CN112774426A - 一种脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，包括独立循环喷淋装置；该独立循环喷淋装置包括由上至下依次设于脱硫塔内的循环喷淋层、导流帽层、喷淋水收集层；循环喷淋层包括若干呈中心对称、平面排布的喷嘴；导流帽层包括若干梯形导流帽，各梯形导流帽与所述循环喷淋层的喷嘴一一对应，且梯形导流帽位于对应喷嘴的正下方；所述喷淋水收集层位于梯形导流帽正下方，且喷淋水收集层处设有供烟气流通的通道；独立循环喷淋装置还包括设于脱硫塔外部的喷淋水冷却循环装置。本发明通过喷淋/冷凝的协同作用，使喷淋水温度降低，更有利于超细粉尘、气溶胶的凝并，提高了粉尘、可溶性盐、三氧化硫和硫酸雾的脱除效率。

Description

一种脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置

技术领域

本发明涉及脱硫深度提效改造及烟气冷凝领域。

背景技术

石灰石/石膏湿法烟气脱硫是燃煤电站锅炉、工业锅炉最常用的脱硫工艺，应用比例超过90%。其基本流程是让烟气通过脱硫塔，脱硫塔内通过多个喷淋层对烟气进行喷淋，捕集烟气中的二氧化硫、粉尘、可溶性盐、三氧化硫和硫酸雾等。

脱硫装置设计处理能力取决于装置入口的二氧化硫浓度以及脱硫排放的限值标准，前者由燃煤成分和热值决定，后者取决于当地环保部门执行的排放标准。当这两个因素会发生变化时，即电厂根据经营需求拟采用更高硫分的燃煤，或环保部门对排放标准限值要求进一步提升时，需要对脱硫装置设计处理能力进行提升，即提效改造。在脱硫装置入口二氧化硫浓度提升不太明显，现有装置裕量稍有不足时，或排放要求小幅提高，即改造所需处理能力提升较小时，一般采用增加一个喷淋层，或增加塔内托盘等改进方式。

进入脱硫塔的烟气为高温烟气，烟温一般在110℃~130℃之间，低温可到约90℃，高温可到约160℃。烟气在脱硫塔内与喷淋下来的循环浆液接触，烟气被降温至约50℃，同时因烟气和浆液换热充分，浆液温度被升至约50℃，大量的水分蒸发后随烟气带走，形成脱硫后的饱和净烟气。饱和净烟气中烟气湿度约11%，由于该烟气中携带了喷淋液滴，所以烟气中携带了粉尘、可溶性盐、三氧化硫和硫酸雾等污染物。饱和烟气在烟囱中不断降温，形成新的冷凝水，部分冷凝水随烟气带走，部分随烟囱内壁流下，但烟气始终保持饱和状态。饱和烟气在排出烟囱（约210m高）后，环境温度更低，大量的烟气在空气中冷凝，形成“白色烟羽”。部分地区为消除烟羽视觉上的污染，同时收集烟气中携带的粉尘、可溶性盐、三氧化硫和硫酸雾等污染物，要求电厂采取消除烟羽措施。消除烟羽一般采取冷凝-再热措施，再热目的是提高烟气抬升高度，增强扩散能力，同时烟气被加热后形成水蒸气的不饱和状态，避免冷凝形成烟羽；冷凝目的是在脱硫喷淋后降低烟气温度，使得饱和烟气凝结出水分，同时收集烟气中的粉尘、可溶性盐、三氧化硫和硫酸雾等污染物，冷凝后的烟气通过再热到较高温度即可实现视觉上的烟羽消除，冷凝过程的同时也降低了再热所需能耗。

以上方式将脱硫与消除烟羽分步进行，能耗均较大，且需要在脱硫塔外增设额外的换热装置进行烟气处理，在较大的增加了成本的同时还增加了其余所需设备的占地面积。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种充分利用脱硫塔原有空间、且能同步实现脱硫提效和烟气冷凝作用的一体化装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，包括独立循环喷淋装置；该独立循环喷淋装置包括由上至下依次设于脱硫塔内的循环喷淋层、导流帽层、喷淋水收集层；循环喷淋层、梯形导流帽层、喷淋水收集层均位于脱硫塔内、除雾器上方；循环喷淋层包括若干呈中心对称、平面排布的喷嘴；导流帽层包括若干梯形导流帽，各梯形导流帽与所述循环喷淋层的喷嘴一一对应，且梯形导流帽位于对应喷嘴的正下方；所述喷淋水收集层位于梯形导流帽正下方，且喷淋水收集层处设有供烟气流通的通道；独立循环喷淋装置还包括设于脱硫塔外部的喷淋水冷却循环装置，循环喷淋层的喷嘴喷出的喷淋水依次经梯形导流帽、喷淋水收集层、喷淋水冷却循环装置重新回到喷嘴，形成喷淋水循环。

本发明通过独立于脱硫塔原喷淋循环系统的循环喷淋装置，利用喷淋/冷凝协调作用，同步实现脱硫提效和烟气冷凝的效果，同时主要部件包括循环喷淋层、导流帽层与喷淋水收集层，其均设于现有脱硫塔内空间，节约空间，减少了投资成本；独立的喷淋水循环，不直接进入原有的脱硫浆液系统，不影响脱硫系统水平衡。

同时喷淋水收集层处通过供烟气流通的通道设置，不影响烟气由下至上流通，又能够有效收集与烟气直接换热后的喷淋水。

进一步的，喷淋水收集层包括若干收集槽、环形汇集槽；所述环形汇集槽呈环状、沿脱硫塔内壁一圈固定设于脱硫塔内；收集槽呈“∧”型，平行分布于脱硫塔同一水平截面内，各收集槽的两端位于环形汇集槽的正上方或直接与环形汇集槽相连；相邻收集槽之间的间隙形成上述供烟气流通的通道。

进一步的，收集槽通过水平钢架支撑杆固定设于脱硫塔内；导流帽通过金属连接杆与收集槽连接，固定设于脱硫塔内。

进一步的，收集槽的“∧”型的两端与水平面的夹角为5°±1°。收集槽的设置，能够更加有效的收集喷淋水。

进一步的，收集槽之间的间隙的总面积大于收集槽所处脱硫塔内水平截面面积的50%，以便更加有效的通过烟气。

进一步的，循环喷淋层的喷嘴覆盖面在30%～35%之间，可满足此脱硫塔截面内与烟气的充分混合。

进一步的，喷淋水冷却循环装置包括集水箱、喷淋循环泵、换热器、加药箱、加药箱输送泵；环形汇集槽内的喷淋水通过连接管路依次通过集水箱、喷淋循环泵、换热器后进入循环喷淋层；加药箱通过加药箱输送泵与集水箱相连。换热器可采用板式换热器，采用热泵做冷源，实现低品质热量的回收。

进一步的，集水箱呈中上部细长、下部粗矮的“L”型。通过“L”型的设置，可以节省喷淋循环泵的出力，减少能耗。同时集水箱的设置高度位于脱硫塔中部位置处，可以进一步节省喷淋循环泵的出力。

进一步的，集水箱的底部、进水端的正下方设有斗型收集碗，斗型收集碗底部设有集水箱排污口，斗型收集碗近喷淋循环泵一侧的集水箱底部设有阻泥隔板。利用斗型收集碗对喷淋水中含有的固体进行收集，并可通过集水箱排污口将底部含有固体的喷淋水部分排至原脱硫塔浆液系统，而无需增设排污处理设施。并利用阻泥隔板，防止含有固体的喷淋水渗漏。

进一步的，斗型收集碗为多个，各斗型收集碗底部均设有一个集水箱排污口，以便实现更加有效的固体收集。

进一步的，加药箱上方设有加药口。

进一步的，集水箱底部与喷淋循环泵相连，集水箱顶部与加药箱输送泵相连。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明脱硫深度提效改造与烟气冷凝一体化装置可直接在现有脱硫塔内空间加装，同步实现脱硫提效和烟气冷凝，节约空间，减少投资成本。

2、采用本发明一体化装置能有效提高二氧化硫脱除效率：通过单独的喷淋系统及配套的加药装置，可灵活适应二氧化硫脱除能力提升的各种需求，如：脱硫装置入口二氧化硫浓度短时间内大幅升高；雾霾天气时，环保部门对二氧化硫的排放浓度有进一步要求；电厂自身对脱硫装置的出力有更高要求。

3、本发明采用喷淋冷却方式对烟气进行冷凝，使喷淋冷却水和烟气进行混合式直接换热，可以提高换热效率，减少投资成本。

4、通过喷淋/冷凝的协同作用，使喷淋水温度降低，更有利于超细粉尘、气溶胶的凝并，提高了粉尘、可溶性盐、三氧化硫和硫酸雾的脱除效率。

5、提高“L”型集水箱的布置高度，同时中上部采用细长型布置，可以节省喷淋循环泵的出力，减少能耗。

6、“L”型集水箱下方的斗型收集碗便于含固液体的收集，通过斗型收集碗下方的排污口将含固液体排至脱硫塔浆液系统，无需增设排污处理设施。

7、在喷淋循环水泵的出口安装板式换热器，采用热泵做冷源，可实现低品质热量的回收。

8、冷凝回收的水不直接进入脱硫浆液系统，不影响脱硫系统水平衡，回收的水品质较高，可作为除雾器冲洗水、滤布冲洗水等，减少脱硫装置补水。

附图说明

图1为本发明脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置与脱硫塔的位置关系示意图；

图2为图1中梯形导流帽与收集槽的侧视图；

图3为图1中收集槽与环形汇集槽的俯视图；

图4为图1中集水箱的结构示意图。

图中，1-脱硫浆液喷淋层，2-浆液循环泵，3-除雾器，4-循环喷淋层，5-梯形导流帽，6-收集槽，7-环形汇集槽，8-下水管口，9-集水箱，10-进水端“A侧”，11-出水端“B侧”，12-斗型收集碗，13-阻泥隔板，14-集水箱排污口，15-板式换热器，16-喷淋水冷却用循环水进水口，17-喷淋水冷却用循环水出水口，18-喷淋循环泵，19-加药箱，20-加药箱输送泵，21-加药口，22-金属连接杆，23-水平钢架支撑杆。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：

如图1-图4所示，本发明采用脱硫塔内独立循环喷淋装置，可以进一步一体化实现烟气冷凝、消除烟羽的作用，本发明脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置的主体部分—独立循环喷淋装置布置在脱硫塔内除雾器3的上方空间位置，脱硫塔内还设有脱硫浆液喷淋层1及除雾器3。其中，脱硫浆液喷淋层1、除雾器3及塔外设置的浆液循环泵2均按照系统原有设计布置。

独立循环喷淋装置布置在除雾器3的上方空间位置，并在塔外连接加药装置、“L型”集水箱9和循环冷却系统。

独立循环喷淋装置包括循环喷淋层4、梯形导流帽5、“∧型”收集槽6、环形汇集槽7；循环喷淋层4由若干个带有中空锥喷嘴的喷淋装置呈中心对称的平面排布而成，循环喷淋层4下方布置与中空锥喷嘴一一对应的梯形导流帽5，梯形导流帽5同样呈中心对称的平面排布而成，梯形导流帽5下方布置若干“∧”型收集槽6。如图3所示，“∧”型收集槽6为多个，平行设置于脱硫塔同一水平截面内，相邻“∧”型收集槽间隙设置，“∧”型收集槽6两端连通下方设置的环形汇集槽7，环形汇集槽7呈圆环形布置在脱硫塔内壁上，并与塔外的“L”型集水箱9和循环喷淋冷却系统相连。

饱和湿烟气可自下向上通过“∧”型收集槽6和梯形导流帽5的间隙，而梯形导流帽5上方的喷淋冷却水不能自由通过，被“∧”型收集槽6收至环形汇集槽7。梯形导流帽5和“∧”型收集槽6通过金属连接杆22连接；“∧型”收集槽6、环形汇集槽7通过水平钢架支撑杆23水平布置在塔内。

本发明采用脱硫塔内的独立循环喷淋装置对脱硫后烟气进行冷却降温，通过喷淋冷却水不断降低饱和烟气温度，形成新的冷凝水，减少了烟气中的水分，消除烟囱的“白色烟羽”现象；同时通过循环喷淋系统及配套的加药装置，提升脱硫装置对二氧化硫脱除能力。在喷淋/冷凝的协同作用下，有效脱除烟气中的二氧化硫、粉尘、可溶性盐、三氧化硫和硫酸雾等污染物。

锅炉原烟气进入脱硫系统后，通过脱硫浆液循环泵2进行循环喷淋，烟气通过脱硫浆液喷淋层1后，携带了大量液滴，烟气通过除雾器3时，通过除雾器3的补集作用，去除掉烟气中大部分的液滴。烟气通过除雾器3后，与独立循环喷淋装置的循环喷淋层4进行换热，通过喷淋水进行降温冷凝，烟气中的部分水分凝聚，与喷淋水共同由“∧”型收集槽6和环形汇集槽7收集。由于通过除雾器3的烟气仍然携带部分液滴，所以，通过独立循环喷淋装置再次对烟气中含有的粉尘、可溶性盐、三氧化硫和硫酸雾等污染物进行补集。

循环喷淋水及烟气的冷凝水通过梯形导流帽5落到“∧”型收集槽6后，收集到的液体向槽体两端流动，流向环形汇集槽7内，环形汇集槽7内收集的水经过收水装置下水管口8，由“L”型集水箱进水端“A侧”10流入“L”型集水箱9内，“L”型集水箱出水端“B侧”11的下部布置出水口，“L”型集水箱9设计为中上部细长型，下部粗矮型的储水装置，上部可以提高液位，节省泵的出力，“L”型集水箱进水端“A侧”10下部布置斗型收集碗12，可以对含固液体起到沉淀作用，斗型收集碗12的底部设有“L”型集水箱排污口14，在“L”型集水箱9内需对喷淋水进行加药处理，“L”型集水箱出水端“B侧”11的上部与加药箱19相连接，加药箱19在上方留有加药口21，配置好的加药液体通过加药箱输送泵20输送至“L”型集水箱出水端“B侧”11。处理后的水经过出水口进入板式换热器15进行换热，系统外循环冷却水由喷淋水冷却用循环水进水口16进入，从喷淋水冷却用循环水出水口17流出，通过热泵进行循环换热冷却，冷却后的循环喷淋水通过喷淋循环泵18再次进入循环喷淋装置进行喷淋。

为了更加高效的收集喷淋水，循环喷淋装置中的梯形导流帽5采用梯形形状（如图2所示，梯形导流帽包括上表面和两侧向外倾斜的导流面，上表面与导流帽整体呈梯形），便于喷淋冷却水的扩散和导流，同时梯形导流帽5与“∧”型收集槽6通过金属连接杆22连接，可使“∧”型收集槽6高效收集喷淋水和冷凝水。

本实例可选地，“∧”型收集槽6中采用“∧”型设计，两端与水平面的倾角约5°，环形汇集槽7采用环形设计，位于收集槽6的正下方，同时环形汇集槽7的底面向外倾斜向下设计，底面与水平面的倾角约5°，便于“∧型”收集槽6和环形汇集槽7对水的补集。

本实例可选地，“L”型集水箱9采用“L”型布置，并搭建在具有一定高度的平台上（高度可位于脱硫塔中部高度位置处），中上部采用细长型结构，节省了喷淋循环泵18的出力，减少能耗；细长型结构下方布置斗型收集碗12，便于含固液体的收集；同时设置阻泥隔板13，防止含固液体的渗漏，如图4所示。

Claims (12)

1.一种脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置包括独立循环喷淋装置；所述独立循环喷淋装置包括由上至下依次设于脱硫塔内的循环喷淋层、导流帽层、喷淋水收集层；所述循环喷淋层、梯形导流帽层、喷淋水收集层均位于脱硫塔内、除雾器上方；所述循环喷淋层包括若干呈中心对称、平面排布的喷嘴；所述导流帽层包括若干梯形导流帽，各梯形导流帽与所述循环喷淋层的喷嘴一一对应，且所述梯形导流帽位于对应喷嘴的正下方；所述喷淋水收集层位于所述梯形导流帽正下方，且喷淋水收集层处设有供烟气流通的通道；所述独立循环喷淋装置还包括设于脱硫塔外部的喷淋水冷却循环装置，所述循环喷淋层的喷嘴喷出的喷淋水依次经梯形导流帽、喷淋水收集层、喷淋水冷却循环装置重新回到喷嘴，形成喷淋水循环。

2.根据权利要求1所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述喷淋水收集层包括若干收集槽、环形汇集槽；所述环形汇集槽呈环状、沿脱硫塔内壁一圈固定设于所述脱硫塔内；所述收集槽呈“∧”型，平行分布于脱硫塔同一水平截面内，各收集槽的两端位于所述环形汇集槽的正上方或直接与环形汇集槽相连；相邻收集槽之间的间隙形成所述供烟气流通的通道。

3.根据权利要求2所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述收集槽通过水平钢架支撑杆固定设于所述脱硫塔内；所述导流帽通过金属连接杆与收集槽连接，固定设于脱硫塔内。

4.根据权利要求3所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述收集槽的“∧”型的两端与水平面的夹角为5°±1°。

5.根据权利要求4所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述收集槽之间的间隙的总面积大于收集槽所处脱硫塔内水平截面面积的50%。

6.根据权利要求5所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述循环喷淋层的喷嘴覆盖面在30%～35%之间。

7.根据权利要求1至6任一所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述喷淋水冷却循环装置包括集水箱、喷淋循环泵、换热器、加药箱、加药箱输送泵；所述环形汇集槽内的喷淋水通过连接管路依次通过集水箱、喷淋循环泵、换热器后进入循环喷淋层；所述加药箱通过加药箱输送泵与集水箱相连。

8.根据权利要求7所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述集水箱呈中上部细长、下部粗矮的“L”型。

9.根据权利要求8所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述集水箱的底部、进水端的正下方设有斗型收集碗，斗型收集碗底部设有集水箱排污口；所述斗型收集碗近喷淋循环泵一侧的集水箱底部设有阻泥隔板。

10.根据权利要求9所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述斗型收集碗为多个，各斗型收集碗底部均设有一个集水箱排污口。

11.根据权利要求7所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述加药箱上方设有加药口。

12.根据权利要求7所述的脱硫深度提效与烟气冷凝一体化装置，其特征在于，所述集水箱底部与喷淋循环泵相连，集水箱顶部与加药箱输送泵相连。

Images