CN208287776U

CN208287776U - 一种烟气脱硫系统

Info

Publication number: CN208287776U
Application number: CN201820160738.8U
Authority: CN
Inventors: 李明军; 邢亚琴; 刘芳; 张传玲
Original assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd
Current assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2018-12-28
Anticipated expiration: 2028-01-30

Abstract

本实用新型公开了一种烟气脱硫系统，包括通过连接管相互连通的急冷段和吸收段，急冷段包括相互连通的喷淋区和贮液槽，喷淋区设有喷淋层，贮液槽位于喷淋区下方，喷淋层与贮液槽底部通过管道和急冷循环泵相连形成急冷回路。本实用新型的烟气脱硫系统可处理较高浓度的含SO₂高温(150～350℃)尾气，最终排放烟气中的SO₂指标降低至15mg/Nm³以下，适用于二氧化硫浓度波动大时快速、及时控制排放量，并且操作简单、吸收能力强，生产的钠盐溶解度大，可避免设备结垢和淤塞等特点，在使用较少的循环液情况下就可得到较高的脱硫率；且经过多级吸收洗涤及除雾后，排放尾气中几乎不含无机物质，无白烟拖尾现象，不会造成雾霾。

Description

一种烟气脱硫系统

技术领域

本实用新型涉及烟气处理，特别是一种烟气脱硫系统。

背景技术

现代化的脱硫塔的设计必须满足以下几个准则：

(1)低能耗，与低“液气”比有关；

(2)低压降，与脱硫塔内部的优化设计有关；

(3)高流速，与“投资”和“运行费用”的优化有关；

(4)高SO₂去除率、低的设备/系统维护率，与化学反应行为的优化有关；

(5)高“液滴”分离率，避免气相带液，引起设备腐蚀或带入大气；

(6)低成本。

能满足上述要求的脱硫塔种类较多，主要包括喷淋空塔、液体分布环型塔(简称ALRD塔)、带托盘的喷淋塔(简称托盘塔)、双循环脱硫塔、动力波脱硫塔和填料塔等。

喷淋空塔：塔体可制成圆形，也可制成方形，烟气从塔中下部进入，与从塔上部喷下的浆液逆流接触，塔上部设有2～6层喷淋层，每层喷淋层设有若干喷嘴，使喷嘴喷出的雾冠在1mm范围内能完全覆盖塔断面。每层喷淋层对应一台循环泵，根据所需的脱硫效率、烟气含硫量、调节泵的运行参数，在满足环保要求的条件下，达到降低运行费用的目的。

ALRD脱硫塔：MET公司在空塔中加装专利产品-液体再分布装置(ALRD)，把塔壁上的液膜收集起来，重新破碎成液滴，分配到烟气中。

托盘塔：在逆流喷淋的基础上增设了一块或多块穿流孔板托盘。

双循环脱硫塔：将脱硫塔一分为二，分为上下两层，烟气先经过下层溶液洗涤，再经碗形分隔装置进入上层喷淋区，吸收溶液循环使用。

动力波脱硫塔：采用泡沫区吸收技术，把吸收液以烟气流相反的方向喷入，使吸收液与烟气保持动平衡，形成泡沫区。烟气的冲力使吸收液四散飞溅，吸收液与烟气达到动平衡处形成稳定的泡沫层。逆喷塔由两个主要部分构成：逆喷头及气液分离槽。

填料塔：填料是填料塔内气液传质、传热的基础元件，气液在填料内更有效的接触，充分发挥填料塔的优势。一般将填料分为散装填料和规整填料两种基本类型，其中规整填料具有低压降、高效率的优点。填料塔内件主要包括液体再分布器、液体收集盘和除沫器。填料塔具有操作稳定、可靠性高、通量大、效率高等优点。

随着世界各国保护大气环境的标准日益严格，对硫磺回收装置的硫回收率要求愈来愈高。中石化积极实施绿色低碳发展战略，把降低硫磺回收装置尾气中的二氧化硫排放浓度作为炼油板块争创世界一流企业的重要指标之一，且《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)规定：现有企业自2017年7月1日起及新建企业自2015年7月1日起执行硫磺回收装置二氧化硫排放浓度小于400mg/Nm³(特定地区小于100mg/Nm³)。二氧化硫减排势在必行，需要开发一种新型的脱硫系统满足标准要求。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种结构简单，能耗低，投资较少，且能够在工况剧烈波动变化的情况下，在短时间迅速调整，在任何工况下均能实现SO₂的控制指标高效脱硫的烟气脱硫系统。

技术方案：本实用新型提供一种烟气脱硫系统，包括通过连接管相互连通的急冷段和吸收段，急冷段包括相互连通的喷淋区和贮液槽，喷淋区设有喷淋层，贮液槽位于所述喷淋区下方，喷淋层与贮液槽通过管道和急冷循环泵相连形成急冷回路。

急冷段用于烟气的快速冷却和高效吸收，吸收烟气中大部分的二氧化硫。急冷段中，喷淋区设有1～6层使急冷循环液与烟气顺流接触或逆流接触的喷淋层；为了减小烟气的压降损失，优选使急冷循环液与烟气顺流接触。喷淋区包括管状外壳和喷淋层，管状外壳为竖直管或水平管。贮液槽位于急冷段底部。在喷淋区，喷淋层喷出急冷循环液，使烟气与急冷循环液接触，烟气中大部分的二氧化硫被急冷循环液吸收后，继续通过连接管进入吸收段进行剩余硫化物的吸收；急冷段中吸收了烟气中二氧化硫的急冷循环液进入贮液槽，通过急冷回路重新回到喷淋层。

急冷循环泵与贮液槽之间的管道上设置高浓度第一碱液入口和第二碱液入口。第一碱液入口用于在工况剧烈波动变化的情况下注入高浓度碱液(NaOH的质量浓度为20～40％)，可在短时间迅速调整急冷段内急冷循环液浓度，从而在短时间迅速调整烟气中二氧化硫浓度，快速实现二氧化硫的控制指标。第二碱液入口用于向急冷回路中补充低浓度碱液(氢氧化钠质量浓度范围是0.5％至10％)，正常工况下使用

上述吸收段优选为填料吸收塔，进一步优选地，填料吸收塔从下到上依次包括氧化段、精吸收段和水洗段。其中，氧化段包括设置在填料吸收塔塔釜的空气分布管，填料吸收塔塔釜设有吸收液，精吸收段通过管道和精吸收循环泵与填料吸收塔塔釜相连，这样，氧化段的空气分布管可将空气均匀分布在塔釜的吸收液中，以充分均匀氧化塔釜的吸收液，将部分亚硫酸氢钠氧化成硫酸钠。

精吸收段和水洗段之间通过集液盘隔开；精吸收段上方设有用于喷淋吸收液的液体分布器；水洗段包括一级水洗段和二级水洗段，每级水洗段上方设有用于喷淋水的液体分布器，每级水洗段之间通过集液盘隔开。由于槽式液体分布器气流通道大，阻力小，能使液体分布达到理想的均匀分布效果，因此液体分布器优选为槽式液体分布器。

精吸收段和每级水洗段内设分别设有填料，填料层高度可不相同；填料可选用散堆或规整填料，由于规整填料规整排列，使烟气的流动阻力减小，比表面积大，传质效率大大提高，因此优选使用规整填料。填料在精吸收段极大促进了吸收液对烟气中剩余二氧化硫的吸收，在水洗段促进钠盐溶液的水洗，减少烟气中钠盐的夹带。每层填料上部设置槽式液体分布器，下部设置集液盘。

急冷段的烟气出口和吸收段的烟气入口通过连接管相互连通，吸收段的烟气入口位于氧化段和精吸收段之间。

填料吸收塔在水洗段上部，即填料吸收塔顶端设有除沫器；由于丝网除沫器压降低，造价低，操作弹性大，因此除沫器优选采用丝网除沫器。除沫器捕捉烟气中夹带的雾滴，进一步净化烟气，烟气通过烟囱排至大气；排放烟气的烟囱可设置在吸收段顶部或吸收塔附近，材质可选用钢烟囱或混凝土烟囱。

三段的吸收液和循环水出口也均设置在每段的底部。且每段塔体必须设置至少1个人孔供安装、检维修使用。

本实用新型的工作原理是：烟气脱硫系统由急冷段和吸收段两部分组成，急冷段用于烟气的快速冷却和高效吸收，吸收段用于烟气的精吸收和尘雾的捕集。

温度约为150～350℃、含有二氧化硫的烟气从急冷段的烟气入口进入急冷段的喷淋区，循环泵将急冷循环液输送至急冷段上部的喷淋层，喷淋层顺着烟气流动的方向或逆着烟气流动的方向将急冷循环液喷出，急冷循环液与烟气顺流或逆流接触，烟气与含有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸钠和补加的钠碱的混合急冷循环液发生传质和化学作用，使烟气中的大部分二氧化硫被吸收并转化成亚硫酸钠，并对高温烟气进行绝热饱和降温，烟气被冷却至约55～75℃后进入吸收段；当贮液槽未被充满时，与烟气接触后的急冷循环液进入贮液槽，然后通过急冷回路中的管路和循环泵回到喷淋层；当贮液槽被急冷循环液充满时，部分急冷循环液与烟气一起通过连接管进入填料吸收塔。当二氧化硫浓度波动大时，通过急冷循环泵与贮液槽之间的管道上设置的第一碱液入口注入高浓度碱液(质量浓度为20～40％的氢氧化钠溶液)，此时，急冷回路中急冷循环液的碱液迅速提高，可在短时间迅速调整烟气中二氧化硫浓度，实现二氧化硫的控制指标。

烟气在急冷段中大部分二氧化硫被吸收，然后经急冷段的烟气出口流出，进入吸收塔下部，烟气在吸收塔内上升，与来自吸收段底部和中部的亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸钠和补加的钠碱的混合吸收液发生传质和化学作用，经过精吸收段吸收后，烟气中剩余二氧化硫几乎全部被吸收并转化成亚硫酸钠；极少量未被吸收的二氧化硫随着烟气进入吸收段上部的一级水洗段和二级水洗段，经工艺水喷淋吸收和除沫器除去液滴后，进入烟囱排放。氧化用的空气从空气分布管进入塔釜，将部分亚硫酸钠氧化成硫酸钠外排，各段碱液的注入量由PH分析仪控制，PH控制在7左右。

有益效果：本实用新型的烟气脱硫系统可处理较高浓度(约50～22000mg/Nm³)的含SO₂高温(150～350℃)烟气，最终排放烟气中的SO₂指标降低至15mg/Nm³以下，可满足现阶段最严格的排放要求，尤其适用于二氧化硫浓度波动大时快速、及时控制排放量。同时，本实用新型操作简单、吸收能力强，生产的钠盐溶解度大，可避免设备结垢和淤塞等特点，在使用较少的循环液情况下就可得到较高的脱硫率；且在工况剧烈波动变化的情况下，能够在短时间迅速调整吸收强度，实现SO₂的控制指标，且经过多级吸收洗涤及除雾后，排放烟气中几乎不含无机物质，无白烟拖尾现象，不会造成雾霾天气。

附图说明

图1为烟气脱硫系统一种实施方案的结构示意图；

图2为烟气脱硫系统另一种实施方案的结构示意图。

图1和图2中的附图标记：1-烟气入口，2-吸收液出口，3-精吸收循环液入口，4-急冷循环液出口，5-一级循环水入口，6-二级循环水入口，7-人孔，8-钢烟囱，9-氧化空气入口，10-急冷管段，10a-喷淋区，10b-贮液槽，11-一级循环水出口，12-二级循环水出口，13-喷淋层，14-烟气出口，15-工艺水入口，16-空气分布管，17-精吸收段，18-一级水洗段，19-二级水洗段，20-丝网除沫器，21-集液盘，22-槽式液体分布器，23-氧化段，24-连接管，25-吸收段，26-急冷循环泵，27-第一碱液入口，28-第二碱液入口。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种烟气脱硫系统，包括急冷段10、吸收段25和钢烟囱8。

急冷段10由相互连通的喷淋区10a和贮液槽10b构成，喷淋区10a包括管状外壳和喷淋层13，管状外壳为竖直管；贮液槽10b位于急冷段底部。急冷段中，在烟气入口1处设有喷淋层13，喷淋层13喷出的急冷循环液与烟气在喷淋区中的流动方向相同，急冷循环液与烟气顺流接触。贮液槽10b底部设有急冷循环液出口4，喷淋层13与贮液槽10b底部的急冷循环液出口4通过管道和急冷循环泵26相连形成急冷回路(图中未示出)。急冷循环泵26与贮液槽10b之间的管道上设置第一碱液入口27和第二碱液入口28。第一碱液入口27用于在工况剧烈波动变化的情况下注入高浓度碱液(NaOH的质量浓度为20～40％)，在短时间迅速调整急冷段内急冷循环液浓度，从而在短时间及时控制烟气中二氧化硫浓度，实现二氧化硫的控制指标。第二碱液入口28用于正常工况下向急冷回路中补充低浓度碱液(氢氧化钠质量浓度范围是0.5％至10％)。

急冷段10与吸收段25通过连接管24相互连通。在急冷段喷淋区，喷淋层喷出急冷循环液，使烟气与急冷循环液接触，烟气中大部分的二氧化硫被急冷循环液吸收后，继续通过连接管24进入吸收段25进行剩余硫化物的吸收；急冷段10中吸收了烟气中二氧化硫的急冷循环液进入贮液槽，通过急冷回路重新回到喷淋层13。

吸收段25为单独的填料吸收塔，填料吸收塔由下至上分为三部分：底部为氧化段23；中部为精吸收段17；上部为水洗段，水洗段包括两级水洗：一级水洗段18和二级水洗段19。

氧化段23内设置空气分布管16，空气分布管16设有氧化空气入口9，空气分布管16用于均匀分布空气，以充分均匀氧化塔釜的吸收液，将部分亚硫酸盐氧化成硫酸盐；氧化段23底部设有吸收液出口2。

填料吸收塔中，集液盘21将中部的精吸收段17与上部的水洗段隔开。精吸收段17内设有高度为2米的规整填料，规整填料规整排列，使流动阻力减小，比表面积大，传质效率大大提高，极大促进了精吸收段17中吸收液对烟气中剩余二氧化硫的吸收。精吸收段17上方设有槽式液体分布器22，精吸收循环液入口3与设置在精吸收段17上方的槽式液体分布器22相互连通。精吸收段17通过循环泵和循环管道与氧化段23相连。

填料吸收塔上部的水洗段分为一级水洗段18和二级水洗段19，各级水洗段之间用集液盘21隔开。一级水洗段18和二级水洗段19中分别设有高度为1米的规整填料。规整填料在水洗段中可促进钠盐溶液的水洗，减少烟气中钠盐的夹带。各级水洗段上部分别设有槽式液体分布器22。一级水洗段18中，一级循环水入口5与槽式液体分布器22相连，一级循环水出口11与精吸收段17和一级水洗段18之间的集液盘21相连；二级水洗段19中，二级循环水入口6与槽式液体分布器22相连，二级循环水出口12与一级水洗段18和二级水洗段19之间的集液盘21相连。槽式液体分布器22能够达到理想的均匀分布液体效果，且气流通道大，阻力小。集液盘21收集、混合液体效果好，又具有气体再分布功能，可保持液体不泄漏和在盘上有足够的停留时间将液体所夹带的气泡分离开来，有足够的缓冲体积，便于填料塔的中间出料，还具有承受负荷波动能力强、操作控制容易等优点。

在吸收塔的顶部设置丝网除沫器20，其压降低，造价低，操作弹性大，捕捉烟气中夹带的雾滴，进一步净化烟气。丝网除沫器20上端设有工艺水入口15。

精吸收段17、一级水洗段18和二级水洗段19分别设置至少1个人孔7供安装、检维修使用。

吸收塔顶部设置钢烟囱8，烟气通过钢烟囱8顶端的烟气出口14排至大气。

烟气脱硫系统工作时，温度约为150～350℃、含有二氧化硫的烟气从急冷段10的烟气入口1进入急冷段的喷淋区，循环泵将急冷循环液输送至急冷段上部的喷淋层，喷淋层顺着烟气流动的方13将急冷循环液喷出，急冷循环液与烟气顺流接触，烟气与含有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸钠和补加的钠碱的混合急冷循环液发生传质和化学作用，使烟气中的90～95％二氧化硫被吸收并转化成亚硫酸钠，并对高温烟气进行降温并对高温烟气进行绝热饱和降温，烟气被冷却至约55～75℃后在急冷段10进入吸收段；当贮液槽未被充满时，与烟气接触后的急冷循环液进入贮液槽，然后通过急冷回路中的管路和循环泵回到喷淋层；当贮液槽被急冷循环液充满时，部分急冷循环液与烟气一起通过连接管进入填料吸收塔。当二氧化硫浓度波动大时，通过急冷循环泵与贮液槽之间的管道上设置的碱液入口注入高浓度碱液(质量浓度为20～40％的氢氧化钠)，此时，急冷回路中急冷循环液的NaOH浓度迅速提高，可在短时间迅速调整烟气中二氧化硫浓度，平稳实现二氧化硫的控制指标。

在急冷段，烟气中90～95％的二氧化硫被吸收，然后经连接管24流入吸收塔下部。烟气在填料吸收塔内上升，与来自填料吸收塔底部和中部的亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸钠和补加的钠碱的混合吸收液发生传质和化学作用，经过精吸收段吸收后，烟气中剩余二氧化硫几乎全部被吸收并转化成亚硫酸钠；极少量未被吸收的二氧化硫随着烟气进入吸收段上部的一级水洗段18和二级水洗段19，经工艺水喷淋吸收和丝网除沫器除去液滴后，进入钢烟囱8排放。由空气压缩机来的压缩空气，从空气分布管进入塔釜的吸收液中，将部分亚硫酸钠氧化成硫酸钠外排，各段碱液的注入量由PH分析仪控制，PH控制在7左右。

急冷循环液和吸收液分别为可吸收二氧化硫的碱性溶液。

本实施例的烟气脱硫系统应用于福建12万吨/年硫磺回收装置中，吸收效果较好，吸收洗涤后的烟气达到下表所列的浓度：

名称	二氧化硫排放浓度
		12万吨/年硫磺回收装置	13mg/Nm<sup>3</sup>

实施例2

如图2所示，除将实施例1中喷淋区的管状外壳由竖起管替换成水平管外，其余与实施例1相同，在此不再赘述。

Claims

1.一种烟气脱硫系统，包括通过连接管相互连通的急冷段和吸收段，其特征在于，所述急冷段包括相互连通的喷淋区和贮液槽，所述喷淋区设有喷淋层，所述贮液槽位于所述喷淋区下方，所述喷淋层与所述贮液槽通过管道和急冷循环泵相连形成急冷回路。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统，其特征在于，连接所述急冷循环泵和所述贮液槽的管道上设有第一碱液入口和第二碱液入口。

3.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统，其特征在于，所述喷淋区包括管状外壳和1～6层使急冷循环液与烟气顺流接触或逆流接触的喷淋层；所述管状外壳为竖直管或水平管。

4.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统，其特征在于，所述吸收段为填料吸收塔。

5.根据权利要求4所述的烟气脱硫系统，其特征在于，所述填料吸收塔从下到上依次包括氧化段、精吸收段和水洗段。

6.根据权利要求5所述的烟气脱硫系统，其特征在于，所述氧化段包括设置在所述填料吸收塔塔釜的空气分布管，所述填料吸收塔塔釜设有吸收液，所述精吸收段通过管道和精吸收循环泵与所述填料吸收塔塔釜相连。

7.根据权利要求5所述的烟气脱硫系统，其特征在于，所述精吸收段和所述水洗段之间通过集液盘隔开；所述精吸收段上方设有用于喷淋吸收液的液体分布器；所述水洗段包括一级水洗段和二级水洗段，每级水洗段上方设有用于喷淋水的液体分布器，每级水洗段之间通过集液盘隔开。

8.根据权利要求7所述的烟气脱硫系统，其特征在于，所述液体分布器为槽式液体分布器；所述精吸收段和每级水洗段内设分别设有规整填料或散堆填料。

9.根据权利要求5或6所述的烟气脱硫系统，其特征在于，所述急冷段的烟气出口和所述吸收段的烟气入口通过连接管相互连通，所述吸收段的烟气入口位于所述氧化段和精吸收段之间。

10.根据权利要求4所述的烟气脱硫系统，其特征在于，所述填料吸收塔的顶部设置有丝网除沫器。