CN201161157Y - 烟气脱硫及氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种烟气脱硫及氧化装置，能够联合脱硫、脱硝及脱汞。该烟气脱硫及氧化装置包括设置有烟气入口和烟气出口的塔体。塔体内部由竖直隔离板分成上部气体连通的脱硫室和氧化室，烟气入口设在塔体的脱硫室一侧，而烟气出口设在塔体的氧化室一侧。该装置通过喷淋/鼓泡法一体化联合脱硫、脱硝及脱汞，可以进行烟气中SO₂、NO和Hg的一塔脱除；另外，该装置占地面积小，工艺简单，操作方便，投资运行费用低，脱硫、脱硝及脱汞效率高。

Description

烟气脱硫及氧化装置

技术领域

本实用新型涉及一种烟气脱硫及氧化装置，该装置不但能够脱硫，还能够脱硝及脱汞。

背景技术

近年来，随着国家环保政策的严格要求，燃煤电站烟气脱硫、脱硝被广泛采用。其中脱硫装置以湿法脱硫塔为主，主要有填料塔、喷淋空塔、喷射鼓泡塔，无论是哪一种塔型，其都具有较高的脱硫效率，通常情况下可达到95％的脱硫效率，且湿法脱硫投资运行成本低，性能稳定。对于脱硝，应用较多的是选择性催化还原工艺(SCR)，在催化剂作用下采用NH₃将烟气中NO还原为N₂，达到脱硝目的。然而，SCR脱硝运行成本较高，在使用一定时间后催化剂逐渐失活，脱硝效率随之下降，而催化剂再生或者更换催化剂都需要较高的费用。另外，虽然目前已有不少科研工作者研究了各种脱汞方法，如活性炭吸附、飞灰吸附、湿法氧化洗涤等，然而，工业上还没有一个成熟的工艺装置来脱除烟气中的汞。因此，迫切希望有一种能够高效脱除烟气中的硫、硝以及汞的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种烟气脱硫及氧化装置，能够联合脱硫、脱硝及脱汞。

本实用新型的烟气脱硫及氧化装置包括设置有烟气入口和烟气出口的塔体。所述塔体内部由竖直隔离板分成上部气体连通的脱硫室和氧化室，所述烟气入口设在所述塔体的所述脱硫室一侧，而所述烟气出口设在所述塔体的所述氧化室一侧。

所述竖直隔离板从所述塔体底部向上延伸，但不接触所述塔体的顶部，所述脱硫室和所述氧化室不能通过所述竖直隔离板而流体连通。

所述脱硫室采用喷淋空塔结构，而所述氧化室采用喷射鼓泡塔结构。

所述脱硫室具有在所述烟气入口上方水平设置的脱硫浆液喷射装置，所述脱硫浆液喷射装置的高度低于所述竖直隔离板的高度。

所述脱硫浆液喷射装置由设置在所述塔体外部的浆液循环泵来提供浆液。

所述氧化室包括：氧化吸收液喷射装置，水平设置在所述烟气出口上方，所述氧化吸收液喷射装置的高度低于所述竖直隔离板的高度；水平隔板，设置在所述烟气出口上方并且在所述氧化吸收液喷射装置下方；和喷射管，竖直穿过所述水平隔板并固定于所述水平隔板，所述喷射管的下端开口位于所述烟气出口下方。所述氧化室的所述水平隔板上方空间与所述水平隔板下方空间通过所述喷射管而气体连通。

所述喷射管的上端开口不突出于所述水平隔板。

所述喷射管为多个，以等边三角形的方式布置在所述水平隔板上。

所述氧化吸收液喷射装置包括补液管路和设置在所述补液管路上的多个喷嘴，所述补液管路或者所述喷嘴与所述水平隔板之间的距离为20-100cm。

所述氧化室下部还设置有多个均布于同一水平面上的搅拌器，所述水平面距离所述塔体底平面50-300cm。

该烟气脱硫及氧化装置将应用较为广泛、技术成熟的喷淋空塔和喷射鼓泡塔脱硫技术合为一体，采用石灰石-石膏喷淋法脱硫，并采用喷射鼓泡法脱硝及脱汞。对于湿法脱硫技术常用的两种塔型，石灰石-石膏喷淋空塔内部件少，塔内无结垢现象；喷射鼓泡塔内部件较多，运行要求严格，易出现结垢现象，但喷射鼓泡塔气液接触面积远比喷淋塔大，其对污染物的洗涤效果较喷淋塔好。本实用新型借鉴这两种塔型的优点，首先利用石灰石-石膏喷淋法脱除烟气中大部分SO₂，而后采用气液接触面积较高的鼓泡法氧化吸收烟气中的剩余SO₂、NO和Hg，而氧化吸收液采用易溶于水的氧化剂，吸收液为溶液而不是浆液，因而内构件较多的鼓泡装置不会出现堵塞或结垢现象。为降低投资、运行成本，减小占地面积，本实用新型的烟气脱硫及氧化装置为采用喷淋/鼓泡法脱硫、脱硝及脱汞的一体装置，即一个整体塔型，内分为两个室——脱硫室和氧化室。

附图说明

图1是本实用新型的烟气脱硫及氧化装置的正面结构示意图；

图2是本实用新型的烟气脱硫及氧化装置的一个横截面示意图，示出了氧化吸收液补液管路的布置方式；

图3是本实用新型的烟气脱硫及氧化装置的另一个横截面示意图，示出了喷射管的布置方式；以及

图4是本实用新型的烟气脱硫及氧化装置的又一个横截面示意图，示出了氧化吸收液搅拌器的布置方式。

具体实施方式

参看图1，本实用新型的烟气脱硫及氧化装置(也可称作喷淋/鼓泡联合脱硫、脱硝及脱汞装置)的主体为塔体10，塔体10内设两个室，即脱硫室13和氧化室11。两室用竖直隔离板12分开，隔离板12从塔底向上延伸但不接触塔顶，以使两室上部保持气体连通，但是两室之间不能通过隔离板12进行流体连通。塔体10设置有烟气入口16和烟气出口5，其中烟气入口16设置在脱硫室13远离隔离板12一侧的中部稍靠下处，烟气出口5设置在氧化室11远离隔离板12一侧的中部稍靠下处。

脱硫室13水平设置有包括浆液循环管路15和脱硫浆液喷嘴14的脱硫浆液喷射装置，位于烟气入口16上方，但高度要低于隔离板12的高度。喷嘴14由脱硫室13外部的浆液循环泵19来提供脱硫浆液。另外，脱硫室13还设置有排浆泵1、补浆管20、浆液搅拌器18、氧化风管17等常规设备。

氧化室11水平设置有包括喷嘴8、补液管9以及图2所示的补液管支路21的氧化吸收液喷射装置，位于烟气出口5上方，但高度要低于隔离板12的高度。氧化室11内还设置有水平隔板7和多个喷射管4。隔板7位于烟气出口5上方和喷嘴8下方。多个喷射管4竖直穿过隔板7，其上端部垂直安装在隔板7上，下端开口位于烟气出口5下方，以伸入氧化吸收液中。通过这些喷射管4，氧化室11的隔板7上方空间与隔板7下方空间气体连通。另外，在烟气出口5处还设置有除雾器6。

参看图2，示出了氧化吸收液补液管路的布置方式。氧化吸收液补液管路由补液管9及其上联接的多个支路21构成，各个支路21均匀水平分布于隔板7上方，各个支路21间的距离以及支路21上安装的喷嘴8的个数依据喷嘴8的冲洗范围确定。优选补液管路或者喷嘴8与隔板7间的距离在20～100cm范围内。

隔板7上喷射管4的布置采用等边三角形的均匀布置方法，即将隔板7均匀划分出多个相同的等边三角形，在每个三角形的顶点上布置喷射管4，如图3所示。喷射管4的直径优选为50～300mm，喷射管4的数目依据喷射管4内烟气流速在8～12m/s范围内所需要的横截面积来计算。在确定喷射管4的数目后，即可确定等边三角形的边长，从而确定各个喷射管4在隔板7上的布置位置。

对于常规的石灰石-石膏喷射鼓泡脱硫塔，为避免浆液分层，加强气液传质，通常在塔顶上安装搅拌装置，即搅拌器电机布置在塔顶，通过较长的轴与浆液中的搅拌叶片联接，对浆液进行搅拌。而对于本实用新型，由于采用单隔板形式，且氧化剂易溶于水，即使考虑上被烟气带入的少量石膏，氧化剂溶液(氧化吸收液)与石膏形成的浆液浓度仍然较低。因而，本实用新型采用侧入式小型氧化吸收液搅拌器3，均布于氧化室下方，如图4所示。搅拌器3的数目依据搅拌器搅拌能力的大小确定，多个搅拌器3位于同一水平位置且均布，保证每个搅拌器3搅拌覆盖范围都相等。搅拌器3与塔底的距离应在50～300cm范围内。

本实用新型的结构类似于传统的例如日本川崎重工的折返脱硫塔，脱硫室部分遵照典型湿法脱硫装置设计，但不同的是川崎重工的折返脱硫塔隔离板只是起使烟气折返的作用，下部浆液池仍旧为一个圆形，并未像本实用新型这样将一个圆形分成两部分——脱硫浆液池和氧化吸收液池；此外，川崎重工的折返塔，烟气喷淋洗涤脱硫后发生折返，进入空塔部分，无任何内构件，而后进入水平烟道，在水平烟道中布置除雾器对烟气中的液滴进行脱除。而本实用新型除了保留水平烟道和除雾器外，烟气折返后需要进入氧化室11，从喷射管4进入氧化吸收液进行剩余SO₂、NO和Hg的脱除，脱除后烟气冲出液面，向上移动随后进入水平烟道并经过除雾器6(图中箭头方向为烟气流向)。

在本实用新型中，氧化室11采用喷射鼓泡技术对烟气进行洗涤，脱除其中的污染物。氧化室11采用单隔板7形式，喷射管4上端部垂直安装在隔板7上，保持隔板7上方与喷射管4相通。隔板7上方设置如图2所示形式分布的补液管路，各个支路21上都安装喷嘴8，不仅能够实现新鲜氧化吸收液的补充，而且还能够对隔板7上方的石膏垢物进行冲洗，最终石膏垢物以及氧化吸收液通过喷射管4进入塔体10下部氧化吸收液池内。在烟气脱硫过程中，烟气会携带浆液液滴进入氧化室11，部分液滴会落在隔板7上方，如果不及时冲洗，石膏垢物会逐渐累积，影响设备的安全运行。

塔体10直径的选取根据处理烟气量确定，烟气在脱硫室13和氧化室11的隔板7的上方的流速按照3-4m/s考虑，在烟气流量已知的情况下，即可按此原则计算出脱硫室13和氧化室11的烟气流通横截面积，两部分横截面积之和为塔体10的横截面积，据此可计算出塔体10的直径。脱硫室13与氧化室11中间的隔离板12位置的确定，依据两个室横截面积之比来确定。隔离板12顶部到塔顶的垂直距离的确定，依据烟气流通此处时流速为3-7m/s所需的横截面积计算。

另外，为保证氧化室11的持续稳定运行，新鲜氧化吸收液不断地通过补液管路进入塔体10内，同时氧化室11内的液体也需要不断地通过排液泵2排出，保证液位平衡。

氧化室11的喷射管4与隔板7的联接方式、喷射管4下端开设喷射孔的方式、排液管路的布置等都广为人知，有较多的工业应用，本实用新型不再详细讨论这些部分。

此外，脱硫室13的各个构件的设计、选型、安装等可以参照传统的石灰石-石膏湿法脱硫喷淋空塔，该技术已广为人知。

下面简要描述本实用新型的烟气脱硫及氧化装置的工作原理：

首先，含有SO₂、NO和Hg的燃煤烟气从塔体10的烟气入口16进入脱硫室13内，被脱硫喷嘴14雾化的脱硫浆液液滴洗涤，脱除烟气中大部分SO₂。随后，烟气折返进入氧化室11，从布置在隔板7上的喷射管4鼓入氧化吸收液，在吸收液内，气液接触，烟气中的未脱除SO₂以及NO和Hg被氧化为溶解度较高的SO₃、NO₂和Hg²⁺，达到脱除目的。最后，烟气冲出液面，进入烟气出口5，再经过除雾器6除雾后排出。

脱硫室13中的脱硫浆液在循环泵19的作用下进入脱硫喷嘴14雾化，形成较大的气液接触面积，吸收烟气中的SO₂，液滴从上向下，与烟气逆向接触，最后落入塔体10下部浆液池内，在池内完成与石灰石的反应，生成石膏，经排浆泵1排出。同时，新鲜石灰石脱硫浆液也源源不断地从补浆管20进入浆液池内。为防止塔体内浆液沉淀，浆液搅拌器18对脱硫室内浆液进行不间断搅拌，同时氧化空气从搅拌器18正压侧通过氧化风管17鼓入，用来将亚硫酸氧化为硫酸。

氧化室11中的新鲜氧化吸收液的补充通过补液管路的喷嘴8喷入。首先喷嘴8将氧化吸收液喷出，对隔板7上的石膏垢进行冲洗，随后从喷射管4流入氧化吸收液池中。为防止进入氧化吸收液的少量石膏沉淀，同时加强气液传质，氧化吸收液搅拌器3不间断地对溶液进行搅拌。新鲜氧化剂的加入补充了被消耗掉的氧化剂，同时有酸性物质(如硫酸、硝酸)和可溶性Hg²⁺在溶液中生成，为达到液位和化学反应平衡，同时也需要通过排液泵2进行排液，排出的溶液进行再利用或者废水处理。

本实用新型具有如下优点：

1、通过喷淋/鼓泡一体化联合脱硫、脱硝及脱汞，可以进行烟气中SO₂、NO和Hg的一塔脱除；

2、该烟气脱硫及氧化装置占地面积小，工艺简单，操作方便，投资运行费用低，脱硫、脱硝及脱汞效率高。

Claims (10)

1.一种烟气脱硫及氧化装置，包括设置有烟气入口和烟气出口的塔体，其特征在于：

所述塔体内部由竖直隔离板分成上部气体连通的脱硫室和氧化室，所述烟气入口设在所述塔体的所述脱硫室一侧，而所述烟气出口设在所述塔体的所述氧化室一侧。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：

所述竖直隔离板从所述塔体底部向上延伸，但不接触所述塔体的顶部，所述脱硫室和所述氧化室不能通过所述竖直隔离板而流体连通。

3.根据权利要求2所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：

所述脱硫室采用喷淋空塔结构，而所述氧化室采用喷射鼓泡塔结构。

4.根据权利要求3所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：

所述脱硫室具有在所述烟气入口上方水平设置的脱硫浆液喷射装置，所述脱硫浆液喷射装置的高度低于所述竖直隔离板的高度。

5.根据权利要求4所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：

所述脱硫浆液喷射装置由设置在所述塔体外部的浆液循环泵来提供浆液。

6.根据权利要求3所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：

所述氧化室包括：氧化吸收液喷射装置，水平设置在所述烟气出口上方，所述氧化吸收液喷射装置的高度低于所述竖直隔离板的高度；水平隔板，设置在所述烟气出口上方并且在所述氧化吸收液喷射装置下方；喷射管，竖直穿过所述水平隔板并固定于所述水平隔板，所述喷射管的下端开口位于所述烟气出口下方，

其中所述氧化室的所述水平隔板上方空间与所述水平隔板下方空间通过所述喷射管而气体连通。

7.根据权利要求6所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：

所述喷射管的上端开口不突出于所述水平隔板。

8.根据权利要求6所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：所述喷射管为多个，以等边三角形的方式布置在所述水平隔板上。

9.根据权利要求6所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：所述氧化吸收液喷射装置包括补液管路和设置在所述补液管路上的多个喷嘴，所述补液管路或者所述喷嘴与所述水平隔板之间的距离为20-100cm。

10.根据权利要求6所述的烟气脱硫及氧化装置，其特征在于：

所述氧化室下部还设置有多个均布于同一水平面上的搅拌器，所述水平面距离所述塔体底平面50-300cm。

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