CN112675682A - 一种单塔脱硫超净处理系统及脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟气脱硫技术领域，公开了一种单塔脱硫超净处理系统及脱硫工艺，包括预吸收装置及脱硫塔，预吸收装置采用喷淋对烟气进行预吸收；脱硫塔内部从下至上依次设置吸收塔、扰流增效板、喷淋层、浆液循环泵、协同除尘装置、除雾器；经预吸收的烟气通过吸收塔进入脱硫塔最终完成脱硫超净处理。本发明中，烟气经预吸收洗涤，20～30％的SO₂被捕集下来，温度及浓度的降低更利于后续吸收塔吸收；此外扰流增效板及协同除尘装置的设计更加提升了脱硫效率及脱硫能力。该系统可以在单塔吸收塔入口SO₂浓度≤6200mg/Nm³条件下，实现吸收塔出口SO₂浓度值低于35mg/Nm³，颗粒物浓度值低于5mg/Nm³的排放要求。

Description

一种单塔脱硫超净处理系统及脱硫工艺

技术领域

本发明涉及烟气脱硫技术领域，特别涉及一种单塔脱硫超净处理系统及脱硫工艺。

背景技术

目前国内90％以上燃煤机组的烟气脱硫治理采用石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺，该工艺对SO₂有很高的脱除效率。随着效益的提高，企业运营成本控制，煤质来源变化太大，国内对烟气排放的要求均采用超净指标控制(SO₂≤35mg/Nm³，粉尘≤10mg/Nm³)，因此大大限定了单塔处理效率，在入口SO₂排放浓度超过4000mg/Nm³的条件下，大部分企业采用的是双塔双循环的工艺路线，但存在占地面积大、投资成本大、运行费用高等不足；提高单塔处理能力、不增加占地、降低运行费用和检修维护方便已成为当前烟气脱硫除尘技术领域中的一个研究热点，开发出一种高效高浓度单塔脱硫超净处理工艺也是十分必要。

此外，现有的脱硫技术难点在于进入吸收塔的烟气流场不均匀、如何加大液膜的比表面积，如何延长烟气与液滴的接触时间。为了改善进入吸收塔内的烟气流场通常做法是在入口增加导流叶片，在进口之上加一个托盘，相比增加导流叶片可以让烟气的流场更均匀，但随着脱硫效率的提高，液膜的厚度也在增加，由于汽水混合带来大量的泡沫，影响托盘性能更大程度的发挥，与后面加大液膜的比表面积有所冲突，这也是制约传质的阻碍。

另外，当烟气SO₂浓度含量较高时，受吸收塔脱硫效果的限制影响最终烟气脱硫效果，解决不了较高SO₂浓度烟气的脱硫处理。

因此，有必要设计一种单塔脱硫超净处理系统，解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单塔脱硫超净处理系统及脱硫工艺，以解决现有技术中单塔脱硫脱硫成本高、效率低下及脱硫不达标等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种单塔脱硫超净处理系统，包括脱硫塔及预吸收装置；其中：

所述预吸收装置包括预喷淋循环泵，预喷淋循环箱，烟道及预喷淋层；预喷淋层设置在烟道内，烟道下端与预喷淋循环箱连通，预喷淋循环箱通过预喷淋循环泵连通预喷淋层输送喷淋液；

所述脱硫塔内部包括吸收塔及设置在吸收塔上方的协同除尘装置，还包括吸收塔上方从下至上依次设置的扰流增效板，喷淋层以及除雾器；所述喷淋层与吸收塔之间设有浆液循环泵，所述扰流增效板表面设有开孔；

所述烟道出口与吸收塔连通。

进一步地，所述扰流增效板覆盖整个吸收塔截面，截面内接正方形中设置多个开孔，开孔率为40％，正方形外边缘开孔率为15％；优选地，所述扰流增效板截面内接正方形中设置带多边锯齿的孔。

进一步地，所述协同除尘装置位于喷淋层与除雾器之间。

进一步地，，所述协同除尘装置覆盖整个吸收塔截面，表面开有锯齿孔，开孔总面积为吸收塔截面的40％。

进一步地，所述预喷淋层采用顺流式布置；优选地，所述预喷淋层的喷淋管采用管网式，材质采用2205不锈钢；所述预喷淋层的喷嘴采用实心锥喷嘴，材质采用2205不锈钢。

本发明的另一个目的在于，提供以上所述单塔脱硫超净处理系统的脱硫工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)预喷淋循环箱中的脱硫液经预喷淋循环泵送至预喷淋层，对进入烟道内的烟气进行预喷淋脱硫；预喷淋层控制的液气比≤0.5L/Nm³；

2)预喷淋后的烟气进入吸收塔，浆液循环泵将吸收塔中的脱硫液送至喷淋层对烟气进行喷淋脱硫，烟气经协同除尘装置除尘，经除雾层除雾；

3)脱硫后的气体自烟气出口排出。

进一步地，所述烟气进入脱硫塔时流速为12-15m/s，在吸收塔中的流速为3-4m/s。

进一步地，所述喷淋层与所述除雾层间距为3-3.5m；所述协同除尘装置位于两者之间。

进一步地，所述喷淋层为管网式，所述协同除尘装置与喷淋层顶层喷淋管中心线距离不低于1.5m。

本发明的技术效果和优点：

1.本发明在吸收塔的上游烟道处设置一套预吸收装置，烟气经过预吸收装置，此过程中烟气中的SOx以及颗粒物被清水液滴捕集进入吸收塔，降低了脱硫塔脱硫压力，更好地提升了脱硫效果。

2.本发明中根据脱硫塔烟气流场的特性设计了扰流增效板，采用不均衡开孔，使得烟气均布，流场更顺，与传统技术不同，扰流增效板以气速为扰动主要参数，使浆液在气流中形成非均相态，气液在非均相态混合、传质和传热，大大提高了气液传质传热接触时间，液膜不断更新，气液接触充分，相较于单纯的托盘塔，液膜更换更频繁，也极大提高了气液传质效率。此外，扰流增效板中间设置带多边锯齿的孔，由于高速烟气在锯齿边缘速度很快，烟气通过锯齿的孔后，形成的泡沫很容易破裂，大大保障了液膜的表面积，增大了烟气的接触时间，提高了脱硫效率。

3.本发明中设计的协同除尘装置布置在顶层喷淋管上方，覆盖整个吸收塔截面，由若干锯齿孔组成，除尘效果更佳。

4.本发明提供的单塔脱硫超净处理系统操作简单，可执行性强，对原有系统改动较少，只需安装该预喷淋系统、扰流增效板及协同除尘装置就可以实现烟气提效，可以在SO₂浓度≤6200mg/Nm³条件下，实现吸收塔出口SO₂浓度值低于35mg/Nm³，颗粒物浓度值低于5mg/Nm³的排放要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一种单塔脱硫超净处理系统的整体示意图。

图2为本发明扰流增效板的结构示意图。

图中：101预喷淋循环泵，102预喷淋循环箱，103烟道，104预喷淋层，201吸收塔，202扰流增效板，203喷淋层，204浆液循环泵，205协同除尘装置，206除雾器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

如图1所示，本发明提供一种单塔脱硫超净处理系统，包括在上游设置的预吸收装置，以及脱硫塔；预吸收装置包括预喷淋循环泵101，预喷淋循环箱102，烟道103及预喷淋层104；预喷淋层104设置在烟道103内，烟道103下端与预喷淋循环箱102连通，预喷淋循环箱102通过预喷淋循环泵101连通预喷淋层104输送喷淋液；

所述脱硫塔包括内部从下至上依次设置的吸收塔201、扰流增效板202、喷淋层203以及除雾器206，还包括协同除尘装置205；所述喷淋层203与吸收塔201之间设有浆液循环泵204，所述扰流增效板202表面设有开孔，所述除雾器206连通工艺水管；

所述烟道103出口与吸收塔201连通。

为了更好的除尘效果，所述协同除尘装置205位于喷淋层203与除雾器206之间。

如图2所示，所述扰流增效板202面积为脱硫塔内截面面积，中间内接正方形中设置带多边锯齿的孔，开孔率为40％，边缘开孔率为15％；优选地，扰流增效板的材质为2205不锈钢。

进一步地，所述协同除尘装置205覆盖整个吸收塔截面，表面开有锯齿孔，开孔总面积为吸收塔截面的40％。

进一步地，以上所述吸收塔201中还设有用于搅拌吸收浆液的搅拌桨，保证吸收浆液的均一性。

优选地，预喷淋层104采用顺流式布置，预喷淋层104的喷淋管采用管网式，材质采用2205不锈钢；预喷淋层104的喷嘴采用实心锥喷嘴，材质采用2205。

本发明提供的单塔脱硫超净处理系统中，预喷淋层104控制的液气比≤0.5L/Nm³，为防止出口温度过低(≤100℃)，破坏整个系统的水平衡，同时要保障预喷淋系统的脱硫效率。

本发明所述喷淋浆液可采用石灰、石灰石和用石灰质药剂配制的碱性溶液；预喷淋优选采用10％的氢氧化钠溶液，因控制温度低于≤100℃，在低的液气比下可以达到70％的效率，同时因是独立系统，在投入少量的吸收剂达到更高的预喷淋脱硫效果，因此提高二氧化硫入口浓度更有宽限的范围。

本发明提供的单塔脱硫超净处理系统中，脱硫塔入口为矩形烟道，与吸收塔201连通，进入脱硫塔的烟气流速为12～15m/s，吸收塔内的流速为3～4m/s时脱硫效果较好。

本发明提供的单塔脱硫超净处理系统中，为保证除尘除雾效果，优选地，除雾器206采用屋脊式；喷淋层203为管网式，协同除尘装置206与喷淋层203顶层喷淋管中心线不低于1.5m，协同除尘装置206与除雾器之间间距为3～3.5m。

所述方案中，由于烟气在入口处的特性，在远离烟气入口的塔内壁附近形成高速的上升气流，在靠近烟气入口的塔内壁产生局部负压，形成涡流导致使烟气难以与喷淋液均匀接触，严重影响气液两相的传质，出现烟气逃逸现象。为创造一个均匀的流场，烟气进口与喷淋层203设置一层扰流增效板202，扰流增效板采用不均衡开孔率布置，中间开孔率高，边缘开孔率低，很好的规避了烟气的射流效应，为提高脱硫效率，减少泡沫对烟气脱硫效率的影响，扰流增效板202中间设置带多边锯齿的孔，由于高速烟气在锯齿边缘速度很快，烟气通过锯齿的孔后，形成的泡沫很容易破裂，大大保障了液膜的表面积，增大了烟气的接触时间，提高了脱硫效率。

本发明上述预吸收装置中，启动预吸收时，烟气经由引风机在烟道103内经过清水洗涤，20～30％的SO_x被捕集下来，被捕集的含酸废水经过预喷淋循环箱102循环利用，由于烟气的温度降低，更利于后续吸收塔的脱硫吸收，并且可以根据工况调节清水及喷淋液流量达到需要的烟气温度。

烟气被预吸收装置处理后进入脱硫塔内部进一步吸收脱硫，吸收塔201中烟气上升进入扰流增效板202，破坏了烟气的涡流，被喷淋层203喷淋下来的液膜吸收脱硫，吸收浆液向下回到吸收塔201后经浆液循环泵204打入喷淋层203循环喷淋；烟气穿过喷淋层203后经协同除尘装置204除尘再经除雾器206除雾后即可排放。

本发明提供的单塔脱硫超净处理系统操作简单，可执行性强，对原有系统改动较少，只需安装该预喷淋系统、扰流增效板202及协同除尘装置205就可以实现烟气提效，当预喷淋层104控制的液气比≤0.5L/Nm³、进入脱硫塔的烟气流速为12～15m/s、吸收塔201内的流速为3～4m/s时，在单塔吸收塔入口SO₂浓度≤6200mg/Nm³条件下，可实现吸收塔出口SO₂浓度值低于35mg/Nm³，颗粒物浓度值低于5mg/Nm³的排放要求。

以下是所述单塔脱硫超净处理系统脱硫实施例，从引风机中出来的烟气SO₂浓度为6200mg/Nm³，初始温度为200-250℃。

实施例1

一种单塔脱硫超净处理工艺，包括如下步骤：

1)预喷淋循环箱102中的脱硫液经预喷淋循环泵101送至预喷淋层104，对进入烟道103内的烟气进行预喷淋脱硫；预喷淋层104控制的液气比为0.5L/Nm³；

2)控制引风机进而控制预喷淋后的烟气以12m/s的速度进入吸收塔201，此时检测脱硫塔进气口烟气温度为105℃，控制吸收塔内烟气平均流速为3m/s，浆液循环泵204将吸收塔201中的脱硫液送至喷淋层203对烟气进行喷淋脱硫，烟气先后经协同除尘装置205除尘、经除雾层206除雾；其中协同除尘装置206与喷淋层203顶层喷淋管中心线不低于1.5m，协同除尘装置206与除雾器之间间距为3～3.5m。

3)脱硫后的气体自烟气出口排出，经检测脱硫塔出口SO₂浓度值为22mg/Nm³，颗粒物浓度值为3mg/Nm³。

实施例2

脱硫处理工艺步骤同实施例1，预喷淋时液气比为0.3L/Nm³，控制引风机进而控制进入脱硫塔烟气流速为15m/s，经检测脱硫塔进气口烟气温度为155℃；吸收塔内烟气平均流速4m/s，其他条件不变，脱硫后的气体自烟气出口排出，经检测脱硫塔出口SO₂浓度值为31mg/Nm³，颗粒物浓度值为4.1mg/Nm³。

实施例3

脱硫处理工艺步骤同实施例1，预喷淋时液气比为0.2L/Nm³，控制引风机进而控制进入脱硫塔烟气流速为15m/s，经检测脱硫塔进气口烟气温度为180℃；吸收塔内烟气平均流速4m/s，其他条件不变，脱硫后的气体自烟气出口排出，经检测脱硫塔出口SO₂浓度值为35mg/Nm³，颗粒物浓度值为4.3mg/Nm³。

实施例4

脱硫处理工艺步骤同实施例1，预喷淋时液气比为0.5L/Nm³，控制引风机进而控制进入脱硫塔烟气流速为15m/s，经检测脱硫塔进气口烟气温度为145℃；吸收塔内烟气平均流速4m/s，其他条件不变，脱硫后的气体自烟气出口排出，经检测脱硫塔出口SO₂浓度值为27mg/Nm³，颗粒物浓度值为4.0mg/Nm³。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种单塔脱硫超净处理系统，其特征在于，包括脱硫塔及预吸收装置；

所述预吸收装置包括预喷淋循环泵(101)，预喷淋循环箱(102)，烟道(103)及预喷淋层(104)；预喷淋层(104)设置在烟道(103)内，烟道(103)下端与预喷淋循环箱(102)连通，预喷淋循环箱(102)通过预喷淋循环泵(101)连通预喷淋层(104)输送喷淋液；

所述脱硫塔内部包括吸收塔(201)及设置在吸收塔(201)上方的协同除尘装置(205)，还包括吸收塔(201)上方从下至上依次设置的扰流增效板(202)，喷淋层(203)以及除雾器(206)；所述喷淋层(203)与吸收塔(201)之间设有浆液循环泵(204)，所述扰流增效板(202)表面设有开孔；

所述烟道(103)出口与吸收塔(201)连通。

2.根据权利要求1所述的单塔脱硫超净处理系统，其特征在于，所述扰流增效板(202)覆盖整个吸收塔截面，截面内接正方形中设置多个开孔，开孔率为40％，正方形外边缘开孔率为15％。

3.根据权利要求2所述的单塔脱硫超净处理系统，其特征在于，所述扰流增效板截面内接正方形中设置带多边锯齿的孔。

4.根据权利要求1所述的单塔脱硫超净处理系统，其特征在于，所述协同除尘装置(205)位于喷淋层(203)与除雾器(206)之间。

5.根据权利要求1所述的单塔脱硫超净处理系统，其特征在于，所述协同除尘装置(205)覆盖整个吸收塔截面，表面开有锯齿孔，开孔总面积为吸收塔截面的40％。

6.根据权利要求1所述的单塔脱硫超净处理系统，其特征在于，所述预喷淋层(104)采用顺流式布置；所述预喷淋层(104)的喷淋管采用管网式，喷嘴采用实心锥喷嘴，材质均采用2205不锈钢。

7.权利要求1所述的单塔脱硫超净处理系统的脱硫工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)预喷淋循环箱(102)中的脱硫液经预喷淋循环泵(101)送至预喷淋层(104)，对进入烟道(103)内的烟气进行预喷淋脱硫；预喷淋层(104)控制的液气比≤0.5L/Nm³；

2)预喷淋后的烟气进入吸收塔(201)，浆液循环泵(204)将吸收塔(201)中的脱硫液送至喷淋层(203)对烟气进行喷淋脱硫，烟气经协同除尘装置(205)除尘，经除雾层(206)除雾；

3)脱硫后的气体自烟气出口排出。

8.根据权利要求7所述的脱硫工艺，其特征在于，所述烟气进入脱硫塔时流速为12～15m/s，在吸收塔中的平均流速为3～4m/s。

9.根据权利要求7所述的脱硫工艺，其特征在于，所述喷淋层(203)与所述除雾层(205)间距为3～3.5m；所述协同除尘装置(206)位于两者之间。

10.根据权利要求7所述的脱硫工艺，其特征在于，所述喷淋层(203)为管网式，所述协同除尘装置(206)与喷淋层(203)顶层喷淋管中心线距离不低于1.5m。

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