CN102120131B - 一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法及装置，包括生石灰料仓1、生石灰消化器2、旋流反应器3、湿法脱硫塔4、湿式静电除雾器5和烟囱6，生石灰料仓1的底部通过生石灰消化器2与旋流反应器3连接，旋流反应器3的底部设有氧化池7，旋流反应器3的顶部通过连接管道与湿法脱硫塔4连接，湿式静电除雾器5设置在湿法脱硫塔4的顶部，湿式静电除雾器5的排气口与烟囱6连接。本发明能够使燃用高硫煤的火电机组排放出的烟气经过处理后达到国家排放标准，而且能够有效降低电耗和设备初投资，并且能够减小设备的占地面积，提高系统的可利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种火电机组的烟气脱硫方法，特别是一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法及装置。
背景技术
二氧化硫是我国大气污染的主要污染物，污染形势十分严峻。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出到2010年二氧化硫排放总量削减10％的约束性指标，即到2010年，二氧化硫排放量将降低到2294.4万吨。2006年我国二氧化硫排放总量为2588.8万吨，其中火电厂二氧化硫排放量约为1350万吨，火电厂二氧化硫排放量已占全国总排放量的50％以上。随着煤炭转化为电力的比重不断提高，控制火电厂大气污染物排放尤其是二氧化硫排放的任务将越来越艰巨。在节能减排这样的时代背景下，我国脱硫行业和脱硫技术蓬勃发展。烟气脱硫是控制二氧化硫排放的重要途径，也是最经济、有效的手段。传统的烟气二氧化硫脱除技术按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态分为湿法及(半)干法技术。
湿法脱硫技术是将送入吸收塔的脱硫吸收剂石灰石浆液与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气中的氧气发生化学反应，生成二水硫酸钙即石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，再经过加热器加热升温后，由风机经烟囱排入大气。这种脱硫技术虽然对二氧化硫的去除率很高，但是这种脱硫方法具有投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运行费用和技术要求高等缺点。
(半)干法烟气脱硫除尘工艺主要由烟气系统、脱硫塔及脱硫灰再循环系统、吸收剂制备及输送系统、布袋除尘系统、工艺水系统、终产物收集系统、压缩空气系统以及电气仪表控制系统等组成。脱硫工艺过程：烟气通过脱硫塔底部进入脱硫塔，烟气在脱硫塔下部的文丘里管得到加速，进入循环流化床体与入塔的吸收剂和循环灰接触，物料在循环流化床里，由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，气固两相在上升的过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍，提高了塔内颗粒的床层密度，加上循环灰的不断加入，颗粒物浓度可达到900～1000g/Nm3，这也使得床内的Ca/S比高达100以上。这种循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了根本的保证。(半)干法烟气脱硫技术可以将大部分SO3去除，加上排烟温度始终控制在高于露点温度20℃以上，因此烟气不需要再加热，同时整个系统也无须任何的防腐处理，工艺系统非常简单，并且无废水排放，技术也非常成熟，但这种脱硫方法的脱硫效率较低、吸收剂需采用品质较高的生石灰粉、钙硫比高，难以达到《火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2003)》出口粉尘浓度及SO2排放浓度的要求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法及装置，它能够使燃用高硫煤的火电机组排放出的烟气经过处理后达到国家排放标准，而且有效的降低电耗和设备的初投资，并且能够减小设备的占地面积，提高系统的可利用率。
本发明的技术方案：一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法，包括以下步骤：
步骤1：将含硫烟气输送到干法脱硫塔中进行干法脱硫，干法脱硫后得到烟气A；
步骤2：将烟气A通过烟气管道输送到湿法脱硫塔中进行湿法脱硫，烟气A在湿法脱硫后得到符合排放标准的烟气C。
前述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法中，干法脱硫的步骤包括：
步骤a：将生石灰转化成吸收剂A；
步骤b：将吸收剂A通过管道从旋流反应器的顶部或中部喷入旋流反应器壳体内；
步骤c：含硫烟气从旋流反应器入口进入旋流反应器，烟气中的SO2和SO3与吸收剂A充分接触，发生反应后得到烟气A和亚硫酸钙，烟气A从旋流反应器出口排出并随烟气管道进入湿法脱硫塔，亚硫酸钙和未发生反应的吸收剂A排入氧化池中；
步骤d：亚硫酸钙在氧化池中被氧化成硫酸钙，未发生反应的吸收剂A被输送到旋流反应器和湿法脱硫塔中再次使用。
前述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法中，系统钙硫低于1.03。
前述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法中，湿法脱硫的步骤包括：
步骤a：烟气A随烟气管道进入湿法脱硫塔，在湿法脱硫塔内与浆液中的碳酸钙以及空气中的氧气发生反应，得到二水硫酸钙和烟气B；
步骤b：烟气B进入湿式静电除雾器中，湿式静电除雾器将烟气B中剩余的SO3、湿法塔没能有效捕集的干法脱硫灰和系统产生的雾滴除去得到烟气C；
步骤c：符合排放标准的烟气C通过烟囱排出。
一种采用前述方法工作的烟气脱硫装置，包括生石灰料仓、生石灰消化器、旋流反应器、湿法脱硫塔、湿式静电除雾器和烟囱，生石灰料仓的底部通过输送管道一与生石灰消化器连接，生石灰消化器通过输送管道二与旋流反应器连接，旋流反应器的顶部通过烟气管道与湿法脱硫塔连接，湿式静电除雾器设置在湿法脱硫塔内的顶部，湿式静电除雾器的排气口与烟囱连接。使用旋流反应器代替传统的干法脱硫设备中的脱硫塔、除尘器和回灰系统一方面使设备的到极大的简化，另一方便使设备的耗电量和占地面积大大减少。
前述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫装置中，旋流反应器的底部设有氧化池，氧化池的底部设有输送管道三和输送管道四，输送管道三与输送管道二连接，输送管道四与湿法脱硫塔连接。在旋流反应器底部设置氧化池的目的是将亚硫酸钙氧化成硫酸钙；在氧化池底部设置输送管道三和输送管道四的目的是将旋流反应器中未发生反应的吸收剂输送到旋流反应器和湿法脱硫塔内继续使用。
前述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫装置中，旋流反应器包括旋流反应器壳体、旋流反应器入口和旋流反应器出口，旋流反应器入口与旋流反应器壳体切向连接，旋流反应器出口设于旋流反应器壳体顶部的中心点上。旋流反应器入口和旋流反应器壳体切向连接的目的是，吸收剂从壳体的沿切线方向进入旋流器，沿着螺旋线高速旋转运动，最后通过溢流口和底流口流出。旋转的流体产生离心力场或超重力场，具有强化传热、传质的作用。旋流器内流体通过导流产生旋流，从而产生超重力场，是一种静态超重力器，使旋流器既可快速完成传热传质，又可快速完成相或反应产物的分离。
前述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫装置中，旋流反应器壳体的底部设有锥斗，锥斗与氧化池连接。设置锥斗的目的是，锥斗有利于固体颗粒的落料，避免在反应器上粘连结垢。
前述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫装置中，生石灰消化器上的输送管道二与旋流反应器的上部连接。
与现有技术相比，由于本发明将含硫量高的烟气先经过干法脱硫的方法将烟气中90％的SO3和50％的SO2去除，然后再将处理后的烟气送入湿法脱硫装置进行湿法脱硫，将烟气中剩余的SO3和SO2去除，达到国家规定的烟气排放标准，使用这种干法湿法相结合的脱硫方法既能够使烟气达到排放标准而且还能够提高设备的可利用率，尤其适用于脱硫增容改造工程，采用本发明所述的脱硫方法不但能将烟气中的SO2除去还能够将烟气中的SO3和重金属也去除干净。而且本发明所使用的旋流反应器代替了传统的干法脱硫设备中的脱硫塔、除尘器和回灰系统，使干法脱硫设备得到极大地简化，节省了大量的设备投资成本；本发明所使用的湿法脱硫装置由于只需将干法脱硫后的烟气中的硫去除，因此湿法脱硫设备的体积也相应减小，使设备投资成本随之减少。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是烟气脱硫设备的结构示意图；
图3是生石灰消化器与旋流反应器中部连接的结构示意图；
图4是旋流反应器的结构示意图；
图5是旋流反应器的俯视图。
附图中的标记为：1-生石灰料仓，2-生石灰消化器，3-旋流反应器，4-湿法脱硫塔，5-湿式静电除雾器，6-烟囱，7-氧化池，8-烟气管道，9-旋流反应器壳体，10-旋流反应器入口，11-旋流反应器出口，12-输送管道四，13-锥斗，14-输送管道一，15-输送管道二，16-输送管道三。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
本发明的实施例1：一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法，包括以下步骤：
步骤1：将含硫烟气输送到干法脱硫塔中进行干法脱硫，干法脱硫后得到烟气A；
步骤2：将烟气A通过烟气管道输送到湿法脱硫塔中进行湿法脱硫，烟气A在湿法脱硫后得到符合排放标准的烟气C。
干法脱硫的步骤包括：
步骤a：将生石灰转化成吸收剂A；
步骤b：将吸收剂A通过管道从旋流反应器3的顶部喷入旋流反应器3内；
步骤c：含硫烟气从旋流反应器入口10进入旋流反应器3，烟气中的SO2和SO3与吸收剂A充分接触，发生反应后得到烟气A和亚硫酸钙，烟气A从旋流反应器出口11排出并随烟气管道8进入湿法脱硫塔4，亚硫酸钙和未发生反应的吸收剂A排入氧化池7中；
步骤d：亚硫酸钙在氧化池7中被氧化成硫酸钙，未发生反应的吸收剂A被输送到旋流反应器3和湿法脱硫塔4中再次使用。干法脱硫过程钙硫比控制在1.03以下。
湿法脱硫的步骤包括：
步骤a：烟气A随烟气管道8进入湿法脱硫塔4，在湿法脱硫塔4内与浆液中的碳酸钙以及空气中的氧气发生反应，得到二水硫酸钙和烟气B；
步骤b：烟气B进入湿式静电除雾器5中，湿式静电除雾器5将烟气B中剩余的SO3、湿法塔没能有效捕集的干法脱硫灰和系统产生的雾滴除去得到烟气C；
步骤c：符合排放标准的烟气C通过烟囱6排出。
一种采用前述方法工作的烟气脱硫装置，包括生石灰料仓1、生石灰消化器2、旋流反应器3、湿法脱硫塔4、湿式静电除雾器5和烟囱6，生石灰料仓1的底部通过输送管道一14与生石灰消化器2连接，生石灰消化器2通过输送管道二15与旋流反应器3连接，旋流反应器3的顶部通过烟气管道8与湿法脱硫塔4连接，湿式静电除雾器5设置在湿法脱硫塔4内的顶部，湿式静电除雾器5的排气口与烟囱6连接。旋流反应器3的底部设有氧化池7，氧化池7的底部设有输送管道三16和输送管道四12，输送管道三16与输送管道二15连接，输送管道四12与湿法脱硫塔4连接。旋流反应器3包括旋流反应器壳体9、旋流反应器入口10和旋流反应器出口11，旋流反应器入口10与旋流反应器壳体9切向连接，旋流反应器出口11设于旋流反应器壳体9顶部的中心点上。旋流反应器壳体9的底部设有锥斗13，锥斗13与氧化池7连接。生石灰消化器2上的输送管道二15与旋流反应器入口10连接。
本发明的实施例2：一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法，包括以下步骤：
步骤1：将含硫烟气输送到干法脱硫塔中进行干法脱硫，干法脱硫后得到烟气A；
步骤2：将烟气A通过烟气管道输送到湿法脱硫塔中进行湿法脱硫，烟气A在湿法脱硫后得到符合排放标准的烟气C。
干法脱硫的步骤包括：
步骤a：将生石灰转化成吸收剂A；
步骤b：将吸收剂A通过管道从旋流反应器3的中部喷入旋流反应器3内；
步骤c：含硫烟气从旋流反应器入口10进入旋流反应器3内，钙硫比为1，床层温度为饱和温度以上25摄氏度，采用多喷嘴雾化器，反应器内灰浓度为20g/Nm3，烟气中的SO2和SO3与吸收剂A充分接触并发生化学反应，烟气中50％的SO2和90％的SO3被去除，反应后得到烟气A和亚硫酸钙，烟气A从旋流反应器出口11排出并随烟气管道8进入湿法脱硫塔4，亚硫酸钙和未发生反应的吸收剂A排入氧化池7中；
步骤d：亚硫酸钙在氧化池7中被氧化成硫酸钙，未发生反应的吸收剂A被输送到旋流反应器3和湿法脱硫塔4中再次使用。干法脱硫过程钙硫比控制在1.03以下。
湿法脱硫的步骤包括：
步骤a：烟气A随烟气管道8进入湿法脱硫塔4，湿法脱硫塔4内的浆液固含量为20％，在泵的作用下，吸收浆液从塔上部的喷射装置呈雾状喷出，与从塔中部进入的烟气进行充分的逆流接触，并控制液气比为14，吸收浆液pH值为5.6。烟气A与吸收浆液中的碳酸钙以及空气中的氧气发生反应，烟气A中96.7％的SO2被去除，最终得到二水硫酸钙和烟气B；
步骤b：烟气B进入湿式静电除雾器5中，湿式静电除雾器5将烟气B中剩余的SO3、湿法塔没能有效捕集的干法脱硫灰和系统产生的雾滴除去得到烟气C。系统SO3脱除效率为99.5％，粉尘含量小于50mg/Nm3，系统总脱硫效率为98.33％。最终得到符合排放标准的烟气。
步骤c：符合排放标准的烟气C通过烟囱6排出。
一种采用前述方法工作的烟气脱硫装置，包括生石灰料仓1、生石灰消化器2、旋流反应器3、湿法脱硫塔4、湿式静电除雾器5和烟囱6，生石灰料仓1的底部通过输送管道一14与生石灰消化器2连接，生石灰消化器2通过输送管道二15与旋流反应器3连接，旋流反应器3的顶部通过烟气管道8与湿法脱硫塔4连接，湿式静电除雾器5设置在湿法脱硫塔4内的顶部，湿式静电除雾器5的排气口与烟囱6连接。旋流反应器3的底部设有氧化池7，氧化池7的底部设有输送管道三16和输送管道四12，输送管道三16与输送管道二15连接，输送管道四12与湿法脱硫塔4连接。旋流反应器3包括旋流反应器壳体9、旋流反应器入口10和旋流反应器出口11，旋流反应器入口10与旋流反应器壳体9切向连接，旋流反应器出口11设于旋流反应器壳体9顶部的中心点上。旋流反应器壳体9的底部设有锥斗13，锥斗13与氧化池7连接。生石灰消化器2上的输送管道二15与旋流反应器3中部连接。
本发明的实施例3：一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法，包括以下步骤：
步骤1：将含硫烟气输送到干法脱硫塔中进行干法脱硫，干法脱硫后得到烟气A；
步骤2：将烟气A通过烟气管道输送到湿法脱硫塔中进行湿法脱硫，烟气A在湿法脱硫后得到符合排放标准的烟气C。
干法脱硫的步骤包括：
步骤a：将生石灰转化成吸收剂A；
步骤b：将吸收剂A通过管道从旋流反应器3的中上部喷入旋流反应器3内；
步骤c：含硫烟气从旋流反应器入口10进入旋流反应器3内，钙硫比为1，床层温度为饱和温度以上25摄氏度，采用多喷嘴雾化器，反应器内灰浓度为20g/Nm3，烟气中的SO2和SO3与吸收剂A充分接触并发生化学反应，烟气中30％的SO2和90％的SO3被去除，反应后得到烟气A和亚硫酸钙，烟气A从旋流反应器出口11排出并随烟气管道8进入湿法脱硫塔4，亚硫酸钙和未发生反应的吸收剂A排入氧化池7中；
步骤d：亚硫酸钙在氧化池7中被氧化成硫酸钙，未发生反应的吸收剂A被输送到旋流反应器3和湿法脱硫塔4中再次使用。干法脱硫过程钙硫比控制在1.03以下。
湿法脱硫的步骤包括：
步骤a：烟气A随烟气管道8进入湿法脱硫塔4，湿法脱硫塔4内的浆液固含量为20％，在泵的作用下，吸收浆液从塔上部的喷射装置呈雾状喷出，与从塔中部进入的烟气进行充分的逆流接触，并控制液气比为16，吸收浆液pH值为5.6。烟气A与吸收浆液中的碳酸钙以及空气中的氧气发生反应，烟气A中97.1％的SO2被去除，最终得到二水硫酸钙和烟气B；
步骤b：烟气B进入湿式静电除雾器5中，湿式静电除雾器5将烟气B中剩余的SO3、湿法塔没能有效捕集的干法脱硫灰和系统产生的雾滴除去得到烟气C。系统SO3脱除效率为99.5％，粉尘含量小于50mg/Nm3，系统总脱硫效率为98％。最终得到符合排放标准的烟气。
步骤c：符合排放标准的烟气C通过烟囱6排出。
一种采用前述方法工作的烟气脱硫装置，包括生石灰料仓1、生石灰消化器2、旋流反应器3、湿法脱硫塔4、湿式静电除雾器5和烟囱6，生石灰料仓1的底部通过输送管道一14与生石灰消化器2连接，生石灰消化器2通过输送管道二15与旋流反应器3连接，旋流反应器3的顶部通过烟气管道8与湿法脱硫塔4连接，湿式静电除雾器5设置在湿法脱硫塔4内的顶部，湿式静电除雾器5的排气口与烟囱6连接。旋流反应器3的底部设有氧化池7，氧化池7的底部设有输送管道三16和输送管道四12，输送管道三16与输送管道二15连接，输送管道四12与湿法脱硫塔4连接。旋流反应器3包括旋流反应器壳体9、旋流反应器入口10和旋流反应器出口11，旋流反应器入口10与旋流反应器壳体9切向连接，旋流反应器出口11设于旋流反应器壳体9顶部的中心点上。旋流反应器壳体9的底部设有锥斗13，锥斗13与氧化池7连接。生石灰消化器2上的输送管道二15与旋流反应器3的中上部连接。
本发明的工作原理：首先将生石灰料仓1中的生石灰在消化器2中生成吸收剂，然后将吸收剂通过输送管道二15喷入旋流反应器3中，含硫烟气从旋流反应器入口10进入旋流反应器3中与吸收剂发生化学反应，含硫烟气中的部分SO3和部分SO2被去除，其余的SO3和SO2随烟气从旋流反应器3顶部的旋流反应器出口11排出，顺着烟气管道8进入湿法脱硫塔4中与浆液中的碳酸钙以及空气中的氧气发生化学反应，生成二水硫酸钙，最后湿式静电除雾器5将脱硫烟气中剩余的SO3、湿法塔没能有效捕集的干法脱硫灰和系统产生的雾滴除去，符合排放标准的烟气从烟囱6排出。
Claims (4)
1.一种燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将含硫烟气输送到干法脱硫塔中进行干法脱硫，干法脱硫后得到烟气A；
所述的干法脱硫具体包括以下步骤：
步骤a：将生石灰转化成吸收剂A；
步骤b：将吸收剂A通过管道从旋流反应器（3）的顶部或中部喷入旋流反应器壳体（9）内；
步骤c：含硫烟气从旋流反应器入口（10）进入旋流反应器（3），烟气中的 SO2和SO3与吸收剂A充分接触，发生反应后得到烟气A和亚硫酸钙，烟气A从旋流反应器出口（11）排出并随烟气管道（8）进入湿法脱硫塔（4），亚硫酸钙和未发生反应的吸收剂A排入氧化池（7）中；
步骤d：亚硫酸钙在氧化池（7）中被氧化成硫酸钙，未发生反应的吸收剂A被输送到旋流反应器（3）和湿法脱硫塔（4）中再次使用；
步骤2：将烟气A通过烟气管道输送到湿法脱硫塔中进行湿法脱硫，烟气A在湿法脱硫后得到符合排放标准的烟气C；
所述的湿法脱硫具体包括以下步骤：
步骤a：烟气A随烟气管道（8）进入湿法脱硫塔（4），在湿法脱硫塔（4）内与浆液中的碳酸钙以及空气中的氧气发生反应，得到二水硫酸钙和烟气B；
步骤b：烟气B进入湿式静电除雾器（5）中，湿式静电除雾器（5）将烟气B中剩余的SO3、湿法塔没能有效捕集的干法脱硫灰和系统产生的雾滴除去得到烟气C；
步骤c：符合排放标准的烟气C通过烟囱（6）排出。
2.一种采用权利要求1所述方法工作的烟气脱硫装置，其特征在于：包括生石灰料仓（1）、生石灰消化器（2）、旋流反应器（3）、湿法脱硫塔（4）、湿式静电除雾器（5）和烟囱（6），生石灰料仓（1）的底部通过输送管道一（14）与生石灰消化器（2）连接，生石灰消化器（2）通过输送管道二（15）与旋流反应器（3）连接，旋流反应器（3）的顶部通过烟气管道（8）与湿法脱硫塔（4）连接，湿式静电除雾器（5）设置在湿法脱硫塔（4）内的顶部，湿式静电除雾器（5）的排气口与烟囱（6）连接；旋流反应器（3）的底部设有氧化池（7），氧化池（7）的底部设有输送管道三（16）和输送管道四（12），输送管道三（16）与输送管道二（15）连接，输送管道四（12）与湿法脱硫塔（4）连接；生石灰消化器（2）上的输送管道二（15）与旋流反应器（3）的上部连接。
3.根据权利要求2所述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫装置，其特征在于：旋流反应器（3）包括旋流反应器壳体（9）、旋流反应器入口（10）和旋流反应器出口（11），旋流反应器入口（10）与旋流反应器壳体（9）切向连接，旋流反应器出口（11）设于旋流反应器壳体（9）顶部的中心点上。
4.根据权利要求3所述的燃用高硫煤火电机组的烟气脱硫装置，其特征在于：旋流反应器壳体（9）的底部设有锥斗（13），锥斗（13）与氧化池（7）连接。
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