CN85104366A

CN85104366A - 湿式烟道废气除硫装置

Info

Publication number: CN85104366A
Application number: CN85104366.6A
Authority: CN
Inventors: 黑田博; 西村士; 神田修; 野沢滋; 溝口忠昭
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1984-02-20
Filing date: 1985-06-08
Publication date: 1986-12-03
Also published as: FI850681L; ATE132770T1; DK75385A; NO850656L; DK109495A; KR850006326A; NO172215B; EP0162536B1; JPS60172335A; FI850681A0; DE3588075T2; KR920005913B1; DK172817B1; EP0162536A1; DK75385D0; NO172215C; DK172959B1; JPH0536085B2; DE3588075D1; CN1007963B

Abstract

本发明是关于一个湿式烟道废气除硫装置，它克服了现有技术中的缺点，吸收塔不需要装备特殊的部件，并能省去用来进行中和和氧化的部件。该装置是用钙吸收剂除去废气中含的SO_x(硫的氧化物)并回收副产品石膏。该装置的特征是：把装置的除尘部分与传统的吸收塔合并在一起，并把这个除尘部分设计成兼有中和未反应的石灰石的功能和进行氧化的功能。也就是说，该装置的特征就是把用来进行气体冷却、除尘、吸收和除去SO_x以及除去带入的水雾的所有部件都放在同一个装置内。

Description

本发明是关于一种湿式烟道废气除硫装置，尤其是指用来吸收和除去硫的氧化物（下文均用SO_X来表示）的那种湿式烟道废气除硫装置。

现在实际使用的湿式烟道废气除硫装置的主要特点是：装置内使用钙吸收剂并且把石膏作为副产品回收。也就是说，这种装置是根据石灰石-石膏工艺（或者石灰-石膏工艺）设计的，用石灰石、生石灰或熟石灰作吸收剂。图11表示传统的烟道废气除硫装置，在该装置中，用石灰石作吸收剂，把石膏作为副产品回收，把锅炉中或类似设备中的废气1引入除尘塔2，废气在除尘塔中冷却、除尘和部分除硫。然后，把从除尘塔中出来的气体导入吸收塔3，气体在吸收塔中同循环的稀浆接触，由除雾器4除去水雾后从吸收塔中排出。另一方面，用石灰石泥浆泵21把作为吸收剂稀浆的石灰石稀浆20打进吸收塔的循环罐5，再用吸收塔的循环泵7把石灰石稀浆从循环罐打进装在吸收塔内部的喷嘴中，石灰石稀浆从喷嘴中喷淋到塔内，与废气接触，吸收并除去废气中含的SO_X，然后，石灰石稀浆又返回循环罐，通过这样的循环对其重复使用。吸收废气后的稀浆用吸收塔的排料泵8排到除尘塔2的循环罐6内，这些稀浆与除尘塔内的废气进一步接触，除去废气中所含的SO_X，从而降低了泥浆中未反应的石灰石的量。与废气作用后的泥浆送到副产品回收***，也就是送到氧化塔12的进料罐10中，然后加入硫酸，使进料罐中未反应的石灰石转化为亚硫酸钙，同时把稀浆的PH值调整到适宜于氧化的PH值。用氧化塔12的进料泵11将调整PH以后的稀浆打进氧化塔，在氧化塔中用空气把亚硫酸钙氧化成石膏，然后，经导管13把它们送到增稠器14中去浓缩，生成的石膏稀浆用离心分离机17脱水，以回收得到粉末状的石膏18。从增稠器14和离心分离机17中滤出的水可循环重复使用。

然后，在这一现有技术中，吸收塔和除尘塔是分开设置的，而且需要有中和稀浆（从吸收***中排出的）中所含未反应的石灰石的设备（硫酸用的罐、泵等）和用来氧化亚硫酸钙的装置。这样，就带来了一些缺点：使占地面积增加，装置变得复杂化，而且还需要有供未反应的石灰石（剩余的石灰石）和加入硫酸的设备。

基于上述原因，现已设计了一个紧凑的脱硫装置，它减少了用于这些化学试剂的设备，简化了装置，缩小了占地面积。

本发明的目的是提供一个湿式烟道废气除硫装置，它克服了原工艺的上述缺点，吸收塔不需要装备特殊部件，并能省去用于中和和氧化的设备。

简要地说，本发明设计的是这样一种装置：装置内的除尘部分是与传统的吸收塔合并在一起的，而且这个除尘部分还兼有中和未反应的石灰石的功能和进行氧化的功能，也就是说，本发明就是一种湿式烟道废气除硫装置，它是用钙吸收剂除去废气中所含的SO_X，把石膏作为副产品回收。该装置的特征是：在同一个装置内装有进行气体冷却、除尘、吸收和去除SO_X以及除去夹带进来的小雾的各种设备。

图1为一种本发明实施例的湿式烟道废气除硫装置的原理图。

图2表示除尘部分循环罐中稀浆的PH值与剩余石灰石的百分比之间的关系。

图3表示除尘部分循环罐中稀浆的PH值与氧化速率之间的关系。

图4表示通入的空气量与氧化速率之间的关系。

图5、图6、图7、图8均为湿式烟道废气除硫装置的原理图，它们是本发明的其他几种实施例。

图9是除尘部分稀浆循环罐内搅拌器和空气进气管布置情况的侧视图。

图10是上述布置情况的平面剖面图。

图11是传统的湿式烟道废气除硫装置的工艺流程图。

下面参照附图对本发明进行更为详尽的叙述。

如上所述，图1是作为本发明的一个实施例的湿式烟道废气除硫装置的原理图。在这个图上，装置是由下列几部分组成的：一个垂直安装的圆筒形塔体50;一个除尘部分34和一个吸收部分35，它们分别设在塔体50的下部和上部;一个除尘部分的循环罐36，它位于塔体的底部;一组搅拌部件32，它装在循环罐36的里面;一根开有若干小孔的空气进气管30，它把空气送进除尘部分循环罐36的液体表面上;进行氧化用的筛板31，它装在空气进气管30的上方;一台泵和一个喷淋装置，它们把除尘部分循环罐36内吸收的液体送入并喷淋到除尘部分34中;一个用来进废气1的气窗45，它位于除尘部分34处;一根导管39A，它把装吸收液的循环罐38里的一部分吸收液加到除尘部分的循环罐36中去;一个吸收液用的喷淋装置22，它装在吸收部分35处;一个供吸收液用的收集器33，它装在喷淋装置22的下面;装吸收液用的一个循环罐38，这种吸收液是在收集器33中被收集，并且通过排水管40进行循环的;泵39，它把罐38内的吸收液打进吸收部分35的喷淋装置22内;一组搅拌装置43，它装在吸收部分的循环罐38内;把吸收剂（CaCO₃）送入吸收部分的循环罐38内的一个部件;一个废气出口46，它位于塔体的顶部;一个除雾器4，它装在吸收部分35的喷淋装置22和废气出口46之间;还有一根管道13，它是用来排出除尘部分循环罐36中所含的液体的石膏，排出时经由泵37和管线13。

从锅炉中及类似设备中出来的废气1通过吸收塔下部的废气出口45进入除尘部分34，废气在除尘部分除尘、冷却和部分除硫。以除尘部分出来的废气向上流动，通过用来接收吸收液的收集器33及扩散板49，然后，进入吸收塔内的吸收部分35，在吸收部分，废气中含的SO₂被含有钙吸收剂（CaCO₃，Ca（OH）₂，CaO）的稀浆吸收和除去。用除雾器4除去反应后的废气中夹带的水雾，然后从吸收塔顶部的出口排出。另一方面，把吸收剂（CaCO₃等）稀浆打入吸收部分35的循环罐38中，在罐38内的稀浆由搅拌器43搅拌，然后通过循环泵39进入吸收部分35，以吸收废气中所含的SO_X。这些稀浆再由收集器33收集后返回到吸收部分的循环罐38中，并且通过循环使之重复使用。一个收集器的实施例是一些横截面为U字形（槽形或半圆形管子）的接收器按锯齿形排列成多级台阶，正如在本申请人登记的日本专利申请号Sho 58-126363/1983中描述的那样。（U，S，Ser Иo.51065，1984年1月16日登记）。收集器可由若干个象集水器皿那样的漏斗形装置组成。一部分上面所述的稀浆经过导管39A排到除尘部分的循环罐36内，其数量相当于送进去的吸收剂（CaCO₃）稀浆的量。稀浆送入除尘部分的循环罐36中，在循环罐中被搅拌器32搅拌，再用泵37打到除尘部分34中，在除尘部分与废气接触，进一步消耗稀浆中所含的未反应的石灰石。另外，通过位于除尘部分循环罐36上方的空气进气管30，把空气加到罐内的液体表面上。在空气进气管30的上方有一个用来进行氧化的筛板31，除尘部分循环液体（即吸收了塔内的SO₂并降低了PH值的循环液体）在筛板上能有效地与空气相接触，因此把吸收SO₂气体后形成的亚硫酸钙氧化成石膏。产生的含石膏的稀浆通过除尘部分的循环泵37排到增稠器和离心分离机中去，在那里进行浓缩和分离，最终回收得到粉末状石膏，其含水量不超过10%。至于上述氧化用的筛板31，可以采用任何一种型式，只要它能够保证亚硫酸钙（稀浆）和空气有效的接触就行，例如：可以采用金属网，或填料一类的型式。这种金属网、填料等可以由能起氧化催化剂作用的金属构成，也可以用涂上这种金属的办法构成。

为了回收优质石膏，需要降低从除尘部分循环罐36排入增稠器中去的稀浆中的未反应的石灰石的浓度，同时还需要使除尘部分循环罐36中的亚硫酸钙完全氧化。已经发现，为了达到这些条件，必须仔细选择除尘部分的循环罐36中稀浆的PH值，循环罐的容量以及氧化时送进空气的量。

图2表示除尘部分的循环罐中稀浆的PH值与剩余的石灰石百分比之间的关系。在这个图上，曲线A表示在除尘部分稀浆罐中稀浆的滞留时间较短，曲线B表示稀浆的滞留时间较长。此外，剩余石灰石的百分比是根据稀浆分析结果由石灰石浓度（摩尔/升）与总钙浓度（摩尔/升）的比率得出的。从这个图上看出，随着PH值的降低，剩余石灰石的百分比也会降低，同样，在循环罐的容量较大时，剩余的百分比也可以降低。

图3表示除尘部分的循环罐中稀浆的PH值与其氧化速率的关系。这些结果是在使用图1所表示的装置时得到的。在这个场合下，用来氧化的筛板只有一级，从这个图上看出，降低稀浆的PH值，可获得较高的氧化速率，但是PH值在5以下就没有多大差别了。

图4表示氧化时通入空气的量与氧化速率之间的关系，这也是使用图1的装置得到的结果（除尘部分的循环罐中稀浆的PH值为5.5）。可以看出，氧化速率随着通入空气量的增加而增加。至于氧化时通入的空气量，当它一直在达到其理论用量的2倍之前时，表现出十分明显的影响。

签于这些事实，通过降低除尘部分循环罐中稀浆的PH值（也就是把PH值控制在较低的值），有可能降低剩余石灰石的百分比，并且提高氧化速率。然而，如果在除尘部分稀浆的PH值降得太低，除尘部分的除硫作用变差，这样就会增加吸收部分除硫的负荷，从而需要增加吸吸收部分循环液体的量。另外，当亚硫酸钙被氧化时，常常会部分地形成游离的亚硫酸钙，这就使得循环罐中稀浆的PH值波动范围增大，因而又可能会引起结垢问题。另一方面，就剩余石灰石的百分比而言，即使除尘部分的循环罐中稀浆的PH值低于5.5，对它也没有多大的作用，同样，对于氧化速率来说：即使稀浆的PH值低于4.0，也不会对它产生大的作用，因此，除尘部分稀浆的PH值范围以4.0-5.5之间为好。另外，为了获得实际需要的氧化速率，氧化时通入的空气量最好为其理论用量的两倍或更多一些。

另一方面，在废气量减少和（或）SO₂浓度降低时，如果吸收部分的循环液体量仍然控制在既定的条件下，则势必会出现除硫过分的情况（也就是说，除硫超出其预定值）。另外，当废气量减少和SO₂浓度降低时，除掉的SO₂的绝对量减少了，因此氧化时需要通入的空气量也减少了。在这种情况下，白白浪费了循环泵的动力和为氧化而通入的空气，因此，当吸收部分和（或）除尘部分的液体循环量随着废气量和SO₂浓度（即随着负荷量）的减少而降低，而且为了氧化而通入的空气量也减少时，就有可能降低动力消耗。至于降低液体循环量的方法可以采用停开几台泵或者改变泵马达的转速。此外，对于氧化时通入的空气量，也可以采用类似的方法。

在图1所示的实施例中，对于氧化用的空气进气管30，由于考虑到结垢问题，所以采用让空气流向循环罐的液体的表面的方法，但在图5表示的实施例中，则采用把空气进气管30浸在罐内液体中，从液面下进气的办法。根据这个方法，由于循环液体是同罐内的空气相接触的，氧化速率提高了，因此可以降低氧化时通入的空气的量。此外，在图6表示的实施例中，空气进气管30和氧化用的筛板31都可浸在循环罐的液体内。根据这种结构，氧化用的筛板31对通入液体中的空气的上升起阻挡作用，从而使得空气与循环的液体能有足够长的时间进行接触。在这种情况下，若进一步使用多级的氧化筛板的话，则能增强其氧化作用。

在本发明中，对于除尘部分循环罐中采用的空气进气方式，除了如图1表示的那样用一根开有若干小孔的管子30以外，还可以分别采用图9或图10上表示的那二种进气方式，也就是把空气进气喷嘴30A-30G布置在搅拌器32A-32D的周围。对于这样布置的喷嘴30A-30G来说，最好是喷嘴对着搅拌器32A-32D的叶片，以便使通入的空气能碰到叶片，并在液体中很好地弥散开来。在使用这样布置方式时，能同时获得搅拌稀浆和使通入的空气充分弥散这样两种效果，从而能使亚硫酸钙均匀地氧化，并且效率高。在图9上，搅拌器32E装在空气进气喷嘴30G的下面，这样可防止搅拌器32A产生空气的气窝现象。

对于搅拌器32A-32D，如这些图上所表示的那样，除了将其布置在循环罐36的直径方向上（也就是对着循环罐的中心排列）以外，还可以将搅拌器斜放，这样，搅拌时可以形成涡流状的流体。另外，如果把一根空气进气管固定在搅拌器的轴上，空气沿着轴从搅拌器旋转叶片的后面进入，这样就进一步增强了气-液接触效果。至于旋转叶片，已经发现螺旋浆形的叶片比桨叶形的叶片更合乎要求。

图1、图5和图6上的实施例中，装置里的吸收部分循环罐38是布置在吸收塔的外面，与吸收塔隔开的。然而，如图7所示，当塔的下部用一个隔墙42分隔成两部分时，除尘部分的循环罐36和吸收部分的循环罐38就可以设在同一个塔里，这样一来，除了上面所说的作用外，还能使装置更紧凑。在图上，数字41代表稀浆的泄料管部分。

在上面的实施例中，废气中含的灰尘只能用含吸收剂的稀浆来除去，这就是灰尘混合***，但是也可以使用在图8中表示的灰尘分离***。

图8中表示的装置包括下列部分：一个垂直安放的圆筒形塔体50;一个除尘部分34和一个吸收部分35，它们分别设在塔体内的下部空间和上部空间;一个除尘部分的循环罐36，在塔体50的底部;一根导管51，向除尘部分的循环罐36供水;一台泵37和一台喷淋装置22，它们把除尘部分循环罐36里的水打入并喷淋到除尘部分34;除尘部分34处的一个进废气的气窗45;一台吸收液喷淋装置22，它位于吸收部分35处;一台吸收液收集器33，它在喷淋装置的下面，一台消雾器4A，在收集器33的下面;一台吸收液的循环罐38，它用来接收由收集器33收集的吸收液;一台泵39，它把吸收液循环罐38中的吸收液打进吸收液的喷淋装置22;装在吸收部分的循环罐38里面的一组搅拌装置32;把空气送到液体表面或者送入液体中去的一台设备，这些液体是装在吸收部分的循环罐38里的;一根导管52，它把吸收剂稀浆送到吸收部分的循环罐38中;一个废气出口46，在塔体50的顶部;还有一个把含石膏的稀浆从吸收部分的循环罐38中排出的部件。

如图所示，除尘部分34和吸收部分35的液体循环***是用隔墙42隔开的，水循环进入除尘部分34，以除去和冷却灰尘，在把吸收剂稀浆送进吸收部分35的同时，把空气送进循环罐38的上部。废气中含的雾或灰尘被消雾器4A捕集。

在图8所示的装置中，可以用一个水平的隔板代替隔墙42，这样，循环罐就被隔板隔成上、下两个部分。上面部分装一根空气进气管和一根排料管（用来排出含石膏的液体），把上面部分的PH值控制得低一些，而下面部分装一根吸收剂稀浆的进料管和一根使吸收剂稀浆流到吸收部分的导管，把下面部分的PH值调节得高一些。根据上述方案，SO_X的吸收和亚硫酸钙的氧化均可获得高效率。

实例

用图1所示的那种湿式烟道废气除硫装置进行了一次废气处理的实验。

试验条件如下：

气量：3000标准立方米/小时，SO₂浓度：1000PPm，除硫百分数：90%或更高，入口处灰尘浓度：200毫克/标准立方米，出口处灰尘浓度：15毫克/标准立方米或更低。

试验结果如下：

气量：3000标准立方米/小时，SO₂浓度：1000PPm，除硫百分数：98%，入口处灰尘浓度：200毫克/标准立方米，出口处灰尘浓度：7毫克/标准立方米，石灰石剩余量百分数：0.01%所用的硫酸量：0千克/小时，副产品的石膏的纯度：96.3%。

根据本发明设计的装置，能省掉一个用来把吸收液打进吸收液氧化塔的循环罐以及围绕着氧化塔的一些设备，使装置更紧凑。同时，因为不需要设置供石灰石和硫酸用的设备，也不需要设置向氧化塔送空气的空气压缩机，而可以用一台鼓风机来代替，这样就有可能降低电力消耗。而且，因为除尘部分，吸收部分和除尘部分的循环罐都设在同一个塔内，就可以减少通过管道从一个塔向另一个塔送气时的压力损失。因为废气先在除尘部分进行冷却，然后再进到吸收部分和通过收集器及扩散板，所以不需要用耐热的材料来做收集器和扩散板的材料，用一种便宜的材料就行了。

Claims

1、湿式烟道废气除硫装置，它由下列几部分组成：

一个垂直安装的圆筒形塔体；

一个除尘部分和一个吸收部分，它们分别设在塔体内的下部空间和上部空间；

除尘部分的一个循环罐，它设在塔体的底部；

装在除尘部分循环罐里面的搅拌部件；

把空气送到除尘部分循环罐里液体表面上或者直接送到液体中去的一个部件；

把循环罐里的吸收液送入并喷淋到除尘部分的一台泵和一组喷淋部件。

烟道废气的一个进料窗口，它装在除尘部分；

把吸收液体循环罐的一部分吸收液送到除尘部分循环罐中去的一根导管。

一组吸收液的喷淋部件，它装在吸收部分；

装在喷淋部件下面的一个吸收液收集器；

吸收液的一个循环罐，它用来接收在收集器中收集的吸收液；

把吸收液循环罐中的液体打到吸收部分喷淋部件中去的一台泵；

装在吸收液循环罐里面的搅拌部件；

把吸收稀浆通到吸收液循环罐里的部件；

装在塔体顶部的一个废气出口；以及

用来从除尘部分循环罐中排出含石膏的稀浆的部件。

2、权利要求1所申明的装置，其特征在于，所说的用来把空气送到除尘部分循环罐去的部件是一根管子，它把空气送到循环罐里的液体表面上，或者直接送到液体中。

3、权利要求1所申明的装置，其特征在于，所说的在除尘部分循环罐里的搅拌部件是一个或几个带有旋转叶片的搅拌器，所说的用来把空气送到除尘部分循环罐的部件是一根或几根管子，它把空气送到装在循环罐里的搅拌器的旋转叶片上。

4、权利要求1所申明的装置，其特征在于，用来进行氧化和增强气-液接触效果的筛板装在用来把空气送到除尘部分循环罐里面的那个部件的上面。

5、权利要求1所申明的装置，其特征在于，所说的用来把吸收液循环罐里的一部分吸收液送到除尘部分循环罐去的管道布置在用来氧化的筛板的下面。

6、权利要求1所申明的装置，其特征在于，一台除雾器装在吸收部分吸收液的喷淋部件和废气的出口之间。

7、权利要求1所申明的装置，其特征在于，所说的吸收液用的循环罐是单独地放在塔体外面的。

8、权利要求1所申明的装置，其特征在于，所说的吸收部分循环罐设在塔体内部的一部分空间内，用一个隔墙把它同除尘部分循环罐隔开。

9、权利要求1所申明的装置，其特征在于，所说的收集器是由若干个U字型（槽形的和半圆形管）的器皿以阶梯形垛在一起组成的。

10、一种湿式烟道废气除硫装置，它包括：

一个垂直安装的圆筒形塔体;

一个除尘部分和一个吸收部分，分别设置在塔体内的下部空间和上部空间;

除尘部分的一个循环罐，设在塔体的底部;

一个或几个带旋转叶片的搅拌部件;它（们）装在除尘部分循环罐的里面;

一根或几根把空气送往搅拌器旋转叶片的管子，它（们）装在除尘部分循环罐的里面;

一台泵和一个喷淋部件，它们用来把循环罐里的吸收液送入和喷淋到除尘部分;

装在除尘部分的用来进废气的一个窗口;

把吸收液循环罐中一部分吸收液送到除尘部分循环罐里去的一根管子;

装在吸收部分的一套吸收液喷淋部件;

装在喷淋部件下面的一个吸收液收集器;

一个吸收液循环罐，用来接收在收集器中收集的吸收液;这个循环罐设在塔体内一部分空间中，用一个隔墙把它与除尘部分循环罐隔开;

把吸收液循环罐中的吸收液打到吸收部分喷淋部件中去的一台泵;

装在吸收液循环罐里面的一组搅拌部件;

把吸收剂稀浆送入吸收液循环罐去的部件;

设在塔体顶部的一个废气出口;

从除尘部分循环罐中排出含石膏的稀浆的部件。

11、权利要求10所申明的装置，其特征在于，用来进行氧化和增强气～液接触效应的筛板设置在用来把空气送进除尘部分循环罐里的那个部件的上面。

12、权利要求10所申明的装置，其特征在于，一台除雾器装在吸收部分吸收液喷淋部件和废气出口之间。

13、一个湿式烟道废气除硫装置，它包括下列几部分：

一个垂直安装的圆筒形塔体;

一个除尘部分和一个吸收部分，它们分别设在塔体内的下部空间和上部空间;

除尘部分的一个循环罐，它设在塔体的底部;

把水送到除尘部分的循环罐去的部件;

一台泵和一喷淋部件，它们是用来把除尘部分的循环罐里的水送入并喷淋到除尘部分;

设在除尘部分的一个用来进废气的气窗;

装在吸收部分的一套吸收液喷淋部件;

设在喷淋部件下面的一个吸收液收集器;

吸收液的一个循环罐，用它来接收由收集器集得的吸收液;

用来把吸收液循环罐中的吸收液打到吸收液喷淋部件中去的一台泵;

装在吸收部分的循环罐里面的一组搅拌部件;

把空气送到吸收部分的循环罐里的液体表面上或者直接送进液体中的一个部件;

把吸收剂稀浆送入吸收部分的循环罐的部件;

设在塔体顶部的一个废气出口;以及

用来从吸收部分的循环罐中排出含石膏的稀浆的部件;

14、权利要求13所申明的装置，其特征在于，所说的吸收部分循环罐里的搅拌部件是一个或几个带有旋转叶片的搅拌器，而所说的把空气送进吸收部分循环罐去的部件是一根或几根导管，用这些导管把空气送向装在循环罐里的搅拌器的旋转叶片。

15、权利要求13所申明的装置，其特征在于，用来进行氧化和增强气～液接触效应的筛板设在用来把空气送进吸收部分循环罐里面的那个部件的上面。

16、权利要求13所申明的装置，其特征在于，一台除雾器是装在吸收部分吸收液喷淋装置和废气出口之间。

17、权利要求13所申明的装置，其特征在于，所说的吸收液体循环罐单独地装在塔体的外面。

18、权利要求13所申明的装置，其特征在于，所说的吸收部分的循环罐设在塔体内部的一部分空间内，用一个隔墙把它同除尘部分的循环罐隔开。