CN102755830A - 一种交互喷淋洗涤脱除高浓度二氧化硫的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了针对高浓度二氧化硫烟气采用双塔浆液交互喷淋洗涤并保持双塔浆液池浆液特性基本一致的装置及方法。在双塔之间不额外增加任何其他浆液转移设备就可实现双塔间浆液的往复循环流动并保持双塔浆液浓度、浆液酸碱度、浆液温度和浆液液位的一致性，实现双塔喷淋各层对烟气二氧化硫的等比例吸收。本发明可带来双塔对烟气高浓度二氧化硫稳定吸收操作并节省一套浆液参数检测系统的投资。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种对二氧化硫浓度超过10000mg/Nm3的燃煤锅炉和工业炉窑烟气采用双塔浆液交互喷淋洗涤并保持双塔浆液池中浆液特性一致的装置及方法。
背景技术
“十二五”期间，国家对二氧化硫污染物实施排放总量控制。到2015年，全国二氧化硫排放量要控制在2086.4万吨。按照“十二五”规划，在消化新建增量的基础上，二氧化硫排放量还需减少8%。这将成为我国各级政府二氧化硫减排约束性指标。为达成上述约束性指标，我国烟气脱硫装置建设已由燃煤电厂向钢铁、冶炼、石化等行业纵深发展，以实现对二氧化硫排放总量目标的控制。但是，在我国，电厂用煤已由低含硫向高含硫趋势发展，尤其是我国贵州、四川、广西、重庆等省、市高硫煤产区，煤层平均含硫量突破了3％，有的矿区甚至超过了5％，燃用高硫煤的发电厂炉后烟气二氧化硫浓度往往会超过10000mg/Nm3，高时可达到15000mg/Nm3的高浓度。而许多冶炼窑炉如钼矿煅烧炉、锑矿煅烧炉等排放的冶炼烟气中二氧化硫浓度还会超过18000mg/Nm3以上。
上述高浓度二氧化硫烟气通常采用循环浆液喷淋吸收的方法治理，吸收剂无论是采用钙基化合物还是采用钠基化合物，传统的办法均采用双塔串联逆流吸收工艺及设备。使用该工艺及设备时，气相流经的路径为：烟气从塔A下部浆液池的上方进入、经循环浆液洗涤后的烟气由塔A的顶部经过烟道导入塔B浆液池的上方进入塔B，再经循环浆液洗涤后的烟气由塔B的顶部排出。浆液流经的路径为：塔B循环吸收后的浆液落入塔底浆液池，由转移泵将塔B浆液池的浆液移入塔A浆液池继续用于循环洗涤，最终从塔A浆液池用排出泵将浆液导出双塔吸收系统。为了保证各塔对烟气二氧化硫的吸收效果，分别向塔A和塔B投加吸收剂浆（溶）液以维持塔内浆液的酸碱度。为了检测各塔浆液的酸碱度、温度、密度和液位，应分别在各塔浆液池设置pH值、温度、密度、液位检测点。由于烟气二氧化硫浓度和温度在双塔吸收过程中表现为前高后低，而两塔浆液池浆液保持相对独立，使得塔A浆液池浆液密度远大于塔B，塔A浆液的pH值变化速率远大于塔B，塔A浆液温度远高于塔B。由此造成两塔浆液池浆液密度、pH值变化速率、温度变化相差甚大，不仅使吸收过程两塔浆液密度、浆液酸碱度、浆液温度难以控制，而且会造成洗涤后的烟气残留的二氧化硫浓度时高时低，波动频繁，波动区间甚大，使吸收操作难以控制，严重时会出现净化后的烟气排放二氧化硫严重超标，达不到对烟气应有的净化要求。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种交互喷淋洗涤脱除高浓度二氧化硫的装置及方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述交互喷淋洗涤脱除高浓度二氧化硫的装置包括中下部设有烟气进口A 18、上部设有烟气出口A 19且下部设有吸收剂入口20的吸收塔A 1，通过塔底连通管21与吸收塔A1连通的中下部设有烟气进口B 22、顶部设有烟气出口B 23且底部设有浆液排出口24的吸收塔B 2；所述烟气出口A 19通过烟气管道35与烟气进口B 22连通；
所述吸收塔A 1内上部设有带有喷嘴的喷淋层A 10，下部为浆液池A 25；所述吸收塔B 2内上部由上至下依次设有与除雾器冲洗水管37连通的带有喷嘴的除雾器冲洗水管网13，除雾器12和带有喷嘴的喷淋层B 11，吸收塔B 2下部为浆液池B 28；
所述浆液池A 25通过管道甲26与浆液悬浮泵A 3连通，浆液悬浮泵A 3通过管道乙27与浆液池B 28连通，管道乙27伸入浆液池B 28构成喷射管B 6；所述浆液池B 28通过管道丙29与浆液悬浮泵B 4连通，浆液悬浮泵B 4通过管道丁30与浆液池A 25连通，管道丁30伸入浆液池A 25构成喷射管A 5；
所述浆液池A 25还通过管道戊31与浆液循环泵A 7连通，浆液循环泵A 7通过管道己 32与喷淋层B 11连通；所述浆液池B 28还通过管道庚33与浆液循环泵B 8连通，浆液循环泵B 8通过管道辛34与喷淋层A 10连通；
所述浆液池A 25侧壁上设有温度测量仪14；
所述浆液池B 28侧壁上设有同除雾器冲洗水管网13上的喷嘴联锁控制除雾器冲洗水管 37补水的液位测量仪 17；
所述管道乙 27上设有PH值测量仪15和密度测量仪16。
另外，所述连通管21为倒V型；该倒V型连通管21顶部外接冲洗水管36；所述浆液排出口24与连接至脱水系统的吸收塔排出泵9连通。
用上述装置洗涤脱除高浓度二氧化硫的方法，包括如下步骤：
（1）将含有高浓度二氧化硫的烟气通过吸收塔A；
（2）用一台或多台循环泵从吸收塔B的浆液池B中抽取浆液送入吸收塔A的喷淋层A，浆液在吸收塔A中逆流吸收烟气中的二氧化硫后落入浆液池A，使烟气得到第一次洗涤净化后进入吸收塔B；
（3）用一台或多台循环泵从塔A的浆液池A中抽取浆液送入塔B的喷淋层B，浆液在塔B中逆流吸收气相中的二氧化硫后落入浆液池B，使烟气得到第二次洗涤净化后排出；烟气排出前经过位于吸收塔B 内的除雾器除去夹带的水滴；
（4）往复循环步骤（2）至（3），使浆液在吸收塔A和吸收塔B间对烟气进行交互喷淋洗涤并实现浆液在双塔间的往复循环流动。
下面结合原理对本发明做进一步说明：
含有高浓度二氧化硫的烟气从烟气进口A 18进入，自下而上经过吸收塔A 1的喷淋层A 10初次洗涤后，烟气经烟气出口A 19导入吸收塔B 2的烟气进口B 22，自下而上经过吸收塔B 2的喷淋层B 11再次洗涤，经位于吸收塔B 2内的除雾器12除去烟气中夹带的水滴后，从吸收塔B 2的烟气出口B 23排出，完成对烟气中二氧化硫的脱除和烟气的深度净化。
具体为：
洗涤开始前，将用于吸收的浆液注入吸收塔A 1的浆液池A 25和吸收塔B 2的浆液池B 28中至正常设计液位。
当含有高浓度二氧化硫的烟气进入吸收塔A 1，吸收操作开始时，开启浆液循环泵B 8 抽取吸收塔B 2底部浆液池B 28的浆液送至吸收塔A 1中的各喷淋层A 10，由连接在各喷淋层A 10的喷嘴将浆液雾化后向下均匀喷淋，浆液分散成细小的液滴并覆盖吸收塔A 1对应的断面，与逆流向上流动的烟气相向接触，吸收烟气中的二氧化硫后落入吸收塔A 1底部浆液池A 25中；烟气被第一次洗涤后进入吸收塔B 2，与此同时，开启浆液循环泵A 7抽取吸收塔A 1底部浆液池A 25的浆液送至吸收塔B 2中各喷淋层B 11，由连接在各喷淋层B 11的喷嘴将浆液雾化后向下均匀喷淋，浆液分散成细小的液滴并覆盖吸收塔B 2对应的断面，与逆流向上流动的烟气相向接触，烟气中残留的二氧化硫被浆液进行第二次洗涤、吸收、净化，净化后的烟气经吸收塔B 2内的除雾器12除去雾滴后自吸收塔B 2的顶部排出，吸收后的浆液落入吸收塔B 2的浆液池B 28中（使用循环泵抽取浆液交互喷淋洗涤可以母管形式配送，即采用一根母管分出若干支管将浆液交互配送至各喷淋层；也可以采用一一对应的单元形式配送，即一台循环泵交互配送一个固定喷淋层）。
当浆液池A 1和浆液池B 2中的浆液达到正常液位时，开启浆液悬浮泵A 3抽取吸浆液池A 25内的浆液经喷射管B 6向浆液池B 28池底喷射，使浆液池B 28内的浆液翻腾，实现浆液池B 28内浆液悬浮。同理，开启浆液悬浮泵B 4抽取浆液池B 28内的浆液经喷射管A 5向浆液池A 25底部喷射，使浆液池A 25内浆液翻腾，实现浆液池A 25内浆液悬浮。通过交互喷射，保持了吸收塔A 1和吸收塔B 2间吸收浆液的交替互换和相互混合，实现了两塔浆液池浆液特性参数的一致和浆液在塔A和塔B间的循环往复流动。
操作过程中，为控制吸收浆液的酸碱度、密度，可在浆液悬浮泵A 1与浆液池B 2连通的管道上设置pH值测量仪15和密度测量仪16。测得浆液的pH值用于控制向吸收塔浆液池注入吸收剂的量，以控制喷淋吸收浆液的酸碱度在设计范围内。测得的浆液密度值，用于联锁控制吸收塔排出泵是否启动，以判断浆液密度是否达到了后续工序要求的脱水条件。
为了维持双塔浆液池的液位平衡，在吸收塔A 1和吸收塔B 2的底部浆液池设置连通管 21。为防止浆液在连通管内沉积，将该连通管设置成倒V型，一旦浆液固体物在管内沉降，该固体物会通过倒V型管底重新滑落入吸收塔A 1或吸收塔B 2的浆液池中。在V型连通管的顶部还设置冲洗水管36，若管内产生淤积，开启冲洗水及时疏通。
另外，在浆液池A 25的侧壁上设置温度测量仪14，用于监视浆液池中浆液温度。
在吸收塔B 2浆液池的塔壁上设置液位测量仪17，用于测量浆液池的液位，并通过安装在除雾器冲洗水管网13上的喷嘴联锁控制除雾器冲洗水的补充量，维持吸收塔A 1、吸收塔B 2的正常液位平衡。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：各喷淋层对烟气二氧化硫为等比例吸收，不会出现由于两塔吸收浆液密度不同而导致吸收效果产生较大差异引起吸收效率高低的剧烈波动，以维持两塔吸收操作稳定。由于两塔间浆液交互喷淋洗涤使得浆液酸碱度、密度、温度、液位基本一致，两塔吸收剂注入和浆液参数检测系统只需要一套，从而分别省去了吸收剂注入调节、浆液pH值检测、浆液密度检测、浆液温度检测、浆液液位检测系统各一套。由于两塔间浆液为交互喷淋洗涤，省去了用于两塔浆液池间的浆液循环流动的转移泵及其与之连接的管道和阀门。同时还保证了送往脱水工序浆液密度的恒定和一致性，便于后续的浆液脱水操作。本发明不仅可保持双塔浆液密度、浆液酸碱度和浆液温度的一致性，使吸收操作稳定，而且还可分别节省一套吸收剂浆（溶）液注入调节系统、浆液pH值检测、浆液密度检测、浆液温度检测、浆液液位检测系统和两塔浆液池间一套浆液转移系统。
总之，本发明是针对高浓度二氧化硫烟气采用双塔浆液交互喷淋洗涤和保持双塔浆液池浆液特性一致的装置及方法。该装置及方法在不增加任何设备、管道及其附件的情况下，双塔浆液交互喷淋洗涤实现了两塔间浆液密度、浆液酸碱度、浆液温度、浆液液位的一致性。一方面完成了循环浆液对烟气中二氧化硫在双塔各层间的等比例吸收，另一方面完成了浆液池浆液在两塔间的充分混合和往复循环流动。
附图说明
图１ 为本发明的装置结构示意图。
图中：1、吸收塔A；2、吸收塔B；3、浆液悬浮泵A；4、浆液悬浮泵B；5、喷射管A；6、喷射管B；7、浆液循环泵A；8、浆液循环泵B；9、吸收塔排出泵；10、喷淋层A；11、喷淋层B；12、除雾器；13、除雾器冲洗水管网；14、温度测量仪；15、PH值测量仪；16、密度测量仪；17、液位测量仪；18、烟气进口A；19、烟气出口A；20、吸收剂入口；21、连通管；22、烟气进口B、23、烟气出口B；24、浆液排出口；25、浆液池A；26、管道甲；27、管道乙；28、浆液池B；29、管道丙；30、管道丁；31、管道戊；32、管道己；33、管道庚；34、管道辛；35、烟气管道；36、冲洗水管；37、除雾器冲洗水管。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，所述交互喷淋洗涤脱除高浓度二氧化硫的装置包括中下部设有烟气进口A 18、上部设有烟气出口A 19且下部设有吸收剂入口20的吸收塔A 1，通过塔底连通管21与吸收塔A1连通的中下部设有烟气进口B 22、顶部设有烟气出口B 23且底部设有浆液排出口24的吸收塔B 2；所述烟气出口A 19通过烟气管道35与烟气进口B 22连通；
所述吸收塔A 1内上部设有带有喷嘴的喷淋层A 10，下部为浆液池A 25；所述吸收塔B 2内上部由上至下依次设有与除雾器冲洗水管37连通的带有喷嘴的除雾器冲洗水管网13，除雾器12和带有喷嘴的喷淋层B 11，吸收塔B 2下部为浆液池B 28；
所述浆液池A 25通过管道甲26与浆液悬浮泵A 3连通，浆液悬浮泵A 3通过管道乙27与浆液池B 28连通，管道乙27伸入浆液池B 28构成喷射管B 6；所述浆液池B 28通过管道丙29与浆液悬浮泵B 4连通，浆液悬浮泵B 4通过管道丁30与浆液池A 25连通，管道丁30伸入浆液池A 25构成喷射管A 5；
所述浆液池A 25还通过管道戊31与浆液循环泵A 7连通，浆液循环泵A 7通过管道己 32与喷淋层B 11连通；所述浆液池B 28还通过管道庚33与浆液循环泵B 8连通，浆液循环泵B 8通过管道辛34与喷淋层A 10连通；
所述浆液池A 25侧壁上设有温度测量仪14；
所述浆液池B 28侧壁上设有同除雾器冲洗水管网13上的喷嘴联锁控制除雾器冲洗水管 37补水的液位测量仪 17；
所述管道乙 27上设有PH值测量仪15和密度测量仪16。
其中，所述连通管21为倒V型；该倒V型连通管21顶部外接冲洗水管36；所述浆液排出口24与连接至脱水系统的吸收塔排出泵9连通。
实施例2
交互喷淋洗涤脱除高浓度二氧化硫的方法：用本发明的方法洗涤脱除高浓度二氧化硫烟气时，将含有高浓度二氧化硫的烟气通入吸收塔A 1，开启浆液循环泵B 8 抽取吸收塔B 2底部浆液池B 28的浆液送至吸收塔A 1中的各喷淋层A 10，由连接在各喷淋层A 10的喷嘴将浆液雾化后向下均匀喷淋，浆液分散成细小的液滴并覆盖吸收塔A 1对应的断面，与逆流向上流动的烟气相向接触，吸收烟气中的二氧化硫后落入吸收塔A 1底部浆液池A 25中；烟气被第一次洗涤后进入吸收塔B 2，与此同时，开启浆液循环泵A 7抽取吸收塔A 1底部浆液池A 25的浆液送至吸收塔B 2中各喷淋层B 11，由连接在各喷淋层B 11的喷嘴将浆液雾化后向下均匀喷淋，浆液分散成细小的液滴并覆盖吸收塔B 2对应的断面，与逆流向上流动的烟气相向接触，烟气中残留的二氧化硫被浆液进行第二次洗涤、吸收、净化，净化后的烟气经吸收塔B 2内的除雾器12除去雾滴后自吸收塔B 2的顶部排出，吸收后的浆液落入吸收塔B 2的浆液池B 28中（使用循环泵抽取浆液交互喷淋洗涤可以母管形式配送，即采用一根母管分出若干支管将浆液交互配送至各喷淋层；也可以采用一一对应的单元形式配送，即一台循环泵交互配送一个固定喷淋层）。
当浆液池A 1和浆液池B 2中的浆液达到正常液位时，开启浆液悬浮泵A 3抽取吸浆液池A 25内的浆液经喷射管B 6向浆液池B 28池底喷射，使浆液池B 28内的浆液翻腾，实现浆液池B 28内浆液悬浮。同理，开启浆液悬浮泵B 4抽取浆液池B 28内的浆液经喷射管A 5向浆液池A 25底部喷射，使浆液池A 25内浆液翻腾，实现浆液池A 25内浆液悬浮。通过交互喷射，保持了吸收塔A 1和吸收塔B 2间吸收浆液的交替互换和相互混合，实现了两塔浆液池浆液特性参数的一致和浆液在塔A和塔B间的循环往复流动。
Claims (9)
1.一种交互喷淋洗涤脱除高浓度二氧化硫的装置，其特征在于，所述装置包括中下部设有烟气进口A（18）、上部设有烟气出口A（19）且下部设有吸收剂入口（20）的吸收塔A（1），通过塔底连通管（21）与吸收塔A（1）连通的中下部设有烟气进口B（22）、顶部设有烟气出口B（23）且底部设有浆液排出口（24）的吸收塔B（2）；所述烟气出口A（19）通过烟气管道（35）与烟气进口B（22）连通；所述吸收塔A（1）内上部设有带喷嘴的喷淋层A（10），下部为浆液池A（25）；所述吸收塔B（2）内上部由上至下依次设有与除雾器冲洗水管（37）连通的带喷嘴的除雾器冲洗水管网（13），除雾器（12）和带喷嘴的喷淋层B（11），吸收塔B（2）下部为浆液池B（28）；所述浆液池A（25）通过管道甲（26）与浆液悬浮泵A（3）连通，浆液悬浮泵A（3）通过管道乙（27）与浆液池B（28）连通，管道乙（27）伸入浆液池B（28）构成喷射管B（6）；所述浆液池B（28）通过管道丙（29）与浆液悬浮泵B（4）连通，浆液悬浮泵B（4）通过管道丁（30）与浆液池A（25）连通，管道丁（30）伸入浆液池A（25）构成喷射管A（5）；所述浆液池A（25）还通过管道戊（31）与浆液循环泵A（7）连通，浆液循环泵A（7）通过管道己（32）与喷淋层B（11）连通；所述浆液池B（28）还通过管道庚（33）与浆液循环泵B（8）连通，浆液循环泵B（8）通过管道辛（34）与喷淋层A（10）连通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浆液池A（25）侧壁上设有温度测量仪（14）。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浆液池B（28）侧壁上设有同除雾器冲洗水管网（13）上的喷嘴联锁控制除雾器冲洗水管（37）补水的液位测量仪（17）。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管道乙（27）上设有PH值测量仪（15）和密度测量仪（16）。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连通管（21）为倒V型。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述倒V型连通管（21）顶部外接冲洗水管（36）。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浆液排出口（24）与连接至脱水系统的吸收塔排出泵（9）连通。
8.一种利用权利要求1至7任一项所述的装置交互喷淋洗涤脱除高浓度二氧化硫的方法，包括如下步骤：
（1）将含有高浓度二氧化硫的烟气通过吸收塔A；
（2）用一台或多台循环泵从吸收塔B的浆液池B中抽取浆液送入吸收塔A的喷淋层A，浆液在吸收塔A中逆流吸收烟气中的二氧化硫后落入浆液池A，使烟气得到第一次洗涤净化后进入吸收塔B；
（3）用一台或多台循环泵从塔A的浆液池A中抽取浆液送入塔B的喷淋层B，浆液在塔B中逆流吸收气相中的二氧化硫后落入浆液池B，使烟气得到第二次洗涤净化后排出；
（4）往复循环步骤（2）至（3），使浆液在吸收塔A和吸收塔B间对烟气进行交互喷淋洗涤并实现浆液在双塔间的往复循环流动。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在进行权利要求8所述的各步骤过程中，当所述浆液池A和浆液池B中的浆液达到正常液位时，用浆液悬浮泵从一个吸收塔的浆液池中吸取浆液交互配送并喷射到另一吸收塔浆液池，使浆液翻腾悬浮。
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