CN109078476A - 一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统，涉及烟气脱硫技术领域，包括吸收塔、循环泵以及浆液池，所述吸收塔的顶部开设有吸收塔烟气出口，所述吸收塔的中部侧壁上开设有吸收塔烟气入口，浆液池位于吸收塔的底部，吸收塔内还设置有喷淋管，所述喷淋管与浆液池之间连接有输送管道，所述输送管道中部连接有循环泵，所述输送管道一侧还设置有PH值调节系统。本发明在达到同样脱硫效率的情况下，通过补充极少量的另一种钙基(即消石灰)浆液，大大降低锅炉机组引风机和浆液循环泵的电耗，一般可降低脱硫系统总电耗的1/5到1/3。从而明显降低燃煤发电机组的厂用电率，为发电企业提高管理水平和经济效益。

Description

一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统及方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硫技术领域，特别涉及一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统及方法。
背景技术
在石灰石－石膏法烟气脱硫系统中，均采用石灰石作为单一脱硫剂。为实现更高的脱硫效率以达到超低排放要求，均通过增加浆液循环量提高液气比或在吸收塔内增设传质部件(比如托盘或格栅)的方法实现。采用这种方法会大大增加浆液循环量，带来增加吸收塔系统阻力，从而大大增加燃煤机组引风机电耗和浆液循环泵电耗，增加厂用电率。
随着国家环保政策要求日益严格，如超低排放等要求。急需开发一种不需要额外增加电耗就能实现更高脱硫效率的方法。而传统的采用单一钙基脱硫剂的石灰石-石膏法脱硫系统只能通过提高浆液循环量或在吸收塔内增设传质部件(比如托盘或格栅)的方法实现，将会会大大增加浆液循环量，带来增加吸收塔系统阻力，从而大大增加燃煤机组引风机电耗和浆液循环泵电耗，增加厂用电率，浪费大量电能。
在石灰石-石膏湿法脱硫系统中，循环浆液的PH值是关系脱硫效率和液气比的关键参数。如PH值太低，会抑制SO2的溶解；PH值太高，会抑制CaSO3氧化。图4是PH值与二氧化氮脱硫率之间的曲线图，图5是PH值与液气比之间的曲线关系图。从图中可知，合理地调节PH值能够优化脱硫工艺。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统。
本发明的技术方案：一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统，包括吸收塔、循环泵以及浆液池，所述吸收塔的顶部开设有吸收塔烟气出口，所述吸收塔的中部侧壁上开设有吸收塔烟气入口，浆液池位于吸收塔的底部，所述吸收塔内还设置有喷淋管，所述喷淋管与浆液池之间连接有输送管道，所述输送管道中部连接有浆液循环泵，所述输送管道上连接有PH值调节系统。
上述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统中，所述PH值调节系统包括有消石灰浆液供应罐以及PH值控制系统。
前述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统中，所述消石灰浆液供应罐内设置有储存罐及计量泵，储存罐连接在计量泵的输入端，计量泵的输出端与循环泵3的输入/输出端连接。
前述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统中，所述PH值控制系统的型号为：P-9000，所述PH值控制系统内设置有两组PH检测探头，且一组探头置入浆液池的输出端，另一组探头置入喷淋管的输出端。
一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，包括如下步骤：
S1、将待脱硫的烟气引入到吸收塔烟气入口；
S2、开启浆液循环泵，将浆液池中的浆液通过输送管道输送到喷淋管处；
S3、启动PH值控制系统，同时检测浆液池底部浆液的PH值以及喷淋管输入端的PH值；
S4、PH值控制系统控制消石灰浆液供应罐内的计量泵，向浆液循环泵的出口或者入口提供消石灰浆液，用于提高喷淋管输入端的 PH值；
S5、较高PH值的浆液从喷淋管处向下喷淋，烟气从烟气入口处向吸收塔上端输送，烟气与浆液充分混合并产生反应；
S6、与浆液反应过后的烟气最终从吸收塔顶部的烟气出口排出。
S7、与烟气中二氧化硫反应之后的浆液重新落入浆液池中，并且此时的浆液PH值下降。
上述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，所述步骤S7中的浆液PH值控制在5.5左右。
前述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，所述步骤S4中喷淋管输入端的浆液PH值控制在6.8左右。
前述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，所述步骤S4中 PH控制系统控制计量泵开启，缓缓提高计量泵的输出流量，当检测到喷淋管输入端的pH值到达6.8左右时，即可维持计量泵的输出流量。
与现有技术相比，本发明的采用双钙基脱硫剂系统，在达到同样脱硫效率的情况下，调节喷淋管处的石灰石浆液的PH值，来提高二氧化硫的脱硫率，并且大大降低锅炉机组引风机和浆液循环泵的电耗，一般可降低脱硫系统总电耗的1/5到1/3。从而明显降低燃煤发电机组的厂用电率，为发电企业提高管理水平和经济效益。
本发明理念新颖，巧妙的利用了另一种钙基(即消石灰)浆液强碱型的特点，以石灰石作为主要脱硫剂，以消石灰作为调节循环浆液 PH值的目的。该系统在常规石灰石-石膏湿法脱硫系统基础上仅增加一套石灰或消石灰浆液制备和供应系统，由于均采用钙基脱硫剂，对脱硫产物即脱硫石膏成分无任何影响。
附图说明
图1是本发明整体结构的主视图；
图2是本发明实施例一中的现有湿法脱硫系统结构示意图；
图3是亚硫酸平衡曲线图；
图4是PH值与脱除率之间的曲线图；
图5是PH值与液气比之间的曲线关系图。
图中：1-吸收塔；2-石灰石浆液供应系统；3-浆液循环泵；4- 消石灰浆液供应罐；5-PH值控制系统；6-浆液池；7喷淋管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
对照例1：如图2所示，本实施例为现有的湿法脱硫系统，包括吸收塔1、循环泵3以及浆液池6，吸收塔1的顶部开设有吸收塔烟气出口，吸收塔1的中部侧壁上开设有吸收塔烟气入口，浆液池6 位于吸收塔1的底部，吸收塔1内还设置有喷淋管，喷淋管7的高度在吸收塔烟气入口之上，喷淋管7与浆液池6之间连接有输送管道，循环泵3安装在输送管道的中部。浆液池6的一侧连接有石灰石供应系统2，石灰石供应系统2内设置有储存罐，储存罐与浆液池6相互连通，且在储存罐的输出端安装供浆泵。石灰石供应系统2向浆液池 6供应石灰石浆液。工作中，循环泵3将浆液池6中的石灰石浆液通过输送管道输送到上方的喷淋管，进行喷淋脱硫。
本实施例中的湿法脱硫系统应用于350MW容量的发电机组中，该机组年运行在5000小时左右，其中锅炉的蒸发量为1242T/h。
在此套湿法脱硫系统内，吸收塔的直径为13.1m，吸收塔内的喷淋层数(喷淋管的安装层数)为4层，浆液循环泵的运行台数为4 台，浆液循环泵的流量为8600m3/h，浆液循环泵扬程为23.5m，浆液循环泵电机功率约为822.38kw,浆液循环泵的效率为82％。
该湿法脱硫系统中的入口烟气中的SO2浓度为4630mg/m3，经过脱硫之后排放出的烟气中SO2浓度为35mg/m3，脱硫效率为99.3％。
实施例1：如图1所示，本发明的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统，包括吸收塔1、消石灰浆液供应罐4以及PH值控制系统5。其中的消石灰浆液供应罐4和PH值控制系统5组成了一套 PH调节系统。吸收塔1的顶部开设有吸收塔烟气出口，吸收塔1的中部侧壁上开设有吸收塔烟气入口。
吸收塔1的底部设置有浆液池6，吸收塔1内还设置有喷淋管，喷淋管的高度在吸收塔烟气入口之上，喷淋管与浆液池6之间连接有输送管道，输送管道中部连接有循环泵3。工作中，循环泵3将浆液池6中的石灰石浆液通过输送管道输送到上方的喷淋管，进行喷淋脱硫(如图1所示)。
浆液池6的一侧连接有石灰石供应系统2(该石灰石供应系统2 是现有湿法脱硫系统中的石灰石浆液供给系统)，石灰石供应系统2 内设置有储存罐，储存罐与浆液池6相互连通，且在储存罐的输出端安装供浆泵。石灰石供应系统2向浆液池6内供应石灰石浆液。
输送管道一侧还设置有消石灰浆液供应罐4，消石灰浆液供应罐 4内设置有储存罐及计量泵，储存罐连接在计量泵的输入端，计量泵的输出端与输送管道连接(该连接处可以使输送管道上的任一位置，可以在循环泵3的任意一端)，通过计量泵将消石灰浆液输送至循环泵3的出口或入口处的输送管道内。
消石灰浆液供应罐4中还连接有PH值控制系统5，PH值控制系统5与消石灰浆液供应罐4中的计量泵电性连接，用于控制计量泵的输出流量从而精准地调节PH值。此处采用的PH值控制系统5为现有的控制系统，可直接采购得到。比如德国PROMINENT(普罗名特)公司生产的型号为：P-9000的PH值控制系统。该PH值控制系统5内设置有两组PH检测探头，安装时，将一组探头置入浆液池6的输出端，(或者在现有湿法脱硫系统中在浆液池6中就设置有PH检测设备，可以直接利用该检测设备检测的数据，直接输入到PH值控制系统5中)另一组探头置入喷淋管的输出端，用于检测这两处循环浆液的PH值，采用这类集成式的控制系统进行精准地控制循环浆液的PH 值，所采用的设备占地面积小，带来的设备能耗也相对较小。并且在实际应用中，只需要对消石灰浆液供应罐4中的计量泵进行控制就可以同时调整输送管道以及浆液池6两处的PH值，工序更加简单。
本发明的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将待脱硫的烟气引入到吸收塔烟气入口；
S2、开启浆液循环泵3，将浆液池6中的浆液通过输送管道输送到喷淋管7处；
S3、启动PH值控制系统5，同时检测浆液池6底部浆液的PH值以及喷淋管7输入端的PH值；
S4、PH值控制系统5控制消石灰浆液供应罐4内的计量泵，向浆液循环泵3的出口或者入口提供消石灰浆液，用于提高喷淋管7 输入端的PH值，PH控制系统5首先控制计量泵开启，并缓缓提高计量泵的输出流量，当检测到喷淋管7输入端的pH值到达6.8左右时，即可维持计量泵的输出流量(使该输出流量保持稳定)，喷淋管7 输入端的浆液PH值控制在6.8左右。
S5、较高PH值的浆液从喷淋管7处向下喷淋，烟气从烟气入口处向吸收塔上端输送，烟气与浆液充分混合并产生反应；
S6、与浆液反应过后的烟气最终从吸收塔顶部的烟气出口排出。
S7、与烟气中二氧化硫反应之后的浆液重新落入浆液池中，并且此时的浆液PH值下降，该浆液PH值下降到在5.5左右。
在实际运用的过程中，如图1所示，在脱硫工作中，通过石灰石浆液供应系统2补充吸收塔1所需主要石灰石(一种钙基脱硫剂)浆液，另外通过消石灰浆液供应罐4在浆液循环泵3入口或出口补充极少量的另一种钙基(即消石灰)浆液。该系统通过PH值控制系统5 控制另一种钙基(即消石灰)浆液的加入量，达到调节通过浆液循环泵从浆液池吸入的浆液PH值(将循环浆液从PH5.5左右提高到PH6.8 左右)；再通过浆液循环泵将高PH值的浆液打入吸收塔内喷淋管，经喷淋管喷淋的浆液与进入吸收塔内的烟气充分反应以吸收烟气中的二氧化硫。充分吸收烟气中的二氧化硫后浆液PH值又降低至PH5.5 左右，对浆液池中的石灰石的溶解和脱硫产物的结晶无任何不利影响。如此循环实现连续脱硫工作。
在吸收塔内，SO2与石灰石浆液结合后，将发生如下反应：
SO2+H2O→SO2.H2O→H2SO3→H++HSO3 -→2H++SO3 2-，
图3为典型的亚硫酸平衡曲线图，这一反应过程是可逆的，与吸收剂浆液的pH值关系密切。浆液中H2SO3、HSO3-、SO32-随pH值的变化如图3所示，在pH值为7.2时，溶液中存在SO3 2-、HSO3-；而pH值为5以下时，溶液中只存在HSO3-；当pH值继续下降到 4.5以下时，溶液中存在SO2水化合物的比例增大，与物理溶解SO2 建立平衡。
综上可得，本发明通过在现有的湿法脱硫设备中增加消石灰浆液供应罐4以及PH值控制系统5，来提高石灰石浆液在喷淋时的PH值，从而提高SO2的溶解度，更有利于SO2 +的吸收。并且还可以节省一部分石灰石浆液的投入。
采用高PH值浆液脱硫可大大降低浆液循环量，可减少浆液循环泵运行台数，从而大大降低循环泵电耗。另外，由于浆液循环泵运行台数减少，亦减少吸收塔浆液循环量，降低了浆液对烟气的拖曳力，进而降低了吸收塔烟气侧阻力，从而减少了机组引风机电耗。
在实际利用中，实施例1与对照例1进行对照试验。将本实用新型的采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统应用于350MW容量的发电机组中，该机组年运行在5000小时左右，其中锅炉的蒸发量为1242T/h。
在实验中，吸收塔1的直径为13.1m，吸收塔1内的喷淋层数为 4层，浆液循环泵的运行台数为3台，浆液循环泵的流量为8600m3/h，浆液循环泵扬程为23.5m，浆液循环泵电机功率为822.38kw,浆液循环泵的效率为82％。
进入吸收塔1内烟气中的SO2浓度为4630mg/m3，经过脱硫之后排放出的烟气中SO2浓度小于等于30mg/m3，脱硫效率约为99.3％。由此可见，应用本发明的脱硫系统之后实现了与对照例1同等的效果。
但是在该套系统中，减少了1台循环泵的运行，也相应的节省了电力损耗带来的成本(如下表所示)。
1 减少循环泵运行台数 1
2 年节省循环泵电功率 822.38kw
3 降低运行阻力 230Pa
4 节省的引风机电功率 130kw
5 年节约电耗 476.19万度
6 年节约电费 180.95万元 按0.38元/度计算
7 年减少石灰石耗量 633.73t
8 年减少石灰石费用 9.51万元 按150元/t计算
此外，本发明的采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统也增加一定的运行费用(主要是增加的消石灰浆液供应罐4和PH控制系统5)，如下表所示：
综上两个表格可知，本发明的投入使用，年节约费用为 190.46万元，年新增的费用约为39.42万元，至少年节约的费用 151.04万元。

Claims (9)

1.一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统，其特征在于：包括吸收塔(1)、循环泵(3)以及浆液池(6)，所述吸收塔(1)的顶部开设有吸收塔烟气出口，所述吸收塔(1)的中部侧壁上开设有吸收塔烟气入口，浆液池(6)位于吸收塔(1)的底部，所述吸收塔(1)内还设置有喷淋管(7)，所述喷淋管(7)与浆液池(6)之间连接有输送管道，所述输送管道中部连接有浆液循环泵(3)，所述输送管道上连接有PH值调节系统。
2.根据权利要求1所述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统，其特征在于：所述PH值调节系统包括有消石灰浆液供应罐(4)以及PH值控制系统(5)。
3.根据权利要求2所述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统，其特征在于：所述消石灰浆液供应罐(4)中盛装有消石灰浆液，且消石灰浆液供应罐(4)中消石灰的重量百分浓度为1％
4.根据权利要求2所述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统，其特征在于：所述消石灰浆液供应罐(4)内设置有储存罐及计量泵，储存罐连接在计量泵的输入端，计量泵的输出端与浆液循环泵(3)的输入/输出端连接。
5.根据权利要求2所述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫系统，其特征在于：所述PH值控制系统(5)的型号为：P-9000，所述PH值控制系统(5)内设置有两组PH检测探头，且一组探头置入浆液池(6)的输出端，另一组探头置入喷淋管7的输出端。
6.一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将待脱硫的烟气引入到吸收塔烟气入口；
S2、开启浆液循环泵(3)，将浆液池(6)中的浆液通过输送管道输送到喷淋管(7)处；
S3、启动PH值控制系统(5)，同时检测浆液池(6)底部浆液的PH值以及喷淋管(7)输入端的PH值；
S4、PH值控制系统(5)控制消石灰浆液供应罐(4)内的计量泵，向浆液循环泵(3)的出口或者入口提供消石灰浆液，用于提高喷淋管(7)输入端的PH值；
S5、较高PH值的浆液从喷淋管(7)处向下喷淋，烟气从烟气入口处向吸收塔上端输送，烟气与浆液充分混合并产生反应；
S6、与浆液反应过后的烟气最终从吸收塔顶部的烟气出口排出。
S7、与烟气中二氧化硫反应之后的浆液重新落入浆液池中，并且此时的浆液PH值下降。
7.根据权利要求6所述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，其特征在于：所述步骤S7中的浆液PH值控制在5.5左右。
8.根据权利要求6所述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，其特征在于：所述步骤S4中喷淋管(7)输入端的浆液PH值控制在6.8左右。
9.根据权利要求6所述的一种采用双钙基脱硫剂的湿法脱硫方法，其特征在于：所述步骤S4中PH控制系统(5)首先控制计量泵开启，并缓缓提高计量泵的输出流量，当检测到喷淋管(7)输入端的pH值到达6.8左右时，即可维持计量泵的输出流量。
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