专利名称：一种烟气脱硫方法及复合循环对流吸收塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及烟气脱硫方法及脱硫设备。尤其适合于大型火力发电厂、炼焦厂等企业生产中产生的烟气脱硫。
背景技术：
随着经济的发展和能源消耗的不断增长，SO2排放量日益增加，酸雨问题已变的越来越严重，酸雨严重危害了人类的身体健康和生存环境。不论是国家政府，还是现有正在运行或准备新建的发电、炼焦等企业及有关部门和技术专家，对SO2排放总量和排放浓度均引起了高度重视，做了大量卓有成效的工作，取得了一定成绩，但问题仍然很严重。
现有技术的烟气脱硫分为湿法、干法和半干法脱硫。其中湿法脱硫约占燃煤发电装机容量的85％，湿法脱硫技术成熟、可靠，适用于任何煤种和已知的容量。目前，湿法脱硫工艺主要系统包括烟气系统、SO2吸收系统、石膏脱水系统、吸收剂制备系统、除灰系统、工艺水及废水处理系统、DCS控制系统。其中SO2吸收系统是整个湿法脱硫工艺的核心。然而，现有大型SO2吸收系统装置存在以下诸多问题(1)烟气流场分布不均，尤其是直径较大的吸收塔。
(2)浆液分布不均，液气比调节范围小，不能适应煤种的变化趋势，脱硫效率不稳定，系统操作弹性小。
(3)气液传质效果差，吸收剂利用率低。
(4)运行费用高。
(5)副产物石膏质量差，不能大规模综合利用，处置难度大，造成巨大的资源浪费。据统计，全世界每年仅发电厂废弃物达100亿吨。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种系统操作稳定，脱硫效率高，无浪费且副产的石膏质量较高的烟气脱硫方法；目的之二是提供为实现目的之一采用的复合循环对流吸收塔。
本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现a.由生产装置来的烟气首先进入吸收塔下部的反应区，与喷射出的由吸收塔底部浆液反应池来的下循环石灰石浆液作用除去SO2、SO3、HCI和HF等有害物质，初步得到净化的烟气继续上升，通过漏斗集液回流装置与由可作相对旋转的上、下筛孔板组成的复合可控阻流装置构成的中部反应区，与通过筛孔的上循环石灰石浆液作用除去剩余的SO2、SO3等有害物质，进一步得到净化的烟气继续上升，进入上部反应区，再与喷射出的由石灰石浆液池来的上循环石灰石浆液作用后继续上升，经除雾后排放；b.除雾器冲冼水的混合液和上部反应区喷淋后的石灰石浆液及复合可控阻流装置冲冼水的混合液通过中部反应区和漏斗集液回流装置回流到石灰石浆液池中；c.空气由塔下部吹入浆液反应池内进行氧化，塔底形成的石膏浆液送石膏脱水系统，经真空脱水装置脱水后得商用石膏，脱除的水送清水池作冲冼水使用。
本发明的目的之一还可通过如下技术措施来实现所述的浆液反应池内的氧化在溶气装置作用和搅拌下进行；所述的浆液反应池内的氧化反应时间为12-14小时；除雾器及复合可控阻流装置冲冼的间隔时间均为30-60分钟；所述的溶气装置为瀑气机。
本发明的目的之二可通过如下技术措施来实现上端设有烟气出口的塔筒的底部内有浆液反应池，浆液反应池与位于上方的下循环浆液喷淋装置间的塔筒上有烟气入口，下循环浆液喷淋装置上方的塔筒内依次有漏斗集液回流装置、复合可控阻流装置、上循环浆液喷淋装置、下除雾器及上除雾器，复合可控阻流装置的可作相对旋转的下筛孔板与上筛孔板通过支架连接，上除雾器、下除雾器、上筛孔板、下筛孔板的下方分别依次有上部上喷水装置、上部下喷水装置、中部上喷水装置、中部下喷水装置，浆液反应池内有溶气装置与空气入口连通，浆液反应池底部的塔筒有石膏浆液出口。
本发明的目的之二还可通过如下技术措施来实现冲洗水管通过支架与连于支架的中部上喷水装置连通；浆液反应池内有搅拌器；上除雾器和下除雾器为“V”形除雾器；上筛孔板和下筛孔板可以是单层板旋转，也可以是上、下层板都旋转。
本发明通过增设复合可控阻流装置和复合循环吸收系统，使SO2吸收系统在锅炉负荷产生较大波动的情况下，烟气分布和气液分布仍能维持相对稳定，并营造出气液双湍流、三反应区和复合循环吸收系统的化学反应环境；以更低液气比(L/G)获取更好的SO2、SO3、HCI和HF等有害物质的去除效果，可以减少塔内喷淋管的层数和浆液泵的功率，增加烟气的处理量，运行费用明显降低。在消除烟气污染的同时可获得较高利用价值的商业石膏。
锅炉烟气经过除尘器除尘、热交换器降温和增压风机增压后进入SO2吸收塔。烟气首先进入塔下部的反应区，浆液反应池的浆液泵入到下循环浆液喷淋装置后喷射到反应区内，烟气被急速冷却，烟气达到饱和，浆液中的CaCO3与SO2、SO3、HCI和HF等有害物质发生化学反应，生成的CaSO4和CaSO3及未完全反应的浆液流回浆液反应池中，浆液在循环泵的作用下循环使用。烟气继续上升，到达漏斗集液回流装置与复合可控阻流装置间的中部反应区，在此反应区烟气因受到复合可控阻流装置的阻隔，烟气流速发生变化，加上从上部反应区喷淋来的浆液作用，产生气液湍流扩散，化学反应速率明显加快，SO2和SO3得到进一步吸收，生成的CaSO4和CaSO3及未完全反应的浆液通过漏斗集液装置流回至石灰石浆液池中，在循环泵的作用下循环使用。在搅拌器的作用下，浆液池溢流液回流到塔底浆液反应池。烟气穿过复合可控阻流装置的上筛孔板和下筛孔板的筛孔进入上部反应区，与喷射出的石灰石浆液混合，在此，SO2和SO3得到最大程度的吸收，脱硫率为97～98％；完成脱硫过程的烟气经除雾和加热后进入烟囱排入大气。
烟气在不同条件的反应区内(上、中、下)与不同PH值、浓度和速率的石灰石浆液反应，保证系统处于最佳条件下运行，保证了SO2和SO3去除率以及副产品石膏的质量，石灰石的用量得到有效控制和充分利用。
塔内增加可相对旋转的上筛孔板、下筛孔板和复合循环吸收系统，实现了气液双控制，上筛孔板、下筛孔板在助力液压或气压动力控制下转动，以调整上下两层板气孔相对位置产生阻流效果，达到调控烟气气流的目的。烟气处理量小时，上下层板相对转动，气阻增大，保持塔内压力相对稳定。在两层板之间安装定时自动冲水喷头，对上下两板进行清冼，保持气孔通畅。使系统在锅炉负荷和燃煤含硫量产生圈套波动的情况下，确保SO2和SO3去除率稳定。
石灰石浆液喷射到复合可控阻流装置面板的气孔上，烟气和石灰石浆液相互作用产生气体鼓泡，喷淋液滴的下降速度相对降低，使单位体积内的持液量增大，增加了SO2和SO3与浆液中的CaCO3的反应表面积和传质速率。CaSO3全部被氧化成CaSO4，石膏品质得到保证，不会发生由AlF3和CaSO3引起的对CaCO3闭塞现象发生。在烟气处理量小时，上盘做相对转动，上下板孔位置错开；烟气处理量大时，上下板孔位置上下对正，这样整个塔内压力保持相对稳定。通过阻流装置控制塔的压力损失、调节液气比和浆液PH值来控制脱硫效率。
烟气经过脱硫处理后进入液滴分离区，由于流线的偏折，在惯性作用下实现气液分离，液滴撞击在除雾器叶片上被捕集。复合循环对流吸收塔烟气脱硫系统装置采用V型烟气除雾器。它主要是去除烟气中液滴，具有排放性能好，除雾效率高，相对开口大、便于清冼、阻力小的优点。
本发明采用双循环吸收系统，根据化学反应原理设计，通过加装复合可控阻流装置，上部反应区的气相湍流加剧，浆液表面积明显加大，加之下循环浆液的PH值高，使得SO2和SO3去除率大为提高；同时在下部反应区及浆液反应池中，增加了浆液二次喷射和用于强制氧化的溶气装置，使CaSO3·H2O完全氧化生成CaSO4·2H2O，去除HF和HCI，浆液的PH值低，促进了CaCO3(石灰石)的溶解，所以石灰石的用量减少，副产品石膏中的杂质少，质量高，石膏的纯白度增加。
图1是本发明的工艺流程图；图2是本发明的复合循环对流吸收塔的示意图；图3是本发明的复合可控阻流装置放大的示意图；图4是图3的俯视图。
具体实施例方式该复合循环对流吸收塔在上端设有烟气出口1的塔筒2的底部内有浆液反应池11，浆液反应池11与位于上方的下循环浆液喷淋装置9间的塔筒2上有烟气入口16，与塔筒2上的下循环浆液入口10连通的下循环浆液喷淋装置9上方的塔筒2内依次有漏斗集液回流装置8、复合可控阻流装置7、上循环浆液喷淋装置5、呈“V”形的下除雾器4和上除雾器3，塔筒2上的上循环浆液入口6与上循环浆液喷淋装置5连通，复合可控阻流装置7的可以旋转的上筛孔板21与下筛孔板18通过支架19连接，上除雾器3、下除雾器4、上筛孔板21、下筛孔板18的下方分别依次有设有喷头的上部上喷水装置24、上部下喷水装置23、中部上喷水装置20、中部下喷水装置17，浆液反应池11内有搅拌器15和与连接塔筒2的空气入口14连通的溶气装置13，浆液反应池11底部的塔筒2有石膏浆液出口12，冲洗水管22与连于支架19的中部上喷水装置20连通。
石灰石块(粒径≤20mm)，由自卸卡车直接卸入地下料斗，经皮带输送机及斗式提升机、石灰石仓顶输送机送至石灰石仓中，再由称重皮带给料机送湿式球磨机内制成浆液送至石灰石浆液循环箱中。然后，石灰石浆液由循环泵输送至石灰石浆液旋流站后进行粗颗粒的分离。经分离后，大尺寸物料回到球磨机再循环，满足粒度要求，PH值符合要求的石灰石浆液溢流并存于石灰石浆液池中。或由细石灰石粉(90％通过325或250目筛，纯度大于90％)直接进湿式球磨机制浆。或将石灰石制成粉末送入石灰石浆池与额定剂量的工艺水混合，在旋流搅拌机的搅拌下，制成石灰石浆液。
上循环是用浆液循环泵将石灰石浆液池中的浆液打入吸收塔内上部反应区中，通过上循环浆液喷淋装置5喷射，石灰石浆液在复合可控阻流装置7的上筛孔板21和下筛孔板18气孔鼓泡的湍流作用下吸收烟气中的SO2和SO3，反应生成物CaSO4和CaSO3及未完全反应的CaCO3和上部上喷水装置24、上部下喷水装置23冲冼水的混合液，经过复合可控阻流装置5和漏斗集液装置8回流到石灰石浆液池中，在搅拌机的搅拌过程中，溢流液借助位差自动流入浆液反应池11内。下循环是用塔底浆液循环泵将浆液反应池11中的浆液通过下循环浆液喷淋装置9喷入吸收塔内下部反应区中，使经过除尘器除尘的锅炉烟气通过烟气入口16进入下部反应区急速冷却并达到饱和状态，浆液与烟气中的SO2、SO3、HF和HCI经化学反应后回流到浆液反应池11中循环利用。用鼓风设备将氧化空气通过空气入口14打入浆液反应池11内强制氧化13小时，使CaSO3·H2O氧化生成CaSO4·2H2O并结晶。塔底结晶石膏浆液用抽出泵通过石膏浆液出口12从浆液反应池11内抽出，打入石膏真空脱水系统，经真空脱水装置脱水后，得商用石膏并进入石膏仓，脱除水经废水处理系统处理后与清水混合存入清水池，作塔内冲洗水使用。
浆液反应池11布置在吸收塔底部，用加衬里的碳钢制作，池径和深度根据设计所需浆液的容积、石膏结晶时间而定。池内中部根据浆液容积安装若干个吊挂式搅拌器15，以避免石灰石混合浆液内的固体在浆液反应池11底沉淀下来。在池中央安装瀑气机13对反应池内浆液强制氧化。
经过脱硫处理的烟气进入呈“V”形的下除雾器4和上除雾器3，去除所有的30-40μm和更大的液滴，净化气经烟气出口1进烟囱排放。在下层除雾器4上、下两面分别安装上部上喷水装置24、上部下喷水装置23对下除雾器4和上除雾器3每隔40分钟进行自动喷射冲洗一次，以保证除雾器的清洁，否则会产生结垢和堵塞问题，只能靠人工清冼或更换叶片以恢复功能。
复合可控阻流装置的支架19用于支撑上筛孔板21和下筛孔板18及相关动力系统。
权利要求
1.一种烟气脱硫方法，其特征在于a.由生产装置来的烟气首先进入吸收塔下部的反应区，与喷射出的由吸收塔底部浆液反应池来的下循环石灰石浆液作用除去SO2、SO3、HCI和HF等有害物质，初步得到净化的烟气继续上升，通过漏斗集液回流装置与由可作相对旋转的上、下筛孔板组成的复合可控阻流装置构成的中部反应区，与通过筛孔的上循环石灰石浆液作用除去剩余的SO2、SO3等有害物质，进一步得到净化的烟气继续上升，进入上部反应区，再与喷射出的由石灰石浆液池来的上循环石灰石浆液作用后继续上升，经除雾后排放；b.除雾器冲冼水的混合液和上部反应区喷淋后的石灰石浆液及复合可控阻流装置冲冼水的混合液通过中部反应区和漏斗集液回流装置回流到石灰石浆液池中；c.空气由塔下部吹入浆液反应池内进行氧化，塔底形成的石膏浆液送石膏脱水系统，经真空脱水装置脱水后得商用石膏，脱除的水送清水池作冲冼水使用。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于所述的浆液反应池内的氧化在溶气装置作用和搅拌下进行。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于所述的浆液反应池内的氧化反应时间为12-14小时。
4.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于除雾器及复合可控阻流装置冲冼的间隔时间均为30-60分钟。
5.根据权利要求2所述的烟气脱硫方法，其特征在于所述的溶气装置为瀑气机。
6.复合循环对流吸收塔，其特征在于上端设有烟气出口(1)的塔筒(2)的底部内有浆液反应池(11)，浆液反应池(11)与位于上方的下循环浆液喷淋装置(9)间的塔筒(2)上有烟气入口(16)，下循环浆液喷淋装置(9)上方的塔筒(2)内依次有漏斗集液回流装置(8)、复合可控阻流装置(7)、上循环浆液喷淋装置(5)、下除雾器(4)及上除雾器(3)，复合可控阻流装置(7)的可作相对旋转的下筛孔板(18)与上筛孔板(21)通过支架(19)连接，上除雾器(3)、下除雾器(4)、上筛孔板(21)、下筛孔板(18)的下方分别依次有上部上喷水装置(24)、上部下喷水装置(23)、中部上喷水装置(20)、中部下喷水装置(17)，浆液反应池(11)内有溶气装置(13)与空气入口(14)连通，浆液反应池(11)底部的塔筒(2)有石膏浆液出口(12)。
7.根据权利要求6所述的复合循环对流吸收塔，其特征在于冲洗水管(22)与连于支架(19)的中部上喷水装置(20)连通。
8.根据权利要求6所述的复合循环对流吸收塔，其特征在于浆液反应池(11)内有搅拌器(15)。
9.根据权利要求6所述的复合循环对流吸收塔，其特征在于上除雾器(3)和下除雾器(4)为“V”形除雾器。
全文摘要
本发明提供一种烟气脱硫方法，由生产装置来的烟气首先进入吸收塔下部的反应区，初步得到净化的烟气继续上升，通过漏斗集液回流装置与复合可控阻流装置构成的中部反应区，进一步得到净化的烟气继续上升，经上部反应区和除雾后排放。本发明还提供复合循环对流吸收塔，上端设有烟气出口的塔筒的底部内有浆液反应池，塔筒内依次有浆液喷淋装置、漏斗集液回流装置、复合可控阻流装置、石灰石浆液喷淋装置、下除雾器和上除雾器，浆液反应池底部的塔筒有石膏浆液出口。
文档编号B01D53/18GK1803259SQ200510045319
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月7日 优先权日2005年12月7日
发明者马春强, 丁素红, 王菁, 王法贵, 傅振祥, 汲传军 申请人:马春强