專利名稱：一種燃煤鍋爐煙氣脫硫方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃煤鍋爐煙氣脫硫方法及裝置，屬于環(huán)境治理方法和工業(yè)裝置領(lǐng)域，適用于燃煤鍋爐煙氣脫硫。
背景技術(shù)：
SO2是一種全球性的大氣污染物，其危害主要為形成酸雨。另外，環(huán)境中的SO2可致使兒童免疫力功能下降，民眾呼吸道、眼部患病率增加等。SO2排放源主要有燃煤火電廠、中小燃煤工業(yè)鍋爐和其它工業(yè)和民用設(shè)施。其中，中小燃煤工業(yè)鍋爐一般可占SO2排放總量的30％。因此，燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫成套技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用十分重要。
目前，燃煤鍋爐煙氣脫硫采用的工藝主要有干法和濕法兩大類，其中濕法鍋爐煙氣脫硫工藝有石灰石—石膏法、海水法、濕式氨法、雙堿法及鎂法煙氣脫硫工藝等；干式煙氣脫硫技術(shù)主要有噴霧干燥法、干法噴鈣類、循環(huán)流化床干法及荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)等。上述工藝均需要堿劑制備、制漿、輸送、產(chǎn)物干化、廢水處理及產(chǎn)物儲運等環(huán)節(jié)，具有工藝流程長、設(shè)備臺(套)數(shù)量多、占地大、投資大、運行費用高及產(chǎn)渣量大等缺點。以石灰石—石膏法為例，其流程包括石灰石存儲、破碎、磨粉、篩分、制漿、噴淋吸收、石膏分離、干化、儲運及廢水處理等環(huán)節(jié)，涉及設(shè)備數(shù)量很多，設(shè)備規(guī)模很大，其設(shè)備投資費用和運轉(zhuǎn)費用均很高。石灰石-石膏法中，因為石灰石的溶解能力很低，有時需加入一些添加劑，如US5630991提出在以石灰石為吸收劑的煙氣脫硫系統(tǒng)中添加500～7500ppm的銨離子，來提高石灰石的溶解速率，US5693301提出一種含有添加弱有機酸的石灰或石灰石煙氣脫硫系統(tǒng)等。但這些方法并沒有解決石灰石—石膏法的上述不足，還增加了運行成本。
《遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技》第23卷第4期45～47頁所介紹的“用鍋爐沖渣水為水源的溫式除塵器脫硫”，在沖渣水中加入乙炔渣等堿性物質(zhì)，采用文丘里管-麻石除塵器，在除塵的同時達到脫硫效果?！段廴痉乐渭夹g(shù)》第12卷第1期61～62頁介紹的“燃煤鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)改造”，采用文丘里麻石除塵器進行除塵脫硫，水源為新鮮水，除塵后的水進入沖渣池，沖渣水循環(huán)使用?！栋踩c環(huán)境工程》第11卷第3期第4～6頁介紹了一種燃煤熱力電廠除塵系統(tǒng)，將沖渣水去文丘里麻石水膜除塵，除塵水去沖渣?！稘崈裘杭夹g(shù)》1997年第4期“水力沖渣濕法除塵和灰水分離器的應(yīng)用”中介紹將除塵水與沖渣水混合，循環(huán)水分兩路，一路去除塵，一路去沖渣。上述中小型燃煤鍋爐煙氣凈化中采用的水膜除塵器，在達到除塵的同時，通過在液相中添加堿性物質(zhì)，同時達到一定的脫硫效果。但水膜除塵器氣液接觸時間很短，其脫硫效果受到限制，并且除塵水與沖渣水采用兩路循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)備較多，壓降較大，投資和運轉(zhuǎn)費用較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝及裝置。該燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置工藝簡單、設(shè)備數(shù)量少、占地面積小、運行成本低廉。
本發(fā)明燃煤鍋爐煙氣脫硫方法包括以下過程，煙氣從下部進入噴淋塔，噴淋液從上部進入噴淋塔，噴淋液為鍋爐沖灰渣水，凈化后的煙氣從噴淋塔頂部排放。噴淋塔排出的液相直接作為鍋爐沖灰渣水，灰渣與沖灰渣水經(jīng)沉降分離，分離的沖灰渣水作為噴淋塔的脫硫水源，灰渣排出。
噴淋塔可以采用常規(guī)結(jié)構(gòu)，優(yōu)選上部采用逆相噴淋，中間采用固體填料，下部采用同向噴淋的噴淋塔結(jié)構(gòu)。在噴淋塔的底部堆砌塊狀石灰石和/或菱鎂礦石等堿性物質(zhì)，并定期補充。投加的堿性物質(zhì)形狀任意，當量直徑可以是0.1～20cm，優(yōu)選0.5～5cm。
沖灰渣水可以加入部分堿性物質(zhì)，如輕燒鎂、石灰、工業(yè)廢堿液等堿性物質(zhì)進行堿度調(diào)節(jié)。加入位置可以在循環(huán)系統(tǒng)中任意位置，如在灰渣池中、在調(diào)質(zhì)池中、在沉降池中、在沖灰渣槽中、在循環(huán)沖灰渣水中等等。煙氣進入噴淋塔前可以經(jīng)過一級除塵，可以采用現(xiàn)有各種除塵方式，如多管旋風除塵器，布袋式除塵器等。沖灰渣主要包括用水力輸送鍋爐燃煤燃燒后的灰渣及除塵器產(chǎn)生灰塵至灰渣池。
為實現(xiàn)上述工藝過程，本發(fā)明設(shè)置噴淋塔，并組合了燃煤鍋爐機組原有的沖灰渣槽、灰渣池、調(diào)質(zhì)池、沉降池、循環(huán)泵及循環(huán)管路、清渣鏟、引風機、多管旋風除塵器等主要設(shè)備及多路管線連接。各種設(shè)備按流程順序設(shè)置，如引風機將煙氣輸送至噴淋塔，循環(huán)泵將調(diào)質(zhì)池中的沖灰渣水輸送至噴淋塔，噴淋塔排出液體到?jīng)_灰渣槽輸送灰渣，灰渣及沖灰渣水進入灰渣池，沖灰渣水進入沉降池和調(diào)進質(zhì)池，清渣鏟設(shè)置在灰渣池和沉降池之上，用于灰渣的排出。補充水在任意位置加入，如可以在調(diào)質(zhì)池、沖灰渣槽等位置加入。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，在噴淋塔內(nèi)通過噴淋沖灰渣水完成SO2溶解過程，溶解了SO2的沖灰渣水與堆砌在塔底的塊狀石灰石或菱鎂礦石發(fā)生一定的中和反應(yīng)，提高其堿度，液滴沖刷剝離中和反應(yīng)生成物。從噴淋塔排出的含SO2的水作為沖灰渣水時，SO2與灰渣內(nèi)堿性物質(zhì)進一步發(fā)生中和反應(yīng)。在沉渣池中，因為灰渣與沖渣水的停留時間較長，有利于灰渣中堿性物質(zhì)的充分浸出、反應(yīng)利用?？梢园礋煔庵械牧蚝考盎以袎A性物質(zhì)的含量，來確定是否需添加堿性物質(zhì)。經(jīng)與灰渣充分作用后，灰渣沉降，沖灰渣水進入調(diào)質(zhì)池，經(jīng)循環(huán)泵打入噴淋塔中。
灰渣中含有CaO、MgO、Na2O、K2O等堿性物質(zhì)，利用噴淋塔排放液體的弱酸性，有利于灰渣中堿性物質(zhì)溶解，溶解了堿性物質(zhì)后用于脫硫噴淋液時又促進了SO2的吸收、中和反應(yīng)，燃煤鍋爐采用沖灰渣水完成煙氣脫硫，正是利用了燃煤鍋爐沖灰渣水做吸收劑。在反應(yīng)過程中，有溶解度較低的物質(zhì)如CaSO3等沉積灰渣上，影響灰渣中堿性物質(zhì)的進一步浸出，應(yīng)及時進行攪動等處理，使灰渣與沖灰渣水接觸界面得到更新，有利于脫硫效率的提高和灰渣中堿性物質(zhì)的利用。將噴淋塔排出水直接用于鍋爐沖灰渣具有較強的實用性，因為沖灰渣是敞開系統(tǒng)，或半敞開系統(tǒng)，主要利用沖灰渣水的流量，不需要高的壓頭。為了達到一定的脫硫效果，噴淋塔需要一定的液氣比，由于煙氣的量較大，因此噴淋塔的噴淋水量較大，排出水的流量可以滿足沖灰渣的需要。采用噴淋排出水沖灰渣，可以將現(xiàn)有的兩套循環(huán)水系統(tǒng)(一套噴淋循環(huán)系統(tǒng)，一套沖灰渣循環(huán)系統(tǒng))簡化為一套循環(huán)水系統(tǒng)，在不影響運行效果的同時，減少了設(shè)備數(shù)量和占地面積，降低了投資和運轉(zhuǎn)費用。在噴淋塔底部堆徹一些塊狀堿性物質(zhì)，這些物質(zhì)成本十分低廉，可以提高噴淋塔排出水的堿性，降低其對后面設(shè)備的腐蝕性。本發(fā)明工藝過程合理，具有設(shè)備數(shù)量少、運行成本低廉、動力消耗小、操作方便、自動化程度高、占地面積少等特點，適用于燃煤鍋爐煙氣脫硫的要求。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
圖2為本發(fā)明的一種工業(yè)試驗裝置工藝流程示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳述。本發(fā)明的脫硫工藝過程由SO2溶解—溶解的SO2與塊狀堿性礦石發(fā)生中和反應(yīng)—灰渣內(nèi)堿性物質(zhì)浸出并發(fā)生中和反應(yīng)—沖送灰渣—沖灰渣水調(diào)質(zhì)等主要工藝過程構(gòu)成，“噴淋”—“沖灰渣”兩個工序循環(huán)進行。如圖所示，本發(fā)明設(shè)置噴淋塔1，并組合了燃煤鍋爐機組原有的沖灰渣槽2、灰渣池3、渣漿泵4、清渣鏟10、引風機8、多管旋風除塵器6、二級沉降池9及調(diào)質(zhì)池5等主要設(shè)備及多路管線，構(gòu)成了本發(fā)明的燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置。噴淋塔由塔體、煙氣入口、填料層、除霧器、煙氣出口、底盤、檢修人孔、逆向噴淋器及礦石填料構(gòu)成。其中煙氣入口在塔體下部，煙氣出口位于塔體上部，逆向噴淋器位于填料層上方，堿性礦石填料床層位于塔底部。堿性礦石填料床層設(shè)置噴淋液排出通道，如可以采用格柵等方式。在填料層下方可以設(shè)置同向噴淋器。
工作時，待處理的燃煤鍋爐煙氣在引風機8的驅(qū)動下，經(jīng)多管旋風除塵器6除塵后，從設(shè)置在塔體下部的煙氣入口輸入噴淋塔1內(nèi)；沖灰渣水由渣漿泵4自沖灰渣水調(diào)質(zhì)池5內(nèi)輸送到噴淋塔，噴淋塔上部設(shè)置了上、下兩層噴淋器，兩層噴淋采用了不同品種、規(guī)格和數(shù)量的噴嘴，并在吸收液入口處設(shè)置了流量調(diào)節(jié)閥，可使每層噴淋器產(chǎn)生不同液滴直徑、噴淋強度的淋洗工況，與含SO2煙氣形成逆向洗滌，實現(xiàn)SO2在沖灰渣水內(nèi)的溶解，凈化后的煙氣，經(jīng)設(shè)置在噴淋塔上部的煙氣出口流入煙囪，排入大氣；溶解了SO2的沖灰渣水，滴落至塔底，與堿性礦石發(fā)生中和反應(yīng)，液滴沖刷礦石與SO2的反應(yīng)生成物，剝離并夾帶反應(yīng)產(chǎn)物流出噴淋塔，同時，堿性礦石消除了液滴對噴淋塔的沖蝕；借助噴淋塔與灰渣槽2間的高度位差，流入灰渣槽，輸送鍋爐及除塵器產(chǎn)生的灰渣，一并流入灰渣池；在沖、送灰渣過程及灰渣池內(nèi)，弱酸環(huán)境下，灰渣浸出CaO等堿性物質(zhì)，與溶解在沖灰渣水內(nèi)的SO2發(fā)生中和反應(yīng)，生成鹽，并附著、沉積在灰渣表面；灰渣鏟10及時將灰渣清理掉，使新輸入的灰渣與循環(huán)沖灰渣水接觸界面得到更新，將灰渣內(nèi)堿性物質(zhì)浸出，堿性物質(zhì)得以補充。沖灰渣水進入二級沉降池9，經(jīng)若干道立式過濾格柵攔截、過濾后，灰渣滯留在沉降池內(nèi)，并由設(shè)置在灰渣池上方的灰渣鏟10將灰渣鏟出灰渣池，輸送到建筑、道路等工地使用；經(jīng)沉降后，沖灰渣水流入調(diào)質(zhì)池，根據(jù)水質(zhì)、pH值的大小，在調(diào)質(zhì)池內(nèi)投加輕燒鎂等堿性粉劑，進行調(diào)質(zhì)處理，合格后由渣漿泵輸送至噴淋塔進行循環(huán)使用。至此完成“噴淋脫硫”—“沖灰渣”兩個工序。
噴淋塔的操作液氣比一般為3～20L/Nm3，優(yōu)選為5～10L/Nm3。煙氣進入噴淋塔的溫度一般為100～200℃。SO2的脫除率一般為60％～95％，除塵率一般為60％～95％?？梢詽M足排放要求。
實施例1～5按圖2流程。噴淋塔上部采用三級逆流噴淋，中部采用堅果填料床層，下部設(shè)置同向(向上)并流噴淋。煙氣入口溫度為170℃。操作條件及結(jié)果見表1。
塊狀堿性物質(zhì)當量直徑為與該塊狀堿性物質(zhì)體積相等的球形的直徑。
表1實施例操作條件及結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種燃煤鍋爐煙氣脫硫方法，包括以下過程，煙氣從下部進入噴淋塔，噴淋液從上部進入噴淋塔，噴淋液為鍋爐沖灰渣水，凈化后的煙氣從噴淋塔頂部排放；其特征在于噴淋塔排出的液相直接作為鍋爐沖灰渣水，灰渣與沖灰渣水經(jīng)沉降分離，分離的沖灰渣水作為噴淋塔的脫硫水源，灰渣排出。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在噴淋塔的底部堆砌塊狀石灰石和/或菱鎂礦石，并定期補充。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于塊狀石灰石和/或菱鎂礦石的當量直徑為0.1～20cm。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的沖灰渣水加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)堿度。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的堿性物質(zhì)選自輕燒鎂、石灰或工業(yè)廢堿液。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的噴淋塔的操作液氣比為3～20L/Nm3。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的噴淋塔的操作液氣比為5～10L/Nm3。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于煙氣進入噴淋塔前經(jīng)過陳塵處理。
9.一種權(quán)利要求1所述燃煤鍋爐煙氣脫硫方法使用的裝置，包括噴淋塔，沖灰渣槽、灰渣池、調(diào)質(zhì)池、沉降池、循環(huán)泵及循環(huán)管路、清渣鏟、引風機；各種設(shè)備按流程順序設(shè)置，引風機將煙氣輸送至噴淋塔，循環(huán)泵將調(diào)質(zhì)池中的沖灰渣水輸送至噴淋塔，噴淋塔排出液體到?jīng)_灰渣槽輸送灰渣，灰渣及沖灰渣水進入灰渣池，沖灰渣水進入沉降池和調(diào)質(zhì)池，清渣鏟設(shè)置在灰渣池和沉降池之上，用于灰渣的排出。
10.按照權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述的噴淋塔上部采用逆相噴淋，中間采用固體填料，底部堆放塊狀堿性物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝及裝置，沖灰渣水作為噴淋塔煙氣脫硫的水源，噴淋塔排出的液體直接用于輸送灰渣，噴淋塔底可以設(shè)置塊狀堿性物質(zhì)，以提高排出水的堿度。主要裝置包括噴淋塔、沖灰渣槽、灰渣池、沉降池、調(diào)質(zhì)池、渣漿泵、清渣鏟、引風機、多管旋風除塵器等主要設(shè)備及多路管線。本發(fā)明工藝過程合理，具有設(shè)備數(shù)量少、運行成本低廉、動力消耗小、操作方便、自動化程度高、占地面積少等特點，適用于燃煤鍋爐煙氣脫硫的要求。
文檔編號B01D53/78GK1951542SQ200510047519
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者劉忠生, 齊慧敏, 彭德強, 戴文軍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院