CN110368792A - 一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置，属于钢铁行业烧结烟气湿法脱硫技术领域。装置包括原烟气烟道、一级脱硫塔、串联烟道、旁通烟道、调节阀、二级脱硫塔、多孔托盘、多级喷淋层、单级屋脊式除雾器、管束式除尘器和净烟气烟道，一级脱硫塔与二级脱硫塔通过旁通烟道并联连接，原烟气烟道上设有蝶阀，旁通烟道上设有调节阀，多孔托盘、多级喷淋层、单级屋脊式除雾器和管束式除尘器自下而上设置在二级脱硫塔内部。优点在于，通过设置旁通烟道及调节阀进行烟气分流，解决了烧结原烟气入口烟量大、SO2浓度高时，一级脱硫塔塔内烟气流速高、出口烟气浆液雾滴和粉尘含量大，进而引起二级脱硫塔运行设备堵塞，脱硫效率下降的问题。
Description
技术领域
本发明属于钢铁行业烧结烟气湿法脱硫技术领域，特别涉及一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置。
背景技术
湿法脱硫工艺具有脱硫效率高(≥95％)、稳定性好、运行费用低等优点，广泛应用于国内钢铁行业烧结烟气超低排放脱硫治理中，占据主导地位。目前国内湿法脱硫工艺主要采用单塔脱硫，并采用石灰石-石膏浆液作为吸收剂。钢铁行业烧结烟气具有体量大、SO2浓度波动性强、温度低等特点，特别是大型烧结机组满负荷运行或采用高硫燃煤作为燃料时，容易产生体量大、SO2浓度高的烧结烟气，此时单台脱硫塔已经难以满足烧结原烟气的脱硫需求，增加一台脱硫塔的常规串联双塔湿法脱硫运行模式往往存在一级脱硫塔空塔运行风速过高(≥5m/s)，塔内烧结烟气停留时间过短，未能与石灰石-石膏喷淋浆液充分接触，影响脱硫效率等问题；同时由于一级脱硫塔出口烟气烟速过高，携带大量喷淋浆液液滴，导致一级脱硫塔出口粉尘浓度甚至高于一级脱硫塔入口粉尘浓度，进而严重堵塞后续二级脱硫塔设备的正常运行，增大二级脱硫塔设备冲洗耗水量，影响二级脱硫塔喷淋浆液的PH，降低石灰石利用率，影响脱硫效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置，解决了烧结烟气入口烟气体量较大、SO2浓度过高时，一级脱硫塔空塔运行风速过高，出口烟气浆液携带问题严重，容易造成后续二级脱硫塔运行设备堵塞的难题。
一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置，包括蝶阀2、原烟气烟道3、一级脱硫塔4、串联烟道7、旁通烟道8、调节阀9、二级脱硫塔10、多孔托盘11、多级喷淋层12、单级屋脊式除雾器13、管束式除尘器14和净烟气烟道15，原烟气烟道3与一级脱硫塔4的入口端连接，一级脱硫塔4的出口端通过串联烟道7与二级脱硫塔10的入口端连接，二级脱硫塔10的出口端通过净烟气烟道15与烟筒16连接，一级脱硫塔4与二级脱硫塔10通过旁通烟道8并联连接，旁通烟道8的进口端与原烟气烟道3连接，旁通烟道8的出口端与串联烟道7连接，原烟气烟道3上设有蝶阀2，旁通烟道8上设有调节阀9，多孔托盘11、多级喷淋层12、单级屋脊式除雾器13和管束式除尘器14设置在二级脱硫塔10的内部，多孔托盘11位于二级脱硫塔10的入口端上方，喷淋层12位于多孔托盘11的上方，单级屋脊式除雾器13位于喷淋层12的上方，管束式除尘器14位于单级屋脊式除雾器13与二级脱硫塔10的出口端之间。
所述多孔托盘11的材质为2205双相不锈钢，开孔率为30～40％，托盘阻力为300～400Pa，烧结原烟气经过多孔托盘11时，起到降低烧结原烟气流速，延长烧结原烟气在二级脱硫塔10内的反应时间，阻拦烟气浆液携带量以及含尘雾滴，提高脱硫效率的作用。
所述单级屋脊式除雾器13的材质为PP材料，除雾面积大，同时便于冲洗，提高烟气脱水效率。
所述多级喷淋层12由四层喷淋层构成，每层喷淋层为石灰石—石膏浆液。
上述脱硫装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1、当烧结原烟气入口SO2浓度≤834mg/Nm3时，单独运行二级脱硫塔10，启动主引风机1、关闭蝶阀2、打开调节阀9，将烧结原烟气通过旁通烟道8引入二级脱硫塔10；当烧结原烟气入口SO2浓度为834mg/Nm3＜CSO2≤3500mg/Nm3时，同时运行一级脱硫塔4和二级脱硫塔10，将一级脱硫塔4的空塔风速降至3.5m/s，启动主引风机1、打开蝶阀2和调节阀9，将10％～30％体积量的烧结原烟气通过旁通烟道8引入二级脱硫塔10，将70％～90％体积量的烧结原烟气通过原烟气烟道3引入一级脱硫塔4完成初步脱硫。
2、烧结原烟气在二级脱硫塔10内自下而上逆向流动，先流经多孔托盘11，由于塔内喷淋作用多孔托盘11表面具有一定厚度的积液层，烧结原烟气穿过积液层时不仅有效截留了烧结原烟气中烟尘含量以及浆液携带量，同时有利于整流烟气分布，将烧结原烟气流速降至3.2～3.5m/s，延长烧结原烟气在二级脱硫塔10内反应时间，提高脱硫效果。
3、烧结原烟气穿过多孔托盘11后继续向上流经多级喷淋层12，石灰石—石膏浆液的PH值控制在5.0～6.0范围内，烧结原烟气中的SO2与多级喷淋层12中的Ca(OH)2在二级脱硫塔10内充分接触完成脱硫过程，脱硫效率≥96.4％，二级脱硫塔10出口烟气的SO2浓度≤30mg/m3。
4、穿过多级喷淋层12后的烧结原烟气为饱和湿烟气，饱和湿烟气在二级脱硫塔10内继续向上流动，流经单级屋脊式除雾器13后脱除饱和湿烟气中雾滴浆液的夹带量，单级屋脊式除雾器13出口处烟气中的含水量≤75mg/Nm3。
5、经脱硫、除雾后的烧结净烟气在二级脱硫塔10内继续向上流动，进入管束式除尘器14，管束式除尘器14用于脱除烧结净烟气中的粉尘颗粒以及浆液液滴，保证管束式除尘器14出口粉尘浓度≤35mg/Nm3。
6、经过双塔双循环湿法脱硫工艺后的烧结净烟气达到脱硫烟气治理超低排放标准，沿净烟气烟道15进入烟筒16后高空排放，完成烟气治理。
本发明的优点在于：
1、相较于传统的串联双塔湿法脱硫装置，在一、二脱硫塔之间布设并联旁通烟道，并根据调节阀开度引流部分烧结原烟气略过一级脱硫塔直接进入二级脱硫塔，有效解决了烧结烟气体量过大时，一级脱硫塔空塔风速过高(≥5m/s)，进而造成脱硫塔出口烟气粉尘含量高于入口烟尘含量，烟气浆液夹带问题严重，脱硫效率下降的难题。
2、二级脱硫塔烟道入口上方布设多孔托盘，借助塔内多级喷淋作用在托盘表面形成持续积液，烧结原烟气穿过托盘积液层，起到均布烟气流场，降低烟气流速，延长烟气塔内停留时间，提高脱硫效率的作用；同时有利于捕集一级脱硫塔出口烟气夹带浆液液滴，减小二级脱硫塔内除雾器和管束式除尘器的堵塞几率。
3、相较于传统的平板式除雾器，在二级脱硫塔喷淋层上方布设单级屋脊式除雾器，相同塔内截面下它具有更大的除雾面积，除雾效率更高；同时屋脊式除雾器冲洗系统更加优化，冲洗耗水量低于平板式除雾器。
4、二级脱硫塔顶部出口烟道下方布设管束式除尘器，它具有除尘效率高≥90％，运行阻力小≤600Pa，经济性优等特点，能够有效去除饱和净烟气中的雾滴和粉尘颗粒物，消除石膏雨现象，保证烧结烟气出口粉尘浓度≤35mg/Nm3。
5、大体量烧结烟气工况下通过旁通烟道分流一定量的原烟气，有利于适当降低一级脱硫塔石灰石—石膏浆液PH值，将其控制在5.0～6.0范围内，弱酸环境有利于提高浆液中石灰石的溶解度和利用率，缓解塔内设备结垢，降低运行成本。
附图说明
图1为本装置的结构示意图。其中，主引风机1、蝶阀2、原烟气烟道3、一级脱硫塔4、喷淋层5、平板式除雾器6、串联烟道7、旁通烟道8、调节阀9、二级脱硫塔10、多孔托盘11、多级喷淋层12、单级屋脊式除雾器13、管束式除尘器14、净烟气烟道15、烟筒16。
具体实施方式
一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置，包括蝶阀2、原烟气烟道3、一级脱硫塔4、串联烟道7、旁通烟道8、调节阀9、二级脱硫塔10、多孔托盘11、多级喷淋层12、单级屋脊式除雾器13管束式除尘器14和净烟气烟道15，原烟气烟道3与一级脱硫塔4的入口端连接，一级脱硫塔4的出口端通过串联烟道7与二级脱硫塔10的入口端连接，二级脱硫塔10的出口端通过净烟气烟道15与烟筒16连接；一级脱硫塔4与二级脱硫塔10通过旁通烟道8并联连接，旁通烟道8的进口端与原烟气烟道3连接，旁通烟道8的出口端与串联烟道7连接，原烟气烟道3上设有蝶阀2，旁通烟道8上设有调节阀9，多孔托盘11、多级喷淋层12、单级屋脊式除雾器13和管束式除尘器14设置在二级脱硫塔10的内部，多孔托盘11位于二级脱硫塔10的入口端上方，喷淋层12位于多孔托盘11的上方，单级屋脊式除雾器13位于喷淋层12的上方，管束式除尘器14位于单级屋脊式除雾器13与二级脱硫塔10的出口端之间。所述多孔托盘11的材质为2205双相不锈钢，开孔率为30～40％，托盘阻力为340Pa；单级屋脊式除雾器13的材质为PP材料；多级喷淋层12由四层喷淋层构成，每层喷淋层为石灰石—石膏浆液。
上述脱硫装置的使用方法请参看实施例1和实施例2。
实施例1
一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1、烧结原烟气入口SO2浓度为798mg/Nm3，单独运行二级脱硫塔10，启动主引风机1、关闭蝶阀2、打开调节阀9，将含尘量为178mg/Nm3的烧结原烟气通过旁通烟道8引入二级脱硫塔10。
2、烧结原烟气在二级脱硫塔10内自下而上逆向流动，先经过多孔托盘11，由于塔内喷淋作用多孔托盘11表面具有一定厚度的积液层，烧结原烟气穿过积液层时不仅有效截留了烧结原烟气中烟尘含量以及浆液携带量，同时有利于整流烟气分布，将烧结原烟气流速降至3.2m/s，延长烧结原烟气在二级脱硫塔10内反应时间，提高脱硫效果。
3、烧结原烟气穿过多孔托盘11后继续向上流经多级喷淋层12，石灰石—石膏浆液的PH值控制在5.5～6.0范围内，烧结原烟气中的SO2与多级喷淋层12中的Ca(OH)2在二级脱硫塔10内充分接触完成脱硫过程，脱硫效率为97.2％，二级脱硫塔10出口烟气的SO2出口浓度为22.3mg/m3。
4、穿过多级喷淋层12后的烧结原烟气为饱和湿烟气，饱和湿烟气在二级脱硫塔10内继续向上流动，流经单级屋脊式除雾器13后脱除饱和湿烟气中雾滴浆液的夹带量，单级屋脊式除雾器13出口处烟气中的含水量为68.8mg/Nm3。
5、经脱硫、除雾后的烧结净烟气在二级脱硫塔10内继续向上流动，进入管束式除尘器14，管束式除尘器14用于脱除烧结净烟气中的粉尘颗粒以及浆液液滴，管束式除尘器14出口粉尘浓度为29.9mg/Nm3。
6、经过双塔双循环湿法脱硫工艺后的烧结净烟气达到脱硫烟气治理超低排放标准，沿净烟气烟道15进入烟筒16后高空排放，完成烟气治理。
实施例2
一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1、当烧结原烟气入口SO2浓度为3346mg/Nm3，粉尘浓度为192mg/Nm3，烧结原烟气总体积量较大时，同时运行一级脱硫塔4和二级脱硫塔10，将一级脱硫塔4的空塔风速降至3.5m/s，启动主引风机1、打开蝶阀2和调节阀9，将20％体积量的烧结原烟气通过旁通烟道8引入二级脱硫塔10，将80％体积量的烧结原烟气通过原烟气烟道3引入一级脱硫塔4完成初步脱硫。
2、一级脱硫塔4出口烟气的SO2烟气浓度为120mg/Nm3，通过串联烟道7和旁通烟道8与SO2浓度为3346mg/Nm3的烧结原烟气混合后通入二级脱硫塔10，在脱硫塔10内自下而上逆向流动。先经过多孔托盘11，由于塔内喷淋作用多孔托盘11表面具有一定厚度的积液层，烧结原烟气穿过积液层时不仅有效截留了烧结原烟气中烟尘含量以及浆液携带量，同时有利于整流烟气分布，将烧结原烟气流速降至3.4m/s，延长烧结原烟气在二级脱硫塔10内反应时间，提高脱硫效果。
3、烧结原烟气穿过多孔托盘11后继续向上流经多级喷淋层12，石灰石—石膏浆液的PH值控制在5.0～6.0范围内，烧结原烟气中的SO2与多级喷淋层12中的Ca(OH)2在二级脱硫塔10内充分接触完成脱硫过程，脱硫效率为96.8％，二级脱硫塔10出口烟气的SO2出口浓度为24.48mg/m3。
4、穿过多级喷淋层12后的烧结原烟气为饱和湿烟气，饱和湿烟气在二级脱硫塔10内继续向上流动，流经单级屋脊式除雾器13后脱除饱和湿烟气中雾滴浆液的夹带量，单级屋脊式除雾器13出口处烟气中的含水量为65.4mg/Nm3。
5、经脱硫、除雾后的烧结净烟气在二级脱硫塔10内继续向上流动，进入管束式除尘器14，管束式除尘器14用于脱除烧结净烟气中的粉尘颗粒以及浆液液滴，保证管束式除尘器14出口粉尘浓度为31.2mg/Nm3。
6、经过双塔双循环湿法脱硫工艺后的烧结净烟气达到脱硫烟气治理超低排放标准，沿净烟气烟道15进入烟筒16后高空排放，完成烟气治理。
Claims (5)
1.一种配带串并联烟道的双塔双循环湿法脱硫装置，其特征在于，包括蝶阀(2)、原烟气烟道(3)、一级脱硫塔(4)、串联烟道(7)、旁通烟道(8)、调节阀(9)、二级脱硫塔(10)、多孔托盘(11)、多级喷淋层(12)、单级屋脊式除雾器(13)、管束式除尘器(14)和净烟气烟道(15)；原烟气烟道(3)与一级脱硫塔(4)的入口端连接，一级脱硫塔(4)的出口端通过串联烟道(7)与二级脱硫塔(10)的入口端连接，二级脱硫塔(10)的出口端通过净烟气烟道(15)与烟筒(16)连接，一级脱硫塔(4)与二级脱硫塔(10)通过旁通烟道(8)并联连接，旁通烟道(8)的进口端与原烟气烟道(3)连接，旁通烟道(8)的出口端与串联烟道(7)连接，原烟气烟道(3)上设有蝶阀(2)，旁通烟道(8)上设有调节阀(9)，多孔托盘(11)、多级喷淋层(12)、单级屋脊式除雾器(13)和管束式除尘器(14)设置在二级脱硫塔(10)的内部，多孔托盘(11)位于二级脱硫塔(10)的入口端上方，喷淋层(12)位于多孔托盘(11)的上方，单级屋脊式除雾器(13)位于喷淋层(12)的上方，管束式除尘器(14)位于单级屋脊式除雾器(13)与二级脱硫塔(10)的出口端之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔托盘(11)的材质为2205双相不锈钢，开孔率为30～40％，托盘阻力为300～400Pa。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单级屋脊式除雾器(13)的材质为PP材料。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多级喷淋层(12)由四层喷淋层构成，每层喷淋层为石灰石—石膏浆液。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1)当烧结原烟气入口SO2浓度≤834mg/Nm3时，单独运行二级脱硫塔(10)，启动主引风机(1)、关闭蝶阀(2)、打开调节阀(9)，将烧结原烟气通过旁通烟道(8)引入二级脱硫塔(10)；当烧结原烟气入口SO2浓度为834mg/Nm3＜CSO2≤3500mg/Nm3时，同时运行一级脱硫塔(4)和二级脱硫塔(10)，将一级脱硫塔(4)的空塔风速降至3.5m/s，启动主引风机(1)、打开蝶阀(2)和调节阀(9)，将10％～30％体积量的烧结原烟气通过旁通烟道(8)引入二级脱硫塔(10)，将70％～90％体积量的烧结原烟气通过原烟气烟道(3)引入一级脱硫塔(4)完成初步脱硫；
2)烧结原烟气在二级脱硫塔(10)内自下而上逆向流动，流经多孔托盘(11)表面积液层，将烧结原烟气流速降至3.2～3.5m/s，延长烧结原烟气在二级脱硫塔(10)内反应时间，截留了烧结原烟气中烟尘含量以及浆液携带量；
3)烧结原烟气穿过多孔托盘(11)后继续向上流经多级喷淋层(12)，石灰石—石膏浆液的PH值控制在5.0～6.0范围内，烧结原烟气中的SO2与多级喷淋层(12)中的Ca(OH)2在二级脱硫塔(10)内充分接触完成脱硫过程，脱硫效率≥96.4％，二级脱硫塔(10)出口烟气的SO2浓度≤30mg/m3；
4)穿过多级喷淋层(12)后的烧结原烟气为饱和湿烟气，饱和湿烟气在二级脱硫塔(10)内继续向上流动，流经单级屋脊式除雾器(13)后脱除饱和湿烟气中雾滴浆液的夹带量，单级屋脊式除雾器(13)出口处烟气中的含水量≤75mg/Nm3；
5)经脱硫、除雾后的烧结净烟气在二级脱硫塔(10)内继续向上流动，进入管束式除尘器(14)，管束式除尘器(14)用于脱除烧结净烟气中的粉尘颗粒以及浆液液滴，保证管束式除尘器(14)出口粉尘浓度≤35mg/Nm3；
6)经过双塔双循环湿法脱硫工艺后的烧结净烟气达到脱硫烟气治理超低排放标准，沿净烟气烟道(15)进入烟筒(16)后高空排放，完成烟气治理。
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