CN106552498B - 一种预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，设置预脱硫装置，能够对烟气中的SO2进行部分预脱除，能够降低后续脱硫部分的负荷；设置多个螺旋式布置的液相隔离单元，使得烟气在每一个流动横截面上都只有小部分被遮挡，使得气体流通面积加大，流动阻力进一步减小；同时保证脱硝剂和脱硫剂互不干涉，独立流动。本发明将工业锅炉燃煤烟气的脱硫、脱硝和除尘过程集成在一个装置内，并通过该装置实现了烟气污染物的一体化脱除，大大简化了烟气净化过程，极大地减少了厂区占地面积，节约了土地资源。
Description
技术领域
本发明属于燃煤工业过程烟气净化排放控制技术领域，具体涉及一种预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置。
背景技术
近年来，燃煤工业锅炉烟气排放对大气造成的污染越来越受到社会公众的关注。我国目前常规的烟气净化治理过程主要分为脱硫、脱硝和除尘三个阶段，各阶段分别通过不同的工艺及设备来实现对应单一污染物的脱除过程，三者之间相互独立、互不干扰。脱硫工艺主要分为干法、半干法及湿法，其中应用最为广泛的是石灰石-石膏湿法脱硫。脱硝技术主要分为两类：燃烧过程NOx生成控制技术及烟气脱硝技术，前者主要包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧、浓淡偏差燃烧以及烟气再循环等技术，后者主要包括湿法脱硝和干法脱硝两类，其中应用最为广泛的是干法脱硝，主要采用SNCR技术和SCR技术。烟气除尘技术主要包括电除尘技术和布袋除尘技术。
目前，上述所提及的工业锅炉烟气污染物(NOx、烟尘和SO2)治理过程基本都是将各设备依次在烟道进行串联，分别脱除NOx、烟尘和SO2，然后达标排放。上述设计导致整个过程较为繁杂，而且占地面积极其庞大。而目前，土地资源的日趋紧张也是众多企业不得不面对和亟待解决的问题之一。尤其是在石化厂、焦油厂、化肥厂等工业锅炉应用领域，厂用地紧俏的情况在环保改造项目中显得尤为突出。因此，上述三种污染物分体式脱除方法的应用，对于土地资源原本就短缺的厂区来说更是显得捉襟见肘。除此之外，目前脱硫塔作为脱硫过程的核心部件之一，其复杂的结构所导致的烟气流动压力损失过大也是目前燃煤工业锅炉运行过程中所面临的主要问题之一，严重影响机组安全运行。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种预脱硫使烟气污染物一体化脱硫装置，其将脱硫、脱硝和除尘过程集成于一体，简化了烟气净化过程，同时实现烟气污染物高效安全一体化脱除。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，包括脱除塔体，所述脱除塔体底部设置有脱硫剂储罐，脱硫剂储罐与所述脱除塔体之间形成环形夹层，脱硫剂储罐内装有脱硫剂，环形夹层内装有脱硝剂；所述脱除塔体内还设置有脱硝喷淋装置、预脱硫装置和脱硫喷淋装置，其中，脱硝喷淋装置与环形夹层连通，预脱硫装置与脱硫剂储罐内部连通，脱硫喷淋装置与脱硫剂储罐内部连通；所述脱除装置在使用时，烟气进入脱除塔体内部后，脱硝剂经由脱硝喷淋装置对烟气进行喷淋实现烟气的脱硝处理，脱硝后的烟气经由预脱硫装置实现烟气的预脱硫处理，脱硫剂经由脱硫喷淋装置对预脱硫处理后的烟气进行喷淋实现烟气的脱硫处理。
具体地，所述脱硝喷淋装置包括多个喷淋组件，多个喷淋组件由上至下依次设置在所述环形夹层的上部空间；喷淋组件通过设置在所述脱除塔体外部的脱硝剂管道与所述环形夹层连通。
具体地，所述喷淋组件包括多个直径不同的环形喷淋管，环形喷淋管套装在所述脱硫剂储罐上；环形喷淋管上安装有多个雾化喷头。
具体地，所述预脱硫装置包括多根预脱硫管，多根预脱硫管沿周向均布形成管束；预脱硫管的两端封闭，预脱硫管的下端伸入所述脱硫剂储罐内部，多根预脱硫管的下端通过管束分配环管连通，多根预脱硫管的上端通过管束汇集环管连通；管束分配环管上设置有管束循环液入口；预脱硫管表面设置为光面、粗糙面或者加有翅片的扩展表面。
具体地，所述脱硫喷淋装置包括多个脱硫喷淋层，多个脱硫喷淋层由上至下依次设置在所述预脱硫装置的上方，脱硫喷淋层通过设置在所述脱除塔体外部的脱硫剂管道与所述脱硫剂储罐连通。
具体地，所述脱硫喷淋装置还包括多个液相隔离单元，多个液相隔离单元设置在所述多个脱硫喷淋层的下方；液相隔离单元设置在所述脱除塔体的内壁上，多个液相隔离单元在脱除塔体内呈螺旋式布置，能够将所述环形夹层的横截面积完全覆盖。
具体地，所述液相隔离单元的投影面为扇形，所述多个液相隔离单元中相邻的两个液相隔离单元之间部分重叠。
具体地，所述多个液相隔离单元的末端均向所述的脱硫剂储罐的罐口中心位置倾斜。
具体地，在所述多个液相隔离单元中，相邻的两个液相隔离单元中位于上层的液相隔离单元向位于下层的液相隔离单元侧向倾斜；所述多个液相隔离单元中位于最下方的液相隔离单元的末端向所述的脱硫剂储罐的罐口中心位置倾斜。
具体地，所述脱硫喷淋装置的上方设置有除雾器。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明将工业锅炉燃煤烟气的脱硫、脱硝和除尘过程集成在一个装置内，并通过该装置实现了烟气污染物的一体化脱除，大大简化了烟气净化过程，极大地减少了厂区占地面积，节约了土地资源。
2、本发明设置预脱硫装置，能够对烟气中的SO2进行部分预脱除，能够降低后续脱硫部分的负荷。
3、本发明设置脱硫喷淋装置，设置多个螺旋式布置的液相隔离单元，使得烟气在每一个流动横截面上都只有小不部分被遮挡，使得气体流通面积加大，流动阻力进一步减小；同时保证脱硝剂和脱硫剂互不干涉，独立流动。
4、本发明的装置利用预脱硫装置和除雾器，大大减小烟气含湿量，降低烟气水露点，在保护下游烟道和烟囱的同时，杜绝了外排烟气因过多水汽冷凝而产生的“冒白烟”现象，真正实现了烟气污染物高效安全一体化脱除。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图中各个标号含义：1—脱除塔体，2—脱硫剂储罐，3—环形夹层，4—脱硝喷淋装置，401—喷淋组件，5—预脱硫装置，501—预脱硫管，502—管束分配环管，503—管束汇集环管，504—管束循环液入口，505—管束循环液出口，6—脱硫喷淋装置，601—脱硫喷淋层，602—液相隔离单元，7—除雾器，8—烟气进口，9—烟气出口，10—脱硝剂管道，11—脱硫剂管道。
下面结合附图和具体实施方式对本发明的方案作进一步详细地解释和说明。
具体实施方式
本发明的预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，参见图1，包括脱除塔体1，脱除塔体1的侧壁上设置有烟气进口8和烟气出口9；所述脱除塔体1底部设置有脱硫剂储罐2，脱硫剂储罐2与所述脱除塔体1之间形成环形夹层3，脱硫剂储罐2内装有脱硫剂，环形夹层3内装有脱硝剂；所述脱除塔体1内还设置有脱硝喷淋装置4、预脱硫装置5和脱硫喷淋装置6，其中，脱硝喷淋装置4与环形夹层3连通，预脱硫装置5与脱硫剂储罐2内部连通，脱硫喷淋装置6与脱硫剂储罐2内部连通。
所述脱除装置在使用时，烟气由烟气进口8进入脱除塔体1内部后，脱硝剂进入脱硝喷淋装置4内，脱硝喷淋装置4利用脱硝剂对烟气进行喷淋，以实现烟气的脱硝处理；脱硝后的烟气经由预脱硫装置5实现烟气的预脱硫处理，脱硫剂进入脱硫喷淋装置6内，脱硫喷淋装置6利用脱硫剂对预脱硫处理后的烟气进行喷淋实现烟气的脱硫处理；上述多级喷淋同时实现烟气的除尘处理。经过上述处理后的烟气经由所述烟气出口9排出。
本发明将脱硫、脱硝和除尘过程集成于一体，实现了烟气污染物的一体化脱除，大大简化了烟气净化过程，极大地较少了厂区占地面积，节约了土地资源；且具备预脱硫功能，能够多烟气中的SO2进行部分预脱除，能够降低后续脱硫处理的负荷。
下面具体介绍脱硝喷淋装置4的具体结构，本发明的脱硝喷淋装置4包括多个喷淋组件401，多个喷淋组件401由上至下依次设置在所述环形夹层3的上部空间；喷淋组件401通过设置在所述脱除塔体1外部的脱硝剂管道10与所述环形夹层3连通。所述的烟气进口8设置在脱除塔体1的侧壁的下部，进入脱除塔体1内的烟气首先进入环形夹层3内，环形夹层3内的脱硝剂经由脱硝剂管道10进入多个喷淋组件401内，通过喷淋组件401向环形夹层3内的烟气喷淋，实现烟气的脱硝处理。
喷淋组件401的具体结构包括多个直径不同的环形喷淋管，环形喷淋管套装在所述脱硫剂储罐2上；环形喷淋管上安装有多个雾化喷头。不同直径的环形喷淋管采用嵌套结构的排布形式，使得由雾化喷头喷出的脱硝剂均匀喷淋在环形夹层3的烟气上。
经过脱硝处理的烟气在脱除塔体1内继续向上流动，与预脱硫装置5接触；预脱硫装置5包括多个预脱硫管501，多根预脱硫管501沿周向均布形成管束；预脱硫管501的两端封闭，预脱硫管501的下端伸入所述脱硫剂储罐2内部，多根预脱硫管501的下端通过管束分配环管502连通，多根预脱硫管501的上端通过管束汇集环管503连通；管束分配环管502上设置有管束循环液入口504。预脱硫管501上根据冷凝量要求设置为光面、粗糙面或者加有翅片的扩展表面。
循环液由管束循环液入口504流入到管束分配环管502内，再分配到各个预脱硫管501内，并在管束汇集环管503内汇集。经过脱硝处理的烟气在向上流动的过程中接触到管束，由于管束内部循环液的温度较低，烟气在管束上发生冷凝，形成冷凝水，从而降低烟气含湿量，同时烟气中的SO2溶解于冷凝水中，并沿着各个预脱硫管501流入到脱硫剂储罐2内，从而实现烟气的预脱硫处理。
经过于脱硫处理的烟气继续向上流动，并与脱硫喷淋装置6接触。脱硫喷淋装置6包括多个脱硫喷淋层602，多个脱硫喷淋层601由上至下依次设置在所述预脱硫装置5的上方，脱硫喷淋层602通过设置在所述脱除塔体1外部的脱硫剂管道11与所述脱硫剂储罐2连通。脱硫喷淋层602可采用多个环形喷淋管嵌套结构或者多个条形喷淋管平行设置的结构，环形喷淋管或者条形喷淋管上设置有多个雾化喷嘴。脱硫剂储罐2内的脱硫剂通过脱硫剂管道11进入脱硫喷淋层602内，经雾化喷嘴喷淋到烟气上，实现烟气的脱硫处理。
为了保证脱硫喷淋装置6的脱硫效果，所述脱硫喷淋装置6还包括多个液相隔离单元602，多个液相隔离单元602设置在所述多个脱硫喷淋层601的下方；液相隔离单元602设置在所述脱除塔体1的内壁上，多个液相隔离单元602在脱除塔体1内呈螺旋式布置，能够将所述环形夹层3的横截面积完全覆盖。经过与脱硫处理的烟气在向上流动时，脱硫喷淋层601向下方喷淋脱硫剂，烟气能够由下至上绕过多个液相隔离单元602并与脱硫剂充分接触；脱硫剂由于重力作用降落到液相隔离单元602上，并最终落入脱硫剂储罐2内。多个液相隔离单元602采用螺旋式布置的方式，使得烟气在每一个流动横截面上都只有小不部分被遮挡，使得气体流通面积加大，流动阻力进一步减小。
所述液相隔离单元602的投影面为扇形，可选地，所述液相隔离单元602采用平板式结构或者带有弧度的结构。所述多个液相隔离单元602中相邻的两个液相隔离单元602之间部分重叠，能够保证环形夹层3的横截面积能够被完全覆盖，从而保证所有的脱硫剂流经液相隔离单元602后再落入脱硫剂储罐2内。
为了保证脱硝剂和脱硫剂互不干涉，脱硫剂能够完全落入脱硫剂储罐2内，所述多个液相隔离单元602的末端均向所述的脱硫剂储罐2的罐口中心位置倾斜；其中，液相隔离单元602的末端指的是不与脱除塔体1内壁接触的一端；采用此种设计方式，当脱硫剂落到多个液相隔离单元602上时，每个液相隔离单元602上的脱硫剂经由液相隔离单元602的末端单独流入脱硫剂储罐2内。
保证喷脱硫剂能够完全落入脱硫剂储罐2内的另外一种设计方式是：在所述多个液相隔离单元602中，相邻的两个液相隔离单元602中位于上层的液相隔离单元602向位于下层的液相隔离单元602侧向倾斜；所述多个液相隔离单元602中位于最下方的液相隔离单元602的末端向所述的脱硫剂储罐2的罐口中心位置倾斜。采用此种设计方式，脱硫剂可由上层的液相隔离单元602的侧面落入其下层的液相隔离单元602上，采用逐级汇集的方式，最终汇集到最下方的液相隔离单元602，经由最下方的液相隔离单元602的末端落入脱硫剂储罐2内。
本发明采用独特的液相隔离单元布置方式，使得在每一个气体流动横截面上都只有小部分面积被遮挡，具有较大的气体流通面积，经试验验证，当采用2个液相隔离单元602时，气体流通面积达到50％，当采用3个液相隔离单元602时，气体流通面积达到66％，当采用4个液相隔离单元602时，气体流通面积达到75％，当采用6个液相隔离单元602时，气体流通面积达到87.5％，因此本发明的脱硫喷洒装置能够有效降低装置的烟气流动阻力。
所述脱硫喷淋装置6的上方设置有除雾器7，在除雾器7的作用下对烟气中雾滴进行脱除以继续降低含湿量，之后通过上部的烟气出口排出。装置可大大减小烟气含湿量，降低烟气水露点，在保护下游烟道和烟囱的同时，杜绝了外排烟气因过多水汽冷凝而产生的“冒白烟”现象，真正实现了烟气污染物高效安全一体化脱除。
Claims (8)
1.一种预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，包括脱除塔体（1），其特征在于，所述脱除塔体（1）底部设置有脱硫剂储罐（2），脱硫剂储罐（2）与所述脱除塔体（1）之间形成环形夹层（3），脱硫剂储罐（2）内装有脱硫剂，环形夹层（3）内装有脱硝剂；所述脱除塔体（1）内还设置有脱硝喷淋装置（4）、预脱硫装置（5）和脱硫喷淋装置（6），其中，脱硝喷淋装置（4）与环形夹层（3）连通，预脱硫装置（5）与脱硫剂储罐（2）内部连通，脱硫喷淋装置（6）与脱硫剂储罐（2）内部连通；所述脱除装置在使用时，烟气进入脱除塔体（1）内部后，脱硝剂经由脱硝喷淋装置（4）对烟气进行喷淋实现烟气的脱硝处理，脱硝后的烟气经由预脱硫装置（5）实现烟气的预脱硫处理，脱硫剂经由脱硫喷淋装置（6）对预脱硫处理后的烟气进行喷淋实现烟气的脱硫处理；
所述脱硝喷淋装置（4）包括多个喷淋组件（401），多个喷淋组件（401）由上至下依次设置在所述环形夹层（3）的上部空间；喷淋组件（401）通过设置在所述脱除塔体（1）外部的脱硝剂管道（10）与所述环形夹层（3）连通；
所述预脱硫装置（5）包括多根预脱硫管（501），多根预脱硫管（501）沿周向均布形成管束；预脱硫管（501）的两端封闭，预脱硫管（501）的下端伸入所述脱硫剂储罐（2）内部，多根预脱硫管（501）的下端通过管束分配环管（502）连通，多根预脱硫管（501）的上端通过管束汇集环管（503）连通；管束分配环管（502）上设置有管束循环液入口（504）；预脱硫管（501）表面设置为光面、粗糙面或者加有翅片的扩展表面。
2.如权利要求1所述的预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，其特征在于，所述喷淋组件（401）包括多个直径不同的环形喷淋管，环形喷淋管套装在所述脱硫剂储罐（2）上；环形喷淋管上安装有多个雾化喷头。
3.如权利要求1所述的预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，其特征在于，所述脱硫喷淋装置（6）包括多个脱硫喷淋层（601），多个脱硫喷淋层（601）由上至下依次设置在所述预脱硫装置（5）的上方，脱硫喷淋层（601）通过设置在所述脱除塔体（1）外部的脱硫剂管道（11）与所述脱硫剂储罐（2）连通。
4.如权利要求3所述的预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，其特征在于，所述脱硫喷淋装置（6）还包括多个液相隔离单元（602），多个液相隔离单元（602）设置在所述多个脱硫喷淋层（601）的下方；液相隔离单元（602）设置在所述脱除塔体（1）的内壁上，多个液相隔离单元（602）在脱除塔体（1）内呈螺旋式布置，能够将所述环形夹层（3）的横截面积完全覆盖。
5.如权利要求4所述的预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，其特征在于，所述液相隔离单元（602）的投影面为扇形，所述多个液相隔离单元（602）中相邻的两个液相隔离单元（602）之间部分重叠。
6.如权利要求4所述的预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，其特征在于，所述多个液相隔离单元（602）的末端均向所述的脱硫剂储罐（2）的罐口中心位置倾斜。
7.如权利要求4所述的预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，其特征在于，在所述多个液相隔离单元（602）中，相邻的两个液相隔离单元（602）中位于上层的液相隔离单元（602）向位于下层的液相隔离单元（602）侧向倾斜；所述多个液相隔离单元（602）中位于最下方的液相隔离单元（602）的末端向所述的脱硫剂储罐（2）的罐口中心位置倾斜。
8.如权利要求1所述的预脱硫式烟气污染物一体化脱除装置，其特征在于，所述脱硫喷淋装置（6）的上方设置有除雾器（7）。
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