CN102716658A - 前置式半干法脱硫系统及脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种前置式半干法脱硫系统，包括：脱硫系统、除尘系统、排气系统，脱硫系统安装于除尘系统的前端，脱硫系统包括脱硫塔、旋风分离器、再循环料箱，脱硫塔的入口端与未经除尘的烟道连接，脱硫塔的出口端与旋风分离器的入口端连接，旋风分离器的第一出口端与除尘系统连接，除尘系统再与排气系统连接，旋风分离器的第二出口端与再循环料箱的入口端连接，再循环料箱的出口端连通脱硫塔，脱硫塔上装设有用于向脱硫塔内喷洒脱硫剂的喷射装置。脱硫系统与未经除尘的烟道连接，烟气先脱硫再除尘，改善了除尘系统的除尘条件，整个系统只需布置一级除尘系统，降低了一次建设成本，并且大幅减少了半干法脱硫系统的运行成本。

Description

前置式半干法脱硫系统及脱硫工艺

技术领域

本发明涉及一种工业废气脱硫系统，尤其涉及一种前置式半干法脱硫系统及脱硫工艺。

背景技术

烟气脱硫（简称FGD）是指从锅炉烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物(SO₂和SO₃)。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。

如图1所示，传统的脱硫过程：烟气由锅炉进到电除尘器，以分离飞灰和尘埃，除尘后的烟气进入脱硫塔进行脱硫，脱硫后的烟气再次进入布袋除尘器除尘，最后由引风系统经烟囱排出。由此可见，该系统设置了两级除尘，实际操作时，第一级电除尘器出口也需要设置风机将烟气吹向脱硫塔，第二级布袋除尘器出口设置引风系统，将烟气吹向烟囱，这样无疑增加了该系统建设时的一次投入，而且系统冗长、复杂，也给维护及检修带来不便。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种前置式半干法脱硫系统及脱硫工艺，相对于传统脱硫系统后置安装于除尘系统，需要在脱硫系统后设置二级除尘系统和相应的引风系统，本发明将脱硫系统前置安装于除尘系统，无需增设二级除尘系统，节约了系统建设时的一次投入，且脱硫系统结构紧凑，脱硫效果明显。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种前置式半干法脱硫系统，包括：脱硫系统、除尘系统、排气系统，脱硫系统安装于除尘系统的前端，所述脱硫系统包括脱硫塔、旋风分离器、再循环料箱，所述脱硫塔的入口端与未经除尘的烟气通道连接，所述脱硫塔的出口端与所述旋风分离器的入口端连接，所述旋风分离器的第一出口端与除尘系统连接，所述除尘系统再与所述排气系统连接，所述旋风分离器的第二出口端与所述再循环料箱的入口端连接，所述再循环料箱的出口端连通所述脱硫塔，所述脱硫塔上装设有用于向脱硫塔内喷洒脱硫剂的喷射装置。

进一步的，所述脱硫塔包括依序连接的进口弯管段、文丘里管段、扬升段，所述进口弯管段与烟道连接，所述扬升段与所述旋风分离器连接。

进一步的，所述旋风分离器与所述除尘系统之间的连接管路上延伸出一支管路，所述支管路连接活性炭系统。

进一步的，所述排气系统包括引风机、烟囱，所述引风机的入口端与所述除尘系统的第一出口端连接，所述引风机的出口端与所述烟囱连通，所述除尘系统的第二出口端连接一用于将除尘系统捕获的粉尘输送至储仓或者残渣处理系统的副产品系统。

优选的，所述进口弯管段的内部设置有用于调节烟气流向的导流叶片。

进一步的，所述喷射装置装设于所述文丘里管段处，所述喷射装置的第一端延伸入所述文丘里管段的内部，所述喷射装置的第二端连接脱硫剂制备系统。

进一步的，所述再循环料箱的第一出口端与所述扬升段连通，所述再循环料箱的第二出口端连接一用于将再循环料箱的反应产物输送至储仓或者残渣处理系统的副产品系统。

进一步的，所述喷射装置的第二端还连接水罐和压缩空气源。

优选的，所述除尘系统采用布袋除尘器或者静电除尘器。

一种前置式半干法脱硫工艺，包括如下步骤：

步骤a：将未经除尘的烟气直接通入脱硫塔内，与脱硫塔内的脱硫剂发生反应，对未经除尘的烟气进行脱硫；

步骤b：脱硫反应后的烟气进入旋风分离器，经过旋风分离器将烟气中的固体颗粒分离；

步骤c：分离后的烟气进入除尘系统，经除尘系统除尘后的烟气由排气系统外排，而分离后的固体颗粒经过再循环料箱再次进入脱硫塔作为脱硫剂循环使用。

相比现有技术，本发明的有益效果：

1、通过脱硫系统前置安装于除尘系统，不仅改善了除尘系统的除尘条件，使除尘系统所受的腐蚀会明显减少，而且脱硫系统与未经除尘的烟气通道直接连接，烟气首先经过脱硫，脱硫后再进行除尘，只需要一级除尘系统和引风系统，相对于传统的脱硫系统后置安装需要设置多级除尘及引风系统来说，降低了一次建设成本，并且大幅减少了半干法脱硫系统的运行成本，经济效益显著；

2、脱硫塔主要由依序连接的进口弯管段、文丘里管段、扬升段组成，在文丘里管段设置喷射装置，将脱硫剂、水、空气注入扬升段，脱硫剂与烟气在扬升段发生反应，能将烟气中的硫氧化物减少至所要求的100毫克每标立以内；

3、由脱硫塔、旋风分离器、再循环料箱组成的循环系统，能使脱硫剂得到最高效的循环利用，也使得整个系统布置紧凑，占地面积少；

4、通过在脱硫塔中注入更多的水，可以进一步冷却烟气，降低烟气温度，以使烟气与脱硫剂充分反应，也会减少进入除尘系统的烟气量，由于烟气体积的减少，经除尘系统除尘后的粉尘排放量会进一步减少；

5、通过在旋风分离器与除尘系统之间接入活性炭系统，可进一步吸收汞、二氧化物和其他细小的污染物，污染物被吸收沉积在碳表面，进入除尘系统去除。

附图说明

图1为现有的脱硫系统的流程图；

图2为实施例所述的前置式半干法脱硫系统的流程图。

图中：

1、脱硫塔；101、进口弯管段；102、文丘里管段；103、扬升段；2、旋风分离器；3、再循环料箱；4、静电除尘器；5、引风机；6、烟囱；7、副产品系统；8活性炭系统；9、压缩空气源；10、浆液混合池；11、水罐；12、石灰储存槽；13、喷枪。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2所示，于本实施例中，本发明所述的前置式半干法脱硫系统包括：脱硫系统、除尘系统、排气系统，脱硫系统前置安装于除尘系统，排气系统安装于除尘系统的后端。

脱硫系统包括脱硫塔1、旋风分离器2、再循环料箱3，脱硫塔1的入口端与未经除尘的烟道连接，脱硫塔1的出口端与旋风分离器2的入口端连接，旋风分离器2的第一出口端与除尘系统连接，除尘系统再与排气系统连接，旋风分离器2的第二出口端与再循环料箱3的入口端连接，再循环料箱3的出口端连通脱硫塔1，脱硫塔1上装设有用于向脱硫塔内喷洒脱硫剂的喷射装置。

除尘系统采用静电除尘器4，除尘器的选择可根据烟气的成分和净化要求确定，在其他实施例中也可采用布袋除尘器。

排气系统包括引风机5、烟囱6，引风机5的入口端与除尘系统的出口端连接，引风机5的出口端与烟囱6连通。

更具体的，脱硫塔1包括依序连接的进口弯管段101、文丘里管段102、扬升段103，烟道与进口弯管段101连接，再顺序连接文丘里管段102、扬升段103，扬升段103再与旋风分离器2的入口端连接；旋风分离器2的第一出口端与静电除尘器4的入口端连接，旋风分离器2的第二出口端与再循环料箱3的入口端连接，再循环料箱3的第一出口端与扬升段103连通，再循环料箱3的第二出口端与副产品系统7连接；静电除尘器4的第一出口端与引风机5的入口端连接，引风机5的出口端与烟囱6连通；静电除尘器4的第二出口端与副产品系统7连接。

喷射装置包括喷枪13，喷枪13的第一端延伸入文丘里管段的内部，喷枪13的第二端连接脱硫剂石灰浆制备系统、水罐11、压缩空气源9，且喷枪13的第一端采用可同时向扬升段注入水和石灰浆的双向液体喷嘴。

上述的石灰浆制备系统包括石灰熟化装置、石灰储存槽12，在石灰熟化装置中由来自石灰储存槽12的石灰石加水制成，其反应机理如下：CaO+H₂O=Ca(OH)₂+热量，石灰熟化分两步进行：首先把石灰熟化为固体含量为40%的浓液，然后是将其稀释为固体含量为20%的稀浆，石灰熟化时的温度将达90℃～95℃，石灰浆从熟化器进入浆液混合池10，再从浆液混合池10由加药泵打入脱硫塔中。

前置式半干法脱硫工艺包括如下步骤：未经除尘的烟气从烟道进入进口弯管段101，再进入文丘里管段102，通过在进口弯管段的内部设置导流叶片，可以调节烟气流向，使进入文丘里管段102的烟气分布均匀，文丘里管段102处为了增加烟气和固体物质的线速度而使其横截面变窄，以确保烟气由文丘里管段102进入扬升段103时，固体物质在扬升段103产生一个流化床；同时设置在文丘里管段102处的喷枪13通过喷嘴将新石灰浆和水注入扬升段103，在扬升段103石灰和烟气充分接触，并与烟气中的酸组分发生中和反应，利用烟气悬浮脱硫技术，可以使高浓度的煤粉灰、粉尘、石灰在脱硫塔内形成最大浓度的聚积，正常情况下其浓度是传统脱硫塔的50～100倍，由于石灰石和烟气在流化床中反应面大，接触充分，因而酸的去除度非常高，处理后烟气中的二氧化硫含量能够减少至所要求的100毫克每标立以内，其反应机理如下：

2HCl+Ca(OH)₂=CaCl₂+2H₂O；

2HF+Ca(OH)₂=CaF₂+2H₂O；

SO₂+Ca(OH)₂=CaSO₃+H₂O；

CaSO₃+1/2O₂=CaSO₄；

在扬升段103烟气的流速很高，固体颗粒被烟气输送到扬升段103的顶部出口，进而进入旋风分离器2，在旋风分离器2内大部分颗粒被分离，约99%的烟气颗粒被捕集，仅仅很少的颗粒被烟气携带输送至静电除尘器4，而被吸收的颗粒通过再循环料箱3返回脱硫塔1内，使脱硫剂石灰浆得到最高效的利用，从而使石灰的总量减少到最低；含有少量固体颗粒的烟气从旋风分离器2引至静电除尘器4，经静电除尘器4除尘后，引风机5将烟气由烟囱6排出。引风机的作用在于：维持脱硫塔内部所需压力水平；克服在烟道、脱硫塔、除尘器等处产生的压降。

通过喷枪13向扬升段103注入更多的水可以进一步冷却烟气，来达到控制烟气的温度目的。在脱硫系统中，烟气温度控制极为重要，原因有在于两方面：一、石灰石吸收烟气里面酸分会随烟气温度的降低而提高；二、过低烟气温度会使脱硫塔里面循环物质黏结趋势增加。

为了进一步吸收汞、二氧化物和其他细小的污染物，在旋风分离器2与静电除尘器4之间的连接管道上延伸出一支管路，支管路连接活性炭系统8，活性碳注入烟气以带入除尘器，汞和二氧化物被吸收沉积在碳表面，通过静电进入除尘器。

再循环料箱3的第二出口端、静电除尘器4的第二出口端均与副产品系统7相连，以将由再循环料箱排出的反应产物、由除尘器捕获的粉尘输送至储仓或者残渣处理系统，由于该净化系统的结构紧凑、吸收效率高等因素，使得石灰消耗较少，从而其残渣较一般进化系统要少；同时该系统维护的费用比一般的气体净化系统也要低很多，因其中只有极少的运动部件，故磨损极少、喷嘴构造简单且是静态的，所以该脱硫系统不仅有经济效益，而且有环保效益。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种前置式半干法脱硫系统，其特征在于，包括：脱硫系统、除尘系统、排气系统，脱硫系统安装于除尘系统的前端，所述脱硫系统包括脱硫塔、旋风分离器、再循环料箱，所述脱硫塔的入口端与未经除尘的烟气通道连接，所述脱硫塔的出口端与所述旋风分离器的入口端连接，所述旋风分离器的第一出口端与除尘系统连接，所述除尘系统再与所述排气系统连接，所述旋风分离器的第二出口端与所述再循环料箱的入口端连接，所述再循环料箱的出口端连通所述脱硫塔，所述脱硫塔上装设有用于向脱硫塔内喷洒脱硫剂的喷射装置。

2.根据权利要求1所述的前置式半干法脱硫系统，其特征在于，所述脱硫塔包括依序连接的进口弯管段、文丘里管段、扬升段，所述进口弯管段与烟道连接，所述扬升段与所述旋风分离器连接。

3.根据权利要求1所述的前置式半干法脱硫系统，其特征在于，所述旋风分离器与所述除尘系统之间的连接管路上延伸出一支管路，所述支管路连接活性炭系统。

4.根据权利要求1所述的前置式半干法脱硫系统，其特征在于，所述排气系统包括引风机、烟囱，所述引风机的入口端与所述除尘系统的第一出口端连接，所述引风机的出口端与所述烟囱连通，所述除尘系统的第二出口端连接一用于将除尘系统捕获的粉尘输送至储仓或者残渣处理系统的副产品系统。

5.根据权利要求2所述的前置式半干法脱硫系统，其特征在于，所述进口弯管段的内部设置有用于调节烟气流向的导流叶片。

6.根据权利要求2所述的前置式半干法脱硫系统，其特征在于，所述喷射装置装设于所述文丘里管段处，所述喷射装置的第一端延伸入所述文丘里管段的内部，所述喷射装置的第二端连接脱硫剂制备系统。

7.根据权利要求2所述的前置式半干法脱硫系统，其特征在于，所述再循环料箱的第一出口端与所述扬升段连通，所述再循环料箱的第二出口端连接一用于将再循环料箱的反应产物输送至储仓或者残渣处理系统的副产品系统。

8.根据权利要求6所述的前置式半干法脱硫系统，其特征在于，所述喷射装置的第二端还连接水罐和压缩空气源。

9.根据权利要求1～8任一项所述的前置式半干法脱硫系统，其特征在于，所述除尘系统采用布袋除尘器或者静电除尘器。

10.一种前置式半干法脱硫工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a：将未经除尘的烟气直接通入脱硫塔内，与脱硫塔内的脱硫剂发生反应，对未经除尘的烟气进行脱硫；

步骤b：脱硫反应后的烟气进入旋风分离器，经过旋风分离器将烟气中的固体颗粒分离；

步骤c：分离后的烟气进入除尘系统，经除尘系统除尘后的烟气由排气系统外排，而分离后的固体颗粒经过再循环料箱再次进入脱硫塔作为脱硫剂循环使用。

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