CN208287799U - 一种高效除尘脱硫一体化净化塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效除尘脱硫一体化净化塔,包括塔体，塔体的下端设有烟气入口，塔体的上端设有烟气出口，烟气入口与烟气出口之间形成处理腔室，在塔体的下端设有出液口，所述烟气入口与燃煤锅炉烟气管道的出口连接，处理腔室中设有烟气降温沉降模块、喷淋除尘模块、乳化脱硫模块以及烟气除雾模块，在出液口的下方对应设有接液装置，还包括第一输送泵和第二输送泵，第一输送泵的进口端与接液装置连接，第一输送泵的出口端与喷淋除尘模块的进口端连接，第二输送泵的进口端与接液装置连接，第二输送泵的出口端与乳化脱硫模块的进口端连接。本实用新型具有成本低、高度集成、处理效率更高的优点。

Description

一种高效除尘脱硫一体化净化塔

技术领域

本实用新型涉及一种高效除尘脱硫一体化净化塔。

背景技术

环境污染问题是当今世界三大问题之一，人们已经意识到保护环境的重要性。我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭占一次能源消费总量的70％左右。而煤炭燃烧所排放的硫氧化物(主要是SO2)和粉尘是重要的污染源。目前，中国是世界上SO2排放量最严重的国家之一，对大气的污染是可能制约我国经济可持续发展的重要因素。所以，发展燃煤锅炉的除尘脱硫技术刻不容缓。

我国的烟气脱硫技术从70年代开始起步研究，方法很多，目前应用最多的是湿法脱硫。湿法脱硫中最常见的是石灰石—石膏湿法脱硫技术，其基本工艺流程如下：锅炉燃烧后产生的烟气经布袋除尘器除尘后，通过增压风机、GGH(可选)降温后进入吸收塔，进行脱硫脱硝，后烟气由引风机送入烟囱排向大气。

该工艺大体上脱硫效果不错，但仍然存在很多问题。比如：锅炉排出的烟气为了避免低温腐蚀，温度必须在130-150℃，才能进入布袋除尘器，这样烟气就从锅炉中带出大量热量，减小了锅炉效率，浪费了大量热值。还有布袋除尘器自身存在易磨损，腐蚀严重，寿命短，维修费用较高等缺点。增压风机经济成本高，运行过程中用电量大，影响运行成本，一定程度上增加了成本。该工艺脱硫吸收塔中所用吸收剂为石灰石，石灰石的溶解容易因飞灰、石灰石粉及工艺水中的氟和铝含量较高而受阻，导致脱硫效率降低。脱硫反应生成的石膏一般含水率较高，达不到国家要求的石膏含水率要低于10％，而石膏脱水困难，增加了额外的工艺，另一方面石膏容易造成管路结垢，影响设备工作效率。

传统的除尘器一般采用布袋除尘器，随着国家对环保要求的日益严格，粉尘排放要求低于5mg/Nm³。传统的布袋除尘器为满足该排放要求，布袋除尘器体积巨大，占地面积大，投资成本高，运行维护成本高。

有鉴于此，本发明人针对现有除尘脱硫系统存在的问题进行了深入研究，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成本低、高度集成、处理效率更高的高效除尘脱硫一体化净化塔。

为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案：

一种高效除尘脱硫一体化净化塔,包括塔体，塔体的下端设有烟气入口，塔体的上端设有烟气出口，烟气入口与烟气出口之间形成处理腔室，在塔体的下端设有出液口，所述烟气入口与燃煤锅炉烟气管道的出口连接，所述处理腔室中自下而上设有烟气降温沉降模块、喷淋除尘模块、乳化脱硫模块以及烟气除雾模块，在所述出液口的下方对应设有接液装置，还包括第一输送泵和第二输送泵，第一输送泵的进口端与接液装置连接，第一输送泵的出口端与喷淋除尘模块的进口端连接，喷淋除尘模块的出口端对应烟气降温沉降模块设置，第二输送泵的进口端与接液装置连接，第二输送泵的出口端与乳化脱硫模块的进口端连接，乳化脱硫模块的出口端设置在喷淋除尘模块的上方。

作为本实用新型的一种优选方式，所述烟气降温沉降模块为用于喷射水雾的雾化器。

作为本实用新型的一种优选方式，所述喷淋除尘模块包括喷淋管和设置在喷淋管上的多个喷淋头。

作为本实用新型的一种优选方式，所述乳化脱硫模块为乳化管。

作为本实用新型的一种优选方式，所述烟气除雾模块为除雾器。

作为本实用新型的一种优选方式，所述除雾器包括上下设置的第一玻璃钢折流板除雾器和第二玻璃钢折流板除雾器，第一玻璃钢折流板除雾器的上方和下方均设有清洗喷管，第二玻璃钢折流板除雾器的上方和下方均设有清洗喷管。

采用本实用新型的技术方案后，无需使用布袋除尘器，燃煤锅炉烟气从烟气入口直接进入塔体，烟气经烟气降温沉降模块进行降温和粉尘的沉降，通过喷淋除尘模块进一步地降温和除尘，之后烟气通过乳化脱硫模块进行脱硫，再通过烟气除雾模块对烟气中的冷凝水进行吸附和回收，同时本实用新型无需外加脱硫剂，利用烟气内的粉煤灰作为脱硫剂，直接应用于脱硫，通过除尘和脱硫一体化的协同作用，实现一加一大于二的效果，综合提升了设备的除尘和脱硫能力，同时设备高度集成设计，降低占地面积的同时也进一步降低能耗。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型另一种结构示意图；

图中：

10-塔体 11-烟气入口

12-烟气出口 13-下液口

20-烟气降温沉降模块 30-喷淋管

31-喷淋头 32-第一输送泵

40-乳化脱硫模块 41-第二输送泵

50-烟气除雾模块 51-第一玻璃钢折流板除雾器

52-第二玻璃钢折流板除雾器 53-清洗喷管

60-接液装置 601-沉淀罐

602-喷淋罐 603-循环罐

604-第一溢流管 605-第二溢流管

74-第四输送管道 75-第五输送泵

76-清水池 77-溢流管道

80-湿法静电除尘器 81-第三输送管道

82-第三输送泵

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面结合附图进行详细阐述。

参照图1至图2，一种高效除尘脱硫一体化净化塔,包括塔体10，塔体10的下端设有烟气入口11，塔体10的上端设有烟气出口12，烟气入口11与烟气出口12之间形成处理腔室，在塔体10的下端设有出液口13，所述烟气入口11与燃煤锅炉烟气管道的出口连接，所述处理腔室中自下而上设有烟气降温沉降模块20、喷淋除尘模块、乳化脱硫模块40以及烟气除雾模块50，在所述出液口13的下方对应设有接液装置60，还包括第一输送泵32和第二输送泵41，第一输送泵32的进口端与接液装置60连接，第一输送泵32的出口端与喷淋除尘模块的进口端连接，喷淋除尘模块的出口端对应烟气降温沉降模块10设置，第二输送泵41的进口端与接液装置60连接，第二输送泵41的出口端与乳化脱硫模块40的进口端连接，乳化脱硫模块40的出口端设置在喷淋除尘模块的上方。

本实用新型中，烟气降温沉降模块20、喷淋除尘模块、乳化脱硫模块40以及烟气除雾模块50均可以采用脱硫工艺中的现有装置，其中乳化脱硫模块采用直流式旋流器，烟气降温沉降模块20可以采用喷射冷却液的喷头或者喷射水雾的雾化器，实现烟气降温降尘。在实施例中，喷淋除尘模块为多层次的喷淋管30。本实用新型将各模块集成在塔体10内，并采用四级垂直布置方式，大大节约设备的占地面积和制造成本。且四个模块将相互依存，协同作用，实现一加一大于二的作用，大大提高脱硫和除尘的效率，降低运行成本。

作为本实用新型的一种优选方式，所述除雾器包括上下设置的第一玻璃钢折流板除雾器51和第二玻璃钢折流板除雾器52，第一玻璃钢折流板除雾器51的上方和下方均设有清洗喷管53，第二玻璃钢折流板除雾器52的上方和下方均设有清洗喷管53。第一玻璃钢折流板除雾器91和第二玻璃钢折流板除雾器92皆是由多个折流板排列后，通过卡条将折流板等间距隔开并固定，除雾器为圆形，玻璃钢材质的除雾器主要具有耐腐蚀，高强度，耐高温的特性，长时间使用不易损坏，并且本实用型可以按照实际安装要求来拼装，通用性强。当携带有冷凝水的湿烟气流以一定的速度经过除雾器断面时，由于烟气流动方向在除雾器流道中不断发生偏折，湿烟气中携带的液滴在惯性力的作用下撞击在除雾器表面并被其粘附于折流板壁面上形成薄液膜，在板面下形成液滴，液滴在重力的作用下逐渐往下流，下流的过程中逐渐与其他液滴聚合形成更大的液滴。当被聚的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升与液体表面张力的合力时，液滴就从叶片表面上被分离开来，重新回流到塔里，实现冷凝水的回收，因采用垂直布置方式，除雾器的水回流净化塔的底部。该种设计能有效降低循环水量，降低设备能耗，提高经济性。烟气中含有固体颗粒，容易附着在除雾器表面形成污垢，因此在除雾器的上方和下方都设置有用于冲洗除雾器的清洗喷管53，有效避免堵塞现象的发生。

本实用新型在使用时，燃煤锅炉烟气直接进入烟气入口11中，烟气降温沉降模块20将气液比调整至200％，在烟气降温沉降模块20内，将烟气温度从150℃降低至90℃左右。烟气温度降低，体积收缩，同时粉尘进行第一步地沉降。因为是通过雾化降温，雾化水会吸附大量的粉尘，实现二次除尘。烟气经过烟气降温沉降模块20后，进入喷淋除尘模块，采用旋转喷淋的方式，提高喷淋除尘效果。通过第一输送泵32通入定量的浆液进行旋转喷淋，喷淋水大量吸附烟气内的粉尘颗粒，同时烟气温度进一步降低。

烟气经过烟气降温沉降模块20和喷淋除尘模块后，烟气内粉尘已大量被吸附到水里，在水里形成粉煤灰浆液进入接液装置60。粉煤灰内含氧化钙、氧化镁等化合物，经过和水的融合，形成碱性溶液氢氧化钙和氢氧化镁等，该碱性溶液可用于作为脱硫剂。故烟气通过烟气降温沉降模块20和喷淋除尘模块后，烟气内粉尘被吸附的同时，形成可以用于脱硫的脱硫剂-粉煤灰溶液。通过第二输送泵41粉煤灰溶液打入乳化脱硫模块40，通过烟气的高速运动和浆液进行乳化交融，提高烟气和浆液的反应接触面积和反应时间，达到高效脱硫的目的。烟气经过乳化脱硫模块40后，烟气内的二氧化硫浓度降低至20mg/Nm³以下。

烟气经过烟气降温沉降模块20、喷淋除尘模块和乳化脱硫模块40后，烟气温度降低至40℃左右，烟气带有冷凝水。故烟气再通过除雾模块50，将烟气内的冷凝水进行吸附回收。

锅炉烟气刚进入塔体10时，烟气内带有大量的粉煤灰，粉煤灰表面有大量的孔隙，具有较强的吸附作用。在有水雾的环境下，烟气中的二氧化硫溶于水，在粉煤灰的吸附作用下，二氧化硫被吸附，有效提高脱硫的效率。同时在喷淋除尘模块，粉煤灰于水全面接触，粉煤灰里的氧化钙、氧化镁等化合物大量溶于水中，因粉煤灰过量的因素，溶液达到饱和状态。在烟气降温沉降模块20被吸附的二氧化硫和氧化钙溶液反应，形成硫酸钙或亚硫酸钙，达到脱硫的目的。同时因为过量粉煤灰和二氧化硫及水同时存在，故溶液中消耗的氧化钙和氧化镁等化合物能及时得到补充，使溶液一直保持饱和状态，有效提高脱硫效率。溶有氧化钙等化合物饱和浆液再通过循环泵输入至乳化脱硫模块40，通过气体和液体的全面交融乳化，烟气的反应面积大大增加，反应时间加长，对烟气进行完全洗涤，进一步吸附烟气内的二氧化硫。

同时因为乳化交融的作用，因烟气和液体进行全面接触，浆液同时会吸附烟气内残余的细微粉尘颗粒，达到进一步除尘的效果。烟气经过乳化脱硫模块40后，因烟气温度降低至40℃左右，烟气内水汽大量冷凝，通过除雾模块50后，大量的水被吸附回流。因采用垂直布置方式，除雾模块50的水回流至乳化脱硫模块40，再汇同乳化脱硫模块40的浆液一同进入喷淋除尘模块和烟气降温沉降模块20。该种设计能有效降低循环水量，降低设备能耗，提高经济性。

本实用新型净化塔无需外加脱硫剂，利用烟气内的粉煤灰作为脱硫剂，直接应用于脱硫，通过除尘和脱硫一体化的协同作用，实现一加一大于二的效果，综合提升了设备的除尘和脱硫能力。同时设备高度集成设计，降低占地面积的同时也进一步降低能耗。

本实用新型净化塔可直接布置于锅炉烟气出口端，塔体10采用防腐材料制造，无低温腐蚀和高温燃烧等问题，故锅炉的负荷调整范围更大，适应工况能力更强，同时可以降低排烟温度，提高锅炉效率。

本实用新型锅炉烟气无需经过布袋除尘器，烟气从锅炉出口直接进入除尘脱硫一体净化塔，经过除尘脱硫一体净化塔处理后，烟气排放达到粉尘排放浓度＜5mg/Nm³，二氧化硫排放浓度＜20mg/Nm³。该系统无需添加任何脱硫剂，以燃煤锅炉烟气内的粉煤灰为脱硫剂，以废治废，提高系统运行的经济性及高效性。

参照图2，其为本实用新型另一种结构示意图，在该实施方式中，接液装置包括沉淀罐601、喷淋罐602以及循环罐603，沉淀罐601对应所述下液口设置，喷淋罐602通过第一溢流管604连接至沉淀罐601，循环罐603通过第二溢流管605连接至沉淀罐601，第一输送泵32的进口端与喷淋罐602连接，第一输送泵32的出口端与喷淋管的进口端连接，第二输送泵41的进口端与循环罐603连接，第二输送泵41的出口端与乳化脱硫模块的进口端衔接。所述沉淀罐601设置在所述下液口的下方，所述喷淋罐602和所述循环罐603均设置在所述沉淀罐601的下方。

本实用新型还包括陶瓷脱水机70、第一渣浆泵71、第二渣浆泵72以及第三渣浆泵73，所述沉淀罐601的底部通过第一渣浆泵71连接至陶瓷脱水机70，所述喷淋罐602的底部通过第二渣浆泵72连接至陶瓷脱水机70，所述循环罐603通过第三渣浆泵73连接至陶瓷脱水机70。

本实用新型还包括湿法静电除尘器80，所述烟气出口连接至湿法静电除尘器80。作为本实用新型的一种优选方式，所述湿法静电除尘器80的出水口通过第三输送泵81和第三输送管道82连接至所述沉淀罐601。作为本实用新型的一种优选方式，还包括清水池76，所述陶瓷脱水机70的出水口连接至清水池76，所述清洗喷管53的进水端通过第四输送管道74和第四输送泵75连接至清水池76。作为本实用新型的一种优选方式，所述陶瓷脱水机70上连接有溢流管道77，溢流管道77连接至所述沉淀罐601。

作为本实用新型的一种优选方式，所述陶瓷脱水机70上连接有溢流管道77，溢流管道77连接至所述沉淀罐601，避免陶瓷脱水机70中浆液外流。本实用新型中的乳化脱硫模块40采用直流式旋流器，主要由进气导管、下旋流器、下气动乳化区管、下乳化层观察孔、上旋流器、上乳化层观察孔、上气动乳化区管、喷淋管组组成。下旋流器的下方与进气导管的上方相接，下旋流器的上方与下气动乳化区管的下方相接，上旋流器的下方与上气动乳化区管的下方相接，下旋流器的上方与上气动乳化区管的上方相接，喷淋管组分别装在上、下气动乳化区管的中上部，上、乳化层观察孔分别装在上、下气动乳化区管上，双旋流器的外形是直筒圆管，其主要由一定数量可调节角度的叶片构成，叶片与外壳的夹角为0—90度可调。

本实用新型中，通过均气室将烟气均匀地分配给每一个乳化脱硫模块40，以保证每个乳化脱硫模块40发挥同等的脱硫作用，根据处理不同的烟气量要求，脱硫塔设置单个或者多个乳化脱硫模块40，烟气在引风机的作用下被导入旋流器，同时溶有氧化钙等化合物饱和浆液再通过循环泵输入至乳化脱硫模块，烟气将其切碎，并切的越来越细，形成一个连续工作的气动乳化层，烟气在切碎循环液的过程中，气体、液体、固体三相在乳化液层内进行强传质，通过气体和液体的全面交融乳化，烟气的反应面积大大增加，反应时间加长，烟气中的二氧化硫与浆液中的氢氧化钙反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，烟气中的二氧化硫等有害物得以被脱除，使用二个串接的旋流器，就会产生二个气动乳化液层，进行二次脱硫，极大的提高了脱硫率。烟气被充分净化，接着进入除雾装置脱水后排出塔外，最后由烟囱排入大气。同时因为乳化交融的作用，因烟气和液体进行全面接触，浆液同时会吸附烟气内残余的细微粉尘颗粒，达到进一步除尘的效果。

本实用新型将燃煤锅炉出口烟气直接引入烟气入口11，去除布袋除尘器环节。烟气经烟气降温沉降模块20、喷淋除尘模块喷淋后，浆液吸收烟气内的粉煤灰，粉煤灰作为脱硫剂直接被制成浆液回流至沉淀罐601内，通过初步沉淀后溢流至喷淋罐602和循环罐603内。经喷淋处理后的烟气经过净化塔内的乳化脱硫模块40，乳化脱硫模块40内通过第二输送泵41打入经过粉煤灰制浆后的浆液，通过高速气流和循环浆液的相互交融作用，进行二次除尘及脱硫，将烟气内的绝大多数粉尘清洗干净，同时吸收烟气内的二氧化硫。因烟气中的粉煤灰含有氧化钙和氧化镁等化合物，粉煤灰溶于水后，直接形成碱性溶液，和烟气内的二氧化硫反应，生成溶于水的亚硫酸钙和硫酸钙等化合物，达到脱硫的目的。烟气经过喷淋及乳化交融后，烟气温度低于50℃，烟气带有水汽，烟气通过净化塔除雾装置进行除雾和除湿。

烟气通过净化塔清洗净化后，通入湿法静电除尘器80进行超微排放的粉尘处理，经过湿法静电除尘器80后，烟气粉尘浓度小于5mg/Nm³，同时降低烟气含湿率。烟气通过湿法静电除尘器80后，烟气温度降低制30℃，因烟气温度降低，气态水冷凝回流，有效降低烟气带水问题。

该工艺系统取消传统工艺系统内的布袋除尘器和粉煤灰脱硫技术里制浆系统，直接将烟气内的粉煤灰通过喷淋及乳化交融混合进水，解决布袋除尘器占地面积大，无需投入压缩空气和日常维护更换布袋，投资及运营成本进一步降低，也解决粉煤灰制浆过程中的设备容易磨损、堵塞等问题。

锅炉出口烟气直接通入净化塔，没有布袋低温腐蚀问题，可以降低锅炉出口烟气温度，锅炉出口温度大于100℃即可，提高锅炉效率。传统锅炉为避免布袋除尘器出现低温腐蚀现象，通常烟气出口温度要求120℃以上。

该工艺在喷淋阶段采用浆液+粉煤灰+烟气混合工艺，粉煤灰本身带有大量孔隙，有效提高吸附二氧化硫的能力，并于水混合后，在水里生成硫酸钙或亚硫酸钙，提高脱硫效率。

采用本实用新型进行烟气处理分为气相工艺流程和液相工艺流程。

气相流程：净化塔于锅炉后，锅炉烟气直接进入烟气入口11，净化塔具有对烟气降温、除尘、脱硫、除雾等功能。烟气经除尘、脱硫及除雾处理后，二氧化硫浓度低于20mg/Nm³，粉尘浓度低于50mg/Nm³。经处理后的烟气温度低于50℃，再通过湿法静电除尘器80进行二次除尘和除雾，吸附烟气内的粉尘及硫酸根化合物。进一步降低烟气的粉尘浓度至5mg/Nm³以下，同时烟气进一步冷凝除雾，降低烟气含水率，消除烟囱飘白羽的现象。

液相流程：净化塔底部设置沉降罐，为净化塔提供液封和浆液沉降的作用。沉淀罐601两侧布置一个喷淋罐602和一个循环罐603，并与沉降罐并联。喷淋罐602通过第一输送泵32为净化塔提供喷淋浆液。循环罐603通过第二输送泵41为净化塔提供气动乳化浆液。浆液经过高效除尘脱硫一体净化塔和烟气进行联合反应后，由净化塔底部进入沉降罐。烟气内的粉尘经过净化塔捕捉后，和水结合，进入沉降罐。沉降罐、循环罐603和喷淋罐602底部安装由渣浆泵，通过渣浆泵把高浓度的含尘浆液输送至陶瓷脱水机70，由陶瓷脱水机70脱水排出粉煤灰，并集中运输外送。

本实用新型中，旋转喷淋装置中采用螺旋喷嘴，其是一种典型的撞击式分散喷雾喷嘴，喷嘴内部没有结构，是一个畅通的通道，废气废水中的杂质可以大量通过喷嘴而不会产生堵塞，水流是通过撞击螺旋的分层界面，从而进行分层喷淋，其中常规120°的螺旋喷嘴有3至4个喷淋的分层界面，部分其他角度甚至有很多层的分层界面，其喷淋的效果就是：螺旋喷嘴每一个界面都形成一个锥形喷淋面，多层喷淋。烟气通过烟气入口进入净化塔内并向上流动，通过第一输送泵32抽取喷淋罐602内的浆液，通过喷淋分配母管喷出的浆液与烟气形成气液两相流动状态，即烟气从下往上流动，浆液从上往下喷射，提供足够的气液传质接触面积，将气液比调整至200％，将烟气温度从150℃降低至90℃左右。烟气温度降低，体积收缩，同时粉尘进行第一步地沉降，同时通过雾化降温，雾化水会吸附大量的粉尘，实现二次除尘。

本实用新型的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (6)

1.一种高效除尘脱硫一体化净化塔,包括塔体，塔体的下端设有烟气入口，塔体的上端设有烟气出口，烟气入口与烟气出口之间形成处理腔室，在塔体的下端设有出液口，其特征在于：所述烟气入口与燃煤锅炉烟气管道的出口连接，所述处理腔室中自下而上设有烟气降温沉降模块、喷淋除尘模块、乳化脱硫模块以及烟气除雾模块，在所述出液口的下方对应设有接液装置，还包括第一输送泵和第二输送泵，第一输送泵的进口端与接液装置连接，第一输送泵的出口端与喷淋除尘模块的进口端连接，喷淋除尘模块的出口端对应烟气降温沉降模块设置，第二输送泵的进口端与接液装置连接，第二输送泵的出口端与乳化脱硫模块的进口端连接，乳化脱硫模块的出口端设置在喷淋除尘模块的上方。

2.如权利要求1所述的一种高效除尘脱硫一体化净化塔,其特征在于：所述烟气降温沉降模块为用于喷射水雾的雾化器。

3.如权利要求2所述的一种高效除尘脱硫一体化净化塔,其特征在于：所述喷淋除尘模块包括喷淋管和设置在喷淋管上的多个喷淋头。

4.如权利要求3所述的一种高效除尘脱硫一体化净化塔,其特征在于：所述乳化脱硫模块为乳化管。

5.如权利要求4所述的一种高效除尘脱硫一体化净化塔,其特征在于：所述烟气除雾模块为除雾器。

6.如权利要求5所述的一种高效除尘脱硫一体化净化塔,其特征在于：所述除雾器包括上下设置的第一玻璃钢折流板除雾器和第二玻璃钢折流板除雾器，第一玻璃钢折流板除雾器的上方和下方均设有清洗喷管，第二玻璃钢折流板除雾器的上方和下方均设有清洗喷管。