CN203208885U

CN203208885U - 一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置

Info

Publication number: CN203208885U
Application number: CN 201320225949
Authority: CN
Inventors: 范国伟
Original assignee: Beijing Bitr Energy & Environment Engineering Co Ltd
Current assignee: Beijing Bitr Energy & Environment Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-04-28
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-04-28

Abstract

本实用新型提供一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，包括并联设置的、其底部均分别设置扰动管和氧化空气管网的吸收塔和氧化塔；氧化空气管网与氧化风机连通，扰动管与扰动泵连通；在吸收塔的烟道上引出一小部分烟气进入氧化塔，氧化塔的循环浆液吸收烟气中的SO₂，调节浆液的pH值，经氧化塔吸收后的净烟气再返回吸收塔进一步净化；吸收塔内的浆液pH值比较高，氧化比较困难，为了保证脱硫效率，用泵把吸收塔内的主要的成分是亚硫酸的浆液输送到氧化塔，在低pH值下进行氧化。本实用新型通过设置不同pH值的吸收、氧化结晶装置，使各个区域分别运行在满足最佳吸收、氧化、结晶效果的pH值条件下，以达到最佳的氧化结晶以及脱硫效果。

Description

一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硫技术领域，特别是涉及一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置。

背景技术

传统的石灰石—石膏湿法脱硫工艺采用单塔设计，烟气脱硫和副产物的氧化都在一个吸收塔内完成。在PH值5～6时，即可以保证较高的脱硫效率，也可以保证石膏顺利脱水。

利用电石渣作脱硫剂，以废治废，不仅解决了电石渣的堆放问题，而且大大降低了脱硫系统的运行成本，加上相对投资下降所带来的各项费用的下降，因此脱硫运行成本非常低。在必要情况下（如出现煤质含硫量出现较大波动的情况下～实际煤质含硫量大于脱硫设计值），企业有条件更多地去考虑系统的脱硫效率，可适当地放宽Ca/s指标的限制，增加一点脱硫剂的消耗提高系统的脱硫效率，而不会给增加过多的运行费用。

以电石渣浆液作为吸收剂，通过电石渣浆液在吸收塔内对烟气进行逆流洗涤，以去除烟气中的SO₂、SO₃、HCl、HF等污染物，以达到净化烟气的目的。由于电石渣除主要CaO成份外，还含有Al₂O₃等大量杂质成份。电石生产是生石灰（CaO）和焦炭（C）在埋弧式电炉（电石炉）内，通过电阻电弧产生的高温反应制得。在电石的生产过程中原料中的SiO₂在高温下与CaO、Al2O3反应生成硅铝酸盐。硅铝酸盐的水合物常温下呈凝胶态。具有纤维状、网状、微粒状等形貌。溶于强酸。不溶于水、醇及碱。硅铝酸盐在脱硫产物亚硫酸钙的表面形成一层致密低溶度积保护膜结构，阻碍了氧化反应的进一步进行。

这些杂质的存在，，对脱硫产物的氧化和脱水造成严重影响。

利用电石渣作吸收剂时的主要问题是：在保证高的脱硫效率的同时保证脱硫副产物的氧化和脱水。

在氧化过程中，硅铝酸盐会在晶体表面形成包覆，形成一层包覆膜，而胶性物质的包覆速度又大于脱硫后产物CaSO₃的氧化速度及结晶速度，从而大大妨碍脱硫后产物CaSO₃的氧化及晶体生成、结合。

电石渣的这个特性对电石渣湿法脱硫造成的影响在运行中往往表现为脱硫产物难以脱水，吸收塔排出的浆液，经由石膏旋流站进入皮带脱水机脱水后仍呈糊状物（主要成份是未被完全氧化的CaSO₃，而非正常的石膏晶体）。为了提高氧化效果只能降低塔内ph值（ph值越低，氧化结晶效果会得到提高），而降低塔内ph值的另一个影响是降低了SO₂的吸收效果（ph值越高，脱硫效果越好）。当pH值在4.5～5之间时，脱硫产物的氧化最容易进行。但是为了保证脱硫效率和防止脱硫产物结垢，吸收塔内的pH值一般控制在5.5～6之间。综上所述，电石渣脱硫的技术难点在于氧化效果和脱硫效果的矛盾。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术中的不足而完成的，本实用新型的目的是提供一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，控制脱硫区域以及氧化区域的不同的最佳ph值，以达到最佳的氧化结晶以及脱硫效果。。

本实用新型的技术方案是：

一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：

包括吸收塔和通过管道与所述吸收塔连接的氧化塔，所述吸收塔中与烟气反应过的主要成分为亚硫酸钙的浆液通过所述管道被泵入所述氧化塔；

待脱硫处理的烟气通过烟道进入所述吸收塔的上部；所述吸收塔的底部为电石渣浆液区；

所述吸收塔的底部的电石渣浆液内设置吸收塔扰动管和吸收塔氧化空气管网；所述吸收塔氧化空气管网的一端与风机连通，另一端将来自风机的压缩空气鼓入所述电石渣浆液；所述吸收塔扰动管与吸收塔扰动泵连通；

所述氧化塔的底部的浆液内设置氧化塔扰动管和氧化塔氧化空气管网；所述氧化塔氧化空气管网的一端与风机连通，另一端将来自风机的压缩空气鼓入所述浆液；所述氧化塔扰动管与氧化塔扰动泵连通；

所述氧化塔还烟道与吸收塔前烟道连通，将部分原烟气引入所述氧化塔。

进一步地，

所述吸收塔氧化空气管网位于所述电石渣浆液液面下5000～6000mm；所述氧化塔氧化空气管网位于所述浆液液面下5000～6000mm。

所述吸收塔为钢制圆柱形壳体、所述壳体内壁为电石渣防腐内衬。

在吸收塔的的电石渣浆液上部设有烟气进口；吸收塔烟气进口下切进入所述吸收塔，下切角为10～15°；在烟气进口的上方设置折流板；在烟气进口接口的上部安装喷淋系统；喷淋系统上部布置有除雾器；所述除雾器的上方设置烟气出口，所述烟气出口通过烟囱与大气连通；所述喷淋系统由多个喷淋层组成；每个喷淋层由母管、支管和喷嘴组成；母管和支管连接形成一个网状管路系统；所述每个喷淋层分别与一吸收塔浆液循环泵连接；所述循环泵将吸收塔底部的电石渣浆液泵入所述喷淋层；每个喷淋层上安装有若干个使浆液进行充分的雾化的喷嘴。

所述除雾器为上、下两级除雾器，下级除雾器为粗除雾器，上级除雾器为细除雾器；所述两级除雾器彼此平行布置，外形为波状板结构。

所述氧化塔的的浆液上部设有原烟气进口；所述原烟气进口下切进入所述氧化塔，下切角为10～15°；在原烟气进口的上方设置折流板；在原烟气进口的上部安装氧化塔喷淋系统；所述氧化塔喷淋系统由多个喷淋层组成；每个喷淋层由母管、支管和喷嘴组成；母管和支管连接形成一个网状管路系统；所述每个喷淋层分别与一氧化塔浆液循环泵连接；所述循环泵将氧化塔底部的浆液泵入所述喷淋层；每个喷淋层上安装有若干个使浆液进行充分的雾化的喷嘴。

所述母管和支管采用FRP材料制成。

所述喷嘴采用SiC制作，所述喷嘴为中空锥切线型喷嘴，外表面光滑无突起。

所述喷嘴采用上下方向的喷淋方式。

本实用新型针对氧化效果和脱硫效果的矛盾，利用增加氧化塔的形式，在氧化塔中把吸收塔中反应过的浆液（主要成分为亚硫酸钙）氧化为硫酸钙，氧化塔的底部采用扰动泵和氧化空气管网相结合的方式，保证通入的氧化空气能在塔内的湍流中和浆液进行有效的氧化反应，以达到净化烟气的目的。本实用新型通过设置不同的吸收、氧化结晶区域，使各个区域分别运行在满足最佳吸收、氧化、结晶效果的ph值条件下，以达到最佳的氧化结晶以及脱硫效果。

附图说明

图1为本实用新型的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置的结构示意图。

附图标记说明

1、吸收塔2、氧化塔3、管道4、吸收塔扰动管5、吸收塔氧化空气管网6、风机7、吸收塔扰动泵8、氧化塔扰动管9、氧化塔氧化空气管网10、氧化塔扰动泵11、吸收塔烟气进口12、吸收塔喷林系统13、除雾器14、烟气出口15、烟囱16、吸收塔浆液循环泵17、氧化塔原烟气进口18、氧化塔喷淋系统19、氧化塔浆液循环泵20、氧化塔烟气出口A为烟气，B为电石渣浆液

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示的本实用新型的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，包括吸收塔1和通过管道3与吸收塔连接的氧化塔2，吸收塔中与烟气反应过的主要成分为亚硫酸钙的浆液通过该管道3被泵入氧化塔；待脱硫处理的烟气通过烟道进入吸收塔的上部；吸收塔的底部为电石渣浆液区；吸收塔的底部的电石渣浆液内设置吸收塔扰动管4和吸收塔氧化空气管网5；吸收塔氧化空气管网的一端与风机6连通，另一端将来自风机的压缩空气鼓入电石渣浆液；吸收塔扰动管与吸收塔扰动泵7连通；氧化塔的底部的浆液内设置氧化塔扰动管8和氧化塔氧化空气管网9；氧化塔氧化空气管网的一端与风机6连通，另一端将来自风机的压缩空气鼓入浆液；氧化塔扰动管与氧化塔扰动泵10连通；氧化塔还与吸收塔前烟道连通，将部分原烟气引入氧化塔。

吸收塔氧化空气管网位于电石渣浆液液面下5000～6000mm；氧化塔氧化空气管网位于浆液液面下5000～6000mm。

吸收塔为钢制圆柱形壳体述壳体内壁为电石渣防腐内衬。

在吸收塔的的电石渣浆液上部设有吸收塔烟气进口11；为使烟气流动分布均匀，根据烟气流动模型研究结果，吸收塔的设计采用大进口、大出口、塔内低流速设计；吸收塔烟气进口采用下切进入吸收塔的设计，下切角一般为10～15°；在烟气进口的上方设置折流板（图中未显示）；这样，使烟气以较低流速下切进入吸收塔，保证吸收塔烟气的均匀分布，同时，烟气进口上方的折流板在吸收塔喷淋层起动后在吸收塔烟气进口中部形成水帘，促进吸收塔进口烟气的扩散，避免烟气短路。在烟气进口的上部安装吸收塔喷淋系统12；吸收塔喷淋系统上部布置有除雾器13；除雾器的上方设置烟气出口14，烟气出口通过烟囱15与大气连通。

吸收塔内部的喷淋系统，由多个喷淋层组成；每个喷淋层是由分配母管/支管和喷嘴组成。母管和支管在吸收塔断面内平行对称布置，形成一个网状管路系统，该系统能使浆液在吸收塔内分布均匀。每个喷淋层对设置一台吸收塔浆液循环泵16，可以保证每个喷淋层的浆液流量相等。每个喷淋层上安装有足够数量的喷嘴，该喷嘴能使浆液进行充分的雾化，由浆液循环泵输送来的浆液，通过网状管路进入喷嘴雾化，烟气从烟气进口进入吸收塔，与雾状电石渣浆液接触进行化学反而脱去烟气中的污染物，通过塔顶设置的除雾器除去大部分雾滴后从塔顶离开吸收塔，通往烟囱排向大气。由于喷淋层网状管路的合理的优化布置设计，这就保证了浆液能在整个吸收塔断面上进行均匀的喷淋。

浆液喷淋管采用FRP材料制作，整个管网采用分段加工，现场粘结连接的工艺，从而使整个喷淋层管网外表面光滑，避免堆积结构。

喷淋层喷嘴采用SiC制作，喷嘴为中空锥切线型喷嘴，外表面光滑无突起，如此的设计和材料选用，避免了喷嘴的磨损和喷嘴内部的结构和堵塞，同时，喷嘴与喷淋层的连接采用粘结连接，避免喷嘴与喷淋层的连接件形成结垢而腐蚀失效。

喷嘴采用双向、即上下方向的喷淋方式，这样增加了喷淋浆液与烟气的接触时间，并且上喷的浆液对烟气形成携带作用，有利于减少烟气在吸收塔中的流动阻力。

基于以上结构设计，喷淋系统的检修维护十分简单，除对循环泵进行必要的维护外，喷淋层的检修维护工作定期检查喷嘴有无破损，支撑定位结构件有无松动，基本无其他维护工作。这一点在多个已运行脱硫装置中已得到验证。

在喷淋层的设计中，各喷嘴的喷射锥彼此重叠，这样每层喷淋层的实际覆盖面积率达到了150～200％，此外，各层喷淋层管网之间也设计有夹角，进一步扩大喷淋重叠区的分布面和覆盖面。

氧化塔的的浆液上部设有氧化塔原烟气进口17；氧化塔原烟气进口下切进入所述氧化塔，下切角为10～15°；在氧化塔原烟气进口的上方设置折流板（图中未显示）；在氧化塔原烟气进口的上部安装氧化塔喷淋系统18；氧化塔喷淋系统由多个喷淋层组成；每个喷淋层由母管、支管和喷嘴组成；母管和支管连接形成一个网状管路系统；每个喷淋层分别与一氧化塔浆液循环泵19连接；氧化塔浆液循环泵将氧化塔底部的浆液泵入喷淋层；氧化塔喷淋系统的每个喷淋层上安装有若干个使浆液进行充分的雾化的喷嘴；母管和支管采用FRP材料制成。喷嘴采用SiC制作，喷嘴为中空锥切线型喷嘴，外表面光滑无突起。喷嘴采用上下方向的喷淋方式。

氧化塔的上方还设置氧化塔烟气出口20，氧化塔烟气出口通过烟气管道与吸收塔连通，将来自氧化塔的剩余烟气送入吸收塔的烟气进口下方且电石渣浆液区的上方的空间。

本实用新型的双塔脱硫装置将脱硫（二氧化硫吸收）、氧化（亚硫酸钙氧化）、结晶（硫酸钙结晶为石膏）分二步走，具体如下：

本实用新型增加氧化塔一座，把吸收塔中反应过的浆液（主要成分为亚硫酸钙）泵入氧化塔，把来自氧化风机的氧化空气中的大部分或全部引入氧化塔，用以氧化浆液中的亚硫酸钙。氧化塔的底部采用扰动泵和氧化空气管网相结合的方式，保证通入的氧化空气能在塔内的湍流中和浆液更好的完成氧化反应。

本例中，氧化风机为高效的罗茨风机。氧化风机为氧化塔浆液池提供充足的氧化空气，保证氧化塔浆池中的亚硫酸钙充分氧化，从而转化成为硫酸钙。氧化空气采用氧化空气管网形式，降低氧化风机压头及系统电耗。

为了降低浆液的PH值，保证氧化效果，本实用新型的氧化塔还通过管道与吸收塔前烟道连通，从原烟气中引入一小部分烟气，使其通入氧化塔，因原烟气为酸性，氧化塔中浆液的PH值降到4左右，从而使浆液中的亚硫酸钙很容易氧化成硫酸钙，进入氧化塔洗涤后的烟气经过烟道再次引入吸收塔，进行充分吸收，满足环保排放要求。

本实用新型的氧化塔为喷淋空塔结构，底部为浆液池，烟气从液面上进入氧化塔，在氧化塔的上部设计喷淋层，对烟气进行清洗，清洗后的烟气再从塔上部排出，再次进入吸收塔。浆液池内设置氧化空气管网和射流扰动管网。

氧化塔内的浆液PH值控制在4左右，使电石渣中的硅铝酸盐溶解，有利于脱硫副产物亚硫酸钙的氧化结晶。

本实用新型保持现有技术中的电石渣吸收塔作为二氧化硫的吸收部分，使吸收塔内的电石渣浆液维持较高的PH值，保证二氧化硫的吸收效果。本实用新型的吸收塔具有烟气侧阻力小、吸收塔内部件少以及检修维护方便的特点。

本实用新型的吸收塔为喷淋空塔结构，具有钢制圆柱形壳体，塔内自上而下分为除雾区、吸收区和浆液区。

针对现有技术的吸收塔内存在搅拌死角的问题，采用在吸收塔的底部的浆液区布置氧化空气管网和扰动管网相结合的方式，一方面可以彻底解决扰动不理想的现状，使得在吸收塔内通入氧化空气的同时亦能强化塔内扰动效果，另一方面采用氧化管网的布置方式更加保守，能够最大限度强化吸收塔内的初步氧化效果，为后续氧化塔内的二次氧化提供了更佳的先决条件。这种强制氧化系统是FBE公司(原Steinmuller)的专利。布气管网的氧化空气粉碎为更为细小的空气泡，增加反应物与空气中O₂的接触面积，改善了吸收液中O₂的传质过程。另外，这种设计还保证了氧化反应的稳定性和高的利用率和反应物的强制氧化率。

氧化空气注入吸收塔的强制氧化运行方式保证了在液相中HSO₃ ^－完全氧化成SO₄ ^2－，避免了因在固相中发生氧化反而导致结垢的可能性。

考虑到防腐措施，布置于吸收塔的浆池内的氧化空气管道均采用耐磨FRP材料。

扰动泵用于将浆液区的浆液进行快速搅拌，使浆液中的固体物质保持在悬浮状态，这些悬浮物不断进行扩散同时配之与氧化空气，加强浆液的氧化反。扰动泵的轴和叶轮均采用2605等同双相不锈钢。

吸收塔设循环泵将浆池中的电石渣浆液进行不断的循环，通过吸收塔喷淋层进入喷嘴。循环泵布置靠近吸收塔，以缩短管路布置。循环泵一般采用单级离心泵，卧式安装，径向对分，直流蜗壳，后开门泵体结构。

经过喷淋洗涤后的烟气中会有液滴，为了回收烟气中的水分，保证设备的安全运行，在吸收塔设除雾器这些液滴除去。本例中，喷淋层的上部布置有上、下两级除雾器，下面一级为粗除雾器，上面一级为细除雾器。两级除雾器彼此平行布置，外形为波状板结构，强度高，接触面积大。携带有液滴的烟气首先流经第一级粗除雾器，再流经第二级细除雾器，利用液滴的惯性作用原理，烟气中的液滴碰触挡板而留在了挡板上，然后进入排水系统，最后落入浆池内。经除雾器分离后的净烟气，其液滴含量一般小于75mg/m³，液滴平均直径小于20微米。

由于烟气中的液滴还含有固态物质，有可能沉积于挡板上而结垢的危险，因此，优选设置有冲洗水和排水系统，其中包括管道、喷嘴和阀门等组件。其作用除了用于冲洗之外，还可用于补充吸收塔中的液体损失。该系统在设计和布置方面可考虑既可实现自动清洗，也可以由人工清洗，既方便又灵活的方式。

为了方便维护和检修，除雾器的布置应结合吸收塔的设计进行统一考虑，例如除雾器可通过吸收塔附近的安装孔进入，同时，除雾器的支撑梁也考虑至少为200mm宽的通道，以便维护人员可方便的接近需要维护和检修的部位。

吸收塔的安装包括吸收塔壳体的焊接组装、吸收塔内部件安装以及吸收塔的内衬施工。空塔型式的吸收塔的维护比较简单，主要工作是检查长期受浆液浆液浸泡的内衬材料有无脱落或损坏；检查喷林层喷嘴的磨损情况，必要时予以更换，检查除雾元件的运行情况，必要时更换部分除雾元件。

吸收塔的浆液的pH值通常设定在5～6，在此条件下，电石渣颗粒的活性较好，控制吸收塔的浆液的pH值，有助于电石渣吸收剂的利用和保证脱硫效率。

吸收塔中浆液的含固量一般为12～18％，通常条件下约为15％，过高或过低的含固量对吸收塔的运行和脱硫效率均不利。

基于以上特点，运行中对吸收的浆液的液位、pH值以及浆液中固体物的含量进行在线监测并形成闭环控制，从而保证吸收塔良好的脱硫效率和副产物品质。

上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：所述吸收塔氧化空气管网位于所述电石渣浆液液面下5000～6000mm；所述氧化塔氧化空气管网位于所述浆液液面下5000～6000mm。

3.根据权利要求2所述的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：所述吸收塔为钢制圆柱形壳体、所述壳体内壁为电石渣防腐内衬。

4.根据权利要求3所述的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：在吸收塔的的电石渣浆液上部设有烟气进口；吸收塔烟气进口下切进入所述吸收塔，下切角为10～15°；在烟气进口的上方设置折流板；在烟气进口接口的上部安装喷淋系统；喷淋系统上部布置有除雾器；所述除雾器的上方设置烟气出口，所述烟气出口通过烟囱与大气连通；所述喷淋系统由多个喷淋层组成；每个喷淋层由母管、支管和喷嘴组成；母管和支管连接形成一个网状管路系统；所述每个喷淋层分别与一吸收塔浆液循环泵连接；所述循环泵将吸收塔底部的电石渣浆液泵入所述喷淋层；每个喷淋层上安装有若干个使浆液进行充分的雾化的喷嘴。

5.根据权利要求4所述的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：所述除雾器为上、下两级除雾器，下级除雾器为粗除雾器，上级除雾器为细除雾器；所述两级除雾器彼此平行布置，外形为波状板结构。

6.根据权利要求4所述的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：所述氧化塔的的浆液上部设有原烟气进口；所述原烟气进口下切进入所述氧化塔，下切角为10～15°；在原烟气进口的上方设置折流板；在原烟气进口的上部安装氧化塔喷淋系统；所述氧化塔喷淋系统由多个喷淋层组成；每个喷淋层由母管、支管和喷嘴组成；母管和支管连接形成一个网状管路系统；所述每个喷淋层分别与一氧化塔浆液循环泵连接；所述循环泵将氧化塔底部的浆液泵入所述喷淋层；每个喷淋层上安装有若干个使浆液进行充分的雾化的喷嘴。

7.根据权利要求6所述的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：所述母管和支管采用FRP材料制成。

8.根据权利要求6所述的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：所述喷嘴采用SiC制作，所述喷嘴为中空锥切线型喷嘴，外表面光滑无突起。

9.根据权利要求8所述的一种以电石渣为脱硫剂的双塔脱硫装置，其特征在于：所述喷嘴采用上下方向的喷淋方式。