环浆液泵，所述石膏排出管上设有石膏排出泵，吸收塔进气管上设有吸收塔氧化风机。
优选的，所述高效除雾器为屋脊除雾器，屋脊叶片间距控制在25mm以下，屋脊除雾器液滴含量不超过20mg/Nm3。
优选的，所述吸收塔浆池的深度满足吸收塔浆池的浆液体积使浆液循环停留时间不低于5分钟。
优选的，所述一级浆液喷淋层距离塔底的距离为浆池高度和满足烟气在一级吸收区停留时间不低于3.5s所要求的高度之和。
优选的，所述二级浆液收集盘离一级浆液喷淋层的距离不小于3m，二级浆液喷淋层离塔顶除雾区的距离不低于2m，二级浆液收集盘和二级浆液喷淋层的距离为满足烟气在二级吸收区停留时间不低于3s所要求的高度。
优选的，所述高效除雾器与塔顶的距离不小于1m。
优选的，所述一级浆液喷淋层的洗涤浆液的pH范围为4.8～5.2.
更优选的，所述二级浆液喷淋层的洗涤浆液的pH范围为5.8～6.2。
本发明采用两级分区烟气整流加两级分区浆液洗涤的方式，使烟气在一座吸收塔中经过两个串联的烟气整流和循环喷淋洗涤过程，使烟气中的SO2和微细粉尘被洗涤吸收。具体的一体化湿法脱硫除尘工艺过程如下：未经处理的烟气从烟气入口进入吸收塔，首先经过一级循环烟气整流区，通过高效烟气整流器后使得烟气流畅均匀分布，大幅提高一级循环脱硫效率和除尘效率，然后自下而上通过吸收塔一级循环喷淋洗涤区，与自上而下来自一级浆液喷淋层的低pH值的雾化浆液逆流接触，烟气中部分SO2和粉尘在一级循环喷淋洗涤区被除去。经一级喷淋洗涤的烟气向上通过二级循环喷淋洗涤区，从二级浆液收集盘的烟气环形通道自下而上进入二级循环，经过二级循环烟气整流区，并再次通过高效烟气整流器后使得烟气流畅均匀分布，二级循环含固量很低，会大幅提高二级循环的除尘效率；自上而下来自二级浆液喷淋层的高pH值的雾化浆液逆流接触，烟气中其余的SO2和粉尘在二级吸收区中被除去，洗涤后的烟气经塔顶的高效除雾器除去液滴后通过烟气出口排出吸收塔。
所述两级洗涤吸收塔装置的脱硫率按如下公式计算：
ηs＝ηs1+(1-ηs1)*ηs2
ηs——装置脱硫率，％；
ηs1——装置一级循环洗涤脱硫率，％；
ηs2——装置二级循环洗涤脱硫率，％；
所述两级洗涤吸收塔装置的脱尘率按如下公式计算：
ηd＝ηd1+(1-ηd1)*ηd2
ηd——装置除尘效率，％；
ηd1——装置一级循环洗涤除尘率，％；
ηd2——装置二级循环洗涤除尘率，％；
本发明脱硫工艺通过采用浆液分区采用不同pH的洗涤浆液对烟气进行分级洗涤，首先通过低pH值的浆液对烟气进行一次洗涤后使烟气中SO2、烟尘含量降低，然后再通过高pH值的浆液对一次洗涤后的烟气进行二次洗涤，实现高效脱硫的目的；最后通过高效除雾器，进行高效除雾除尘，控制液滴含量。与现有技术相比，其技术优势在于：
1、采用两级循环浆液洗涤技术，一级循环喷淋洗涤区所需的喷淋浆液由吸收塔浆池提供，并回到吸收塔浆池进行循环利用，此循环通过一级循环浆液泵实现；二级循环喷淋洗涤区所需的喷淋浆液由吸收塔外置的二级循环浆液箱提供，洗涤后的浆液经过吸收塔内的二级浆液收集盘收集回到二级循环浆液箱进行循环利用，此循环通过二级循环浆液泵实现，在二级循环下方设置二级循环收集盘，其上有导流锥，该装置在收集二级循环浆液的同时起到分割、均流的作用；通过两级循环浆液洗涤技术的使用，即使入口烟气的SO2浓度高达15000mg/Nm3时，吸收塔出口烟气中的SO2浓度仍可降低至35mg/Nm3以下，脱硫效率可高达99.8％，满足超低排放标准的要求。
2、采用二级烟气整流技术，在烟气入口和一级循环喷淋洗涤区之间设置一级循环烟气整流区，在二级吸收区和二级浆液喷淋层之间设置二级循环烟气整流区，采取二级循环形式分散布置形式，通过高效烟气整流器使得烟气流畅均匀分布，大幅提高循环脱硫效率和除尘效率，实现即使入口烟尘浓度高达25mg/Nm3时，吸收塔出口烟尘浓度仍可降低至5mg/Nm3以下，脱尘效率高达80％以上，满足超低排放标准要求；
3、在塔顶设置高效除雾器，可以有效控制出口液滴含量在20mg/Nm3以下，同时由于二级循环浆液含固量较低，除雾器在减少携带液滴的同时，大幅减少出口烟尘浓度，使得出口烟尘浓度达到超低排放；
4、实现浆液分区，脱硫石膏从低pH值的吸收塔浆池排出，有利于脱硫副产物完全氧化为石膏，从吸收塔排出的脱硫石膏的表面含水率小于8％，石膏粒径中径值在20～30微米之间，得到高品质的石膏；
综上，本发明采用双循环洗涤联合高效烟气整流器处理和高效除雾器进行除雾的钙基湿法烟气脱硫除尘技术，达到高效脱硫除尘一体化，实现SO2、烟尘的超低排放，其中SO2最低可以控制10mg/Nm3以下，烟尘可以控制到5mg/Nm3以下。
附图说明
图1是本发明涉及的双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置的结构示意图。
附图标记：1-烟气入口、2-烟气出口、3-吸收塔浆池、4-石膏排出泵、5-一级循环喷淋洗涤区、51-一级循环烟气整流区、52-一级吸收区、53-一级浆液喷淋层、6-二级循环喷淋洗涤区、61-二级浆液收集盘、62-二级循环烟气整流区、63-二级吸收区、64-二级浆液喷淋层、7-除雾区、71-高效除雾器、8-二级循环浆液箱、9-一级循环浆液泵、10-二级循环浆液泵、11-吸收塔氧化风机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明涉及一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，是一个喷淋吸收塔，塔底设有烟气入口1，顶部设有烟气出口2，其特征在于：所述喷淋吸收塔的塔体最底部为吸收塔浆池3；所述吸收塔浆池3的上方自下而上依次设置一级循环喷淋洗涤区5、二级循环喷淋洗涤区6和除雾区7；所述一级循环喷淋洗涤区5自下而上依次为一级循环烟气整流区51、一级吸收区52、一级浆液喷淋层53；所述二级循环喷淋洗涤区6自下而上依次为二级浆液收集盘61、二级循环烟气整流区62、二级吸收区63和二级浆液喷淋层64；所述一级循环烟气整流区53和二级循环烟气整流区64内都设有高效烟气整流器；所述除雾区7设高效除雾器71；所述吸收塔浆池3和一级浆液喷淋层53之间设有浆液循环管，喷淋吸收塔底部上设有吸收塔进气管和石膏排出管；所述喷淋吸收塔的一侧设有二级循环浆液箱8，所述二级循环浆液箱8的外部分别有管道连接二级浆液喷淋层64和二级浆液收集盘61。
其中，所述高效烟气整流器为旋流圆环整流器，旋流式圆环整流器由多层呈圆环状的整流片组成，每个整流片的横截面与水平方向呈40°倾斜,其采取特殊设计方案起、选用亲水性材质能够起到整流烟气、均布流畅、分割气泡、形成水膜、延长烟气停留时间的作用。从而能够起到加强脱硫效果、增强微细颗粒物扑捉能力。所述浆液循环管上设有一级循环浆液泵9，二级循环浆液箱8连接二级浆液喷淋层63的管道上设有二级循环浆液泵10，石膏排出管上设有石膏排出泵4，吸收塔进气管上设有吸收塔氧化风机12；高效除雾器71为屋脊除雾器，由于采用双循环和高效整流器后，二级含固量大为降低、烟气流畅更加均匀，
在塔内空间配置中，吸收塔浆池3的深度为满足浆液循环停留时间5分钟的高度或石膏排出停留时间5小时所要求的高度；一级浆液喷淋层53距离塔底的距离为浆池高度和满足烟气在一级吸收区52停留时间不低于3.5s所要求的高度之和所述二级浆液收集盘61离一级浆液喷淋层53的距离不小于3m，二级浆液喷淋层64离塔顶除雾器71的距离不低于2m，二级浆液喷淋层64中二级浆液收集盘61和二级浆液喷淋层64的距离为满足烟气在二级吸收区63停留时间3s所要求的高度；所述高效除雾器71与塔顶的距离不小于0.5m。
本发明采用烟气整流后经浆液两级分区洗涤的方式，使烟气在一座吸收塔中经过两个串联的循环喷淋洗涤过程，使烟气中的SO2和微细粉尘被洗涤吸收。具体的一体化湿法脱硫除尘工艺过程如下：未经处理的烟气从烟气入口1进入吸收塔，首先经过一级循环烟气整流区51，通过高效烟气整流器后使得烟气流畅均匀分布，大幅提高一级循环脱硫效率和除尘效率，然后自下而上通过吸收塔一级循环喷淋洗涤区5，与自上而下来自一级浆液喷淋层53的低pH值的雾化浆液逆流接触，烟气中部分SO2和粉尘在一级循环喷淋洗涤区5被除去。经一级喷淋洗涤的烟气向上通过二级循环喷淋洗涤区6，从二级浆液收集盘61的烟气环形通道自下而上通过一级循环烟气整流区62进入二级吸收区63，与自上而下来自二级浆液喷淋层64的高pH值的雾化浆液逆流接触，烟气中其余的SO2和粉尘在一级循环烟气整流区62被除去，洗涤后的烟气经塔顶的除雾区7的高效除雾器71除去液滴后通过烟气出口2排出吸收塔。
上述工艺过程中，一级循环喷淋洗涤区5所需的喷淋浆液由吸收塔浆池3提供，并回到吸收塔浆池3进行循环利用，此循环通过一级循环浆液泵9实现；二级循环喷淋洗涤区6所需的喷淋浆液由吸收塔外置的二级循环浆液箱8提供，洗涤后的浆液经过吸收塔内的二级浆液收集盘收集回到二级循环浆液箱8进行循环利用，此循环通过二级循环浆液泵10实现，在二级循环下方设置二级循环收集盘61，其上有导流锥，该装置在收集二级循环浆液的同时起到分割、均流的作用。两级循环浆液洗涤技术的使用，即使入口烟气的SO2浓度高达15000mg/Nm3时，吸收塔出口烟气中的SO2浓度仍可降低至35mg/Nm3以下，脱硫效率可高达99.8％，满足超低排放标准的要求。在烟气入口1和一级循环喷淋洗涤区5之间设置一级循环烟气整流区51，在二级吸收区和二级浆液喷淋层之间设置二级循环烟气整流区，采取二级循环形式分散布置形式，通过高效烟气整流器使得烟气流畅均匀分布，通过高效烟气整流器使得一级烟气流畅均匀分布，大幅提高一级循环脱硫效率和除尘效率，实现即使入口烟尘浓度高达25mg/Nm3时，吸收塔出口烟尘浓度仍可降低至5mg/Nm3以下，脱尘效率高达80％以上，满足超低排放标准要求；在二级循环喷淋洗涤区6的上方设置除雾区7，利用高效除雾器7可以有效控制出口液滴含量，同时由于二级循环浆液含固量较低，除雾器在减少携带液滴的同时，大幅减少出口烟尘浓度，使得出口烟尘浓度达到超低排放。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，是一个喷淋吸收塔，塔底设有烟气入口(1)，顶部设有烟气出口(2)，其特征在于：
所述喷淋吸收塔的塔体最底部为吸收塔浆池(3)；
所述吸收塔浆池(3)的上方自下而上依次设置一级循环喷淋洗涤区(5)、二级循环喷淋洗涤区(6)和除雾区(7)；
所述一级循环喷淋洗涤区(5)自下而上依次为一级循环烟气整流区(51)、一级吸收区(52)、一级浆液喷淋层(53)；
所述二级循环喷淋洗涤区(6)自下而上依次为二级浆液收集盘(61)、二级循环烟气整流区(62)、二级吸收区(63)和二级浆液喷淋层(64)；
所述一级循环烟气整流区(53)和二级循环烟气整流区(64)内都设有高效烟气整流器；
所述除雾区(7)设高效除雾器(71)；
所述吸收塔浆池(3)和一级浆液喷淋层(53)之间设有浆液循环管，喷淋吸收塔底部上设有吸收塔进气管和石膏排出管；
所述喷淋吸收塔的一侧设有二级循环浆液箱(8)，所述二级循环浆液箱(8)的外部分别有管道连接二级浆液喷淋层(64)和二级浆液收集盘(61)。
2.根据权利要求1所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述高效烟气整流器为百叶窗圆环旋流整流器，百叶窗圆环旋流整流器由多层呈圆环状的整流片组成，每个整流片的横截面与水平方向呈40°倾斜，并且错层布置，起到分割气泡作用。
3.根据权利要求1所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述浆液循环管上设有一级循环浆液泵(9)，二级循环浆液箱(8)连接二级浆液喷淋层(64)的管道上设有二级循环浆液泵(10)，所述石膏排出管上设有石膏排出泵(4)，吸收塔进气管上设有吸收塔氧化风机(11)。
4.根据权利要求1所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述高效除雾器(71)为屋脊除雾器，屋脊叶片间距控制在25mm以下，屋脊除雾器液滴含量不超过20mg/Nm3。
5.根据权利要求1所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述吸收塔浆池(3)的深度满足吸收塔浆池(3)的浆液体积使浆液循环停留时间不低于5分钟。
6.根据权利要求1所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述一级浆液喷淋层(53)距离塔底的距离为浆池高度和满足烟气在一级吸收区(52)停留时间不低于3.5s所要求的高度之和。
7.根据权利要求1所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述二级浆液收集盘(61)离一级浆液喷淋层(53)的距离不小于3m，二级浆液喷淋层(64)离塔顶除雾区(7)的距离不低于2m，二级浆液收集盘(61)和二级浆液喷淋层(64)的距离为满足烟气在二级吸收区(63)停留时间不低于3s所要求的高度。
8.根据权利要求1所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述高效除雾器(71)与塔顶的距离不小于1m。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述一级浆液喷淋层(53)的洗涤浆液的pH范围为4.8～5.2。
10.根据权利要求9所述的一种双循环洗涤湿法烟气高效脱硫和高效除尘一体化装置，其特征在于：所述二级浆液喷淋层(64)的洗涤浆液的pH范围为5.8～6.2。
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