CN211462651U

CN211462651U - 一种喷淋散射塔

Info

Publication number: CN211462651U
Application number: CN201922126220.XU
Authority: CN
Inventors: 胡健; 陆涛; 任育杰; 谢添卉; 张新; 王启; 杨立新; 刘双林; 于志军; 苏广通; 任福春; 张安强
Original assignee: CECEP INDUSTRIAL ENERGY CONSERVATION CO LTD
Current assignee: CECEP INDUSTRIAL ENERGY CONSERVATION CO LTD
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2029-12-02

Abstract

本实用新型提供一种喷淋散射塔，通过在散射塔中设置储烟室，烟气进入散射塔后先在储烟室中通过喷淋装置喷淋进行初步处理，然后烟气通过散射器进入吸收浆液中再次进行脱硫脱硝处理，处理后的烟气经过烟气上升通道进入上仓并通过烟气出口排出。本实用新型中储烟室沿散射塔内壁设置一周，中间区域构成烟气上升通道，从而使吸收浆液中的烟气能够更加顺畅的通过烟气上升通道排出。本实施例中设置有吸收浆液流量传感器以及氨流量传感器，能够实时监测散射塔中吸收浆液的循环情况以及氨供给量，从而调整循环泵和氨供给泵的工况；通过在烟气出口处设置NO_x传感器和SO_x传感器，实时监测烟气处理情况并调整散射塔的工况，实现高效的脱硫脱硝处理。

Description

一种喷淋散射塔

技术领域

本实用新型涉及脱硫脱硝领域，具体涉及一种喷淋散射塔。

背景技术

燃煤污染物是大气污染物的主要来源之一，对各种形式的燃煤锅炉进行烟气污染物处理，是工业领域对大气污染治理的重要工作。湿法脱硫，特别是石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术是燃煤企业主采用的脱硫技术，该技术虽然脱硫效率能够达到95％，以脱硫塔入口SO₂浓度1500mg/Nm3为例，脱硫效率需要达到97.7％才能使其出口SO₂低于35mg/Nm3。当前应对该问题的主要方法是进行脱硫塔的改造，如增加喷淋层、进行双塔串联、单塔双循环等方式，提高脱硫效率，改造后的脱硫塔脱硫效率基本能够满足SO₂低于35mg/Nm3的要求，但使得脱硫系统复杂、烟气阻力增大，投资和运行成本均高涨。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种喷淋散射塔，以至少解决现有喷淋散射塔结构复杂、投资和运行成本高的问题，具体方案如下：

一种喷淋散射塔，包括塔体以及位于所述塔体内部的腔体；所述塔体的侧壁设置有烟气进口，所述塔体的顶部设置有烟气出口；所述腔体包括上仓、中仓和下仓，所述上仓中设置有除雾器和水膜板，所述水膜板设置在所述除雾器下方；所述中仓中包括储烟室，所述储烟室由顶板、侧板、所述塔体的侧壁和散射器组成；所述烟气进口设置在组成所述储烟室的塔体侧壁上，所述储烟室中在所述烟气进口的上方设置有喷淋装置；所述下仓的底部容纳有吸收浆液；

所述散射器的底部设置有出气口，所述出气口伸入至所述吸收浆液中；所述中仓中除去所述储烟室之外的空间构成烟气上升通道，所述烟气上升通道连通所述下仓和所述上仓；所述塔体外部设置有第一循环泵，所述第一循环泵通过管道分别连接所述喷淋装置和所述下仓。

基于上述，所述塔体外部还设置有第二循环泵，所述第二循环泵通过管路分别连接所述喷淋装置和所述下仓。

基于上述，所述储烟室在所述腔体中沿所述塔体的内壁设置一周，所述储烟室的中间设置所述烟气上升通道。

基于上述，所述塔体的侧壁上与所述水膜板对应的位置还设置有用于给所述水膜板提供水分的水进入口。

基于上述，所述第一循环泵和所述第二循环泵所在管路上分别设置有吸收浆液流量传感器。

基于上述，所述喷淋散射塔上设置有用于检测所述下仓中吸收浆液PH值的PH值传感器以及用于显示PH值的PH表。

基于上述，所述第一循环泵和所述第二循环泵所在的管道并联设置，并联后的管道一端连接所述喷淋装置，另一端连接所述下仓并通过氨供给泵连接氨水供应单元。

基于上述，所述氨供给泵所在管路上设置有氨流量传感器。

基于上述，所述烟气出口处设置有NO_x传感器和SO_x传感器。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型在喷淋散射塔中设置有储烟室，烟气进入喷淋散射塔后先在储烟室中通过喷淋装置喷淋进行初步处理，然后烟气通过散射器进入吸收浆液中再次进行脱硫脱硝处理，处理后的烟气经过烟气上升通道进入上仓并通过烟气出口排出。本实用新型中储烟室沿散射塔内壁设置一周，中间区域构成烟气上升通道，且烟气上升通道对应的吸收浆液中不设置散射器，从而使吸收浆液中的烟气能够更加顺畅的通过烟气上升通道排出。

本实施例中设置有吸收浆液流量传感器以及氨流量传感器，从而能够实时监测喷淋散射塔中吸收浆液的循环情况以及氨供给量，从而调整循环泵和氨供给泵的工况；并通过在烟气出口处设置NO_x传感器和SO_x传感器，实时监测烟气处理情况，并根据烟气处理情况确定是否调整喷淋散射塔的工况，实现高效的脱硫脱硝处理。

附图说明

图1是本实用新型实例中喷淋散射塔浆液PH控制流程图；

图2是本实用新型实例中喷淋散射塔浆液PH控制效果图；

图3是本实用新型实例中喷淋散射塔脱硝控制流程图；

图4是本实用新型实例中喷淋散射塔脱硝控制效果图；

图5是本实用新型实例中喷淋散射塔脱硫控制流程图；

图6是本实用新型实例中基础解耦控制方框图；

图7是本实用新型实例中分段延时解耦控制方框图；

图8是本实用新型实例中氨量调节控制效果图；

图9是本实用新型实例中喷淋散射塔结构示意图。

图中：1为烟气出口；2为除雾器；3为水膜板；4为上仓；5为中仓；6为下仓；7为上升通道；8为烟气通道；9为散射器；10为吸收浆液；11为气泡发生器；12为喷淋装置；13为烟气进口；14为水进入口；15为循环泵；16为循环泵；17为氨供给泵。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供了一种喷淋散射塔，如图9所示，该喷淋散射塔包括塔体以及位于塔体内部的腔体；塔体的侧壁设置有烟气进口13，塔体的顶部设置有烟气出口1；腔体分为上仓4、中仓5和下仓6，上仓4中设置有除雾器2和水膜板3，水膜板3设置在除雾器2下方；中仓5中包括储烟室，储烟室由顶板、侧板、塔体的侧壁和散射器9组成；烟气进口13设置在组成储烟室的塔体侧壁上，储烟室中在烟气进口13的上方设置有喷淋装置12；下仓6的底部容纳有吸收浆液10。

散射器9的底部设置有出气口，出气口伸入至吸收浆液10中，在散射器9中包括气泡发生器11；中仓5中除去储烟室之外的空间构成烟气上升通道7，烟气上升通道7连接下仓6和上仓4；塔体外部设置有循环泵15和循环泵16，两个循环泵均通过管道分别连接喷淋装置12和下仓6。塔体的侧壁上与水膜板3对应的位置还设置有用于给水膜板3提供水分的水进入口14，本实用新型中塔体呈圆柱形，储烟室在腔体中沿塔体的内壁设置一周，储烟室的中间设置烟气上升通道7，从图9可以看出，本实施例中烟气上升通道7下方的吸收浆液中没有设置散射器，这样能够便于吸收浆液中的烟气进入烟气上升通道7。

本实施例中两个循环泵所在的管道并联设置，并联后的管道一端连接喷淋装置，另一端连接下仓并通过氨供给泵17连接氨水供应单元，两个循环泵所在管路上分别设置有吸收浆液流量传感器。同时喷淋散射塔上设置有用于检测下仓中吸收浆液PH值的PH值传感器以及用于显示PH值的PH表，氨供给泵所在管路上设置有氨流量传感器，并且在烟气出口处设置有NO_x传感器和SO_x传感器。

本实用新型中喷淋散射塔的运行原理为，原烟气从烟气进口进入储烟室中，经循环泵吸入的浆液经过喷淋装置喷出雾化，对原烟气进行初次脱硫脱硝处理，然后处理后的烟气通过散射器进入吸收浆液，将下仓的吸收浆液二次处理后经烟气上升通道进入上仓，然后依次经过水膜板和除雾器的处理后从烟气出口排出，从而实现烟气脱硫脱硝处理。

本实用新型中喷淋散射塔控制系统包括PH值控制、脱硝控制和脱硫控制。湿式氨法脱硫工艺的主要特点是以氨作为SO₂的基础吸收剂。氨是一种良好的碱性吸收剂，其碱性强于钙基吸收剂。

对于脱硝反应，SCR出口烟气经过臭氧氧化之后，烟气中的NO_x主要包括三种成分，NO、NO₂和N₂O₅，其中NO含量很低，假设其不会发生吸收反应，N₂O₅极易溶于水变成HNO₃而完全脱除，因此，喷淋段的脱硝反应主要是指NO₂与(NH₄)₂SO₃_(NH₄)HSO₃的混合溶液发生的化学反应。

NO₂与(NH₄)₂SO₃_(NH₄)HSO₃的混合溶液发生的化学反应是相当复杂的，在整个过程中。一类是NO₂与(NH₄)₂SO₃_(NH₄)HSO₃的混合溶液的反应，在这类反应中，另一类反应是S被空气中O₂的氧化反应，这类反应的发生将使溶液部分S被氧化成

从而阻碍了NO₂的进一步吸收。在边界层上三个不可逆的NO₂吸收反应会并行发生，它们分别为：

2NO₂+H₂O→HNO₃+HNO₂ (3)

二氧化氮的吸收速率随亚硫酸氨浓度的增加而增加，但当吸收液浓度大于0.1mol/L时，(NH₄)₂SO₃溶液与NO₂间的吸收反应与吸收液浓度无关。

对于脱硫反应，对于湿法烟气脱硫而言，pH值越大，吸收液碱性越强，SO₂的脱除效率也越高。同时，吸收剂氨的挥发受pH值的影响较大，兼顾脱硫效率和吸收剂的利用率，氨法脱硫pH值一般控制在5.0～6.0之间。在此pH值范围内，溶液中没有游离的NH₃，氨法脱硫主要是以(NH₄)₂SO₃_(NH₄)HSO₃溶液的混合缓冲体系为基础，(NH₄)₂SO₃溶液直接与SO₂发生吸收反应。对NO_x起主要吸收作用的也是(NH₄)₂SO₃溶液。

根据氨法脱硫的基本原理，以(NH₄)₂SO₃-NH₄HSO₃-H₂O混合溶液为基础对SO₂进行吸收，主要发生如下反应：

吸收浆液中，对SO₂起吸收作用的是(NH₄)₂SO₃，NH₄HSO₃不具有吸收SO₂的能力。随着吸收反应的进行，吸收液中的NH₄HSO₃浓度逐渐增大，浆液吸收SO₂的能力开始下降，为了维持浆液的吸收能力，需要向系统内补充吸收剂NH₃，使部分NH₄HSO₃转化为(NH₄)₂SO₃：SO₂吸收反应生成亚硫酸铵达到一定的浓度后，吸收液定量排入氧化槽，亚硫酸铵被加压鼓入的空气氧化成为稳定的硫酸铵。其中涉及的主要反应有：

由于该反应是消耗亚硫酸根产生亚硫酸氢根，相较与亚硫酸氢根，NO₂更易于与亚硫酸根发生反应，因此，SO₂的存在将会对NO₂的吸收起到一定的阻碍作用，NO₂的存在对于SO₂的吸收影响很小。因此，本实用新型针对这一问题提供了耦合控制方法。

1、PH值控制如图1所示，喷淋散射塔浆液PH控制采用了串级加前馈的控制方案。主控制器接收PH设定值与浆液PH实际值的偏差信号，计算得出理论所需要氨流量，再将理论所需氨流量与实际氨供给量比较，偏差信号输入至副控制器，副控制器输出氨供给泵的调节信号，以此维持浆液PH稳定，本控制环节的反馈量选取了实际氨供给量，考虑到氨是由氨供给泵输送的，因此这里的实际氨供给量可以是检测到的氨供给流量，也可以是氨供给泵的转速或频率，几个量之间存在转换关系。

与前馈控制相比，反馈控制需要较长的时间，因为控制部分要在接到受控部分活动的反馈信号后才能发出纠正受控部分活动的指令，因此受控部分的活动可能发生较大波动。因此为减少系统的迟延，将锅炉负荷作为系统的前馈信号。

图1中六边形“1”为吸收液PH测量值与吸收液PH设定值差值报警信号；六边形“2”为理论需要的氨流量和实际氨供给量的差值报警信号；六边形“3”为计算输出的氨供给泵调节信号与氨供给泵转速反馈信号的差值报警信号。六边形4为切手动信号，六边形5为切自动信号，六边形7为跟踪信号。当任意偏差超出限值时，就会触发报警信号，通过切换逻辑将控制系统切至手动方式。只有当以上偏差信号均在允许的范围内时，系统才能投入自动运行方式。在手动方式下，六边形“6”信号被触发，通过控制逻辑，使控制器处于跟踪状态，以实现手自动无扰切换。

控制效果如图2所示，图2中曲线1表示pH值PV(实际测量)值，曲线3表示氨供给流量，曲线2表示pH值SP(目标设定)值，图2中可见，在两次切换pH值的SP值之后，通过氨供给量的自动调节，相应pH值都可以迅速被调节至新的SP值，效果良好。

2、喷淋散射塔脱硝控制

如图3所示，喷淋散射塔脱硝控制采用了串级回路控制方案。通过将实际喷淋散射塔出口NO_x浓度与其设定值作比较，将偏差信号输入至控制器，产生臭氧供给量调节信号，以此维持喷淋散射塔出口指标稳定。

图3中六边形“1”为NO_x含量实际值与设定值差值报警信号；六边形“2”为计算输出的臭氧供给泵调节信号与臭氧供给泵转速反馈信号的差值报警信号。即当任意偏差超出限值时，就会触发报警信号，通过切换逻辑将控制系统切至手动方式。只有当以上偏差信号均在允许的范围内时，系统才能投入自动运行方式。在手动方式下，六边形“6”信号被触发，通过控制逻辑，使控制器处于跟踪状态，以实现手自动无扰切换。

本控制环节的反馈量选取了实际臭氧供给量，考虑到臭氧是由臭氧供给泵输送的，因此这里的实际臭氧供给量可以是检测到的臭氧供给流量，也可以是臭氧供给泵的转速或频率，几个量之间存在转换关系。

控制效果如图4所示，曲线1表示出口NO_x含量SP值，曲线3表示臭氧供给流量，曲线2表示出口NO_x含量PV值，图4中可见，初始的NO_x出口含量与其设定值存在较大偏差，但是通过臭氧供给量的合理调节可以将其迅速调节至SP值。并且，在平稳状态下切换SP值，PV值的调节效果同样十分良好。

3、喷淋散射塔脱硫控制

如图5所示，喷淋散射塔脱硫系统采用了串级回路加解耦控制方案。通过将喷淋散射塔出口SO_x含量实际值与出口SO_x含量设定值作比较，将偏差信号输入至控制器，产生循环泵调节信号，以达到规定脱硫效率。

在脱硫控制过程中会消耗亚硫酸根产生亚硫酸氢根，相较与亚硫酸氢根，NO₂更易于与亚硫酸根发生反应，因此，SO₂的存在将会对NO₂的吸收起到一定的阻碍作用，而NO₂的存在对于SO₂的吸收影响很小。因此在PH值控制系统中，氨水的加入会对出口SO_x浓度产生影响，所以需要将氨水量信号通过耦合参数修正之后添加至控制系统中，以维持系统稳定。

将喷淋散射塔出口SO₂的实际含量值与出口SO₂设定含量值做差，将得到的SO₂差值输入主控制器，将实际氨供给量经过解耦模块中解耦系数调节后与主控制器的输出量计算得到理论循环泵调节信号；将理论循环泵调节信号与循环泵转速反馈信号做差后输入副控制器，将副控制器的输出量作为循环泵实际调节信号；循环泵根据循环泵实际调节信号控制吸收液控制阀从而实现循环输送喷淋散射塔浆液。

六边形“1”为塔出口二氧化硫含量实际值与塔出口二氧化硫含量设定值差值报警信号；六边形“2”为计算输出的循环泵调节信号与循环泵转速反馈信号的差值报警信号。即当任意偏差超出限值时，就会触发报警信号，通过切换逻辑将控制系统切至手动方式。只有当以上偏差信号均在允许的范围内时，系统才能投入自动运行方式。在手动方式下，六边形“6”信号被触发，通过控制逻辑，使控制器处于跟踪状态，以实现手自动无扰切换。

4、解耦控制

如图6所示，基础解耦控制方案一般采用标准前馈PID控制模块，操作可靠性高，操作等效性好；方案简单，用前馈系数KEF作为解耦系数，但是传统解耦控制中的解耦系数为固定值，但设备在生产运行时，在不同的工况下解耦系数会有改变。因此，如果使用固定解耦系数，那么解耦能力就不能一直处于最优状态。

为了弥补这个缺点，本实用新型设计了分段解耦方案，如图7所示，结合图5中的解耦模块，解耦模块中根据喷淋散射塔氨的不同输入量设定了对应的解耦系数，并在运行过程中切换，以实现分段解耦控制。将实际生产时的加氨量范围划分为三个范围，并通过测试获得每个范围对应解耦系数。将解耦系数存于选择模块中，该模块会根据当前氨量的范围选择相应的解耦系数进行调节；在其他实施方式中，解耦系数的个数不限于这里给出的三个，可以根据需要增加或者减少，解耦系数与氨量范围的对应关系可以根据工程经验确定。

由于喷淋散射塔的装置较大，在调节氨量之后，理论上要一段时候之后才会对出口SO_x产生影响，因此，如图7所示，在解耦系数之后添加一个延时模块，使得氨量的设定值在滞后一个设定时间后再传输给出口SO_x的MV值，此处MV为出口SO_x实际存在的烟气量，测量出来；进行解耦补偿调节，如此，便以基本模块为基础，实现了效果更好的解耦控制。

本实用新型具有以下优点：尽量选用标准控制模板，以保证控制系统的操作可靠性和操作等效性；实施方案应尽量简洁，以减少DCS中资源的占用；操作简单，直观；参数整定方便。图8所示为氨量调节控制效果对比图，曲线1表示氨量SP值，曲线2表示出口SO_x设定值，曲线3表示出口SO_x含量PV值，曲线4为吸收液循环量。由于加入了解耦模块，在氨量SP值改变后，吸收液循环量进行了预先调节，抵消了一部分干扰，使得过程参数更加平稳。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种喷淋散射塔，其特征在于：包括塔体以及位于所述塔体内部的腔体；所述塔体的侧壁设置有烟气进口，所述塔体的顶部设置有烟气出口；所述腔体包括上仓、中仓和下仓，所述上仓中设置有除雾器和水膜板，所述水膜板设置在所述除雾器下方；所述中仓中包括储烟室，所述储烟室由顶板、侧板、所述塔体的侧壁和散射器组成；所述烟气进口设置在组成所述储烟室的塔体侧壁上，所述储烟室中在所述烟气进口的上方设置有喷淋装置；所述下仓的底部容纳有吸收浆液；

2.根据权利要求1所述的喷淋散射塔，其特征在于：所述塔体外部还设置有第二循环泵，所述第二循环泵通过管路分别连接所述喷淋装置和所述下仓。

3.根据权利要求1或2所述的喷淋散射塔，其特征在于：所述储烟室在所述腔体中沿所述塔体的内壁设置一周，所述储烟室的中间设置所述烟气上升通道。

4.根据权利要求1所述的喷淋散射塔，其特征在于：所述塔体的侧壁上与所述水膜板对应的位置还设置有用于给所述水膜板提供水分的水进入口。

5.根据权利要求2所述的喷淋散射塔，其特征在于：所述第一循环泵和所述第二循环泵所在管路上分别设置有吸收浆液流量传感器。

6.根据权利要求1所述的喷淋散射塔，其特征在于：所述喷淋散射塔上设置有用于检测所述下仓中吸收浆液PH值的PH值传感器以及用于显示PH值的PH表。

7.根据权利要求2所述的喷淋散射塔，其特征在于：所述第一循环泵和所述第二循环泵所在的管道并联设置，并联后的管道一端连接所述喷淋装置，另一端连接所述下仓并通过氨供给泵连接氨水供应单元。

8.根据权利要求7所述的喷淋散射塔，其特征在于：所述氨供给泵所在管路上设置有氨流量传感器。

9.根据权利要求1所述的喷淋散射塔，其特征在于：所述烟气出口处设置有NO_x传感器和SO_x传感器。