CN207356878U - 一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置 - Google Patents

Abstract

一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，涉及一种脱硫装置，所述装置包括层流供浆料装置、螺旋喷淋装置三部分；该装置层流供浆箱包含上箱体（1）、下箱体（3），内部分布有10‑100层流管（2），上下箱体内部分布有2‑12个密闭腔；螺旋喷淋装置由2‑5层螺旋喷淋层构成，每层螺旋间距为100‑500mm，螺旋角度为30‑60°，单层喷淋头数量40‑200个；该装置包含pH值自动调节装置和层流供浆料装置、螺旋喷淋装置三部分。改善现有钢铁厂、燃煤火电厂的湿法烟气脱硫处理，同时本实用新型所需投资低，见效快，提高了脱硫效率，具有较高的经济价值。

Description

一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种脱硫装置，特别是涉及一种钢铁厂、燃煤火电厂的WFDG湿法烟气脱硫处理的全自动层流及螺旋喷淋脱硫脱硝调节的工艺装置。

背景技术

随着工业持续高速发展，我国的燃煤消耗量成为世界第一，由此带来硫、氮氧化物等有害物质的大量排放，因SO2排放造成的环境污染问题日益突出。过量的二氧化硫、氮氧化物形成了大面积的酸雨，酸雨是当今世界三大环境问题之一。由于燃料产生的烟气中SO2是形成酸雨的主要原因，世界各国都把烟气脱硫作为控制SO₂污染、防治酸雨危害的主要技术手段。

烟气脱硫技术进行计算，分别是：石灰石湿法、炉内喷钙尾部增湿法、旋转喷雾干燥法 、简易湿法 、湿式氨法 、电子束法。然而经过多个学者和专家实践，如广西大学李如琦经过多个数据分析，WFGD石灰石湿法是最优的方法，而且比其它方法差距不小。目前我国及欧美等国90%以上脱硫工艺均采用WFGD湿法烟气脱硫工艺。

湿法烟气脱硫虽然是成熟工艺，然而涉及诸多因素：（1）石灰石储运装置、（2）石灰石浆液制备及供给装置、（3）烟气装置、（4）SO2 吸收装置、（5）石膏脱水装置、（6）石膏储运装置、（7）浆液排放装置、（8）工艺水装置、（9）压缩空气装置、（10）废水处理装置、（11）氧化空气装置、（12）电控制装置。湿法烟气脱硫工艺是以石灰石浆作为洗涤吸收剂，整个脱硫过程分为两个阶段进行，即上回路与下回路。石灰石浆可单独引入上下回路，烟气沿切线方向进入吸收塔下回路，被冷却到烟气饱和温度，同时部分SO2被石灰石吸收生成石膏(CaSO₄·2H₂O)。冷却的烟气进入吸收塔上回路的喷雾区，经充分洗涤，达到SO2的最大吸收率，SO₂转化为亚硫酸钙，经空气氧化后最终吸收产物为硫酸钙晶体(石膏)浆液。利用HMT337 型温湿度变送器试验研究了脱硫塔进口烟气温湿度、空塔气速、液气比、脱硫液温度以及脱硫塔类型等对湿法脱硫净烟气温湿度的影响装置脱硫效率，浆液p H值主要受浆液供浆条件、石灰石溶解和 SO2吸收影响，脱硫装置的供浆导致 p H值的迅速上升，SO2吸收导致浆液 p H缓慢下降，石灰石溶解时间的增加会提供浆液稳定pH值都将影响脱硫效率，因此本实用新型发明提供一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫工艺对脱硫效率具有重大的现实意义和实用经济价值。

发明号201210271760.7，陈彪等人于2013年介绍了一种脱硫装置石灰石浆液pH值控制方法，该工艺方法为公开了一种脱硫装置石灰石浆液 pH 值控制方法。该方法包括 ：根据进入吸收塔的 SO₂的质量流量获取供浆流量理论值 ；根据 SO₂的质量流量与 pH 初值之间的函数关系确定进入吸收塔的 SO2的质量流量对应的 pH 初值，将该 pH初值和当前测定的石灰石浆液 pH 值进行比较得到供浆流量修正值 ；所述函数关系是在满足预定脱硫效率条件下通过对进入吸收塔的 SO₂的质量流量与吸收塔内石灰石浆液的实际pH值间的映射数据事先拟合而成 ；根据所述供浆流量修正值对供浆流量理论值进行修正 ；根据修正后的供浆流量值控制石灰石浆液的实际供浆量。本实用新型所述的层流螺旋喷淋脱硫方式是采用提供通过层流延长石灰石溶解时间，从而温度PH值，通过螺旋喷淋产生立体效果增大气夜接触面积，从而提高脱硫效率。稳定的PH值的设备及工艺方式，其控制方式也非以SO₂的质量流量为基准，这是由于在炼钢厂，发电厂得实际生产，烟气的排放量并非是稳定的数值，具有阶段性的特点，因此本实用新型采用方式与该发明在控制实施方式和原理存在明显区别。

发明号201610051851.8 姚坤明等人介绍了一种保持PH值稳定的多模式控制方法和装置，包括两块电导率仪表，一个计量泵，一个控制箱，一个溶药箱，里面装有 NaOH 溶液，通过计量泵和输液管将 NaOH 溶液打入发电机内冷水循环装置，由两块电导率仪表的信号通过控制箱控制计量泵的启动或者停止本实用新型涉及一种保持PH值稳定的多模式控制方法和实现该方法的装置，该方法包括：PH值设定步骤、PH值测量步骤、PH值自动控制步骤、PH值浓度超限判定步骤、不同PH值控制参数切换步骤、碱性物料1加入步骤、PH值前馈控制步骤、碱性物料2加入量自动控制步骤、碱性物料2加入量测量步骤和执行步骤。上述方法和装置既能够帮助化工企业在生产过程中维持PH值稳定在工艺要求的设定值，同时又能够在检测到影响PH值的进料发生大幅波动后，且第一种碱性物料的加入已经无法继续控制PH值时，快速自动调整另一种碱性物料的进料量，从而满足PH值控制的要求，克服了人工操作过程中二者不可兼顾的操作困难，极大地提高了控制精度和生产效率。该发明具有一定的借鉴意义，但脱硫领域稳定PH值随石灰石溶解时间变化而变化，不是单纯的添加量的多少，因此该发明解决不了同添加量情况下PH随时间使用变化的情况，本实用新型所述的层流控制实施方法，喷淋提高接触面方法和该发明存在明显的区别。

发明号201410591969.0杨莹莉等人介绍了一种烧结烟气脱硫脱硝方法，包括在SDA吸收塔内利用软锰矿粉对烧结烟气进行脱硫脱硝处理。利用软锰矿粉的氧化性，将烧结烟气中的硫化物、氮氧化物氧化，从而脱除烧结烟气中的硫和硝。本实用新型将软锰矿粉制成浆液，并经过SDA 吸收塔中旋转雾化器的雾化，可以与做螺旋状运动的烧结烟气充分接触，充分脱除烧结烟气中的硫和硝。除尘处理后的粉尘中包含未反应的软锰矿粉，将部分粉尘返回浆液池，循环利用。 该发明将软锰矿粉制成浆液采用SDA旋转雾化的方法脱硫，而本实用新型采取稳定石灰石浆液的PH值同时采用螺旋喷淋方式进行脱硫，实施方式和控制方式有着明显的不同。

发明号201510276877.8张宗席等人介绍了一种脱硫脱硝自动控制装置，包括 ：自动控制装置由烟气传感器、粉体输送装置、料仓料位检测装置和上位监控机组成，PLC 控制柜与上位监控机通信连接，上位监控机用于监控和显示整个自动控制装置的状态 ；粉体输送装置按照催化剂的送入量与烟气中氮硫含量成正比的关系，向烟筒中输入催化剂，当催化剂超过低料位或高料位时，可发出报警信息，以提醒工作人员添加物料；当催化剂的成分不满足对烟气的脱硫脱硝处理后，发出报警信息，以便采取措施。该发明在一定程度上实现了自动化控制，但控制方式还没有完全实现自动化，需要人工参与；而本实用新型中通过稳定控制浆液的PH值并结合前述本人发明201610590043.9 自动调节浆液PH值，通过螺旋喷淋提高了气液接触面，从而实现了全自动化，与该发明有着明显的不同。

虽然有托盘脱硫塔提高气液接触面积提高脱硫效率，但是容易产生堵塞。当前从国内发明检索得出国内还没有全自动层流螺旋喷淋脱硫的工艺，也没用解决石灰石湿法脱硫运行工艺过程中延长石灰石溶解时间稳定浆液的 pH值和不影响堵塞实现螺旋喷淋。

传统工艺装置采用的供料控制没用PH值自动检测及控制装置，供给线路没有稳定石灰石溶解度的层流供浆料装置，喷淋结构采用多面域的结构，无法形成高效的螺旋气雾。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，该装置包含PH值自动调节装置和层流供浆料装置、螺旋喷淋装置三部分。改善现有钢铁厂、燃煤火电厂的湿法烟气脱硫处理，同时本实用新型所需投资低，见效快，提高了脱硫效率，具有较高的经济价值。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，所述装置包括PH值自动调节装置和层流供浆料装置、螺旋喷淋装置三部分；该装置层流供浆箱包含上箱体、下箱体，内部分布有10-100层流管，上下箱体内部分布有2-12个密闭腔；螺旋喷淋装置由2-5层螺旋喷淋层构成，每层螺旋间距为100-500mm，螺旋角度为30-60°，单层喷淋头数量40-200个；装置设有备料仓的料位传感器，设有石灰石称重给料机，与球磨机连接，振动给料机连接备料仓，备料仓中物料通过通过螺旋管连接原料水池；PH探头包括探讨传感器和控制器，其传感器和控制器由线路连接至控制表，控制表连接PLC；水泵循环装置连接至吸收塔。

所述的一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，所述搅拌装置由架体、搅拌电机、叶轮构成，槽钢架安装固定于原料小池子上方。

所述的一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，所述层流供浆箱入口浆料在下路，出口浆料在上路，一条液流经过8个密闭腔式和数列层流管路形成回路。

所述的一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，所述螺旋喷淋装置为3层喷淋塔，单个喷淋层具有喷淋头108个，沿射线方向交替分布。

所述的一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，所述喷淋塔单层间距为2150mm，螺距为300mm，螺旋角度为45°，上下喷淋层有1000mm交集，呈多角度立体喷淋形式。

本实用新型的优点与效果是：

1、实现了脱硫浆液的PH值稳定。

2、实现了脱硫工艺所涉及的浆液的 pH、 密度、 液位，石灰石浆液的质量分数合理控制，提高了脱硫效率，节约了维护成本。

3、实现了增大脱硫面域并解决堵塞问题，提高了脱硫效率。

附图说明

附图1为目前通用的脱硫工艺结构示意图；

附图2为本实用新型的全自动层流螺旋喷淋高效脱硫工艺装置架构示意图；

附图3为原发明企业脱硫脱硝中和液PH值自动调节控制装置架构示意图；

附图4为原发明企业脱硫脱硝中和液PH值工艺流程图；

附图5为层流供浆箱结构主视图；

附图6为层流供浆箱结构俯视图；

附图7为层流供浆箱结构侧视图；

附图8 为螺旋喷淋结构主视图；

附图9 为螺旋喷淋结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图所示附图所示实施例，对本实用新型作进一步详述。

为详细阐述本实用新型的实施方式，本实用新型取了其中典型的示例过程作为本实用新型实施方案依据参考，具体如下：

本实用新型PH值自动调节装置（本人发明201610590043.9）包含如下：PH值监测通过PLC设置PID数值控制浆液的成分；自动搅拌给料，通过料位计控制石灰石称重给料和球磨机研磨，使得料仓的物料始终保持在一定的位置，这样为后续的稳定供料提供了保障；通过液位计控制液路装置的进水从而给储料池备水，给料后搅拌机连续开动给储料池备料，通过PH值控制料浆的供给，从而实现自动化搅拌给料；PLC控制装置，实时显示其下属的各设备状态信息，使用时间，PH数值记录，实现了智能化一体化作业。

层流供浆料装置包含如下：采用层流方式，使得料浆在流经途中反复往复流通，从而极大了延长了石灰石溶解时间，稳定了浆液PH值。其实施方式是采用层流控制方式，使得浆液往复在层流箱中上下经过管路及孔颠倒流动，最后流出。延长供浆液时间的同时还避免了沉淀。多个层流供料箱还实现了多层螺旋喷淋管路的不同PH值控制。

螺旋喷淋装置包含如下：采用螺旋结构方式进行喷淋，替代了当前脱硫塔内的面域喷淋方式，极大的增加了喷淋效率同时还规避了采用托盘脱硫塔的堵塞问题。使得烟气充分接触。

本实用新型全自动层流螺旋喷淋高效脱硫工艺装置采用自动PH值调节制备料浆，层流稳定料浆PH值，螺旋喷淋增大脱硫效率，解决了石灰石溶解及PH值稳定问题，解决了脱硫效率与堵塞问题不可兼得的问题，改变了当前脱硫技术，可极大降低超标排放事故。

实施实例1至6分别阐述全自动层流螺旋喷淋高效脱硫工艺装置架构的实施方案依次如下：

实施例1：实例1为目前通用的WFDG脱硫工艺结构示意图，如图1所示左侧为电厂废气处理示意图，中部为脱硫塔结构示意图，右侧为脱硫石灰石浆液后续处理示意图，采用本实用新型结构可以大大减少右侧红圈后续工作处理量。本实用新型的自动层流螺旋喷淋高效脱硫工艺装置作用是解决该工艺流程图里面的中部2个小红圈结构。本实用新型用于解决传统工艺结构三大缺点，采用的供料控制没用PH值自动检测及控制装置，供给线路没有稳定石灰石溶解度的层流供浆料装置，喷淋结构采用多面域的结构，无法形成高效的螺旋气雾。

实施例2：实例2为目前全自动层流螺旋喷淋高效脱硫工艺装置架构，如图2所示自动控制和原料制备采用本人原专利号201610590043.9 企业脱硫脱硝中和液PH值自动调节控制装置，（附图1中左侧为料浆制备）在此料浆制备基础上进一步增加层流结构稳定石灰石溶解度和螺旋喷淋结构形成螺旋气雾结构，提高脱硫效率。

实施例3：实例3为原发明的企业脱硫脱硝中和液PH值自动调节控制装置，如图3所示本包含PH值监测装置和自动搅拌给料装置、PLC控制装置三部分。为浆液给料制备架构示意图如图4所示，首先通过备料仓的料位传感器反馈提供信号，通过石灰石称重给料机按反馈的设定值提供相同的流量的石灰石，至球磨机根据连续连续数小时研磨，合格的粒度通过振动给料机供给给备料仓，从而保障了备料仓中永远有一定的储料，备料仓中物料通过通过螺旋管输送至原料水池中。本例中石灰石浆液制备装置提供合格的石灰石吸收剂浆液，是脱硫的根本，需要针对浆液的 pH、 密度、 液位，石灰石浆液的质量分数合理控制，保护给料装置和搅拌装置。首先通过备料仓的料位传感器反馈提供信号，通过石灰石称重给料机按反馈的设定值提供相同的流量的石灰石，至球磨机根据连续连续数小时研磨，合格的粒度通过振动给料机供给给备料仓，从而保障了备料仓中永远有一定的储料，备料仓中物料通过为700X600的料箱，螺旋管内径76输送至原料水池中。本例中搅拌搅拌装置由架体，搅拌电机，叶轮构成。中1mX1m的碱性入料池子需要300mm直径的叶轮和0.75kw的电机，安装用槽钢架安装固定于原料小池子上方，当接收到电控需要增加Ph值的信号时，送料装置开始送料一定时间后停止，本例送料装置最大供给为100kg/h。PH检测包含原料的PH值、浆液的 pH、尾料的PH值，水泵循环装置。其中PH探头包含探讨传感器和控制器，如某电厂采用的PH值传感器探头为哈希的6028，则其对应的控制器为SCD200，PH值仪表每隔15min测试PH值一次，其测试值由线路连接至控制表，由控制表依据PH值数值反馈给PLC。水泵循环装置值数个水泵循环输送浆液至吸收塔进行脱硫作业，降低硫含量。

实施例4：实例4为层流供浆箱实例：如图5、6、7所示，分为上箱体1、下箱体3，入口浆料在下路出口浆料在上路，从而规避了石灰石沉淀。其内部液流过程如图7中所示了其中一条液流方向，该液流经过8个密闭腔式和数列层流管路2形成回路。中间往复上下沉降6次以上，从而实现了石灰石溶解时间的控制和延长，并解决了石灰石沉淀问题。本实例中，通过层流实现了石灰石溶液的PH值均匀混合基本无沉淀附着物，通过哈希的6028PH值检测仪每30分钟检测一次进出口PH值，发现PH波动仅为0.1左右，后续处理石膏脱水量也同比下降了5%左右。

实施例5：实例5为螺旋喷淋装置：如图8、9所示，实例中为3层喷淋塔，实例中单个喷淋层具有喷淋头108个，沿图9射线方向交替分布。单层间距为2150mm，螺距为300mm，供水管路为DN200，螺旋角度为45°，喷淋头采用了立体喷淋方式实现了交叉均布，将与气流形成螺旋气雾。同时上下喷淋层有1000mm左右交集，规避了气流堵塞又增加了作用面域，将常规的喷淋结构实现了多角度立体喷淋方式。

实施例6：为阐述该工艺高效脱硫效果，实例6在烟气量进口浓度为3000 mg·Nm^-3，供气量15m³/h时，对实例中为3个层流供浆箱对螺旋喷淋塔供浆PH值由下到上分别为5.4，5.2，5.0时，喷淋密度为12 m³·m^-2·h^-1。浆料箱停留时间15min，喷淋采用了实例5三层螺旋喷淋结构，最终脱硫效率达到97.48%，高出常规托盘塔脱硫效率1%左右，同时没有烟气堵塞现象。

以上实施实例仅为了阐述本实用新型的实施过程，该专利的权利要求以权利要求书为主。

Claims (4)

1.一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，其特征在于，所述装置包括层流供浆料装置、螺旋喷淋装置三部分；该装置层流供浆箱包含上箱体（1）、下箱体（3），内部分布有10-100层流管（2），上下箱体内部分布有2-12个密闭腔；螺旋喷淋装置由2-5层螺旋喷淋层构成，每层螺旋间距为100-500mm，螺旋角度为30-60°，单层喷淋头数量40-200个。

2.根据权利要求1所述的一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，其特征在于，所述层流供浆箱入口浆料在下路，出口浆料在上路，一条液流经过8个密闭腔式和数列层流管（2）形成回路。

3.根据权利要求1所述的一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，其特征在于，所述螺旋喷淋装置为3层喷淋塔，单个喷淋层具有喷淋头108个，沿射线方向交替分布。

4.根据权利要求1所述的一种全自动层流螺旋喷淋高效脱硫装置，其特征在于，所述喷淋塔单层间距为2150mm，螺距为300mm，螺旋角度为45°，上下喷淋层有1000mm交集，呈多角度立体喷淋形式。