CN103406010A

CN103406010A - 一种脱硫脱硝除尘装置

Info

Publication number: CN103406010A
Application number: CN2013103544794A
Authority: CN
Inventors: 陈耀都; 赵京国; 王甲; 周送桦
Original assignee: 陈耀都
Current assignee: Beijing Top Resource Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-08-14
Also published as: CN103406010B

Abstract

本发明提出了一种脱硫脱硝除尘装置，包括：壳体以及壳体内部的腔体，壳体的侧壁设置有烟气入口，壳体的顶部设置有烟气出口，腔体内设置有上隔板和下隔板，上隔板和下隔板将腔体分割成上腔室、中腔室和下腔室，上腔室包括除雾器，中腔室包括水平设置的位于烟气入口上方的喷淋装置，下腔室包括散射器，下腔室的底部容纳有吸收浆液，上隔板与下隔板中间设置上升通道，上升通道的顶端贯穿上隔板，上升通道的底端贯穿下隔板，散射器底部的出气口伸入至吸收浆液中。本发明利用喷淋装置进行初次脱硫脱硝除尘，二次脱硫脱硝除尘是将散射器插入吸收浆液中进行，使得本发明中的脱硫脱硝除尘装置更节能，具有更高的脱硫率、脱硝率及除尘率。

Description

一种脱硫脱硝除尘装置

技术领域

本发明涉及热力学、流体力学、材料力学及化工技术领域，特别是指一种脱硫脱硝除尘装置。

背景技术

近年来，随着各地雾霾天气的增多和人们环保意识的提高，国家和地方陆续颁布了更加严格的减排政策和排放标准。工业窑炉烟气污染物如烟尘、SO₂、和NOx（氮氧化物）的深度净化急需一种高效和节能的技术。

目前烟气脱硫装置主要是以喷淋塔为主，喷淋塔在进行烟气脱硫时是通过SO₂与吸收液的接触时间和碰撞频率来完成酸碱中和的化学反应的，若要达到很高的脱硫率就要求烟气在塔内的停留时间要尽可能地长，因此要求塔体变高，液气比（即：吸收液与烟气之比，单位L/m³）要尽可能地大，因此要求吸收浆液多，由此搬运吸收浆液的循环泵就要做很大的势能功，使其耗能高、功率大，此外，喷淋塔的设计是根据烟气量、SO₂含量、吸收剂活性、脱硫率、结晶时间等因素来确定塔内的烟气流速、液气比和塔体高度的，当喷淋塔运行时，若锅炉负荷和煤质变化时，只能通过改变喷淋层数来进行调解，很难对应变化量进行的适量调节；当吸收剂改变或国家排放标准提高时，喷淋塔就无法调节了，对此只能对喷淋塔进行改造。虽然鼓泡塔是可以通过调节液位来规避喷淋塔的弊端，但是，因鼓泡塔在烟气脱硫时，烟气要经过吸收液，因水封的作用会造成烟气的阻力加大，使烟气的动能风机的功耗剧增。

发明内容

本发明提出一种脱硫脱硝除尘装置，解决了现有技术中能耗大、可调性差、吸收液夹带大及烟气深度净化的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，包括：壳体以及位于壳体内部的腔体，壳体的侧壁设置有烟气入口，壳体的顶部设置有烟气出口，腔体内设置有上隔板和下隔板，上隔板和下隔板将腔体分割成上腔室，中腔室和下腔室，上腔室包括除雾器，中腔室包括水平设置的位于烟气入口上方的喷淋装置，下腔室包括散射器，散射器的底部设置有出气口，下腔室的底部容纳有吸收浆液，上隔板与下隔板中间设置上升通道，上升通道的顶端贯穿上隔板与上腔室连通，上升通道的底端贯穿下隔板与下腔室连通，散射器底部的出气口伸入至吸收浆液中。

优选的，壳体为塔体状结构。

优选的，喷淋装置设置有至少一层喷淋层。

优选的，壳体的外部连接有循环泵，中腔室的喷淋装置与循环泵连接。

优选的，下腔体的底部还设置有搅拌器。

优选的，除雾器的下方设置有拦截装置。

优选的，散射器为防腐材料的散射器。

优选的，散射器底部的出气口向下延伸至吸收浆液的深度为10mm～200mm。

优选的，烟气在中腔室内的流速为1～10m/s，烟气在散射器内的流速为3～25m/s。

优选的，中腔室的高度为2～6m。

本发明中的脱硫脱硝除尘装置比传统的鼓泡塔的节能率高达20%以上，比喷淋塔的节能率高达35%以上。引入中腔室内的烟气流速为10～15m/s,当烟气进入中腔室后速度极具下降，烟气向下移动进入散射器内时，速度又将提高。这种扩大、变向、缩小等过程加剧了烟气产生湍流的频率，所以烟气中掺杂的污染物与吸收液液滴的碰撞几率也就大大地提高了。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种烟气脱硫脱硝除尘装置的平面结构示意图；

图中：

1、烟气脱硫脱硝除尘装置；2、烟气入口；3、烟气出口；4、壳体；5、上腔室；6、中腔室；7、下腔室；8、喷淋装置；9、散射器；10、上隔板；11、下隔板；12、上升通道；13、搅拌器；14、除雾器；15、拦截装置；16、循环泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种脱硫脱硝除尘装置1，为圆筒形的塔状结构，包括：壳体4，以及位于壳体4内部的腔体，壳体4的侧壁设置有烟气入口2，壳体4的顶部设置有烟气出口3，腔体内设置有上隔板10和下隔板11，上隔板10和下隔板11将腔体分割成上腔室5，中腔室6和下腔室7，上腔室5固定连接一个除雾器14，中腔室6包括水平设置的位于烟气入口2上方的喷淋装置8，下腔室7包括散射器9，下腔室的底部容纳有吸收浆液，上隔板10与下隔板11中间设置一个上升通道12，上升通道12顶端贯穿上隔板10连通上腔室5，底端贯穿下隔板11连通下腔室7，喷射器9底部的出气口伸入至吸收浆液中，中腔室的高度为2～6m，优选的，中腔室的高度为4m。

含有SO₂、高价NOx、细小烟尘等污染物的炉窑烟气通过烟气入口2进入中腔室6后，经中腔室6设置的喷淋装置8，喷淋装置8位于烟气入口2的上方，优选的，本发明中的喷淋装置8包括至少1层喷淋层，喷淋层包括喷淋浆液循环管路和吸收浆液喷嘴，喷嘴由连接中腔室6和下腔室7的循环泵16来提供吸收浆液，吸收浆液为碱性溶液，下腔室7中的吸收浆液在循环泵16的作用下进入中腔室6的喷淋装置8内，经喷嘴雾化，形成较大的气液接触面积，当中腔室6内的喷淋装置8中的喷淋浆液雾滴与烟气中的尘颗粒接触、撞击时，烟气中的细小烟尘将被雾滴捕捉或粘附，从而使细小的烟尘从烟气中分离出来。雾化产生的液滴从上向下，与烟气顺向接触，发生气一液传质和化学反应，烟气被喷嘴雾化后的喷淋浆液液滴洗涤，脱除烟气中大部分SO₂和高价NOx。由于中腔室6内的压力是微正压，所以烟气密度相对提高，即SO₂、高价NOx及烟尘在相对的空间中分布的密集增加，所以单位体积内浆液液滴对SO₂、高价NOx的碰撞频率和对烟尘捕获的概率也随之提高。

喷淋浆液可以由各种碱性物质制成，在喷淋装置8中的浆液遇到SO₂/SO₃时变为亚硫酸盐/硫酸盐，若喷淋浆液遇到高价NOx时变为硝酸盐或亚硝酸盐，而且在中腔室6内，可使烟气中的细小灰尘增湿加重后脱离烟气，烟气经喷淋装置8处理后完成初次脱硫脱硝和除尘。

中腔室6的下隔板11下方设置有多个散射器9，优选的，散射器9为中空的管状结构，由玻璃钢、陶瓷或不锈钢等防腐材料制成。散射器9的顶端伸入下隔板11中并与中腔室6连通，散射器9的底端悬空，散射器9与散射器9相互之间固定，散射器9的低端设置有多个出气口，在上隔板10与下隔板11中间设置一个上升通道12，上升通道12顶端贯穿上隔板10连通上腔室5，底端贯穿下隔板11连通下腔室7，散射器9的底端设置有出气口并以伸入下腔室7中的吸收浆液中，通过出气口，中腔室6中的气体与下腔室7中的吸收浆液连通，下腔室7与循环泵16入口连接，优选的，当喷淋层具有多个时，循环泵16可以设置多个，循环泵16可与对应的喷淋层连通。

烟气在中腔室6完成初次脱硫脱硝除尘后，烟气通过设置在下隔板11的散射器9进入下腔室7的吸收浆液中，其中散射器9的底端被吸收浆液覆盖，散射器9向下延伸至吸收浆液中，，散射器9底端的出气口距吸收浆液的液面高度为10mm～200mm，吸收浆液为碱性溶液，在吸收浆液内，烟气以细小气泡的形式经过吸收浆液向上浮涌，烟气中的未脱除的SO₂、高价NOx及细小灰尘再次与吸收浆液发生中和反应和被吸收浆液扑捉，完成二次脱硫脱硝和除尘，达到烟气深度净化的目的。烟气中的SO₂和高价NOx与吸收浆液发生反应后生成的盐类物质，经排浆泵排出。同时，新鲜的吸收浆液也源源不断地从补浆管进入下腔室7内，保证液位平衡，排出的溶液可进行副产物处理。优选的，为防止下腔室7内的吸收浆液发生沉淀，下腔室7内还可以设置浆液搅拌器13，搅拌器13可对下腔室7内的吸收浆液进行不间断搅拌，同时还可设置氧化风管用于提供氧化空气。

经过二次脱硫脱硝和除尘后的烟气在下腔室7内汇集，并通过上升通道12向上移动，上腔室5中设置有除雾器14，除雾器14可以对烟气中的液滴进行脱除。优选的，除雾器14的下方还设置有拦截装置15，拦截装置15可以清除部分逃逸的盐雾，除雾器14可保证烟气夹带水量低于75mg/m³，烟气经拦截装置15和除雾器14处理后的净烟气从烟气出口3排入烟囱。

本发明的壳体直径的选取可根据处理烟气量确定，烟气在中腔室6流速按照1～10m/s考虑，在烟气流量已知的情况下，可计算出壳体的横截面积。散射器管内的烟气流速按照3～25m/s考虑，在烟气流量已知的情况下，可计算出散射器的横截面积。

本发明的壳体直径的选取可根据处理烟气量确定，烟气在中腔室6流速按照1～10m/s考虑，在烟气流量已知的情况下，可计算出壳体的横截面积。

本发明的的一种脱硫脱硝除尘装置1其烟气净化过程可分为两次，初次脱硫脱硝和除尘是利用中腔室6中的喷淋装置8进行，同时喷淋装置8对进入中腔室6的烟气还具有降温、增湿和对中腔室6进行清洗的多重作用；二次脱硫脱硝是利用中腔室6中的散射器9插入吸收浆液中进行烟气的脱硫脱硝，由于散射器9在脱硫脱硝时具有分散相（烟气中的SO₂、高价NOx）对连续相（吸收浆液）的优点，使得脱硫脱硝除尘装置1具有更好的节能特点和更高的脱硫率和脱硝率。本发明中的脱硫脱硝除尘装置比传统的鼓泡塔的节能率高达20%以上，比喷淋塔的节能率高达35%以上。引入中腔室6内的烟气流速为10～15m/s,当烟气进入中腔室6后速度极具下降，烟气向下移动进入散射器9内时，速度又将提高。这种扩大、变向、缩小等过程加剧了烟气产生湍流的频率，所以吸收液液滴对烟尘的捕捉几率也就大大地提高了。

脱硫脱硝除尘装置的二次除尘是发生在散射器9插入吸收浆液后，用吸收浆液除尘。中腔室6内发生的除尘过程是浆液雾滴与烟尘两个分散相之间的碰撞而产生的吸附过程，而在吸收浆液中发生的除尘过程是烟尘与连续相吸收液浆之间的连续碰撞而产生的吸附过程，它可捕捉到更低浓度的细小烟尘。同时散射器9插入吸收浆液后，因鼓泡时会产生气泡层，该气泡层对细小烟尘还有过滤的作用。脱硫脱硝除尘装置1对1μm以下的粉尘脱除效率可达60%，1～10μm的粉尘脱除效率为90%。

当煤质变化、负荷变化、脱硫剂品级变化、国家对排放标准要求提高时，本发明都可以通过对吸收浆液液位的适当调节来保证锅炉排放的烟气达标，且不浪费能源，本发明的脱硫脱硝除尘装置其脱硫和脱硝效率稳定，不管烟气入口2中的SO₂和高价NOx浓度有多高，只要调节吸收浆液的液位高度，就可以保证烟气出口3的SO₂浓度稳定在100mg/m³～20mg/m³，NOx浓度稳定在100mg/m³～50mg/m³的情况下长期运行。此外，脱硫脱硝除尘装置还可以进行深度除尘，当烟气入口2处的烟尘浓度小于200mg/m³时，烟气出口3处的烟尘浓度可保证在10mg/m³以下，避免了国家因对烟尘排放要求的提高，而需要改造静电除尘器的问题。由于中腔室6采用了喷淋装置8，其不仅能使烟气降温、增湿已达到对烟气初步脱硫的作用，而且更重要的是通过喷淋可以对散射器9进行冲洗，因此，彻底解决了散射器9的堵塞问题；同时可避免喷淋装置8因烟气与吸收浆液逆流而容易产生烟囱雨的问题。同时，若下腔室7的吸收浆液为氨基，可在上腔室5内设置拦截装置15，可解决气溶胶和氨的逃逸问题。

下腔室7的吸收浆液可采用各种类型的脱硫剂及碱性废液，在脱硫运行过程中可随时进行更换，且对脱硫剂的品质要求较低。

按某热电有限公司1×140t/h锅炉烟气进入脱硫塔时烟气量为：30万m³/h，SO₂含量为2370mg/Nm³，吸收浆液密度为：1.08t/m³、出口要求100mg/m³的工况，脱硫效率在95%以上计算。

当使用喷淋塔脱硫时：

塔内烟气流速4m/s、烟气停留时间4s、液气比10：1、喷头压力0.1MPa、喷淋塔阻力约为0.8KPa来计算，可以确定如下设备的耗电量：

序号	设备名称	参数	轴功率
				1	循环浆液泵	流量Q：3000m³/h，杨程h：≥30m	294KW
2	引风机	流量Q：30万m³/h，P₊：800Pa	73KW

当使用鼓泡塔脱硫时：

管子的插入深度17cm来算，其鼓泡塔阻力约为2.5KPa，可以确定如下设备的耗电量。

序号	设备名称	参数	轴功率
				1	烟气的降温增湿	流量Q：300m³/h，扬程h：30m	32KW
2	增压引风机	流量Q：30万m³/h，P₊：2500Pa	209KW

由上述计算得知：鼓泡塔比喷淋塔的节电率大于30%，同时鼓泡塔还具有吸收液夹带少的优点，但是鼓泡塔的阻力却很大。

当使用本发明中的脱硫脱硝除尘装置时：

液气比为：0.8：1，散射器插入深度12cm，本脱硫脱硝除尘装置的阻力约为1.9KPa，可以确定如下设备耗电量。

序号	设备名称	参数	轴功率
				1	循环浆液泵	流量Q：240m³/h，杨程h：22m	18KW
2	引风机	流量Q：30万m³/h，P₊：1900Pa	158KW

由上述计算得知：本发明中的一种脱硫脱硝除尘装置比鼓泡塔的节电率大于20%，比喷淋塔的节电率大于50%。本发明的一种脱硫脱硝除尘装置具有深度除尘功能，在烟气除尘中，传统的除尘器处理完烟气后，烟尘含量为200～100mg/m³时，不能达到国家和地方最新颁布的排放标准，可通过本发明的喷淋除尘、水浴除尘、泡沫除尘的功能达标，使烟尘含量保持在10mg/m³以下。同时本发明的一种脱硫脱硝除尘装置对10μm以下粒径的灰尘及PM2.5具有很高的去除作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，包括：壳体以及位于所述壳体内部的腔体，所述壳体的侧壁设置有烟气入口，所述壳体的顶部设置有烟气出口，所述腔体内设置有上隔板和下隔板，所述上隔板和所述下隔板将所述腔体分割成上腔室，中腔室和下腔室，所述上腔室包括除雾器，所述中腔室包括水平设置的位于所述烟气入口上方的喷淋装置，所述下腔室包括散射器，所述散射器的底部设置有出气口，所述下腔室的底部容纳有吸收浆液，所述上隔板与所述下隔板中间设置上升通道，所述上升通道的顶端贯穿所述上隔板与上腔室连通，所述上升通道的底端贯穿所述下隔板与下腔室连通，所述散射器底部的出气口伸入至所述吸收浆液中。

2.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述壳体为塔体状结构。

3.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述喷淋装置设置有至少一层喷淋层。

4.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述壳体的外部连接有循环泵，所述喷淋装置与循环泵连接。

5.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述下腔体的底部还设置有搅拌器。

6.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述除雾器的下方设置有拦截装置。

7.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述散射器为防腐材料的散射器。

8.根据权利要求1或7任一所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述散射器底部的出气口向下延伸至吸收浆液的深度为10mm～200mm。

9.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，烟气在所述中腔室内的流速为1m/s～10m/s，烟气在所述散射器内的流速为3m/s～25m/s。

10.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝除尘装置，其特征在于，所述中腔室的高度为2m～6m。