CN108686492B - 烟气除尘脱硫塔及除尘脱硫方法 - Google Patents

烟气除尘脱硫塔及除尘脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气除尘脱硫塔及除尘脱硫方法。本发明的烟气除尘脱硫塔，包括预处理单元、深度处理单元及塔底持液槽，所述的预处理单元与深度处理单元通过烟气管道连通。所述的预处理单元由上至下依次为急冷喷淋区、一级喷淋区、文丘里格栅洗涤区；所述的深度处理单元由下至上依次为中部持液槽区、二级喷淋区、除雾区和烟气排放区。本发明在一个塔内实现了烟气除尘、脱硫及除雾的三重功能，各功能区域协同配合，相互促进，大幅降低了设备的占地面积，显著减少了装置建设、改造所需的费用。

Description

烟气除尘脱硫塔及除尘脱硫方法
技术领域
本发明属于工业废气净化领域，涉及烟气除尘脱硫塔及除尘脱硫方法。
背景技术
锅炉烟气及工厂排放的烟气中含有二氧化硫及粉尘，二氧化硫及粉尘均是大气污染物的主要组成粉尘，二氧化硫是形成酸雨的主要原因，粒径较小的粉尘是形成的雾霾罪魁祸首之一。
湿法脱硫具有脱硫率高、装置运行可靠、操作简单等优点，因而世界各国现有的烟气脱硫技术主要以湿法脱硫为主。传统的湿法脱硫技术主要有石灰石-石膏法、双碱法脱硫、钠碱法脱硫、氨法脱硫法等。上述烟气脱硫技术主要采用逆流喷淋，碱性浆液从脱硫塔上方进行喷淋，在重力作用下自由沉降与烟气逆流接触实现脱硫反应。
烟气中粉尘的粒径较小，大部分在0.1~200µm之间，目前烟气除尘技术主要是布袋式除尘技术、静电除尘技术、湿式除尘技术。由于烟气中含有水分，粉尘在布袋式除尘器的滤袋上吸湿黏结，堵塞滤袋的孔隙，因而需频繁对滤袋进行清理或更换，布袋式除尘器的应用受到极大的限制；静电除尘器的主要缺点是造价偏高，安装、维护、管理要求严格，需要高压变电及整流控制设备，电耗较高，且占地面积较大；湿式除尘技术主要通过喷淋水除去烟气中携带的粉尘，粒径较小的液滴与粉尘结合后仍然会随烟气排出烟囱。
2015年12月11日环境保护部、国家发展改革委员会、国家能源局联合发布《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号），方案中规定到2020年全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超洁净排放，即在基准氧含量6%条件下，烟气粉尘≯10mg/Nm3， SO2≯35mg/Nm3。现有的湿法脱硫装置难以满足排放标准的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种烟气除尘脱硫塔及除尘脱硫方法，本发明的烟气脱硫塔在预处理单元实现烟气的急冷、脱硫及除尘，在深度处理单元实现烟气的深度脱硫、除尘和除雾，满足国家超洁净排放的要求，本发明方法流程短、设备少、占地面积少，具有广阔的应用前景。
本发明的烟气除尘脱硫塔，包括预处理单元、深度处理单元及塔底持液槽，预处理单元与深度处理单元通过烟气管道连通，三者构成“丩形”双塔结构；预处理单元由上至下依次为急冷喷淋区、一级喷淋区、文丘里格栅洗涤区；深度处理单元由下至上依次为中部持液槽区、二级喷淋区、除雾区和烟气排放区。
本发明的烟气除尘脱硫塔，所述的预处理单元与深度处理单元塔径比为0.2~1，优选为0.4~1。
所述的急冷喷淋区顶部与烟气管线相连；急冷喷淋区轴向上设置若干个开口向上或向下的大口径雾化喷嘴，各大口径雾化喷嘴与喷淋管线I相连，大口径雾化喷嘴的入口接头管径与急冷喷淋区的塔径比例为0.005~0.1，优选为0.01~0.06；所述的大口径雾化喷嘴喷淋角度为60~150°，优选角度为120~150°；喷淋的水雾呈实心圆锥形，圆锥形底面直径大于急冷喷淋区的塔径；优选至少包含一对开口相对（一个开口向下，另一个开口向上）的大口径雾化喷嘴，更优选为2~3对；每对开口相对的大口径雾化喷嘴喷淋出的两个圆锥形面互相撞击形成覆盖整个塔径的平面，该平面对烟气进行全面的有效拦截，实现烟气的急冷降温，并脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫。每根喷淋管线I可以连接1个大口径雾化喷嘴或开口方向相反的2个大口径雾化喷嘴；所述的大口径雾化喷嘴的入口接头管径一般可以为DN50~200。
所述的一级喷淋区设置一层或多层喷淋管线II，设置多层喷淋管线II时，喷淋管线II之间的距离为0.5~5m，优选距离为1~2.5m；所述的喷淋管线II连接循环浆液管线II，喷淋管线II上设置有多个雾化喷嘴；所述的一级喷淋区用于将循环浆液雾化，雾化后的小液滴与烟气并流接触，脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫。
所述的文丘里格栅洗涤区设置有一层或多层文丘里格栅，采用多层文丘里格栅时上下相邻的两层文丘里格栅交错设置；所述的文丘里格栅用以增强循环浆液对粉尘和SO2的洗涤效果，增加对烟气中粉尘和SO2的脱除率。
所述的塔底持液槽区靠近塔壁一侧分别连接碱性溶液管线I、塔底溢流管线和液位计；所述的碱性溶液管线I上设置流量调节阀，用于向塔底浆液中加注碱性溶液调节其pH值；所述的塔底溢流管线用于在塔底浆液的液位超过设定值时自动排放塔底浆液，避免塔底浆液堵塞烟气管道；所述的塔底持液槽区底部连接塔底浆液抽出管线，塔底浆液抽出管线与塔底循环泵相连，实现了塔底浆液在急冷喷淋区与一级喷淋区的循环喷淋。
所述的中部持液槽区设置若干升气筒，来自预处理单元的烟气经烟气管道进入深度处理单元，通过升气筒进入二级喷淋区；所述的中部持液槽区设置一个或多个溢流管，溢流管高度低于升气筒高度，中部持液槽内的循环液通过溢流管进入塔底持液槽；所述的中部持液槽底部连接有中部循环液抽出管线，中部循环液抽出管线与中部循环泵相连，实现了中部循环液在二级喷淋区的循环喷淋。
所述的中部持液槽区靠近塔壁一侧连接有新鲜水管线和碱性溶液管线II；所述的新鲜水管线上设置流量调节阀，根据塔底液位计反馈的信号调节新鲜水的流量，用于控制塔底持液槽区的液位；所述的碱性溶液管线II上设置有流量调节阀，根据中部循环液抽出管线上设置的pH计反馈的信号调节向中部持液槽区加注的碱性溶液的流量。
所述的二级喷淋区设置一层或多层喷淋管线III，设置多层喷淋管线III时，喷淋管线III之间的距离为0.5~5m，优选距离为1~2.5m；所述的喷淋管线III连接中部循环液管线，喷淋管线III上设置有多个雾化喷嘴；所述的二级喷淋区用于将循环液雾化，雾化后的小液滴与烟气逆流接触，对烟气中进行深度除尘和脱硫。
所述的二级喷淋区与除雾区优选通过倒锥体形变径相连，所述的除雾区与二级喷淋区的塔径比为1.2~3。
所述的除雾区设置有除雾器，除雾器包括若干个并列的除雾组件，每个除雾组件均包括升气管和外筒，外筒设置在升气管的外侧，优选与升气管在同一轴线上；升气管固定在除雾区塔盘上，升气管的顶部设置封盖板；升气管的圆周上均匀设置若干整流通道，整流通道沿升气管外壁的切线方向水平嵌入，整流通道靠近外筒一侧的侧壁I与升气管管壁相切，另一侧壁II与升气管管壁相交，各整流通道旋转方向相同；整流通道顶部与封盖板齐平，底部与升气管管壁相交。
所述的除雾器中，整流通道一般设置1~12个，优选4-8个。整流通道的壁厚优选与升气管的壁厚相同。
所述的除雾器中，整流通道的长度l为侧壁II的长度，宽度w为整流通道两侧壁间的最大水平距离，高度h为整流通道顶部和底部间的最大垂直距离；其中长度l为宽度w的2~5倍，优选为3~4倍；整流通道的截面形状为矩形、椭圆形、圆形、梯形或半圆形等中的一种或几种组合，优选为矩形、椭圆形或圆形中的一种或几种组合。整流通道的尺寸根据实际的工况或设计需求，由本领域技术人员予以确定，如所述整流通道的高度h一般为20～600mm，优选为100～300mm；整流通道的宽度w一般为10～200mm，优选为20～100mm。整流通道的总截面积为升气管横截面积的0.2~0.9倍，优选为升气管横截面积的0.3~0.6倍。
所述的除雾器中，整流通道的侧壁II末端可以与升气管内壁齐平或伸入到升气管内部一定距离m，m为长度l的0.1~0.9倍，优选为0.3~0.6倍。当整流通道的侧壁II末端与升气管内壁齐平时，整流通道底部末端也与升气管内壁齐平；当整流通道的侧壁II伸入到升气管内部一定距离m时，整流通道底部末端与侧壁末端齐平。
所述的除雾器中，整流通道底部距离塔盘有一定距离A，距离A为20～200mm，优选为40～80mm。
所述的除雾器中，升气管下端与塔盘平齐或低于塔盘一段距离，二者密闭连接；升气管的直径及塔盘的开孔率可以根据实际的工况或设计需求，由本领域技术人员予以确定。
所述的除雾器中，整流通道、封盖板与升气管可以焊接在一起或整体成型。
所述的除雾器中，外筒优选为圆筒，外筒直径D为升气管直径d的1.5-6倍，优选为2-3倍。外筒的上沿高出升气管的上沿一定距离P，距离P为整流通道高度h的1～8倍，优选为2～5倍。外筒的下沿距离塔盘有一定距离B，且低于整流通道的下沿，外筒下沿距塔盘的距离B为5～100mm，优选为20～50mm。外筒的总高度H为整流通道高度的2.5～10倍，优选为3～5倍。外筒的形状还可以为锥筒、倒锥筒或变径圆筒等中的一种或几种组合。
所述的除雾器中，外筒的内表面设置凹槽和/或凸起。凸起或凹槽与外筒的轴线平行，或者可以与轴线成一定夹角。所述的凹槽或凸起的截面还可以为矩形、三角形或圆形等适宜形状。
所述的除雾器中，所述的外筒的内表面优选设置如图4所示的截面形状的凹槽，该凹槽的截面由一条圆弧和一条直线段构成；其中圆弧与外筒内表面圆周的交点分别做圆弧和圆周的切线，切线之间的夹角为α，α为5°~70°，优选为10°~40°；圆弧与直线段交点处所做的圆弧的切线与直线段的夹角为β，β为30°~110°，优选为45°~90°。凹槽的深度Z，即圆弧与直线段交点至外筒内表面圆周上的最短距离为外筒壁厚的0.1~0.7倍，优选为0.3~0.5倍；圆弧与外筒内表面圆周的交点和直线段与外筒内表面圆周的交点间的弧长X为外筒内表面圆周的1/80~1/6。
所述的除雾器各组件的连接处保证密封，不产生漏气现象。
所述的除雾器，工作时，夹带液滴的气体自塔盘下部空间进入升气管，气相夹带液相上升，遇到封盖板后气相流动方向发生改变，即由上升方向改为水平或近似水平方向，而部分小液滴由于惯性作用与封盖板发生碰撞，并附着在封盖板上，附着的液滴逐渐变大，当液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从封盖板表面上被分离下来，完成了第一次气液分离；夹带液滴的气体沿水平或近似水平方向进入整流通道，由于整流通道有一定的长度，且整流通道总截面积小于升气管横截面积，原本速度方向比较分散的夹带液滴的气体，在进入整流通道后，速度方向改为沿着整流通道的方向，速度方向比较规则和集中，且由于流通面积减小，使夹带液滴的气体进入整流通道后速度增加。夹带液滴的气体的速度方向改变时，部分液滴与整流通道内壁发生碰撞，并附着在整流通道内壁上，进而被不断流经整流通道的气体吹出整流通道并下落，完成第二次气液分离。同时，在整流通道内，由于夹带液滴的气体速度方向改变，部分小液滴在惯性力作用下发生相互碰撞，小液滴聚集成为大液滴，且夹带液滴的气体流经整流通道时速度增加，加剧了液滴的运动，提高了小液滴相互碰撞的几率，使小液滴更容易聚集成为大液滴，并随气体一起以较大的速度流出整流通道。从整流通道流出的夹带液滴的气体具有较大的速度，速度方向比较集中，且夹带的液滴比较大，继续与外筒内壁发生碰撞，再次改变气体的流动方向，即夹带液滴的气体由沿着整流通道方向改为沿着外筒内壁的圆周方向流动。由于夹带液滴的气体速度较大，且沿着开设有凹槽的外筒内壁旋转向上流动，因此会产生比较明显的刮面效应。所述的刮面效应，是指夹带液滴的高速气体沿外筒内壁旋转向上流动时，液滴在惯性力的作用下不断被甩向外沿，液滴进入凹槽并沿凹槽内的圆弧段运动，由于夹角α为5°~70°，能够使液滴继续沿着凹槽的圆弧面做平滑地运动，液滴间接触聚集变大，直至遇到直线段受到阻碍，聚集变大的液滴与直线段壁面强烈撞击，并附着在外筒内壁凹槽的直线段上，液滴继续聚集并变大，进而沿外筒内壁顺流而下；而气体则继续保持高速沿外筒内壁旋转向上流动，第三次实现了气液分离，而且降低了雾沫夹带。通过上述整流、加速及刮面效应，使流体在流动过程中实现液滴与气体的分离。
所述的除雾区与烟气排放区优选通过锥体形变径相连，所述的除雾区与烟气排放区的塔径比为1.2~5。
所述的烟气排放区顶部设置烟气出口，用于排放净化的烟气。
本发明的同时提供一种烟气除尘脱硫方法，该方法采用了上述的烟气除尘脱硫塔。
本发明的烟气除尘脱硫方法，包括如下内容：烟气从预处理单元的顶部进入烟气除尘脱硫塔，与急冷喷淋区的循环浆液接触进行急冷降温并脱除烟气中携带的部分粉尘和二氧化硫，穿过急冷喷淋区的烟气进入一级喷淋区，在一级喷淋区与循环浆液混合后一起通过文丘里格栅洗涤区，烟气中的粉尘和二氧化硫等组分被循环浆液吸收；循环浆液与烟气完成气液分离，循环浆液进入塔底持液槽区，烟气经中部持液槽的升气筒进入二级喷淋区，与二级喷淋区的循环液逆流接触进行深度除尘脱硫，经过二级喷淋区的烟气进入除雾区，经除雾区脱除烟气中携带的小水滴，从烟气排放区顶部排放。
本发明方法中，所述的烟气为燃煤锅炉烟气、燃煤电厂烟气、催化裂化催化剂再生烟气、工艺加热炉烟气、焦化烟气或钢铁烧结烟气等。烟气中SO2浓度为50~5000mg/Nm3，优选200~2000 mg/Nm3，粉尘浓度为30~600 mg/Nm3，优选100~400 mg/Nm3。
本发明方法中，所述的烟气除尘脱硫塔的操作条件为：操作温度为60~300℃，操作压力为0.1~500kPa，烟气处理量为1000~1000000Nm3/h。
本发明方法中，所述的急冷喷淋区、一级喷淋区、二级喷淋区内的液气比均为2~30L/Nm3，优选比例为5~25L/Nm3。
本发明方法中，所述的碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化镁溶液、碳酸钠溶液、亚硫酸钠溶液、柠檬酸钠溶液、石灰石浆液、氨水或海水等中的一种或几种。
本发明方法中，所述的循环浆液来自塔底持液槽区，经塔底循环泵加压后，一部分进入急冷喷淋区对烟气进行急冷降温，另一部分进入一级喷淋区对烟气进行除尘脱硫，其余经循环浆液外排管线输送至后续单元进行处理。
本发明方法中，所述的塔底持液槽区内循环浆液的液位高度由新鲜水管线上的调节阀进行控制。
本发明方法中，所述的塔底持液槽区的循环浆液的pH值控制在6~11，优选pH值的控制范围为7~8，pH在线检测仪位于塔底循环泵入口管线上，通过调节碱性溶液管线I上的调节阀来控制循环浆液的pH值。
本发明方法中，所述的塔底循环浆液外排流量根据塔底循环浆液中的悬浮物浓度进行调节，塔底循环浆液中的悬浮物浓度控制为0.1~1.5g/L，优选浓度为0.2~1.0g/L，悬浮物浓度测量仪位于塔底循环泵入口管线上，通过调节循环浆液外排流量来控制循环浆液的悬浮物浓度。
本发明方法中，所述的中部持液槽内的循环液，经中部循环泵加压后进入二级喷淋区，经雾化喷嘴雾化与烟气逆流接触对烟气进行深度除尘、脱硫。
本发明方法中，所述的中部持液槽区的循环液的pH值控制在6~8，优选pH值的控制范围为6.5~7.5，pH在线检测仪位于中部循环泵入口管线上，通过调节碱性溶液管线II上的调节阀来控制中部循环液的pH值。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明在急冷喷淋区采用大口径雾化喷嘴，其中开口相对的雾化喷嘴喷出两个圆锥形面互相撞击形成覆盖整个塔径的平面，该平面对烟气进行全面的有效拦截，实现烟气的急冷降温，并脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫，进一步减轻了后续工作区的负担，显著提高了烟气的除尘、脱硫效率。
2、本发明的除雾器有效脱除气体中夹带的粒径较小的液滴，除雾效率高；气体流动均匀，流动阻力小，压降低；结构简单，制作方便，不易堵塞和结垢，无需反冲洗；节水效果好，从夹带液滴的气体中脱除的水分可以回收再利用，降低了耗水量。
3、本发明烟气排放区与除雾区设置锥体形变径，有利于提高烟气的流速，烟气的气速越大，烟气离开烟气排放区后的抬升高度越高，越有利于烟气的扩散，因而烟羽越短。
4、本发明的烟气除尘脱硫塔为“丩形”结构，在一个塔内实现了烟气除尘、脱硫及除雾的三重功能，各功能区域协同配合，相互促进，大幅降低了设备的占地面积，显著减少了装置建设、改造所需的费用。
附图说明
图1为本发明烟气除尘脱硫塔结构示意图。
图2为本发明工艺流程示意图。
图3为本发明烟气除尘脱硫塔的除雾器结构示意图。
图4为本发明的除雾器中一种整流通道及带凹槽外筒的截面示意图。
图5为本发明的除雾器中另一种整流通道及带凸起外筒的截面示意图。
图6为本发明的除雾器中截面为圆弧和直线段构成的凹槽示意图。
图中：1-预处理单元；2-塔底持液槽区；3-深度处理单元；4-急冷喷淋区；5-一级喷淋区；6-文丘里格栅洗涤区；7-中部持液槽区；8-二级喷淋区；9-倒锥体形变径；10-除雾区；11-锥体形变径；12-烟气排放区；13-中部循环泵；14-塔底循环泵；15-大口径雾化喷嘴；16-喷淋管线I；17-喷淋管线II；18-雾化喷嘴；19-文丘里格栅；20-中部持液槽；21-溢流管；22-升气筒；23-喷淋管线III；24-除雾器；
其中，1-1-烟气管线；2-1液位计；2-2塔底溢流管线；2-3塔底浆液抽出管线；2-4碱性溶液管线I；2-5循环浆液主管线；2-6循环浆液外排管线；4-1循环浆液管线I；5-1循环浆液管线II；7-1新鲜水管线；7-2碱性溶液管线II；7-3中部循环液抽出管线；8-1中部循环液管线；24-1-除雾区塔盘；24-2-升气管；24-3-整流通道；24-4-外筒；24-5-封盖板；24-6-凹槽；24-7-凸起。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
本发明的烟气除尘脱硫塔，包括预处理单元1、深度处理单元3及塔底持液槽区2，预处理单元1与深度处理单元3通过烟气管道连通，三者构成“丩形”双塔结构；所述的预处理单元1由上至下依次为急冷喷淋区4、一级喷淋区5、文丘里格栅洗涤区6；所述的深度处理单元3由下至上依次为中部持液槽区7、二级喷淋区8、除雾区10、烟气排放区12。
本发明的烟气除尘脱硫塔，所述的预处理单元1与深度处理单元3塔径比为0.2~1，优选比例为0.4~1。
所述的急冷喷淋区4顶部与烟气管线1-1相连；所述的急冷喷淋区4轴向上设置若干个开口向上或向下的大口径雾化喷嘴15，各大口径雾化喷嘴15与喷淋管线I 16相连，大口径雾化喷嘴15的入口接头管径与急冷喷淋区4的塔径比例为0.005~0.1，优选为0.01~0.06；所述的大口径雾化喷嘴15喷淋角度为60~150°，优选角度为120~150°；喷淋的水雾呈实心圆锥形，圆锥形底面直径大于急冷喷淋区4的塔径；优选至少包含一对开口相对（一个开口向下，另一个开口向上）的大口径雾化喷嘴15，更优选为2~3对；每对开口相对的大口径雾化喷嘴15喷淋出的两个圆锥形面互相撞击形成覆盖整个塔径的平面，该平面对烟气实现有效拦截，实现烟气的急冷降温，并脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫。每根喷淋管线I 16可以连接1个大口径雾化喷嘴15或开口方向相反的2个大口径雾化喷嘴15；所述的大口径雾化喷嘴15的入口接头管径一般可以为DN50~200。
所述的一级喷淋区5设置一层或多层喷淋管线II 17，设置多层喷淋管线II 17时，喷淋管线II 17之间的距离为0.5~5m，优选距离为1~2.5m；所述的喷淋管线II 17连接循环浆液管线II 5-1，喷淋管线II 17上设置有多个雾化喷嘴18；所述的一级喷淋区5用于将循环浆液雾化，雾化后的小液滴与烟气并流接触，脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫。
所述的文丘里格栅洗涤区6设置有一层或多层文丘里格栅19，采用多层文丘里格栅19时上下相邻的两层文丘里格栅19交错设置；所述的文丘里格栅19用以增强循环浆液对粉尘和SO2的洗涤效果，增加对粉尘和SO2的脱除率。
所述的塔底持液槽区2靠近塔壁一侧分别连接碱性溶液管线I 2-4、塔底溢流管线2-2和液位计2-1；所述的碱性溶液管线I 2-4上设置流量调节阀，用于向塔底浆液中加注碱性溶液调节其pH值；所述的塔底溢流管线2-2用于在塔底浆液的液位超过设定值时自动排放塔底浆液，避免塔底浆液堵塞烟气管道；所述的塔底持液槽区2底部连接塔底浆液抽出管线2-3，塔底浆液抽出管线2-3与塔底循环泵14相连，实现了塔底浆液在急冷喷淋区4与一级喷淋区5的循环喷淋。
所述的中部持液槽区7设置若干升气筒22，来自预处理单元1的烟气经烟气管道进入深度处理单元2，通过升气筒 22进入二级喷淋区8；所述的中部持液槽区7设置一个或多个溢流管21，溢流管21高度低于升气筒 22高度，中部持液槽20内的循环液通过溢流管21进入塔底持液槽2；所述的中部持液槽20底部连接有中部循环液抽出管线7-3，中部循环液抽出管线7-3与中部循环泵13相连，实现了中部循环液在二级喷淋区8的循环喷淋。
所述的中部持液槽区7靠近塔壁一侧连接有新鲜水管线7-1和碱性溶液管线II 7-2；所述的新鲜水管线7-1上设置流量调节阀，根据塔底液位计2-1反馈的信号调节新鲜水的流量，用于控制塔底持液槽区2的液位；所述的碱性溶液管线II 7-2上设置有流量调节阀，根据中部循环液抽出管线7-3上设置的pH计反馈的信号调节向中部持液槽区7加注的碱性溶液的流量。
所述的二级喷淋区8设置一层或多层喷淋管线III 23，设置多层喷淋管线III 23时，喷淋管线III 23之间的距离为0.5~5m，优选距离为1~2.5m；所述的喷淋管线III 23连接中部循环液管线8-1，喷淋管线III 23上设置有多个雾化喷嘴18；所述的二级喷淋区8用于将循环碱液雾化，雾化后的小液滴与烟气逆流接触，对烟气中进行深度除尘和脱硫。
所述的二级喷淋区8与除雾区10优选通过倒锥体形变径9相连，所述的除雾区10与二级喷淋区8的塔径比为1.2~3。
所述的除雾区10设置有除雾器24，除雾器24包括若干个并列的除雾组件，每个除雾组件均包括升气管24-2和外筒24-4，外筒24-4设置在升气管24-2的外侧，优选与升气管24-2在同一轴线上；升气管24-2固定在除雾区10塔盘24-1上，升气管24-2的顶部设置封盖板24-5；升气管24-2的圆周上均匀设置若干整流通道24-3，整流通道24-3沿升气管24-2外壁的切线方向水平嵌入，整流通道24-3靠近外筒24-4一侧的侧壁I与升气管24-2管壁相切，另一侧壁II与升气管24-2管壁相交，各整流通道24-3旋转方向相同；整流通道24-3顶部与封盖板24-5齐平，底部与升气管24-2管壁相交。
所述的除雾器24中，整流通道24-3一般设置1~12个，优选4-8个。整流通道24-3的壁厚优选与升气管24-2的壁厚相同。
所述的除雾器24中，整流通道24-3的长度l为侧壁II的长度，宽度w为整流通道24-3两侧壁间的最大水平距离，高度h为整流通道24-3顶部和底部间的最大垂直距离；其中长度l为宽度w的2~5倍，优选为3~4倍；整流通道24-3的截面形状为矩形、椭圆形、圆形、梯形或半圆形等中的一种或几种组合，优选为矩形、椭圆形或圆形中的一种或几种组合。整流通道24-3的尺寸根据实际的工况或设计需求，由本领域技术人员予以确定，如所述整流通道24-3的高度h一般为20～600mm，优选为100～300mm；整流通道24-3的宽度w一般为10～200mm，优选为20～100mm。整流通道24-3的总截面积为升气管24-2横截面积的0.2~0.9倍，优选为升气管24-2横截面积的0.3~0.6倍。
所述的除雾器24中，所述的整流通道24-3的侧壁II末端可以与升气管24-2内壁齐平或伸入到升气管24-2内部一定距离m，m为长度l的0.1~0.9倍，优选为0.3~0.6倍。当整流通道24-3的侧壁II末端与升气管24-2内壁齐平时，整流通道24-3底部末端也与升气管24-2内壁齐平；当整流通道24-3的侧壁II伸入到升气管24-2内部一定距离m时，整流通道24-3底部末端与侧壁末端齐平。
所述的除雾器24中，整流通道24-3底部距离塔盘24-1有一定距离A，距离A为20～200mm，优选为40～80mm。
所述的除雾器24中，升气管24-2下端与塔盘24-1平齐或低于塔盘24-1一段距离，二者密闭连接；升气管24-2的直径及塔盘24-1的开孔率可以根据实际的工况或设计需求，由本领域技术人员予以确定。
所述的除雾器24中，所述的整流通道24-3、封盖板24-5与升气管24-2可以焊接在一起或整体成型。
所述的除雾器24中，所述的外筒24-4优选为圆筒，外筒24-4直径D为升气管24-2直径d的1.5-6倍，优选为2-3倍。外筒24-4的上沿高出升气管24-2的上沿一定距离P，距离P为整流通道24-3高度h的1～8倍，优选为2～5倍。外筒24-4的下沿距离塔盘24-1有一定距离B，且低于整流通道24-3的下沿，外筒24-4下沿距塔盘24-1的距离B为5～100mm，优选为20～50mm。外筒24-4的总高度H为整流通道24-3高度的2.5～10倍，优选为3～5倍。外筒24-4的形状还可以为锥筒、倒锥筒或变径圆筒等中的一种或几种组合。
所述的除雾器24中，所述的外筒24-4的内表面设置凹槽24-6和/或凸起24-7。凸起24-7或凹槽24-6与外筒24-4的轴线平行，或者可以与轴线成一定夹角。所述的凹槽24-6或凸起24-7的截面还可以为矩形、三角形或圆形等适宜形状。
所述的除雾器24中，所述的外筒24-4的内表面优选设置如图6所示的截面形状的凹槽24-6，该凹槽24-6的截面由一条圆弧和一条直线段构成；其中圆弧与外筒24-4内表面圆周的交点分别做圆弧和圆周的切线，切线之间的夹角为α，α为5°~70°，优选为10°~40°；圆弧与直线段交点处所做的圆弧的切线与直线段的夹角为β，β为30°~110°，优选为45°~90°。凹槽24-6的深度Z，即圆弧与直线段交点至外筒24-4内表面圆周上的最短距离为外筒24-4壁厚的0.1~0.7倍，优选为0.3~0.5倍；圆弧与外筒24-4内表面圆周的交点和直线段与外筒24-4内表面圆周的交点间的弧长X为外筒24-4内表面圆周的1/80~1/6。
所述的除雾器24各组件的连接处保证密封，不产生漏气现象。
所述的除雾器24，工作时，夹带液滴的气体自塔盘24-1下部空间进入升气管24-2，气相夹带液相上升，遇到封盖板24-5后气相流动方向发生改变，即由上升方向改为水平或近似水平方向，而部分小液滴由于惯性作用与封盖板24-5发生碰撞，并附着在封盖板24-5上，附着的液滴逐渐变大，当液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从封盖板24-5表面上被分离下来，完成了第一次气液分离；夹带液滴的气体沿水平或近似水平方向进入整流通道24-3，由于整流通道24-3有一定的长度，且整流通道24-3总截面积小于升气管24-2横截面积，原本速度方向比较分散的夹带液滴的气体，在进入整流通道24-3后，速度方向改为沿着整流通道24-3的方向，速度方向比较规则和集中，且由于流通面积减小，使夹带液滴的气体进入整流通道24-3后速度增加。夹带液滴的气体的速度方向改变时，部分液滴与整流通道24-3内壁发生碰撞，并附着在整流通道24-3内壁上，进而被不断流经整流通道24-3的气体吹出整流通道24-3并下落，完成第二次气液分离。同时，在整流通道24-3内，由于夹带液滴的气体速度方向改变，部分小液滴在惯性力作用下发生相互碰撞，小液滴聚集成为大液滴，且夹带液滴的气体流经整流通道24-3时速度增加，加剧了液滴的运动，提高了小液滴相互碰撞的几率，使小液滴更容易聚集成为大液滴，并随气体一起以较大的速度流出整流通道24-3。从整流通道24-3流出的夹带液滴的气体具有较大的速度，速度方向比较集中，且夹带的液滴比较大，继续与外筒24-4内壁发生碰撞，再次改变气体的流动方向，即夹带液滴的气体由沿着整流通道24-3方向改为沿着外筒24-4内壁的圆周方向流动。由于夹带液滴的气体速度较大，且沿着开设有凹槽24-6的外筒24-4内壁旋转向上流动，因此会产生比较明显的刮面效应。所述的刮面效应，是指夹带液滴的高速气体沿外筒24-4内壁旋转向上流动时，液滴在惯性力的作用下不断被甩向外沿，液滴进入凹槽24-6并沿凹槽24-6内的圆弧段运动，由于夹角α为5°~70°，能够使液滴继续沿着凹槽24-6的圆弧面做平滑地运动，液滴间接触聚集变大，直至遇到直线段受到阻碍，聚集变大的液滴与直线段壁面强烈撞击，并附着在外筒24-4内壁凹槽24-6的直线段上，液滴继续聚集并变大，进而沿外筒24-4内壁顺流而下；而气体则继续保持高速沿外筒24-4内壁旋转向上流动，第三次实现了气液分离，而且降低了雾沫夹带。通过上述整流、加速及刮面效应，使流体在流动过程中实现液滴与气体的分离。
所述的除雾区10与烟气排放区12优选通过锥体形变径11相连，所述的除雾区10与烟气排放区12的塔径比为1.2~5。
所述的烟气排放区12顶部设置烟气出口，用于排放净化的烟气。
实施例
一种烟气除尘脱硫塔，包括预处理单元1、深度处理单元3及塔底持液槽区2，预处理单元1与深度处理单元3通过烟气管道连通，三者构成“丩形”结构。预处理单元1由上至下依次为急冷喷淋区4、一级喷淋区5、文丘里格栅洗涤区6；深度处理单元3由下至上依次为中部持液槽区7、二级喷淋区8、除雾区10、烟气排放区12。
急冷喷淋区4顶部与烟气管线1-1相连，急冷喷淋区4设置两层喷淋管线I 16，喷淋管线I 16之间的距离为2m，喷淋管线I 16设置有一个垂直向上和一个垂直向下的大口径雾化喷嘴15，大口径雾化喷嘴15的入口接头管径与急冷喷淋区塔径的比例为0.03，喷淋角度为150°。
一级喷淋区5设置两层喷淋管线II 17，喷淋管线II 17之间的距离为2m，喷淋管线II 17循环浆液管线II 5-1连接，喷淋管线II 17上设置有若干个雾化喷嘴18。文丘里格栅洗涤区6设置有两层文丘里格栅19，两层文丘里格栅19交错设置。
塔底持液槽区2靠近塔壁一侧分别连接碱性溶液管线I 2-4、塔底溢流管线2-2和液位计2-1，碱性溶液管线I 2-4上设置流量调节阀，塔底持液槽区2底部连接塔底浆液抽出管线2-3。
中部持液槽区7设置若干升气筒 22及两个溢流管21，溢流管21高度低于升气筒22高度，中部持液槽20底部连接有中部循环液抽出管线7-3；中部持液槽区7靠近塔壁一侧连接有新鲜水管线7-1和碱性溶液管线II 7-2，新鲜水管线 7-1、碱性溶液管线II 7-2上分布设置流量调节阀。
二级喷淋区8设置两层喷淋管线III 23，喷淋管线III 23之间的距离为2m，喷淋管线III 23连接中部循环液管线8-1，喷淋管线III 23上设置有多个雾化喷嘴18。
二级喷淋区8与除雾区10优选通过倒锥体形变径9相连，除雾区内设置若干如图3~6所示的除雾器24，除雾区10与烟气排放区12优选通过锥体形变径11相连。烟气排放区12顶部设置烟气出口，用于排放净化的烟气。
一种烟气除尘脱硫及除雾的方法，包括如下内容：
烟气从预处理单元1的顶部进入烟气除尘脱硫塔，与急冷喷淋区4的循环浆液接触进行急冷降温并脱除烟气中携带的部分粉尘和二氧化硫，穿过急冷喷淋区4的烟气进入一级喷淋区5，在一级喷淋区5与循环浆液混合后一起通过文丘里格栅洗涤区6，烟气中的粉尘和二氧化硫等组分被循环浆液吸收；循环浆液与烟气完成气液分离，循环浆液进入塔底持液槽区2，烟气经中部持液槽7的升气管22进入二级喷淋区8，与二级喷淋区8的循环液逆流接触进行深度除尘脱硫，经过二级喷淋区8的烟气进入除雾区10，经除雾区10脱除烟气中携带的小水滴，从烟气排放区12顶部排放。
某企业烟气量为150000Nm3/h，烟气温度为190℃，压力为8kPa，其中SO2浓度为890mg/Nm3、粉尘浓度为240mg/Nm3，采用本发明所述的烟气除尘脱硫塔，急冷喷淋区及一级喷淋区循环浆液流量为1200m3/h，二级喷淋区循环液流量为1000m3/h，净化后的烟气温度为50℃，其中SO2浓度为18mg/Nm3、粉尘含量为10mg/Nm3。

Claims (16)

1.一种烟气除尘脱硫塔，其特征在于：包括预处理单元、深度处理单元及塔底持液槽，预处理单元与深度处理单元通过烟气管道连通，三者构成”丩形”双塔结构；预处理单元由上至下依次为急冷喷淋区、一级喷淋区、文丘里格栅洗涤区；深度处理单元由下至上依次为中部持液槽区、二级喷淋区、除雾区和烟气排放区；所述的急冷喷淋区顶部与烟气管线相连；急冷喷淋区轴向上设置若干个开口向上或向下的大口径雾化喷嘴，各大口径雾化喷嘴与喷淋管线I相连，大口径雾化喷嘴的入口接头管径与急冷喷淋区的塔径比例为0.005~0.1，大口径雾化喷嘴喷淋角度为60~150°；急冷喷淋区轴向上设置的大口径雾化喷嘴中，至少包含一对开口相对的大口径雾化喷嘴；所述的一级喷淋区设置一层或多层喷淋管线II，所述的喷淋管线II连接循环浆液管线II，喷淋管线II上设置有多个雾化喷嘴；所述的除雾区设置有除雾器，除雾器包括若干个并列的除雾组件，每个除雾组件均包括升气管和外筒，外筒设置在升气管的外侧；升气管固定在除雾区塔盘上，升气管的顶部设置封盖板；升气管的圆周上均匀设置若干整流通道，整流通道沿升气管外壁的切线方向水平嵌入，整流通道靠近外筒一侧的侧壁I与升气管管壁相切，另一侧壁II与升气管管壁相交，各整流通道旋转方向相同；整流通道顶部与封盖板齐平，底部与升气管管壁相交；所述的除雾器中，整流通道的长度l为侧壁II的长度，宽度w为整流通道两侧壁间的最大水平距离，高度h为整流通道顶部和底部间的最大垂直距离；其中长度l为宽度w的2~5倍；整流通道的总截面积为升气管横截面积的0.2~0.9倍；所述的除雾器中，所述的外筒的内表面设置凹槽，该凹槽的截面由一条圆弧和一条直线段构成；其中圆弧与外筒内表面圆周的交点分别做圆弧和圆周的切线，切线之间的夹角为α，α为5°~70°；圆弧与直线段交点处所做的圆弧的切线与直线段的夹角为β，β为30°~110°；凹槽的深度Z，即圆弧与直线段交点至外筒内表面圆周上的最短距离为外筒壁厚的0.1~0.7倍；圆弧与外筒内表面圆周的交点和直线段与外筒内表面圆周的交点间的弧长X为外筒内表面圆周的1/80~1/6。
2.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫塔，其特征在于：所述的预处理单元与深度处理单元塔径比为0.2~1。
3.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫塔，其特征在于：设置多层喷淋管线II时，喷淋管线II之间的距离为0.5~5m。
4.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫塔，其特征在于：所述的文丘里格栅洗涤区设置有一层或多层文丘里格栅；采用多层文丘里格栅时上下相邻的两层文丘里格栅交错设置。
5.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫塔，其特征在于：所述的塔底持液槽区靠近塔壁一侧分别连接碱性溶液管线I、塔底溢流管线和液位计I；所述的碱性溶液管线I上设置流量调节阀，用于向塔底浆液中加注碱性溶液调节其pH值；所述的塔底持液槽区底部连接塔底浆液抽出管线，塔底浆液抽出管线与塔底循环泵相连。
6.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫塔，其特征在于：所述的中部持液槽区设置若干升气筒，来自预处理单元的烟气经烟气管道进入深度处理单元，通过升气筒进入二级喷淋区；所述的中部持液槽区设置一个或多个溢流管，溢流管高度低于升气筒高度，中部持液槽内的循环液通过溢流管进入塔底持液槽；所述的中部持液槽底部连接有中部循环液抽出管线，中部循环液抽出管线与中部循环泵相连。
7.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫塔，其特征在于：所述的中部持液槽区靠近塔壁一侧连接有新鲜水管线和碱性溶液管线II；所述的新鲜水管线上设置流量调节阀，根据塔底液位计反馈的信号调节新鲜水的流量，用于控制塔底持液槽区的液位；所述的碱性溶液管线II上设置有流量调节阀，根据中部循环液抽出管线上设置的pH计反馈的信号调节向中部持液槽区加注的碱性溶液的流量。
8.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫塔，其特征在于：所述的二级喷淋区设置一层或多层喷淋管线III；设置多层喷淋管线III时，喷淋管线III之间的距离为0.5~5m；所述的喷淋管线III连接中部循环液管线，喷淋管线III上设置有多个雾化喷嘴。
9.按照权利要求1所述的烟气除尘脱硫塔，其特征在于：所述的除雾区与烟气排放区通过锥体形变径相连，所述的除雾区与烟气排放区的塔径比为1.2~5。
10.一种烟气除尘脱硫方法，其特征在于：该方法采用了权利要求1~9中任意一项所述的烟气除尘脱硫塔。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于包括如下内容：烟气从预处理单元的顶部进入烟气除尘脱硫塔，与急冷喷淋区的循环浆液接触进行急冷降温并脱除烟气中携带的部分粉尘和二氧化硫，穿过急冷喷淋区的烟气进入一级喷淋区，在一级喷淋区与循环浆液混合后一起通过文丘里格栅洗涤区，烟气中的粉尘和二氧化硫等组分被循环浆液吸收，烟气温度降低至50~70℃；循环浆液与烟气完成气液分离，循环浆液进入塔底持液槽区，烟气经中部持液槽的升气管进入二级喷淋区，与二级喷淋区的循环液逆流接触进行深度除尘脱硫，经过二级喷淋区的烟气经除雾区脱除烟气中携带的小水滴，从烟气排放区顶部排放。
12.按照权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的烟气中SO2浓度为50~5000mg/Nm3，粉尘浓度为30~600mg/Nm3。
13.按照权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的烟气除尘脱硫塔的操作条件为：操作温度为60~300℃，操作压力为0.1~500kPa，烟气处理量为1000~1000000Nm3/h。
14.按照权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的急冷喷淋区、一级喷淋区、二级喷淋区内的液气比均为2~50L/Nm3。
15.按照权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的循环浆液来自塔底持液槽区，经塔底循环泵加压后，一部分进入急冷喷淋区对烟气进行急冷降温，另一部分进入一级喷淋区对烟气进行除尘脱硫，其余经循环浆液外排管线输送至后续单元进行处理；所述的塔底持液槽区内循环浆液的液位高度由新鲜水管线上的调节阀进行控制；所述的塔底持液槽区的循环浆液的pH值控制在6~11。
16.按照权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的中部持液槽内的循环液，经中部循环泵加压后进入二级喷淋区，经雾化喷嘴雾化与烟气逆流接触对烟气进行深度除尘、脱硫；所述的中部持液槽区的循环液的pH值控制在6~8。
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