CN102824825A

CN102824825A - 燃煤锅炉多效u型管式除尘脱硫一体化装置及其除尘脱硫的方法

Info

Publication number: CN102824825A
Application number: CN2012103370783A
Authority: CN
Inventors: 强光初
Original assignee: WUXI GUANGCHU TECHNOLOGY SERVICE Co Ltd
Current assignee: Wuxi Xineng Boiler Co., Ltd.
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: CN102824825B

Abstract

本发明涉及一种燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置及其除尘脱硫的方法，属于烟气脱硫技术领域。一种燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置，包括燃煤锅炉，燃煤锅炉底部与储渣池连通，顶端通过管道连接一体化U型管的一端端口，一体化U型管的另一端端口通过管道与引风机相连，引风机另一端设置有烟囱。本发明结构简单，制造方便，是造价最低的一种燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置。且除尘脱硫效率高，在U型管内二级喷雾，使烟尘、SO₂与水雾接触的范围广，面积更大，因此大大提高了除尘脱硫的效率。

Description

燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置及其除尘脱硫的方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置及其除尘脱硫的方法，属于烟气脱硫技术领域。

背景技术

我国燃煤中小型锅炉、炉窑大约有一百万台，遍布全国各地，排放出大量的烟尘和二氧化硫（SO2）污染物，严重影响着我国的大气质量，特别是SO2 形成的酸雨（Aqcyd，rayn）,对环境危害更大，范围更广，燃煤中小型锅炉、炉窑，达到国家空气标准—PM2.5，治理SO2污染是当前环保和工业生产厂家，艰巨而又繁重的任务。

燃煤中小型锅炉、炉窑脱硫从技术上讲，不论是烟气脱硫，还是炉内停留，并不存在着多大的技术难题，治理SO₂污染及排放任务在很大程度上受到脱硫设施的建设费用，运行成本的制约和影响，这个问题对中小型锅炉、炉窑尤为突出。一些本应该实施脱硫的企业久不上脱硫设施，或者有了脱硫设施也不正常运行，更有甚者根本不运行，都是由于脱硫设施建设费用和运行成本造成的。例如一家供热公司，有二台20吨锅炉，二台10锅炉，原来就有4套加碱的烟气脱硫设施，用碱脱硫每天至少3吨碱，按照目前1吨碱的价格2000~2100元，每台锅炉一个冬天大概需要消耗20多万元，因此。用于加碱脱硫费用经济压力实在太大。面对我国近百万台锅炉，窑炉，无论是进行燃气、燃油改造，还是沿用已有的脱硫技术实现SO₂达标排放，都陷入巨大的经济负担的困难。

综上所叙，必须找到一种经济实用、可靠的中小型锅炉、炉窑燃煤脱硫的工艺和相配套的设备，使它们能承受得起，且运行稳定，、可靠、达标排放，

我国湿式喷雾除尘脱硫系统中，除尘脱硫液量的确定，是根据燃烧煤炭含硫量，及脱硫反应方程钙硫比（Ca：S）来确定。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置及其除尘脱硫的方法。

按照本发明提供的技术方案，一种燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置，包括燃煤锅炉，燃煤锅炉底部与储渣池连通，顶端通过管道连接一体化U型管的一端端口，一体化U型管的另一端端口通过管道与引风机相连，引风机另一端设置有烟囱；

一体化U型管的U型槽底部通过管道连接至防腐水泥池，防腐水泥池顶部设置有若干个撇油撇油器，还设置有除油除沫除渣循环水池，底部设置一个排出口；储渣池通过管道与防腐水泥池相连通，防腐水泥池另一侧则通过管道（14）连接循环泵；一体化U型管的一端端口内设置有管道，管道与循环泵相连接。

所述储渣池还设置有用于抽渣的泵。还包括碱池，碱池与管道相连通。储渣池上端还设置有一个连通的水箱。管道上均设置有开关。

一种通过燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置除尘脱硫的方法，步骤为：筛选含碱量为20%~60%的石子，在燃煤锅炉内投入煤炭，按每吨煤炭加入10~20kg投入石子，送入炉膛灼烧得到石灰，石灰与煤炭中的二氧化硫反应进行一级脱硫，炉渣和一部分石灰送入储渣池，储渣池中加入由水箱中储存的水进行反应，得到碱性渣浸水，调节储渣池中pH值为8~9，将调节后的碱性渣浸水抽送入防腐水泥池；

防腐水泥池上端设置有若干个撇油撇油器，碱性渣浸水进入防腐水泥池后通过撇油撇油器除去漂浮的油沫，随后进入除油除沫除渣循环水池中，进行水、油沫和尘粒的三相分离，进一步实现除油除沫；除油除沫除渣循环水池包括上部的撇油撇油器、中部的直管分离器和下方的沉淀池，碱性渣浸水三相分离后尘粒下沉入防腐水泥池的底部，通过开关排放出；

含硫含尘烟气通过管道进入一体化U型管，一体化U型管附着有防腐胶泥，通过螺旋喷嘴头喷石灰水溶液进行二级喷雾，喷雾量为8~12L/m³，石灰水溶液的浓度为8~10g/L，pH为8~9；含硫含尘烟气与石灰水溶液通过螺旋嘴喷头和设置在喷头前端的挡板充分接触，固体物质和反应后的废水通过管道进入防腐水泥池中，经过除尘脱硫的符合标准的烟气则经管道通过引风机从烟囱排放出；

碱池中放置有石灰水，经循环泵通过管道对一体化U型管中的螺旋喷嘴头供应石灰水。

脱硫所涉及的具体方程式如下：

Na₂CO₃吸收SO₂：

Na₂CO₃+SO₂→Na₂SO₃+CO₂↑ (1)

NaSO₃+SO₂+H₂O?2NaHSO₃ (2)

NaOH吸收SO₂：

2NaOH+SO₂→Na₂SO₃+H₂O (3)

Na₂SO₃+SO₂+H₂O?2NaHSO₃ (4)

氧化过程（副反应）：

Na₂SO₃+1/2O₂→Na₂SO₄ (5)

NaHSO₃+1/2O₂→NaHSO₄ (6)

再生过程如下：

CaO+H₂O?Ca(OH)₂(7)

2NaHSO₃+Ca(OH)₂?CaSO₃↓+NaOH+H₂O (8)

Na₂SO₃+Ca(OH)₂→NaOH+CaSO₃↓ (9)

从以上脱硫物理化学反应过程中，可以知道，碱池可成为钠钙双碱法，除尘、脱硫系统钠只需要定期少量加一点即可，因为石灰水Ca(OH)₂可把碱再生出来连续使用。

本发明具有如下优点：本发明结构简单，众所周知，市场上有诸多除尘脱硫器，但是大多结构复杂，体积庞大，大大提高建设安装费用，U型管式喷雾除尘脱硫一体化装置，结构简单，制造方便，是造价最低的一种除尘脱硫一体化装置。且除尘脱硫效率高，在U型管内二级喷雾，使烟尘、SO₂与水雾接触的范围广，面积更大，因此大大提高了除尘脱硫的效率，测试显示其除尘效率在99.9%，脱硫效率大于98%，特别针对小型锅炉、炉窑除尘脱硫效率更高，优于其他所有的除尘脱硫器。阻力小，节省了鼓风机的电力能源，喷头是本发明的核心技术，研制的喷头为螺旋嘴喷头，雾化效果极好，雾滴极细微，大大提高了雾粒与烟尘和SO₂的接触面积，提高了除尘脱硫效率，降低了阻力。另外喷雾头前方加了挡板，改变了喷雾方向，变逆烟气流动方向为顺烟气流动方向，大大减少了烟气流动阻力，整个U型喷雾除尘脱硫一体化装置的阻力为1500Pa(150mm/H₂O柱)二级喷雾的阻力只相当于普通除尘脱硫器一级喷雾的阻力。喷雾头加挡板，不但减少了阻力，而且使喷雾雾化面积更大、喷雾颗粒更细微，更加提高了除尘脱硫效率。

附图说明

图1 本发明结构示意图。

具体实施方式

实施例1 一种燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置

其包括燃煤锅炉1，燃煤锅炉1底部与储渣池2连通，顶端通过管道3连接一体化U型管4的一端端口A，一体化U型管4的另一端端口B通过管道5与引风机6相连，引风机6另一端设置有烟囱7；

一体化U型管4的U型槽底部通过管道8连接至防腐水泥池9，防腐水泥池9顶部设置有若干个撇油撇油器10，还设置有除油除沫除渣循环水池11，底部设置一个排出口12；储渣池2通过管道13与防腐水泥池9相连通，防腐水泥池9另一侧则通过管道14连接循环泵15；

一体化U型管4的一端端口A内设置有管道16，管道16与循环泵15相连接。所述储渣池2还设置有用于抽渣的泵。还包括碱池17，碱池17与管道14相连通。储渣池2上端还设置有一个连通的水箱18。管道13、8、14和16上均设置有开关。

实施例2 一种通过燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置除尘脱硫的方法

筛选含碱量为20%~60%的石子，在燃煤锅炉1内投入煤炭，按每吨煤炭加入10~20kg投入石子，送入炉膛灼烧得到石灰，石灰与煤炭中的二氧化硫反应进行一级脱硫，炉渣和一部分石灰送入储渣池2，储渣池2中加入由水箱18中储存的水进行反应，得到碱性渣浸水，调节储渣池2中pH值为8~9，将调节后的碱性渣浸水抽送入防腐水泥池9；

防腐水泥池9上端设置有若干个撇油撇油器10，碱性渣浸水进入防腐水泥池9后通过撇油撇油器10除去漂浮的油沫，随后进入除油除沫除渣循环水池11中，进行水、油沫和尘粒的三相分离，进一步实现除油除沫；除油除沫除渣循环水池11包括上部的撇油撇油器10、中部饿直管分离器和下方的沉淀池，碱性渣浸水三相分离后尘粒下沉入防腐水泥池9的底部，通过开关排放出；

含硫含尘烟气通过管道3进入一体化U型管4，一体化U型管4附着有防腐胶泥，通过螺旋喷嘴头喷石灰水溶液进行二级喷雾，喷雾量为8~12L/m³， pH为8~9；含硫含尘烟气与石灰水溶液通过螺旋嘴喷头和设置在喷头前端的挡板充分接触，固体物质和反应后的废水通过管道8进入防腐水泥池9中，经过除尘脱硫的符合标准的烟气则经管道5通过引风机6从烟囱7排放出；

碱池17中放置有碳酸钠溶液，保持碳酸钠的浓度为8~10g/L，与进入防腐水泥池9中的石灰水混合，经循环泵15通过管道16对一体化U型管4中的螺旋喷嘴头供应碱水。

应用实施例1

首先对煤炭经过测定，其含硫量大于1.5%而小于3%，用双碱法喷雾除尘脱硫（二级流程）。第一级喷石灰水液，喷雾量为7升石灰水/1立方米烟气，石灰水的pH值自始至终永远保持在9（可以采用连续自动监测、自动调节pH值），第二级喷NaOH溶液，喷雾量为5升NaOH溶液/1立方米烟气，同样NaOH溶液PH值自始至终永远保持在9（可以采用连续自动监测、自动调节pH值）。

燃煤含硫量小于1.5%的时候，用双碱法喷雾除尘脱硫（二级流程）。第一级喷石灰水液，喷雾量为5升石灰水液/1立方米烟气，石灰水的PH值自始至终永远保持在9（可以采用连续自动监测、自动调节pH值），第二级喷石灰水液，喷雾量为5升石灰水液/1立方米烟气，石灰水的pH值自始至终永远保持在9（可以采用连续自动监测、自动调节pH值）。

两台10吨锅炉，燃煤含硫量常年在1%左右，因此确定二级都采用喷石灰水溶液，喷雾量确定每立方米烟气喷10升石灰水液，第一级喷石灰水液，喷雾量为5升石灰水/1立方米烟气，第二级同样喷石灰水液，喷雾量为5升石灰水/1立方米烟气。二级喷雾的石灰水液其PH值自始至终永远保持在9（可以采用连续自动监测、自动调节PH值）。

一台为10吨的链条锅炉，烟气量为3000立方米/H,二级脱硫应喷PH=9的石灰液，3000乘10=30000升/H=300T/h，喷PH=9的石灰液300立方/小时，分二级喷雾，第一级为150立方/H喷雾，第二级为150立方/H喷雾，二级喷雾的石灰水液其PH值自始至终永远保持在9（可以采用连续自动监测、自动调节PH值）。

除尘脱硫液循环水池的确定，循环水池的体积为每小时喷雾量的1/3，因此一台10T的锅炉循环水池的体积为100立方米。

二台10吨的锅炉合用一个循环水池，其体积为200立方米、U型管式喷雾除尘脱硫一体化装置的计算公式：

烟气流量：（Q），3万m3/H，6万m3/H，12万m3/H。

石灰水液：（B），3m3/H，16.6m3/H，33.3m3/H。（以上是按照1/3流量体积计算水池）

烟气在U型管内的流速S=9m/S(9米/秒) S=9 m/S

U型管的横截面积：F=Q/S；F=0.92㎡；1.84㎡；3.69㎡

求U型管的直径：F=π/4*D2 D=根号下（F/0.785） D=1.1m；1.53m； 2.17m U型管长为3段，每段长相等，每段长为L

L=2~4D，直径大取上限，直径小区下限。

其次要根据现场空间的位置合理选择每段的长L的值，脱湿器为陶瓷筒的组合，上下层之间要差排。

陶瓷筒的尺寸：直径φ60mm，长1200mm，壁厚5mm（毛竹筒也可以），陶瓷筒侧面要开人孔，定期清理，人孔φ400，或500*500方孔。

U型管式喷雾除尘脱硫一体化装置除尘效率99.9%，脱硫效率98%结构简单，制造方便，造价低，运行安全可靠，适用于各类锅炉、窑炉、以及其他燃烧煤炭装置的除尘、脱硫。

钠碱双碱法二级喷雾U型喷雾除尘脱硫一体化工艺，实用、可靠、经济、高效，烟气高速进入U型管，脱硫剂液经过雾化同向头前加挡板，既提高雾化效果，又改变了喷雾方向，形成负压，吸着烟气向前走大大减少烟气前进阻力，是喷雾技术的一大进步）烟气强流通过，就能和水雾充分混合、接触，既除尘又产生一系列物理化学反应，达到脱硫的目的。非常适合我国达到PM2.5的环境标准作出贡献。

脱硫设备占地面积大约每蒸吨2平方米，脱硫设施建设投入每蒸吨1.5万元，使用低硫煤脱除每千克硫成本大约在1.2元，使用高硫煤脱除每千克硫成本大约在0.7元以下。由于石灰石多效脱硫法，可以针对低硫煤和高硫煤种都可以适用，所以实施本发明的技术，从各方面降低锅炉运行费用。

Claims

1.一种燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置，其特征是：包括燃煤锅炉（1），燃煤锅炉（1）底部与储渣池（2）连通，顶端通过管道（3）连接一体化U型管（4）的一端端口（A），一体化U型管（4）的另一端端口（B）通过管道（5）与引风机（6）相连，引风机（6）另一端设置有烟囱（7）；

一体化U型管（4）的U型槽底部通过管道（8）连接至防腐水泥池（9），防腐水泥池（9）顶部设置有若干个撇油撇油器（10），还设置有除油除沫除渣循环水池（11），底部设置一个排出口（12）；储渣池（2）通过管道（13）与防腐水泥池（9）相连通，防腐水泥池（9）另一侧则通过管道（14）连接循环泵（15）；

一体化U型管（4）的一端端口（A）内设置有管道（16），管道（16）与循环泵（15）相连接。

2.如权利要求1所述燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置，其特征是：所述储渣池（2）还设置有用于抽渣的泵。

3.如权利要求1所述燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置，其特征是：还包括碱池（17），碱池（17）与管道（14）相连通。

4.如权利要求1所述燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置，其特征是：储渣池（2）上端还设置有一个连通的水箱（18）。

5.如权利要求1所述燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置，其特征是：管道（13）、（8）、（14）和（16）上均设置有开关。

6.一种通过燃煤锅炉多效U型管式除尘脱硫一体化装置除尘脱硫的方法，其特征是步骤为：筛选含碱量为20%~60%的石子，在燃煤锅炉（1）内投入煤炭，按每吨煤炭加入10~20kg投入石子，送入炉膛灼烧得到石灰，石灰与煤炭中的二氧化硫反应进行一级脱硫，炉渣和一部分石灰送入储渣池（2），储渣池（2）中加入由水箱（18）中储存的水进行反应，得到碱性渣浸水，调节储渣池（2）中pH值为8~9，将调节后的碱性渣浸水抽送入防腐水泥池（9）；

防腐水泥池（9）上端设置有若干个撇油撇油器（10），碱性渣浸水进入防腐水泥池（9）后通过撇油撇油器（10）除去漂浮的油沫，随后进入除油除沫除渣循环水池（11）中，进行水、油沫和尘粒的三相分离，进一步实现除油除沫；除油除沫除渣循环水池（11）包括上部的撇油撇油器（10）、中部的直管分离器和下方的沉淀池，碱性渣浸水三相分离后尘粒下沉入防腐水泥池（9）的底部，通过开关排放出；

含硫含尘烟气通过管道（3）进入一体化U型管（4），一体化U型管（4）附着有防腐胶泥，通过螺旋喷嘴头喷石灰水溶液进行二级喷雾，喷雾量为8~12L/m³，石灰水溶液的浓度为8~10g/L，pH为8~9；含硫含尘烟气与石灰水溶液通过螺旋嘴喷头和设置在喷头前端的挡板充分接触，固体物质和反应后的废水通过管道（8）进入防腐水泥池（9）中，经过除尘脱硫的符合标准的烟气则经管道（5）通过引风机（6）从烟囱（7）排放出；

碱池（17）中放置有碳酸钠溶液，与进入防腐水泥池（9）中的石灰水混合，经循环泵（15）通过管道（16）对一体化U型管（4）中的螺旋喷嘴头供应碱水。