CN206391845U - 一种深度脱除烟气中硫氧化物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种深度脱除烟气中硫氧化物的装置，该装置在脱硫塔内烟气进口与烟气出口之间自下而上依次设有一级脱硫喷淋装置和二级脱硫雾化装置，一级脱硫喷淋装置包括自下而上依次设置的循环浆液喷淋层和一级最高喷淋层，一级最高喷淋层用于向脱硫塔内喷入新补充的碳酸钙浆液；二级脱硫雾化装置用于向脱硫塔内雾化喷入二级脱硫剂溶液或浆液；脱硫塔底部设有循环浆液池，用于盛接一级脱硫喷淋装置和二级脱硫雾化装置喷入的物料，所述循环浆液喷淋层与循环浆液池连通，用于喷淋循环浆液。该装置在石灰石‑石膏湿法脱硫基础上，深度脱除排放烟气中的硫氧化物，提高排放烟气中三氧化硫的脱除率，具有响应速度快、调节精度高、调节品质好的优点。

Description

一种深度脱除烟气中硫氧化物的装置

技术领域

本实用新型属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种深度脱除烟气中硫氧化物的装置。

背景技术

烟气脱硫(Flue Gas Desulfuration，FGD)是指从烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物(主要是SO₂和SO₃)的过程。烟气中的硫氧化物实质上是酸性的，可以通过与适当的碱性物质反应，生成亚硫酸盐与硫酸盐的混合物，从而从烟气中脱除。烟气脱硫最常用的碱性物质是石灰石(碳酸钙)、生石灰(氧化钙)和熟石灰(氢氧化钙)；石灰石产量丰富，因而相对便宜，生石灰和熟石灰都是由石灰石通过加热来制取。

石灰石-石膏湿法脱硫工艺是目前应用最广泛的一种脱硫工艺。该工艺主要是利用廉价易得的石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状后与水混合搅拌制成石灰石浆液；将石灰石浆液用浆液泵输送到脱硫塔内，石灰石浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成硫酸钙；脱硫塔浆液池中硫酸钙达到一定饱和度后，形成石膏浆液排出。

硫氧化物排放国家标准中，目前只控制二氧化硫排放浓度，没有包括三氧化硫排放浓度。当硫氧化物排放标准值比较高的情况下，常用的提高脱硫效率的措施非常经济、有效。目前常用的提高脱硫效率的措施有很多种，包括增加脱硫塔的浆液循环流量、布置托盘、双区布置、双循环布置、双塔布置等，其对于二氧化硫的脱除率提高相对比较多，对于三氧化硫的脱除率尽管有提高，但提升幅度有限。但是，当硫氧化物排放标准值非常低的情况下，例如，排放标准值按照“超低排放”，即按照燃机排放标准二氧化硫排放浓度低于 35mg/Nm³的情况下，常用的提高脱硫效率的措施的经济性、有效性下降比较明显，低pH 值的脱硫浆液对于浓度非常低的二氧化硫的脱除效果不太好。如果进一步降低二氧化硫排放标准值，或者对于三氧化硫有明确的较低的排放标准值要求，按照常规的提高脱硫效率的措施，进一步降低二氧化硫浓度的成本增加比较多，且脱除效果提升有限，不一定能够满足排放要求，对于三氧化硫的脱除效果非常不明显。

烟气中不可避免具有一定的三氧化硫浓度。以燃煤电厂为例，烟气中三氧化硫来源主要有两个方面，一是煤粉中的可燃硫份燃烧产生的二氧化硫，此部分约0.5％-2％被氧化为三氧化硫；二是由于脱硝装置SCR催化剂中五氧化二钒在高温条件下，对二氧化硫有强烈的催化作用，能够使0.2％-0.8％的二氧化硫被氧化成三氧化硫。SCR装置对于三氧化硫的转换率有一定要求，通常要求不超过1％。如果不考虑三氧化硫浓度在空气预热器、除尘器环节的变化量，进入脱硫塔的烟气中，三氧化硫的浓度大约在0.7％-2.8％。一般而言，常规石灰石-石膏湿法脱硫工艺对于三氧化硫的脱除率仅在30％-50％。而三氧化硫对于环境污染的危害程度也远高于二氧化硫。同样浓度的情况下，三氧化硫的危害大致是二氧化硫的十倍。对于排放烟气中的三氧化硫控制已经引起政府和社会的关注。

脱硫塔排放烟气中三氧化硫液滴(硫酸液滴)的来源，有一种解释是，未脱除干净的二氧化硫气体溶入烟气携带的微小液滴中形成亚硫酸，在液相中，亚硫酸及其盐很容易被氧化为硫酸及其盐(详见2006年12月《电力环境保护》中，兰新生等所著“石灰石/石膏湿法脱硫系统净烟气中SO₃(硫酸雾)来源的讨论”一文)。串联双脱硫塔方式下，前一级脱硫塔的三氧化硫的脱除率比较高，后一级脱硫塔脱硫浆液的PH值往往更高，但是对于三氧化硫几乎没有脱除效果，可以印证这种解释。如果排放烟气中的二氧化硫能够被更深度地脱除，则可以有效降低烟气中酸露的生成量。

燃煤电厂脱除烟气中三氧化硫的方法常见的有如下三种：

1、在石灰石-石膏湿法脱硫塔之后，采用湿式电除尘器，对于三氧化硫有比较高的脱除能力，但湿式电除尘器的造价高，运行维护成本高，阳极设备易腐蚀。湿式电除尘器对于烟气中的二氧化硫几乎没有脱除作用，在湿式电除尘器之后，烟气中的二氧化硫可以被烟气中的水液滴吸收，被氧气氧化后，形成硫酸液滴。

2、在SCR脱硝装置前后，或者除尘器前，或脱硫塔前，以雾化液滴方式喷入脱硫剂溶液(浆液)，或者喷入脱硫剂粉，对于三氧化硫有比较高的脱除能力，若在空气预热器前喷入，可以有效降低硫酸氢铵的生成，减轻空气预热器的堵塞问题。CN105233656A公开了一种用于脱除燃煤电厂烟气中三氧化硫的工艺，即是采用此种方法。但是，此种方法需要比较高的脱硫剂和三氧化硫的摩尔比，运行成本高，而且对于脱硫塔出口二氧化硫浓度没有明显调节作用。该方法对于在脱硫塔内新生成的硫酸液滴没有任何脱除效果。

3、在电除尘前布置低温省煤器，由于烟气温度降低，三氧化硫在露点温度条件下，形成液滴，被粉尘吸收脱除。存在问题是对煤质有要求，烟温接近露点，容易造成除尘器设备腐蚀，灰斗堵灰；在配合使用袋式除尘器的情况下，易发生粘袋、腐蚀袋的问题，对于脱硫塔出口二氧化硫浓度没有明显调节作用。该方法对于在脱硫塔内新生成的硫酸液滴没有任何脱除效果。

燃煤电厂进行的烟气“超低排放”改造，通过对石灰石-石膏湿法脱硫塔进行增容改造等措施，脱硫塔对二氧化硫的脱除率得到显著提升，但是这些改造措施对于三氧化硫的脱除率并没有显著提升。因此，如何深度脱除排放烟气中包含三氧化硫在内的硫氧化物，是亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种深度脱除烟气中硫氧化物的装置。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种深度脱除烟气中硫氧化物的装置，包括脱硫塔，所述脱硫塔下方设有烟气进口、上方设有烟气出口，脱硫塔内在烟气进口与烟气出口之间自下而上依次设有一级脱硫喷淋装置和二级脱硫雾化装置，所述一级脱硫喷淋装置包括自下而上依次设置的循环浆液喷淋层和一级最高喷淋层，所述一级最高喷淋层用于向脱硫塔内喷入新补充的碳酸钙浆液；所述二级脱硫雾化装置用于向脱硫塔内雾化喷入钠基脱硫剂、镁基脱硫剂、钾基脱硫剂或氢氧化钙的溶液或浆液；脱硫塔底部设有循环浆液池，用于盛接一级脱硫喷淋装置和二级脱硫雾化装置喷入的物料，所述循环浆液喷淋层与循环浆液池连通，用于喷淋循环浆液。

所述深度脱除烟气中硫氧化物的装置还包括一级配液装置，所述一级配液装置包括一级脱硫配液池，用于配制碳酸钙浆液。所述一级脱硫配液池与一级最高喷淋层连通，用于将新补充的碳酸钙浆液直接喷入脱硫塔内，或者与循环浆液池连通，用于将新补充的碳酸钙浆液直接补入循环浆液池。

所述深度脱除烟气中硫氧化物的装置还包括二级配液装置，所述二级配液装置包括二级脱硫配液池，用于配制钠基脱硫剂、镁基脱硫剂、钾基脱硫剂或氢氧化钙的溶液或浆液；所述二级脱硫配液池与二级脱硫雾化装置连通，用于将配制的钠基脱硫剂、镁基脱硫剂、钾基脱硫剂或氢氧化钙的溶液或浆液直接雾化喷雾脱硫塔内。

所述二级配液装置还包括压缩空气储气罐。

脱硫塔内在一级脱硫喷淋装置与二级脱硫雾化装置之间设有除雾器。

一般的，脱硫塔内在烟气出口的下方设有除雾器；二级脱硫喷淋装置设置在脱硫塔内一级脱硫喷淋装置与除雾器之间。布置在该位置基于两方面的原因，一是经过一级脱硫喷淋装置的喷淋层的脱除作用，该位置烟气的硫氧化物浓度已经非常低，一级脱硫的脱硫剂浆液或循环浆液再对其喷淋吸收的脱除能力显著下降，而选择用高pH值的二级脱硫的脱硫剂溶液或浆液高度雾化喷入后，对硫氧化物的脱除效率非常高，二级脱硫使用的脱硫剂量少；二是高度雾化喷入的二级脱硫的脱硫剂溶液或浆液形成的液滴必然要有一部分会被烟气携带走，经过除雾器时，除雾器可以有效地将大部分脱硫剂溶液或浆液液滴拦截，避免大量液滴进入除雾器之后的烟道中，有效控制排放烟气的含水量。

二级脱硫雾化装置的雾化喷射覆盖率可以根据脱硫塔和烟道的实际情况设置。一般的，雾化喷射的覆盖率在100％～200％之间；所述雾化喷射为逆流喷入。优选的，二级脱硫雾化装置与下部的一级脱硫喷淋装置(一级最高喷淋层)的距离保持在1～2m，与上部的除雾器的距离保持在1～3m。

脱硫塔内在二级脱硫雾化装置与烟气出口之间设有除雾器。当脱硫塔内布置有多级除雾器时，二级脱硫雾化装置可布置在多级除雾器之间，优选布置在自下而上第一级除雾器之后。可根据二级脱硫所用的脱硫剂选择二级脱硫雾化装置的具体布置位置。

二级脱硫选择钠基脱硫剂时，二级脱硫雾化装置可布置在多级除雾器之间，优选布置在自下而上第一级除雾器之后。沿烟气流动方向，每级除雾器均设有配套使用的除雾器冲洗装置。

进入第一级除雾器的烟气中携带有大量的酸性液滴，在除雾器之前布置二级脱硫雾化装置，烟气中携带的大量酸性液滴必然要和二级脱硫雾化装置雾化的脱硫剂液滴发生中和反应，降低脱硫剂脱除烟气中低浓度的硫氧化物的能力。经过第一级除雾器之后，烟气中的大粒径酸性液滴大部分被除掉，二级脱硫雾化装置布置在第一级除雾器之后，能够有效提高对硫氧化物脱除率。二级脱硫雾化装置之后的除雾器能够有效脱除二级脱硫雾化装置喷入的脱硫剂液滴，控制除雾器之后烟道中的烟气含水量。脱硫剂液滴即使不能被后部的除雾器完全去除，其在后部烟道的酸性环境下依然可以中和酸性物质，发挥脱除硫氧化物的作用，不致产生不良后果。当除雾器除雾效果非常好，或者布置三级除雾器的情况下，更适合将二级脱硫雾化装置布置在第一级除雾器之后。

脱硫塔的烟气出口连接有烟道，所述烟道上设有烟道除雾器或湿式电除尘器。湿式电除尘器起到对二级脱硫雾化装置除雾的作用，能够有效脱除三氧化硫形成的硫酸液滴。二级脱硫雾化装置能够和湿式电除尘器协同深度脱除硫氧化物，减小湿式电除尘器之后的硫氧化物含量，进而减轻对烟道和烟囱的酸性腐蚀。

所述烟道除雾器或湿式电除尘器通过管道连接有集液池，用于收集被烟道除雾器或湿式电除尘器拦截的液体。所述集液池通过过滤装置与二级脱硫配液池相连通。集液池收集的集液经过过滤装置制成清液，清液回到二级脱硫配液池，循环使用，提高脱硫剂的使用效率，节约脱硫剂溶液的补充水；过滤装置产生的浊液排入脱硫塔内的循环浆液池。

当布置有脱硫塔内除雾器和水平烟道除雾器的情形下，二级脱硫雾化装置优选地布置在脱硫塔内除雾器上方。经过脱硫塔内除雾器的脱除后，烟气中的酸性液滴量已经显著下降。一方面，经过脱硫塔内除雾器的脱除作用，烟气中的酸性液滴含量下降明显，可以节省二级脱硫的脱硫剂使用量；另一方面，二级脱硫雾化装置布置在脱硫塔内除雾器上方，在水平烟道除雾器之前，布置空间相对充裕，二级脱硫雾化装置与水平烟道除雾器两者之间距离可以保持较远，脱硫剂液滴和微小的酸性液滴、二氧化硫气体等可以更充分地混合，有更充分的反应空间和反应时间，有利于深度脱除硫氧化物。同时，水平烟道除雾器除雾、冲洗形成的收集溶液汇聚到集液池，经过滤分离后的清液补入二级脱硫配液池，循环使用，提高脱硫剂的使用效率，节约脱硫剂溶液的补充水；浊液排入脱硫塔内循环浆液池。

本实用新型的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，使用时原烟气从烟气进口进入，在脱硫塔内自下而上流动，依次与一级脱硫喷淋装置喷入的物料进行一级脱硫、与二级脱硫雾化装置喷入的物料进行二级脱硫，净烟气从烟气出口排出；一级脱硫的碳酸钙浆液通过一级最高喷淋层逆流喷入烟气中进行脱硫反应，反应后落入脱硫塔底部的循环浆液池形成循环浆液；循环浆液经循环浆液喷淋层逆流喷入烟气中进行脱硫反应，反应后落入循环浆液池循环用于一级脱硫；二级脱硫的脱硫剂溶液或浆液通过二级脱硫雾化装置雾化逆流喷入一级脱硫后的净化烟气中进行深度脱硫，反应后落入循环浆液池，循环用于一级脱硫。该装置在一级脱硫喷淋装置(石灰石-石膏湿法脱硫)的上方设置二级脱硫雾化装置，使用二级脱硫的脱硫剂，以溶液或浆液形式，通过雾化喷射，对一级脱硫已处理过的硫氧化物浓度已经比较低的烟气，特别是其中包含比较多的三氧化硫成分的烟气进一步深度脱硫，对硫氧化物的脱除具有显著效果，尤其是对三氧化硫具有明显的脱除效果，能够实现更好地脱除硫氧化物的目的；通过深度脱除排放烟气中的硫氧化物等酸性物质，降低对脱硫塔后部烟道烟囱的酸性腐蚀作用。

附图说明

图1为实施例1的深度脱除烟气中硫氧化物的装置的结构示意图；

图2为实施例1中控制脱硫塔出口烟气的硫氧化物浓度的流程示意图；

图3为实施例2的深度脱除烟气中硫氧化物的装置的结构示意图；

图4为实施例3的深度脱除烟气中硫氧化物的装置的结构示意图；

图5为实施例4的深度脱除烟气中硫氧化物的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

本实施例的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，如图1所示，包括脱硫塔1和一级配液装置、二级配液装置，所述脱硫塔1为单塔单循环喷淋空塔；所述一级配液装置包括一级脱硫配液池10，所述二级配液装置包括二级脱硫配液池13和压缩空气储气罐14；

所述脱硫塔1下方设有烟气进口2、上方设有烟气出口3，脱硫塔底部设有循环浆液池4；脱硫塔1内在烟气进口2与烟气出口3之间自下而上依次设有一级脱硫喷淋装置、二级脱硫雾化装置7和除雾器8，所述除雾器8为两级除雾器，沿烟气流动方向，每级除雾器均设有配套使用的除雾器冲洗装置9；

所述一级脱硫喷淋装置包括自下而上依次设置的循环浆液喷淋层5和一级最高喷淋层 6，所述一级最高喷淋层6包括上下两级单喷淋层，所述循环浆液喷淋层5通过循环管道与循环浆液池4相连通，通过设置在循环管道上的循环浆液泵12将循环浆液池4中的循环浆液泵入循环浆液喷淋层5，将循环浆液喷入烟气中；一级最高喷淋层6的两级单喷淋层也分别与循环浆液池4相连通，通过循环浆液泵将循环浆液喷入烟气中；一级最高喷淋层6的两级单喷淋层还分别通过一级配液管道与一级脱硫配液池10相连通，一级脱硫配液池10内的碳酸钙浆液通过设置在一级配液管道上的一级供液泵11进入一级最高喷淋层 6，用于向脱硫塔1内喷入新补充的碳酸钙浆液；一级配液管道上设有切换阀门，使一级最高喷淋层6的两级单喷淋层可切换接入新补充的碳酸钙浆液；

所述二级脱硫雾化装置7通过二级配液管道分别与二级脱硫配液池13、压缩空气储气罐14相连通，与二级脱硫配液池13连接的二级配液管道上还设有二级供液泵15；二级脱硫雾化装置7包括喷雾层，所述喷雾层采用气动式双流体喷嘴，独立控制空气流量和二级脱硫的脱硫剂溶液流量，调节进入气动式双流体喷嘴的气体和液体流量，双流体喷嘴产生的微小雾化液滴喷入烟气中，与硫氧化物反应；其中，一级配液泵11、二级配液泵15均采用变频形式，方便控制浆液或溶液的流量；

脱硫塔1底部的循环浆液池4盛接一级脱硫喷淋装置和二级脱硫雾化装置7喷入的物料，形成循环浆液，供一级脱硫喷淋装置循环使用。

采用上述的深度脱除烟气中硫氧化物的装置的深度脱除烟气中硫氧化物的方法，包括：原烟气从烟气进口2进入，在脱硫塔1内自下而上流动，依次与一级脱硫喷淋装置喷入的物料进行一级脱硫、与二级脱硫雾化装置7喷入的物料进行二级脱硫，后经除雾器8 除雾后，净烟气从烟气出口3排出；

一级脱硫的脱硫剂为碳酸钙，在一级脱硫配液池10中配制成碳酸钙浆液，经一级供液泵11泵入一级最高喷淋层6，逆流喷入烟气中进行脱硫反应，反应后落入脱硫塔1底部的循环浆液池形成循环浆液；循环浆液经循环浆液泵12泵入循环浆液喷淋层5，逆流喷入烟气中进行脱硫反应，反应后落入循环浆液池，循环用于一级脱硫；

二级脱硫的脱硫剂为碳酸钠，在二级脱硫配液池13中配制成碳酸钠溶液，经二级供液泵15泵入二级脱硫雾化装置7，与来自压缩空气储气罐14的压缩空气混合，雾化逆流喷入一级脱硫后的净化烟气中进行深度脱硫，反应后落入循环浆液池，循环用于一级脱硫；

一级脱硫新补充的碳酸钙浆液通过一级最高喷淋层6补入；通过调整一级脱硫新补充的碳酸钙浆液的喷入流量和/或浓度，控制循环浆液池中循环浆液的pH值为4.0～6.5；通过调整二级脱硫的碳酸钠溶液的喷入流量和/或浓度，控制脱硫塔出口烟气的硫氧化物浓度。

本实施例中，二级脱硫选用碳酸钠作为脱硫剂，碳酸钠及其反应生成物易溶于水，不会造成除雾器结垢问题；雾化液滴的粒径在5～50微米间，碳酸钠溶液的质量浓度在1％～ 30％间选择。碳酸钠作为二级脱硫的脱硫剂，以压缩气体雾化方式，经二级脱硫雾化装置喷入脱硫塔内，具有非常强的快速调节净烟气硫氧化物浓度的能力，不易造成除雾器结垢。

二级脱硫雾化装置布置在除雾器之前，喷雾层形成的脱硫剂雾滴在除雾器作用下，能够被除雾器良好除去，减少排放烟气的含水量。脱硫塔出口烟气未能被除雾器除掉的脱硫剂雾滴会进入后部的酸性烟道环境中，还有机会和三氧化硫液滴、二氧化硫气体进行中和反应。

在本实用新型的其他实施例中，也可采用低品质的碳酸钠作为二级脱硫的脱硫剂，如使用价格相对低廉的天然碱(Na₂CO₃.NaHCO₃.2H₂O)，只是需要控制其中的氯离子含量。

上述的深度脱除烟气中硫氧化物的方法中，通过调整二级脱硫的碳酸钠溶液的喷入流量和/或浓度，控制脱硫塔出口烟气的三氧化硫浓度的方法(流程示意图如图2所示)具体为：

1)计算排放浓度偏差：

根据外部考核的排放烟气中三氧化硫浓度值(目前国家标准为：以烟囱入口处的二氧化硫浓度小时平均测量值为判定依据，三氧化硫依据相同位置考虑)，设定出口烟气三氧化硫浓度的目标控制值；根据排放烟气的三氧化硫浓度实际测量值(或修正值)与目标控制值的差值，计算排放烟气中三氧化硫的偏差浓度；

2)计算单位时间内三氧化硫的偏差摩尔量：

以小时作为控制时段的时间长度，根据排放烟气量测量值得到当前时刻的小时烟气量，乘以步骤1)所得三氧化硫排放浓度偏差值，得到三氧化硫的偏差质量；偏差质量除以三氧化硫的分子量80，得到其偏差摩尔量；

3)计算单位时间内碳酸钠溶液的偏差流量：

将三氧化硫的偏差摩尔量乘以给定的钠硫比值(因为碳酸钠和硫酸、亚硫酸的反应比例都是1:1，钠硫比通常选择1.02-1.1，此处钠硫比选择1.05)，得碳酸钠的偏差摩尔量；碳酸钠偏差摩尔量乘以碳酸钠的分子量106，得到纯净的碳酸钠的偏差质量；碳酸钠的偏差质量除以碳酸钠的纯度，得到实物碳酸钠的偏差质量；实物碳酸钠的偏差质量除以碳酸钠溶液的质量浓度，得到碳酸钠溶液的偏差质量；碳酸钠溶液的偏差质量除以碳酸钠溶液的密度，得到碳酸钠溶液的偏差流量；

4)调整碳酸钠溶液流量：

根据脱除三氧化硫所需碳酸钠溶液的偏差流量、加上脱除二氧化硫所需碳酸钠溶液的偏差流量，根据二氧化硫、三氧化硫的脱除率情况经适度修正(修正系数为1.8)后，通过PID调节等控制手段，计算调整二级供液泵转速，实现调整碳酸钠溶液流量；

5)加速调整碳酸钙浆液流量：

为提高脱硫浆液循环部分的调整响应速度，将二级脱硫的碳酸钠溶液的偏差流量值同时传递到一级供液泵控制装置，加速调整其流量。

基于二级脱硫的碳酸钠溶液的偏差量作为碳酸钙浆液流量调整的另一反馈量(基本反馈量为脱硫浆液的pH测量值)，当其值为正值时，表明一级脱硫需要额外增加补入的碳酸钙浆液量，当其值为负值时，表明一级脱硫需要额外减少补入碳酸钙浆液量，从而加快一级脱硫的调节响应速度。

某1000MW燃煤机组采用实施例1的深度脱除烟气中硫氧化物的装置及方法，对该1000MW燃煤机组的调整运行进行说明。外部考核为烟囱入口处采集的三氧化硫小时平均浓度值。碳酸钠的质量浓度为5％，碳酸钠溶液密度取1.04kg/L；碳酸钠纯度取95％；钠硫比取1.05。通过调整二级脱硫的碳酸钠溶液的喷入流量和/或浓度，控制脱硫塔出口烟气的三氧化硫浓度的方法具体包括以下步骤：

a)设定三氧化硫的考核目标为20mg/Nm³，设定出口烟气三氧化硫浓度的目标控制值为15mg/Nm³；

该机组在该小时段第31分钟时，发电负荷是800MW，烟囱处烟气流量为3250kNm³/h，该时段前31分钟的三氧化硫平均排放浓度为15.2mg/Nm³(控制时段历史区间的算术平均值)；该机组在该小时段第32分钟时，发电负荷是801MW，烟囱处烟气流量为3300kNm³/h，三氧化硫浓度为19.0mg/Nm³，二级供液泵(碳酸钠溶液)的流量为3.5m³/h；

计算加权平均修正的三氧化硫排放浓度测量值，15.2*70％+19*30％＝16.3mg/Nm³；(此处的加权平均修正的权重系数根据控制时段历史区间的算术平均值和三氧化硫排放浓度测量值的权重依据经验设定。当更强调脱硫平稳性时，控制时段历史区间的算术平均值的权重加大；当更强调脱硫的调节响应速度时，三氧化硫排放浓度测量值的权重加大。两者权重之和取100％。)

前32分钟的三氧化硫平均排放浓度为(15.2*31+19.0)/32＝15.3mg/Nm³；

测量值和设定目标值15mg/Nm³相比，排放烟气的三氧化硫浓度偏差值为 16.3-15＝1.3mg/Nm³；

b)烟气中三氧化硫的偏差质量为3300000Nm³*1.3mg/Nm³＝4290g；

三氧化硫的偏差摩尔量为4290g/80＝53.6mol；

c)钠硫比取1.05，则碳酸钠的偏差摩尔量为53.6*1.05＝56.3mol；

碳酸钠分子量为106，则纯净的碳酸钠偏差质量为56.3*106＝5968g；

碳酸钠的纯度取95％，则实际的碳酸钠偏差质量为5968/95％＝6282g；

碳酸钠溶液质量浓度为5％，则碳酸钠溶液的偏差质量为6282/5％＝125638g＝125.6kg；

碳酸钠溶液密度为1.04kg/L，则碳酸钠溶液的偏差体积为125.6/1.04＝120.8L；

调整需要增加120.8L/h的流量。

d)由于同时要调整二氧化硫的排放浓度，这里需要加上调整二氧化硫排放浓度所需要的碳酸钠溶液的偏差体积，并根据对应的反应条件下的二氧化硫、三氧化硫的脱除率值，在保证目标排放物合格的前提下，经适度修正(修正系数为1.8)后，则碳酸钠溶液的偏差体积为120.8*1.8＝217.4L，调整需要增加217.4L/h的流量。在二级供液泵(碳酸钠溶液)输出量3.5m³/h的基础上，新的流量目标值为3.5+217.4/1000＝3.72m³/h。

二级供液泵控制系统通过PID计算，计算调整二级供液泵的转速并执行。

为提高二级脱硫雾化装置的调节反应速度，同时可以引入脱硫塔原烟气二氧化硫浓度测量值和烟气流量值的乘积，作为二级脱硫的脱硫剂溶液流量PID控制的前馈环节。

为提高一级脱硫循环部分的调整响应速度，将二级脱硫的脱硫剂溶液或浆液的偏差流量值同时传递到一级供液泵(碳酸钙浆液)控制装置，加速调整其流量。

喷入碳酸钠溶液对于出口烟气硫氧化物控制结果的估算如下：

以二级脱硫雾化装置3.5m³/h喷入量估算，1小时内喷入的原料碳酸钠的质量为3.5*1.04*5％＝0.1785T＝178.5kg；

纯净的碳酸钠质量为178.5*95％＝169.6kg；其摩尔量为169.6*1000/106＝1600mol；这里喷入的碳酸钠溶液除了要脱除三氧化硫，也要脱除二氧化硫；对于二氧化硫、三氧化硫的脱除率不一样。在完全反应的情况下，对应的硫氧化物的摩尔量也为1600mol；考虑到反应不完全因素，按照95％完全反应计算，共脱除硫氧化物1600*95％＝1519mol；

由于一级脱硫装置和二级脱硫雾化装置之间通常不会装设硫氧化物测量装置，按照脱除的硫氧化物中二氧化硫、三氧化硫的摩尔量各50％估算，对应的平均分子量为：二氧化硫分子量64*50％+三氧化硫分子量80*50％＝72。对应硫氧化物的质量为 1519*72＝109368g＝109368000mg；

按照33000000Nm³/h流量计算，该小时内，对应的硫氧化物浓度的平均降低值估算为 109368000/3300000＝33.1mg/Nm³；

按照脱除硫氧化物中50％摩尔量为三氧化硫计算，脱除的三氧化硫摩尔量为1519*50％＝759.5摩尔；对应的三氧化硫质量为759.5*80＝60760g＝60760000mg；

按照33000000Nm³/h流量计算，该小时内，对应的三氧化硫浓度的平均降低值估算为 60760000/3300000＝18.4mg/Nm³；对应的二氧化硫浓度的平均降低值估算为 33.1-18.4＝14.7mg/Nm³；

若净烟气三氧化硫浓度按照15.3mg/Nm³计算，没有经过该方法处理之前的烟气中三氧化硫的排放浓度为18.4+15.2＝33.6mg/Nm³；若原有脱硫塔的对三氧化硫的脱除率为30％计算，则原烟气的三氧化硫浓度为33.6/(1-30％)＝48.0mg/Nm³。

整体的脱硫塔装置对三氧化硫的脱除率为(48.0-15.3)/48.0＝68.1％。

在对应工况下，在每小时喷入3.5立方米、5％质量浓度的碳酸钠溶液的情况下，对于石灰石-石膏湿法脱硫工艺排放的烟气，约能够再降低33.1mg/Nm³的硫氧化物排放浓度。

实施例2

本实施例的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，如图3所示，与实施例1不同之处在于：脱硫塔1内，在一级脱硫喷淋装置的一级最高喷淋层6与二级脱硫雾化装置7之间还设有除雾器16，所述除雾器16为一级除雾器；沿烟气流动方向，该除雾器16设有配套使用的除雾器冲洗装置17。设置在二级脱硫雾化装置7与烟气出口3之间的除雾器8的两级除雾器分别为二级、三级除雾器。

采用上述的深度脱除烟气中硫氧化物的装置的深度脱除烟气中硫氧化物的方法，与实施例1不同之处在于：二级脱硫的脱硫剂为氢氧化钠，配成溶液使用。

本实施例的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，脱硫塔内共具有三级除雾器；氢氧化钠溶液与压缩空气混合后，通过二级脱硫雾化装置形成微米级的雾化液滴；为控制除雾器之后烟气的含水量，二级脱硫雾化装置的雾化粒径控制在10-100微米之间。

实施例3

本实施例的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，如图4所示，与实施例1不同之处在于：一级配液装置中的一级脱硫配液池10通过一级配液管道直接与脱硫塔的循环浆液池4相连通，所述一级配液管道上设有一级供液泵11，用于将一级脱硫配液池10内的碳酸钙浆液直接补入循环浆液池；即一级脱硫喷淋装置中的一级最高喷淋层6不再直接与一级脱硫配液池10相连通，而是仅用于将循环浆液池4中的循环浆液喷入脱硫塔1内。

同时，二级配液装置中省去了压缩空气储气罐和配套管路，直接采用二级配液泵15 将二级脱硫配液池13中的二级脱硫的脱硫剂溶液或浆液经二级脱硫雾化装置高压雾化喷雾喷入脱硫塔内。

采用上述的深度脱除烟气中硫氧化物的装置的深度脱除烟气中硫氧化物的方法，与实施例1不同之处在于：二级脱硫的脱硫剂为氢氧化钙，配成浆液使用。直接采用二级配液泵将二级脱硫配液池中的氢氧化钙浆液经二级脱硫雾化装置高压雾化喷雾喷入脱硫塔内，雾化粒径控制在1000-1500微米之间。

氢氧化钙浆液雾化液滴不宜过小，否则会导致除雾器结垢。本实施例主要用于调节排放烟气的二氧化硫浓度，即通过调整二级脱硫的氢氧化钙浆液的喷入流量和/或浓度，控制脱硫塔出口烟气的二氧化硫浓度，计算及调整方法同实施例1。

实施例4

本实施例的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，如图5所示，与实施例1不同之处在于：省去了在二级脱硫雾化装置与烟气出口之间的除雾器和配套的除雾器冲洗装置；

脱硫塔1内，在一级脱硫喷淋装置的一级最高喷淋层6与二级脱硫雾化装置7之间还设有除雾器16，所述除雾器16为两级除雾器；沿烟气流动方向，每级除雾器16均设有配套使用的除雾器冲洗装置17；

脱硫塔1的烟气出口3连接有水平烟道18，所述水平烟道18内设有水平烟道除雾器19；沿烟气流动方向，水平烟道除雾器19设有配套使用的除雾器冲洗装置20；所述水平烟道除雾器19底部通过管道连接有集液池21，所述集液池通过集液泵22、过滤装置23 与二级脱硫配液池相连通。集液池收集水平烟道除雾器拦截的液体，经过集液泵、过滤装置后，清液补入二级脱硫配液池用于配制碳酸氢钠溶液，浊液排至脱硫塔内循环浆液池。

采用上述的深度脱除烟气中硫氧化物的装置的深度脱除烟气中硫氧化物的方法，与实施例1不同之处在于：二级脱硫的脱硫剂为碳酸氢钠，配成溶液使用。氢氧化钠溶液与压缩空气混合后，通过二级脱硫雾化装置形成微米级的雾化液滴；为控制水平烟道除雾器之后烟气的含水量，二级脱硫雾化装置的雾化粒径控制在10-100微米之间。

本实施例对水平烟道除雾器的集液过滤后，将清液作为脱硫剂溶液的补充水，一方面节约补水，另一方面实现脱硫剂循环使用，节约脱硫剂使用量。水平烟道中烟气分布更均匀，有利于除雾器更好地脱除烟气中的液滴。二级脱硫雾化装置布置在脱硫塔内除雾器之后，布置空间相对充裕，二级脱硫雾化装置与水平烟道除雾器之间距离可以保持较远，脱硫剂液滴和微小的酸性液滴、二氧化硫气体等可以更充分地混合，有更充分的反应空间和反应时间，有利于深度脱除硫氧化物。

上述的深度脱除烟气中硫氧化物的方法中，如只控制二氧化硫的排放浓度，所有的计算步骤可以按照脱除二氧化硫进行计算即可(具体计算方法同实施例1中控制三氧化硫的排放浓度的计算方法)。考虑到运行中会同时脱除三氧化硫，要考虑三氧化硫脱除对于二氧化硫脱除率的影响，对计算过程进行修正。当要求分别控制二氧化硫和三氧化硫排放浓度的情况下，则需分别计算满足二氧化硫和三氧化硫排放浓度要求对应的二级脱硫的脱硫剂溶液或浆液的调整流量，取二者之和，根据二氧化硫、三氧化硫的脱除率情况经适度修正后，作为二级脱硫的脱硫剂溶液或浆液的实际调整流量。

Claims (5)

1.一种深度脱除烟气中硫氧化物的装置，包括脱硫塔，所述脱硫塔下方设有烟气进口、上方设有烟气出口，其特征在于：脱硫塔内在烟气进口与烟气出口之间自下而上依次设有一级脱硫喷淋装置和二级脱硫雾化装置，所述一级脱硫喷淋装置包括自下而上依次设置的循环浆液喷淋层和一级最高喷淋层，所述一级最高喷淋层用于向脱硫塔内喷入新补充的碳酸钙浆液；所述二级脱硫雾化装置用于向脱硫塔内雾化喷入钠基脱硫剂、镁基脱硫剂、钾基脱硫剂或氢氧化钙的溶液或浆液；脱硫塔底部设有循环浆液池，用于盛接一级脱硫喷淋装置和二级脱硫雾化装置喷入的物料，所述循环浆液喷淋层与循环浆液池连通，用于喷淋循环浆液。

2.根据权利要求1所述的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，其特征在于：脱硫塔内在一级脱硫喷淋装置与二级脱硫雾化装置之间设有除雾器。

3.根据权利要求1或2所述的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，其特征在于：脱硫塔内在二级脱硫雾化装置与烟气出口之间设有除雾器。

4.根据权利要求1或2所述的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，其特征在于：脱硫塔的烟气出口连接有烟道，所述烟道上设有烟道除雾器或湿式电除尘器。

5.根据权利要求4所述的深度脱除烟气中硫氧化物的装置，其特征在于：所述烟道除雾器或湿式电除尘器通过管道连接有集液池，用于收集被烟道除雾器或湿式电除尘器拦截的液体。