CN110327768A - 半干法烟气脱硫除尘工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半干法烟气脱硫除尘工艺及其装置，通过在每个除尘器单元前设置独立的反应器用于实现脱硫剂与烟气的混合从而实现脱硫，加入脱硫剂的烟气在后端的除尘器单元中进行烟气除尘，最终实现烟气的脱硫除尘净化。本发明的系统通过在每个除尘器单元前设置独立的反应器用于实现脱硫剂与烟气的混合从而实现脱硫，加入脱硫剂的烟气在后端的除尘器进行烟气除尘，最终实现烟气的脱硫除尘净化。
Description
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，涉及一种烟气脱硫除尘系统及方法，尤其涉及一种电解铝行业电解槽低浓度二氧化硫的烟气脱硫除尘系统及方法。
背景技术
铝电解槽烟气中的二氧化硫主要来自电解槽生产原料预焙阳极，在电解槽内的高温环境下，阳极炭块中的硫分氧化成二氧化硫进入电解烟气。根据推算，现阶段电解烟气中的二氧化硫浓度较低，多在200～350mg/Nm3之间。电解槽烟气的另外一个特点是烟气量大，达到了70000Nm3/t铝左右。所以和电力、钢铁行业所应用的脱硫系统相比，铝电解槽烟气的特点是烟气量大、二氧化硫浓度低，所以影响净化系统运行成本的主要因素是系统阻力。
现阶段电解铝企业电解槽烟气脱硫应用较多的是电力行业应用比较成熟的石灰石—石膏湿法脱硫技术或以消石灰作为脱硫剂的循环流化床半干法脱硫技术，上述两种技术比较适合电力、钢铁等行业高浓度二氧化硫烟气的净化。特别是循环流化床干法脱硫技术，需要在袋式除尘器前单独设置循环流化床脱硫塔，在脱硫塔中利用文丘里喉口的高烟气流速“建床”，实现烟气脱硫净化，所以，该技术建设成本高、运行阻力大(达到3000～5000Pa)，直接应用在电解铝行业则显得运行成本过高。
发明内容
本发明的目的是提供一种半干法烟气脱硫除尘工艺及其装置，以解决上述技术问题。
本发明采用以下技术方案：
一种半干法烟气脱硫除尘工艺，该方法采用一种半干法烟气脱硫除尘装置，通过在每个除尘器单元前设置独立的反应器用于实现脱硫剂与烟气的混合从而实现脱硫，加入脱硫剂的烟气在后端的除尘器单元中进行烟气除尘，最终实现烟气的脱硫除尘净化。
用于实现上述方法的一种半干法烟气脱硫除尘装置，包括除尘单元和反应器，反应器设置在每个除尘器单元入口立管上；在反应器上设置有用于输送脱硫剂的喷管，该喷管一端在反应器外部连接烟气入口，另一端引至反应器内部中心位置，在喷管位于反应器外的管段设有脱硫剂入口，并在喷管和脱硫剂入口的结合处设有喷嘴；在喷管位于反应器内的管口处设有扩散装置用于实现脱硫剂在反应器沿横截面位置均匀分布；在该扩散装置下方设置有水雾化喷枪；水雾化喷枪喷射出的水雾在反应器内径向喷出。
本发明的系统通过在每个除尘器单元前设置独立的反应器用于实现脱硫剂与烟气的混合从而实现脱硫，加入脱硫剂的烟气在后端的除尘器进行烟气除尘，最终实现烟气的脱硫除尘净化。由于系统不需要传统技术循环流化床脱硫塔，所以系统占地小、建设成本低，系统运行阻力低，包括反应器、除尘器在内脱硫系统总阻力在1500～2000Pa以内。该方法适合二氧化硫浓度低、烟气量大的铝电解槽烟气或类似烟气的净化系统使用。
本发明是这样具体实现的：根据处理烟气量的多少，设置若干个独立的除尘器单元，在每个除尘器单元的进风管道上，设置一个用于实现脱硫剂与烟气混合从而实现烟气脱硫净化的反应器。在这个反应器中，同时投入脱硫剂(脱硫剂可以是消石灰、生石灰等能和二氧化硫反应的碱性物质)和实现酸碱中和反应需要的水。烟气在反应器中和脱硫剂、水混合反应后，进入除尘器进行烟气除尘，最终实现烟气的脱硫除尘净化。
其中，反应器是一个实现烟气、脱硫剂、水充分混合的装置。由于粉末状的脱硫剂以气力输送的方式喷入反应器，所以能够实现烟气和脱硫剂的迅速混合，以保证所述净化系统对二氧化硫的净化效率。同时，为了保证水和二氧化硫、脱硫剂的充分接触，同时为了避免喷入的水未充分蒸发、汽化和脱硫剂混合后造成下游设备、管道粘结堵塞，水采用雾化喷枪喷入烟气中，液滴直径应控制在50μm以下，液滴的直径越小越有利于脱硫反应的进行和保证系统的安全。
为了提高烟气和脱硫剂的混合效果，粉末状脱硫剂以烟气作为动力，喷射进反应器，达到烟气和脱硫剂预混的效果。用以驱动脱硫剂的烟气是从系统进风总管抽取的高温烟气，经过过滤器过滤后经过加压风机加压送至反应器的脱硫剂喷嘴烟气入口。同时，过滤后的烟气可以作为用于脱硫剂和脱硫副产品输送的风动溜槽的气源。通过抽取高温烟气喷吹脱硫剂进入反应器和作为风动溜槽的气源，可以避免冷空气进入系统造成烟气结露，或者节省采用热风机加热热风的能量。
反应器外形为圆筒状。根据功能需要设置有脱硫剂喷嘴，水雾化喷枪。脱硫剂通过喷管引至反应器中心位置，通过扩散装置实现脱硫剂在反应器横截面位置均匀分布从而实现脱硫剂和烟气的充分混合。扩散装置下部设置有水雾化喷枪。水雾化喷枪喷射出的水雾在反应器筒体径向喷出。在扩散装置和反应器筒壁的作用下，会在筒壁位置形成涡流区，进一步保证烟气、脱硫剂和水雾的混合效果，从而保证所述的净化系统的脱硫净化效率。并且，由于反应器并不存在传统反应器的文丘里装置，反应器阻力能控制在300Pa以下。
扩散装置设置有一个扩大腔体，扩大腔体底部周边设置有条缝。脱硫剂进入通过扩大腔体后流速降低，从而均匀分布腔体内，在压力的作用下，脱硫剂和烟气的混合物从底部周边设置的条缝喷出，从而实现脱硫剂在反应器横截面位置均匀分布从而实现脱硫剂和烟气的充分混合。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，净化系统每个反应器前设置烟气调节阀门，已确保进入每个脱硫反应器和除尘器单元的烟气量均匀一致。脱硫剂通过水平分料装置均匀的分配到每个反应器中，实现每个反应器均匀加料。
每个反应器供水通过统一的阀架供水系统供给，阀架供水系统设置有变频调速水泵和流量调节机构，可以实现根据需要调节净化系统的喷水量。同时，在每个反应器供水支管上设置有水力平衡阀，以确保每个反应器喷水量的均衡。
优选地，每个除尘器单元下部设置有循环料控制装置，可以实现将除尘器分离下来的脱硫剂循环投入反应器。通过循环料控制装置控制循环投入反应器的脱硫剂的料量，可以增加脱硫剂重新进入反应器参与吸附反应的次数，从而增加脱硫剂浓度，以提高所述净化系统对二氧化硫的净化效率。
优选地，从循环料控制装置排出的脱硫副产品(根据脱硫剂的不同脱硫副产品种类不同)通过设置在循环料控制装置下游的副产品输送溜槽输送至储仓储存。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的烟气脱硫除尘系统的工艺流程图；
图2是本发明反应器的结构示意图；
附图中的标记为：1-除尘器单元，2-入口立管，3-反应器，4-脱硫剂喷嘴，5-脱硫剂入口，6-烟气入口，7-反应器筒壁，8-水雾化喷枪，9-喷管，10-扩散装置，11-扩大腔体，12-托盘，13-条缝，14-进风总管，15-过滤器，16-加压风机，17-烟气调节阀门，18-水平分料装置，19-阀架供水系统，20-水力平衡阀，21-循环料控制装置，22-副产品输送溜槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的实施例：
如图1所示，本发明所述的净化系统构成是这样的，根据烟气量的大小，所述净化系统根据处理烟气量的多少，设置若干个独立的除尘器单元1，在每个除尘器单元入口立管2上，设置一个反应器3，在反应器3中，同时投入脱硫剂(脱硫剂可以是消石灰、生石灰等能和二氧化硫反应的碱性物质)和实现酸碱中和反应需要的水。烟气在反应器3中和脱硫剂、水混合反应后，进入除尘器单元1进行烟气除尘，最终实现烟气的脱硫除尘净化。
反应器3是一个实现烟气、脱硫剂、水充分混合的装置。能够实现烟气和脱硫剂的迅速混合，粉末状的脱硫剂以气力输送的方式，由脱硫剂喷嘴4的脱硫剂入口5喷入反应器3，所以以保证所述净化系统对二氧化硫的净化效率。同时，为了保证水和二氧化硫、脱硫剂的充分接触，同时为了避免喷入的水未充分蒸发、汽化和脱硫剂混合后造成下游设备、管道粘结堵塞，水采用雾化喷枪8喷入烟气中。
反应器3具有圆筒状外筒壁7。在反应器3上设置有脱硫剂喷嘴4，水雾化喷枪8。脱硫剂通过喷嘴4后的喷管9引至反应器中心位置，通过扩散装置10实现脱硫剂在反应器3横截面位置均匀分布从而实现脱硫剂和烟气的充分混合。扩散装置10下部设置有水雾化喷枪8。水雾化喷枪8喷射出的水雾在反应器3内径向喷出。在扩散装置10和反应器外筒壁7的作用下，会在扩散装置10周边形成涡流区，进一步保证烟气、脱硫剂和水雾的混合效果，从而保证所述的净化系统的脱硫净化效率。并且，由于反应器3并不存在传统循环流化床反应器的文丘里装置，反应器阻力能控制在300Pa以下。
扩散装置10设置有一个扩大腔体11，扩大腔体11与底部设置的托盘12周边设置有条缝13。脱硫剂进入通过扩大腔体11后流速降低，从而均匀分布腔体11内，在压力的作用下，脱硫剂和烟气的混合物从底部的条缝13喷出，从而实现脱硫剂在反应器3横截面位置均匀分布从而实现脱硫剂和烟气的充分混合。
为用以驱动脱硫剂的烟气是从系统进风总管14抽取的高温烟气，经过过滤器15过滤后经过加压风机16加压送至反应器3的脱硫剂喷嘴4烟气入口6，用于驱动从脱硫剂喷嘴4脱硫剂入口5加入的脱硫剂。同时，过滤后的烟气可以作为用于脱硫剂和脱硫副产品输送的风动溜槽的气源。通过设置过滤器15过滤烟气中含有的颗粒物，可以避免风动溜槽透气板堵塞。
净化系统每个反应器3前设置烟气调节阀门17，已确保进入每个脱硫反应器3和除尘器单元1的烟气量均匀一致。
脱硫剂通过水平分料装置18均匀的分配到每个反应器3中，实现每个反应器3均匀加料。
每个反应器3供水通过统一的阀架供水系统19供给，阀架系统19中设置有变频调速水泵和流量调节机构，可以实现根据需要调节净化系统的喷水量。同时，在每个反应器3供水支管上设置有水力平衡阀20，以确保每个反应器3喷水量的均衡。
每个除尘器单元1下部设置有循环料控制装置21，可以实现将除尘器分单元1离下来的脱硫剂循环投入反应器3并且排出脱硫副产品。通过循环料控制装置21控制循环投入反应器3的脱硫剂的料量，可以增加脱硫剂重新进入反应器3参与吸附反应的次数，从而增加脱硫剂浓度，以提高所述净化系统对二氧化硫的净化效率。
从循环料控制装置21排出的脱硫副产品(根据脱硫剂的不同脱硫副产品种类不同)通过设置在循环料控制装置21下游的副产品输送溜槽22输送至储仓储存。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种半干法烟气脱硫除尘工艺，其特征在于：该方法采用一种半干法烟气脱硫除尘装置，通过在每个除尘器单元(1)前设置独立的反应器(3)用于实现脱硫剂与烟气的混合从而实现脱硫，加入脱硫剂的烟气在后端的除尘器单元(1)中进行烟气除尘，最终实现烟气的脱硫除尘净化。
2.一种半干法烟气脱硫除尘装置，其特征在于：包括除尘单元(1)和反应器(3)，所述反应器(3)设置在每个除尘器单元(1)入口立管(2)上；在反应器(3)上设置有用于输送脱硫剂的喷管(9)，该喷管(9)一端在反应器(3)外部连接烟气入口(6)，另一端引至反应器(3)内部中心位置，在喷管(9)位于反应器(3)外的管段设有脱硫剂入口(5)，并在喷管(9)和脱硫剂入口(5)的结合处设有喷嘴(4)；在喷管(9)位于反应器(3)内的管口处设有扩散装置(10)用于实现脱硫剂在反应器(3)沿横截面位置均匀分布；在该扩散装置(10)下方设置有水雾化喷枪(8)；水雾化喷枪(8)喷射出的水雾在反应器(3)内径向喷出。
3.根据权利要求2所述的半干法烟气脱硫除尘装置，其特征在于：所述反应器(3)具有圆筒状外筒壁(7)。
4.根据权利要求2所述的半干法烟气脱硫除尘装置，其特征在于：所述的扩散装置(10)设置有一个扩大腔体(11)，扩大腔体(11)与底部设置的托盘(12)周边设置有条缝(13)。
5.根据权利要求2所述的半干法烟气脱硫除尘装置，其特征在于：每个反应器(3)的烟气入口(6)与进风总管(14)的连接管上烟气调节阀门(17)。
6.根据权利要求2所述的半干法烟气脱硫除尘装置，其特征在于：所述脱硫剂入口(5)连接水平分料装置(18)，脱硫剂通过水平分料装置(18)均匀的分配到每个反应器(3)中。
7.根据权利要求2所述的半干法烟气脱硫除尘装置，其特征在于：每个反应器(3)供水通过统一的阀架供水系统(19)供给，阀架系统(19)中设置有变频调速水泵和流量调节机构；同时，在每个反应器(3)供水支管上设置有水力平衡阀(20)。
8.根据权利要求2所述的半干法烟气脱硫除尘装置，其特征在于：每个除尘器单元(1)下部设置有循环料控制装置(21)，可以实现将除尘单元(1)分离下来的脱硫剂循环投入反应器(3)并且排出脱硫副产品；在所述循环料控制装置(21)下游设有副产品输送溜槽(22)并连通储仓。
9.根据权利要求5所述的半干法烟气脱硫除尘装置，其特征在于：进风总管(14)与每个反应器(3)的烟气入口(6)的连接管上设有过滤器(15)和加压风机(16)。
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