專利名稱：水膜除塵脫硫集成方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣除塵脫硫集成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及煤粉鍋爐、燒煤的層燃鍋爐或其它燃燒設(shè)備排出煙氣中的氧化硫和固體顆粒的脫除技術(shù)方法及系統(tǒng)。
目前，在燃煤的工業(yè)鍋爐和電站鍋爐中，相當一部分裝有水膜除塵器。其工作原理是將燃燒設(shè)備中排出的煙氣在煙道中先通過一個漸縮漸擴段(又稱文丘利管)，然后從水膜除塵器(捕滴器)的圓筒下部切向進入后向上流動并作旋轉(zhuǎn)運動。同時噴入水流，使在圓筒形水膜除塵器中形成貼壁水流，固體塵粒在離心力的作用下進入貼壁水流，從而清洗掉含在由下而上流動的煙氣中的灰塵。但其除塵效率一般低于85％，而且沒有脫硫功能，不能滿足環(huán)境保護的要求。
為了提高水膜除塵器的除塵效率，目前通常的做法有以下兩種，一是采取縮小上述文丘利管收縮段的截面積和使所噴入的水霧化得更細，使塵粒更早和更多地與水滴相碰；另一種方法則是在水膜除塵器圓筒的內(nèi)部，自上而下安裝2層以上的隔板，隔板上開有許多小孔，水流自上而下通過小孔清洗自下而上的所有煙氣。上述兩種方法雖都有利于克服原有水膜除塵器除塵效率偏低的缺點，但是縮小文丘利管收縮段截面積或者在除塵器圓筒內(nèi)設(shè)置隔板，都會大大增加煙氣系統(tǒng)的阻力；而且隔板上的小孔常由于灰塵積聚而堵塞，也影響了除塵效率。
另一方面，現(xiàn)有燃燒裝置所使用的水膜除塵器，都不能對煙氣進行脫硫。而目前比較成熟的幾種煙氣脫硫技術(shù)，如濕法煙氣脫硫技術(shù)，噴霧半干法煙氣脫硫技術(shù)等，均需安裝一套投資較大并需要一定場地面積的專用脫硫裝置，大大提高了燃煤電廠的投資及運行成本。為使現(xiàn)有的水膜除塵器實現(xiàn)既除塵又脫硫的功能，目前現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了一種改進了的水膜除塵器，它是在噴入水流前加入石灰等脫硫劑，同時在水膜除塵器圓筒中加裝帶孔隔板或各種形狀的填料，使含脫硫劑的水滴盡量和煙氣中的SO2接觸，可兼有煙氣除塵和脫硫功能。但其缺點是噴霧裝置易磨損和易堵，影響設(shè)備的正常運行。而且?guī)Э赘舭寤蛱盍蠈煔饬鲃拥淖枇^大，也經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響裝置的除塵和脫硫效率。
本發(fā)明的目的和任務是針對現(xiàn)有的以及上述改進了的水膜除塵器技術(shù)中存在的不足和缺陷，提供一種水膜除塵脫硫集成方法及其系統(tǒng)，其目的是在不改變原有水膜除塵器外部結(jié)構(gòu)以及在不大量增加設(shè)備投資和運行費用的前提下，將除塵與脫硫技術(shù)集于一體；既不會過度增加煙氣系統(tǒng)的阻力，也不會產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。使其不僅能大大提高除塵效率，還可有效地提高脫硫效率和脫硫劑的利用率。
本發(fā)明的目的和任務是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種水膜除塵脫硫集成方法，其步驟在于a．將燃燒設(shè)備中排出的煙氣切向送入水膜除塵脫硫反應器裝置的下部，使煙氣中的灰塵富集于反應器裝置的壁面，并在反應器裝置的上部噴入水流，形成自上而下的貼壁水流，清洗掉含在自下而上流動的煙氣中的灰塵；b．通過設(shè)置在反應器裝置底部的含鈣基脫硫劑的液流噴射裝置，在其反應器內(nèi)部形成先自下而上的液柱，再自上而下逆流的液滴，使其與自下而上的煙氣混合、反應并形成亞硫酸鈣和硫酸鈣，之后與煙氣中的灰塵一起隨液流向下排出。
c、將反應后生成的亞硫酸鈣和硫酸鈣隨煙塵顆粒和水流送入循環(huán)氧化槽，經(jīng)濃縮、沉淀后，將較濃的灰漿排往灰渣處理系統(tǒng)，較稀的灰漿和未完全反應的鈣基脫硫劑隨水流被送回水膜除塵脫硫反應器重復使用。
一種采用上述方法的水膜除塵脫硫集成系統(tǒng)，它主要包括裝有水膜母管及除霧器的捕滴器，煙氣進口，煙氣出口，工業(yè)水給水系統(tǒng)及灰渣處理系統(tǒng)等部件，其特征是該系統(tǒng)采用一個由捕滴器及內(nèi)置在其下部的液流噴射裝置組成的水膜除塵脫硫反應器，其液流噴射裝置是由水分配聯(lián)箱和多個豎直噴管組成；在除塵反應器外部裝有循環(huán)氧化槽，該槽分別與工業(yè)水給水系統(tǒng)、脫硫劑供給系統(tǒng)及灰渣處理系統(tǒng)相連；上述水分配聯(lián)箱通過循環(huán)泵與循環(huán)氧化槽相通，循環(huán)氧化槽與除塵脫硫反應器的底部之間設(shè)有回流泵。
附

圖1為水膜除塵脫硫集成系統(tǒng)圖附圖2為液流噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖附圖3為附圖2的側(cè)視圖附圖4為安裝在豎直噴管上的噴口形狀面說明1．水膜除塵脫硫反應器 2．液流噴射裝置 3．水分配聯(lián)箱 4．豎直噴管 5．循環(huán)氧化槽 6．工業(yè)水給水系統(tǒng) 7．脫硫劑供給系統(tǒng) 8．循環(huán)泵 9．回流泵 10．攪拌器 11．噴口 12．攪拌裝置 13．濃縮器 14．分層板 15．煙氣進口 16．煙氣出口 17．除霧器下面結(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的原理、工作流程、具體結(jié)構(gòu)及最佳實施方式本項發(fā)明是將除塵與脫硫技術(shù)集成在一個系統(tǒng)內(nèi)。在原有的水膜除塵器(捕滴器)的下部內(nèi)置一個液流噴射裝置2，使其形成一個除塵脫硫反應器1，從燃燒設(shè)備中排除的煙氣切向進入水膜除塵脫硫反應器后作旋轉(zhuǎn)運動。來自工業(yè)水給水系統(tǒng)6的部分水從反應器上部進入，通過水膜母管，形成貼壁水流，清洗掉含在自下而上流動的煙氣中的灰塵。在反應器的下部內(nèi)置一液流噴射裝置2，該裝置是由分配聯(lián)箱3和多個豎直噴管4組成。來自循環(huán)氧化槽5的含有鈣基脫硫劑的水流經(jīng)循環(huán)泵8進入液流噴射裝置，經(jīng)分配聯(lián)箱后進入多個豎直噴管。噴管高度一般在10～200mm之間。在每個噴管頂端裝有噴口11，該噴口呈圓錐形，其內(nèi)部開有5～8條凹槽。噴口直徑一般應在10～50mm范圍內(nèi)；槽深在2～5mm之間；槽寬度在3～8mm之間。水流經(jīng)噴管4上部特殊形狀的噴口(見圖4)射出，形成多個垂直水柱，然后在反應器上部從水柱頂端撒落下來成為水滴。垂直的水柱先是與煙氣同向運動而后形成液滴與煙氣逆向接觸，而且水滴分布在整個圓筒形截面上。因而水滴能與煙氣進行充分的混合，捕捉煙氣中的固體塵粒。同時由于水流中含有鈣基脫硫劑(石灰或石灰石等)，噴出的水滴會與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣和硫酸鈣固體顆粒，之后與煙氣中的灰塵一起隨液流進入循環(huán)氧化槽5。循環(huán)氧化槽5內(nèi)裝有攪拌器12，濃縮器13及分層板14。經(jīng)濃縮、沉淀后，較稀的灰漿和未完全反應的鈣基脫硫劑隨水流一起，從循環(huán)氧化槽5經(jīng)回流泵9返回水膜除塵脫硫反應器中被重復使用。脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)使用后，較濃的亞硫酸鈣和硫酸鈣固體顆粒會在循環(huán)氧化槽5底部和濃縮器中沉淀，可排往灰渣處理系統(tǒng)。
經(jīng)過脫硫與除塵的煙氣經(jīng)設(shè)在水膜除塵反應器1上部的除霧器17，由引風機排入煙囪。除霧器17可采用旋流型，這樣可充分除去煙氣中的水滴，保證引風機的安全運行。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果由于本發(fā)明是在原有水膜除塵器的基礎(chǔ)上將除塵與脫硫集于一個系統(tǒng)內(nèi)，一方面有效地降低了設(shè)備的投資和運行費用；另一方面，由于脫硫劑的反復循環(huán)使用，以及在反應器內(nèi)所形成的特殊的氣-水混合形式，使含脫硫劑的水滴與煙氣能充分接觸，從而使煙氣中的固體顆粒和二氧化硫得以有效地被清除，故脫硫劑的利用率和煙氣脫硫率都較高，在鈣硫摩爾比為0.7-1.1時，脫硫效率可達70-95％。除塵器內(nèi)的水可反復循環(huán)使用，液-氣比可達到5左右，保證了煙氣脫硫的高效率，并節(jié)約系統(tǒng)中的用水量。
權(quán)利要求
1.一種水膜除塵脫硫集成方法，其步驟在于a．將燃燒設(shè)備中排出的煙氣切向送入水膜除塵脫硫反應器裝置的下部，使煙氣中的灰塵富集于反應器裝置的壁面，并在反應器裝置的上部噴入水流，形成自上而下的貼壁水流，清洗掉含在自下而上流動的煙氣中的灰塵；b．通過設(shè)置在反應器裝置底部的含鈣基脫硫劑的液流噴射裝置，在其反應器內(nèi)部形成先自下而上的液柱，再自上而下逆流的液滴，使其與自下而上的煙氣混合、反應并形成亞硫酸鈣和硫酸鈣，之后與煙氣中的灰塵一起隨液流向下排出；c．將反應后生成的亞硫酸鈣和硫酸鈣隨煙塵顆粒和水流送入循環(huán)氧化槽，經(jīng)濃縮、沉淀后，將較濃的灰漿排往灰渣處理系統(tǒng)，較稀的灰漿和未完全反應的鈣基脫硫劑隨水流被送回水膜除塵脫硫反應器重復使用。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述方法的水膜除塵脫硫集成系統(tǒng)，它主要包括裝有水膜母管及除霧器的捕滴器，煙氣進口，煙氣出口，工業(yè)水給水系統(tǒng)及灰渣處理系統(tǒng)等部件，其特征是該系統(tǒng)采用一個由捕滴器及內(nèi)置在其下部的液流噴射裝置(2)組成的水膜除塵脫硫反應(1)，該液流噴射裝置是由水分配聯(lián)箱(3)和多個豎直噴管(4)組成，在除塵脫硫反應器外部裝有循環(huán)氧化槽(5)，該槽分別與工業(yè)水給水系統(tǒng)(6)、脫硫劑供給系統(tǒng)(7)及灰渣處理系統(tǒng)相連；上述水分配聯(lián)箱通過循環(huán)泵(8)與循環(huán)氧化槽相通，循環(huán)氧化槽與除塵脫硫反應器的底部之間設(shè)有回流泵(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水膜除塵脫硫集成系統(tǒng)，其特征是在豎直噴管(4)上裝有噴口(11)，該噴口呈圓錐形，其內(nèi)部開有凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種水膜除塵脫硫集成系統(tǒng)，其特征是上述循環(huán)氧化槽(5)內(nèi)裝有攪拌器(12)，濃縮器(13)及分層板(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種水膜除塵脫硫集成系統(tǒng)，其特征是噴管高度在10～200mm范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水膜除塵脫硫集成系統(tǒng)，其特征是上述凹槽為5～8條，噴口直徑為10～50mm，槽深2～5mm，槽寬3～8mm。
全文摘要
一種水膜除塵脫硫集成方法及其系統(tǒng)，涉及燃燒設(shè)備中排出煙氣的除塵脫硫方法及設(shè)備。本發(fā)明是在原有水膜除塵器(捕滴器)內(nèi)部設(shè)置一液流噴射裝置，并在其外部增設(shè)一循環(huán)氧化槽，將除塵與脫硫集于一個系統(tǒng)內(nèi)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效的克服了原有水膜除塵器除塵效率低、沒有脫硫功能等缺陷；具有除塵、脫硫效率均較高，投資和運行費用低，節(jié)約系統(tǒng)中的用水量等優(yōu)點。在鈣硫摩爾比為0.7—1.1時，脫硫效率可達70—95%。
文檔編號B01D53/78GK1238233SQ9810222
公開日1999年12月15日 申請日期1998年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月5日
發(fā)明者項光明, 陳昌和, 徐旭常, 董仁芬 申請人:清華大學