CN210495873U - 一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，在喷淋塔体下部侧壁、顶部及底部分别设有烟气进口、烟气出口和第一排浆口；塔体内底部和塔体外部分别设有第一、第二储液池，第二储液池的水头高于第一储液池的水头，且其内循环浆液的PH值高于第一储液池内循环浆液的PH值，各储液池的底部与一排浆泵相连，各储液池均分别设有曝气增氧装置、扰动管和浆液扰动泵；塔体内位于烟气进口上方从下至上依次设有反冲洗管、旋流装置、一级喷淋区、托盘、挡液圈、二级喷淋区以及多层除雾器；一、二级喷淋区分别与第一、第二储液池连通，托盘底部与第二储液池通过浆液管连通。本系统采用双PH值双循环实现超低排放，液气比小，脱硫除尘效率高。

Description

一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统

技术领域

本实用新型属于锅炉烟气净化技术领域，特别涉及一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统。

背景技术

随着我国对烟囱尾气排放的环保要求越来越严格，烟囱尾气污染物排放标准越来越高，火力发电机组面临的尾气减排任务越来越严峻。超低超洁净排放概念逐步全面实行，根据国家环保部颁布的《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-2011)，大多数火电厂现有的脱硫装置都不能满足新的排放要求，需要对现有的脱硫设施进行改造以达到现有的排放标准。

现有的石灰石湿法脱硫技术为了实现不断提高的脱硫效率，就要不断提高液气比，这样不仅增大了循环液量，增大了能耗而且液气比提高到一定的程度对脱硫效率的提高并不显著，也不能完全实现超低排放。对脱硫效率有关系的另一个重要参数是循环浆液的PH 值，一般情况下，随着循环浆液PH值的升高，将提高脱硫效率，但会导致脱硫设备易结垢，使得清理维护成本提高，同时，随着循环浆液PH值的升高，将导致石膏结晶困难，成品石膏含水率高，不利于综合利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统。本系统采用双PH值双循环实现超低排放，液气比小，脱硫除尘效率高，且结构紧凑、占地面积小，有效节约能源与成本。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提出的一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，其特征在于，包括喷淋塔体，在该塔体下部侧壁、顶部及底部分别设有烟气进口、烟气出口和第一排浆口；该喷淋塔体内底部和塔体外部分别设有第一储液池和第二储液池，所述第二储液池的水头高于第一储液池的水头，且第二储液池内循环浆液的PH值高于第一储液池内循环浆液的PH值，两储液池之间通过带阀门的管道连通，在各储液池的底部分别设有排浆口，各排浆口分别通过带有阀门的管道与一排浆泵相连，各储液池中分别设置有曝气管，各曝气管分别与一罗茨风机相连构成相应的曝气增氧装置；各储液池底部还设置有扰动管，各扰动管分别与一浆液扰动泵相连，各浆液扰动泵的入口通过带阀门的管道与相应的储液池连通分别形成一循环回路；脱硫塔体的烟气进口烟道布置具有文丘里管效应的喷射装置，该喷射装置通过带有阀门和降温水泵的管道与所述第一储液池连通，形成脱硫液带动烟气喷射区；

塔体内位于烟气进口上方从下至上依次设置有反冲洗管、旋流装置、一级喷淋区、托盘、挡液圈、二级喷淋区以及多层除雾器；各级喷淋区分别由多层喷淋管构成，各层喷淋管分别通过管线与各自的循环泵相连；与一级喷淋区相连的各循环泵的入口分别通过带阀门的管道与第一储液池连通，各循环泵的入口管道均通过第一石灰石浆液泵与制浆池相连；与二级喷淋区相连的各循环泵的入口分别通过带阀门的管道与第二储液池连通，各循环泵的入口管道均通过第二石灰石浆液泵与制浆池相连；所述反冲洗管通过带有阀门的管道与所述降温水泵连通；所述托盘底部与第二储液池顶部侧壁之间通过浆液管连通。

进一步地，所述喷淋塔体和第二储液池之间还设有相连通的气管。

本实用新型的特点及有益效果：

1、在脱硫塔体入口烟道内布置有工业水和脱硫浆液喷射装置，两种不同PH值的液体根据烟气温度情况，及脱硫塔排放洁净烟气参数情况，可随时视运行参数变化而切换运行，可减小锅炉引风机的运行功率、节能、降低烟气入塔温度，确保脱硫塔的运行安全，可起到增湿降温提高脱硫除尘效率的效果。

2、在旋流器入口处，布置有往上喷射脱硫浆液的反冲洗管，不停断的冲刷旋流器的入口，预防旋流器入口处堆积石膏和结垢，保证旋流器的安全运行和脱硫效率，反冲洗管还起到降低增湿烟气，脱硫除尘的作用。

3、两个储液池均布置有扰动装置，防止脱硫浆液中的固体物质沉积堆积，通过扰动管和浆液扰动泵构成的扰动装置与其它搅动装置相比，运行安全、投资小、节能，且事故率小于其它搅动设备。

4、本脱硫除尘系统设有两个储液池，各储液池均分别与一级喷淋区和一个石灰石浆液泵相连，可根据烟气量、含硫量及出口排放参数快速、自动调整两级喷淋浆液的PH值，保证脱硫塔排放的洁净烟气稳定运行。

5、脱硫塔烟气出口处，去掉了常规的湿电除尘器设备，安装三层平板式除雾器，前两层按正常规范设计安装，后一层间隔2米安装，减少投资，节电节水，达到同样的去尘效果。

6、本脱硫除尘系统采用双循环双PH值，对脱硫剂物尽其用，脱硫效率高，石膏质量好。整个脱硫储液系统水平衡稳定，脱硫系统工作稳定。

综上，本实用新型提出的一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，采用湍流和二级喷淋的方式，且脱硫剂采用双循环双PH值，本系统具有循环过程中液气比小(在12-18 之间)，占地面积小、成本低、脱硫除尘效率高、运行稳定等特点，且脱硫除尘后的烟气达到国家烟气超洁净排放标准。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统的整体结构示意图。

图2为图1中旋流装置的结构示意图。

图3为图2中单个旋流器的剖面结构示意图。

图4为图2中单个旋流器的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型提出的一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统详细说明如下：

参见图1，为本实用新型实施例的一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统的整体结构示意图，该系统包括喷淋塔体2，在该塔体下部侧壁、顶部及底部分别设置有烟气进口201、烟气出口202和第一排浆口203-1；该喷淋塔体内底部和塔体外部分别设有第一储液池209-1和第二储液池209-2，第二储液池209-2的水头高于第一储液池209-1的水头且第二储液池209-2内循环浆液的PH值(一般为5.8-6.2)高于第一储液池209-1内循环浆液的PH值(一般为5.3-5.8)，两储液池之间通过带阀门的管道连通，在各储液池的底部分别设有排浆口(203-1、203-2)，各排浆口(203-1、203-2)分别通过带有阀门的管道与一排浆泵(2071-1、2071-2)相连，各储液池中分别设置有曝气管(2091-1、2091-2)，各曝气管分别与一罗茨风机(2092-1、2092-2)相连构成相应的曝气增氧装置；各储液池底部还设置有扰动管(2094-1、2094-2)，各扰动管分别与一浆液扰动泵(2093-1、2093-2)相连 (扰动管和浆液扰动泵构成扰动装置)，各浆液扰动泵(2093-1、2093-2)的入口通过带阀门的管道与相应的储液池(209-1、209-2)连通分别形成一循环回路，以防止相应储液池底部沉积；脱硫塔体的烟气进口201烟道布置具有文丘里管效应的喷射装置205，该喷射装置通过带有阀门和降温水泵2074的管道与第一储液池连通，形成脱硫液带动烟气喷射区；塔体2内位于烟气进口201上方从下至上依次设置有反冲洗管211、旋流装置204、由3层喷淋管206-1构成的一级喷淋区、托盘212、挡液圈213、由3层喷淋管206-2构成的二级喷淋区以及3层除雾器208，一级、二级喷淋区内的共计6层喷淋管分别通过管线与6台循环泵相连，与一级喷淋区相连的3台循环泵(2072-1、2072-2、2072-3)的入口分别通过带阀门的管道与第一储液池209-1连通，该3台循环泵(2072-1、2072-2、2072-3)的入口管道均与第一石灰石浆液泵2073-1的出口相连，第一石灰石浆液泵2073-1的入口与制浆池相连，与二级喷淋区相连的3台循环泵(2072-4、2072-5、2072-6)的入口分别通过带阀门的管道与第二储液池209-2连通，该3台循环泵(2072-4、2072-5、2072-6)的入口管道均与第二石灰石浆液泵2073-2的出口相连，第二石灰石浆液泵2073-2的入口与制浆池相连；反冲洗管211(该反冲洗管非常开，需要对其上的旋流装置204进行冲洗时开启，通过阀门控制)通过带有阀门的管道与降温水泵2074连通，通过阀门控制反冲洗管的开关；托盘212底部与第二储液池209-2顶部侧壁之间通过浆液管214连通。

进一步地，在喷淋塔体2与第二储液池209-2之间还通过气管连通，以实现喷淋塔体 2与第二储液池之间的气压平衡。

本脱硫除尘系统各部件的具体实现方式及功能分别说明如下：

喷淋塔体在烟气进口201的烟道内设有由喷淋管(喷淋管上带有喷嘴)构成的喷射装置205，主要具有以下作用：1)根据文丘里效应，通过喷射装置喷射出的脱硫浆液速度大于烟气进口烟道内烟气速度，该脱硫浆液带动烟气向一级旋流装置方向运动，减轻烟气进口处风机的功率(或压头)，从而减少了塔内阻力；2)该喷射装置喷射出的脱硫浆液与烟气混合达到初步脱硫效果；3)通过该喷射装置还可降低烟气进口201烟道内烟气的温度，从而避免旋流装置204底部因温差大引起的结垢现象；4)该喷射装置通过与其相连的降温水泵2074直接抽取第一储液池209-1内的浆液(图1中未示意出连接降温水泵2074与第一储液池209-1之间的管路)，即喷淋管的浆液是来自塔底第一储液池209-1，由循环泵 2072-1～2072-3从下至上循环，热烟气带走的部分水分，由除雾器208(本实施例中的各级除雾器采用常规的平板除雾器)的冲洗水补充，即除雾器补充的水为外来水，与热烟气带走的水分互为补充；同时，由托盘212收集的循环浆液通过浆液管214流入第二储液池209-2 中，当第二储液池209-2中循环浆液的液位或密度高于设定值或PH值低于设定值时，则开启连通两储液池管道的阀门，使得第二储液池209-2中的循环浆液流入第一储液池209-1 中，以达到水平衡。

喷淋塔体在烟气进口201之上设置的旋流装置204由37个旋流器构成，如图2所示，每个旋流器的总体结构如图3、4所示，均包括：壳体2041、固定在该壳体中心的管道2042、安装在该壳体与管道之间的多个叶片2043、每个叶片的上端与壳体2041相连、下端与管道2042相连；该管道2042的上端由一个顶盖2047密封，该管道2042的下端连接一遮烟罩2045，在遮烟罩2045外周的壳体2041下端连接一遮烟罩2046。通过顶盖2047可防止烟气短路，让烟气仅从有叶片的通道通过，产生扰流效果。该顶盖的形状不限，如：伞形、圆弧形或平面形，本实施例采用伞形顶盖。

各旋流器的壳体直径一般为400-800毫米(例如800mm)，中心的管道直径为100-200 毫米(例如150mm)；每个叶片表面可呈150-180(例如165)弧度，短轴与水平面夹角为28°～45°(例如35°)，旋流装置204中旋流器的长轴与水平面夹角为40°～50°(例如45°)；叶片的宽度达100-400毫米(例如200mm)，两相邻叶片相重叠0-20毫米(例如10mm)。各旋流器均采用316L不锈钢制作。除316L不锈钢件外，塔内其它一切裸露的碳钢件都要衬玻璃鳞片进行防腐。旋流器作为本脱硫除尘系统的主要脱硫装置，脱硫除尘效率高。

本塔的直径由所设计的塔内处理烟气量和烟气流速所决定，根据塔直径进行旋流器间隔尺寸在合理的范围内均匀布置确定旋流器的个数。本实施例的塔内最大处理烟气量设计为810000m³/h，空塔内烟气流速按2.9m/s、塔直径设计为9200mm，相邻两旋流器之间距离以不影响安装施工即可。

托盘212为边缘带有凸起的平板，该平板的中部设有与浆液管214一端连通的通孔，浆液管214另一端与第二储液池209-2连通。托盘212上方的挡液圈213通过支撑架固定在喷淋塔体2侧壁上，挡液圈213由底部圆环和在该圆环边缘向上倾斜延伸形成的侧壁组成，底部圆环的内径不超过托盘212的外径。经过托盘212上方二级喷淋区和除雾器208 产生的浆液通过挡液圈213的底部圆环后由托盘212收集，并通过浆液管214自流至第二储液池209-2中。

旋流装置204和挡液圈213上方分别布置的一级喷淋区206-1、二级喷淋区206-2各设有3层喷淋，每一层喷淋通过管线与第一储液池209-1或第二储液池209-2的相应循环泵相连。二级喷淋区上方布置三层除雾器(优选为平板除雾器)。各储液池底分别布置扰动装置通过管线与扰动泵相连，各扰动装置上方分别布置鼓氧装置通过管线与相应罗茨风机(2092-1、2092-2)相连。为了保证各储液池生成石膏的供氧需求，还设有一台备用的罗茨风机2092-3，同时与第一、第二罗茨风机(2092-1、2092-2)并联，当任何一台罗茨风机故障时，备用罗茨风机启动，满足运行需要。各储液池底布置的排浆管与相应排浆泵相连。氧化后的脱硫浆液由相应排浆泵抽往真空皮带机制作石膏。塔出口烟道连接烟囱脱硫除尘后超洁净烟气通过烟囱排往大气。

第二储液池209-2作为二级循环池，用于为二级喷淋区提供浆液，其内的循环浆液PH 值高于第一储液池209-1内循环浆液的PH值，第二储液池底部通过支撑柱与地面固定，且使第二储液池209-2的水头高于第一储液池，便于减小与第二储液池209-2相连的循环泵压头。

本脱硫除尘装置的工作流程分为两大部分：

1)风烟部分：来自锅炉引风机的高温烟气，流经脱硫塔烟气进口201烟道进入塔内，经降温水降温进入旋流装置204，在旋流装置204内，烟气在旋流器叶片的作用下，发生强烈的旋转，与上方喷淋管喷出落下的石灰石浆液产生旋搓湍流乳化，烟气中的二氧化硫在石灰石浆液和氧气的作用下，使烟气中的二氧化硫与石灰石浆液发生化学的作用下，形成二水硫酸钙，即为石膏从而达到脱除烟气中二氧化硫的目的。由于旋流器有极高的脱硫效率，所以烟气经过旋流器后已成为洁净的烟气。从旋流器出来的洁净烟气，依次经过一级喷淋区和二级喷淋区的各三级喷淋共计6层喷淋，再经三级平板除雾器的清水水洗和甩干，超洁净的烟气经过烟囱排放大气中。

2)脱硫石灰石浆液部分：第一储液池209-1储有循环浆液，经循环泵(2072-1、2072-2、 2072-3)将石灰石浆液打到一级喷淋区内的三级喷淋管，各级喷淋管与烟气逆向流动混合，化学反应后落到旋流装置204，经和烟气搅混乳化脱硫后落入第一储液池209-1，再经循环泵(2072-1、2072-2、2072-3)抽到一级喷淋区反复喷淋脱硫。同时，经过一级喷淋净化的烟气继续向上进入二级喷淋区，二级喷淋浆液由与第二储液池209-2相连的循环泵将高于第一储液池内PH值的循环浆液从第二储液池209-2打至二级喷淋区内的三级喷淋管，通过喷嘴喷下与烟气逆流接触反应，净化后的烟气继续向上进入除雾器208，二级喷淋浆液通过托盘212收集由倾斜的浆液管214自流至第二储液池循环利用，在循环过程中，为了保证脱硫浆液达到所需的PH值，始终保持稳定的脱硫效率，需要不断的供给新鲜的石灰石浆液。石灰石浆液泵将新鲜的浆液从制浆池中抽出，根据需要量由石灰石浆液泵 (2073-1、2073-2)的出口调节阀门控制，打到各个循环管道中，与管道中的循环浆液相混合，保证喷淋浆液稳定的所需PH值，始终要达到高的脱硫效率，随着烟气量的变化，调节石灰石浆液泵的出口调节门，保证所需的供浆量，保持脱硫浆液PH值得稳定性；同时，各储液池(209-1、209-2)经相应罗茨风机(2092-1、2092-2)的氧化曝气和扰动泵(2093-1、 2093-2)不间断的搅拌，当储液池中的浆液达到一定的密度和PH值时，由相应排浆泵 (2071-1、2071-2)抽到旋流器到真空皮带机制作石膏。

本实用新型的主要贡献是降低了液气比，利用双PH值双循环实现超低排放，具有以下优点：

1、脱硫塔结构紧凑，烟气流阻小，脱硫除尘效率高，可达到国际要求的超洁净烟气。

2、整个脱硫除尘系统占地面积小，投资少。

3、双PH值运行，液气比小，效率高，节能节水省电。

4、脱硫剂利用率高，生成石膏合格率高，运行稳定，整个脱硫系统防结垢防堵塞运转周期长。

5、没有湿电除尘器，脱硫除尘装置流阻小，节水节电，投资减少。

6、由于脱硫塔的特殊结构和运行方式，脱硫塔本身具有99％的除尘能力。

本实用新型的单循环双湍双喷淋超净脱硫除尘系统实施例应用于480t/h燃煤锅炉或循环流化床锅炉脱硫除尘新建或改造项目。脱硫剂可使用氨，碱，氧化镁，石灰，石灰石，电石渣等。本实施例采用石灰石。本实施例所采用各个设备的具体参数如下表所示：

脱硫设备清单

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，其特征在于，包括喷淋塔体，在该塔体下部侧壁、顶部及底部分别设有烟气进口、烟气出口和第一排浆口；该喷淋塔体内底部和塔体外部分别设有第一储液池和第二储液池，所述第二储液池的水头高于第一储液池的水头，且第二储液池内循环浆液的PH值高于第一储液池内循环浆液的PH值，两储液池之间通过带阀门的管道连通，在各储液池的底部分别设有排浆口，各排浆口分别通过带有阀门的管道与一排浆泵相连，各储液池中分别设置有曝气管，各曝气管分别与一罗茨风机相连构成相应的曝气增氧装置；各储液池底部还设置有扰动管，各扰动管分别与一浆液扰动泵相连，各浆液扰动泵的入口通过带阀门的管道与相应的储液池连通分别形成一循环回路；脱硫塔体的烟气进口烟道布置具有文丘里管效应的喷射装置，该喷射装置通过带有阀门和降温水泵的管道与所述第一储液池连通，形成脱硫液带动烟气喷射区；

塔体内位于烟气进口上方从下至上依次设置有反冲洗管、旋流装置、一级喷淋区、托盘、挡液圈、二级喷淋区以及多层除雾器；各级喷淋区分别由多层喷淋管构成，各层喷淋管分别通过管线与各自的循环泵相连；与一级喷淋区相连的各循环泵的入口分别通过带阀门的管道与第一储液池连通，各循环泵的入口管道均通过第一石灰石浆液泵与制浆池相连；与二级喷淋区相连的各循环泵的入口分别通过带阀门的管道与第二储液池连通，各循环泵的入口管道均通过第二石灰石浆液泵与制浆池相连；所述反冲洗管通过带有阀门的管道与所述降温水泵连通；所述托盘底部与第二储液池顶部侧壁之间通过浆液管连通。

2.根据权利要求1所述的单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，其特征在于，所述喷淋塔体和第二储液池之间还设有相连通的气管。

3.根据权利要求1或2所述的单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，其特征在于，所述旋流装置由多个旋流器构成，各旋流器包括：壳体、固定在该壳体中心的管道、安装在该壳体与管道之间的多个叶片、每个叶片的上端与壳体相连、下端与管道相连；该管道的上端由一个顶盖密封，该管道的下端连接一遮烟罩，在遮烟罩外周的壳体下端连接一遮烟罩。

4.根据权利要求3所述的单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，其特征在于，各所述旋流器的壳体直径为400～800mm，中心的管道直径为100～200mm，各叶片表面呈150～180弧度，各叶片短轴与水平面夹角为28～45°，各叶片的宽度达100～400mm，两相邻叶片相重叠0～20mm；各旋流器的长轴与水平面夹角为40～50°。

5.根据权利要求1或2所述的单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，其特征在于，所述除雾器为平板式除雾器。

6.根据权利要求1或2所述的单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，其特征在于，所述托盘为边缘带有凸起的平板，该平板的中部设有与所述浆液管一端连通的通孔。

7.根据权利要求1或2所述的单塔湍流二级喷淋双循环脱硫除尘系统，其特征在于，所述挡液圈由底部圆环和在该圆环边缘向上倾斜延伸形成的侧壁组成，底部圆环的内径不超过所述托盘的外径。

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