CN103908879B - 一种双循环文氏棒塔烟气除尘脱硫系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护领域，公开了一种双循环文氏棒塔湿法烟气除尘脱硫系统。该系统包括吸收液供给单元、烟气净化单元和吸收液后处理单元，其中烟气净化单元包括上、下两个文氏棒塔节和隔开上、下塔节的百叶窗式分隔锥，上、下循环液池，上、下循环液喷头以及除雾器；所述的上、下塔节烟气串联，喷淋循环液系统相对独立运行，除尘、脱硫分别进行优化运行。本发明充分利用文氏棒层“均化”气流分布、“液包气”高效传质和高湍动“自洁”等效应对高温烟气进行高效降温、除尘和脱硫，具有除尘脱硫效率高、操作液气比低、阻力小、结垢少、占地较小，且投资低、运行能耗低、高盐水排放少等优势，可适用于各种烟气的脱硫除尘，特别适用于石油催化裂化装置再生烟气等高温、高尘、高硫烟气的治理。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气除尘脱硫一体化治理技术，具体涉及一种双循环文氏棒塔除尘脱硫系统。
背景技术
湿法烟气脱硫除尘是目前工业炉窑烟气粉尘、二氧化硫、氮氧化物排放治理的主要手段。按所采用的脱硫剂分类，常用的工艺有石灰石／石灰-石膏法、镁法、钠法、双碱法、氨法等，并且已日趋成熟。从设备方面看，各种湿法烟气脱硫工艺的最大差别主要在气液接触脱硫塔上。同一种气液接触塔可用于多种脱硫剂的湿法脱硫工艺，反之亦然。气液接触脱硫塔是所有湿法烟气脱硫工艺的核心，其性能优劣对整个脱硫除尘工艺的装置投资、运行消耗及稳定性有着决定性的影响。喷淋空塔因其结构简单、气阻低、不易结垢、运行周期长等优点成为填料塔、鼓泡塔等各种脱硫塔中应用最多、最广的气液接触塔型，是目前湿法烟气脱硫工艺使用的主流塔型。
随着新环保法规的颁布执行，对烟气污染物排放的控制指标越来越严，如一般要求SO2排放浓度小于100mg／Nm3，局部地方低于50mg／Nm3；颗粒物排放浓度低于50mg／Nm3，甚至小于20mg／Nm3。这就要求烟气脱硫除尘系统具有更高的脱硫与除尘效率，需要将烟气脱硫除尘系统的脱硫效率由从前的～95％提高到～98％，除尘效率提高到98～99％以上。因此，为满足新的环保要求，提高局部地区的空气质量，研究开发更高效低耗的烟气脱硫除尘技术，便成为当前的一项迫切需求。
文氏棒塔，即将文氏棒层与喷淋空塔结合，综合填料塔、鼓泡塔和传统喷淋塔的优势，具有脱硫除尘效率高、操作液气比低、气体阻力小、运行成本低、结垢风险低等优点，正在受到越来越多的重视。如美国Duccon公司开发的文氏棒喷淋塔技术，其特征是：(1)在塔内设置一定间距的棒层，使经过棒层后的烟气分布均匀，接近“平推流”，提高了气液接触；(2)在棒层上表面形成高度湍动的液体薄层，使喷淋空塔的“气包液”两相流态经历“液包气”层的鼓泡传质，克服烟气“短路”，提高了脱硫除尘效率；(3)文氏棒层还具有“自洁”功能，能有效减少结垢风险。应用实践表明，采用文氏棒层技术在达到同等脱硫率的情况下，脱硫浆液循环量可比其他湿法工艺低30～40％，由于循环量减少，系统电耗可降低15～25％，表现出高脱硫效率与低能耗的优势。
但现有的文氏棒塔系统还存在一些缺陷，影响了其除尘脱硫效率和文氏棒塔优势的充分发挥。如现有的文氏棒塔基本上都是洗涤吸收液单循环运行，降温、除尘和脱硫处于同一塔空间，这便产生下述一些缺陷：(1)灰水中有碱液，影响灰渣的再利用并降低脱硫剂的利用率；(2)脱硫产物中有烟尘混杂，影响脱硫产物的回收和再利用；(3)吸收液与高温烟气作用，脱硫反应不在最佳条件，故脱硫效率不理想；(4)循环浆液中尘量大，增加循环泵、管线、喷头等的磨蚀及堵塞。
单循环的文氏棒塔烟气除尘脱硫系统用于中低硫含量烟气的治理或者按照以前环保标准，能够满足排放要求。对于高硫烟气和／或现有环保排放要求，对于要求脱硫效率98％以上，甚至更高的烟气治理，单循环脱硫塔系统则需要采取增加喷淋量和／或加高脱硫塔等措施，这势必增加投资、能耗和脱硫剂消耗；或再串联一个脱硫塔进一步处理，但是两个脱硫塔串联系统复杂、占地大、投资大，也影响脱硫工艺的经济性。为此，人们提出了一些单塔双循环的烟气脱硫方案。如中国专利CN101254398B公开了一种单塔两段双循环烟气脱硫除尘系统，其特征在于塔下段烟气进入采用多个文丘里管除尘，塔上段设1至3层筛板塔脱硫；除尘与脱硫隔离、灰水与碱液独立循环运行。中国专利CN201832555U也公开了一种单塔双循环烟气除尘脱硫装置，其特征是烟气首先在塔外多个文氏管内降温除尘，然后进塔进填料层脱硫；脱硫液循环池设在填料塔下方、灰水池中心，通过环形隔板隔开。显然，这两个专利基本克服了单循环烟气脱硫系统的主要缺陷，但却增加了结构复杂、结垢风险和气体阻力增加较多等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种结构相对简单的双循环文氏棒塔烟气除尘脱硫系统，在达到高效除尘脱硫，满足新的环保排放标准要求的同时，降低系统能耗物耗、结垢风险，节约投资、占地。
本发明公开的一种双循环文氏棒塔烟气除尘脱硫系统，包括吸收液供给单元、烟气净化单元和吸收液后处理三个单元，其中吸收液供给单元包括吸收液储罐和吸收液供料泵；烟气净化单元包括上、下两个文氏棒塔节和分隔上、下塔节的百叶窗式分隔锥，下循环(或称一级循环)液池、下循环洗涤液泵、上循环(或称二级循环)液池、上循环吸收液泵以及位于烟气出口的除雾器；吸收液后处理单元包括空气氧化曝气器、吸收液排液泵和絮凝沉淀池等。
本发明的双循环文氏棒塔烟气除尘脱硫系统，其特征在于：
1、其中所述的上、下文氏棒塔节中各设有至少一层以上的文氏棒层以及与之相配的1～2层液体喷头喷淋系统。优选地，一个文氏棒塔节内设置两层文氏棒层，棒间距上下左右可各不相同，也可以部分相同。
2、其中所述的上下塔节的分隔结构优选为百叶窗式隔板锥，也可采用带伞帽档板的升气管或积液锥盘等可实现通气隔液功能的结构。
3、其中所述的上、下循环液池是分开的，上、下循环系统可独立运行与优化调整。上循环液池与上文氏棒塔节下部的塔节分隔结构通过管道相连，形成脱硫吸收液的上循环系统；下循环液池与下文氏棒塔节相连，构成洗涤液下循环系统。下循环液池优选设在下塔节底部，但也可位于塔外。
4、进一步，烟气进口位于下文氏棒塔节之下。下循环以烟气降温、除尘为主，同时也可去除HCl、HF等有害气体，液体可以采用普通的循环水；上循环以高效脱硫为目标，主要应用碱液循环。
5、进一步，上、下循环液体的PH值可以根据烟气净化要求调整，在不同的PH值下运行，如下循环液用较低PH值，如PH值小于5～6；上循环用较高PH值，如PH值大于7。
本发明双循环文氏棒塔烟气除尘脱硫系统的工作流程是：
热烟气从烟气入口进入脱硫塔，先在下文氏棒塔内与下循环泵提供的洗涤液接触，实现烟气降温冷却、除尘；经过下塔一级降温除尘后的烟气，经由百叶窗式塔节分隔结构重新分布后，再进入上文氏棒塔节完成高效脱硫，由于进入上塔的温度较低且脱硫液的PH值可以调得较高，如大于7，低温、高PH值有利脱硫反应在最佳反应条件下进行，故可达到很高的脱硫效率。脱硫后的烟气再经除雾后最终离开脱硫塔。
洗涤脱硫液则分开两路循环，下循环液经由下循环泵、喷头与烟气接触后，完成烟气降温、除尘，下落流入下循环液池；沉淀分离粉尘后，上清液循环喷淋使用。上循环液由上循环泵泵进入上文氏棒塔，脱除烟气中SO2后落入上循环池中，经氧化、脱硫产物浓缩、结晶等得到脱硫产物以再利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在喷淋脱硫塔内设置上、下塔节分隔结构，将烟气降温、除尘、预脱硫与脱硫功能区分开，同时分隔器还可部分改善塔内烟气分布、增加气液接触，对提高脱硫率有益；在塔内设置文氏棒层，充分发挥文氏棒层的高效传质与“自清洁”作用，可显著提高烟气降温、除尘、预脱硫和精脱硫等各过程的效率，并减少结垢、提高设备连续运行可靠性；上下循环液池，上下循环系统等相对独立运行，在一个脱硫塔内形成相对独立的双循环系统，烟气的除尘、脱硫可分别优化，在最佳条件下进行，故除尘脱硫率高、碱耗小、外排高盐水少。此外，烟尘、HCl等基本上在下循环过程中高效脱除，上循环脱硫过程中尘与Cl-等含量很少，则设备系统的磨损与腐蚀减轻。
本发明的双循环脱硫系统相对独立运行，但又布置在一个脱硫塔内，既保证了较高的脱硫效率，又降低了浆液循环量和系统能耗及结垢，并且单塔整体布置还减少了占地，节约了投资；本发明特别适合于高硫、高尘、高温的烟气和要求高脱硫效率的烟气脱硫工程。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的双循环文氏棒塔结构示意图。
图中的标记与其指代的部件的对应关系为：
1、吸收液预备储罐，2、吸收液供料泵，3、烟囱，4、除雾器，5、除雾器冲洗喷头，6、上塔节喷淋层，7、上塔节文氏棒层，8、上塔节，9、塔节分隔器，10、下塔节喷淋层，11、下塔节文氏棒层，12、下塔节，13、烟气进口，14、下循环泵，15、渣泵，16、下循环液池，17、氧化风机，18、循环液泵，19、渣泵，20、氧化风机，21、上循环液池，22、上循环泵
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的一个较佳的实施方案
如附图1所示，本发明的双循环文氏棒塔烟气除尘脱硫系统主要包括吸收液供给单元、烟气净化单元和吸收液后处理三个单元。烟气净化单元包括上文氏棒塔节8、下文氏棒塔节12和上下塔节分隔器9(图中为百叶窗式分隔锥)，下循环液池、下循环洗涤液泵、上循环液池、上循环吸收液泵以及位于烟气出口的除雾器；排渣液泵、吸收液后处理单元(图中未画出)。
热烟气经烟气进口13进入吸收塔，首先在下塔节12中遇到下塔节文氏棒层11，经文氏棒层11调制后与喷淋落下的循环液接触(文氏棒层11上表面的液体薄层鼓泡接触及喷淋液滴接触)，使热烟气降温冷却(一般可使烟气温度降低到～60℃，视具体气液操作参数而略有差别)并脱除约98％左右的烟尘、HCl等有害气体和部分文氏棒塔节SO2。然后经冷却降温、除尘、除Cl-及预脱硫后的烟气继续上行，由百叶锥的间隙通道分配升入上塔节，在百叶锥9处烟气不但被折流分配，而且还与百叶锥表面流落的吸收液完成一次错流接触，有助于提高脱硫效率。在上塔节8内，通过吸收液参数等调整，烟气在接近最佳的脱硫反应条件下完成高效的鼓泡、喷淋吸收SO2反应，实现～98％的脱硫率。除尘、脱硫净化后的烟气，再经除雾器4除去夹带的液雾，最后从烟囱3排出。
吸收液循环系统由下循环系统和上循环两个系统组成，其中下循环系统通过以下方式完成：塔底下循环液池16内的浆液通过下循环液泵14输送至下循环液喷淋层10，完成烟气冷却降温、除尘、预脱硫等目标后返回到塔底下循环液池16内；上循环系统通过以下方式完成：上循环液池21内的脱硫吸收液通过上循环液泵22输送至上循环液喷淋层6，完成高精度脱硫后由百叶窗式分隔锥9收集通过管道返回到上循环液池21。上、下循环液池内均分别设有氧化风机及搅拌器17和20，以及渣浆液排出泵。
为了便于调整下循环液池中的PH值，还设置了吸收液循环泵18，将上循环液池21内的部分浆液强制送至下循环液池；当塔底下循环液池中的浆液固体浓度达到15％以上时，用渣浆泵15送入吸收液后处理单元处理。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (2)
1.双循环文氏棒塔烟气除尘脱硫系统，包括洗涤吸收液供给单元、烟气净化单元和吸收液后处理三个单元，其中洗涤吸收液供给单元包括洗涤吸收液储罐和供液泵；烟气净化单元包括上、下两个文氏棒塔节和隔开上、下塔节的百叶窗式分隔锥，上、下循环液池，上、下循环液喷头以及位于烟气出口的除雾器；吸收液后处理单元包括空气氧化曝气器、吸收液排液泵和絮凝沉淀池；
其中，所述的上、下文氏棒塔节内设置两层文氏棒层及与棒层相配合的两层喷淋喷头，棒间距上下左右各不相同或部分相同。
2.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫系统，其特征在于，所述的上、下两个文氏棒塔节之间采用能实现通气隔液功能的分隔结构，所述分隔结构为带伞帽档板的升气管或积液锥盘；分隔结构下端有管道与上循环液池相连。
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