一种小锅炉成套脱硫系统的制作方法

本发明属于化工领域，具体涉及一种小锅炉成套脱硫系统结构和布置的改进。

背景技术：

脱硫烟气脱硫--除去烟气中的硫及化合物的过程，主要指烟气中的SO₃、SO₂。以达到环境要求。燃烧后脱硫，又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization，简称FGD)，在FGD技术中，按脱硫剂的种类划分，可分为以下五种方法：以CaCO₃(石灰石)为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na₂SO₃为基础的钠法，以NH₃为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。其中钙法即为石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺经过欧美等国家几十年的生产实践和不断完善，各项经济技术指标基本成熟，是目前世界上应用最广的脱硫技术，市场占有率达80％以上。它的具备以下优点：脱硫效率高，钙的利用率可高达90％以上；单机烟气处理量大，可与大型锅炉单元匹配；对煤种的适应性好，烟气脱硫的过程在锅炉尾部烟气以后，脱硫工作独立，不会干扰锅炉的燃烧，不会对锅炉机组的热效率、利用率产生任何影响；石灰石作为脱硫吸收剂其来源广泛且价格低廉，便于就地取材等优点。

目前，石灰石-石膏湿法烟气脱硫设备一般包括烟气系统，该烟气系统包括烟道；SO₂吸收系统，该SO₂吸收系统包括吸收塔和除雾器；吸收剂制备系统，该吸收剂制备系统包括浆液池和浆液泵；对整个石灰石-石膏湿法烟气脱硫设备提供工艺水的工艺水系统；所述的SO₂吸收系统分别与烟气系统、吸收剂制备系统和工艺水系统连接；吸收剂制备系统包括浆液池，该浆液池内设置搅拌器；吸收剂制备系统还包括浆液泵，所述浆液泵通过管路分别与浆液池和SO₂吸收系统连接。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫设备的小型化越来越多，在小型的石灰石-石膏湿法烟气脱硫设备中，吸收塔中浆液会排出吸收塔，现有的石灰石-石膏湿法烟气脱硫设备中，反应后的浆液一种是利用浆液泵将浆液排出；一种是利用自身重力从吸收塔沿沟槽或普通管路排出到浆液池中，这样常常会发生堵塞沟槽或管路的情况，一般使用的沟槽或管路都较长，占用了较大的空间，且回收后的浆液会在浆液池中沉积，使对浆液池的维护与清理带来了问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种防止吸收塔浆液排出时发生堵塞且减少占用空间的小锅炉成套脱硫系统。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种小锅炉成套脱硫系统，包括吸收剂制备系统和SO₂吸收系统，所述SO₂吸收系统包括吸收塔，所述吸收塔内设置有除雾器，所述的SO₂吸收系统包括沉淀池，所述沉淀池通过中段向上弯折的虹吸管路与所述吸收塔连接，所述虹吸管路的虹吸入口端连接在吸收塔的下部，该虹吸管路的虹吸出口端位于所述沉淀池的上方。

优选的：所述的吸收塔包括设置于上部的排放管、设置于中部的塔主体和设置于吸收塔下部的吸收池；所述的塔主体包括至少两个端面相互适配的筒型的吸收塔组件单元，相邻的所述吸收塔组件单元可拆卸式连接，所述的吸收塔组件单元上下两端分别与所述排放管和所述吸收池可拆卸式连接；所述吸收塔的塔主体外径为d，d≤2m，所述的塔主体与所述的吸收池总高为h1，h1≤20m；所述的排放管由至少两段排放管单元组成，相邻的所述排放管单元可拆卸式连接；所述的排放管高为h2，所述h1+h2≤40m。

这里的可拆卸式连接可采用法兰连接。如果吸收塔尺寸过大，将吸收塔进行模块化后，对吸收塔进行拼接工作带来的经济效益并不高，申请人发现当吸收塔塔主体外径d，d≤2m，所述的塔主体与所述的吸收池总高为h1，h1≤20m时(这里的吸收塔主体会与吸收池适配，这里的吸收池的外径与吸收塔的外径相配为优)，经济效益才可观。

除了使塔主体设置为可拆卸式的至少两个吸收塔组件单元外，也可将排放管设置为由可拆卸式的两段排放管单元组成。这里的h1+h2得到的总高即为吸收塔总高，申请人同样发现吸收塔总高高于了40m，对整个可拆卸式的吸收塔进行拼接，经济效益并不可观。

优选的：所述的吸收剂制备系统还包括浆液池，所述浆液池的输入端与所述沉淀池的清液输出端连接，所述浆液池的输出端与所述吸收池的输入端连接。

优选的：所述的SO₂吸收系统包括第一搅拌装置和石膏浆液排出泵；第一搅拌装置包括搅拌部、固定部和使固定部与搅拌部传动连接的转轴，所述固定部设置于所述沉淀池上方，所述搅拌部位于所述沉淀池内；所述的搅拌部为竖直放置的螺旋结构；

石膏浆液排出泵，所述的沉淀池的下部设置有浆液排出口，所述浆液排出口与所述石膏浆液排出泵连接。

在沉淀池中设置了第一搅拌装置，通过让浆液流动防止沉淀池中出现板结现象。

优选的：所述的沉淀池内设置有漏斗状矿渣砼壁，所述的浆液排出口与所述的矿渣砼壁下端连通；所述搅拌部的螺旋结构是由沿转轴均匀分散布置的支撑杆，以及支撑杆外端连接的两个螺旋状布置的条板构成，两条板沿转轴对称，所述的搅拌部的外轮廓与所述的矿渣砼壁内壁轮廓适配。

优选的：所述的吸收塔设置浆液循环反应组件，所述浆液循环反应组件由循环管路、设置于吸收塔内的喷淋管和设置于循环管路上的至少一台的循环泵组成，所述循环管路的循环出口端与所述喷淋管的进口端连接，该循环管路的循环入口端与吸收塔下部连接。

优选的：所述SO₂吸收系统还包括氧化风机，所述氧化风机的输出端与所述吸收塔的下部连接；所述吸收池的下部设置有第二搅拌装置。

优选的：该成套脱硫系统还包括烟气系统，所述的烟气系统包括风机和烟囱；所述风机与所述的吸收塔通过烟气主路连接；所述烟囱通过烟气旁路与所述烟气主路连接；所述的烟气主路和烟气旁路上皆设置有阀门和膨胀节。

优选的：该成套脱硫系统还包括工艺水系统，所述的工艺水系统包括设置于所述吸收塔内的冲洗组件；所述冲洗组件包括纵向布置的至少三层的冲洗单元层，所述的冲洗单元层包括若干冲洗喷嘴；所述的冲洗喷嘴皆朝向所述除雾器且所述除雾器与所述冲洗单元层上下层叠交错布置。这样的布置方式可提高对除雾器的冲洗效率。

一种小锅炉脱硫方法，其步骤如下：

a、将石灰石粉与水混合，制备为5％浓度的石灰石浆液，形成脱硫吸收剂；将所述的脱硫吸收剂和烟气同输入吸收塔，使吸收剂与烟气混合；所述吸收塔高h，h≤40m；

b、使吸收剂在吸收塔内循环流动，使吸收剂与烟气充分反应；

c、使用虹吸管路，将所述的虹吸管路入口端连接吸收塔下部，出口端连接沉淀池上部，所述虹吸管路入口端的液面高于所述虹吸管路出口端的液面，使吸收塔内反应后的吸收剂通过虹吸管路输入到沉淀池，同时监测虹吸管路中的流量并加以控制；

d、对沉淀池中的浆液加以搅拌；所述的沉淀池的池壁构成漏斗结构，池壁为矿渣砼壁，所述的沉淀池包括搅拌器，该搅拌器包括转轴和搅拌部，所述的搅拌部为竖直放置的螺旋结构并可绕转轴轴线做周向运动实现上述搅拌；所述搅拌部的螺旋结构是由沿转轴均匀分散布置的支撑杆，以及支撑杆外端连接的两个螺旋状布置的条板构成，两条板沿转轴对称，且所述的搅拌部的外轮廓与所述的矿渣砼壁内壁轮廓适配；所述的搅拌部的转速为s，5r/min≤s≤10r/min。

如果转速过高或者过低都不利于板结防止效果，具体是，当转速大于10r/min，沉淀池的沉淀效果变差，当转速小于5r/min时，便会发生板结，甚至导致第一搅拌装置的负荷变大从而损坏装置，使之无法正常运作。

本发明具有以下有益效果：通过使用本发明所述的一种小锅炉成套脱硫系统，不仅采用管道外排利用虹吸原理吸收塔内的浆液使吸收剂在回收过程中防止了管道堵塞，节省能耗，也因为虹吸管路的向上弯折的特点减少了占用空间。还将吸收塔进行模块化，这样可将吸收塔分段制作，然后进行现场组对，工厂施工条件好，能保证吸收塔的质量和制作进度，模块化的生产利于控制生产成本。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的吸收塔塔主体与吸收塔组件单元的示意图；

图3为本发明的排放管单元的示意图；

图4为本发明的第一搅拌装置的示意图；

图5为本发明的沉淀池和浆液池的结构剖视示意图；

图6为本发明的沉淀池和浆液池的俯视示意图；

图7为实施例的搅拌部与转轴结构示意图；

图8为实施例的槽架示意图。

具体实施方式

如图1-8所示的，一种小锅炉成套脱硫系统，包括吸收剂制备系统和SO₂吸收系统，所述SO₂吸收系统包括吸收塔1，所述吸收塔1内设置有除雾器13，所述的SO₂吸收系统包括沉淀池2，所述沉淀池2通过中段向上弯折的虹吸管路3与所述吸收塔1连接，所述虹吸管路3的虹吸入口端301连接在吸收塔1的下部，该虹吸管路3的虹吸出口端302位于所述沉淀池2的上方。这里使用了虹吸原理，也就是说虹吸入口端301处的液面要高于述的虹吸出口端302的液面。这样通过虹吸管路3使吸收塔1下部的液体会因为压差而不需能耗的流向沉淀池2，用这样的方式来排出吸收塔1下部的液体。所述的虹吸管路3上设置有控制阀4和电磁流量计5。通过查看电磁流量计5，操作控制阀4，对虹吸管路3的流量进行调节。

采用管道外排利用虹吸原理吸收塔1内的浆液使吸收剂，利用吸收塔1下部沉积的液面高于沉淀池2的液面形成的高度差，利用该高度差的作用力现象即为虹吸。一般的模型即为将液体充满一根倒U形的管状结构内后，将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液体会持续通过虹吸管从开口于更低的位置流出。这样利用了自然的大气压的作用，此压力比吸收剂依靠自身重力的作用来推进吸收剂输入到沉淀池2的作用效果更加有效、作用力更大，还可通过对虹吸管路3的流量监测来调控虹吸管路3的流量。这样，在回收过程中便有效的防止了管道堵塞，节省能耗，也因为虹吸管路3的向上弯折的特点减少了占用空间，

所述的吸收塔1包括设置于上部的排放管101、设置于中部的塔主体102和设置于吸收塔1下部的吸收池103，所述的塔主体102包括至少两个端面相互适配的筒型的吸收塔组件单元1021，相邻的所述吸收塔组件单元1021可拆卸式连接，所述的吸收塔组件单元1021分别与所述排放管101和所述吸收池103可拆卸式连接；所述吸收塔1的塔主体102外径为d，d≤2m，所述的塔主体102与所述的吸收池103总高为h1，h1≤20m；所述的排放管101由至少两段排放管单元1011组成，相邻的所述排放管单元1011可拆卸式连接；所述的排放管101高为h2，h1+h2≤40m。吸收塔1的吸收池103与塔主体102可通过可拆卸式连接为一体。这里将塔主体102设置为至少两个的吸收塔组件单元1021，这样可称为塔主体102的“预制”、塔内防腐及紧固件的施工在工厂完成，塔主体102的组装在现场制作完成。

吸收塔1的要实现拆卸和拼接，在经济成本上应该特别考虑，如当吸收塔1的总高(即为h1+h2)超过40m和塔主体102超过20m时，拆装工作所用到的设备、人力成本将会变的很高，如所需要提供更大的拉力，如分割为更多的吸收塔组件单元1021或排放管单元1011，拆装所需的设备或人力成本也很高，得不偿失，所以吸收塔1的总高(即为h1+h2)不超过40m和塔主体102不超过20m时，经济效益才可观。

本实施例中的吸收塔1内所有部件的采用要求为能承受最大入口气流及最高进口烟气温度的冲击，高温烟气不对任何系统和设备造成损害。吸收塔1选用的材料适合工艺过程的特性，并且能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。当然，吸收塔所有部件结构设计应考虑腐蚀余度。虽然本实施例的吸收塔是可拆卸的，但吸收塔1也理应设计成气密性结构，防止液体泄漏。吸收塔1内支撑件以方钢和圆钢为主，吸收塔1的各外接管可采用法兰连接，确保衬里施工操作方便。当然，可以设置支撑和加强件(如此的常规设置，在以下内容中皆未在图中画出)，吸收塔1的支撑和加强件要能充分防止吸收塔1倾斜和晃动。在设计吸收塔1的内部结构时，理应的应尽可能避免形成死角。

这里的吸收塔1可配备有足够数量和大小合适的人孔门，人孔门不能有泄漏，而且在附近设置走道或平台。人孔门的尺寸为DN500，易于开/关。吸收塔1内不设置固定的平台扶梯。吸收塔1系统还包括所有必需的测量装置，包括吸收塔液位、PH值、温度、压力、除雾器冲洗水压等测点。

所述的SO₂吸收系统包括第一搅拌装置7和石膏浆液排出泵8；第一搅拌装置7包括搅拌部701、固定部702和使固定部702与搅拌部701传动连接的转轴703，所述固定部702设置于所述沉淀池2上方，所述搅拌部701位于所述沉淀池2内；所述的搅拌部701为竖直放置的螺旋结构；石膏浆液排出泵8，所述的沉淀池2的下部设置有浆液排出口，所述浆液排出口与所述石膏浆液排出泵8连接。在沉淀池2中设置了第一搅拌装置7，通过让浆液流动防止沉淀池2中出现板结现象。浆液池6设置第三搅拌装置9。

所述的沉淀池内设置有漏斗状矿渣砼壁26，所述的浆液排出口与所述的矿渣砼壁26下端连通；所述搅拌部701的螺旋结构是由沿转轴703均匀分散布置的支撑杆7011，以及支撑杆7011外端连接的两个螺旋状布置的条板7012构成，两条板7012沿转轴703对称，且所述的搅拌部701的外轮廓与所述的矿渣砼壁26内壁轮廓适配。利用矿渣形成砼壁26，为一种经济、节约的施工方式。将搅拌部701设置为螺旋结构的结构，这样在竖直方向上，螺旋结构的搅拌部701可以让搅拌深度更大，螺旋结构的搅拌部701产生的对吸收剂的混合作用较为柔和，产生的摩擦也较小。

均匀分散即为若干支撑杆7011贯穿于转轴703，支撑杆7011两端与所述的条板7012连接，支撑杆7011也会因条板7012的螺旋状布置而在转轴703竖直方向上呈交错排列。

所述的搅拌部701转速为s，本实施例取第一搅拌装置的转速s为7-8r/min。

申请人为了证实该7-8r/min的转速为最佳，做了如下对照试验。对沉淀池2与第一搅拌装置7的运行情况24小时后作出如下实验记录：(内板结情况严重度以观测沉淀池壁板结厚度为依据，沉淀池内沉淀效果以对石膏浆液排出泵排出浆液情况和沉淀池内沉淀物与清液混合程度的观测为依据)

如果转速s过低不利于板结防止效果，转速s过高，沉淀效果变差。具体是，当转速大于10r/min，沉淀池2的沉淀效果变差，当转速小于5r/min时，便会发生板结，甚至导致第一搅拌装置7的负荷变大从而损坏装置，使之无法正常运作。

所述的固定部702包括机架7021，所述机架7021设置于所述的沉淀池2上方；电机7022，所述电机7022设置于所述机架上方并与所述传动部503连接。将机架与电机设置为一体，方便使用者对第一搅拌装置7的运输与拆装。

所述的沉淀池2还包括上盖201，所述上盖201设置有通孔2011，所述上盖201与所述固定部702通过法兰连接，所述的传动部503贯穿于所述的通孔2011。所述的机架5021包括设置有凹槽7021b的槽架7021a，所述的槽架7021a与所述的通孔2011适配。所述的沉淀池1顶面周沿设置有安装预埋件202，所述上盖201的下面设置有与所述安装预埋件202适配的安装部201a。

所述的吸收塔1设置浆液循环反应组件，所述浆液循环反应组件由循环管路10、设置于吸收塔1内的喷淋管11和设置于循环管路10上的至少一台的循环泵12组成，所述循环管路10的循环出口端1002与所述喷淋管11的进口端连接，该循环管路10的循环入口端1001与吸收塔1下部连接。通过设置了浆液循环反应组件，使吸收剂循环利用，使吸收剂与烟气充分反应，提高吸收剂的利用率。

本实施例的吸收塔1采用喷淋塔技术，设由喷淋管11组成的三层喷淋层。在吸收塔1前不另设置预洗涤塔。所有喷淋管11的喷嘴材料可采用碳化硅材料制作。设喷淋管11靠近于烟道入口段，能防止烟气倒流和固体物堆积。

吸收剂(碳酸钙浆液)通过循环泵12从所述吸收池103再次送至塔内，与烟气接触发生化学反应吸收烟气中的SO₂，在吸收池103中利用氧化空气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。脱硫后的烟气夹带的液滴在吸收塔1出口的除雾器13中收集，使净烟气的液滴含量不超过保证值。吸收塔1采用喷淋塔，循环泵12将吸收池103内的吸收剂浆液循环送至喷淋管11。

当然，循环泵12应配有油位指示器、机械密封、联轴器罩等其它常规附件。循环泵12应便于拆换和维修。循环泵12根据未处理烟气量情况进行调整或停机，以便使脱硫过程经济化。

所述SO₂吸收系统还包括氧化风机14，所述氧化风机14的输出端与所述吸收塔1的下部连接；所述吸收池103的下部设置有第二搅拌装置15。通过第二搅拌装置15的搅拌让吸收塔1下部的吸收剂流动，使沉积在吸收塔1下部的吸收剂不会发生板结。

这里的氧化区域(氧化风机14将含氧气体输入到吸收塔1内形成的区域)应该合理设计，所以氧化风机14的气体输出端应该靠近第二搅拌装置15。这里的第二搅拌装置15可采用旋桨结构，采用搅拌措施来避免浆池中浆液沉淀。吸收塔1采用第二搅拌装置15可确保在任何时候都不会造成吸收塔1内吸收剂(石膏浆液)的沉淀、结垢或堵塞。

该成套脱硫系统还包括烟气系统，所述的烟气系统包括引风机16和烟囱23，所述引风机16与所述的吸收塔1通过烟气主路17连接；烟囱23，所述烟囱23通过烟气旁路18与所述烟气主路17连接；所述的烟气主路17和烟气旁路18上皆设置有阀门19和膨胀节20。本实施例的一种小锅炉成套脱硫系统当需要短暂检修的时候，应关闭烟气主路17上的阀门19，打开烟气旁路18上的阀门19，烟气通过烟气旁路18流向到烟囱23，使烟气通过烟囱23短暂排出，检修完毕后，再打开烟气主路17上的阀门19，关闭烟气旁路18上的阀门19，通过引风机16将烟气再通向吸收塔1；设置膨胀节20，增强烟气旁路18和烟气主路17的伸缩、膨胀性能。

这里的烟气主路17与烟气旁路18构成烟道，膨胀节20采用非金属材料制作。膨胀节20用于补偿所述的烟气主路17和烟气旁路18的热膨胀引起的位移，膨胀节20在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备和烟道的轴向和径向位移。

膨胀节20的设计无泄漏，并且这里的膨胀节20的品质较优的采用能承受烟气系统最大设计正压/负压再加上1000Pa余量压力，在烟气温度较低时，膨胀节20应要考虑防腐要求。膨胀节20与烟道连接可采用采用螺栓连接方式。当然，邻近阀门19的膨胀节20留有充分的距离，防止与阀门19的动作部件互相干扰。

烟气一般从除尘器(布袋除尘或锅炉水膜除尘等)处理后，进入所述的吸收塔1，从吸收塔1出来的50℃左右的清洁烟气通过吸收塔1顶的排放管101排入大气。

烟道在设计时理应的应该能够承受如下负荷：烟道自重、风荷载、雪载荷、地震荷载、灰尘积聚、内衬的重量等。当然，烟道的设计将尽量减小烟道系统的压降，其布置、形状和内部件等均进行优化设计。这里所述的烟道是具有气密性的结构，所有非法兰可拆卸式连接的接口都应进行连续焊接。

本实施例中，烟道最小壁厚至少按5mm设计，当然还应考虑一定的腐蚀余量。烟道内烟气流速宜不超过15m/s。

所述的工艺水系统24包括设置于所述吸收塔1内的冲洗组件；所述冲洗组件包括纵向布置的至少三层的冲洗单元层21，所述的冲洗单元层21包括若干冲洗喷嘴；所述的冲洗喷嘴皆朝向所述除雾器13且所述除雾器13与所述冲洗单元层21上下层叠交错布置。这样设置成了多层的冲洗单元层，这样的布置方式可提高对除雾器13的冲洗效率。

本实施例的整个脱硫主要过程如下：

一、烟气：烟气通过引风机16从烟气主路17导入到吸收塔1，(整个脱硫系统短暂检修时，烟气从烟气旁路18短暂流向到烟囱23，检修完毕后，烟气再从烟气主路17流入吸收塔1)与从由喷淋管11组成的三层喷淋层喷出的吸收剂发生脱硫反应，处理后的烟气经过除雾器13后，从排放管101排出到吸收塔1外。

二、吸收剂：吸收剂从吸收剂制备系统中的浆液池6中通过两台浆液泵22输入到吸收塔1内，并进入浆液循环反应组件(循环路线：吸收池103-循环泵12-循环管路10-喷淋管11-吸收池103)，在三台循环泵12的作用下，与烟气进行循环、充分的反应，其中第二搅拌装置15在吸收池103中运作，防止吸收剂沉淀、使氧化充分；反应后的吸收剂再通过操作控制阀4，通过虹吸管路3进入沉淀池2进行沉淀，设置第一搅拌装置的转速s为7-8r/min，其中通过第一搅拌装置7的运作，防止沉淀池2出现板结现象；沉淀后的清液流向浆液池6，这个过程中向浆液池6中添加石灰25，设置工艺水系统24对浆液池6供水，浆液池6中的第三搅拌装置9(图1中示有简图，图5和图6中未示出)对浆液池6中的原料(水、石灰25和从沉淀池2流入的清液等)进行搅拌，制备新的吸收剂，之后再次通过浆液泵22输入到吸收塔1。

三、石膏浆液：在沉淀池2中沉淀后的石膏浆液通过两台石膏浆液排出泵8排出沉淀池2。

本实施例所述的一种小锅炉成套脱硫系统，适应目前脱硫系统小型化的形式，并且该成套脱硫系统，不仅采用管道外排利用虹吸原理吸收塔1内的浆液使吸收剂在回收过程中防止了管道堵塞，节省能耗，也因为虹吸管路3的向上弯折的特点减少了占用空间，调节所述控制阀4可调节排出浆液的流量，还将吸收塔1进行模块化，这样可将吸收塔1分段制作，然后进行现场组对，工厂施工条件好，能保证吸收塔1的质量和制作进度，模块化的生产利于控制生产成本。在沉淀池2中设置了第一搅拌装置7，通过设置第一搅拌装置7的转速s为7-8r/min，让浆液(反应后的吸收剂)保持在该第一搅拌装置7带动的流速下的流动，防止沉淀池2中出现板结现象。