一种烟气脱硫除尘方法及装置 |
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| 申请号 | CN201610048279.X | 申请日 | 2016-01-25 | 公开(公告)号 | CN105642097A | 公开(公告)日 | 2016-06-08 |
| 申请人 | 中国石油大学(北京); | 发明人 | 刘坚; 林占彬; 徐春明; 赵震; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种烟气 脱硫 除尘方法及装置，所述装置包括脱硫塔(1)，脱硫塔(1)内部空间由第一隔板(5)和第二隔板(6)由上至下分隔为相互封闭的上仓(2)、中仓(3)和下仓(4)，上仓(2)顶部为烟气排放口(21)，上仓内由上至下设置除雾装置(22)；中仓(3)设置烟气入口(31)用于将待处理烟气引入脱硫塔，中仓(3)内设置至少一个烟气通道(32)用于连通上仓(2)和下仓(4)的空间，中仓(3)内部的顶部设置喷淋装置(33)；下仓(4)底部设置用于储放 烟气脱硫 剂溶液的储液池(41)，中仓(3)和下仓(4)之间的第二隔板(6)设置至少一根散射管(42)，散射管(42)连通中仓(3)和下仓(4)的空间。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种烟气脱硫除尘装置，其特征在于，所述装置包括脱硫塔(1)，所述脱硫塔(1)内部空间由第一隔板(5)和第二隔板(6)由上至下分隔为相互独立的上仓(2)、中仓(3)和下仓(4)，其中上仓(2)顶部为烟气排放口(21)，上仓内设置除雾装置(22)；中仓(3)在脱硫塔壁设置烟气入口(31)用于将待处理烟气引入脱硫塔，中仓(3)内设置至少一个烟气通道(32)用于连通上仓(2)和下仓(4)的空间，中仓(3)内部的顶部设置喷淋装置(33)；下仓(4)底部设置用于储放烟气脱硫剂的储池(41)，中仓(3)和下仓(4)之间的第二隔板(6)设置至少一根散射管(42)，散射管(42)连通中仓(3)和下仓(4)的空间，且散射管(42)在下仓(4)内的出口(421)位于储液池(41)内；其中散射管管内截面总面积与脱硫塔中仓截面面积比为1： |
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| 说明书全文 | 一种烟气脱硫除尘方法及装置技术领域背景技术[0002] 烟道气脱硫(FGD)，是目前世界上惟一大规模商业化应用的脱硫技术。烟气脱硫技术按脱硫剂和脱硫产物的干湿形态可以分为三类工艺：湿法脱硫技术(脱硫剂和副产物均为混态)、半干法脱硫技术(脱硫剂在干燥状态下脱硫，在湿状态下再生,或是在湿状态下脱硫,在干状态下处理脱硫产物)、干法脱硫技术(脱硫剂和副产物均为干态)。世界各国研究开发的烟气脱硫技术达200多种，但商业应用的不超过20种。 [0003] (1)湿法烟气脱硫技术 [0004] 湿法烟气脱硫技术(WetFlueGasDesulfurization)缩写WFGD己有几十年的商业应用历史，具有技术成熟、工艺简单、运行稳定和脱硫效率高等优点。但也存在脱硫产物的处理比较麻烦；烟温降低不利于扩散；传统湿法的工艺较复杂；占地面积大、基建投资大(约占电厂总投资的1/5)、运行费用高(约占电厂总运行费用的8～18％)、耗水量大、生成的副产物(如石膏)因受使用的限制易造成二次污染；脱硫后烟气温度低，需再热方可排烟等缺点。因此使该技术的应用推广受到一定程度的影响。 [0005] (2)半干法脱硫技术 [0006] 半干法烟气脱硫技术是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，是利用烟气的显热蒸发石灰浆液中的水分，同时在干燥过程中，石灰与烟气中的SO2反应生成亚硫酸钙等，并使最终产物成为干粉状。半干法脱硫反应是在气、液、固三相中进行，其典型工艺为喷雾干燥法(DSA)即雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与热烟气接触、反应生成副产物硫酸钙，其中的水分被热烟气蒸发，最终成为干粉状，同飞灰一起被除尘器收集。该工艺主要由生石灰接收贮存系统、浆液制备供应系统、吸收反应系统、灰渣处理和再循环系统、监控系统组成，其主要特点：①系统简单，占地面积小，投资费用低；②以石灰作吸收剂且品质要求高、价格高；③脱硫产物呈干态，无废水排放，但产物综合利用受限制；④下游除尘设备受一定影响等。然而该工艺适用范围窄，一般适用于中低硫煤。单塔处理容量限于200MW机组以下烟气量，超过200MW的锅炉需平行安装多个吸收塔。 [0007] 工业中常用的半干法脱硫系统与湿法脱硫系统相比，省去了制浆系统，将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH)2水溶液改为喷入CaO或Ca(OH)2粉末和水雾。而与干法脱硫系统相比，克服了炉内喷钙使SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点，提高了脱硫剂的利用率，且工艺、设备简单，耗水、耗能、投资及运行费用低，生成的干态固体废物体积小、易处理等优点，有很好的发展前景。但因商业化应用历史短，许多问题如单机容量较小，钙硫比偏高(2.3-3.0)，喷嘴易腐蚀、磨损和堵塞。因此该技术的应用受到很大限制。 [0008] (3)干法脱硫技术 [0009] 干法脱硫反应在无液相介入的完全干燥状态下进行，反应产物亦为干粉状，其主要优点为：过程耗水量少，一般不会造成二次污染，脱硫后烟气温度高，可自行排烟，硫便于回收等。但由于气固相反应速率较低，致使脱硫过程空速低，设备庞大，脱硫率常不及湿法。 [0010] 可见，最理想的脱硫方向为湿法烟气脱硫技术，然而这种技术方法存在着占地面积大、基建投资大、运行费用高、耗水量大、生成的副产物(如石膏)因受使用的限制易造成二次污染；脱硫后烟气温度低，需再热方可排烟等缺点。因此寻找一种新的投资少，运行费用低，脱硫效率高，结构简单，并且能够减少二次污染，实现脱硫除尘一体化的技术成为解决这一问题的必要途径。 发明内容[0011] 本发明的一个目的在于提供一种烟气脱硫除尘装置；所述的烟气脱硫除尘装置证投资少，运行费用低，节能，脱硫效率高，结构简单，并且能够减少二次污染且脱硫除尘实现一体化； [0012] 本发明的另一目的在于提供一种烟气脱硫除尘方法。 [0013] 为达上述目的，一方面，本发明提供了一种烟气脱硫除尘装置，所述装置包括脱硫塔1，所述脱硫塔1内部空间由第一隔板5和第二隔板6由上至下分隔为相互独立的上仓2、中仓3和下仓4，其中上仓2顶部为烟气排放口21，上仓内设置除雾装置22；中仓3在脱硫塔壁设置烟气入口31用于将待处理烟气引入脱硫塔，中仓3内设置至少一个烟气通道32用于连通上仓2和下仓4的空间，中仓3内部的顶部设置喷淋装置33；下仓4底部设置用于储放烟气脱硫剂的储池41，中仓3和下仓4之间的第二隔板6设置至少一根散射管42，散射管42连通中仓3和下仓4的空间，且散射管42在下仓4内的出口421位于储液池41内；其中散射管管内截面总面积与脱硫塔中仓截面面积比为1：(1.5-3)。 [0014] 其中可以理解的是，所述脱硫塔中仓截面面积应该是排除了烟气通道的截面面积。 [0015] 根据本发明一些具体实施方案，所述散射管42在中仓3内的出口422是开设在第二隔板6上。 [0016] 也就是说所述散射管是由第二隔板开始向下仓的储池延伸。 [0017] 所述散射管在储池内的长度可以根据填充的脱硫剂来确定，而根据本发明一些具体实施方案，所述散射管在储池内的长度为储池高度的1/3-4/5。 [0018] 根据本发明一些具体实施方案，所述除雾装置22为两级除雾装置；优选所述除雾装置包括设置在下部的粗除雾器221和设置在上部的细除雾器222。 [0019] 所述除雾器为本领域常规装置，本发明采用适合本发明的脱硫塔尺寸的除雾器即可。 [0020] 根据本发明一些具体实施方案，所述烟气通道32为1-10个。 [0021] 根据本发明一些具体实施方案，所述散射管为5-20个，且在第二隔板6上均匀分布设置。 [0022] 根据本发明一些具体实施方案，所述喷淋装置上设置喷头。 [0023] 所述喷头数量及排列位置可以根据喷淋效果及装置尺寸而设置，其数量选择和排列位置无需本领域技术人员付出更多创造性劳动。 [0024] 根据本发明一些具体实施方案，所述烟气入口在脱硫塔外部一侧设置文丘里管7；其中文丘里管入口段71、喉道72和扩径段73的最大截面面积比为100：(25-50)：(120-300)。 [0025] 其中可以理解的是，这里所述的截面，是指与文丘里管轴线垂直方向的截面。 [0026] 根据本发明一些具体实施方案，文丘里管文丘里管入口段、喉道和扩径段的最大截面面积比为100：(25-50)：(120-300)。 [0027] 另一方面，本发明还提供了一种烟气脱硫除尘方法，所述方法包括：首先对引入烟气脱硫除尘装置的烟气喷淋水降温，然后将经过喷淋处理的烟气通入到脱硫剂粉末中，烟气由脱硫剂粉末中逸散出来后，再经过除雾处理后进行排放。 [0029] 所述氧化镁为常规市售的氧化镁粉末即可，本发明对于氧化镁的型号、厂家、粒度并无特别要求。譬如市售的多种型号的40目以下的氧化镁粉末。 [0030] 根据本发明一些具体实施方案，对引入烟气脱硫除尘装置的烟气喷淋水以将烟气温度降至50-200℃。 [0031] 根据本发明一些具体实施方案，所述烟气脱硫除尘装置为本发明前面任意所述的烟气脱硫除尘装置。 [0032] 根据本发明一些具体实施方案，所述方法包括，将所述烟气通过文丘里管7由烟气入口31引入烟气脱硫除尘装置1的中仓3后，通过喷淋装置33对烟气喷淋水降温，经过喷淋的烟气经过散射管42进入储液池41内的脱硫剂粉末中，烟气从脱硫剂粉末中溢出后，经过烟气通道32进入上仓2中，烟气经过除雾装置22后，由烟气排放口21进行排放。 [0033] 其中可以理解的是，随着喷淋的水的逐渐聚集，氧化镁由于不易溶于水，其大部分仍以粉末状态存在，而不会变成水溶液，悬浮状态的脱硫剂粉末仍可保持良好脱硫效果。 [0034] 其中还可以理解的是，氧化镁粉末可以根据脱硫效果需要及流入的水的多少而更换，其更换周期无需本领域技术人员付出更多创造性劳动。 [0035] 综上所述，本发明提供了一种烟气脱硫除尘方法及装置。本发明的方法具有如下优点： [0036] 1、高脱硫率：该喷淋散射节流塔脱硫时的步骤是：先用浆液对烟气喷淋，后使烟气鼓泡。 [0038] 3、在烟气鼓泡时：由于塔釜中的吸收液为连续相，烟气中的SO2为离散相，连续相对离散相可大大提高了SO2与吸收剂的接触时间和碰撞频率，因此该技术的脱硫效率极高。可以保证烟气出口SO2浓度达到10～20mg/m3，并能长期运行。 [0039] 4、高效除尘：当喷淋散射节流塔的进口烟尘浓度小于400mg/m3时，喷淋散射节流塔的出口烟尘浓度可保证小于10mg/m3，避免了国家因对烟尘排放要求的提高，而需改造除尘器的问题。拥有三效除尘功能。一效除尘(喷淋除尘)是在喷淋散射节流塔的中仓内进行，当喷淋散射节流塔的喷淋浆液雾滴与烟气中的尘颗粒接触、撞击时，烟气中的细小烟尘将被雾滴捕捉或粘附，从而使细小的烟尘从烟气中分离出来；二效除尘(水浴除尘)是发生在散射管插入吸收液后，用吸收液除尘。喷淋散射节流塔中仓内发生的除尘过程是浆液雾滴与烟尘两个分散相之间的碰撞而产生的吸附过程，而在吸收液中发生的除尘过程是烟尘与连续相吸收液浆之间的连续碰撞而产生的吸附过程，它可捕捉到更低浓度的细小烟尘；三效除尘(泡沫除尘)由于喷淋散射节流塔下仓的鼓泡区域会产生很厚的泡沫层，当烟气中未被去除的烟尘再次经过鼓泡区域时，又将被泡沫层过滤而被去除掉。 [0040] 5、适用范围广：可以通过调节塔釜浆液池的液面来满足国家不同时段对大气SO2的排放要求。 [0041] 6、操作弹性大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制，对于粉尘的物理性质无特殊要求。当煤质变化、负荷变化、脱硫剂品级变化、国家对排放标准要求变化时，喷淋散射节流塔都可以通过对液位的适当调节来保证锅炉排放的烟气达标，且不浪费能源。 [0042] 7、适合多台锅炉共用一座吸收塔，当锅炉运行台数变动时，不影响脱硫效率。 [0044] 图1为本发明实施例1的烟气脱硫除尘装置的结构示意图； [0045] 图2为本发明实施例1的烟气脱硫除尘装置的剖面立体示意图； [0046] 图3为本发明实施例1的烟气脱硫除尘装置的喷淋装置33的仰视图。 具体实施方式[0047] 以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。 [0048] 实施例1 [0049] 如图1-3所示，本实施例的烟气脱硫除尘装置包括脱硫塔1，所述脱硫塔1内部空间由第一隔板5和第二隔板6由上至下分隔为相互封闭的上仓2、中仓3和下仓4，其中上仓2顶部为烟气排放口21，上仓内由上至下设置除雾装置22；中仓3设置烟气入口31用于将待处理烟气引入脱硫塔，中仓3内设置至少一个烟气通道32用于连通上仓2和下仓4的空间，中仓3内部的顶部设置喷淋装置33；下仓4底部设置用于储放烟气脱硫剂溶液的储液池41，中仓3和下仓4之间的第二隔板6设置至少一根散射管42，散射管42连通中仓3和下仓4的空间，且散射管42在下仓4内的出口421位于储液池41内。烟气入口31处还设置文丘里管7，文丘里管文丘里管入口段、喉道和扩径段的最大截面面积比为100：25-50：120-300。 [0050] 本实施例的装置在工作时，从锅炉来的热烟气经引风机增压后首先通过文丘里管7，然后烟气通过烟气入口31引入烟气脱硫除尘装置1的中仓3，通过喷淋装置33对烟气喷淋脱硫剂溶液，中仓的喷淋将烟气温度降到利于化学反应的温度，同时将烟气均匀地分配到中仓的多个烟气散射管内，经过喷淋洗涤的烟气经过散射管42进入储液池41内的氧化镁脱硫剂溶液中，烟气从中仓通过散射管直接钻入到下仓的吸收液中，并以细小气泡的形式经过吸收液向上浮涌，在烟气浮涌的过程中完成了SO2的深度吸收反应；同时烟气中的NO2也跟氢氧化镁反应，亚盐对NOx也具有吸收作用，以离子形式进入塔内溶液，实现脱硝功能。烟气从脱硫剂溶液中溢出后，经过烟气通道32进入上仓2中，烟气经过除雾装置22后，由烟气排放口21进行排放。烟气流经两级平板除雾器，烟气中夹带的小液滴慢慢凝聚成比较大的液滴，然后沿除雾器叶片的下部往下滑落，回到浆液区，洁净的烟气从顶部离开喷淋散射节流塔，经净烟道排入烟囱。 [0051] 为补充因热烟气的降温和结晶损失的水分，通常是通过除雾器冲洗水来控制塔液位。塔内浆液的密度通过调节吸收塔内浆液的排放量来控制。浆池内的pH值通过加入的新鲜浆液的量来控制。 [0052] 本装置在中仓的烟气入口及上仓设置喷淋，设计时充分考虑到便于工作人员进入喷淋散射节流塔缓冲腔对喷嘴进行检修和维护。 [0054] 除雾装置22为除雾器，除雾器用于分离烟气携带的液滴。除雾器包括一台安装在下部的粗除雾器和一台安装在上部的细除雾器，除雾器形式为平板式。 [0055] 浆液泵： [0056] 浆液供给泵，采用单元制配置，供给泵对应塔内的浆液补给。 [0057] 浆液循环泵，采用单元制配置，循环泵对应一个缓冲腔内的喷淋装置。 [0058] 浆液排出泵，采用单元制配置，排出泵对应一个塔釜池浆液的排出。 [0059] 浆液脉冲泵，采用单元制配置，脉冲泵对应塔内浆液的搅浑。 [0060] 散射管： [0062] 计量检测： [0063] 吸收塔浆液pH、浆液浓度值具备在线检测功能，排浆管路设置接触浆液的材质满足浆液工况的要求。 [0064] 经过喷淋散射节流脱硫除尘后，烟气出口SO2浓度可达到10～20mg/m3，当喷淋散射节流塔的进口烟尘浓度小于400mg/m3时，喷淋散射节流塔的出口烟尘浓度可保证小于10mg/m3。 |
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