CN103657392A - 一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔 - Google Patents
一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔 Download PDFInfo
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Abstract
一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，如图1所示，其特征是：在现有的原脱硫塔顶部增设扩径同心气体分布器1，扩径同心气体分布器1连接原脱硫塔和扩径强化除液沫塔体10段相连，在扩径强化除液沫塔体10的直径为下部的原脱硫塔的1.4-3.0倍，扩径强化除液沫塔体10内，从下至上设有包括复合洗气塔板2、洗涤填料层5和除雾器8，以及与洗涤填料层5相匹配的填料用清水喷淋器6和与除雾器8相匹配的除雾器用水喷淋清洗器9，在扩径强化除液沫塔体10顶部有净烟气出口11。本发明可彻底消除“石膏雨”的污染，同时具有操作弹性大、抗脏堵、能耗低、投资少和效率高之突出优点。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤排放烟气的治理。
背景技术
据统计，全国已投运的烟气脱硫机组中，300MW及以上烟气脱硫机组约占86%，90%以上的机组采用石灰石--石膏湿法烟气脱硫（WFGD）技术（曾庭华,杨华,廖永进等.湿法烟气脱硫系统的调试试验及运行［M］.中国电力出版社，北京，2008.）。在典型的石灰石－石膏湿法系统工艺流程中，高温烟气首先由WFGD增压风机送入回转式烟气加热器（GGH），在GGH中，未经处理的高温原烟气与脱硫塔排出的50℃左右的净烟气交换热量，被冷却后的原烟气进入脱硫吸收塔与喷淋的石膏浆液接触反应脱硫，脱硫以后的饱和烟气经过两级除雾器后，重新进入GGH被原烟气加热到80℃以上，最后由烟囱排入大气。GGH的主要作用是提高进入烟囱的净烟气温度，并不能消减其中的石膏液含量。因此在实际运行中，由于烟气中石膏液的存在，GGH很容易堵塞，严重影响了脱硫设施的正常运行。然而，若取消GGH，脱硫后的饱和净烟气直接从烟囱排出，由于排烟温度较低，烟气中夹带的亚硫酸盐和硫酸盐混合液沫（俗称石膏液沫）在烟囱排出过程中将冷凝形成液滴，从而形成了烟囱周边发生“石膏雨”（吴春华,颜俭,柏源,李忠华.无GGH湿法烟气脱硫系统烟囱石膏雨的影响因素及策略研究[J].电力科技与环保,2013,29(3):15-17）。
“石膏雨”主要是由于传统脱硫塔的设计理论落后所致：现有脱硫塔设计烟气速度过高，气相动能过大，因而经脱硫后的烟气在上升时不可避免会卷吸有石膏液沫，如不加以脱除，它们将随烟气进入烟囱排放。为了避免石膏液对烟囱及烟囱附近地面的污染，现有工艺采用在烟囱下方设置GGH换热方式，以升高烟气温度，以期让夹带石膏液的烟气在排放时升得更高，飘得更远。但是，很显然，设置GGH不仅具有以上严重缺陷，同时也是一种既耗能源又不能真正解决问题的下下之作。
发明内容
本发明提供一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，在现有的烟气脱硫塔上部设置扩径强化除液沫系统，该系统包括扩径塔身、气体分布器、复合洗气塔板、洗涤填料层和除雾器等装置。
从脱硫塔底部进入的烟气，经脱硫液喷雾化学吸收后，由烟气与夹带的石膏液沫组成的气液混合流进入本发明所述的截面积扩大1.4～3.0倍的扩径塔身所包括的强化除液沫系统内。气液混合流经气体分布器1均匀分配后，首先经过复合洗气塔板2洗涤操作去除大部分石膏液沫，然后上升至具有精细清洗功能的洗涤填料层5内进一步除去残存的石膏液沫，最后，烟气上升至除雾器8，经除去气相中夹带的水雾滴后排出塔外。
本发明技术原理和方案如下：
一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，如图1所示，其特征是：在现有的原脱硫塔顶部增设扩径同心气体分布器1，扩径同心气体分布器1连接原脱硫塔和扩径强化除液沫塔体10段相连，在扩径强化除液沫塔体10的直径为下部的原脱硫塔的1.4-3.0倍，扩径强化除液沫塔体10内，从下至上设有包括复合洗气塔板2、洗涤填料层5和除雾器8，以及与洗涤填料层5相匹配的填料用清水喷淋器6和与除雾器8相匹配的除雾器用水喷淋清洗器9，在扩径强化除液沫塔体10顶部有净烟气出口11。
上述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，所述的扩径同心气体分布器1由3～9个同心圆或同心方形组成，原脱硫塔为矩形，扩径同心气体分布气器1可设计为同心矩形；若原脱硫塔为圆形，扩径同心气体分布器1可设计为同心圆形，以保证气液混合流在进入复合洗气塔板2前得到均匀分配。
上述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，所述的复合洗气塔板2由塔板、集液槽3和洗涤液排放泵4组成，它的洗涤液体为其上部填料层5和除雾器8运行时下降的清洗水，塔板上的液层高度一般为30～60mm，总压降保持为800Pa以下，塔板上液体泄漏量和气流夹带量低于5%，洗涤后的液体进入集液槽3，通过洗涤液排放泵4和管道7排出塔外。
上述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，所述的复合洗气塔板2一般采用液沫夹带量较小的塔板，如固定或浮动阀塔板、超级泡罩塔板等，其开孔率可以稍大，为15-20%之间。
上述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，所述的洗涤填料层5一般采用金属规整填料，高度一般为300-600mm。
本发明的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔是如下运行的：
原脱硫塔经脱硫洗涤后的烟气夹带着液沫通过扩径同心气体分布器1均匀分配上升的气液混合流进入扩径强化除液沫塔体10，扩径强化除液沫塔体的塔截面积为下方原脱硫塔截面积1.4～3.0倍，以大幅度降低气流在扩径强化除液沫塔体中的速度，其宗旨是彻底消除石膏液沫被上升烟气流卷吸夹带所需要的气相动能（气相动能与上升气流速度的平方成正比。例如，若气流流速从4.0m/s降为3.0m/s后，则气相的动能仅相当于原来的9/16），使石膏液沫在上升气相中得到的动能远小于液沫自身的势能，这样可大幅消除石膏液沫的被卷吸夹带现象。再经复合洗气塔板2和具有精细清洗功能的洗涤填料层5，除去约95％以上的石膏液沫，随后烟气上升至除雾器8，以去除烟气中的夹带的水雾滴，整个除液沫系统的压降低于2000Pa。烟气中夹带的石膏液沫可约95%可被去除，可彻底解决湿法脱硫过程中普遍存在的“石膏雨”问题，实现彻底治理“石膏雨”的效果。
本发明专利具有以下优点：
1.操作能耗低，投资省，不需占用装置额外建设用地，仅在原脱硫塔上改造，是一种经济实用的方法；
2.除石膏液沫效率高，操作弹性大，工业可靠性强，不会再有堵塞现象；
3.不再需要GGH，节省的GGH投资完全可用于采购本发明的设备费用。
附图说明
图1为发明方法的流程图，其中：1为扩径同心气体分布器，2为复合洗气塔板，3为集液槽，4为洗涤液排放泵，5为洗涤填料层，6为填料用清水喷淋器，7为残液排出管线，8为除雾器，9为除雾器用水喷淋清洗器，10为扩径强化除液沫塔体，11为净烟气出口，12为原气管道，13为脱硫吸收液循环泵，14为原碱液喷雾系统。
具体实施方式
实施例1：某300MW发电厂的燃煤锅炉烟气采用湿法碱液全烟气脱硫工艺。脱硫系统主要包括WFGD压缩风机、脱硫吸收塔、浆液循环泵、石膏脱水机等。该脱硫吸收塔直径12600mm,其上方设有两级除雾器，烟气排放前采用GGH换热。自正常运行之日起，发现烟囱周边石膏雨现象严重。经检测，排放的烟气中液沫含量260mg/m3以上，液滴的直径为20μm以上。随着机组运行时间的增长，除雾器压差越来越高，烟气中液沫含量也大幅上升，呈恶化趋势，而且出现第二个除雾器出现堵塞现象，同时GGH也出现严重堵塞现象，最终影响到排烟引风机的正常工作。
采用本发明对原脱硫塔进行改造，下部原脱硫塔塔直径及原来的组件不变，上部扩径强化除液沫塔体10的直径调整为16000mm。这样，上升烟气的动能下降至原来的38％左右。扩径同心气体分布器1采用同心圆气体分布器，由7个同心圆组件构成，其高度为1200mm。扩径同心气体分布器1连接原脱硫塔与扩径强化除液沫塔体10，扩径强化除液沫塔体10内复合洗气塔板2采用导流型固定浮阀塔板，开孔率为18.4％，塔板上液层厚度为60mm。自洗涤填料层5下降至复合洗气塔板2的液流量为2.2m3/m2.h。操作时，维持集液槽3内的液体液位恒定，多余液体排出塔外。洗涤填料层5采用不锈钢板波纹规整填料，床层高度为400mm。洗涤填料层距离塔板平面上方500mm,距离洗涤填料层上方平面500mm为填料用填料用清水喷淋器6，填料用清水喷淋器6上方800mm为除雾器8及除雾器用水喷淋清洗器9。除雾器用水喷淋清洗器9只有在除雾器8结垢时才开启以起清洗作用。
采用本发明改造后经连续3个月运行表明，已彻底治消除了“石膏雨”现象。经检测，经脱硫吸收塔顶部气相管排出的净化烟气中含液沫量由改造前的260mg/m3，下降为12mg/m3。本发明的扩径强化除液沫塔体10段总压降为1650Pa。
实施例2：某150MW自备电厂的燃煤锅炉烟气采用湿法碱液全烟气脱硫工艺。脱硫系统主要包括压缩风机、脱硫吸收塔、浆液循环泵、石膏脱水机等。该脱硫吸收塔直径8800mm,其上方设有两级除雾器，烟气排放前采用GGH换热。建成之后，操作发现发现烟囱周边石膏雨现象严重。经检测，排放的烟气中液沫含量312mg/m3以上，液滴的直径大多为20μm以上。随着机组运行时间的增长，除雾器压差越来越高，烟气中液沫含量也大幅上升，呈恶化趋势，而且出现第二个除雾器出现堵塞现象，同时GGH也出现严重堵塞现象，排烟风机无法正常工作。
采用本发明对原脱硫塔进行改造，下部塔直径及原来的组件不变，上部扩径强化除液沫塔体10的直径调整为12000mm。这样，上升烟气的动能下降至原来的29％左右。扩径同心气体分布器1采用同心圆气体分布器，由5个同心圆组件构成，其高度为1100mm。复合洗气塔板2采用导流型固定浮阀塔板，开孔率为17.8％，塔板上液层厚度为65mm。自洗涤填料层5下降至复合洗气塔板2的液流量为2.4m3/m2.h。操作时，维持集液槽3内的液体液位恒定，多余液体排出塔外。洗涤填料层5采用不锈钢板波纹规整填料，床层高度为350mm。洗涤填料层距离塔板平面上方500mm,距离洗涤填料层上方平面600mm为填料用填料用清水喷淋器6，填料用清水喷淋器6上方600mm为除雾器8及除雾器用水喷淋清洗器9。除雾器用水喷淋清洗器9只有在除雾器8结垢时才开启以起清洗作用。
采用本发明改造后经连续2个月运行表明，已彻底治消除了“石膏雨”现象。经检测，经脱硫吸收塔顶部气相管排出的净化烟气中含液沫量由改造前的312mg/m3，下降为14.6mg/m3。本发明的扩径强化除液沫塔体10段总压降为1520Pa。
实施例3：某300MW×2燃煤锅炉电厂的烟气采用湿法碱液全烟气脱硫工艺，合并采用一套脱硫系统。脱硫系统主要包括压缩风机、脱硫吸收塔、浆液循环泵、石膏脱水机，石膏液氧化系统等。该脱硫吸收塔为矩形20000×16000mm2,其上方设有两级除雾器，烟气排放前采用GGH换热。建成之后，操作发现发现烟囱周边石膏雨现象严重。经检测，排放的烟气中液沫含量363mg/m3以上，液滴的直径大多为20μm以上。随着机组运行时间的增长，除雾器压差越来越高，烟气中液沫含量也大幅上升，呈恶化趋势，而且出现第二个除雾器出现堵塞现象，同时GGH也出现严重堵塞现象，排烟风机无法正常工作。
采用本发明对原脱硫塔进行改造，下部塔直径及原来的组件不变，上部扩径强化除液沫塔体10的矩形塔尺寸调整为24000×20000mm。这样，上升烟气的动能下降至原来的44％左右。扩径同心气体分布器1采用同心矩形气体分布器，由5个同心矩形组件构成，其高度为1400mm。复合洗气塔板2采用导流型固定浮阀塔板，开孔率为18.8％，塔板上液层厚度为58mm。自洗涤填料层5下降至复合洗气塔板2的液流量为2.0m3/m2.h。操作时，维持集液槽3内的液体液位恒定，多余液体排出塔外。洗涤填料层5采用不锈钢板波纹规整填料，床层高度为400mm。洗涤填料层距离塔板平面上方550mm,距离洗涤填料层上方平面600mm为填料用填料用清水喷淋器6，填料用清水喷淋器6上方1000mm为除雾器8及除雾器用水喷淋清洗器9。除雾器用水喷淋清洗器9只有在除雾器8结垢时才开启以起清洗作用。
采用本发明改造后经连续2个月运行表明，已彻底治消除了“石膏雨”现象。经检测，经脱硫吸收塔顶部气相管排出的净化烟气中含液沫量由改造前的363mg/m3，下降为17mg/m3。本发明的扩径强化除液沫塔体10段总压降为1890Pa。
Claims (5)
1.一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，其特征是：在现有的原脱硫塔顶部增设扩径同心气体分布器（1），扩径同心气体分布器（1）下部连接原脱硫塔，上部和扩径强化除液沫塔体（10）段相连，在扩径强化除液沫塔体（10）的直径为下部的原脱硫塔的1.4-3.0倍，扩径强化除液沫塔体（10）内，从下至上设有包括复合洗气塔板（2）、洗涤填料层（5）和除雾器（8），以及与洗涤填料层（5）相匹配的填料用清水喷淋器（6）和与除雾器（8）相匹配的除雾器用水喷淋清洗器（9），在扩径强化除液沫塔体（10）顶部有净烟气出口（11）。
2.根据权利要求1所述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，其特征是：所述的扩径同心气体分布器（1）由3～9个同心圆或同心方形组成，原脱硫塔为矩形，扩径同心气体分布气器（1）为同心矩形；若原脱硫塔为圆形，扩径同心气体分布器（1）为同心圆形，以保证气液混合流在进入复合洗气塔板（2）前得到均匀分配。
3.根据权利要求1所述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，其特征是：所述的复合洗气塔板（2）由塔板、集液槽（3）和洗涤液排放泵（4）组成，它的洗涤液体为其上部填料层（5）和除雾器（8）运行时下降的清洗水，塔板上的液层高度为30～60mm，总压降保持为800Pa以下，塔板上液体泄漏量和气流夹带量低于5%，洗涤后的液体进入集液槽（3），通过洗涤液排放泵（4）和管道（7）排出塔外。
4.根据权利要求3所述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，其特征是：所述的复合洗气塔板（2）采用固定或浮动阀塔板或者超级泡罩塔板，其开孔率为15-20%之间。
5.根据权利要求1所述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，其特征是：所述的洗涤填料层（5）采用金属规整填料，高度为300-600mm。
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