CN203816495U - 用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其包括有吸收塔、石灰石浆液制备装置、副产品处理装置，除雾器、及双向除雾器冲洗装置，所述除雾器置于所述吸收塔的内顶部，在吸收塔内顶部位于所述除雾器的下方设有经管道与所述石灰石浆液制备装置连通的喷淋层，在所述吸收塔内底部设置浆池，在所述浆池与喷淋层之间的吸收塔壁上设有烟气入口，该烟气入口经管道与燃煤锅炉的烟气输出管连通，所述吸收塔的浆池经管道与所述副产品处理装置连通，同时在除雾器的上下设置有双向除雾器冲洗装置。

Description

用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及大气污染控制领域，准确地说，涉及一种用于热电厂燃煤锅炉的烟气脱硫装置。

背景技术

目前用于烟气的脱硫，多达几十种，但按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，可分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。其中湿法脱硫技术较为成熟，效率高，适应性强。其主要是使用石灰石（CaCO₃）、石灰（CaO）或碳酸钠（Na₂CO₃）等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO₂。但是这种传统的湿法脱硫技术中石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺采用的是钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。且在实际运行过程中由于喷淋装置也会出现一定的堵塞、结垢现象，导致液滴大小不一，吸收效率降低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，利用这种装置可以有效的解决上述极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞的现象，同时可以增加吸收效率。

本实用新型中用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置包括有吸收塔、石灰石浆液制备装置、副产品处理装置，除雾器、及双向除雾器冲洗装置，所述除雾器置于所述吸收塔的内顶部，在吸收塔内顶部位于所述除雾器的下方设有经管道与所述石灰石浆液制备装置连通的喷淋层，在所述吸收塔内底部设置浆池，在所述浆池与喷淋层之间的吸收塔壁上设有烟气入口，该烟气入口经管道与燃煤锅炉的烟气输出管连通，所述吸收塔的浆池经管道与所述副产品处理装置连通，同时在除雾器的上下设置有双向除雾器冲洗装置。

所述吸收塔位于所述浆池的部位在其侧壁上倾斜的设有搅拌器。

所述除雾器为两级平行设置在所述吸收塔内顶部的两级除雾器。

所述副产品处理装置包括与所述吸收塔内底部浆池连通的浆液排出泵，通过管道依次与所述浆液排出泵连通的水力旋流器、真空皮带脱水机，以及分别与所述水力旋流器、真空皮带脱水机连通的滤液水箱。

所述副产品处理装置还包括有事故浆液箱。

所述石灰石浆液制备装置包括石灰石粉仓、下料装置、浆液制备箱、搅拌器及浆液供给泵，所述石灰石粉仓的顶部配有流化风设备、密封的人孔门及紧急排气阀门。

所述石灰石粉仓的每个出料口装有关断阀，同时在所述浆液制备箱内设置有搅拌器。

所述喷淋层由多个喷淋头交错布置在不同层上，每个喷淋层由带连接支管的母管及浆液分布管道和喷嘴组成。

所述喷淋头为切线空锥形浆液喷嘴。

本实用新型中用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置借助于喷淋层及除雾器的设置，可以有效的解决在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞的现象，同时可以增加吸收效率。

附图说明

图1是本实用新型中烟气脱硫装置的结构示意图。

具体实施方式

下将结合附图对本实用新型的具体实施例作详细说明。

如图1所示，本实用新型中用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置包括石灰石浆液制备装置1、吸收塔2、副产品处理装置3，除雾器4、双向除雾器冲洗装置5，其中：

吸收塔2为一个密闭的大型容器，其内底部为浆池20，内顶部紧贴吸收塔2内壁设置两级除雾器4，在除雾器4的下方设置一排或一排（一层或一层）以上的喷淋头21，形成吸收区，在最下面一排的喷淋头21与浆池20之间设置烟气入口22，该烟气入口22通过管道与一个或多个燃煤锅炉（图中未示出）连通，使燃煤锅炉产生的烟气通过烟气入口22进入吸收塔2内，进行脱硫处理。在烟气入口22处可以设置一道入口挡板门23，可对进入的烟气进行关断操作。吸收塔2在浆池20的位置的一侧壁上设有与外界空气风机25连通的管道26，同时倾斜地设有搅拌器27，用于脱硫处理产生的浆液进行搅拌混合，即为保证脱硫效率，使吸收塔内的亚硫酸钙氧化生成石膏，需向塔内提供空气，在搅拌器27叶轮处设置氧化空气管道26，氧化空气通过氧化空气管道26进入吸收塔，进入吸收塔的氧化空气通过搅拌器27叶轮均匀播散到吸收塔的氧化区。

两级除雾器4并排布置于吸收塔2顶部最后一层喷淋头21的上部，位于下面的为一级除雾器42，位于上面的是二级除雾器41，在一级除雾器42的上面和下面各布置一层清洗喷嘴40，以加强清洗效果，清洗水从喷嘴强力喷向两级除雾器4的除雾元件，带走除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒。二级除雾器41下面也布置一层清洗喷嘴40。第一级除雾器42分离大雾滴，第二级除雾器41分离残留的小雾滴和第一级的冲洗液。除雾器采用之字形除雾器，优点是易清洗，同时两级除雾器的设计也能够满足除雾效果。

各层喷淋头21交错布置在不同层上，形成喷淋层，每个喷淋层由带连接支管的母管及浆液分布管道和喷嘴（喷淋头）组成。每层设置有足够数量的切线空锥形浆液喷嘴以保证雾滴均匀分布在吸收塔断面上。每层喷淋层之间相互错层交叉布置，保证喷淋浆液能完全覆盖吸收塔断面，同时通过调节手段，可充分发挥切线空锥型喷嘴的优良性能，可保证任何工况的浆液能均匀地分布在吸收塔吸收区。

喷淋头21通过管道与石灰石浆液制备装置1连通，石灰石浆液制备装置1的主要功能是根据吸收塔2需要为其提供足够的用量来制备合格的石灰石浆液，以达到要求的脱硫效率。石灰石浆液制备装置1包括石灰石粉仓10、下料装置11、浆液制备箱12及搅拌器13、浆液供给泵14。石灰石粉仓10的总贮量满足在设计煤种BMCR（锅炉最大连续蒸发量）工况运行下不小于3天贮量的要求。石灰石粉仓10配有流化风设备15，以避免结垢堵塞等现象。石灰石粉仓10的顶部配有密封的人孔门（图中未示出），该人孔门能用铰链和把手迅速打开，并且顶部设有紧急排气阀门（即压力释放阀）。石灰石粉仓10的通风除尘器为布袋除尘器，除尘后的洁净气体中最大含尘量小于50mg/Nm³。在石灰石粉仓10上还配有用来确定容积的料位计，同时也能用于远方指示。在下料装置11与石灰石粉仓10的连接处，即石灰石粉仓10的每个出料口装有关断阀。石灰石从石灰石粉仓10经下料装置11进入浆液制备箱12，制成吸收塔2所需的石灰石浆液，在制作时利用搅拌器13搅拌，加速石灰石浆液的制作。

制作完成的石灰石浆液通过一条石灰石浆液输送管16及浆液供给泵14进入吸收塔2内的喷淋头21。

脱硫所需要的石灰石浆液量由燃煤锅炉负荷，烟气的SO₂浓度和Ca/S来联合控制，而需要制备的石灰石浆液量由石灰石浆液箱的液位来控制，浆液的浓度由石灰石粉下料量来控制。

副产品处理装置3包括与吸收塔2内底部浆池20连通的浆液排出泵30，通过管道依次与浆液排出泵30连通的水力旋流器31、真空皮带脱水机32。吸收塔2内底部浆池20内盛装的是烟气经脱硫后产生的石灰石-石膏浆液，该浆液是含有石膏晶体、CaCl2、少量未反应的石灰石、CaF2和少量飞灰等的混合物，经浆液排出泵30排出后进入水力旋流器31，利用水力旋流器31可实现与杂质一定的分离效果，分离出的水进入滤液水箱33，经初步分离的石膏浆液则进入真空皮带脱水机32，实现石膏的洗涤和脱水，分离出的石膏进入石膏库34，水则进入滤液水箱33。

本实用新型中的副产品处理装置3还设有事故浆液箱35，当处理系统维修、检查时，可将系统内的石灰石-石膏浆液输送至事故浆液箱35留存。

双向除雾器冲洗装置5包括有除雾器冲洗泵50和工艺水箱51。

本实用新型中烟气脱硫装置的具体的工作过程如下：

燃煤锅炉出来的烟气从吸收塔2中部的烟气入口22进入，烟气进入吸收塔2后往上升起，同时石灰石浆液制备装置1制成的石灰石浆液经浆液供给泵14进入吸收塔2内部的喷淋头21，在往下喷洒的过程中烟气与石灰石浆液逆流接触，烟气被冷却到绝热饱和温度，同时烟气中的SO₂和SO₃与浆液中的石灰石反应，形成亚硫酸钙和硫酸钙，亚硫酸钙在吸收塔浆池20中被氧化空气氧化成硫酸钙，过饱和溶液结晶生成石膏(CaSO₄·2H₂O)。烟气中的HCl、HF也与石灰石浆液中的石灰石反应而被吸收，烟气中的烟尘也同时被部分除去。

烟气从烟气入口22与石灰石浆液接触后再往上升到喷淋头21，再进入除雾器4，与除雾器4雾化后的浆液接触发生强烈的传热和传质反应，烟气中的雾滴逐渐增大而被截留下来。

整个过程中发生的反应有吸收反应、氧化反应、中和反应以及其他副反应。吸收反应

烟气与喷淋头21喷出的石灰石浆液在吸收塔内有效接触，石灰石浆液吸收大部分SO₂，反应如下：

SO₂＋H₂O→H₂SO₃（溶解）

H₂SO₃→H⁺＋HSO₃ ^-（电离）

氧化反应

一部分HSO₃ ^-在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO₃ ^-在反应池中被氧化空气完全氧化，反应如下：

HSO₃ ^-＋1/2O₂→HSO₄ ^-

HSO₄ ^-→H⁺＋SO₄ ^2-

中和反应

石灰石浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液在吸收塔内再循环。中和反应如下：

Ca²⁺＋CO₃ ^2-＋2H⁺＋SO₄ ^2-＋H₂O→CaSO₄·2H₂O＋CO₂↑

2H⁺＋CO₃ ^2-→H₂O＋CO₂↑

其他副反应

烟气中的其他污染物如SO₃、Cl、F和尘都被循环浆液吸收和捕集。SO₃、HCl和HF与悬浮液中的石灰石按以下反应式发生反应：

SO₃＋H₂O→2H⁺＋SO₄ ^2-

CaCO₃+2HCl<==>CaCl₂+CO₂↑+H₂O

CaCO₃+2HF<==>CaF₂+CO₂↑+H₂O

在使用一段时间后，需定期用双向除雾器冲洗装置5中的工艺水冲洗，冲洗次序通过相关控制系统控制。

在吸收塔顶部的除雾器4除去烟气中带入的水滴，除去水气后的净烟气在吸收塔顶部以饱和温度离开吸收塔进入烟囱。烟囱需要做防腐处理，并设置烟囱底部排水。

反应后的浆液落入吸收塔底部浆池20，通过吸收塔循环泵循环回到喷淋头21再次利用，提高效率。大部分石膏浆液通过浆液排出泵30经管道输送至副产品处理装置3。

石膏浆液通过吸收塔石膏浆液排出泵30送至石膏一级脱水系统即水力旋流器31，经过水力旋流器31进行浓缩和石膏晶体分级。经水力旋流器31后的石膏浆液依重力流至真空皮带脱水机32进行脱水，皮带上的石膏厚度通过调节皮带速度来实现，以达到最佳的脱水效果。经过以及脱水浓缩后的石膏浆液经过真空皮带脱水机进行真空脱水。石膏在该部分经脱水后含水量降至10%以下。经过两级脱水浓缩的石膏产品是含水量小于10%的优质脱硫石膏直接落入石膏库。水力旋流器31分离出的水溢流至废水箱，滤液水泵将溢流浆液部分经管道输送回吸收塔，部分经管道外送至废水处理系统；通过控制废水的排放量达到控制系统中氯离子浓度，以保证系统安全、稳定运行的目的。同时排出细小的灰尘以保证石膏的品质。

综上所述，本实用新型中的燃煤锅炉的烟气脱硫装置具有以下优点：提高除雾器冲洗效率、减轻结垢、堵塞程度；浆液循环装置，部分吸收液通过吸收塔循环泵输送回喷嘴，达到循环利用，提高利用效率，能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收。当利用本实用新型中的脱硫装置对2台燃煤炉的烟气进行脱硫处理，充分反应后的工艺气体携带部分雾滴向上移动进入两级除雾器，脱除气体中的雾滴，烟气通过两级除雾后，其烟气携带水滴含量低于75mg/Nm³(干基)。脱硫后的烟气通过烟囱外排。本实施例中烟气初始SO₂浓度为2200mg/Nm³，通过吸收塔后外排气体SO₂浓度低于200mg/Nm³，符合国家排放标准。

Claims (9)

1.一种用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，包括有吸收塔、石灰石浆液制备装置、副产品处理装置，除雾器、及双向除雾器冲洗装置，其特征在于，所述除雾器置于所述吸收塔的内顶部，在吸收塔内顶部位于所述除雾器的下方设有经管道与所述石灰石浆液制备装置连通的喷淋层，在所述吸收塔内底部设置浆池，在所述浆池与喷淋层之间的吸收塔壁上设有烟气入口，该烟气入口经管道与燃煤锅炉的烟气输出管连通，所述吸收塔的浆池经管道与所述副产品处理装置连通，同时在除雾器的上下设置有双向除雾器冲洗装置。

2.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收塔位于所述浆池的部位在其侧壁上倾斜的设有搅拌器。

3.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其特征在于，所述除雾器为两级平行设置在所述吸收塔内顶部的两级除雾器。

4.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其特征在于，所述副产品处理装置包括与所述吸收塔内底部浆池连通的浆液排出泵，通过管道依次与所述浆液排出泵连通的水力旋流器、真空皮带脱水机，以及分别与所述水力旋流器、真空皮带脱水机连通的滤液水箱。

5.根据权利要求4所述的用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其特征在于，副产品处理装置还包括有事故浆液箱。

6.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其特征在于，所述石灰石浆液制备装置包括石灰石粉仓、下料装置、浆液制备箱、搅拌器及浆液供给泵，所述石灰石粉仓的顶部配有流化风设备、密封的人孔门及紧急排气阀门。

7.根据权利要求6所述的用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其特征在于，所述石灰石粉仓的每个出料口装有关断阀，同时在所述浆液制备箱内设置有搅拌器。

8.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其特征在于，所述喷淋层由多个喷淋头交错布置在不同层上，每个喷淋层由带连接支管的母管及浆液分布管道和喷嘴组成。

9.根据权利要求8所述的用于燃煤锅炉的烟气脱硫装置，其特征在于，所述喷淋头为切线空锥形浆液喷嘴。