CN202951399U

CN202951399U - 氧化镁法脱硫系统

Info

Publication number: CN202951399U
Application number: CN 201220675764
Authority: CN
Inventors: 杨学志
Original assignee: JILIN FEILONG ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: JILIN FEILONG ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2022-12-10

Abstract

一种氧化镁法脱硫系统，属于环境保护领域。本实用新型的目的是提供一种对烟尘中的污染物进行净化，以达到国家标准的氧化镁法脱硫系统。本实用新型的除尘装置底端出口安装有除渣机，除尘装置通过引风机与预处理装置的预处理装置进烟口连接，预处理装置的预处理装置出烟口与脱硫塔的脱硫塔进烟口连接，脱硫塔排放口通过烟气加热器连接有烟囱，脱硫塔的底端排渣口与曝气池相通。本实用新型设计合理，安装使用方便，通过对烟气的各级处理，更加有效的除去烟尘的硫等对环境造成污染的有害物质，然后排放到大气中，百分百能够达到国家规定的烟气排放标准，保护了环境。

Description

氧化镁法脱硫系统

技术领域

本实用新型属于环境保护领域。

背景技术

环境污染是世界各国急待解决的问题，然而工业发达必然产生大量的污染烟气排放，这就相应出现一些对污染烟气进行净化的设备，现有存在许多种对烟气进行的设备，但其净化效果不是很理想，不是净化达不到指标，就是造价昂贵，是工业企业无法达到国家规定的标准排放。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种对烟尘中的污染物进行净化，以达到国家标准的氧化镁法脱硫系统。

本实用新型的除尘装置底端出口安装有除渣机，除尘装置通过引风机与预处理装置的预处理装置进烟口连接，预处理装置的预处理装置出烟口与脱硫塔的脱硫塔进烟口连接，脱硫塔排放口通过烟气加热器连接有烟囱，脱硫塔的底端排渣口与曝气池相通；

其中预处理装置结构是：预处理装置内部依次安装有均流板、筛板、导流板、除尘器，预处理装置底端是液体池，在预处理装置上安装有维修口，液体池通过管路与净化循环泵连接，净化循环泵又通过管路与筛板连通；

脱硫塔结构是：脱硫塔内部依次安装有pH增效装置、三层喷淋器、除雾器，脱硫塔底端是灰斗，脱硫塔顶端安装有反冲洗装置。

本实用新型设计合理，安装使用方便，通过对烟气的各级处理，更加有效的除去烟尘的硫等对环境造成污染的有害物质，然后排放到大气中，百分百能够达到国家规定的烟气排放标准，保护了环境。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图中1为除尘装置；2为引风机；3为烟囱；4为烟气加热器；5为预处理装置；6为脱硫塔；7为除渣机；8为冲洗水泵；9为水源；10为循环泵；11为渣浆泵；12为旋流脱水机；13为氧化镁搅拌罐；14为浆液池；15为沉淀池；16为曝气池；17为氧化风机；

图2是本实用新型预处理装置结构示意图；

图3是本实用新型脱硫塔结构示意图；

图4是本实用新型工艺路线图。

具体实施方式

本实用新型的除尘装置1底端出口安装有除渣机7，除尘装置1通过引风机2与预处理装置5的预处理装置进烟口51连接，预处理装置5的预处理装置出烟口54与脱硫塔6的脱硫塔进烟口63连接，脱硫塔排放口64通过烟气加热器4连接有烟囱3，脱硫塔6的底端排渣口与曝气池16相通；

其中预处理装置结构是：预处理装置5内部依次安装有均流板52、筛板59、导流板56、除尘器53，预处理装置5底端是液体池57，在预处理装置5上安装有维修口55，液体池57通过管路与净化循环泵58连接，净化循环泵58又通过管路与筛板59连通；

脱硫塔6结构是：脱硫塔6内部依次安装有pH增效装置65、三层喷淋器62、除雾器61，脱硫塔6底端是灰斗66，脱硫塔6顶端安装有反冲洗装置。

本实用新型系统工艺路线(副产物为亚硫酸镁的氧化镁法)

本实用新型主要包括：锅炉烟气系统、预处理系统、脱硫液循环系统、脱硫渣处理系统、脱硫剂制备系统、工艺水系统等。

预处理塔内主要化学反应

（1） SO₂、SO₃和HCl，HF的吸收：

烟气中的SO₂和SO₃与浆液液滴中的水发生如下反应：

SO₂+ H₂O → HSO₃ ^- + H⁺

SO₃+ H₂O → H₂SO₄→SO₄ ^2-+2H⁺

HCl遇到液滴中的水即可迅速被水吸收而形成盐酸。

H⁺+ Cl^- → HCl

HCl

H⁺+ Cl^-

HF遇到液滴中的水即可迅速被水吸收而形成氢氟酸。

H⁺+ F^- → HF

HF

H⁺+ F^-

本实用新型脱硫剂为MgO，其在整个反应中可分为吸收、干燥两个过程

1)吸收

MsO+H20— 一Mg(OH)2

Mg(OH)2+S02+5H20一MsSO3。6H20

2MgSO3-6H2O +O2+2H2O— 2MgS04 8H20

2)干燥

MgSO3-6H2O MgSO3+6H2O

MgSO4-7H2O MgSO4+7H2O

预处理塔结构

预处理系统安装在引风机与吸收塔之间，本实用新型采用方形喷淋形式的预处理装置。预处理塔由预处理塔入口烟道、出口烟道、喷淋层、浆液区、导流板、循环系统、补水系统、除雾器等组成。

预处理塔入口烟道

高温烟气首先进入预处理塔入口烟道，虽然在预处理塔内烟气和喷淋是顺流，但喷淋层的阻力会使得部分烟气回流，并带有喷淋区域的少量水蒸气，从而在预处理塔入口产生一个潮湿环境，对烟道内壁造成腐蚀。为了避免腐蚀的发生应在预处理塔入口设置导流板，减少烟气的回流，同时应在喷淋区域上部做一段烟道内壁的防腐层。

预处理塔喷淋层

预处理塔喷淋层由喷淋段烟道、喷淋管道、喷嘴组成。在喷淋层循环液通过喷嘴雾化成细小液滴，高温烟气和循环液接触并迅速发生物理化学反应。大量循环液被蒸发，烟气中水蒸气达到饱和，并随着烟气进入到吸收塔。喷淋层的高腐蚀、高温度、高磨损环境使得喷淋层烟道内壁、喷淋管道必须采用高镍合金材料（如C276），喷嘴最好采用碳化硅材质。在喷淋层与预处理塔入口烟道和下部烟道连接处应充分做好密封防漏措施。

预处理塔浆液区及循环系统

预处理塔内浆液pH值很低，一般在4以下，氯离子含量高达10g/L～20 g/L，浆液腐蚀性强，浆液区塔内壁应采用衬胶或玻璃鳞片防腐。浆液中还含有大量被捕获的粉尘颗粒，这些粉尘颗粒密度大、硬度大、沉降快，因此对预处理塔循环泵的材质要求较高，应选择国内信誉较好或进口循环泵。在有烟气进入脱硫系统和预处理塔存有浆液时预处理塔循环泵是不允许停车的，否则会造成防腐层的老化脱落和预处理塔底部管道的堵塞。在检修等脱硫系统停运期间应将预处理塔内的浆液排空。

预处理塔补水系统

预处理塔的补给水可由工艺水、脱硫系统循环水、预处理塔除雾器冲洗水和脱硫塔除雾器冲洗水四部分提供，已满足预处理塔内水分蒸发和排放需要。脱硫塔除雾器冲洗水的补给只有当脱硫塔除雾器安装在脱硫塔出口水平烟道上才可能实现。补水系统的启停由液位控制，同时可根据实际运行情况灵活选择不同的补给水方式。

预处理塔除雾器

预处理塔除雾器位于预处理塔出口和吸收塔之间。由于烟气携带的小液滴中含有大量的烟尘和酸性物质，因此在进入吸收塔之间将其去除是必要的。带有大量水蒸气和小液滴的烟气在预处理塔出口烟道导流板的引导下沿着出口烟道穿过预处理塔除雾器进入吸收塔。烟气中的小液滴大部分被除雾器捕获，并随着冲洗水进入除雾器底部的积水槽，最终又回流至预处理塔。

预处理塔功能

降低烟气温度

电厂锅炉和烧结机的排放烟气温度基本上都在120℃以上，高温烟气在预处理塔与喷淋浆液进行热交换，将烟气温度降低到55℃左右。低温烟气进入吸收塔，不会对吸收塔的防腐产生影响，减小由于烟温波动对吸收塔系统产生的冲击。

去除烟气中灰尘

从锅炉来的烟气含有灰尘(飞灰) , 虽然烟气经过电除尘器处理, 电除尘器无法除去所有产生的灰尘, 特别是细的粉尘。对于老机组改造项目，由于电除尘设备老化，除尘效率大大降低，多数老机组改造项目的烟尘含量都在100mg/Nm3以上。设置预处理塔后可进一步去除50%～60%的烟尘。这些烟尘中含有大量的二氧化硅、氧化铝、氧化铁以及锌、锰、铬、铅、汞等重金属元素。如果这些灰尘进入吸收塔会造成设备磨损加剧，影响石膏脱水，产出不稳，系统运行稳定性受到影响。灰尘不断积累还将严重影响石膏的品质。

去除HCl、HF

从锅炉来的烟气含有HC1、HF。这些都是强酸, 当遇到水后对金属腐蚀性很强。为降低建造的投资, 因此我们必须在预处理塔去除HC1、HF，保护吸收塔内部及其它下游设备及材料不被腐蚀。预处理塔去除HC1、HF的效率达到98%以上，有效减少了吸收塔内浆液中Cl和F的含量，运行经验显示吸收塔内浆液中Cl含量小于1500mg/L，F含量小于80mg/L。由于HC1、HF的去除，石膏的品质得到了保障，同时减少了用于去除HC1、HF的吸收剂消耗量。

去除SO3

在煤燃烧的过程中有1%～2%的SO2转化成SO3，虽然SO3含量不高，但SO3与水反应生成硫酸，具有强烈的金属腐蚀性。在预处理塔可以将50%的SO3去除，剩余的SO3在吸收塔内只有极少数会被再次捕获。

保证吸收塔稳定运行

预处理塔降低了烟气温度、去除了大部分的烟尘和气体杂质，对保护下游设备起到了重要作用，延长了下游设备的使用寿命；保证了吸收塔内脱硫效率的高效性和结晶的稳定性，保障了有效脱水；整个脱硫系统只有预处理塔排放废水，不再通过吸收塔排放带有大量固体的浆液，提高了石膏的回收率。特别是电厂锅炉要定期检验油枪，往锅炉内喷油，若没有预处理塔，不完全燃烧的重油就会进入吸收塔系统，浆液产生起泡现象，影响系统的稳定运行。

脱硫塔设计

旋流板塔塔径计算

据湿法烟气脱硫的操作条件参数，选择旋流板塔内烟气流速3.5m/s，则旋流板塔截面A为：

(m²)

则塔径d为：

(m)

取塔径D=5200mm

旋流板塔高度计算

依据氧化镁法烟气脱硫的操作条件参数，选择旋流板塔气液反应时间t=4s，则旋流板塔的吸收区高度为：

H₁= vt = 3.5×4 = 14 (m)

取除雾区高度为：

,塔底部高度为：

。

则旋流板塔高度：

H=H₁+H₂+H₃=14+3+4=21(m)

循环浆液池容量计算

液气比2～3 L/m³，取值2 L/m³，浆液在池中停留时间按0.5小时计算。

浆池容量V₁按液气比和浆液在池中停留时间t₁确定，

V₁=

×Q×t₁

式中：

——液气比，取

；

Q——标况下烟气量，

；

t₁——浆液停留时间，s；

代入数据，得

= 266.5 (m³)

液体用量

脱硫剂量的计算

1mol 1mol

1mol 1mol

每小时SO₂产量：

= 1.95×10³mg/m³×266500m³/h = 520 (kg/h)

每小时脱出SO₂的量：

=

×η= 520×96% = 499 (kg/h) = 7796.8 (mol/h)

据经验取镁/硫为：1.03，则由平衡计算可得1h需消耗MgO的量为：

1.03×7796.8 =8030.7 (mol/h)

(kg/h)

现有1×100t热水锅炉，新建配套脱硫系统。本项目设内径5200mm，H=21000mm，主塔1座。塔内安装一级旋流净化装置，设计二级喷淋装置配合两级脱水除雾装置。设计两层脱水装置在喷淋装置上方确保不带水保障整个系统运行稳定。

本方案在塔内设计整套烟气净化系统，由多级旋流气动装置，脱水除雾装置，多级喷淋布水装置等组成。

（1）喷淋装置：主塔内设计覆盖率高、喷淋流量大的实心锥型螺旋喷嘴群组（考虑到本项目的技术指标又结合运行成本分析而定），经过初级净化的烟气上升冲破喷淋段进行洗涤，由于喷淋装置高度设计合理，使反应空间增大且气液两相充分接触，它的最大特点是保证气液分布均匀，360°全方位覆盖，不留死角。进行传质反应，即可满足脱硫效率达到技术要求。其特点为：采用新型的气液分配装置，它由大口径的喷淋管构成，喷淋管在塔外由法兰连接，既便于维护清理。由于采用大口径的喷淋供水装置，设备磨损轻、无堵塞，因此故障少，操作维护方便。

在脱硫塔底部设计检修门，作为塔内维护通道。

塔内防腐采用玻璃鳞片防腐，工艺细腻防腐耐磨强度高。

主塔内设计趋壁涡流旋液板，烟气穿过塔板进入吸收区，使微细尘和SO₂被液雾洗涤、吸收下来。SO₂的去除是根据化学吸收，气液两相双膜理论，利用雾化喷嘴产生无数细小雾粒，形成巨大的液膜，而气流高速旋转，与喷淋形成的液雾充分接触、混合、扰动，从而为吸收SO₂时提供巨大的气液相混合界面，使涤尘和吸收达到高效率。

涡流旋液气流的理论依据是气流的稳定性理论。涡流旋液气流扰动的三维性质是至关重要的因素，理论已经证明平面平行层流二维扰动最易引起小扰动失稳。实验证实，在流体过渡段中，三维扰动起着重要的作用。因此在本产品的开发中，本公司充分发挥了趋壁涡流旋液中有限扰动的作用，优化设计参数，合理配置塔体结构，取得了高效稳定而且经济的脱硫和超微细颗粒凝聚物的脱除效率（深度除尘）。

塔内喷嘴选择

塔内喷嘴为螺旋喷嘴，采用316L材质。316L属于18-8型奥氏体不锈钢的衍生钢种，添加有2～3％的Mo元素。316L的Mo含量使得该钢种拥有优异的抗点蚀能力，可以安全的应用于含Cl－等卤素离子环境。因此，316L因其优异的耐腐蚀性在脱硫除尘系统中有着广泛的应用。

316L不锈钢螺旋喷嘴(SPJT)是一种实心锥形或空心锥形喷雾喷头，喷流角度范围可为60度-170度。这种结构紧凑的喷嘴有着畅通的流道设计，可以最大程度地减少液体阻塞，使液体在给定尺寸的管道上达到最大流量。

塔内脱水器

干净烟气出口设除雾器，通常为二级除雾器，装在塔的圆筒顶部（垂直布置）或塔出口弯道后的平直烟道上（水平布置）。后者允许烟气流速高于前者。并设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。湿法烟气脱硫塔采用的除雾器主要为折流板除雾器，其次是旋流板除雾器。

折流板除雾器是利用液滴与某种固体表面相撞击而将液滴凝聚并捕集的。气液通过曲折的挡板，流线多次偏移，液滴则由于惯性而撞在挡板上被捕集下来。通常中间两板之间的距离为20～30mm，对于垂直安置的折流板，气体平均流速为2～3m/s;对于水平放置的折流板，流速高些，一般为6～10m/s.过高会引起二次夹带。

本实用新型配置自动加药装置，通过pH控制仪控制星形卸料阀起停来控制用料的多少，保证熟化罐脱硫乳液的pH值在12左右。制备成脱硫乳液后，通过加药泵泵入脱硫塔中对pH值进行调节。制备时由搅拌机进行机械搅拌，充分搅拌保证脱硫浆液制备均匀。

Claims

1.一种氧化镁法脱硫系统，其特征在于：除尘装置（1）底端出口安装有除渣机（7），除尘装置（1）通过引风机（2）与预处理装置（5）的预处理装置进烟口（51）连接，预处理装置（5）的预处理装置出烟口（54）与脱硫塔（6）的脱硫塔进烟口（63）连接，脱硫塔排放口（64）通过烟气加热器（4）连接有烟囱（3），脱硫塔（6）的底端排渣口与曝气池（16）相通；

其中预处理装置结构是：预处理装置（5）内部依次安装有均流板（52）、筛板（59）、导流板（56）、除尘器（53），预处理装置（5）底端是液体池（57），在预处理装置（5）上安装有维修口（55），液体池（57）通过管路与净化循环泵（58）连接，净化循环泵（58）又通过管路与筛板（59）连通；

脱硫塔（6）结构是：脱硫塔（6）内部依次安装有pH增效装置（65）、三层喷淋器（62）、除雾器（61），脱硫塔（6）底端是灰斗（66），脱硫塔（6）顶端安装有反冲洗装置。