CN1101248C - 湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺 - Google Patents
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Abstract
锅炉烟气脱硫除尘工艺。它含有烟气脱硫除尘和泥浆处理过程，其中脱硫除尘是以烟气中的飞灰为脱硫吸附剂、以pH值≥10的NaOH和Ca(OH)2溶液为脱硫吸收液且温度≥120℃完成脱硫反应：2NaOH+SO2＝Na2SO3+H2O、Ca(OH)2+SO2＝CaSO3+H2O，反应生成的Na2SO3、CaSO3和飞灰、水滴等在旋转中被甩向装置内壁并流至底部成灰水排入泥浆处理过程，净气经探测仪检测合格后由引风机送入烟囱。脱硫效率≥92.1%、除尘效率≥99.3%。
Description
本发明涉及一种废气的物理化学净化工艺，尤其是锅炉烟气的脱硫除尘工艺。
中国发明专利公开了申请号为96111220.4的旋流水封塔及烟气净化泥浆清除工艺。该工艺还有以下的缺点：1)该工艺不易达到其预期的脱硫效果，其原因之一是烟气的湿法脱硫不仅需要碱性的脱硫吸收液，而且还需要脱硫吸附剂，以便烟气中的二氧化硫附着在吸附剂上、与碱性水结合并产生化学反应，可是该工艺已把烟气中可用作脱硫吸附剂的飞灰在干式旋风除尘器中去除，其原因之二是它的脱硫吸收液主要是锅炉排放出来的碱性不足的弱碱水，使化学脱硫反应不充分，其原因之三是受水封塔筛板的平整度、筛板上开孔等的影响，无法同筛板上的吸收液均匀接触，因此化学脱硫反应只能局部地进行、烟气的脱硫很不充分；2)烟气在通过旋流水封塔的诸筛板时，其阻力较大，故耗电较多；3)该工艺、设备的可靠性比较差；例如它的旋流水封塔的选材，虽已采用防腐处理的扁钢、钢板，但其大部分零件，如筛极、水管等仍不具防腐性能，故一旦一处出现了腐蚀损坏，就要进行大修、全线仃机；4)该工艺是以单一的石灰水为脱硫吸收液，其管道内容易结垢，故管道的日常维修量也较大；5)它的工艺设备，如旋流水封塔的结构比较复杂、制造、安装比较困难，并且经该塔排放的净气，其含湿量较高，致使烟囱冒白烟、污染环境。
本发明的目的是要克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺，以使它具有脱硫除尘的效率高、耗电量少、工艺过程运行可靠、工艺设备的制造和安装较为方便且使用寿命较长等特点。
本发明湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺，它含有烟气脱硫除尘过程和泥浆处理过程，它的特点是：烟气脱硫除尘过程是使锅炉烟气进入脱硫除尘装置，在该装置中，脱硫和除尘同时进行，亦即以锅炉烟气中所含的飞灰作为脱硫吸附剂、以钠碱和石灰，即NaOH、Ca(OH)2溶液且pH值≥10作为脱硫吸收液，在温度不低于120℃的条件下完成了二氧化硫气体同碱性水蒸气的化学脱硫反应，亦即 、 ，其反应生成的固化物渣体Na2SO3、CaSO3，以及飞灰和水滴等在旋转中被甩向装置的内壁面上，且随自上而下的水膜流至装置底部，作灰水排出并进入泥浆处理过程；与此同时，脱硫除尘后的净气自装置顶部通过管道进入探测仪，经检测合格后由引风机送入烟囱、排入大气。
本发明湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺，还含有脱硫吸收液的制备过程，该过程以双碱即钠碱和石灰为原料，先对它们进行粉碎，然后再以锅炉冲渣水、生活废水、脱硫除尘过程中所回收的废碱水和补充用的清水进行拌和，形成NaOH、Ca(OH)2溶液，再经pH值探测仪测得其pH值≥10即可待用。
本发明湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺中的泥浆处理过程，包括收集并沉淀锅炉冲渣水、生活废水和脱硫除尘过程生成的废碱水，对它们进行沉淀，经沉淀将其清液引回到脱硫吸收液的制备过程，而灰渣由泥浆泵送到灰渣储仓待外运。
为实施本发明工艺的烟气脱硫除尘过程所采用的脱硫除尘装置，它包含有活套连接的内塔和外塔，以及在外塔周壁上设置的切向的进液管和切向的进气管、在内塔周壁上带有的截面形状为三角形的外凸圈，其特点是：内塔和外塔在顶部相固接、内塔从外塔的顶端穿出，且烟气出口管设置在内塔的顶部，内、外塔的底部连通并在该连通处带有一组能供烟气沿切向流入内塔的门柱，外塔的内壁上带有其横截面为三角形的扩散收缩圈。
本发明中的脱硫除尘装置，它的内塔内周壁上均布了一组沿高度方向延伸的凹槽，内塔在烟气出口管下方的顶部内壁上带有挡水圈，并且在内塔底的中心固接一根垂直的圆柱形的导柱，该导柱的高度最好不低于内塔总高的1/3。其挡水圈是由内塔同一截面的上部内径大于下部内径而形成的外凸的止口圈，以此截获向烟气出口管流动的旋转气流中所残留的水滴、降低净烟气的含湿量，而导柱将有助于气流在内塔中的旋转加速，提高脱硫除尘的效率。
为制备本发明中的脱硫吸收液而专门设置的拌和装置，其特点是：它包含有两个圆柱形的拌和池和脱硫液池，它们在底部以接管连通，该接管同时与拌和池、脱硫液池的池内壁相切；其中拌和池的顶部带有进粉口和切向的进水管，并且其内底带有圆锥形上凸；脱硫液池的池体底部带有一段自上而下直径逐渐缩小的圆锥形壁，其中心插入一根与抽液泵连接的出液管，且该出液管管口的水平高度不高于拌和池中的圆锥形上凸的水平高度。
为实施本发明中的泥浆处理过程而专门设置的竖流沉淀池，其特点是：它的壳体上部为圆环柱体且其上带有泥浆进口管、清液出口管、排泥管、浮渣出口管，壳体底部是一段直径较小且底封闭的小圆环柱体，上、下两圆环柱体之间以圆锥形壳壁连接，并且壳内壁在清液出口管所在处设有浮渣挡圈和溢流挡圈，浮渣出口管的开口设置在浮渣挡圈和溢流挡圈之间，泥浆进口管垂直固接在壳体中心、其底部带有其直径逐渐放大的扩散管，且管口下方设有反射板，排泥管的内端伸入壳体底部的小圆环柱体内。
对于一些容易被腐蚀损坏的管，如脱硫除尘装置中的进液管、拌和装置中的出液管等，均可采用双层套管，该双层套管包含有空心管、与空心管外端固接的法兰、固接在装置壁上的带法兰的套管，以及连接用的螺钉和密封垫圈。
本发明的优点是：1)烟气脱硫除尘过程是以锅炉烟气自身带有的飞灰作为脱硫吸附剂，以pH值≥10的碱性水溶液作为脱硫吸收液，在气、液同向旋转中同时完成脱硫与除尘；整个过程中因其碱度足够、并且SO2在飞灰上附着，故化学反应充分、脱硫效果更好，与此同时，反应生成的固化物渣体，甚至小于Φ3μm的灰粒也随灰水旋转而甩到壁上、流至装置的底部而分离，因此本发明工艺的脱硫、除尘效果好，其中脱硫效果可达到92.1％以上、除尘效率达99.3％以上；使本发明可以用于煤粉炉、燃煤窑炉等的脱硫除尘；2)本发明在脱硫除尘装置中取消了现有技术中的筛板，使系统阻力大大地减小，通常该系统阻力仅为750Pa，即使应用在7.5t/h的粉煤炉时，其系统阻力也仅有850Pa，因此耗电较少；3)本发明工艺中的脱硫吸收液采用了双碱液：钠碱和石灰的水溶液，可有效地避免管道内部的结垢，并且各工艺设备的内部均可粘贴花岗岩贴面板、易腐蚀的管采用可方便更换的双层套管，因而保证了工艺过程的可靠运行且日常维修量小、维修方便、设备使用寿命长；4)本发明工艺中的脱硫和除尘同时进行，且循环使用了锅炉冲渣水、生活废水、脱硫除尘过程中所回收的废碱水(即灰水)，因此整个工艺过程既不产生对环境的二次污染，又节约了水资源、降低了工艺成本；5)本发明工艺过程所排放的净气，其含湿量仅为3.6％，因而延长了引风机的使用寿命，并且烟囱不冒白烟、不污染环境。
下面将通过实施例并对照附图，对本发明作进一步的叙述。附图内容如下：
图1是本发明湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺的工艺流程图；
图2～4图是本发明工艺中的脱硫除尘装置的结构图，其中图2是它的主剖视图，图3和图4分别是图2中的A-A剖视图和B-B剖面图；
图5和图6分别是本发明工艺中的拌和装置的结构图，其中图5是它的主剖视图、图6是图5中的C-C剖视图；
图7和图8分别是本发明工艺中的竖流沉淀池的结构图，其中图7是它的主视图、图8是图7中的D-D剖视图；
图9是本发明工艺所用的脱硫除尘装置上的进液管和拌和装置中的出液管的主剖视图。
从图1中可看到本发明的湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺，它含有烟气脱硫除尘过程、脱硫吸收液的制备过程和泥浆处理过程。在图1中以带箭头的双实线表示固化物的流向，以带箭头的单实线表示气体的流向，以带箭头的虚线表示液体的流向，以带箭头的实、虚混合线表示泥浆的流向，以不带箭头的单实线表示自控线路。
本发明工艺中的烟气脱硫除尘过程是在脱硫除尘装置中进行，并在该装置中同时完成烟气的脱硫和除尘；该过程是把170℃左右的锅炉烟气直接引入脱硫除尘装置，这时烟气中所含的飞灰成为脱硫吸附剂、从外界喷入的与烟气同向转动且pH值≥10的双碱溶液，即NaOH和Ca(OH)2溶液为脱硫吸收液，则烟气中的二氧化硫附着在飞灰上，与碱性液的蒸气接触，并同时产生了化学脱硫反应，亦即 、 ，反应所生成的固化物渣体Na2SO3、CaSO3和水滴，以及锅炉烟气中的飞灰均在旋转中被甩到装置的内壁面上，并随自上而下流动的水膜流至装置底部，作灰水排出并进入泥浆处理过程，而脱硫除尘后的净气则通过管道进入烟气探测仪，经检测合格即由引风机送入烟囱，自烟囱排放大气。上述化学脱硫反应的温度应在120℃以上，因此要求NaOH、Ca(OH)2两种溶液在进入脱硫除尘装置时的温度不低于70℃，以便同170℃左右的烟气混合后即可达到该要求值。
本发明工艺中的脱硫吸收液制备过程是选用钠碱和石灰，并用粉碎机对它们进行粉碎，然后装入储仓且通过由电脑控制的自动闸门进入拌和池，与此同时，从拌和池壁的切向进水管向拌和池输入生活废水、锅炉冲渣水和脱硫除尘过程中所回收的废碱水并补充必要的清水，液流在池中自动旋转、拌和了双碱，生成了NaOH、Ca(OH)2溶液，此后再经接管流入脱硫液池，通过其中心的出液管由耐碱泵输出，再经pH值探测仪测得其pH≥10后即可待用。
本发明工艺中的泥浆处理过程是通过管道把锅炉冲渣水、生活废水和脱硫除尘过程生成的灰水汇入到竖流沉淀池中，在该池中沉淀出的清液引回到脱硫吸收液制备过程中的拌和池，而灰渣由泥浆泵送到灰渣储仓待外运。该过程可使本发明工艺中产生的废碱水得到循环使用，既降低成本，又不污染环境。
本发明工艺中所采用的脱硫除尘装置，它含有内塔3和外塔4，且内塔活套在外塔中并同心安装，外塔的周壁上带有一个切向的进气管1和沿塔高方向间隔地安装的二组切向的进液管8、内塔的周壁上带有一圈截面形状为三角形的外凸圈5，内、外塔在顶部固接，以使外塔的顶部封闭而内塔从外塔的顶端穿出，并且烟气出口管2设置在内塔的顶部；内、外塔的底部连通并在该连通处带有一组能供烟气沿内塔塔壁的切向流入塔内的门柱7，外塔的内周壁沿塔高方向上间隔设置了两个其横截面为三角形的扩散收缩圈6。
上述的脱硫除尘装置，其内塔的内周壁上还均布一组沿高度方向延伸的凹槽10，并且内塔顶部的内壁上带有挡水圈11，该挡水圈是一圈由内塔同一截面的上直径大于下直径而形成的止口圈，它可截获流向烟气出口管的旋转气流中所残留的水滴，使进入引风机的净气含湿量降至3.6％以下。另外，内塔塔底中心垂直固接了一根圆柱形的导柱，该导柱的高度h为内塔总高H的1/3，亦即h＝1/3H，以使进入内塔的烟气旋转速度加快。
脱硫除尘装置在使用中，烟气从外塔壁上的切向进气管1进入，在内、外塔的环形间隙中旋转向下，并受到扩散收缩圈6和外凸圈5的作用而不断加速，随后气流在外塔底经门柱7之间所形成的与塔壁相切的间隔13进入内塔并在导柱9所在的环形空间中向上加速旋转，与此同时，碱液从二组与进气管同切向的进液管8喷入，在塔内与烟气同向旋转；在旋转中，二氧化硫与碱液起化学脱硫反应，脱硫后的净气从烟气出口管2排出；反应生成的固化物渣体，以及烟气中的飞灰、被挡水圈11截留的烟气中残留的水滴，均在旋转中被甩到塔内壁上，且随自上而下的水膜流至塔底，从灰水管12排出。
本发明工艺中的拌和装置，它包含有两个圆柱形的拌和池21和脱硫液池22，它们在底部以接管25连接，该接管25同脱硫液池池壁相切；拌和池的顶部带有进粉口23和切向的进水管24、池底呈圆锥形上凸28，脱硫液池的池体底部带有一段其直径自上而下直径逐渐缩小的圆锥台壁，池体中心插入一根与抽液泵连接的出液管27，且该出液管管底开口的水平高度h2不高于拌和池中的圆锥形上凸的水平高度h1，即h2≤h1，以防液体内含的固化物在脱硫液池中沉淀，从而可保证由本脱硫液池输向脱硫除尘装置的溶液中富含脱硫吸附剂。
在使用拌和装置时，粉末状的钠碱或石灰从储仓51(图6中以双点划线表示)经自动闸门52(图6中也以双点划线表示)、进粉口23进入拌和池，与此同时，经澄清后的生活废水、锅炉冲渣水、脱硫除尘过程中所回收的废碱水从切向的进水管24喷入并在池中旋转，与钠碱或石灰混合成NaOH或Ca(OH)2溶液，此后经接管25进入脱硫液池22，在该池中经出液管27被泵26(图6中以双点划线表示)抽出。
本发明工艺在泥浆处理中的竖流沉淀池，它的壳体上部为圆环柱体31且壳壁上带有泥浆进口管32、清液出口管33、排泥管34、浮渣出口管35，壳体底部是一段带封闭底且直径较上部小的小圆环柱体36，上、下两圆环柱体之间是圆锥形壳壁37，并且壳体内壁在清液出口管所在处设有浮渣挡圈38和溢流挡圈39，且浮渣出口管在壳体内的开口设置在浮渣挡圈和溢流挡圈之间，泥浆进口管32垂直固接在上部壳体的中心，其底部带有其直径逐渐放大的扩散管32’，且管口下方设有由撑杆30’固接的反射板30，排泥管34的内端插入壳体底部的小圆环柱体36所在的空间内。在使用时，来自脱硫除尘过程的灰水从泥浆进口管32流入，经管口下方的反射板30向四周发散，使进浆在四周快速下沉，同时也防止底部已沉淀的泥渣被搅混；最后，重度较大的灰渣沿圆锥形壳壁下沉到壳体底部，并从排泥管34(该管的另端与泥浆泵连接)排放，而清液和浮渣则向上，其中清液经浮渣挡圈38和溢流挡圈39从清液出口管33流出、浮渣在浮渣挡圈38的阻挡后由浮渣出口管35排出。
本发明工艺中的脱硫除尘装置、拌和装置、竖流沉淀池等设备内壁均可粘贴一层耐碱的花岗岩板，或者直接由花岗岩砌成，以提高设备的抗腐蚀性、减少维修量，从而延长了使用寿命、保证了工艺的正常运行。
本发明工艺各设备上的用于输碱性液的管，例如脱硫除尘装置中的进液管8、拌和装置中的出液管27等均可采用如图9中所示的双层套管的结构，该双层套管包含有空心管41、与空心管外端固接的法兰42、固接在设备壁上的带法兰的套管44，以及连接用的螺钉45和密封垫圈43。如果输液管出现了腐蚀损坏，即可卸下螺钉45并将空心管41抽出、予以更换；该拆换过程快捷、方便，且不影响工艺的正常运行。
Claims (9)
1、一种湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺，它包含有烟气脱硫除尘过程和泥浆处理过程，其特征是：烟气脱硫除尘过程是使锅炉烟气进入一个脱硫除尘装置，在该装置中，脱硫和除尘同时进行，亦即以锅炉烟气中所含的飞灰作为脱硫吸附剂、以钠碱和石灰，即NaOH、Ca(OH)2且其pH值≥10的溶液作为脱硫吸收液，在温度不低于120℃的条件下完成了二氧化硫气体同碱性水蒸气的化学脱硫反应，亦即 、 ，其反应生成的固化物渣体Na2SO3、CaSO3，以及飞灰和水滴等在旋转中被甩向装置的内壁面上，且随自上而下的水膜流至装置底部，作灰水排出并进入泥浆处理过程；与此同时，脱硫除尘后的净气自装置顶部通过管道进入探测仪，经检测合格后由引风机送入烟囱、排入大气。
2、如权利要求1所述的湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺，其特征是：它还含有脱硫吸收液的制备过程，该过程以双碱即钠碱和石灰为原料，先对它们进行粉碎，然后再以锅炉冲渣水、生活废水、脱硫除尘过程中所回收的废碱水和补充用的清水进行拌和，形成NaOH、Ca(OH)2的水溶液，再经pH值探测仪测得其pH值≥10即可待用。
3、如权利要求1或2所述的湿式锅炉烟气脱硫除尘工艺，其特征是：所说的泥浆处理过程包含收集并沉淀锅炉冲渣水、生活废水和脱硫除尘过程生成的灰水，对它们进行沉淀，经沉淀将其清液引回到脱硫吸收液的制备过程，而灰渣由泥浆泵送到灰渣储仓待外运。
4、为实施本发明工艺中的烟气脱硫除尘过程所采用的脱硫除尘装置，它包含有活套连接的内塔(3)和外塔(4)，以及在外塔周壁上设置的切向的进液管(8)和切向的进气管(1)、在内塔周壁上带有的截面形状为三角形的外凸圈(5)，其特征是：内塔和外塔在顶部固接、内塔从外塔的顶端穿出，且烟气出口管(2)设置在内塔的顶部，内、外塔的底部连通并在该连通处带有一组能供烟气沿切向流入内塔的门柱(7)，外塔的内壁上带有其横截面为三角形的扩散收缩圈(6)。
5、如权利要求4所述的装置，其特征是：所说的内塔内周壁上均布了一组沿高度方向设置的凹槽(10)、内塔在烟气出口管下方的顶部内壁上带有挡水圈(11)，并且内塔底的中心固接一根垂直的圆柱形的导柱(9)，该导柱的高度h不低于内塔总高H的1/3。
6、如权利要求4所述的装置，其特征是：所说的脱硫除尘装置中的进液管(8)是双层套管，该双层套管包含有空心管(41)、与空心管外端固接的法兰(42)、固接在设备壁上的带法兰(42)的套管(44)，以及连接用的螺钉(45)和密封垫圈(43)。
7、为制备本发明工艺中的脱硫吸收液而专门设置的拌和装置，其特征是：它包含有两个圆柱形的拌和池(21)和脱硫液池(22)，它们在底部以接管(25)连接，该接管同时与拌和池、脱硫液池的池内壁相切；其中拌和池的顶部带有进粉口(23)和切向的进水管(24)，并且其内底带有圆锥形上凸(28)；脱硫液池的池体底部带有一段自上而下直径逐渐缩小的圆锥形壁，其中心插入一根与抽液泵连接的出液管(27)，且该出液管管口的水平高度h2不高于拌和池中的圆锥形上凸的高度h1，即h1≥h2。
8、为实施本发明工艺中的泥浆处理过程而专门设置的竖流沉淀池，其特征是：它的壳体的上部为圆环柱体(31)且其上带有泥浆进口管(32)、清液出口管(33)、排泥管(34)、浮渣出口管(35)，壳体底部是一段直径较小且其底封闭的小圆环柱体(36)，上、下两圆环柱体之间以圆锥形壳壁(37)连接，并且壳内壁在清液出口管所在处设有浮渣挡圈(38)和溢流挡圈(39)，浮渣出口管的开口(35)设置在浮渣挡圈和溢流挡圈之间，泥浆进口管垂直固接在壳体的中心、其底部带有其直径逐渐放大的扩散管(32)，且管口下方设有反射板(30)，排泥管(34)的内端伸入壳体底部的小圆环柱体(36)内。
9、如权利要求7所述的装置，其特征是：所说的脱硫液池(22)中的出液管(27)可以是双层套管，该双层套管包含有空心管(41)、与空心管外端固接的法兰(42)、固接在设备壁上的带法兰(42)的套管(44)，以及连接用的螺钉(45)和密封垫圈(43)。
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