CN1050529C - 湿式烟道气脱硫设备 - Google Patents

Abstract

一种湿式烟道气脱硫设备，其中通过烟道气与吸收剂浆液的气液相接触进行烟道气脱硫。更具体地说，所公开的设备是一组合吸收塔，它包括一个吸收剂浆液液体槽、一个浓缩槽、一个吸收段以及一个烟囱段，其中吸收段装有一些朝上方向喷射吸收剂浆液的喷嘴，在所述吸收段下部送入的烟道气与通过喷嘴喷入的吸收剂浆液进行气/液接触，吸收剂浆液中未反应的部分和反应产物浆液一起下降到所述的液体槽，反应产物浆液从所述的液体槽送入所述的浓缩槽。

Description

湿式烟道气脱硫设备

本发明涉及一种湿式烟道气脱硫设备。更具体地说，本发明涉及一种经济的湿式烟道气脱硫设备，其特点是设备费和操作费较低。

为了达到高的脱硫效率，传统的湿式烟道气脱硫设备通常有类似于图4所示的复杂结构。例如，离开蒸汽锅炉的烟道气借助抽风机(IDF)通过空气预热器和静电沉降器，并进入湿式烟道气脱硫设备。空气预热器使燃烧空气加热，而静电沉降器从烟道气中除去煤灰等尘粒。

离开静电沉降器的烟道气用增压鼓风机增压，并通过气—气加热器(GGH)，在气—气加热器中烟道气被冷却下来，同时经脱硫处理过的烟道气被加热，然后将烟道气送入吸收塔。在吸收塔中经处理过的并在气—气加热器中加热过的烟气变得更轻，它们借助气流作用通过高烟囟排放到更高的大气中。

另一方面，在石灰石浆液槽中制备后，石灰头液被送入吸收塔。在吸收塔中石灰浆液与烟气中包括SO₂在内的硫氧化物反应，生成硫酸钙浆液，留在吸收塔底部。吸收塔装有格栅型填料层或其他类型填料层。石灰浆液向下流动通过这一填料层。烟道气与吸收剂浆液并流通过填料床层，在填料层中气体和液相发生接触，浆液中的石灰组分与烟道气中的SO₂发生反应。

作为下一步，硫酸钙浆液在离心分离器中脱水，得到硫酸钙。在离心分离器中从硫酸钙浆液中脱除的废溶液在废水处理设备中处理后被排放。

正如上面描述的，在传统的湿式烟道气脱硫设备的情况下，考虑到环保问题，脱硫率高达90-95％，而且经处理的烟道气被排放到更高的大气中。

但是，为了用传统的技术达到高的脱硫程度，方法的实施和单个设备的结构都是复杂的。为此，设备费和操作费都很高，而且操作还需要高的技能。

所以，当较低的脱硫性能可接受时，特别是当不需要生产高纯度硫酸钙副产品时，传统的有脱硫性能的湿式烟道气脱硫设备在经济上可能是不适用，如果考虑到设备费用和操作费用的话。此外，因为需要高的操作技能，如果操作人员训练差，他们不能很好地进行维修，这样的设备就不能在高效率下操作。

另外，由于该体系和结构的复杂性，传统的设备难以加到现有的热电站装置和其他装置上。

目前，在迅速工业化的发展中国家，由烟道气等引起的环境污染必须尽快解决。另外，因为人口密度相对较低，甚至通过使用相对较低效率的脱硫就可能使环境条件得到迅速改善。此外，因为这些国家没有充裕的财政来源，强烈地需要廉价的设备。而且，在这些国家是否有能安装在现有的造成空气污染的系统如热电站上的脱硫设备已变成一个重要的问题。

因此，传统的有高脱硫效率的湿式烟道气脱硫设备不能为发展中国家的烟道气处理问题提供一个迅速的在技术上和经济上满意的解决办法。强烈需要得到这样一种湿式烟道气脱硫设备，其特点是脱硫效率较低(70-90％)、结构简单以及操作容易。

鉴于上面提出的问题，本发明的目的是要提供这样一种湿式烟道气脱硫设备，与传统的湿式烟道气脱硫设备相比，该设备结构简单、操作容易。

为了达到上述目的，本发明提供了一种湿式烟道气脱硫设备，在这一设备中烟道气脱硫通过烟道气和吸收剂浆液的气/液接触来实现；所述的设备包括一组合的吸收塔，该吸收塔在一单一的壳体内包括一个装吸收剂浆液的液体槽、一个浓缩槽(在该槽中吸收剂与烟道气中的SO₂之间的反应产物通过沉降进行浓缩)、一个吸收段(它在所述的液体槽的上方，在吸收段中通过烟道气和吸收剂浆液之间的气/液接触进行脱硫反应)、一些靠近所述吸收段下端安装的喷咀(它们用来朝上方向喷射吸收剂浆液)以及一个烟囱段(它在所述的吸收段上方，用于使经处理的烟道气排放到大气中)；在其中在所述的吸收段下部送入的所述的烟道气与通过所述的喷咀喷入的吸收剂浆液接触，而未反应的吸收剂浆液部分和反应产物浆液下沉并收集在所述的液体槽中，而反应产物浆液从所述的液体槽送入所述的浓缩槽。

根据本发明，按常规用于湿式石灰—硫酸钙法的石灰石(Ca-CO₃)、熟石灰(Ca(OH)₂)和生石灰(CaO)可用作吸收剂。

因为硫酸钙浆液在浓缩槽中的停留时间随反应产物浆液的浓缩比变化，它应该用真正的反应产物浆液通过实验来确定。而且，吸收剂浆液通过喷射喷咀的喷射高度、烟道气的空塔速度以及组合吸收塔的其他设计参数也应通过实验来确定。

在本发明的一个优选装置中，用隔板将安装在组合吸收塔底部的液体槽分开一部分构成浓缩槽，而隔板上的开孔可使硫酸钙浆液从液体槽流到浓缩槽中。

因此，因为液体槽和浓缩槽可装在一个壳体中，所以结构变简单了。

在本发明另一优选的装置中，吸收剂料仓以及用于从吸收剂料仓进料和分散粉末吸收剂的分布器安装在吸收段的顶部。用气动输送提供到吸收剂料仓的粉末吸收剂通过喷洒头分散在吸收段中，它下沉并与吸收段中的吸收剂浆液接触，并悬浮在浆液中。

不需要使用在传统的脱硫设备情况下需要的吸收剂浆液调节槽，因此设备的结构简化了。

本发明的另一优选的装置其特点是在烟囱中安装一烟雾捕集器。烟囱安装在液体槽和吸收段的上方。烟雾捕集器捕获的烟雾直接下落，并混合到吸收剂浆液中。因此，可以减少通过烟囱排放的烟雾数量。该烟雾捕集器可为任一类型烟雾捕集器，但若考虑到结构简单和烟道气压降低等要求，涡流捕集器是优选的。

根据本发明，组合的吸收塔是立式的，有一单一的筒体。吸收塔的底部由装有吸收剂浆液的液体槽以及浓缩槽组成。在浓缩槽中，吸收剂与烟道气中SO₂组分之间反应生成的反应产物浆液通过沉降被浓缩。在液体槽(或液体槽和浓缩槽)上方的中间段构成吸收段，烟道气和吸收剂浆液在吸收段中接触。此外，烟囱安装在吸收段的上方，用于将经处理的烟道气排放到大气中。

所以，与吸收塔和烟囱通过导管连接的传统设备相反，离开吸收段的经过处理的烟道气直接进入烟囱。

通过喷咀向上喷射的吸收剂浆液在吸收段中开始向上运动然后向下运动，从下部送入吸收段的烟道气与上升的吸收剂浆液以向上并流的方式接触，而与下降的吸收剂浆液以逆流的方式接触，同时烟道气中的SO₂与吸收剂反应，生成反应产物。

为了提供进一步的细节，参见图3，通过喷咀喷射的吸收剂浆液向上流动分散在上升流中，达到最高点后下降。

下降的吸收剂浆液与向上喷射的吸收剂浆液相互碰撞，并分散成细滴。所以，单位体积的气/液相接触比传统填料塔中要大。此外，因为分散的浆液为颗粒形状，烟道气有效地包到喷咀周围吸收剂浆液的向上喷流中。因此，吸收剂浆液与烟道气的混合是有效的，以致两相的接触变得更充分。由于上述两个作用，本发明吸收段的体积可相当小。

与传统的填料床吸收塔相反，本发明的吸收段不需要洗涤或更换填料。而且因为在设备中没有运动部件，因此不需要维修。所以，该设备的操作不需要熟练工人。而且，与传统填料塔相比，烟道气在吸收段中的压降很低，因此不需要在传统的湿式烟道气脱硫设备中使用的增压鼓风机。

反应产物通过自然沉降从产物浆液中沉降出来，因而不需要使用安装在传统脱硫设备中的产物脱水设备。例如，产物浆液被浓缩到这一程度，以致当它与烧煤的热电站得到的煤灰搓混时，可得到可用一般输送固体设备输送的糊状物。

在上述结构的基础上，就结构简单、操作容易而言，与传统的湿式烟道气脱硫设备相比，本发明的湿式烟道气脱硫设备有如下优点。

(1)因为离开吸收段的经处理的烟道气直接送入烟囱，因此不需要昂贵的气—气加热器，而且还可显著缩短使安装费用增加的导管的长度。

(2)因为用有低压降的吸收剂浆认喷射型吸收塔代替有较高压降的填料床吸收塔，由单一抽风机提供的出口压力足以用于操作，因此不需要使用增压鼓风机。由于这一差别可减少设备费用和操作费用。

(3)由于硫酸钙浆液可在浓缩槽中浓缩到大约60％(重)，并且与煤灰搓混可得到低流动性的废料，因此不需要安装脱水设备。另外，因为产物浆液可与煤灰一起处理，所以废料处理的费用仅稍有增加。

(4)与传统的设备相比，在传统的设备中为了处理在脱水设备中产生的废水，需要废水处理设备，而根据本发明，不需要这样的设备，因此可减少设备费用和操作费用。而且，由于不需要在操作上易出故障的废水处理设备，所以不需要使用熟练的操作人员。

根据上述，因为本发明的湿式烟道气脱硫设备的特点是设备费用较低和操作容易，因此它能满足发展中国家或其他国家的需要。

图1表示本发明一个湿式烟道气脱硫设备实施方案的流程图；

图2图示图1所示湿式烟道气脱硫设备组合吸收塔；

图3为说明通过喷咀喷射的吸收剂浆液的状态的示图；以及

图4表示传统的湿式烟道气脱硫设备的流程图。

参考这些附图，在本发明的以下部分中将根据实施例更详细地进行说明。

图1是本发明湿式烟道气脱硫设备一个实施方案的示图，而图2是说明图1所示湿式烟道气脱硫设备组合吸收塔结构的截面图。

根据图1中的实施方案湿式烟道气脱硫设备10使用石灰石作吸收剂，而用石灰—硫酸钙法从烟道气中除去SO₂。代替构成图4所示的传统湿式烟道气脱硫设备的一组由增压鼓风机(BUF)、气—气加热器(GGH)、吸收塔、石灰石浆液调节槽、硫酸钙脱水设备以及用于处理硫酸钙脱水废母液的废水处理设备构成的设备，本发明的设备10包括与烟囱组合的吸收塔12(以后简称烟囱/吸收塔)、用于浓缩硫酸钙浆液与煤灰搓混的搓混机14以及与传统设备类似的石灰石贮槽16。

离开热电站烧煤锅炉A的烟道气用抽风机抽吸，并通过预热器B和静电沉降器C，然后进入本实施方案的烟囱/吸收塔12。

离开蒸汽锅炉A的烟道气在预热器B中使燃烧用空气预热，同时使它冷却，并进入静电沉降器C。在静电沉降器C中从烟道气中分离和除去煤灰和其他固体颗粒、并收集在煤灰贮槽D中。

用抽风机E抽吸烟道气，并进入烟囱/吸收塔12的的吸收段。

正如在图2中所示，烟囱/吸收塔12包括在其底部的液体贮槽18、在贮槽上方的吸收段20以及在吸收段上方的烟囱22，它们组合成一立式塔形单一的筒体。在该结构上，在吸收段20和烟囱22之间的适当位置，安装有一环状吸收剂料仓24。

烟道气通过装在吸收段20下部的烟道气进气管25进入吸收段20，并在吸收段20内上升。在吸收段20的底部，几个石灰浆液喷咀26以基本等距离水平分布在单组喷嘴集管28上，用于将石灰浆液喷射到吸收段中。喷咀26向上安装，以致石灰浆液朝上喷射。

吸收剂料仓24在吸收段20的顶部，并通过进料器30从吸收剂料仓24取所需数量的吸收剂。此后吸收剂通过管线送到底部的贮槽18。用已知的气动输送设备将石灰石粉从石灰石贮槽16(见图1)输送到吸收剂料仓24。而且，代替或除了将吸收剂通过进料器30送到底部的贮槽18外，将吸收剂分配器(来示出)安装在吸收段20的顶部，使粉状吸收剂的滴状分散成为可能。分散的吸收剂下沉，并与喷射的吸收剂浆液接触而吸收在浆液中。因此，单独的吸收剂浆液调节槽变得不需要了。

贮槽18是被隔板34分成硫酸钙浆液槽36和硫酸钙浆液浓缩槽38(以后简称为浓缩槽)的单一槽。在硫酸钙浆液槽36中装有空气喷咀40，喷射空气以便产生搅动，以防止硫酸钙颗粒从保留的硫酸钙浆液中沉降出来，也使吸收的亚硫酸盐氧化成硫酸盐。

将液泵41安装在连接硫酸钙浆液槽36和喷咀集管28的管线中，以便从硫酸钙浆液槽36向喷咀集管28提供硫酸钙浆液。

在隔板34上的适当位置有一便于硫酸钙浆液从硫酸钙浆液槽36流到浓缩槽38的开孔。为了通过自然沉降(重力)达到适当的浓缩，浓缩槽38的体积要为硫酸钙浆液提供足够的停留时间。

在浓缩槽38下部装有出口管46，经浓缩的硫酸钙浆液通过出口管46排放到输送设备48，即带式输送器上(也参见图1)。

而且，为了调节浓缩的程度，提供空气的空气进口管44插入硫酸钙浆液槽36。

如图1所示，在输送设备48的末端安装有搓混机14，在搓混机中经浓缩的硫酸钙浆液与从煤灰贮槽D落下的煤灰搓混，得到的物料可用传统的带式输送器处理，因为它已不能流动。

为了留住经处理的烟道气中所含的烟雾，在烟囱22的顶部安装有烟雾捕集器50。烟雾捕集器50是传统的涡流式烟雾捕集器。留住的烟雾作为液滴由于重力从烟雾捕集器50下落，这些液滴被喷射入吸收段20的石灰浆液所捕获。

在脱硫设备10的实施方案中，可从烟道气中除去70-90％SO₂。

朝上方向喷射的吸收剂浆液通过喷咀26先上升达到某一高度，然后以相反的方向下降。在这一过程中，液滴相互碰撞，形成细颗粒。随后，硫酸钙浆液下落到位于吸收段20底部的硫酸钙浆液槽36。烟道气中的SO₂气体与硫酸钙浆液中的石灰组分反应生成亚硫酸钙。在与送入的空气进一步反应中，亚硫酸钙被氧化成硫酸钙，并生成硫酸钙浆液。

含有未反应的石灰和硫酸钙的浆液下降到硫酸钙浆液槽36，并通过开孔42流到浓缩槽38进行浓缩。

Claims (4)

1.一种湿式烟道气脱硫设备，其中通过烟道气和吸收剂浆液气/液接触来进行烟道气脱硫；

所述的设备包括一组合的吸收塔，它，在一单一的筒体中，包括一个装吸收剂浆液的液体槽、一个在其中吸收剂与烟道中的SO₂之间的反应产物通过沉降进行浓缩并与液体槽相邻的浓缩槽、一个在其中通过烟道气和吸收剂浆液之间的气/液接触进行脱硫反应的在所述的液体槽和浓缩槽上方的吸收段、一些用来朝上喷射吸收剂浆液的靠近所述吸收段下端安装的喷咀、以及一个用于使经处理的烟道气放到大气中的在所述的吸收段上方的烟囱段；

在其中，在经在所述的吸收段下部的烟道气进口送入的所述的烟道气与通过所述的喷咀喷入的吸收剂浆液接触，而未反应的吸收剂浆液部分和反应产物浆液下沉并收集在所述的液体槽中，而反应产物浆液从所述的液体槽送入所述的浓缩槽。

2.根据权利要求1的湿式烟道气脱硫设备，其中通过隔板将安装在所述组合吸收塔下部的液体槽分开的方法形成所述的浓缩槽，在隔板上有开孔，以便使反应产物浆液从液体槽流入浓缩槽。

3.根据权利要求1的湿式烟道气脱硫设备，其中在所述的吸收段顶部安装有吸收器料仓，用气动输送的方法送入吸收剂料仓的吸收剂粉末分散在吸收段中，其结果在所述的吸收段中，吸收剂粉末下落、与浆液接触并被捕获。

4.根据权利要求1-3中任一项的湿式烟道气脱硫设备，其中所述的烟囱段装有烟雾捕集器。

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