CN110508100A - 烟气多级洗涤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油化工、煤化工、电力行业的锅炉烟气洗涤装置领域，公开了一种烟气多级洗涤系统，包括水洗塔(100)，水洗塔包括有壳体(101)，壳体的底部设有烟气入口(102)，壳体的顶部设有烟气出口(103)，壳体内沿烟气流向依次设有多个清洗单元以形成多级洗涤系统，壳体内还设有为清洗单元提供洗涤水的储液单元，储液单元设有洗涤水出口，洗涤水出口通过第一管路与设置在清洗单元上的洗涤水入口连通。本发明通过多级烟气洗涤，除雾，洗涤效果好，使清洗后的烟气符合超低排放要求，结构简单紧凑，效率高且烟气洗涤效果好。

Description

烟气多级洗涤系统

技术领域

本发明涉及石油化工、煤化工、电力行业的锅炉烟气洗涤装置，具体地涉及烟气多级洗涤系统。

背景技术

随着我国经济不断发展，工业化进程与环境的矛盾越加突出。在石油化工、煤化工和电力行业中，由燃煤锅炉造成的环境污染严重影响国民的身体健康。近年来，国家陆续出台了一系列环保政策，以大幅度降低燃煤锅炉的污染物排放。《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)于2012年1月1日正式实施，重点地区的燃煤锅炉烟气排放量满足GB13223-2011表2中大气污染物排放限的要求，烟尘、二氧化硫、氮氧化物最高允许排放浓度(在基准氧含量6％条件下)分别不高于20、50、100毫克/立方米。为了加快燃煤锅炉升级改造，全力推广锅炉烟气超低排放，改善大气环境质量，国家环保部、国家发改委和国家能源局于2015年12月11日共同发布《关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知》”(环发[2015]164号)，燃煤锅炉烟气中烟尘、二氧化硫、氮氧化物最高允许排放浓度更加严格，其标准分别提高到10、35、50毫克/立方米，因此全面实施燃煤锅炉超低排放是大势所趋。

对于已建成的燃煤锅炉，通过锅炉烟气改造，配套建设脱硫脱硝装置，可有效降低二氧化硫和氮氧化物的排放，基本满足二氧化硫和氮氧化物污染物排放量，但对于燃煤锅炉烟气中脱除烟尘和雾滴效果差。随着国家对锅炉烟气大气污染物排放标准的提高，已经无法满足环保要求，锅炉烟气中降低烟尘和雾滴排放改造势在必行。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在锅炉烟气中烟尘和雾滴过量排放，造成严重污染的问题，提供锅炉烟气多级洗涤系统，烟气经过多级洗涤，使清洗后的烟气中的烟尘和雾滴符合超低排放要求，该系统结构简单紧凑，效率高且烟气洗涤效果好。

为了实现上述目的，本发明提供一种烟气多级洗涤系统，包括水洗塔，所述水洗塔包括有壳体，所述壳体的底部设有烟气入口，所述壳体的顶部设有烟气出口，所述壳体内沿烟气流向依次设有多个清洗单元以形成多级洗涤系统，所述壳体内还设有为所述清洗单元提供洗涤水的储液单元，所述储液单元设有洗涤水出口，所述洗涤水出口通过第一管路与设置在所述清洗单元上的洗涤水入口连通。

优选地，所述清洗单元包括用于喷淋洗涤水的分布管和沿烟气流向设置在所述分布管上游的用于与上升的烟气充分接触的填料层；所述清洗单元还包括设置在所述分布管和填料层之间的用于使喷淋的洗涤水均匀分配的分布器。

优选地，所述第一管路上设有用于给所述洗涤水加压的第一泵体；所述多级洗涤中不同一级的所述第一管路之间还设有使其相互连通的第二管路，所述第二管路上设有用于给所述洗涤水加压的第二泵体和用于控制洗涤水在为本级的所述清洗单元和/或为前一级的所述清洗单元之间切换供水的控制阀组。

优选地，所述多级洗涤系统中位于烟气流向最上游的一级中的所述储液单元设有排污管路。

优选地，所述烟气多级洗涤系统还设有用于给所述储液单元补充洗涤水的补水管路。

优选地，所述烟气多级洗涤系统包括设置在所述壳体的所述烟气出口的上游的除雾器；所述除雾器的上方还设有除雾器清洗管；所述除雾器清洗管与补水管路相连。

优选地，所述壳体为圆筒状，所述烟气入口设置为使得待洗涤的烟气沿所述壳体的切线方向进入所述壳体。

优选地，所述储液单元与所述清洗单元的设置数量相同，且所述储液单元设置在所述清洗单元沿烟气流向的下游，所述多级洗涤中的同一级中的所述储液单元和所述清洗单元一一对应连通。

优选地，所述清洗单元的设置数量为两个，沿烟气流向分别包括一级清洗单元和二级清洗单元，所述储液单元包括对应设置在所述壳体底部的第一储液部和设置在所述壳体中部的集油箱，所述第一储液部为所述一级清洗单元提供洗涤水，所述集油箱为所述二级清洗单元提供洗涤水。

优选地，所述集油箱包括依次设置的收集池、底板和升气帽；所述烟气经过所述一级清洗单元清洗后，通过所述升气帽流向所述二级清洗单元，所述二级清洗单元喷淋的洗涤水通过所述底板收集到所述收集池中。

综上所述，本发明所提供的烟气多级洗涤系统，经过多级水洗、除雾，洗涤效果好，除雾操作，简化工艺流程储液单元；尤其是对于烟尘和雾滴等污染物含量高的锅炉烟气，可采用更多级的水洗，以提高洗涤效果，特别适用于大型塔烟气洗涤，真正实现锅炉烟气超低排放。

附图说明

图1为本发明一实施例中的水洗塔的内部结构示意图；

图2为本发明一实施例中的烟气多级洗涤系统的整体结构示意图。

附图标记说明

100 水洗塔 101 壳体 102 烟气入口

103 烟气出口 200 一级清洗单元 201 一级洗涤水入口

210 一级分布管 211 一级管体 212 一级喷淋管

220 一级分布器 221 一级分布器一级槽 222 一级分布器二级槽

230 一级填料层 300 一级第一管路 310 第一泵体

400 第二管路 401 第一控制阀 410 第二泵体

500 排污管路 501 排污阀 502 排污泵

600 补水管路 601 第一补水阀 602 第二补水阀

603 第三补水阀 700 第一储液部 701 一级洗涤水出口

800 集油箱 801 二级洗涤水出口 810 收集池

820 底板 830 升气帽 900 除雾器

910 除雾器清洗管 200’ 二级清洗单元 201’ 二级洗涤水入口

210’ 二级分布管 220’ 二级分布器 230’ 二级填料层

300’ 二级第一管路 310’ 二级第一泵体 400’ 支路

401’ 第二控制阀

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”通常是指相对于各部件本身的轮廓的内外；“远、近”通常是指相对于各部件本身的轮廓的远近。

如图1并结合图2所示，本发明提供一种烟气多级洗涤系统，包括水洗塔100，所述水洗塔100包括有壳体101，所述壳体101的底部设有烟气入口102，所述壳体的顶部设有烟气出口103。水洗塔100的壳体101为承压外壳，在本实施例中，壳体101进一步包括筒体和分别连接在筒体两端的上端锥形封头和底板，壳体101采用钢板制造，应具有足够的强度和刚度。当然，壳体101的结构并不局限于此，也可以根据实际的需要进行具体结构的设置，在此不再赘述。所述壳体101内沿烟气流向依次设有多个清洗单元以形成多级洗涤系统，在图1和图2所示的实施例为二级洗涤系统，清洗单元包括在壳体101中自下而上设置的一级清洗单元200和二级清洗单元200’。所述壳体101内还设有为清洗单元提供洗涤水的储液单元，对于一级清洗单元200来说，为其提供洗涤水的储液单元为第一储液部700。在第一储液部700上设有一级洗涤水出口701，所述一级洗涤水出口701通过一级第一管路300与设置在一级清洗单元200上的一级洗涤水入口201连通。而对于二级清洗单元200’来说，为其提供洗涤水的储液单元为集油箱800。在集油箱800上设有二级洗涤水出口801，所述二级洗涤水出口801通过二级第一管路300’与设置在二级清洗单元200’上的二级洗涤水入口201’连通。也就是说，本发明最基本的发明点就在于在水洗塔100的壳体101内，通过设置多级洗涤，以达到对烟气较好的清洗效果。

进一步地，为了确保更好的烟气清洗效果，以一级清洗单元200为例，具体包括用于喷淋洗涤水的一级分布管210和沿烟气流向设置在所述一级分布管210上游的用于与上升的烟气充分接触的一级填料层230。如图1所示，一级分布管210包括一级管体211和设置在一级管体211上的一级喷淋管212，洗涤水从一级管体211的一端输入后通过一级喷淋管212喷淋出去。一级分布管210的一级管体211上设置的一级喷淋管212的出水喷淋方向要与一级分布器220相匹配，且一级分布器220应有足够的支撑刚度和强度，并平整度要求，以提高水洗水分布效果。需要说明的是，一级填料层230是采用工程塑料制造而成的，一级填料层230包括有填料支撑梁和填料支撑格栅(图中未示出)，以确保应有足够的强度。主要是用于延长待洗涤的烟气在水洗塔内的停留时间，使其更充分、更均匀地和洗涤水接触，从而提高洗涤水对烟气的洗涤效果。为了进一步使喷淋的洗涤水分布更加均匀，所述一级清洗单元200还包括设置在所述一级分布管210和一级填料层230之间的用于使喷淋的洗涤水均匀分配的一级分布器220。同样地，如图1所示，一级分布器220包括一级分布器一级槽221和设置在一级分布器一级槽221下方的一级分布器二级槽222。一级分布器一级槽221与一级分布器二级槽222相互垂直。由一级喷淋管212喷淋出来的洗涤水经一级分布器一级槽221后由一级分布器二级槽222均布到一级填料层230中，与上升的烟气充分接触洗涤。需要说明的是，对于设置在壳体101中不同位置上的每个清洗单元，都沿着烟气的流向依次包括了上述的一级填料层230、一级分布器220和一级分布管210，在此不再一一赘述。

如图1并结合图2所示，进一步地，为了便于洗涤水在洗涤系统中的输送，所述一级第一管路300上设有用于给所述洗涤水加压的一级第一泵体310。此外，在一级清洗单元200的一级第一管路300和二级清洗单元200’的一级第一管路300之间，即：所述多级洗涤中不同一级的所述一级第一管路300之间，还设有使其相互连通的第二管路400，所述第二管路400上设有用于给所述洗涤水加压的第二泵体410和用于控制洗涤水流向的控制阀组。在所述第二泵体410和控制阀组的不同开、闭状态下，所述多级洗涤中的后一级的所述储液单元中输送的洗涤水能够在为本级的所述清洗单元和/或为前一级的所述清洗单元之间切换供水。也就是说，本发明通过在同一级清洗单元的用于输送洗涤水的第一管路之间增加设置第二管路，并通过对设置在第二管路上的多个控制阀的开、闭进行配合控制，从而实现洗涤水的供应切换。在实际的应用中，可以根据需要对第二管路400和控制阀组中的控制阀的数量和位置进行选择。比如：在图2所示的实施例中，本发明所提供的烟气洗涤系统为两级洗涤系统，在一级和二级清洗单元的用于输送洗涤水的一级第一管路300和二级第一管路300’之间增加设置第二管路400，而且增加第二管路400不仅仅为一条，具体来说，包括了直接设置在一级和二级清洗单元的用于输送洗涤水的一级第一管路300和二级第一管路300’之间增加设置第二管路400，还包括了设置在上述第二管路400和二级第一管路300’之间的支路400’。控制阀组中的控制阀也包括了分别设置在第二管路400上的第一控制阀401和设置在支路400’上的第二控制阀401’。

由于刚刚进入水洗塔的烟气清洁度最差，相比水洗塔中的多级洗涤，一级洗涤后的洗涤水的污染程度是最高的，因此，所述多级洗涤系统中位于烟气流向最上游的一级中的所述储液单元设有排污管路500，用于将污染程度较高的洗涤水排出。另外，由于第二管路400的设置，使得二级清洗单元中的洗涤水也会进入到一级清洁单元的一级第一管路300中，因此，二级清洗单元中的洗涤水同样可以经过排污管路500排出。同时，为了在排污之后不影响洗涤系统中的洗涤水的总量，所述储液单元上还设有用于给所述烟气多级洗涤系统补充洗涤水的补水管路600。补充水为一次水，洗涤水质较好，烟气洗涤效果好。另外，为了使烟气和水洗塔100内的清洗单元200充分接触，增大接触面积，由于壳体101通常为圆筒状，烟气入口102设置为使得待洗涤的烟气沿所述壳体101的切线方向进入所述壳体101，烟气在壳体101内螺旋上升，气体分布均匀。

如上所述，在如图1和图2所示的实施例中，所述储液单元与所述清洗单元200的设置数量相同，且所述储液单元设置在所述清洗单元200沿烟气流向的下游，所述多级洗涤中的同一级中的所述储液单元和所述清洗单元一一对应连通。需要说明的是，储液单元在实际应用中也可以只设置一个，也就是说，可以通过在壳体101中仅设置一个储液单元，且该储液单元可以为不同级内的不同的清洗单元提供洗涤水。

进一步来说，所述集油箱800包括依次设置的收集池810、底板820和升气帽830，所述烟气经过所述一级清洗单元200的清洗后，通过所述升气帽830流向所述二级清洗单元200’，所述二级清洗单元200’喷淋的洗涤水通过所述底板820收集到所述收集池810中。收集好的洗涤水从集油箱800的二级洗涤水出口801进入二级第一管路300’。第一储液部700的一级洗涤水出口701和一级清洗单元上的洗涤水入口201之间通过一级第一管路300相连通；集油箱800的二级洗涤水出口801和二级清洗单元上的二级洗涤水入口201’之间通过二级第一管路300’相连通；在上述的一级第一管路300和二级第一管路300’之间，还设有第二管路400及其支路400’。

为了给洗涤后的烟气有效除雾，在所述壳体101的所述烟气出口103的上游，设有除雾器900。为了有效清洗除雾器900，在除雾器900的上方还设有除雾器清洗管910。结合图2所示，在本实施例中，从补水管路600补充的洗涤水在实际应用中会分别经过三个路径注入三个不同的位置，其中包括：位于壳体101底部的第一储液部700、位于壳体101中部的集油箱800和位于壳体101顶部的除雾器清洗管910。除雾器清洗管910应分布均匀，满足除雾器900定期清洗的要求。另外，除雾器900应有足够的支撑刚度和强度，以满足烟气除雾效果。为了便于检修和填料装卸，可在设备底部、中部和顶部设置人孔。

因此，本发明所提供的烟气多级洗涤系统，在本实施例中包括了两级清洗单元，一级洗涤水储存在水洗塔底部，二级水洗水储存在水洗塔中部的集油箱内，并具有足够的储水空间，设备利用率高，减少设备台数，占地面积小，设备投资低。在实际应用中，也可以根据烟气的品质以及对烟气经洗涤后的清洁度要求设置三级、四级甚至包括更多级的烟气洗涤系统。

结合图1和图2所示，本发明所提供的锅炉烟气多级洗涤的装置的具体工作过程是这样的：

总体来说，来自脱硫塔的烟气从设置在水洗塔100底部的烟气入口102沿壳体101的切线进入水洗塔100，通常情况下，烟气的烟尘浓度为20毫克/立方米，二氧化硫浓度35毫克/立方米，氮氧化物浓度为50克/立方米，雾滴为350毫克/立方米，工作压力为1.5KPa(G)，工作温度为55℃，设计压力为2KPa(G)，设计温度为70℃。烟气在壳体101内螺旋上升，使其在水洗塔100的塔体内分布均匀，经二级水洗、除雾后，从水洗塔100顶部的烟气出口103排出。

具体来说，水洗塔中的一级洗涤水从水洗塔100底部的一级洗涤水出口701排出，经设置在一级第一管路300上的一级第一泵体310加压后，由一级洗涤水入口201返回水洗塔100，经一级分布管210和一级分布器220分布后，使一级洗涤水分布均匀，在一级填料230中与沿壳体101内螺旋上升的烟气充分接触，进行一级水洗。如图2所示，经过了一级水洗的烟气，从集油箱800的底部进入经升气帽830继续上升。

二级洗涤水从水洗塔100中部的集油箱800上的二级洗涤水出口801排出，分为二路洗涤水，其中一路经设置在二级第一管路300’上的二级第一泵体310’加压后，由二级洗涤水入口201’返回水洗塔100，经二级分布管210’和二级分布器220’分布后，使二级洗涤水分布均匀，在二级填料层230’中与上升的烟气充分接触，进行二级水洗。洗涤水储存在水洗塔100中部集油箱800内，要求集油箱800有足够的储存空间。另外一路洗涤水经二级第二泵体410加压后，若循环回路中打开第一控制阀401，关闭第二控制阀401’，则该路洗涤水进入一级水洗系统；若循环回路中关闭阀门第一控制阀401，打开第二控制阀401’，则该路洗涤水进入二级水洗系统。也就是说，本发明通过上述结构设置使一级和二级水洗系统可实现自由调节，且易于控制。

经过二级水洗的烟气再经过设置在水洗塔100顶部的除雾器900进行除雾处理之后，经设置在壳体101顶部的烟气出口103排出，完成二级洗涤和除雾处理。

在上述的处理过程中，整个系统中的一级洗涤水和二级洗涤水需要经排污阀501和排污泵502定期排污，来自界区外的一次补充水经第一补水阀601和第二补水阀602，分别补充到一级洗涤水的第一储液部700和二级洗涤水的集油箱800中。同时，来自界区外的一次补充水还可以经第三补水阀603通过除雾器清洗管910定期为除雾器900进行清洗。

综上所述，本发明的有益效果在于：锅炉烟气从壳体的底部沿壳体切线进入水洗塔，烟气在壳体内螺旋上升，气体分布均匀，经过多级水洗、除雾，洗涤效果好，经水洗处理过的烟气完全能够达到锅炉烟气超低排放要求；在本发明的水洗塔中，对于烟尘中烟尘和雾滴等污染物含量高的锅炉烟气，可在同一台设备中完成多级水洗、除雾等多种处理，可实现一级、二级甚至更多级的水洗、除雾操作，简化工艺流程；通过在水洗塔的多个不同的位置设置储液单元，保证了水洗塔内具有足够的储水空间，设备台数少成本低但利用率高，占地面积小；本发明还实现了在多级水洗的各级之间的自由调节，且易于控制；对于烟尘和雾滴等污染物含量高的锅炉烟气，可采用更多级的水洗，以提高洗涤效果，特别适用于大型塔烟气洗涤，真正实现锅炉烟气超低排放。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，例如，在水洗塔的壳体内部空间足够的基础上，可以将具体实施方式中的二级水洗改变为三级、四级甚至更多级。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟气多级洗涤系统，包括水洗塔(100)，所述水洗塔包括有壳体(101)，所述壳体(101)的底部设有烟气入口(102)，所述壳体(101)的顶部设有烟气出口(103)，其特征在于，所述壳体(101)内沿烟气流向依次设有多个清洗单元以形成多级洗涤系统，所述壳体(101)内还设有为所述清洗单元提供洗涤水的储液单元，所述储液单元设有洗涤水出口，所述洗涤水出口通过第一管路与设置在所述清洗单元上的洗涤水入口连通。

2.根据权利要求1所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述清洗单元包括用于喷淋洗涤水的分布管和沿烟气流向设置在所述分布管上游的用于与上升的烟气充分接触的填料层；

所述清洗单元还包括设置在所述分布管和填料层之间的用于使喷淋的洗涤水均匀分配的分布器。

3.根据权利要求1所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述第一管路上设有用于给所述洗涤水加压的第一泵体；

所述多级洗涤中不同级的所述第一管路之间还设有使其相互连通的第二管路(400)，所述第二管路(400)上设有用于给所述洗涤水加压的第二泵体和用于控制洗涤水在为本级的所述清洗单元和/或为前一级的所述清洗单元之间切换供水的控制阀组。

4.根据权利要求1所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述多级洗涤系统中位于烟气流向最上游的一级中的所述储液单元设有排污管路(500)。

5.根据权利要求1所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述烟气多级洗涤系统还设有用于给所述储液单元补充洗涤水的补水管路(600)。

6.根据权利要求5所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述烟气多级洗涤系统包括设置在所述壳体(101)的所述烟气出口(103)的上游的除雾器(900)；所述除雾器(900)的上方还设有除雾器清洗管(910)；

所述除雾器清洗管(910)与所述补水管路(600)相连。

7.根据权利要求1所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述壳体(101)为圆筒状，所述烟气入口设置为使得待洗涤的烟气沿所述壳体(101)的切线方向进入所述壳体(101)。

8.根据权利要求1所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述储液单元与所述清洗单元的设置数量相同，且所述储液单元设置在所述清洗单元沿烟气流向的下游，所述多级洗涤中的同一级中的所述储液单元和所述清洗单元一一对应连通。

9.根据权利要求8所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述清洗单元的设置数量为两个，沿烟气流向分别包括一级清洗单元(200)和二级清洗单元(200’)，所述储液单元包括对应设置在所述壳体(101)底部的第一储液部(700)和设置在所述壳体(101)中部的集油箱(800)，所述第一储液部(700)为所述一级清洗单元(200)提供洗涤水，所述洗涤水从一级洗涤水出口(701)经一级第一管路(300)从一级洗涤水入口(201)进入一级清洗单元(200)；所述集油箱(800)为所述二级清洗单元(200’)提供洗涤水，所述洗涤水从二级洗涤水出口(801)经二级第一管路(300’)从二级洗涤水入口(201’)进入二级清洗单元(200’)。

10.根据权利要求9所述的烟气多级洗涤系统，其特征在于，所述集油箱(800)包括依次设置的收集池(810)、底板(820)和升气帽(830)；

所述烟气经过所述一级清洗单元(200)清洗后，通过所述升气帽(830)流向所述二级清洗单元(200’)，所述二级清洗单元(200’)喷淋的洗涤水通过所述底板(820)收集到所述收集池(810)中，并通过二级洗涤水出口(801)进入二级洗涤水入口(201’)。