CN110026073A - 一种双循环脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的双循环脱硫装置，包括原烟进气口、净烟出气口、一级循环单元、二级循环单元和除雾器，原烟从原烟进气口进入一级循环单元，经一级循环浆液喷淋层喷淋，进入二级循环单元，经二级循环浆液喷淋层喷淋，再经过除雾器经净烟出气口排出；一级循环单元包括一级循环浆液喷淋层及设置在其下方的一级循环浆液池，一级循环浆液喷淋层与一级循环浆液池连接；二级循环单元包括二级浆液层及与其管道连接的二级循环浆液池，二级循环浆液喷淋层连接二级循环浆液池；二级循环浆液池分为上半部分部分相通的氧化池和再生池，氧化池连接空气管道，再生池连接脱硫吸收剂再生剂管道。本发明即提高了二级循环的脱硫效率，降低了脱硫成本，还降低了净烟排放温度。
Description
技术领域
本发明涉及烟气除尘脱硫技术领域，更具体地，尤其是涉及一种双循环脱硫装置。
背景技术
根据现国家环保政策要求，电力、钢铁、生化等行业烟气、尾气必须经过脱硫、脱销等处理设备。部分地区甚至要求排放废气达到超低排放标准，即控制指标为烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物4项指标，排放限值分别为10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3、0.03mg/m3，重点地区甚至要求烟尘排放限值为5mg/m3。从环保角度讲对污染物的消除已有很大的改善。
目前，国内外含硫烟气、尾气治理行业中，90％以上采用石灰石-石膏湿法技术进行脱硫处理。采用湿法脱硫工艺时，脱硫循环吸收液温度越低，脱硫效果相对较好，但脱硫后烟气中的水汽基本处于饱和状态，含湿量较大，排放过程中烟气在与大气混合扩散时，由于温度降低，烟气中的水大量析出，在烟囱周围形成白雾，俗称“白色烟羽”；循环吸收液PH值越高，脱硫效率越好，但在目前国内主流的钙基脱硫工艺中，由于Ca(OH)2和CaC03的溶解度随PH值上升而下降，反而降低了脱硫效率，同时较高的pH值也会带来塔内结垢严重、氧化效率低无法脱水等问题；
石灰/石灰石-石膏湿法脱硫工艺中：参见附图2，脱硫塔内循环浆液池的浆液经过浆液循环泵泵至喷淋层，经过雾化喷嘴雾化后，与烟气进行接触，将S02吸收到液相中，S02与水反应生成亚硫酸，并电离形成H+和SO3 2-，落入循环浆液池内；将石灰石粉(或石灰)加水制成浆液作为吸收剂由泵泵入到循环浆液池内，吸收剂溶解电离出Ca2+和CO3 2-(或OH-)，在液相中Ca2+与SO3 2-形成CaSO3，CO3 2-与H+形成CO2和H2O(或与OH-形成H2O)，CaSO3与从塔下部鼓入的空气在液相中进行氧化反应生成CaSO4，当CaSO4达到一定饱和度后，结晶形成CaSO4.2H2O经吸收塔排出后浓缩、脱水；
主要的存在的化学反应：
石灰/石灰石-石膏法双循环脱硫工艺中：参见附图3，石灰/石灰石-石膏双循环脱硫工艺主要化学原理与石灰/石灰石-石膏湿法脱硫工艺相同，通过塔内分区，利用两种不同PH值的浆液对烟气进行分段洗涤，将高效氧化所需低PH值工况与高效率低排放浓度所需要的高PH值工况进行整合，，解决了吸收塔中重要工艺过程的相互矛盾的需求，从而在较低液气比的条件下稳定可靠地实现高脱硫效率。
双碱法脱硫工艺：氢氧化钙与部分循环液进行反应，生成的微溶于水的硫酸钙和氢氧化钠，反应液经过沉降处理后，清液回循环液池进行脱硫反应，浆液经过浓缩、脱水后外运；
主要的存在的化学反应：脱硫反应：
钠基再生反应：
冷凝降温消白工艺(参见附图4)
综上所述，现有技术存在的缺点：(1)主流湿法脱硫工艺中，脱硫塔出口净烟气含有大量水蒸气，现主要采用的为升温方式进行处理，消除水蒸气的视觉效果，但实际上导致大量淡水资源被浪费；(2)石灰/石灰石-石膏湿法脱硫工艺，由于石灰/石灰石碱性较低，溶解度较差，在实际运行过程中为保证有足够的脱硫效率，均采用较高液气比的方式运行，相对能耗较高；(3)钠法脱硫工艺中，采用溶解度较高的氢氧化钠/碳酸钠作为主要脱硫剂，可以在较低的液气比环境中依然有较高的脱硫效率，但脱硫剂价格较高，综合脱硫成本高昂；
降低排烟温度，在满足脱硫效率前提下，降低综合能耗成本；
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种结构简单、使用方便，即提高了二级循环的脱硫效率，降低了脱硫成本，同时还降低了净烟排放温度和延长二级浆液循环使用寿命的双循环脱硫装置。
本发明采用的技术方案是一种双循环脱硫装置，包括原烟进气口、净烟出气口、一级循环单元、二级循环单元和除雾器，原烟从原烟进气口进入一级循环单元，经一级循环浆液喷淋层喷淋，进入二级循环单元，经二级循环浆液喷淋层喷淋，再经过除雾器后从净烟出气口排出；一级循环单元包括一级循环浆液喷淋层及设置在其下方的一级循环浆液池，一级循环浆液喷淋层与一级循环浆液池连接；二级循环单元包括二级循环浆液喷淋层、积液盘及与其管道连接的二级循环浆液池，二级循环浆液喷淋层连接二级循环浆液池；二级循环浆液池分为顶部相通的氧化池和再生池，氧化池连接空气管道，进行氧化处理，氧化池溢出的浆液进入再生池，再生池连接脱硫吸收剂再生剂管道，进行脱硫剂再生处理。
作为进一步的改进，二级循环浆液池还包括沉降池、清液池、去石膏脱水系统以及氢氧化钠管道，沉降池连接再生池层，沉降池底部连接去石膏脱水系统，沉降池和清液池上半部分部分相通，沉降池上方溢出的浆液进入清液池，清液池连接氢氧化钠管道，清液池循环连接二级循环浆液喷淋层。
作为进一步的改进，清液池内还设置有换热冷却系统。
优选的，所述换热冷却系统连接冷水进水管道和热水出水管道。
优选的，所述沉降池与再生池之间、沉降池与清液池之间设置有旋流器。
优选的，一级循环浆液池还连接空气管道和脱硫吸收剂管道。
优选的，一级循环浆液池底部还连接石膏脱水系统。
优选的，一级循环浆液喷淋层与一级循环浆液池之间设置有一级浆液循环泵。
优选的，清液池与二级循环浆液喷淋层之间设置有二级浆液循环泵。
优选的，除雾器连接除雾器冲洗水泵。
本发明的有益效果是：本发明二级循环浆液池分为上半部分部分相通的氧化池和再生池，氧化池连接空气管道，进行氧化处理，氧化池溢出的浆液进入再生池，再生池连接脱硫吸收剂管道，进行脱硫处理。与现有技术相比，本发明通过对氧化池和再生池的部分隔离，将经过二级循环浆液喷淋层喷淋处理后的洗涤浆液先进行充分氧化处理，再对氧化处理后的浆液进行脱硫处理；可减少浆液中的CaSO3的生成，增加浆液中的CaSO4的生成，提高浆液后期的沉淀和去石膏脱水处理提高效率，降低浆液中钙基含固量对后期换热管的磨损。
本发明二级循环浆液池还包括沉降池、清液池、去石膏脱水系统以及氢氧化钠管道，沉降池连接再生池层，沉降池底部连接去石膏脱水系统，沉降池和清液池上半部分部分相通，沉降池上方溢出的浆液进入清液池，清液池连接氢氧化钠管道，清液池循环连接二级循环浆液喷淋层。与现有技术相比较，本发明将经过氧化处理和脱硫处理进行沉淀，对沉淀后的清液进行增加氢氧化钠处理，适当补充因石膏脱水带走的少量氢氧化钠，以提高二级循环浆液池内的PH值，是将双碱法脱硫工艺嫁接运用到石灰/石灰石-石膏法双循环脱硫工艺中的二级循环浆液池中，可以较好的解决二级循环中因烟气液气比较低而影响脱硫效率的问题。同时还避免了单独使用双碱法脱硫工艺产生的脱硫成本较高的问题。
本发明清液池内还设置有换热冷却系统。所述换热冷却系统连接冷水进水管道和热水出水管道。与现有技术比较，对清液池中的浆液进行降温处理，将冷凝降温消白工艺嫁接植入二级循环浆液池中，进一步提高了二级循环浆液池内浆液对烟气的脱硫效果，降低了净烟气排发温度，同时还避免了在净烟排放烟囱周围形成的白雾。
综上所述，本发明结构简单、使用方便，即提高了二级循环的脱硫效率，降低了脱硫成本，同时还降低了净烟排放温度。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明结构示意图。
图2是石灰/石灰石-石膏湿法脱硫单级循环装置结构示意图。
图3是石灰/石灰石-石膏双循环脱硫装置结构示意图。
图4是双碱法脱硫装置结构示意图。
图5是冷凝降温消白脱硫装置结构示意图。
附图标记：1、原烟进气口，2、净烟出气口，3、雾化喷淋层，4、除雾器，5、一级循环浆液池，6、一级浆液循环泵，7、空气通道，8、去石膏脱水系统，9、雾器冲洗水泵，10、搅拌器，11、脱硫吸收剂，12、二级循环浆液池，13、二级循环通道，14、石灰石浆液，15、换热器,16、氧化池，17、再生池，18、旋流器，19、沉降池，20、清液池，21、氢氧化钠管道，22、二级浆液循环泵，23、一级循环浆液喷淋层，24、二级循环浆液喷淋层，25、反应池。
具体实施方式
参阅附图，本发明的双循环脱硫装置，包括原烟进气口1、净烟出气口2、一级循环单元、二级循环单元和除雾器4，原烟从原烟进气口1进入一级循环单元，经一级循环浆液喷淋层23喷淋，进入二级循环单元，经二级循环浆液喷淋层24喷淋，再经过除雾器4后从净烟出气口2排出；一级循环单元包括一级循环浆液喷淋层23及设置在其下方的一级循环浆液池5，一级循环浆液喷淋层23与一级循环浆液池5连接；二级循环单元包括二级循环浆液喷淋层24、积液盘及与其管道连接的二级循环浆液池12，二级循环浆液喷淋层24连接二级循环浆液池12；二级循环浆液池12分为顶部相通的氧化池16和再生池17，氧化池16连接空气管道，进行氧化处理，氧化池16溢出的浆液进入再生池17，再生池17连接脱硫吸收剂11再生剂管道，进行脱硫剂再生处理。
与现有技术相比，本发明通过对氧化池16和再生池17的部分隔离，将经过二级循环浆液喷淋层24喷淋处理后的洗涤浆液先进行充分氧化处理，再对氧化处理后的浆液进行脱硫处理；可减少浆液中的CaSO3的生成，增加浆液中的CaSO4的生成，提高浆液后期的沉淀和去石膏脱水处理提高效率，降低浆液中钙基含固量对后期换热管的磨损。
在满足上述条件的基础上，作为进一步的改进，本发明的一种实施方式为：二级循环浆液池12还包括沉降池19、清液池20、去石膏脱水系统8以及氢氧化钠管道21，沉降池19连接再生池17层，沉降池19底部连接去石膏脱水系统8，沉降池19和清液池20上半部分部分相通，沉降池19上方溢出的浆液进入清液池20，清液池20连接氢氧化钠管道21，清液池20循环连接二级循环浆液喷淋层24。与现有技术相比较，本发明将经过氧化处理和脱硫处理进行沉淀，对沉淀后的清液进行增加氢氧化钠处理，适当补充因石膏脱水带走的少量氢氧化钠，以提高二级循环浆液池12内的PH值，是将双碱法脱硫工艺嫁接运用到石灰/石灰石-石膏法双循环脱硫工艺中的二级循环浆液池12中，可以较好的解决二级循环中因烟气液气比较低而影响脱硫效率的问题。同时还避免了单独使用双碱法脱硫工艺产生的脱硫成本较高的问题。
在满足上述条件的基础上，作为进一步的改进，本发明第二种实施方式为：清液池20内还设置有换热冷却系统。与现有技术比较，对清液池20中的浆液进行降温处理，将冷凝降温消白工艺嫁接植入二级循环浆液池12中，进一步提高了二级循环浆液池12内浆液对烟气的脱硫效果，降低了净烟气排发温度，同时还避免了在净烟排放烟囱周围形成的白雾。
优选的，所述换热冷却系统连接冷水进水管道和热水出水管道。因为清液池20内的浆液经过前期的氧化、脱硫分别处理，大大地降低浆液中的钙基含固量，延长了换热管的磨损，也避免了后期二级浆液循环泵22因钙基含固量过高而出现堵塞。
优选的，沉降池19与再生池17之间、沉降池19与清液池20之间设置有旋流器18。通过旋流器18的进一步分离作用，降低沉降池19和清液池20中的钙基含固量。
优选的，一级循环浆液池5还连接空气管道和脱硫吸收剂管道。
优选的，一级循环浆液池5底部还连接去石膏脱水系统8。
优选的，一级循环浆液喷淋层23与一级循环浆液池5之间设置有一级浆液循环泵6。
优选的，清液池20与二级循环浆液喷淋层24之间设置有二级浆液循环泵22。
优选的，除雾器4连接除雾器冲洗水泵9。
本发明的工作原理及工艺过程：
原烟气从原烟气进气口进入一级循环单元，经一级循环浆液喷淋层23的雾化喷嘴喷淋，将烟气中的S02吸收到浆液中，S02反应生成亚硫酸，并电离形成H+和SO3 2-，落入一级循环浆液池5内；将石灰石粉(或石灰)加水制成浆液作为脱硫吸收剂11由泵泵入到一级循环浆液池5内，脱硫吸收剂11溶解电离出Ca2+和CO3 2-(或OH-)，Ca2+与SO3 2-形成CaSO3，CO32-与H+形成CO2和H2O(或与OH-形成H2O)，CaSO3与一级循环浆液池5下部鼓入的空气进行氧化反应生成CaSO4，当CaSO4达到一定饱和度后，结晶形成CaSO4.2H2O经一级循环浆液池5底部排出孔排出后进入去石膏脱水系统8进行浓缩、脱水处理；
一级循环单元内主要存在的化学反应：
经一级循环浆液喷淋层23的雾化喷嘴喷淋部分气体继续进入二级循环单元，再次经二级液喷淋层的雾化喷嘴喷淋，S02吸收到浆液中，S02与水反应生成亚硫酸，并电离形成H+和SO3 2-，从二级循环单元中的接盘沿管道落入二级循环浆液池12中的氧化池16内，氧化池16连接空气管道，浆液亚硫酸与空气中氧气发生氧化反应生成HSO4 2-，SO3 2-发生氧化反应生成SO4 2-，浆液溢流进入再生池17，再生池17连接脱硫吸收剂管道，石灰石粉(或石灰)加水制成浆液作为脱硫吸收剂11溶解电离出Ca2+和CO3 2-(或OH-)，Ca2+与SO4 2-形成CaSO4，Ca2+与HSO4 2-形成CaSO4和H+；CO3 2与H+形成CO2和H2O(或与OH-形成H2O)；
再生池17通过旋流器18连接沉降池19，当沉降池19内CaSO4达到一定饱和度后，结晶形成CaSO4 .2H2O经沉降池19底部排出孔排出后进入去石膏脱水系统8进行浓缩、脱水处理；沉降池19上部分清液经溢流后进入清液池20，清液池20连接氢氧化钙管道，氢氧化钙与清液池20内浆液反应生成的微溶于水的少量硫酸钙和氢氧化钠；
主要的存在的化学反应：脱硫反应：
钠基再生反应：
清液池20内的浆液再经过设置在清液池20内的换热器15管道进行降温处理，后经二级浆液循环泵22进入二级循环浆液喷淋层24。
二级循环单元内的经二级循环浆液喷淋层24处理后的白烟气再经除雾器4除雾后从净烟出气管道排出。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“上方”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“下方”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种双循环脱硫装置，包括原烟进气口、净烟出气口、一级循环单元、二级循环单元和除雾器，原烟从原烟进气口进入一级循环单元，经一级循环浆液喷淋层喷淋，进入二级循环单元，经二级循环浆液喷淋层喷淋，再经过除雾器后从净烟出气口排出；一级循环单元包括一级循环浆液喷淋层及设置在其下方的一级循环浆液池，一级循环浆液喷淋层与一级循环浆液池连接；二级循环单元包括二级循环浆液喷淋层、积液盘及与其管道连接的二级循环浆液池，二级循环浆液喷淋层连接二级循环浆液池；其特征在于：二级循环浆液池分为顶部相通的氧化池和再生池，氧化池连接空气管道，进行氧化处理，氧化池溢出的浆液进入再生池，再生池连接脱硫吸收剂再生剂管道，进行脱硫剂再生处理。
2.如权利要求1一种双循环脱硫装置，其特征在于：二级循环浆液池还包括沉降池、清液池、去石膏脱水系统以及氢氧化钠管道，沉降池连接再生池层，沉降池底部连接去石膏脱水系统，沉降池和清液池上半部分部分相通，沉降池上方溢出的浆液进入清液池，清液池连接氢氧化钠管道用于脱硫剂的补充，清液池循环连接二级循环浆液喷淋层。
3.如权利要求2一种双循环脱硫装置，其特征在于：清液池内还设置有换热冷却系统。
4.如权利要求3一种双循环脱硫装置，其特征在于：所述换热冷却系统连接冷水进水管道和热水出水管道。
5.如权利要求2一种双循环脱硫装置，其特征在于：所述沉降池与再生池之间、沉降池与清液池之间设置有旋流器。
6.如权利要求1一种双循环脱硫装置，其特征在于：一级循环浆液池还连接空气管道和脱硫吸收剂管道。
7.如权利要求1一种双循环脱硫装置，其特征在于：一级循环浆液池底部还连接石膏脱水系统。
8.如权利要求1一种双循环脱硫装置，其特征在于：一级循环浆液喷淋层与一级循环浆液池之间设置有一级浆液循环泵。
9.如权利要求1一种双循环脱硫装置，其特征在于：清液池与二级循环浆液喷淋层之间设置有二级浆液循环泵。
10.如权利要求1一种双循环脱硫装置，其特征在于：除雾器连接除雾器冲洗水泵。
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