雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，包括：作為煙氣通路的一塔體，包括沿煙氣流向依次布置的；一一級噴淋吸收段，一變徑連接段，一二級噴淋吸收段；所述一級噴淋段內(nèi)布置與塔體底部的漿液池形成一級循環(huán)的若干一級噴淋層，及位于所述一級噴淋層上方的一漿液收集裝置；所述二級噴淋段內(nèi)布置與漿液收集裝置形成二級循環(huán)的若干二級噴淋層；所述變徑連接段內(nèi)設置有一整流裝置；所述變徑連接段的下邊緣延伸至所述漿液收集裝置的上方；所述一級噴淋吸收段與二級噴淋吸收段的截面面積之比為0.70?0.95:1。通過采用此種設計，可以顯著提高脫硫效率，有利于高效除霧器有效除霧。同時提供基于上述系統(tǒng)的雙循環(huán)變徑脫硫吸收方法。
【專利說明】
雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保技術領域，尤其涉及煙氣脫硫技術，具體涉及一種雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020)》要求東部地區(qū)(遼寧、北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等11省市)新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準氧含量6 %條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米)，中部地區(qū)(黑龍江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區(qū)新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值。到2020年，東部地區(qū)現(xiàn)役30萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機組、10萬千瓦及以上自備燃煤發(fā)電機組以及其他有條件的燃煤發(fā)電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值。鑒于中國燃煤品質(zhì)，對所有的燃煤電廠產(chǎn)生的煙氣都需要進行脫硫處理，并使排放的煙氣中二氧化硫含量符合上述相關環(huán)保要求。
[0003]針對我國大部分區(qū)域燃煤含硫過高的問題，傳統(tǒng)的單循環(huán)脫硫技術很難達到國家環(huán)保部的新標準要求。采用單循環(huán)脫硫技術，應用傳統(tǒng)的石灰石/石膏濕法脫硫工藝，僅通過石灰石漿液與燃煤煙氣充分接觸脫硫，即使在理想工況下，脫硫效率最高也只能達到98%，對于二氧化硫含量高于2000mg/Nm3的燃煤煙氣，采用上述技術和工藝是難以實現(xiàn)達標排放的，這樣一來就需要增加額外的處理裝置或設備，提高運行和維護成本，且會增加環(huán)保設備占地，影響燃煤電廠的整體布局。而且，通過傳統(tǒng)脫硫工藝，為了達到上述的脫硫效率，需要配置較多的噴淋層，這樣一來就會提高脫硫塔的高度，會嚴重威脅環(huán)保設施運行安全。
[0004]目前存在的龍凈公司的石灰石-石膏雙循環(huán)脫硫技術在不增高脫硫塔的前提下提高脫硫效率，但是，該技術中采用傳統(tǒng)等徑吸收塔，為保證較高的脫硫效率，一般需維持較高的煙氣流速，但流速過高又會使煙氣攜帶能力增強，影響除霧器除霧效果，同時造成塔內(nèi)壓力損失增加。另外，煙氣向上經(jīng)過漿液收集裝置后，會造成流場的重新分布，均勻性大幅度下降，不利于二級吸收段脫硫，也會影響除霧裝置性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)及方法，采用變徑設計，使一級吸收段塔徑較小，二級吸收段塔徑較大。通過采用此種設計，可以使一級吸收段保持較高流速，隨著煙氣流速的提高、噴淋液滴的下降速度減小，塔內(nèi)傳質(zhì)面積增大，傳質(zhì)系數(shù)也隨煙氣流速增大而增大，顯著提高脫硫效率，同時減小液氣比；二級吸收段保持較低流速，降低煙氣的夾帶作用，有利于高效除霧器有效除霧;此外，利用變徑段安裝漿液收集裝置，形式簡便，減少施工工作量;安裝湍流管柵整流裝置，使通過漿液收集裝置后煙氣均布效果得到優(yōu)化，可提高二級吸收段的脫硫傳質(zhì)效率，也可提升除霧器的除霧效果。采用這種設計，可以更加有效的利用兩級循環(huán)段的不同脫硫特性。
[0006]為達上述目的，本發(fā)明采取的具體技術方案是:
[0007]一種雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，包括:
[0008]作為煙氣通路的一塔體，包括沿煙氣流向依次布置的；一一級噴淋吸收段，一變徑連接段，一二級噴淋吸收段；
[0009]所述一級噴淋段內(nèi)布置與塔體底部的漿液池形成一級循環(huán)的若干一級噴淋層，及位于所述一級噴淋層上方的一漿液收集裝置；
[0010]所述二級噴淋段內(nèi)布置與漿液收集裝置形成二級循環(huán)的若干二級噴淋層；
[0011 ]所述變徑連接段內(nèi)設置有一整流裝置；
[0012]所述變徑連接段的下邊緣延伸至所述漿液收集裝置的上方；
[0013]所述一級噴淋吸收段與二級噴淋吸收段的截面面積之比為0.70-0.95:1。
[0014]進一步地，所述二級循環(huán)包括設置在塔外，與二級噴淋層及漿液收集裝置連通的一塔外漿液池。
[0015]進一步的，所述塔外漿液池與塔體底部的漿液池連通。
[0016]進一步地，所述塔體底部的漿液池內(nèi)設有一氧化空氣系統(tǒng)。
[0017]進一步地，所述二級噴淋吸收段內(nèi)還設有位于二級噴淋層上方的除霧裝置。
[0018]進一步地，整流裝置選自導流板、多孔托盤、整流格柵或整流管列。
[0019]進一步地，所述漿液收集裝置底部設置多個凸起，所述凸起的頂部或側部具有通氣孔。
[0020]進一步地，所述漿液收集裝置底部為錐型。
[0021 ] 一種雙循環(huán)變徑脫硫吸收方法，包括以下步驟:
[0022]I)燃煤煙氣以一第一流速(如3.6-4.0m/s)進入一煙氣通路，進行一級脫硫噴淋處理，得到一次脫硫煙氣；
[0023]2)降低一次脫硫煙氣流速至一第二流速(如2.8-3.3m/s)，并進行整流，使其流場均布后進行二級脫硫噴淋處理，得到二次脫硫煙氣。
[0024]進一步地，用于進行一級脫硫噴淋處理的吸收劑pH在4.8-5.4之間，用于二級脫硫噴淋處理的吸收劑的pH在5.8-6.2之間。
[0025]含硫煙氣由吸收塔入口進入吸收塔內(nèi)，依次經(jīng)過一級脫硫吸收段、整流裝置、二級脫硫吸收段及煙氣除霧裝置，最終通過吸收塔出口排出。在一、二級脫硫吸收段之間，吸收塔直徑改變。
[0026]本裝置采用變徑設計，使一級吸收段保持較高流速，提高脫硫效率;二級吸收段保持較低流速，有利于除霧提效;利用變徑段安裝漿液收集裝置，減少施工工作量;安裝湍流管柵裝置，使通過漿液收集裝置后煙氣均布效果得到優(yōu)化，可提高二級吸收段的脫硫傳質(zhì)效率，也可提升除霧器的除霧效果。
[0027]相較現(xiàn)有技術，本發(fā)明提出的脫硫系統(tǒng)采用了變徑設計，并在變徑段安裝湍流管柵整流裝置，使上下吸收段的煙氣流速降低，流場均勻，從而起到脫硫及除霧提效的作用。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明一實施例中雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面配合所附圖對本發(fā)明的特征和優(yōu)點作詳細說明。
[0030]如圖1所示，在本發(fā)明的一實施例中，提供了一種雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，包括:
[0031]作為煙氣通路的塔體I，包括沿煙氣流向依次布置的；一級噴淋吸收段11，變徑連接段12及二級噴淋吸收段13;
[0032]—級噴淋段11內(nèi)布置與塔體I底部的漿液池3形成一級循環(huán)的若干一級噴淋層2(選擇鈣基溶液作為噴淋吸收劑)，及位于一級噴淋層2上方的漿液收集裝置4;
[0033]二級噴淋段13內(nèi)布置與漿液收集裝置4形成二級循環(huán)的若干二級噴淋層5(選擇鈣基溶液或鈉堿溶液作為噴淋吸收劑);
[0034]變徑連接段12內(nèi)設置有整流裝置6;變徑連接段12的下邊緣延伸至漿液收集裝置4的上方;利用變徑連接段12安裝并形成漿液收集裝置6，減少施工工作量；
[0035]一級噴淋吸收段11與二級噴淋吸收段13的截面面積之比為0.70-0.95:1，既能保證煙氣在流經(jīng)一級噴淋吸收段11能夠高效率脫硫，還能使煙氣在流經(jīng)二級噴淋吸收段13時，具有充分接觸反應時間，脫除殘余的二氧化硫，并且煙氣在下游獲得最佳除霧效果。
[0036]另外，二級循環(huán)包括設置在塔外，與二級噴淋層5及漿液收集裝置4連通的塔外漿液池7。塔外漿液池7與塔體底部的漿液池3連通，當塔外漿液池7經(jīng)過一段時間的噴淋吸收反應循環(huán)后pH值降低至一閥值時，將其中的漿液排至漿液池3，并補充新的吸收劑。
[0037]塔體底部的漿液池3內(nèi)設有氧化空氣系統(tǒng)(圖未示)，用以強制氧化循環(huán)漿液生成硫酸鹽結晶，并經(jīng)排漿系統(tǒng)送至石膏生成單元。
[0038]二級噴淋吸收段13內(nèi)還設有位于二級噴淋層5上方的除霧裝置8。
[0039]如圖，整流裝置5為湍流管柵，由兩排管列組成，可以快速實現(xiàn)煙氣均流，由于其布置在變徑連接段12內(nèi)，降速和均流共同進行，能夠獲得最佳整流效果，獲得低速、流場均布的煙氣。在其他實施例中，也可以根據(jù)工況選去導流板、多孔托盤或整流格柵等其他結構作為整流裝置，由于這些結構均為本領域技術人員公知，在此不再贅述。
[0040]另外，在一些實施例中，漿液收集裝置底部的上面設置多個凸起(圖未示)，凸起的頂部或側部具有共煙氣通過的通氣孔，煙氣可分別從漿液收集裝置的邊緣與塔體的縫隙及這些通氣孔中通過。
[0041]在又一些實施例中，漿液收集裝置的底部設置為錐型，錐角大于160°，便于漿液收集，并且可在一定程度上起到初步導流的作用，煙氣在撞擊漿液收集裝置的底部的下面后，如該底部是平的，煙氣會有部分回流，即在漿液收集裝置的底部形成對流或亂流，影響下游的二次噴淋吸收。
[0042]圖1中所示的裝置在實施雙循環(huán)變徑脫硫吸收方法時，包括以下步驟:
[0043]I)燃煤煙氣以一第一流速(如3.6-4.0m/s)進入一煙氣通路，進行一級脫硫噴淋處理，得到一次脫硫煙氣；
[0044]2)降低一次脫硫煙氣流速至一第二流速(如2.8-3.3m/s)，并進行整流，使其流場均布后進行二級脫硫噴淋處理，得到二次脫硫煙氣。
[0045]用于進行一級脫硫噴淋處理的吸收劑pH在4.8-5.4之間，用于二級脫硫噴淋處理的吸收劑的pH在5.8-6.2之間。
[0046]由上述實施例可知，含硫原煙氣經(jīng)入口進入吸收塔，依次經(jīng)過一級脫硫吸收段、整流裝置、二級脫硫吸收段、高效除霧裝置，最終由出口排出。主要工作原理為:
[0047]1.原煙氣由入口進行吸收塔，首先經(jīng)過一級脫硫吸收段，與霧化后的吸收劑逆向接觸進行脫硫，鈣基吸收劑(如氫氧化鈣溶液)PH在4.8-5.4之間，脫硫后漿液回落至塔底漿池，再循環(huán)利用。較低的PH值有利于石灰石溶解和亞硫酸鈣的溶解，并起到去除煙氣中部分粉塵等雜質(zhì)的作用。
[0048]2.煙氣經(jīng)一級吸收劑脫硫后，向上經(jīng)過二級漿液收集裝置，并經(jīng)湍流管柵裝置整流后，與霧化后的二級循環(huán)漿液可選鈣基吸收劑(如氫氧化鈣溶液)或鈉堿吸收劑(如氫氧化鈉或碳酸鈉溶液)逆向接觸進行脫硫，脫硫后的漿液收集回到塔外漿池循環(huán)利用。吸收劑的pH在5.8-6.2之間，可有效提高脫硫效率。
[0049]3.塔外漿池也吸收塔漿池相連，循環(huán)過的二級漿液進入塔內(nèi)漿池再進行一級循環(huán)，增加漿液的停留時間。
[0050]下面結合工程實際，具體說明本發(fā)明應用情況:
[0051]以一實際規(guī)格為300MW燃煤發(fā)電機組的脫硫系統(tǒng)為例，采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，原始煙氣在進入吸收塔前二氧化硫含量為4000mg/Nm3，煙氣流速以3.8m/s及3.3m/s的流速分別經(jīng)過一級、二級脫硫后，煙氣中的二氧化硫含量降低至35mg/Nm3，符合排放標準。并且除霧效果良好，排放煙氣中液滴含量低于25mg/Nm3，避免“石膏雨”產(chǎn)生。另外，通過變徑段安裝液體收集裝置，無需額外設置導流板或氣液分離收集裝置，可節(jié)省施工成本約50萬元。
[0052]對比例:
[0053]同樣以實際規(guī)格為300MW燃煤發(fā)電機組的脫硫系統(tǒng)為例，原始煙氣在進入吸收塔前二氧化硫含量為4000mg/Nm3，采用現(xiàn)有技術無變徑和均流裝置的雙循環(huán)塔，由于漿液收集裝置安放在一級脫硫和二級脫硫之間，是煙氣主要沿塔壁集中，無法實現(xiàn)均布，導致二級脫硫效果并不理想，通過本對比例進行處理后，煙氣中的二氧化硫含量降低至50mg/Nm3，無法達標排放。并且由于除霧效果不理想，排放煙氣中液含量為75mg/Nm3，一旦煙氣溫度低于55°，就容易產(chǎn)生“石膏雨”現(xiàn)象。
【主權項】
1.一種雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，包括: 作為煙氣通路的一塔體，包括沿煙氣流向依次布置的；一一級噴淋吸收段，一變徑連接段，一二級噴淋吸收段;所述一級噴淋段內(nèi)布置與塔體底部的漿液池形成一級循環(huán)的若干一級噴淋層，及位于所述一級噴淋層上方的一漿液收集裝置； 所述二級噴淋吸收段內(nèi)布置與漿液收集裝置形成二級循環(huán)的若干二級噴淋層； 所述變徑連接段內(nèi)設置有一整流裝置； 所述變徑連接段的下邊緣延伸至所述漿液收集裝置的上方； 所述一級噴淋吸收段與二級噴淋吸收段的截面面積之比為0.70-0.95:1。2.如權利要求1所述的雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述二級循環(huán)包括設置在塔外，與二級噴淋層及漿液收集裝置連通的一塔外漿液池。3.如權利要求2所述的雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述塔外漿液池與塔體底部的漿液池連通。4.如權利要求1所述的雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述塔體底部的漿液池內(nèi)設有一氧化空氣系統(tǒng)。5.如權利要求1所述的雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述二級噴淋吸收段內(nèi)還設有位于二級噴淋層上方的除霧裝置。6.如權利要求1所述的雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，整流裝置選自導流板、多孔托盤、整流格柵或整流管列。7.如權利要求1所述的雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述漿液收集裝置底部設置多個凸起，所述凸起的頂部或側部具有通氣孔。8.如權利要求1或7所述的雙循環(huán)變徑脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述漿液收集裝置底部為錐型。9.一種雙循環(huán)變徑脫硫吸收方法，包括以下步驟: 1)燃煤煙氣以一第一流速進入一煙氣通路，進行一級脫硫噴淋處理，得到一次脫硫煙氣； 2)降低一次脫硫煙氣流速至一第二流速，并進行整流，使其流場均布后進行二級脫硫噴淋處理，得到二次脫硫煙氣。10.如權利要求9所述的雙循環(huán)變徑脫硫吸收方法，其特征在于，用于進行一級脫硫噴淋處理的吸收劑pH在4.8-5.4之間，用于二級脫硫噴淋處理的吸收劑的pH在5.8-6.2之間。
【文檔編號】B01D53/18GK105879588SQ201610334484
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】谷小兵, 趙怡凡, 申鎮(zhèn)
【申請人】大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司