CN212999272U - 一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，涉及工业废气治理技术领域，包括烟气预处理机构、吸收机构和再生机构，所述烟气预处理机构、吸收机构和再生机构依次连接实现对烟气的洗涤、SO2的吸收和吸收液的循环利用，吸收液吸收至再生机构不输出废液，杜绝了吸收液从再生塔塔顶冷凝液向外排放的可能，减少吸收液损失量；吸收塔吸收区的运行温度较常规系统的温度更低，单位吸收液吸收的SO2量更多，降低再生塔负荷，节省蒸汽用量；多级串联的回收区设计，大幅度降低净化烟气带走的吸收液，单项减少吸收液损失量；待处理烟气在洗涤塔内两级洗涤、三级冷却，在整个烟气预处理机构循环冷却水相。

Description

一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统

技术领域

本实用新型涉及工业废气治理技术领域，具体涉及一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统。

背景技术

近年来，尽管国家陆续投入万亿级的雾霾治理经费，收效甚微，雾霾的魔影依旧会随时现身于神州。自从湿法脱硫是引发雾霾成因的报道后，消除“有色烟羽”也成了各级政府的头等大事之一。

有机溶液脱硫技术是一种很有价值的脱硫技术，不幸的是，自2017年起，该技术对企业的吸引力却下降了，尤其对北方地区的吸引力降幅最为明显。分析其原因，传统有机溶液脱硫工艺技术属于湿法脱硫的一种，系统运行中吸收液损失量较为突出，同时产生大量废水、有机废气，导致综合运行成本偏高。受到传统石灰石-石膏法脱硫形成的“石膏雨”问题以及氨法脱硫形成的“大白龙”现象带来的负面冲击，企业在选择脱硫工艺时已呈现有意避开湿法技术的迹象。为避免这种颓势的持续，有必要对现有工艺技术进行升级，让好技术更好的服务于市场，我们有必要针对现有技术的不足而提供一种不产生有色烟雨的湿法脱硫系统。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提出一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，其能够最大限度降低运行期间吸收液损失速率，减少废水排放量以及降低系统综合运行能。

为了实现上述目的，本实用新型的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，包括烟气预处理机构、吸收机构和再生机构，烟气预处理机构、吸收机构和再生机构依次连接实现对烟气的洗涤、SO2的吸收和吸收液的循环利用。

烟气预处理机构包括底部盛装洗涤水的洗涤塔和设置在洗涤塔外部的洗涤水泵，烟气从洗涤塔侧壁靠下位置的进烟口进入洗涤塔，洗涤水泵进料端连接洗涤塔底部，出料端通过管道延伸至洗涤塔内部中间位置并连接喷淋头形成循环洗涤系统，洗涤塔内部中间向上依次设置烟气深度预处理段、烟气深度洗涤区、烟气深度冷却段和洗涤塔除雾器。

吸收机构包括吸收塔和设置在吸收塔外部的富液泵，吸收塔侧壁底部通过管道连接洗涤塔塔顶，吸收塔顶部开设用于排出净化气体的出口，吸收塔塔内由下至上依次设置SO2吸收区、吸收液回收区和烟气除雾区，富液泵进料端连接吸收塔底部并抽取吸收塔底部的富液，富液泵出料端分为两路，其中一路进入吸收塔中间靠下位置并连接喷淋头、另一路进入到再生机构内。

再生机构包括再生塔和设置在再生塔外部的贫液泵，再生塔的内部由下至上依次设置提馏段、精馏段和再生塔除雾器，贫液泵进料端连接再生塔底部并抽取再生塔底部的贫液、出料端通过管道延伸至再生塔内并连接喷淋头。

优选的，与洗涤水泵出料端连接的管道上设置洗涤水冷却器。

优选的，洗涤塔内的洗涤水采用水、酸、碱溶液作为待处理烟气的预净化介质，烟气深度预处理段采用空塔、填料塔或板式塔其中一种，烟气深度洗涤区采用脱盐水、新鲜清水或蒸汽冷凝水其中一种作为洗涤介质并通过喷淋头喷淋在烟气深度预处理段的上方，烟气深度冷却段采用利用列管式换热器作为热交换载体对洗涤后的烟气进行冷却。

优选的，SO2吸收区采用富液泵增压后的富液和贫液泵增压后的贫液对SO2进行吸收，且富液喷淋头和贫液喷淋头之间设置第一吸收段，吸收液回收区包括由下至上设置的一级回收区和二级回收区，一级回收区包括升气帽、第二吸收段和一级回收泵，吸收塔的外侧设置一级回收泵，一级回收泵抽取升气帽处的吸收液并通过喷淋头喷淋在第二吸收段的上方，二级回收区和一级回收区结构相同，烟气除雾区为两个吸收塔除雾器，其中一个吸收塔除雾器设置在SO2吸收区与一级回收区之间，另一个吸收塔除雾器设置在二级回收区的上方。

优选的，再生塔的顶部通过管道连接气液分离器，气液分离器分离出气体和液体，气体从气液分离器顶部排出，液体分为两路，其中一部分返回至再生塔精馏段作为回流液，另一部分经贫液泵增加后补充到吸收塔。

优选的，贫液泵出料端与吸收塔之间的管道上依次设置贫富液热交换器和贫液深冷却器。

优选的，再生塔顶部与气液分离器连接的管道上设置塔顶冷凝器。

优选的，再生塔的外部设置再沸器，再沸器进料端连接气液分离器出料端与再生塔底部出料端之间的管道上，再沸器的进料端通过管道延伸至提馏段的下方。

本实用新型具有以下有益效果：

1、吸收液吸收至再生机构不输出废液，杜绝了吸收液从再生塔塔顶冷凝液向外排放的可能，减少吸收液损失量。

2、吸收塔吸收区的运行温度较常规系统的温度更低，单位吸收液吸收的SO2量更多，降低再生塔负荷，节省蒸汽用量。

3、多级串联的回收区设计，大幅度降低净化烟气带走的吸收液，单项减少吸收液损失量。

4、待处理烟气在洗涤塔内两级洗涤、三级冷却，在整个烟气预处理机构循环冷却水相同的前提下，可使待处理烟气温度降的更低，带入吸收塔的二次粉尘及水分更少，减少吸收液脱盐再生频率，减少吸收液损失量。

5、再生塔塔顶冷凝液不外排，能循环利用，可压缩精馏段不仅降低能再生塔的固定投资，还能降低回流比，节省蒸汽用量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描写和阐述。

图1是一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统的整体结构示意图。

附图标记：1、烟气预处理机构；10、洗涤塔；11、洗涤水泵；12、洗涤水冷却器；13、烟气深度预处理段；14、烟气深度冷却段；15、洗涤塔除雾器；16、进烟口；17、出烟口；2、吸收机构；20、吸收塔；21、富液泵；22、一级回收泵；23、贫液深冷却器；24、二级回收泵；25、出气管；26、吸收塔除雾器；27、二级回收区；28、一级回收区；29、吸收段；3、再生机构；30、再生塔；31、贫液泵；32、再沸器；33、气液分离器；34、塔顶冷凝器；35、再生塔除雾器；36、精馏段；37、提馏段；38、贫富液热交换器。

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本实用新型的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本实用新型的技术方案。

实施例

如图1所示，本实用新型的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，包括烟气预处理机构1、吸收机构2和再生机构3，烟气预处理机构1、吸收机构2和再生机构3依次连接实现对烟气的洗涤、SO2的吸收和吸收液的循环利用。

如图1所示，烟气预处理机构1包括底部盛装洗涤水的洗涤塔10和设置在洗涤塔10外部的洗涤水泵11，烟气从洗涤塔10侧壁靠下位置的进烟口16进入洗涤塔10，洗涤水泵11进料端连接洗涤塔10底部，出料端通过管道延伸至洗涤塔10内部中间位置并连接喷淋头形成循环洗涤系统，且与洗涤水泵11出料端连接的管道上设置洗涤水冷却器12，洗涤塔10内部中间向上依次设置烟气深度预处理段13、烟气深度洗涤区、烟气深度冷却段14和洗涤塔除雾器15，先被来自洗涤水泵11增压冷却后的洗涤水冷却降温至40-45℃，再依次穿过烟气深度预处理段13、烟气深度冷却段14，直至烟气温度降至20-35℃，之后经洗涤塔除雾器15除雾后的烟气沿吸收塔20进气管进入吸收塔20下部。

作为本实用新型的一种技术优化方案，洗涤塔10内的洗涤水采用水、酸、碱溶液作为待处理烟气的预净化介质。

通过采用上述技术方案，可以利用水、酸、碱等的预洗涤作用脱除烟气中的SO3、金属粉尘等，其原理为：

(1-1)SO3+H2O→H2SO4

(1-2)H2SO4+MxOy→Mx(SO4)y

(1-3)NaOH+SO3→Na2SO4+H2O

式中MxOy为铜、铅、锌等金属氧化物。

作为本实用新型的一种技术优化方案，烟气深度预处理段13采用空塔、填料塔或板式塔其中一种，优选空塔结构，烟气深度洗涤区采用脱盐水、新鲜清水或蒸汽冷凝水其中一种作为洗涤介质并通过喷淋头喷淋在烟气深度预处理段13的上方。

通过采用上述技术方案，待处理烟气在穿过该段区域时，与烟气深度洗涤区喷淋下来的洗涤介质间进行物热传递，烟气中的绝大部分粉尘、SO3等杂质转移至洗涤介质中。

作为本实用新型的一种技术优化方案，烟气深度冷却段14采用利用列管式换热器作为热交换载体对洗涤后的烟气进行冷却，冷却介质可以是循环水、氨、空气等，优选循环水作为冷却介质。

通过采用上述技术方案，可以进一步对烟气进行降温处理。

如图1所示，吸收机构2包括吸收塔20和设置在吸收塔20外部的富液泵21，吸收塔20侧壁底部通过管道连接洗涤塔10塔顶，吸收塔20顶部开设用于排出净化气体的出口，吸收塔20操作压力为微正压，净化后的烟气离开吸收温度40-45℃，吸收塔20塔内由下至上依次设置SO2吸收区、吸收液回收区和烟气除雾区，富液泵21进料端连接吸收塔20底部并抽取吸收塔20底部的富液，富液泵21出料端分为两路，其中一路进入吸收塔20中间靠下位置并连接喷淋头、另一路进入到再生机构3内，进入吸收塔20的烟气，首先被经富液泵21增压循环来的富液进行初步吸收，除去绝大部分的SO2，再被贫液泵31送来的冷贫液深度吸收，直至将烟气中SO2浓度降到50mg/m3以下，随后烟气依次穿过吸收液回收区、吸收塔除雾器26后离开吸收机构2。

富液和贫液均是由阴阳离子组成的吸收液，离子液吸收与解析二氧化硫原理为，

总反应式：

式中R为脱硫吸收液。(2-3)式是可逆反应，低温下反应(2-3)从左向右进行，高温下反应(2-3)从右向左进行。

基于进出吸收塔20的水含量公式，控制吸收-再生段外排水带走的吸收液损失，式中m为烟气中水含量，Q气体湿基流量，M为水的摩尔质量，P为对应系统压力，A/B/C为对应物质的Antoine常数。

作为本实用新型的一种技术优化方案，SO2吸收区采用富液泵21增压后的富液和贫液泵31增压后的贫液对SO2进行吸收，且富液喷淋头和贫液喷淋头之间设置第一吸收段29。

通过采用上述技术方案，下部分利用富液循环对烟气进行初级吸收，除去绝大部分的SO2，上部分利用再生塔30再生后的贫液对烟气进行深度吸收，达到SO2超低排放的目的。

作为本实用新型的一种技术优化方案，吸收液回收区包括由下至上设置的一级回收区28和二级回收区27，一级回收区28包括升气帽、第二吸收段29和一级回收泵22，吸收塔20的外侧设置一级回收泵22，一级回收泵22抽取升气帽处的吸收液并通过喷淋头喷淋在第二吸收段29的上方，二级回收区27和一级回收区28结构相同。

通过采用上述技术方案，各级回收段配置有独立的循环系统，二级回收区27的循环液定期由外部脱盐水补充，一级回收区28的循环液定期转移到下部SO2吸收区，待脱硫系统若应用在频繁性出现瞬间高浓度SO2气体含量的工况时，为降低系统的综合投资，还可以将二级回收区27的循环吸收液改为NaOH吸收液。

作为本实用新型的一种技术优化方案，烟气除雾区为两个吸收塔除雾器26，其中一个吸收塔除雾器26设置在SO2吸收区与一级回收区28之间，另一个吸收塔除雾器26设置在二级回收区27的上方。

通过采用上述技术方案，从而可以利用烟气除雾区的两个吸收塔除雾器26除去每次喷淋后，烟气中存在的雾液。

如图1所示，再生机构3包括再生塔30和设置在再生塔30外部的贫液泵31，再生塔30的塔釜操作温度105-110℃，塔底操作温度95-100℃，操作压力30-70KPa(表)，再生塔30的内部由下至上依次设置提馏段37、精馏段36和再生塔除雾器35，提馏段37和精馏段36内填装有规整填料或板式塔盘，优选波纹板式的规整填料，提馏段37利用塔底再沸器32产生汽提蒸汽，精馏段36利用塔顶冷凝液作为回流介质，贫液泵31进料端连接再生塔30底部并抽取再生塔30底部的贫液、出料端通过管道延伸至再生塔30内并连接喷淋头，进入到再生塔30内的吸收液经过提馏段37和精馏段36两段处理，其中提馏段37对下降的吸收液进行易挥发组分提取，精馏段36对易挥发组分尽量蒸去.使蒸气愈往上流，蒸气经塔顶冷凝器34冷却后进入到气液分离器33，气液分离器33分离出气体和液体，气体从气液分离器33顶部排出，液体分为两路，其中一部分返回至再生塔30的精馏段顶部作为回流液，另一部分经贫液泵31增加后补充到吸收塔20作为贫液使用。

作为本实用新型的一种技术优化方案，贫液泵31出料端与吸收塔20之间的管道上依次设置贫富液热交换器和贫液深冷却器23。

通过采用上述技术方案，从而可以利用贫富液热交换器对贫液进行余热回收，利用贫液深冷却器23对贫液进行进一步的冷却降温。

作为本实用新型的一种技术优化方案，再生塔30的外部设置再沸器32，再沸器32进料端连接气液分离器33出料端与再生塔30底部出料端之间的管道上，再沸器32的进料端通过管道延伸至提馏段37的下方，其中再沸器32热源来自低压蒸汽、电加热器、热源气体等，优选0.3-0.5MPa的低压蒸汽。

通过采用上述技术方案，从塔底线提供液相进入到再沸器32中，在再沸器32中有25-30％的液相被汽化，被汽化的两相流被送回到再生塔30中，返回塔中的气相组分向上通过提馏段37，而液相组分掉回到塔底。

上述具体实施方式仅仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，而并非对本实用新型的保护范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本实用新型所提供的文字描述、附图对本实用新型的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本实用新型的保护范畴。本实用新型的保护范围由权利要求确定。

Claims (8)

1.一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，包括烟气预处理机构、吸收机构和再生机构，其特征在于，所述烟气预处理机构、吸收机构和再生机构依次连接实现对烟气的洗涤、SO2的吸收和吸收液的循环利用；

所述烟气预处理机构包括底部盛装洗涤水的洗涤塔和设置在洗涤塔外部的洗涤水泵，烟气从所述洗涤塔侧壁靠下位置进入洗涤塔，所述洗涤水泵进料端连接洗涤塔底部，出料端通过管道延伸至洗涤塔内部中间位置并连接喷淋头形成循环洗涤系统，所述洗涤塔内部中间向上依次设置烟气深度预处理段、烟气深度冷却段和洗涤塔除雾器；

所述吸收机构包括吸收塔和设置在吸收塔外部的富液泵，所述吸收塔侧壁底部通过管道连接洗涤塔塔顶的出烟口，所述吸收塔顶部开设用于排出净化气体的出气管，所述吸收塔塔内由下至上依次设置SO2吸收区、吸收液回收区和烟气除雾区，所述富液泵进料端连接吸收塔底部并抽取吸收塔底部的富液，所述富液泵出料端分为两路，其中一路进入吸收塔中间靠下位置并连接喷淋头、另一路进入到再生机构内；

所述再生机构包括再生塔和设置在再生塔外部的贫液泵，所述再生塔的内部由下至上依次设置提馏段、精馏段和再生塔除雾器，所述贫液泵进料端连接再生塔底部并抽取再生塔底部的贫液、出料端通过管道延伸至再生塔内并连接喷淋头。

2.根据权利要求1所述的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，其特征在于，与所述洗涤水泵出料端连接的管道上设置洗涤水冷却器。

3.根据权利要求1所述的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，其特征在于，所述洗涤塔内的洗涤水采用水、酸、碱溶液作为待处理烟气的预净化介质，所述烟气深度预处理段采用空塔、填料塔或板式塔其中一种，所述烟气深度洗涤区采用脱盐水、新鲜清水或蒸汽冷凝水其中一种作为洗涤介质并通过喷淋头喷淋在烟气深度预处理段的上方。

4.根据权利要求1所述的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，其特征在于，所述SO2吸收区采用富液泵增压后的富液和贫液泵增压后的贫液对SO2进行吸收，且所述富液喷淋头和贫液喷淋头之间设置第一吸收段，吸收液回收区包括由下至上设置的一级回收区和二级回收区，所述一级回收区包括升气帽、第二吸收段和一级回收泵，所述吸收塔的外侧设置一级回收泵，所述一级回收泵抽取升气帽处的吸收液并通过喷淋头喷淋在第二吸收段的上方，所述二级回收区和一级回收区结构相同，所述烟气除雾区为两个吸收塔除雾器，其中一个所述吸收塔除雾器设置在SO2吸收区与一级回收区之间，另一个所述吸收塔除雾器设置在二级回收区的上方。

5.根据权利要求1所述的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，其特征在于，所述再生塔的顶部通过管道连接气液分离器，所述气液分离器分离出气体和液体，所述气体从气液分离器顶部排出，所述液体分为两路，其中一部分返回至所述再生塔精馏段作为回流液，另一部分经所述贫液泵增加后补充到吸收塔。

6.根据权利要求1所述的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，其特征在于，所述贫液泵出料端与吸收塔之间的管道上依次设置贫富液热交换器和贫液深冷却器。

7.根据权利要求6所述的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，其特征在于，所述再生塔顶部与气液分离器连接的管道上设置塔顶冷凝器。

8.根据权利要求7所述的一种不产生有色烟羽的湿法脱硫系统，其特征在于，所述再生塔的外部设置再沸器，所述再沸器进料端连接气液分离器出料端与再生塔底部出料端之间的管道上，所述再沸器的进料端通过管道延伸至提馏段的下方。

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