CN1087181C - 水膜除尘脱硫集成方法及其系统 - Google Patents

Abstract

一种水膜除尘脱硫集成方法及其系统，涉及燃烧设备中排出烟气的除尘脱硫方法及设备。本发明是在原有水膜除尘器(捕滴器)内部设置一液流喷射装置，并在其外部增设一循环氧化槽，将除尘与脱硫集于一个系统内。本发明与现有技术相比，有效的克服了原有水膜除尘器除尘效率低、没有脱硫功能等缺陷；具有除尘、脱硫效率均较高，投资和运行费用低，节约系统中的用水量等优点。在钙硫摩尔比为0.7-1.1时，脱硫效率可达70-95%。

Description

水膜除尘脱硫集成方法及其系统

本发明属于烟气除尘脱硫集成技术领域，尤其涉及煤粉锅炉、烧煤的层燃锅炉或其它燃烧设备排出烟气中的氧化硫和固体颗粒的脱除技术方法及系统。

目前，在燃煤的工业锅炉和电站锅炉中，相当一部分装有水膜除尘器。其工作原理是将燃烧设备中排出的烟气在烟道中先通过一个渐缩渐扩段(又称文丘利管)，然后从水膜除尘器(捕滴器)的圆筒下部切向进入后向上流动并作旋转运动。同时喷入水流，使在圆筒形水膜除尘器中形成贴壁水流，固体尘粒在离心力的作用下进入贴壁水流，从而清洗掉含在由下而上流动的烟气中的灰尘。但其除尘效率一般低于85％，而且没有脱硫功能，不能满足环境保护的要求。

为了提高水膜除尘器的除尘效率，目前通常的做法有以下两种，一是采取缩小上述文丘利管收缩段的截面积和使所喷入的水雾化得更细，使尘粒更早和更多地与水滴相碰；另一种方法则是在水膜除尘器圆筒的内部，自上而下安装2层以上的隔板，隔板上开有许多小孔，水流自上而下通过小孔清洗自下而上的所有烟气。上述两种方法虽都有利于克服原有水膜除尘器除尘效率偏低的缺点，但是缩小文丘利管收缩段截面积或者在除尘器圆筒内设置隔板，都会大大增加烟气系统的阻力；而且隔板上的小孔常由于灰尘积聚而堵塞，也影响了除尘效率。

另一方面，现有燃烧装置所使用的水膜除尘器，都不能对烟气进行脱硫。而目前比较成熟的几种烟气脱硫技术，如湿法烟气脱硫技术，喷雾半干法烟气脱硫技术等，均需安装一套投资较大并需要一定场地面积的专用脱硫装置，大大提高了燃煤电厂的投资及运行成本。为使现有的水膜除尘器实现既除尘又脱硫的功能，目前现有技术中出现了一种改进了的水膜除尘器，它是在喷入水流前加入石灰等脱硫剂，同时在水膜除尘器圆筒中加装带孔隔板或各种形状的填料，使含脱硫剂的水滴尽量和烟气中的SO₂接触，可兼有烟气除尘和脱硫功能。但其缺点是喷雾装置易磨损和易堵，影响设备的正常运行。而且带孔隔板或填料对烟气流动的阻力较大，也经常出现堵塞现象，影响装置的除尘和脱硫效率。

本发明的目的和任务是针对现有的以及上述改进了的水膜除尘器技术中存在的不足和缺陷，提供一种水膜除尘脱硫集成方法及其系统，其目的是在不改变原有水膜除尘器外部结构以及在不大量增加设备投资和运行费用的前提下，将除尘与脱硫技术集于一体；既不会过度增加烟气系统的阻力，也不会产生堵塞现象。使其不仅能大大提高除尘效率，还可有效地提高脱硫效率和脱硫剂的利用率。

本发明的目的和任务是通过以下技术方案实现的：

一种水膜除尘脱硫集成方法，其步骤在于：

a.将燃烧设备中排出的烟气切向送入水膜除尘脱硫反应器装置的下部，使烟气中的灰尘富集于反应器装置的壁面，并在反应器装置的上部喷入水流，形成自上而下的贴壁水流，清洗掉含在自下而上流动的烟气中的灰尘；

b.通过设置在反应器装置底部的含钙基脱硫剂的液流喷射装置，在其反应器内部形成先自下而上的液柱，再自上而下逆流的液滴，使其与自下而上的烟气混合、反应并形成亚硫酸钙和硫酸钙，之后与烟气中的灰尘一起随液流向下排出。

c、将反应后生成的亚硫酸钙和硫酸钙随烟尘颗粒和水流送入循环氧化槽，经浓缩、沉淀后，将较浓的灰浆排往灰渣处理系统，较稀的灰浆和未完全反应的钙基脱硫剂随水流被送回水膜除尘脱硫反应器重复使用。

一种采用上述方法的水膜除尘脱硫集成系统，它主要包括装有水膜母管及除雾器的捕滴器，烟气进口，烟气出口，工业水给水系统及灰渣处理系统等部件，其特征是该系统采用一个由捕滴器及内置在其下部的液流喷射装置组成的水膜除尘脱硫反应器，其液流喷射装置是由水分配联箱和多个竖直喷管组成；在除尘反应器外部装有循环氧化槽，该槽分别与工业水给水系统、脱硫剂供给系统及灰渣处理系统相连；上述水分配联箱通过循环泵与循环氧化槽相通，循环氧化槽与除尘脱硫反应器的底部之间设有回流泵。

附图1为水膜除尘脱硫集成系统图

附图2为液流喷射装置的结构示意图

附图3为附图2的侧视图

附图4为安装在竖直喷管上的喷口形状图

图面说明：1.水膜除尘脱硫反应器 2.液流喷射装置 3.水分配联箱 4.竖直喷管 5.循环氧化槽 6.工业水给水系统 7.脱硫剂供给系统 8.循环泵 9.回流泵 10.搅拌器 11.喷口 12.搅拌装置 13.浓缩器 14.分层板 15.烟气进口 16.烟气出口 17.除雾器

下面结合附图具体描述本发明的原理、工作流程、具体结构及最佳实施方式：

本项发明是将除尘与脱硫技术集成在一个系统内。在原有的水膜除尘器(捕滴器)的下部内置一个液流喷射装置2，使其形成一个除尘脱硫反应器1，从燃烧设备中排除的烟气切向进入水膜除尘脱硫反应器后作旋转运动。来自工业水给水系统6的部分水从反应器上部进入，通过水膜母管，形成贴壁水流，清洗掉含在自下而上流动的烟气中的灰尘。在反应器的下部内置一液流喷射装置2，该装置是由分配联箱3和多个竖直喷管4组成。来自循环氧化槽5的含有钙基脱硫剂的水流经循环泵8进入液流喷射装置，经分配联箱后进入多个竖直喷管。喷管高度一般在10～200mm之间。在每个喷管顶端装有喷口11，该喷口呈圆锥形，其内部开有5～8条凹槽。喷口直径一般应在10～50mm范围内；槽深在2～5mm之间；槽宽度在3～8mm之间。水流经喷管4上部特殊形状的喷口(见图4)射出，形成多个垂直水柱，然后在反应器上部从水柱顶端撒落下来成为水滴。垂直的水柱先是与烟气同向运动而后形成液滴与烟气逆向接触，而且水滴分布在整个圆筒形截面上。因而水滴能与烟气进行充分的混合，捕捉烟气中的固体尘粒。同时由于水流中含有钙基脱硫剂(石灰或石灰石等)，喷出的水滴会与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙和硫酸钙固体颗粒，之后与烟气中的灰尘一起随液流进入循环氧化槽5。循环氧化槽5内装有搅拌器12，浓缩器13及分层板14。经浓缩、沉淀后，较稀的灰浆和未完全反应的钙基脱硫剂随水流一起，从循环氧化槽5经回流泵9返回水膜除尘脱硫反应器中被重复使用。脱硫剂经多次循环使用后，较浓的亚硫酸钙和硫酸钙固体颗粒会在循环氧化槽5底部和浓缩器中沉淀，可排往灰渣处理系统。

经过脱硫与除尘的烟气经设在水膜除尘反应器1上部的除雾器17，由引风机排入烟囱。除雾器17可采用旋流型，这样可充分除去烟气中的水滴，保证引风机的安全运行。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：由于本发明是在原有水膜除尘器的基础上将除尘与脱硫集于一个系统内，一方面有效地降低了设备的投资和运行费用；另一方面，由于脱硫剂的反复循环使用，以及在反应器内所形成的特殊的气—水混合形式，使含脱硫剂的水滴与烟气能充分接触，从而使烟气中的固体颗粒和二氧化硫得以有效地被清除，故脱硫剂的利用率和烟气脱硫率都较高，在钙硫摩尔比为0.7-1.1时，脱硫效率可达70-95％。除尘器内的水可反复循环使用，液—气比可达到5左右，保证了烟气脱硫的高效率，并节约系统中的用水量。

Claims (6)

1、一种水膜除尘脱硫集成方法，其步骤在于：

a.将燃烧设备中排出的烟气切向送入水膜除尘脱硫反应器装置的下部，使烟气中的灰尘富集于反应器装置的壁面，并在反应器装置的上部喷入水流，形成自上而下的贴壁水流，清洗掉含在自下而上流动的烟气中的灰尘；

b.通过设置在反应器装置底部的含钙基脱硫剂的液流喷射装置，在其反应器内部形成先自下而上的液柱，再自上而下逆流的液滴，使其与自下而上的烟气混合、反应并形成亚硫酸钙和硫酸钙，之后与烟气中的灰尘一起随液流向下排出；

c、将反应后生成的亚硫酸钙和硫酸钙随烟尘颗粒和水流送入循环氧化槽，经浓缩、沉淀后，将较浓的灰浆排往灰渣处理系统，较稀的灰浆和未完全反应的钙基脱硫剂随水流被送回水膜除尘脱硫反应器重复使用。

2、一种采用如权利要求1所述方法的水膜除尘脱硫集成系统，它主要包括装有水膜母管及除雾器的捕滴器，烟气进口，烟气出口，工业水给水系统及灰渣处理系统，其特征是该系统采用一个由捕滴器及内置在其下部的液流喷射装置(2)组成的水膜除尘脱硫反应器(1)，该液流喷射装置是由水分配联箱(3)和多个竖直喷管(4)组成，在除尘脱硫反应器外部装有循环氧化槽(5)，该槽分别与工业水给水系统(6)、脱硫剂供给系统(7)及灰渣处理系统相连；上述水分配联箱通过循环泵(8)与循环氧化槽相通，循环氧化槽与除尘脱硫反应器的底部之间设有回流泵(9)。

3、根据权利要求2所述的一种水膜除尘脱硫集成系统，其特征是在竖直喷管(4)上装有喷口(11)，该喷口呈圆锥形，其内部开有凹槽。

4、根据权利要求2或3所述的一种水膜除尘脱硫集成系统，其特征是上述循环氧化槽(5)内装有搅拌器(12)，浓缩器(13)及分层板(14)。

5、根据权利要求2或3所述的一种水膜除尘脱硫集成系统，其特征是喷管高度在10～200mm范围内。

6、根据权利要求5所述的一种水膜除尘脱硫集成系统，其特征是上述凹槽为5～8条，喷口直径为10～50mm，槽深2～5mm，槽宽3～8mm。

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