CN112169545A - 一种双吸收剂双循环脱硫塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双吸收剂双循环脱硫塔，其中部设置液体收集器将脱硫塔内二氧化硫吸收区分为上下两个区域，下方区域自下而上设置气液分布器和第一级喷淋层，上方区域设置第二级喷淋层；第一级喷淋层与吸收塔浆池连接，第二级喷淋层与塔外浆液箱相连，塔外浆液箱与碱液输送管相连；液体收集器包括从上至下设置的液体收集盘、液体收集盘排放管道、液体收集盘冲洗管道和液体收集盘除雾器；液体收集盘排放管道上部与液体收集盘相连、下部分为两条支路分别与吸收塔浆池和塔外浆液箱相连；液体收集盘冲洗管道上布置喷嘴口朝上的喷嘴。本发明不仅可以提高二氧化硫和粉尘的脱除效率，实现烟气超超低排放，而且施工难度小、检修方便、运行过程中不易结垢。

Description

一种双吸收剂双循环脱硫塔
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及一种双吸收剂双循环脱硫塔。
背景技术
燃煤发电是我国煤资源利用之“最清洁”的方式，将煤炭的使用集中于电煤无疑是最正确的选择。超低排放技术在燃煤电厂的应用成效显著，超低排放改造后的电厂气体污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值，烟尘≤10mg/Nm3，SO2≤35mg/Nm3、NOx≤50mg/Nm3，极大地提升了公众对煤炭清洁利用的信心。
国际能源署根据当前的技术发展情况，制定了2020年及2030年的燃煤电厂污染物排放目标，2020年目标：烟尘为1～2mg/m3，NOx为30mg/m3，SOx为25mg/m3；2030年目标：烟尘＜1mg/m3，NOx＜10mg/m3，SOx＜10mg/m3。基于上述目标，国内部分燃煤电厂已开展示范工程建设，探索实现烟尘＜1mg/m3，NOx＜10mg/m3，SOx＜10mg/m3的超超低排放指标的工艺路线和装置。
常规脱硫塔一般为单段吸收，即吸收塔只有一个浆池，不论设置几个喷淋层，吸收二氧化硫的浆液组成相同。在这种情况下，提高脱硫效率的主要手段有两个：1)提高喷淋浆液的层数或浆液流量，即提高液气比；2)增加石灰石浆液的加入量，提高吸收浆液的PH值，即提高Ca/S比。对于前者，液气比提高在一定范围内可以明显提高脱硫效率，超过了这一范围，再增大液气比对提高脱硫效率的作用有限；对于后者，提高Ca/S比，可以显著增加脱硫效率，但是过高的Ca/S比必然会增大石灰石消耗量，非常不经济。
为实现SO2的超超低排放指标，目前国内示范工程均采用双循环工艺。中国专利CN205386408U公开了一种凹凸双区高效耦合脱硫系统，包括低pH值区反应系统、高pH值区反应系统及凹凸气液均布环。其低pH值区反应系统和高pH值区反应系统各自有独立的浆池或塔外浆液箱，低pH值有利于石灰石和亚硫酸钙的溶解，高pH值有利于SO2吸收，凹凸气液均布环有效解决浆液挂壁和SO2逃逸现象，进一步提高SO2脱除效率，满足超超低排放要求。中国专利CN204911218U公开了一种单塔双区循环吸收脱硫系统，通过设置在吸收塔中部的集液盘，将吸收区分为高pH值区和低pH值区，能够实现二氧化硫的超低排放目标。
上述专利技术的总体思路均是通过两段吸收来提高二氧化硫的脱除效率，为实现单塔双循环，吸收区均设有液体收集器。该方式可以实现二氧化硫的超超低排放，但实际工程建设和运行中存在如下问题：
1)液体收集器整体为斜面或曲面，施工难度大，检修不方便。
2)烟气从一级吸收区经过液体收集器进入二级吸收区时，烟气携带的浆液会粘附在液体收集器底部导致结垢，而且清理困难。
3)二级吸收剂采用高pH值石灰石浆液，易造成二级吸收区结垢。
4)两段喷淋虽然能实现二氧化硫的超超低排放，但是除尘效率不高，后续湿式电除尘出口难以实现粉尘的超超低排放。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种双吸收剂双循环脱硫塔，该吸收塔不仅可以提高二氧化硫和粉尘的脱除效率，实现烟气超超低排放，而且施工难度小、检修方便、运行过程中不易结垢。
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
一种双吸收剂双循环脱硫塔，包括位于底部的吸收塔浆池和位于所述吸收塔浆池上方的吸收塔入口，所述脱硫塔中部设置液体收集器将脱硫塔内二氧化硫吸收区分为上下两个区域，所述液体收集器下方区域自下而上设置气液分布器和第一级喷淋层，液体收集器上方区域设置第二级喷淋层；所述第一级喷淋层与吸收塔浆池连接，吸收塔浆池与石灰石浆液输送管相连，所述第二级喷淋层与塔外浆液箱相连，塔外浆液箱与碱液输送管相连；
所述液体收集器包括从上至下依次设置的液体收集盘、液体收集盘排放管道、液体收集盘冲洗管道和液体收集盘除雾器；所述液体收集盘排放管道上部与液体收集盘相连、下部分为两条支路分别与吸收塔浆池和塔外浆液箱相连；所述液体收集盘冲洗管道布置在液体收集盘下部，液体收集盘冲洗管道上布置若干喷嘴口朝上的喷嘴；所述液体收集盘除雾器布置在液体收集盘冲洗管道下方、第一级喷淋层的上方。
上述方案中，所述液体收集盘包括沿水平方向布置的一排上弧形板和一排下弧形板，下弧形板位于上弧形板的下方，上弧形板与下弧形板交错分布，上弧形板开口朝下，下弧形板开口朝上。
上述方案中，所述碱液输送管输送至塔外浆液箱内的浆液碱性大于石灰石浆液。
上述方案中，所述碱液输送管输送至塔外浆液箱内的浆液采用钠碱或镁碱浆液。
上述方案中，所述气液分布器设置一层或多层，其中，位于最下层的气液分布器采用非均匀开孔布置，最下层气液分布器包括多个多孔平板，分为塔壁周边高速气流区和塔中部低速气流区两个区，所述高速气流区的多孔平板的孔径和开孔率分别小于低速气流区的多孔平板的孔径和开孔率。
上述方案中，所述液体收集盘除雾器采用屋脊式除雾器或平板除雾器。
上述方案中，所述第二级喷淋层上方设置烟道除雾器或塔内屋脊式除雾器，所述烟道除雾器或塔内屋脊式除雾器设置冲洗水回收装置，将回收的冲洗水输送至所述液体收集盘冲洗管道及液体收集盘除雾器作为冲洗水。
上述方案中，所述第一级喷淋层的层数为～层，各层第一级喷淋层对应配置独立的第一级循环泵，各个第一级循环泵的进出口通过循环管分别与脱硫塔浆池和对应的第一级喷淋层入口连通。
上述方案中，所述第二级喷淋层的层数为～层，其通过循环管与塔外浆液箱相连，循环管上设置有第二级循环泵。
上述方案中，所述吸收塔浆池底部与石膏排出管道相连。
本发明的有益效果在于：
1、本发明利用液体收集器将二氧化硫吸收区分为上下两个区域，下部区域采用常规石灰石浆液作为吸收剂，对烟气中的二氧化硫进行初脱除；上部区域采用钠碱或镁碱等碱性较强的浆液作为吸收剂，对烟气进行精脱除，最终实现二氧化硫超超低排放。本发明实现了单塔双吸收剂双循环，相比较常规单塔双循环工艺进一步提高了脱硫效率，钠碱或镁碱的碱性比常规石灰石浆液的碱性更强，更容易与二氧化硫反应，实现同样的脱硫效率需要的液气比更低，液气比低则循环泵电耗低，且烟气阻力小，风机电耗也降低，因此更节能。
2、本发明采用气液分布器和液体收集器同时作为气液强化传质装置，增加了烟气中粉尘与浆液的接触机会。由于气液分布器和液体收集器的除尘包括气泡、液膜对粉尘的捕集作用，其除尘效果比喷淋的除尘效率高，尤其是脱除PM2.5及以下细小粉尘的性能很高，远高于喷淋洗涤的除尘效率。同时，气液分布器非均匀开孔布置起到均布气流的作用，对提高喷淋层和除雾器及后续湿式电除尘的效果也有良好的帮助。因此，本发明在实现二氧化硫超超低排放的基础上，同时实现了粉尘的超超低排放。
3、本发明上部区域采用钠碱或镁碱，吸收二氧化硫后生成的盐溶解度大，不会发生结垢。液体收集盘下部设置除雾器，降低烟气携带进入上部区域的液滴量，保证上部区域循环浆液钙盐也处于不饱和状态，彻底避免结垢。同时液体收集盘底部设置冲洗水管和冲洗喷嘴，有效防止液体收集盘底部生成湿干垢。
4、液体收集盘底部及液体收集盘除雾器冲洗水采用上部区域塔内屋脊式除雾器或烟道除雾器的回收水，减少系统耗水量，保证系统水平衡。
5、本发明液体收集器整体为水平面布置，相比斜面或曲面布置，施工难度小，检修方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明双吸收剂双循环脱硫塔的整体结构示意图；
图2是图1所示脱硫塔的最下层气液分布器的结构示意图。
图中：10、吸收塔浆池；11、石灰石浆液输送管；12、石膏排出管道；20、吸收塔入口；30、液体收集器；31、液体收集盘；32、液体收集盘排放管道；33、液体收集盘冲洗管道；34、液体收集盘除雾器；41、气液分布器；42、第一级喷淋层；51、第二级喷淋层；52、烟道除雾器；60、吸收塔出口；71、第一级循环泵；72、第二级循环泵；80、塔外浆液箱；81、碱液输送管。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种双吸收剂双循环脱硫塔，脱硫塔中部设置液体收集器30将吸收塔分为上下两个区域，液体收集器30下方区域自下而上依次设置吸收塔浆池10、吸收塔入口20、气液分布器41和第一级喷淋层42；液体收集器30上方区域自下而上依次设置第二级喷淋层51、烟道除雾器52和吸收塔出口60。第一级喷淋层42通过塔外第一级循环泵71与吸收塔浆池10连接，吸收塔浆池10与石灰石浆液输送管11相连。第二级喷淋层51通过塔外第二级循环泵72与塔外浆液箱80相连，塔外浆液箱80与碱液输送管81相连。
液体收集器30包括从上至下依次设置的液体收集盘31、液体收集盘排放管道32、液体收集盘冲洗管道33和液体收集盘除雾器34。液体收集盘31包括沿水平方向布置的一排上弧形板和一排下弧形板，下弧形板位于上弧形板的下方，上弧形板与下弧形板交错分布，上弧形板开口朝下，下弧形板开口朝上，下弧形板底部设有排液孔。液体收集盘排放管道32上部与液体收集盘31的下弧形板相连，下部分为两条支路分别与吸收塔浆池10和塔外浆液箱80相连，液体收集盘排放管道32将部分液体排出至吸收塔浆池10，能够维持塔外浆液箱80液位平稳，同时这部分液体中的残余碱液继续参与下吸收区的反应，不浪费碱液。来自第二级喷淋层51的浆液顺着上弧形板表面流入下弧形板内，并通过液体收集盘排放管道32排放至吸收塔浆池10和塔外浆液箱80。液体收集盘冲洗管道33布置在液体收集盘31下部，液体收集盘冲洗管道33上布置若干喷嘴口朝上的喷嘴，用于对液体收集盘31底部进行冲洗，防止生成湿干垢。液体收集盘除雾器34布置在液体收集盘冲洗管道33下方、第一级喷淋层42的上方。
进一步优化，本实施例中，碱液输送管81输送至塔外浆液箱80内的浆液为钠碱、镁碱等碱性较强的浆液。
进一步优化，本实施例中，气液分布器41设置一层或多层，其中，位于最下层的气液分布器采用非均匀开孔布置，如图2所示，最下层气液分布器包括多个多孔平板，分为塔壁周边高速气流区和塔中部低速气流区两个区，所述高速气流区的多孔平板的孔径和开孔率分别小于低速气流区的多孔平板的孔径和开孔率。
进一步优化，本实施例中，液体收集盘除雾器34采用屋脊式除雾器。
进一步优化，在其它实施例中，第二级喷淋层51上方的烟道除雾器52还可以用塔内屋脊式除雾器替换。烟道除雾器52或塔内屋脊式除雾器设置冲洗水回收装置，以将回收的冲洗水输送至液体收集盘冲洗管道33及液体收集盘除雾器34作为冲洗水，减少系统耗水量，保证系统水平衡。
进一步优化，本实施例中，第一级喷淋层42的层数为2～5层，各层第一级喷淋层42对应配置独立的第一级循环泵71，各个第一级循环泵71的进出口通过循环管分别与吸收塔浆池10和对应的第一级喷淋层42入口连通。
进一步优化，本实施例中，第二级喷淋层51的层数为1～3层。
进一步优化，本实施例中，吸收塔浆池10底部与石膏排出管道12相连。
本发明利用液体收集器30将二氧化硫吸收区分为上下两个区域，下部区域采用常规石灰石浆液作为吸收剂，对烟气中的二氧化硫进行初脱除；上部区域采用钠碱或镁碱等碱性较强的浆液作为吸收剂，对烟气进行精脱除，实现了单塔双吸收剂双循环。烟气从吸收塔入口20进入吸收塔，首先流经气液分布器41以获得改善的均匀的烟气均布，在经过气液分布器41和第一级喷淋层42的过程中，烟气与来自脱硫塔浆池1的浆液发生传质，完成二氧化硫的初脱除；经初脱除的烟气继续向上流经液体收集盘除雾器34，去除烟气中绝大部分液滴及石膏后，再流经液体收集盘31和第二级喷淋层51，在此过程中烟气与来自塔外浆液箱80的碱液发生传质，完成二氧化硫的精脱除。相比较常规单塔双循环工艺进一步提高了脱硫效率，脱硫效率超过99.9％，吸收塔出口二氧化硫排放浓度低于10mg/Nm3，实现超超低排放。
本发明的液体收集器30整体为水平面布置，相比斜面或曲面布置，施工难度小，检修方便。
本发明上部区域采用钠碱或镁碱等碱性较强的浆液，吸收二氧化硫后生成的盐溶解度大，不会发生结垢。液体收集盘31下部设置液体收集盘除雾器34，降低烟气携带进入上部区域的液滴量，保证上部区域循环浆液钙盐也处于不饱和状态，彻底避免结垢。同时液体收集盘31底部设置冲洗水管和冲洗喷嘴，可以分区定期冲洗液体收集盘31，有效防止液体收集盘31底部生成湿干垢。
本发明液体收集盘31底部及液体收集盘除雾器34冲洗水采用上部区域烟道除雾器52的回收水，减少系统耗水量，保证系统水平衡。
本发明的气液分布器41和液体收集盘31同时作为气液强化传质装置，增加了烟气中粉尘与浆液的接触机会。由于气液分布器41和液体收集盘31的除尘包括气泡、液膜对粉尘的捕集作用，其除尘效果比喷淋的除尘效率高，尤其是脱除PM2.5及以下细小粉尘的性能很高，远高于喷淋洗涤的除尘效率。同时，气液分布器41的非均匀开孔布置起到均布气流的作用，对提高喷淋层和除雾器及后续湿式电除尘的效果也有良好的帮助。本发明的吸收塔出口粉尘浓度低于3mg/Nm3，保证后续湿式电除尘器出口粉尘浓度低于1mg/Nm3。因此，本发明在实现二氧化硫超超低排放的基础上，同时实现了粉尘的超超低排放。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种双吸收剂双循环脱硫塔，包括位于底部的吸收塔浆池(10)和位于所述吸收塔浆池(10)上方的吸收塔入口(20)，其特征在于，所述脱硫塔中部设置液体收集器(30)将脱硫塔内二氧化硫吸收区分为上下两个区域，所述液体收集器(30)下方区域自下而上设置气液分布器(41)和第一级喷淋层(42)，液体收集器(30)上方区域设置第二级喷淋层(51)；所述第一级喷淋层(42)与吸收塔浆池(10)连接，吸收塔浆池(10)与石灰石浆液输送管(11)相连，所述第二级喷淋层(51)与塔外浆液箱(80)相连，塔外浆液箱(80)与碱液输送管(81)相连；
所述液体收集器(30)包括从上至下依次设置的液体收集盘(31)、液体收集盘排放管道(32)、液体收集盘冲洗管道(33)和液体收集盘除雾器(34)；所述液体收集盘排放管道(32)上部与液体收集盘(31)相连、下部分为两条支路分别与吸收塔浆池(10)和塔外浆液箱(80)相连；所述液体收集盘冲洗管道(33)布置在液体收集盘(31)下部，液体收集盘冲洗管道(33)上布置若干喷嘴口朝上的喷嘴；所述液体收集盘除雾器(34)布置在液体收集盘冲洗管道(33)下方、第一级喷淋层(42)的上方。
2.根据权利要求1所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述液体收集盘(31)包括沿水平方向布置的一排上弧形板和一排下弧形板，下弧形板位于上弧形板的下方，上弧形板与下弧形板交错分布，上弧形板开口朝下，下弧形板开口朝上。
3.根据权利要求1所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述碱液输送管(81)输送至塔外浆液箱(80)内的浆液碱性大于石灰石浆液。
4.根据权利要求3所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述碱液输送管(81)输送至塔外浆液箱(80)内的浆液采用钠碱或镁碱浆液。
5.根据权利要求1所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述气液分布器(41)设置一层或多层，其中，位于最下层的气液分布器采用非均匀开孔布置，最下层气液分布器包括多个多孔平板，分为塔壁周边高速气流区和塔中部低速气流区两个区，所述高速气流区的多孔平板的孔径和开孔率分别小于低速气流区的多孔平板的孔径和开孔率。
6.根据权利要求1所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述液体收集盘除雾器(34)采用屋脊式除雾器或平板除雾器。
7.根据权利要求1所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述第二级喷淋层上方设置烟道除雾器或塔内屋脊式除雾器，所述烟道除雾器或塔内屋脊式除雾器设置冲洗水回收装置，将回收的冲洗水输送至所述液体收集盘冲洗管道(33)及液体收集盘除雾器(34)作为冲洗水。
8.根据权利要求1所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述第一级喷淋层(42)的层数为2～5层，各层第一级喷淋层(42)对应配置独立的第一级循环泵(71)，各个第一级循环泵(71)的进出口通过循环管分别与脱硫塔浆池(10)和对应的第一级喷淋层(42)入口连通。
9.根据权利要求1所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述第二级喷淋层(51)的层数为1～3层，其通过循环管与塔外浆液箱(80)相连，循环管上设置有第二级循环泵(72)。
10.根据权利要求1所述的双吸收剂双循环脱硫塔，其特征在于，所述吸收塔浆池(10)底部与石膏排出管道(12)相连。
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CN113769566A (zh) * 2021-09-28 2021-12-10 天津汇能朗天环保设备有限公司 一种双循环脱硫工艺及系统

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