CN107213776A - 塔外双循环脱硫系统及其脱硫工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及燃煤锅炉烟气石灰石‑石膏湿法脱硫，尤其涉及一种塔外双循环脱硫系统及其脱硫工艺；其包括塔体、塔外低pH值浆液池、塔外高pH值浆液池；塔体底部设有烟气入口，塔体顶部设有烟气出口；塔体内对应烟气入口、烟气出口之间的位置，自下而上依次固定安装有低pH值喷淋区、锥形集液斗、高pH值喷淋区和除雾器。由于实施上述技术方案，本申请通过在塔体外部设计塔外低pH值浆液池和塔外高pH值浆液池；运行效果直观，可有效避免传统的浆液池设在吸收塔内的脱硫系统易出现的问题，如起泡、溢流、搅拌器密封处浆液泄漏等，降低了脱硫系统故障率，提高了脱硫装置可用率，保障机组的正常运行；保证氧化充分及高效脱硫，生成高品质的石膏。
Description
技术领域
本申请涉及燃煤锅炉烟气石灰石-石膏湿法脱硫，尤其涉及一种塔外双循环脱硫系统及其脱硫工艺。
背景技术
近年来，国家环保政策日益严格，并对火电行业提出了超低排放的标准，其中要求火电厂燃煤锅炉烟气中二氧化硫的排放浓度达到燃气轮机的排放标准，即35mg/Nm3以下，传统的单塔单循环喷淋脱硫系统难以满足最新标准的要求。
单塔双循环系统可有效提高脱硫效率，实现在超低排放标准要求下二氧化硫达标排放；但其浆液池设置在塔内底部，运行效果不直观，这就无法避免传统的单塔单循环脱硫系统塔内浆液池易出现的问题，如起泡、溢流、搅拌器密封处浆液泄漏等，增加了脱硫系统故障率，降低了脱硫装置可用率，影响机组的正常运行；并且吸收塔内设浆液池的脱硫系统，需设有事故浆液池，在吸收塔进行检修前，先将塔内浆液放空至事故浆液池。另外，目前的双循环系统相互混杂、相互影响；造成两个循环系统内pH值有所波动、不稳定，脱硫、石膏生产工艺不能严格把控质量。
发明内容
本申请的目的在于提出一种运行效果直观，有效避免起泡、溢流、搅拌器密封处浆液泄漏等问题，双循环脱硫系统各自独立控制，脱硫高效，生产高品质石膏的塔外双循环脱硫系统及其脱硫工艺。
本申请的技术方案之一是这样实现的：塔外双循环脱硫系统及其脱硫工艺，其包括塔体、塔外低pH值浆液池、塔外高pH值浆液池；塔体底部设有烟气入口，塔体顶部设有烟气出口；塔体内对应烟气入口、烟气出口之间的位置，自下而上依次固定安装有低pH值喷淋区、锥形集液斗、高pH值喷淋区和除雾器；塔体的底部、低pH值喷淋区分别与塔外低pH值浆液池相连，高pH值喷淋区、锥形集液斗分别与塔外高pH值浆液池相连；塔外低pH值浆液池和塔外高pH值浆液池相邻设置，所述二者设有公共池边，塔外高pH值浆液池内的液位高于公共池边，塔外低pH值浆液池内的液位低于公共池边；塔外低pH值浆液池内的液位低于塔体的底部，塔外高pH值浆液池内的液位低于锥形集液斗的底部。
进一步的，锥形集液斗固定安装在塔体中部；在锥形集液斗与高pH值喷淋区之间，塔体内的两侧分别设有一个三角挡环；三角挡环的底边固定在塔体内壁上，三角挡环的顶角位于锥形集液斗的集液范围内。
进一步的，锥形集液斗上设有多孔。
进一步的，烟气入口设立在塔体底部的一侧，塔外低pH值浆液池与塔体底部的另一侧相连；塔体的底部呈烟气入口一侧高的倾斜状。
进一步的，塔外高pH值浆液池和塔外低pH值浆液池内均设有搅拌器，塔外高pH值浆液池通过循环泵与高pH值喷淋区相连，塔外高pH值浆液池的池底通过渣浆泵连接至塔外低pH值浆液池的池顶；塔外低pH值浆液池通过循环泵与低pH值喷淋区相连，塔外低pH值浆液池的池底连接有石膏排出泵。
进一步的，塔外低pH值浆液池、塔外高pH值浆液池连接共同连接有氧气风机。
进一步的，低pH值喷淋区设置至少两层喷淋层，高pH值喷淋区设置至少两层喷淋层，每层喷淋层设置多个雾化喷头；每层喷淋层通过一台循环泵连接至对应的塔外高pH值浆液池或塔外低pH值浆液池。
本申请的技术方案之二是这样实现的：塔外双循环脱硫工艺，包括下述步骤：步骤一：烟气由烟气入口进入，经低pH值喷淋区进行脱硫后的浆液由塔体底部经管路流至塔外塔外低pH值浆液池，池中的浆液设计停留时间不低于4.5分钟，并通过与低pH值喷淋区对应相连的循环泵输送循环回至低pH值喷淋区；步骤二：经步骤一种低pH值喷淋区处理后的烟气上升通过锥形集液斗后再经高pH值喷淋区进行脱硫，反应后的浆液以及除雾器冲洗水下落在锥形集液斗处汇集并通过管路流至塔外高pH值浆液池，池中的浆液设计停留时间不低于2.5分钟，并通过与高pH值喷淋区对应相连的循环泵循环回至高pH值喷淋区；步骤三：塔外高pH值浆液池内的浆液，pH值为5.8至6.4，并保持石灰浆液的液位面高于公共池边，石灰浆液向相邻的塔外低pH值浆液池溢流，保持塔外低pH值浆液池内的浆液pH值为4.5至5.3；步骤四：经过两次脱硫后的净烟气，通过除雾器后由吸收塔顶部的烟气出口排出。
进一步的，在步骤一及步骤二中，烟气中二氧化硫经过两次脱硫后生成亚硫酸钙，并通过塔体底部返回塔外低pH值浆液池或通过锥形集液斗返回塔外高pH值浆液池；氧化风机按各自脱硫比例向塔外低pH值浆液池、塔外高pH值浆液池鼓入空气；塔外高pH值浆液池内的浆液pH值为5.8或5.9或6.0或6.1或6.2或6.3或6.4，在氧化作用下避免结垢，并通过渣浆泵送至塔外低pH值浆液池；塔外低pH值浆液池内的浆液pH值为4.5或4.6或4.7或4.8或4.9或5.0或5.1或5.2或5.3，亚硫酸钙充分氧生产硫酸钙，沉淀后通过石膏排出泵收集。
进一步的，步骤四中的净烟气，通过除雾器将其携带的液滴降低至75mg/Nm3后由烟气出口排出。
由于实施上述技术方案，本申请通过在塔体外部设计塔外低pH值浆液池和塔外高pH值浆液池；运行效果直观，可有效避免传统的浆液池设在吸收塔内的脱硫系统易出现的问题，如起泡、溢流、搅拌器密封处浆液泄漏等，降低了脱硫系统故障率，提高了脱硫装置可用率，保障机组的正常运行；通过锥形集液斗将两个循环系统独立，高pH值喷淋区保持较高pH值，吸收烟气中残余的二氧化硫，能够保证较低的液气比，大幅降低循环泵的能耗；通过公共池边的设立，塔外高pH值浆液池内的浆液不停的向塔外低pH值浆液池补充，维持较低pH值，保证氧化充分及高效脱硫，并生成高品质的石膏。
附图说明：本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：
图1是本申请实施例1和实施例2的示意图。
图例：1.塔体，2.塔外低pH值浆液池，3.塔外高pH值浆液池，4.烟气入口，5.烟气出口，6.低pH值喷淋区，7.锥形集液斗，8.高pH值喷淋区，9.除雾器，10.三角挡环，11.搅拌器，12.石膏排出泵，13.氧气风机，14.渣浆泵，15.循环泵，16.公共池边。
具体实施方式：
本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1，如图1所示，塔外双循环脱硫系统包括塔体1、塔外低pH值浆液池2、塔外高pH值浆液池3；塔体1底部设有烟气入口4，塔体1顶部设有烟气出口5；塔体1内对应烟气入口4、烟气出口5之间的位置，自下而上依次固定安装有低pH值喷淋区6、锥形集液斗7、高pH值喷淋区8和除雾器9；塔体1的底部、低pH值喷淋区6分别与塔外低pH值浆液池2相连，高pH值喷淋区8、锥形集液斗7分别与塔外高pH值浆液池3相连；塔外低pH值浆液池2和塔外高pH值浆液池3相邻设置，所述二者设有公共池边16，塔外高pH值浆液池3内的液位高于公共池边16，塔外低pH值浆液池2内的液位低于公共池边16；塔外低pH值浆液池2内的液位低于塔体1的底部，塔外高pH值浆液池3内的液位低于锥形集液斗7的底部。
使用时，燃煤锅炉烟气经吸烟气入口4进入塔体1，上升首先与低pH值喷淋区6接触反应，脱除烟气中约90%的二氧化硫，经过锥形集液斗7后，低二氧化硫浓度的烟气继续与高pH值喷淋区8接触反应，最后经除雾器9除去微小液滴后，由烟气出口5排出；经试用，脱硫系统的脱硫效率可达99%，经脱硫后的净烟气中二氧化硫浓度低至35mg/Nm3以下，实现超低排放。
塔外低pH值浆液池2、塔外高pH值浆液池3均设在塔外，运行效果直观，可有效避免传统的浆液池设在吸收塔内的脱硫系统易出现的问题，如起泡、溢流装置密封处浆液泄漏等，降低了脱硫系统故障率，提高了脱硫装置可用率，保障机组的正常运行。塔体1内无需设立浆液池，无检修时放空的要求，因此简化系统，方便检修；同时降低了塔体1烟气入口4的高度和总高度，从而减小了浆液循环泵扬程，降低了能耗；烟气出口5及用于固定支撑的支架高度也相应降低，减少了成本，降低了施工难度。
塔外高pH值浆液池3内的浆液不停的向塔外低pH值浆液池2内溢流，调整塔外低pH值浆液池2内pH值在4.5～5.3，并且此过程不需要补充石灰浆液或只需填补少量的石灰浆液；可脱除烟气中高浓度的SO2，脱硫效率约90%，并在池内生成高品质石膏。锥形集液斗7将两个循环系统独立，塔体1内的两个系统相对更加稳定，基本上不会形成相互影响，高pH值喷淋区8通过输送制备好的石灰浆液，调整pH值保持在5.8～6.4且保证液位超过公共池边，可吸收烟气中剩余部分的二氧化硫，保证较低的液气比，大幅降低塔外高pH值浆液池一侧的循环泵的能耗；进一步提高脱硫效率至99%，实现二氧化硫排放浓度达到超低排放标准要求。
本申请根据脱硫反应与石膏形成对浆液pH值的不同要求，在塔体1外设置两个浆液池；两个循环过程的控制是独立的，避免了参数之间的相互制约，可以使反应过程更加优化，快速适应煤种变化和负荷变化，对于高含硫量烟气或者对脱硫效率要求特别高的项目是非常适用的。
如图1所示，锥形集液斗7固定安装在塔体1中部；在锥形集液斗7与高pH值喷淋区8之间，塔体1内的两侧分别设有一个三角挡环10；三角挡环10的底边固定在塔体1内壁上，三角挡环10的顶角位于锥形集液斗7的集液范围内；或/和，锥形集液斗7上设有多孔。
烟气与低pH值喷淋区6的浆液作用产生的较低pH值的液体下落并通过塔体1的底部流入低塔外高pH值浆液池3，少量上升被三角挡环10阻挡后回落；而烟气则顺利通过锥形集液斗7；经过低pH值喷淋区6脱硫的烟气与高pH值喷淋区8的浆液作用产生的较高pH值的液体，与除雾器9冲洗水下落，在三角挡环10的阻挡下全部汇聚入锥形集液斗7并进入塔外高pH值浆液池3。多孔的布置能形成气膜，可更好的将塔体1内的反应分成两个独立循环系统，同时可使烟气流场更均匀，均布烟气，提高脱硫效率，降低投资和运行费用。
两套循环系统被巧妙分离，形成各自独立的参数：pH值在4.5～5.3，有利于氧化反应，提高脱硫效率；能够保证脱硫剂的溶解吸收过程，并生成高品质的石膏，因此允许使用品质较差的脱硫剂。pH值5.8～6.4，能减少消耗，允许使用粒径较大的石灰石粉。从而降低成本。
如图1所示，烟气入口4设立在塔体1底部的一侧，塔外低pH值浆液池2与塔体1底部的另一侧相连；塔体1的底部呈烟气入口4一侧高的倾斜状。
如图1所示，塔外高pH值浆液池3和塔外低pH值浆液池2内均设有搅拌器11，塔外高pH值浆液池3通过循环泵15与高pH值喷淋区8相连，塔外高pH值浆液池3的池底通过渣浆泵连接至塔外低pH值浆液池2的池顶；塔外低pH值浆液池2通过循环泵15与低pH值喷淋区6相连，塔外低pH值浆液池2的池底连接有石膏排出泵12。
这样可通过搅拌，防止池内产生沉淀，有利于氧化空气在池内的均匀分布，促进石膏生成。由于塔外高pH值浆液池3的pH值较高不利于石膏结晶，因此通过渣浆泵将池底未完全结晶的石膏输送至塔外低pH值浆液池2，继续氧化生成高品质石膏；全部的石膏由石膏排出泵12排出。
如图1所示，塔外低pH值浆液池2、塔外高pH值浆液池3连接共同连接有氧气风机13。
氧气风机13可设有两台，一运一备设置，单台风量为全烟气脱硫后生成石膏所需的氧化空气量，并按照高、低pH值浆液区的脱硫比例，通入相应比例的氧化空气进入塔外高pH值浆液池3、塔外低pH值浆液池2，对池内的亚硫酸钙进行强制氧化生成石膏。
如图1所示，低pH值喷淋区6设置至少两层喷淋层，高pH值喷淋区8设置至少两层喷淋层，每层喷淋层设置多个雾化喷头；每层喷淋层通过一台循环泵15连接至对应的塔外高pH值浆液池3或塔外低pH值浆液池2。
实施例2，如图1所示，塔外双循环脱硫工艺，包括下述步骤：步骤一：烟气由烟气入口4进入，经低pH值喷淋区6进行脱硫后的浆液由塔体1底部经管路流至塔外塔外低pH值浆液池2，池中的浆液设计停留时间不低于4.5分钟，并通过与低pH值喷淋区6对应相连的循环泵15输送循环回至低pH值喷淋区6；步骤二：经步骤一种低pH值喷淋区6处理后的烟气上升通过锥形集液斗7后再经高pH值喷淋区8进行脱硫，反应后的浆液以及除雾器9冲洗水下落在锥形集液斗7处汇集并通过管路流至塔外高pH值浆液池3，池中的浆液设计停留时间不低于2.5分钟，并通过与高pH值喷淋区8对应相连的循环泵15循环回至高pH值喷淋区8；步骤三：塔外高pH值浆液池3内的浆液，pH值为5.8至6.4，并保持石灰浆液的液位面高于公共池边，石灰浆液向相邻的塔外低pH值浆液池2溢流，保持塔外低pH值浆液池2内的浆液pH值为4.5至5.3；步骤四：经过两次脱硫后的净烟气，通过除雾器9后由吸收塔顶部的烟气出口5排出。
在步骤一及步骤二中，烟气中二氧化硫经过两次脱硫后生成亚硫酸钙，并通过塔体1底部返回塔外低pH值浆液池2或通过锥形集液斗7返回塔外高pH值浆液池3；氧化风机按各自脱硫比例向塔外低pH值浆液池2、塔外高pH值浆液池3鼓入空气；塔外高pH值浆液池3内的浆液pH值为5.8或5.9或6.0或6.1或6.2或6.3或6.4，在氧化作用下避免结垢，并通过渣浆泵送至塔外低pH值浆液池2；塔外低pH值浆液池2内的浆液pH值为4.5或4.6或4.7或4.8或4.9或5.0或5.1或5.2或5.3，亚硫酸钙充分氧生产硫酸钙，沉淀后通过石膏排出泵12收集。
如图1所示，步骤四中的净烟气，通过除雾器9将其携带的液滴降低至75mg/Nm3后由烟气出口5排出。
以上技术特征构成了本申请的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。
Claims (9)
1.一种塔外双循环脱硫系统，其特征在于：包括塔体、塔外低pH值浆液池、塔外高pH值浆液池；塔体底部设有烟气入口，塔体顶部设有烟气出口；塔体内对应烟气入口、烟气出口之间的位置，自下而上依次固定安装有低pH值喷淋区、锥形集液斗、高pH值喷淋区和除雾器；塔体的底部、低pH值喷淋区分别与塔外低pH值浆液池相连，高pH值喷淋区、锥形集液斗分别与塔外高pH值浆液池相连；塔外低pH值浆液池和塔外高pH值浆液池相邻设置，所述二者设有公共池边，塔外高pH值浆液池内的液位高于公共池边，塔外低pH值浆液池内的液位低于公共池边；塔外低pH值浆液池内的液位低于塔体的底部，塔外高pH值浆液池内的液位低于锥形集液斗的底部。
2.根据权利要求1所述的塔外双循环脱硫系统，其特征在于：锥形集液斗固定安装在塔体中部；在锥形集液斗与高pH值喷淋区之间，塔体内的两侧分别设有一个三角挡环；三角挡环的底边固定在塔体内壁上，三角挡环的顶角位于锥形集液斗的集液范围内；或/和，锥形集液斗上设有多孔。
3.根据权利要求1或2所述的塔外双循环脱硫系统，其特征在于：烟气入口设立在塔体底部的一侧，塔外低pH值浆液池与塔体底部的另一侧相连；塔体的底部呈烟气入口一侧高的倾斜状。
4.根据权利要求1或2所述的塔外双循环脱硫系统，其特征在于：塔外高pH值浆液池和塔外低pH值浆液池内均设有搅拌器，塔外高pH值浆液池通过循环泵与高pH值喷淋区相连，塔外高pH值浆液池的池底通过渣浆泵连接至塔外低pH值浆液池的池顶；塔外低pH值浆液池通过循环泵与低pH值喷淋区相连，塔外低pH值浆液池的池底连接有石膏排出泵。
5.根据权利要求1或2所述的塔外双循环脱硫系统及其脱硫工艺，其特征在于：塔外低pH值浆液池、塔外高pH值浆液池连接共同连接有氧气风机。
6.根据权利要求1或2所述的塔外双循环脱硫系统，其特征在于：低pH值喷淋区设置至少两层喷淋层，高pH值喷淋区设置至少两层喷淋层，每层喷淋层设置多个雾化喷头；每层喷淋层通过一台循环泵连接至对应的塔外高pH值浆液池或塔外低pH值浆液池。
7.一种利用权利要求1至6任一项所述的塔外双循环脱硫工艺系统进行脱硫的工艺，其特征在于包括下述步骤：
步骤一：烟气由烟气入口进入，经低pH值喷淋区进行脱硫后的浆液由塔体底部经管路流至塔外塔外低pH值浆液池，池中的浆液设计停留时间不低于4.5分钟，并通过与低pH值喷淋区对应相连的循环泵输送循环回至低pH值喷淋区；
步骤二：经步骤一种低pH值喷淋区处理后的烟气上升通过锥形集液斗后再经高pH值喷淋区进行脱硫，反应后的浆液以及除雾器冲洗水下落在锥形集液斗处汇集并通过管路流至塔外高pH值浆液池，池中的浆液设计停留时间不低于2.5分钟，并通过与高pH值喷淋区对应相连的循环泵循环回至高pH值喷淋区；
步骤三：塔外高pH值浆液池内的浆液，pH值为5.8至6.4，并保持石灰浆液的液位面高于公共池边，石灰浆液向相邻的塔外低pH值浆液池溢流，保持塔外低pH值浆液池内的浆液pH值为4.5至5.3；
步骤四：经过两次脱硫后的净烟气，通过除雾器后由吸收塔顶部的烟气出口排出。
8.根据权利要求7所述的塔外双循环脱硫工艺，其特征在于：在步骤一及步骤二中，烟气中二氧化硫经过两次脱硫后生成亚硫酸钙，并通过塔体底部返回塔外低pH值浆液池或通过锥形集液斗返回塔外高pH值浆液池；氧化风机按各自脱硫比例向塔外低pH值浆液池、塔外高pH值浆液池鼓入空气；塔外高pH值浆液池内的浆液pH值为5.8或5.9或6.0或6.1或6.2或6.3或6.4，在氧化作用下避免结垢，并通过渣浆泵送至塔外低pH值浆液池；塔外低pH值浆液池内的浆液pH值为4.5或4.6或4.7或4.8或4.9或5.0或5.1或5.2或5.3，亚硫酸钙充分氧生产硫酸钙，沉淀后通过石膏排出泵收集。
9.根据权利要求7或8所述的塔外双循环脱硫工艺，其特征在于：步骤四中的净烟气，通过除雾器将其携带的液滴降低至75mg/Nm3后由烟气出口排出。
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