鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質提效的超聲波裝置及方法，屬于 環(huán)保設備達標提效與節(jié)能改造的技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，煤炭在我國能源結構中的比例高達76.2%，燃煤排放 的二氧化硫（占總排放S0290%)也在不斷增加，連續(xù)多年超過2000萬噸，導致我國酸雨污染 面積（占國土面積的30% )迅速擴大，對我國農(nóng)作物、森林和人體健康等方面造成巨大損害。 二氧化硫對我國國民經(jīng)濟造成的直接經(jīng)濟損失已占⑶P的2%，嚴重地阻礙了我國經(jīng)濟的向 前發(fā)展，成為制約我國經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，因此，對SO 2排放的控制已勢在必 行。為控制燃煤電廠大氣污染物排放，改善我國空氣質量和控制酸雨污染，國家環(huán)境保護總 局和國家發(fā)展和改革委員采取了多項旨在進一步加強燃煤電廠二氧化硫污染防治的新措 施。
[0003] 為嚴控大氣污染，產(chǎn)生了對SO2排放標準日益提高的情況:2004年1月1日開始執(zhí)行 的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2003)把新建電廠鍋爐煙氣中二氧化硫排放濃 度由以前的1200mg/Nm 3降到了400mg/Nm3;燃煤鍋爐煙氣二氧化硫排放，根據(jù)國家標準《火電 廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011，替代GB13223-2003)規(guī)定：S〇2< 200mg/Nm3(已有 爐），S〇2 < l〇〇mg/Nm3(新建爐）；而《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014,替代 GB13271-2001)，又強調了重點地區(qū)煙氣二氧化硫排放標準提高。國務院批復實施的《重點 區(qū)域大氣污染防治"十二五"規(guī)劃》其中明確:煙氣脫硫設施要按照規(guī)定取消煙氣旁路，強化 對脫硫設施的監(jiān)督管理，確保綜合脫硫效率達到90%以上；重點控制區(qū)按照< 50mg/Nm3標 準，對煙塵排放濃度不能穩(wěn)定達標的燃煤機組須進行達標改造。
[0004] 環(huán)境保護部2013年第14號關于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告，對重點地區(qū) 范圍進行了明確，并涵蓋了大部分燃煤鍋爐。
[0005] 重點控制區(qū)范圍
[0006] CN 105536497 A 貝
[0007] 由此可見，從2004年至今，鍋爐煙氣S〇2的排放，從1200mg/Nm3降到了 400mg/Nm3， 400mg/Nm3降到了 200mg/Nm3，200mg/Nm3降到了 100mg/Nm3，重點區(qū)域從 100mg/Nm3降到了 50mg/Nm3;環(huán)保收費由"兩控區(qū)"試點收費變?yōu)槿珖秶召M，S〇2的排放收費價格由O . 211 元/kg提為0.633元/kg，近年又提價至不低于1.2632元/kg。各地環(huán)保部門在監(jiān)控排放的同 時，對超標排放的罰款力度不斷加大甚至嚴令停產(chǎn)整改。2015年12月3日國家環(huán)境保護部、 國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合發(fā)布了關于印發(fā)《全面實施燃煤電廠超低排放和 節(jié)能改造工作方案》的通知，要求到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超 低排放即二氧化硫排放濃度< 35mg/Nm3。
[0008] 由于環(huán)保標準的日益提高，許多有鍋爐的企業(yè)出現(xiàn)了剛新建投運不久的脫硫塔就 難于滿足煙氣脫硫排放要求，不得不花費重金進行重建以滿足環(huán)保部門所定的環(huán)保達標要 求。
[0009] 目前我國燃煤鍋爐的脫硫方式主要工藝為石灰石-石膏法（約占煙氣脫硫的 95 % )，此外少量生石灰-石膏法、堿法或雙堿法、氧化鎂法、氨法等，這類濕法脫硫塔占煙氣 脫硫的98%以上。故本技術方法與裝置主要應用于鍋爐脫硫塔的效率提升改造，以滿足日 益提高的環(huán)保排放要求，達到環(huán)保與節(jié)能的效果，并節(jié)儉大規(guī)模改造的投資與運行成本，社 會效益亦顯著。
[0010] 為此，本發(fā)明研究了一種新穎的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波提效方法和裝置，可更好 利用已有燃煤鍋爐脫硫塔內(nèi)煙氣與漿液噴淋換質區(qū)的空間層，在保障原系統(tǒng)安全、可靠、長 周期運行的前提下，通過添加超聲波強化傳質方法和裝置，可持續(xù)改進，達到提升燃煤鍋爐 脫硫塔的脫硫效率，降低投資與運行成本，滿足環(huán)保日趨嚴格的要求與二氧化硫排放達標 的目標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置及方法，該裝置及 方法使得脫硫提效改造的系統(tǒng)簡捷可靠、操作安全連續(xù)、節(jié)儉投資與運行成本、能耗低、環(huán) 保性好。
[0012] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0013] -種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，包括安裝于鍋爐煙氣脫硫塔噴淋層支 撐梁下的若干個掛鉤，每個掛鉤上均連接有一個吊桿，所述吊桿為柔性材質，其底部連接有 金屬板網(wǎng)，所述金屬板網(wǎng)上均布有多個超聲波霧化器，超聲波霧化器的電源線集中引出塔 外至超聲波配電裝置。
[0014] 進一步的，所述超聲波霧化器為耐溫、耐腐蝕、防水、小功率型，其產(chǎn)生高頻振蕩頻 率在1.7MHz~2.4MHz范圍可調;并固定在金屬板網(wǎng)上。
[0015] 進一步的，所述超聲波配電裝置接入鍋爐煙氣脫硫塔的DCS。
[0016] 進一步的，所述鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置為多個，均勻布置并安裝于 脫硫塔內(nèi)的超聲波強化布置區(qū)，所述超聲波強化布置區(qū)位于脫硫塔內(nèi)的漿液噴淋與煙氣逆 流混合截面內(nèi)。
[0017] 進一步的，所述掛鉤通過玻璃纖維繩和耐高溫乙烯基脂玻璃鱗片膠泥，均布并柔 性懸掛在噴淋層支撐梁上;所述吊桿為尼龍繩。
[0018] 進一步的，所述金屬板網(wǎng)的材質為316L不銹鋼，金屬板網(wǎng)的網(wǎng)孔的尺寸約20mmX 20mm 〇
[0019] -種基于上述的裝置的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質提效方法，該裝置直接安 裝于鍋爐脫硫塔噴淋層下部，在漿液噴淋與煙氣逆流混合區(qū)內(nèi)，經(jīng)過金屬板網(wǎng)上的超聲波 霧化器所發(fā)生振蕩頻率為1.7MHz~2.4MHz的高頻諧振，并通過金屬板網(wǎng)的擴散，將此區(qū)間 的脫硫噴嘴下噴液態(tài)漿液的水分子間的分子鍵打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，強化其與含硫 煙氣的混合傳質，加速脫硫化學反應，達到提升脫硫效率的功效。
[0020] 進一步的，在同一超聲波強化傳質布置區(qū)內(nèi)，金屬板網(wǎng)（1)及超聲波霧化器(2)配 置有1~3層。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022]為滿足我國環(huán)保部門與社會公眾對鍋爐煙氣二氧化硫排放日趨嚴苛格排放的標 準與監(jiān)管要求，多層噴淋式脫硫塔添加超聲波強化傳質裝置，比目前的新增噴淋層或加大 噴淋量、采用雙塔結構，加大塔徑降低煙氣流速、添加脫硫增效劑等改造工藝相比較，優(yōu)勢 明顯。如以增加噴淋層的技術進行比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0023] 1、新增噴淋層等改造技術，改造投資大、工期長達數(shù)月，雖可提升脫硫效率，且運 行成本加大。而本方法的優(yōu)點首先在于可直接在現(xiàn)有的多層噴淋式脫硫塔內(nèi)添加超聲波強 化傳質裝置，其系統(tǒng)設備安全可靠，且金屬網(wǎng)組件還可卷曲后通過人孔門入塔進行安裝，使 改造施工更為簡捷可行，改造施工工期在1周左右，且投資省、運行成本降低。
[0024] 2、新增1層噴淋層的脫硫效果，與增設1層/套強化傳質裝置相當。增加噴淋層只是 增大了脫硫塔的液氣比，增加了脫硫劑的反應接觸面;而超聲波強化傳質裝置，則將超聲波 霧化器所產(chǎn)生的高頻振蕩均勻地在金屬板網(wǎng)上傳遞至漿液滴，將對此截面區(qū)域液滴的水分 子間分子鍵打散而產(chǎn)生無數(shù)細小沖擊氣泡，靠沖擊霧化氣泡的"空化"、沖擊、攪拌混合作 用，來強化換質效果;同時，金屬板網(wǎng)還具有一定均流與混擾作用。
[0025] 3、新增1層噴淋層的耗電量，遠高于增設1層/套超聲波強化傳質裝置。就6米直徑 的脫硫塔而言，1層噴淋層的漿液循環(huán)栗功率約150kw，而超聲波強化傳質裝置的電功率約 lkw(按每只超聲波霧化器50w計）；其耗電量僅為新增1層噴淋層的1/150,可見大大降低運 行成本與節(jié)能效