CN204502786U - 一种新型超洁净脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型超洁净脱硫装置，吸收塔的塔体内下部为吸收塔浆液池，塔体中部设烟气进口、顶部设烟气出口，在烟气进口两侧布置双流体喷枪，在吸收塔烟气进口上方塔壁上环绕塔壁一圈均匀布置双流体喷枪而形成喷雾吸收层，在喷雾吸收层上方依次设置一块烟气分布板、喷淋管网、除雾器；在浆液池底部设曝气管；塔底设浆液排出口，排出泵进口与浆液排出口相连；吸收塔外设一级循环泵和二级循环泵，一级循环泵和每台二级循环泵的进口与塔底相连，一级循环泵出口与双流体喷枪连接，每台二级循环泵的出口与一层喷淋管网连接，且二级循环泵数量与喷淋管网层数一致。本实用新型提供的装置具有脱硫效率高、液气比低、系统阻力小、运行成本低等优点。

Description

一种新型超洁净脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种湿法脱除燃煤锅炉烟气、烧结机烟气、玻璃窑炉烟气等排放烟气中二氧化硫的新型湿法脱硫装置。具体涉及一种新型超洁净脱硫装置。

背景技术

我国能源结构以煤为主，煤炭在我国的能源结构占主导地位的状况已持续了几十年，近年来随着石油天然气和水能开发量的增加，煤炭在能源结构中的比例有所减少，但其主导地位仍未改变，其消费量占一次能源总消费量的70％左右，这种局面在今后相当长时问内不会改变，目前燃煤S0₂排放量占S0₂总排放量的90％以上，1995年我国超过美国成为世界SO₂排放第一大国。

为了减轻燃煤对环境的影响，国家实施了较严格的《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011，各级环保部门采取了严厉的考核措施，使得老机组脱硫改造和新机组环保三同时落到了实处。同时五大发电集团在广东、浙江等地纷纷推出“近零排放”示范工程，也就是超洁净排放。所谓超洁净排放就是“燃煤电厂大气污染物排放达到天然气发电机组排放标准”，这一标准要求二氧化硫排放浓度不大于35mg/Nm³，目前这一标准在全国逐步普及开，极有可能在不久的将来成为国家强制标准。

烟气脱硫技术(FGD)有上百种之多，根据脱硫产物的状态可划分为湿法和干法，其中湿法脱硫技术，约占全世界FGD装置总量的85％左右。但是传统的湿法脱硫技术脱硫效率一般小于98％，如果烟气中二氧化硫浓度超过2000mg/Nm³，就很难达到超洁净排放标准。目前国内建成的超洁净排放示范工程在技术上并没有重大创新，一般都是采取单塔双循环或者双塔双循环工艺，唯一的手段就是增加喷淋层数和喷淋量，加大液气比，靠传统的方法堆砌，大马拉小车，不仅建设成本高昂，而且由于采取多级吸收，运行阻力大幅升高，运行成本也急剧上升，让企业难以承受。

发明内容

本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种新型超洁净脱硫装置。本实用新型提供的装置具有脱硫效率高、液气比低、系统阻力小、运行成本低等优点。

本实用新型的技术方案为：

一种新型超洁净脱硫装置，主要包括吸收塔、一级循环泵、二级循环泵、排出泵，其特征在于：吸收塔的塔体内下部为吸收塔浆液池，塔体中部设有烟气进口，在烟气进口的两侧布置2-20个双流体喷枪，在吸收塔烟气进口上方塔壁上环绕塔壁一圈均匀布置10-60个双流体喷枪；塔壁上这一圈双流体喷枪构成吸收塔的喷雾吸收层，在喷雾吸收层上方设置一块烟气分布板，烟气分布板上方布置1－5层喷淋管网，喷淋管网上方设置除雾器，除雾器上部吸收塔顶部设有烟气出口；在所述吸收塔浆液池底部设有曝气管，通过曝气管通入压缩空气对塔内浆液进行强制氧化；在所述吸收塔的塔底设有浆液排出口，排出泵进口与浆液排出口相连；所述的吸收塔外设有一级循环泵和二级循环泵，一级循环泵和每台二级循环泵的进口与吸收塔的塔底相连，且一级循环泵出口分别与塔壁和吸收塔烟气进口烟道上的双流体喷枪连接，每台二级循环泵的出口与一层喷淋管网连接，且二级循环泵的数量与喷淋管网的层数一致。

所述吸收塔浆液池底部四周均匀布置2-6个搅拌器，搅拌器采用通用的侧进式搅拌器，其作用是保持浆液池内的浆液处于悬浮状态，并混合均匀，另一个作用就是使曝气管喷出的氧化空气分散更均匀，氧化效果更好。

所述的双流体喷枪包括浆液通道、雾化气流通道、连接法兰，浆液通道设在雾化气流通道内部，且浆液通道、雾化气流通道同轴线，连接法兰焊接在雾化气流通道外壁上，浆液进口设在喷枪尾部与浆液通道相连接，雾化气流进口设在喷枪侧面与雾化气流通道相连接，浆液出口、雾化气流出口均设在喷枪头部。双流体喷枪通过连接法兰固定在吸收塔塔壁或烟道壁板上。

所述的双流体喷枪的浆液通道内径为20mm-100mm，雾化气流通道与浆液通道间距为10-30mm。

所述双流体喷枪浆液通道、雾化气流通道材质均为双向合金钢或者碳化硅陶瓷。

所述的双流体喷枪雾化气流可以使用0.5-0.8MPa的压缩空气，也可以使用0.5-0.8MPa的低压蒸汽，雾化气流不但能降低浆液的压力，而且产生的雾化颗粒特别细小，雾化后颗粒平均直径为40-100微米，液滴总表面积增加20-50倍，吸收能力大幅提升。

所述吸收塔烟气分布板采用碳钢防腐、玻璃钢、奥氏体不锈钢或双相钢材料制作而成，烟气分布板开孔率为30％-50％，烟气分布板靠近塔壁0.15m环形区域内不开孔，每个开孔直径为10-30mm。所述烟气分布板的作用有：优化烟气在塔内的气流分布；显著提高脱硫效率；板上喷淋层喷淋的浆液可以在板上形成一定厚度的液膜，不仅可以提高脱硫效率，而且还可以有效收集喷雾吸收层形成的微细液滴，使其不随烟气带出塔外。

所述的喷淋管网与常规技术喷淋管网相同。

所述的除雾器与常规技术除雾器相同，采用一级管式除雾器加两级屋脊式除雾器。

本实用新型采用喷雾吸收、烟气分布板增效与传统喷淋管网喷淋吸收进行合理组合，双流体喷枪雾化的液滴直径为40-100微米，液滴总表面积增加20-50倍，吸收能力大幅提升，一方面液气比大幅降低，循环泵功率大幅下降，另一方面由于液气比降低，塔内烟气阻力下降，锅炉风机实际消耗功率也会大幅降低，节能效果显著。同时由于液滴总表面积增加20-50倍，吸收能力大幅提升，脱硫效率可以提高到99％以上，小试试验最高达到99.8％。双流体喷枪产生的及其微细的液滴随烟气上升，在烟气分布板上被板上的液膜收集，不会随烟气带出塔外，烟气分布板上喷淋层喷淋的浆液可以在板上形成一定厚度的液膜，不仅可以提高脱硫效率，而且还可以有效收集喷雾吸收层形成的微细液滴。烟气分布板是喷雾吸收必备的关键组件。

含有二氧化硫的烟气通过吸收塔烟气入口烟道进入吸收塔，烟气在入口烟道内和进入吸收塔后，布置在烟道壁板两侧和入口上部围绕塔壁一圈的双流体喷枪雾化的直径为40-100微米的浆液接触，进行换热、传质吸收，然后烟气向上通过烟气分布板，双流体喷枪产生的及其微细的液滴在烟气分布板上被板上的液膜收集，同时二氧化硫等污染物继续被吸收，烟气穿过分布板后继续向上通过喷淋管网，与喷淋的吸收液进行逆流接触，发生传质与吸收反应，最终脱除烟气中的SO₂、SO₃、HCl、HF污染物并且去除灰尘；洁净烟气通过除雾器除去夹带的液滴后，通过吸收塔顶部的烟气出口排出塔外。

随着吸收塔内吸收液不断循环喷淋吸收，吸收的二氧化硫生成亚硫酸钙并在吸收塔浆液池内被强制氧化成硫酸钙，当浆液池内的硫酸钙结晶含量达到一定浓度时18-20％，通过与吸收塔浆液池相连的排出泵排到石膏脱水系统进行分离脱水处理，石膏脱水系统采用目前现有通用的成熟的工艺和装置；随着吸收塔内吸收液不断循环喷淋吸收，吸收液PH值不断降低，需要补充新鲜脱硫剂维持吸收塔内浆液PH在5-6之间，新鲜的脱硫剂补充在一级循环泵进口。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中，1-烟气进口，2-吸收塔，3-双流体喷枪，4-烟气分布板，5-喷淋管网，6-除雾器，7-曝气管，8-排出泵，9-一级循环泵，10-二级循环泵，11-烟气出口,12-搅拌器。

图2为本实用新型的双流体喷枪结构示意图。

图中，13-浆液通道，14-雾化气流通道，15-浆液进口，16-雾化气流进口，17-连接法兰。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型主要包括吸收塔2、一级循环泵9、二级循环泵10、排出泵8。所述的吸收塔2的塔体内下部为吸收塔浆液池，塔体中部设有烟气进口1，在烟气进口的两侧布置2-20个双流体喷枪3，在吸收塔烟气进口1上方塔壁上环绕塔壁一圈均匀布置10-60个双流体喷枪3，双流体喷枪3的个数根据吸收塔塔径大小以及烟气二氧化硫浓度高低计算而成。塔壁上这一圈双流体喷枪构成了吸收塔的喷雾吸收层。在喷雾吸收层上方设置一块烟气分布板4，烟气分布板4上方布置1－5层喷淋管网5，喷淋管网5上方设置除雾器6，除雾器上部吸收塔顶部设有烟气出口11；在所述吸收塔浆液池底部设有曝气管7，通过曝气管7通入压缩空气对塔内浆液进行强制氧化；在所述吸收塔2的塔底设有浆液排出口，排出泵8进口与浆液排出口相连；所述的吸收塔外设有一级循环泵9和二级循环泵10，一级循环泵9和每台二级循环泵10的进口与吸收塔的塔底相连，一级循环泵9出口分别与塔壁和吸收塔烟气进口烟道上的双流体喷枪3连接，每台二级循环泵10的出口与一层喷淋管网5连接，且二级循环泵10的数量与喷淋管网5的层数一致；所述吸收塔浆液池底部四周均匀布置2-6个搅拌器12，搅拌器12采用通用的侧进式搅拌器，其作用是保持浆液池内的浆液处于悬浮状态，并混合均匀，另一个作用就是使曝气管7喷出的氧化空气分散更均匀，氧化效果更好。

所述的双流体喷枪3结构如图2所示，双流体喷枪3的浆液通道13设在雾化气流通道14内部，且浆液通道13、雾化气流通道14同轴线，浆液通道13内径为20mm-100mm，雾化气流通道与浆液通道间距为10-30mm。浆液进口15设在喷枪尾部与浆液通道13相连接，雾化气流进口16设在喷枪侧面与雾化气流通道14相连接，浆液出口、雾化气流出口均设在喷枪头部，浆液管道13、雾化气流管道14材质为双向合金钢或者碳化硅陶瓷，连接法兰17焊接在雾化气流通道14外壁上。双流体喷枪3通过连接法兰17固定在吸收塔塔壁或烟道壁板上。所述的双流体喷枪3雾化气流可以使用0.5-0.8MPa的压缩空气，也可以使用0.5-0.8MPa的低压蒸汽，雾化气流不但能降低浆液的压力，而且产生的雾化颗粒特别细小，雾化后颗粒平均直径为40-100微米，液滴总表面积增加20-50倍，吸收能力大幅提升。

所述吸收塔烟气分布板4采用碳钢防腐、玻璃钢、奥氏体不锈钢或双相钢材料制作而成，烟气分布板开孔率为30％-50％，烟气分布板靠近塔壁0.15m环形区域内不开孔，每个开孔直径为10-30mm。所述烟气分布板的作用有：优化烟气在塔内的气流分布；显著提高脱硫效率；板上喷淋层喷淋的浆液可以在板上形成一定厚度的液膜，不仅可以提高脱硫效率，而且还可以有效收集喷雾吸收层形成的微细液滴，使其不随烟气带出塔外。

所述的喷淋管网5与常规技术喷淋管网相同。

所述的除雾器6与常规技术除雾器相同，采用一级管式除雾器加两级屋脊式除雾器。

本实用新型采用喷雾吸收、烟气分布板增效与传统喷淋管网喷淋吸收进行合理组合，双流体喷枪雾化的液滴直径为40-100微米，液滴总表面积增加20-50倍，吸收能力大幅提升，一方面液气比大幅降低，循环泵功率大幅下降，另一方面由于液气比降低，塔内烟气阻力下降，锅炉风机实际消耗功率也会大幅降低，节能效果显著。同时由于液滴总表面积增加20-50倍，吸收能力大幅提升，脱硫效率可以提高到99％以上，小试试验最高达到99.8％。双流体喷枪产生的及其微细的液滴随烟气上升，在烟气分布板上被板上的液膜收集，不会随烟气带出塔外，烟气分布板上喷淋层喷淋的浆液可以在板上形成一定厚度的液膜，不仅可以提高脱硫效率，而且还可以有效收集喷雾吸收层形成的微细液滴。烟气分布板是喷雾吸收必备的关键组件。

如图1所示，120℃-160℃的含SO₂、SO₃、HCl、HF、灰尘等污染物烟气通过吸收塔烟气进口1烟道进入吸收塔2，在烟气进口1烟道内和进入吸收塔后，布置在烟道壁板两侧和进口上部围绕塔壁一圈的双流体喷枪3雾化的直径为40-100微米的浆液接触，进行换热、传质吸收，然后烟气向上通过烟气分布板4，双流体喷枪产生的及其微细的液滴在烟气分布板4上被板上的液膜收集，同时二氧化硫等污染物继续被吸收，烟气穿过分布板4后继续向上通过喷淋管网5，与喷淋的吸收液进行逆流接触，发生传质与吸收反应，最终脱除烟气中的SO₂、SO₃、HCl、HF污染物并且去除灰尘；洁净烟气通过除雾器6除去夹带的液滴后，通过吸收塔顶部的烟气出口11排出塔外。

随着吸收塔内吸收液不断循环喷淋吸收，吸收的二氧化硫生成亚硫酸钙并在吸收塔浆液池内被强制氧化成硫酸钙，当浆液池内的硫酸钙结晶含量达到一定浓度时18-20％，通过与吸收塔浆液池相连的排出泵8排到石膏脱水系统进行分离脱水处理，石膏脱水系统采用目前现有通用的成熟的工艺和装置；随着吸收塔内吸收液不断循环喷淋吸收，吸收液PH值不断降低，需要补充新鲜脱硫剂维持吸收塔内浆液PH在5-6之间，新鲜的脱硫剂补充在一级循环泵9进口。

Claims (6)

1.一种新型超洁净脱硫装置，主要包括吸收塔、一级循环泵、二级循环泵、排出泵，其特征在于：吸收塔的塔体内下部为吸收塔浆液池，塔体中部设有烟气进口，在烟气进口的两侧布置2-20个双流体喷枪，在吸收塔烟气进口上方塔壁上环绕塔壁一圈均匀布置10-60个双流体喷枪；塔壁上这一圈双流体喷枪构成吸收塔的喷雾吸收层，在喷雾吸收层上方设置一块烟气分布板，烟气分布板上方布置1－5层喷淋管网，喷淋管网上方设置除雾器，除雾器上部吸收塔顶部设有烟气出口；在所述吸收塔浆液池底部设有曝气管；在所述吸收塔的塔底设有浆液排出口，排出泵进口与浆液排出口相连；所述的吸收塔外设有一级循环泵和二级循环泵，一级循环泵和每台二级循环泵的进口与吸收塔的塔底相连，且一级循环泵出口分别与塔壁和吸收塔烟气进口烟道上的双流体喷枪连接，每台二级循环泵的出口与一层喷淋管网连接，且二级循环泵的数量与喷淋管网的层数一致。

2.根据权利要求1所述的新型超洁净脱硫装置，其特征在于：所述吸收塔浆液池底部四周均匀布置2-6个搅拌器，搅拌器采用通用的侧进式搅拌器。

3.根据权利要求1所述的新型超洁净脱硫装置，其特征在于：所述的双流体喷枪包括浆液通道、雾化气流通道、连接法兰，浆液通道设在雾化气流通道内部，且浆液通道、雾化气流通道同轴线，连接法兰焊接在雾化气流通道外壁上，浆液进口设在喷枪尾部与浆液通道相连接，雾化气流进口设在喷枪侧面与雾化气流通道相连接，浆液出口、雾化气流出口均设在喷枪头部。

4.根据权利要求3所述的新型超洁净脱硫装置，其特征在于：所述的双流体喷枪的浆液通道内径为20mm-100mm，雾化气流通道与浆液通道间距为10-30mm。

5.根据权利要求3、4所述的新型超洁净脱硫装置，其特征在于：所述双流体喷枪浆液通道、雾化气流通道材质均为双向合金钢或者碳化硅陶瓷。

6.根据权利要求1所述的新型超洁净脱硫装置，其特征在于：所述烟气分布板采用碳钢防腐、玻璃钢、奥氏体不锈钢或双相钢材料制作而成，烟气分布板开孔率为30％-50％，烟气分布板靠近塔壁0.15m环形区域内不开孔，每个开孔直径为10-30mm。