CN102151480A - 一种锅炉烟气脱硫方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉烟气脱硫方法及装置，其方法括：步骤一、将锅炉烟气送入常规洗涤吸收设备中用中性水洗涤吸收SO₂；步骤二、将洗涤吸收设备吸收SO₂的酸性水在密封状态下送入常规中和反应设备进行中和反应。装置包括洗涤吸收设备，洗涤吸收设备后依次连接有中和反应器、曝气池、中间池、旋流浓缩设备、循环水池，循环水池再通过水管与洗涤吸收设备连接。由于中性水主要吸收二氧化硫，在中和工序中使用的碱性物质大大减少，而且从洗涤吸收设备排出的酸性水不包括中和反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐，减少了堵塞管道和可能性。经实践证明本发明在不增加设备投资的情况下，具有脱硫效果好、节省运行费用、易于操作等优点。

Description

一种锅炉烟气脱硫方法及装置

技术领域

本发明属于烟气处理方法，特别涉及一种锅炉烟气脱硫方法及装置。

背景技术

目前锅炉烟气脱硫方法大多采用湿法除尘脱硫。湿式脱硫是化学法脱硫，烟气中含有的SO₂与碱性循环水相互接触混合发生化学反应。使烟气中的SO₂与循环水中的碱性物质进行中和反应，生成亚硫酸盐或少量硫酸盐，这样SO₂就从烟气中脱出以盐的形式进入循环水中，达到脱硫目的，使烟气得到净化。常用的碱性物质有：石灰(氧化钙，消化后为氢氧化钙)、氨水(氢氧化铵)、氢氧化钠及锅炉炉渣中渣水、工厂中的碱性废水等。现有的湿法脱硫工艺，基本上利用碱性脱硫剂在反应装置（混合、洗涤设备）中先将烟气中的SO₂中和，然后再进行液固分离。这种工艺存在的主要问题：一是碱性物质消耗大，处理装置的运行费用高，排渣量大，容易堵塞管道；二是在实际应用中，管理难度大，难以及时补加碱性脱硫剂，水在设备中循环时酸度不断增加，pH值不断降低甚至降为1，脱硫效率不断下降，使酸性循环水对设备及水泵管道等造成严重腐蚀，致使设备损坏不能使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱硫效果好、节省运行费用、易于操作的锅炉烟气脱硫方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：锅炉烟气脱硫方法包括：

步骤一、将锅炉烟气送入常规洗涤吸收设备中用中性水洗涤吸收SO₂；

步骤二、将洗涤吸收设备吸收SO₂的酸性水在密封状态下送入常规中和反应设备进行中和反应。

进一步的技术方案是：

还包括步骤三、将中和反应设备的排放液按常规方法进行曝气和液固分离，澄清后的液体送入气洗涤吸收设备中循环使用。

所述步骤一中的烟气洗涤温度控制在常温至80℃；

所述步骤三中的曝气水温控制在环境温度正负10%之内。

本发明提供的锅炉烟气脱硫装置，包括洗涤吸收设备，洗涤吸收设备后依次连接有中和反应器、曝气池、中间池、旋流浓缩设备、循环水池；洗涤吸收设备由依次连接的文丘里喷淋管、螺旋洗涤器、主塔、副塔组成，其中文丘里喷淋管的烟气出口管与螺旋洗涤器连通，螺旋洗涤器的烟气出口管与主塔的底部连通，主塔顶部的烟道与副塔连通，螺旋洗涤器、主塔和副塔的排水管与中和反应器相连，循环水池再通过水管与文丘里喷淋系统、螺旋洗涤器喷淋系统、主塔喷淋系统的进水口连接。

所述主塔内安装有喷淋系统；

所述副塔底部安装有螺旋脱水器；

所述旋流浓缩设备由串联的二级旋流设备组成。

经研究发现，现有湿法脱硫工艺中碱性物质消耗大究其原因，是因为煤在燃烧过程中不但产生消耗碱的SO₂，还产生大量的CO₂同样耗碱，而且消耗碱量要大于SO₂，在脱硫反应中生成的亚硫酸钙、硫酸钙及碳酸钙均难溶于水，形成沉淀物将从脱硫液(循环水)中分离出去，所以造成氢氧化钙消耗量多，排渣量大。本发明方法和装置针对这一原因改变思路，利用中性水对锅炉烟气中的二氧化碳和二氧化硫的吸收程度不同，即二氧化碳和二氧化硫在水中的溶解度不同，对二氧化硫进行脱除。通过中性水洗涤后，二氧化碳和二氧化硫不同程度的被水吸收，再用碱液对生成的酸进行中和,最后对生成的钙盐进行氧化结晶，得到石膏。石膏外运，可以作为工业原料等等。由于中性水主要吸收二氧化硫，在中和工序中使用的碱性物质大大减少，而且从洗涤吸收设备排出的酸性水不包括中和反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐，减少了堵塞管道和可能性，在专门的中和反应器对含硫排放水进行中和操作更加方便，容易控制。本发明是一种采用中性水吸收二氧化硫的新工艺（简称中性吸收—中和脱硫法）及装置，经实践证明本发明在不增加设备投资的情况下，具有脱硫效果好、节省运行费用、易于操作等优点。以10t/h锅炉为例，烟气中SO₂排放量为42kg/h，CO₂排放是为2161kg/h，生石灰日消耗量为2926kg/h；本发明：中性水溶解二氧化碳量按1立方米溶解0.5立方米计算（洗涤温度50₀C），每小时洗涤水量按30吨计30立方米水溶解15立方米二氧化碳，总量为21.4kg,消耗石灰26.7kg。二氧化硫总量为42kg，消耗36.7kg吨，石灰消耗总量为63.4kg。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明装置中洗涤吸收设备的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明方法包括以下步骤：

步骤一、将锅炉烟气送入常规洗涤吸收设备1中用中性水洗涤吸收SO₂，烟气洗涤温度控制在常温至80℃；

步骤二、将洗涤吸收设备1吸收SO₂的酸性水在密封状态下送入常规中和反应设备2进行中和反应；

步骤三、将中和反应设备2的排放液按常规方法用曝气设备3进行曝气和用液固分离设备进行液固分离，澄清后的液体送入洗涤吸收设备1中循环使用，曝气水温控制在环境温度正负10%之内。

本发明装置如图1、图2所示，包括洗涤吸收设备1，洗涤吸收设备1后依次连接有中和反应器2、曝气池3、中间池4、旋流浓缩设备、循环水池14；洗涤吸收设备1由依次连接的文丘里喷淋管101、螺旋洗涤器103、主塔105、副塔107组成，文丘里喷淋管101内装有喷淋系统的雾化喷嘴102，螺旋洗涤器103内装有喷淋系统的雾化喷头104，主塔105内装有上下两组雾化喷头106构成的喷淋系统，副塔107的底部设有螺旋脱水器108，螺旋脱水器108用密封管道109与中和反应设备2连接；曝气池3内设有曝气设备301，旋流浓缩设备为串联的两级旋流浓缩设备，包括一级旋流浓缩器10及与之连接的石膏浆罐11、二级旋流浓缩器17及与之连接的石膏浆罐8，装置中文丘里喷淋管101的烟气出口管切向与螺旋洗涤器103连通，螺旋洗涤器103的烟气出口管切向与主塔105的底部连通，主塔105顶部的烟道切向与副塔107连通，螺旋洗涤器103和主塔105底部分别设有排水口110、111，螺旋洗涤器、主塔和副塔的排水管与中和反应器相连循环水池14通过水管15与文丘里喷淋系统、螺旋洗涤器喷淋系统、主塔喷淋系统的进水口连接。

洗涤吸收系统原理：烟气经烟管首先进入降温烟道，在降温烟道里采用喷雾工艺将烟气温度降至90～100℃。随后在引风机的作用下，烟气由烟道A进入文丘里喷淋管101,在文丘里喷淋管101收缩管内逐渐加速,到达喉管处时流速达55米/秒,喉管处高压喷入的洗涤水被高速烟气雾化成极小的水滴并与高速运动的粉尘和含SO₂细颗粒水滴相互碰撞,尘粒周围附着的气膜被冲破,当水雾和烟气进入文丘里喷淋管101的扩散管时,气流速度减小,以尘粒为凝结核的作用加快,同时,烟气中的部分水溶性SO₂溶解在水雾中。因重力作用和转向的离心力作用，带喷雾的螺旋洗涤器103将除去颗粒较大的含尘的灰水滴和含SO₂细颗粒水滴, 液气比一般控制在0.52L/m³, 此时烟气中颗粒在3微米以上的粉尘及70%水溶性含SO₂细颗粒水滴被除去,烟气温度也降到80℃左右。

文丘里喷淋管101洗涤后的烟气经过喷雾洗涤的螺旋洗涤器103，螺旋洗涤器103首先将入口烟气溶解了部分二氧化硫的水雾分离，分离段上部安装有雾化喷嘴104，喷淋水雾再次对烟气进行洗涤，洗涤后烟气从文丘里喷淋管101的烟气出口管切向从底部进入主塔105。

在主塔105内，离心力将烟气中含硫含尘的水雾分离进入底部排水口111，主塔内安装2层雾化喷嘴106，脱硫机理就是借助SO₂与液滴的惯性碰撞、离心分离和液膜黏附等作用捕集气流中的含SO₂细颗粒水滴。经脱硫洗涤净化后的烟气从主塔105顶部的烟管排出。

主塔105的烟气由顶部的烟道切向进入副塔107，离心力将烟气中水雾分离进入副塔底部排水口然后进入底部螺旋脱水器108，经再次脱水后烟气进入烟囱排放。

文丘里喷淋管101为多管式喷淋文丘里管，多管喷淋文丘里管喉管分为四个独立的喉管，喷淋采用螺旋雾化喷嘴102，该结构可以使文丘里管水雾及烟气更好的混合，提高文丘里管脱硫效率。

螺旋洗涤器103采用高效卧式螺旋洗涤器，高效卧式螺旋洗涤设备强制烟气以一定流速旋转，形成的动力波使喷入的水与烟气多次搅拌、混合，经文丘里喷淋管101喷淋降温后，烟气降低到70℃-80℃，故螺旋洗涤器103可保持很高的气体洗涤效率，同时，强制旋转产生的离心力可达到很好的脱硫洗涤和气水分离效果。

主塔105，烟气经文丘里喷淋管101、螺旋洗涤器103洗涤后，含尘、SO₂量很少，绝大多数水溶性SO₂溶解在水中并经排水口排出，为使烟气含SO₂量降低到更理想的浓度、充分利用主塔105空间，在主塔内安装上下2组雾化喷嘴106，采用不锈钢雾化喷嘴喷淋。烟气进入主塔105后温度降到50℃左右，雾化喷嘴106水雾洗涤效果明显提高，主塔105的喷淋水量根据烟气含硫量设定。

副塔107，副塔107烟气入口为切向入口，底部安装螺旋脱水器108，副塔107的主要作用为气水分离，需根据烟气脱水需要控制烟气流速达到20-25米/秒。

螺旋洗涤器、主塔和副塔的排放水（含二氧化硫）汇合后由密闭水管109进入中和反应器2，加碱系统由中和反应器2的投料口201添加石灰粉并由搅拌设备202搅拌，石灰与二氧化硫反应形成硫酸钙和部分亚硫酸钙形成乳液。

中和反应器2的乳液进入曝气池3氧化，曝气池3采用包括曝气管、曝气头的曝气设备301进行曝气，由2台罗茨风机供气。

乳液经曝气池3曝气后进入中间池4，中间池4排出石膏浆液由泥浆泵6通过管道21送入旋流浓缩设备浓缩，旋流浓缩设备采用二级旋流器组成，石膏浆液经一级旋流器10浓缩后进入石膏浆罐11用泥浆泵12泵入二级旋流器7再次浓缩，浓缩后浆液自流入石膏浆罐8，一、二级旋流器10、7的上清液通过管道20进入循环水池14，上清液在循环水池14澄清后由水泵5通过水管15送至洗涤吸收设备1循环使用。

石膏浆罐8的浆液用泥浆泵9送至带式压滤机 18（皮带真空脱水机）固液分离。真空皮带脱水机是一种新型的、迅速脱水、洗涤高效、低耗节能的过滤设备。它结构设计合理，设备全自动连续操作，高强度的橡胶带在驱动轮的作用下转动，覆盖在橡胶带上的滤布由于受到真空的作用，与橡胶带同速向前运动。由加料装置加入料浆，在真空泵16和真空罐17产生的真空作用下，固相颗粒被滤布截留在滤布上形成滤饼，并随滤布橡胶带一起向前移动，依次完成过滤、滤饼洗涤、吸干、卸渣、滤布再生等连续作业。带式压滤机 18卸下的滤渣用车19运走综合利用。

循环水池14沉淀的石膏浆可由泥浆泵13通过管道22送回一级旋流器10。中间池4和循环水池14分别设溢流管B、C至事故池。

本发明方法和装置已在多个锅炉脱硫除尘一体化项目中应用，运行状况良好，以广西河池市全江化工投资股份有限公司10t/h沸腾锅炉脱硫除尘项目为例，经广西河池市环境保护监测站检测，脱硫效率达到97.3%，除尘效率达到99.8%。

Claims (9)

1.一种锅炉烟气脱硫方法，其特征是包括：

步骤一、将锅炉烟气送入常规洗涤吸收设备中用中性水洗涤吸收SO₂；

步骤二、将洗涤吸收设备吸收SO₂的酸性水在密封状态下送入常规中和反应设备进行中和反应。

2.根据权利要求1所述的锅炉烟气脱硫方法，其特征是还包括：

步骤三、将中和反应设备的排放液按常规方法进行曝气和液固分离，澄清后的液体送入气洗涤吸收设备中循环使用。

3.根据权利要求1所述的锅炉烟气脱硫方法，其特征是所述步骤一中的烟气洗涤温度控制在常温至80℃。

4.根据权利要求2所述的锅炉烟气脱硫方法，其特征是所述步骤一中的烟气洗涤温度控制在常温至80℃。

5.根据权利要求2或4所述的锅炉烟气脱硫方法，其特征是所述步骤三中的曝气水温控制在环境温度正负10%之内。

6.一种锅炉烟气脱硫装置，其特征是包括洗涤吸收设备，洗涤吸收设备后依次连接有中和反应器、曝气池、中间池、旋流浓缩设备、循环水池；洗涤吸收设备由依次连接的文丘里喷淋管、螺旋洗涤器、主塔、副塔组成，其中文丘里喷淋管的烟气出口管与螺旋洗涤器连通，螺旋洗涤器的烟气出口管与主塔的底部连通，主塔顶部的烟道与副塔连通，螺旋洗涤器、主塔和副塔的排水管与中和反应器相连，循环水池再通过水管与文丘里喷淋系统、螺旋洗涤器喷淋系统、主塔喷淋系统的进水口连接。

7.根据权利要求6所述的锅炉烟气脱硫装置，其特征是所述主塔内安装有喷淋系统。

8.根据权利要求7所述的锅炉烟气脱硫装置，其特征是所述副塔底部安装有螺旋脱水器。

9.根据权利要求8所述的锅炉烟气脱硫装置，其特征是所述旋流浓缩设备由串联的二级旋流设备组成。