CN1090048C - 湿烟道气脱硫系统 - Google Patents

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Abstract

将烟道气中的二氧化硫在吸收剂浆液中吸收除去的湿烟道气脱硫系统，包括在底部设有盛放吸收剂浆液的贮罐的吸收塔；将吸收剂浆液供入吸收塔顶部的烟道气入口区并促使吸收剂浆液与烟道气相接触的循环泵；设于吸收塔贮罐一侧并由一底端浸没在吸收剂浆液液面之下的分隔壁同烟道气通道区隔开的浆液制备室。吸收剂和水直接加入浆液制备室。本吸收剂供应系统得以改进而达到显著简化该设备的目标。

Description

湿烟道气脱硫系统
本发明涉及一种湿烟道气脱硫系统，其中来自热电厂以及类似工厂的烟道气与吸收浆液接触，由此将存在于烟道气中的二氧化硫吸收并除去。更具体地说，本发明涉及一种采用将吸收剂浆液供入吸收塔的改进方法的湿烟道气脱硫系统。
近年来，通常称之为现场氧化类型的湿烟道气脱硫系统日益风行。在这些湿烟道气脱硫系统中，由于将空气供入一吸收塔的储罐而消除了对于氧化塔的需求；因此其中吸收了二氧化硫的吸收剂浆液(一般含有钙化合物，诸如石灰石)可通过与空气相触被氧化而产生石膏作为副产品。图4示意表示此一类型的湿石灰——石膏脱硫系统的一个实施例。
如图4所示，该系统设有一通常称之为旋转叶片式的空气分布器3，该分布器将细小泡沫状氧化空气鼓入并同时搅动贮罐2中的浆液。如此一来，其中吸收了二氧化硫的吸收剂浆液在贮罐2中与空气进行有效接触而被完全氧化由此产生石膏。
更确切地说，在此系统中，未处理的烟道气A被引入吸收塔1的烟道气入口区1a并与利用循环泵4由顶管5、喷出的吸收剂浆液进行接触，由此存在于未处理的烟道气A中的二氧化硫被吸收并除去。所得到的烟道气作为处理后的烟道气B从烟道气出口区1b排出。自顶管5喷出的吸收剂浆液在吸收二氧化硫的同时向下流经一层填料物质6并进入贮罐2；在贮罐2中吸收剂浆液与由空气分布器3鼓入并搅动的大量空气泡相接触而被氧化，之后再经一中和反应生产石膏。这些处理过程中所发生的主要反应如以下的反应式(1)到(3)所示。
(吸收塔烟道气入口区)
    (1)
(贮罐)
    (2)
     (3)
这样，贮罐2中的浆液就含有悬浮于其中的石膏及少量用作吸收剂的石灰石。对于该工况，浆液经由循环泵4输送管路的分支旁路管线排出并进料加入固液分离器7，浆液在此进行过滤并作为低含水量(通常约10％)的石膏C回收。另一方面，来自固液分离器7的滤液被送到滤液储罐8暂时储存并适宜地用泵9送往浆液制备罐10作为制备吸收剂浆液的原料水。
浆液制备罐10带有一搅拌器11。靠它的作用，经输送器13送入来自石灰石贮仓12的石灰(吸收剂)并混合由上述泵9供入的水形成吸收剂浆液。所得的吸收剂浆液适宜用浓浆泵14抽出并喂入吸收塔1的贮罐2。
在吸收剂浆液制备罐10的操作过程中，加到10中的水量通过例如控制器和流量控制阀(未示出)来调节。此外通过控制石灰石贮仓12的旋转阀12a的操作使石灰石的供应量与相应的所加入的水量相适应。这样，浆液制备罐10维持在此一状态下，即：具有事先确定的浓度的吸收剂浆液(例如，浓度约为20％重量)其液位水平总是处于一定的限度内。
此外，例如向前述的滤液储罐8加入合适数量的补充水(例如工业水或类似物。如此一来，逐步散失的水分，例如在吸收塔1中由于蒸发所散失的水分就得以补充。
另外，为了在操作过程中维持高度脱硫并得到高纯度的石膏，未处理的烟道气A中的二氧化硫浓度以及贮罐2中的pH值和石灰石浓度等均用传感器检测，而石灰石的进料速率和吸收剂浆液的进料速率则借助于控制器(未示出)进行适宜的调节。
此外，在操作过程中，吸收塔1的贮罐2中的温度由于烟道气的热量以及上述反应中所放出的反应热而稳定地维持在约50℃。
在上述传统的湿烟道气脱硫系统中，要求设置吸收剂浆液制备池(即浆液制备罐10)及其与之相连的部件(例如搅拌器11、浓浆泵14以及从浓浆泵14延伸到贮罐2的管线)。因此对于该设备的简单化就有所限制，而近年来对于设备简单化的期望日趋迫切。
因此作为简化此类系统的一种方法，本发明人业已设计出一种干法进料机构，其中用作吸收剂的石灰石由贮仓气力输送到吸收塔(例如参见日本专利公开第56130/190。该进料机构使得有可能省去吸收剂浆液制备罐。
然而，即使采用了此一机构，仍然需要一台压缩机和石灰石气力输送管线。因此需要对该设备进一步简化。
鉴于上述的先前工艺的现状便产生了本发明；因此本发明的一个目的是提供一种湿烟道气脱硫系统，其中改进了吸收剂供料系统以实现显著简化该设备的目标。
为实现上述目标，本发明提供了：
(1)一种将烟道气中的二氧化硫通过吸收移入吸收剂浆液中的湿烟道气脱硫系统，它包括在该系统底部设有盛放吸收剂浆液的贮罐的吸收塔；一台将该贮罐中的吸收剂浆液供入吸收塔顶部烟道气入口区并促使吸收剂浆液与烟道气接触的循环泵；以及设于吸收塔贮罐一侧并由一底端浸没在吸收剂浆液液面之下的分隔壁同烟道气通道区隔离开来的浆液制备室。由此将构成吸收剂浆液的吸收剂和水直接引入浆液制备室。
(2)如上述(1)中所说的湿烟道气脱硫系统，其中在浆液制备室的顶部设有一上部开口的排气管。
(3)如上述(1)或(2)中所说的湿烟道气脱硫系统，其中设有将构成吸收剂浆液的水喷入到浆液制备室中的喷嘴。
(4)如上述(3)中所说的湿烟道气脱硫系统，其中限定喷嘴的喷射方向平行于浆液制备室的一个内侧壁。
根据本发明，建造了一湿烟道气脱硫系统以便在吸收塔贮罐一侧装设一由底端浸没在吸收剂浆液液面之下的分隔壁将其与烟道气通道区隔离开来的浆液制备室。由此，构成吸收剂浆液的吸收剂和水被直接引入到浆液制备室中。如此一来，大量通常所需的设备和部件，包括吸收剂浆液制备罐、搅拌器、浓浆泵以及自浓浆泵延伸到吸收塔的管线均可全部省去而实现显著简化该设备的目标。用于本发明的系统将浆液制备室与吸收塔贮罐隔开的分隔壁防止所加入的吸收剂与吸收塔中所产生的水蒸汽以及流过吸收塔的烟道气相接触，由此抑制由于石灰石与这些水蒸汽或烟道气相接触造成的石灰石吸收水分而结块沉降的现象发生。
而且，当在浆液制备室顶部设一上部开口的排气管时，浆液制备室中所产生的水蒸汽就得以排出从而所加入的石灰石几乎不会与浆液制备室中所产生的水蒸汽相接触。结果，可以更积极地防止石灰石粉末在入口区附近以潮湿的粘结水垢形式沉积现象的发生，实现浆液的平稳输送并由此使整个系统达到较高的安全可靠性。
再有，当装设了用于将构成吸收剂浆液的水喷入浆液制备室的喷嘴时，浆液制备室中的浆液被喷入的水流所搅动从而限制了固体组分(即石灰石)向浆液制备室底部沉降的过程。因此，能够更为积极地防止所加入的石灰石在浆液制备室中沉淀沉积现象的发生以实现吸收剂的平稳输送并由此使整个系统达到较高的安全可靠性。
特别是当喷嘴的喷射方向被限定为与浆液制备室的一个内侧壁相平行时，在浆液制备室中就有效地产生旋涡和强劲水流，致使基本上没有石灰石的沉降。因此上述效果变得更为显著。
图1示意表示根据本发明的一个实施例的湿烟道气脱硫系统的总体结构。
图2示意表示图1的湿烟道气脱硫系统的一个重要部分的侧视放大图。
图3为图1的湿烟道气脱硫系统特征部分的平面放大图。
图4示意表示传统湿烟道气脱硫系统的总体结构。
下文参考附图更为详细地描述本发明的一个实施例。
图1为根据该实施例的湿烟道气脱硫系统的总体结构示意图。图2和图3分别为本系统一重要部分(即浆液制备室等)的侧视放大图和平面放大图。
在以下的叙述中，与上述图4所示的传统湿烟道气脱硫系统有关的相同部件均用同样的参考号数标记，因此通常都忽略掉对于这些部件的解释。
如图1所示，该实施例的湿烟道气脱硫系统结构上在吸收塔1贮罐2的一侧设置了一浆液制备室22，浆液制备室22被一底端浸没在吸收剂浆液液面之下的分割壁21同烟道气通道区26隔开。由此构成吸收剂浆液的石灰石(吸收剂)和水被直接加入到浆液制备室22。
在此实施例中，浆液制备室22在水平断面上为如图3所示的方形，而浆液制备室22的底面往下向贮罐2的中心倾斜，如图2所示。浆液制备室22经一在分隔壁21下端所限定的孔道(处于浆液液面以下)与贮罐2的内部空间连通。
贮罐2可具有例如约14平方米的水平断面，而浆液制备室22具有约2.5平方米的水平断面。
浆液制备室22的顶壁设有一排气管23和一石灰石入口24。而且在浆液制备室22的一个侧壁还设有一与泵9排水侧相连的供水管道25，如图2和3所示。
为在所谓的烟囱效应的基础上将浆液制备室22中所产生的水蒸汽排放掉，排气管23向上延伸足够的高度，其顶端开口于大气。
在此实施例中，供水管道25端部弯曲以与浆液制备室22的一个内侧壁相平行并形成用于将泵9输送来的水加入浆液制备室22的喷嘴25a。
在以上述方式所建造的湿烟道气脱硫系统中，用作为吸收剂的石灰石和滤液罐8中的水经浆液制备室22直接加入吸收塔1的储罐2；而且能够积极防止石灰石粉末聚结成团并在浆液制备室22底部沉降的现象以及石灰石粉末在石灰石入口区24附近以潮湿粘结水垢形式沉降现象的发生，由此能够平稳输送吸收剂浆液。这使得在维持与先前工艺所能达到的相似的高度脱硫得到高纯度石膏的同时有可能达到满意的操作性能。
更确切地说，来自储仓12经旋转阀12a输送的石灰石由输送器13输送并通过入口24加入浆液制备室22。在该过程中，由于分隔壁21的作用，所加入的石灰石几乎不与吸收塔1中的水蒸汽和烟道气相接触。而且在此实施例中，由于排气管23所施予的烟囱效应，所加入的石灰石几乎不与浆液制备室22中所产生的水蒸汽相接触。
进一步，在这一实施例中，滤液罐8中的水于泵9的输送压力下从上述供水管道25端部(即喷嘴25a)加入到浆液制备室的内部空间。因此，所形成的水流用来搅动浆液制备室22中的流体以致抑制了固体组分(即石灰石)向浆液制备室22底部的沉降过程。特别是在本实施例中，其中限定了上述喷嘴25a的喷射方向以使其喷射方向与浆液制备室22的一个内侧壁相平行，在浆液制备室22中就有效地产生了旋涡和强劲水流，使得基本上没有石灰石的沉降。
这样，几乎能够完全肯定地防止了由于所加入的石灰石与水蒸汽和烟道气或其沉积物相接触而聚结成块并在浆液制备室中沉淀下来的现象以及石灰石粉末在石灰石入口区24附近以潮湿粘结水垢形式沉积现象的发生。
虽然本系统在构造上将石灰石直接加入贮罐2，但贮罐2中的浆液的作用维持不变。因此脱硫程度和石膏纯度维持在先前工艺中所达到的高水平上。
之所以如此的原因是，即使所加入的石灰石有一些在浆液制备室22中沉降下来，石灰石也会在浆液制备室底部表面下滑并流入贮罐2的内部空间。在此，在由安装在贮罐2中的搅拌器(本例中为旋转叶片式空气分布器3)所产生的强力搅拌水流作用下，石灰石在贮罐2的内部空间最终完全分散开来。这一事实已被发明人在试验设备上所进行的试验操作所证实。
因此，如此建造本实施例的湿烟道气脱硫系统以便将石灰石与滤液直接加入吸收塔1。因此，包括吸收剂浆液制备罐、搅拌器、浓浆泵以及从浓浆泵延伸到吸收塔的管线在内的大量通常所需的设施和部件均能够全部省去以实现显著简化该设备之目标。
此外，在本实施例中设置了排气管23以将浆液制备室22中所产生的水蒸汽排放掉；并且进料水从供水管25加入在浆液制备室22产生有效搅拌水流。这不仅用于实现吸收剂的平稳供应并由此达到较高的安全可靠性，而且亦用来消除对于在浆液制备室22中安装搅拌器的需要，这使得设备得以进一步简化。
本发明并不局限于上述的实施例，而是可以多种方式操作。例如，可以在浆液制备室22中安装一小尺寸的搅拌器。但即使在此情形下，吸收剂浆液制备罐、吸收剂浆液输送管线以及类似设施均可省去以实现设备的简化。而且浆液制备室可以例如是圆柱形的。
更进一步，排气管23和供水管25并非必不可少的。例如，在产生少量水蒸汽的温度条件下，不需要设置排气管23。而且当安装了上述的搅拌器时，可装设一简单的供水入口来代替上述的供水管25。
能够理解，本发明亦能用于多种其它型式的吸收塔，诸如喷淋塔、充填格板塔、液柱型吸收塔及气体扩散型吸收塔。而且，本发明不仅能够用于现场氧化类型的湿烟道气脱硫系统，而且亦能够用于氧化塔与吸收塔分开安装类型的湿烟道气脱硫系统。

Claims (4)

1.一种用于将存在于烟道气中的二氧化硫通过吸收移入吸收剂浆液中的湿烟道气脱硫系统，它包括在该系统底部设有一盛放吸收剂浆液的贮罐的吸收塔；一台将该贮罐中所说的吸收剂浆液供入上述吸收塔顶部的烟道气入口区并促使所说的吸收剂浆液与烟道气相接触的循环泵；以及设于上述的吸收塔贮罐一侧并由一底端浸没在所说的吸收剂浆液液面之下的分隔壁同烟道气通道区隔离开来的浆液制备室，由此将构成所说的吸收剂浆液的吸收剂和水直接加入上述的浆液制备室。
2.按照权利要求1所述的湿烟道气脱硫系统，其中在所说的浆液制备室的顶部设有一上部开口的排气管。
3.按照权利要求1或2所述的湿烟道气脱硫系统，其中设有一将构成所说的吸收剂浆液的水加入到所说的浆液制备室中的喷嘴。
4.按照权利要求3所述的湿烟道气脱硫系统，其中限定了上述喷嘴的喷射方向以使喷嘴的喷射方向与所说的浆液制备室的一个内侧壁相平行。
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