一种小型工业锅炉烟气脱硫装置的制作方法

本实用新型涉及工业废气净化环保及能源领域，特别是涉及一种小型工业锅炉烟气脱硫装置。

背景技术：

煤炭生产时为了确保井下安全，必须排除大量的矿井水。矿井水主要来源于地下水，煤矿开采过程中，地下水与煤、岩层接触，发生一系列物理、化学和生化反应，其特性取决于成煤的地质环境和煤系地层的矿物化学成分。

随着神东矿区煤炭资源开发，矿井涌水量和采空区积水量不断增大，2006年内的大柳塔矿、活鸡兔井、上湾矿、补连塔矿、哈拉沟矿、石圪台矿、乌兰木伦矿矿井年涌水量平均为1470.5m³/h，总量合计为1266.7万m³。神东矿区矿井水中pH一般为7.5～8.37，属中性～弱碱性水；矿化度变化范围为341.6～1915.4mg/L，属淡水～微咸水，水质类型主要为SO₄·Cl(HCO₃)-Na型水，含盐成分主要是Ca、K、Mg等，部分水质的可溶性固体和硫酸根、氯离子含量超标，硬度较高，基本属于高悬浮物矿井水。

矿区燃煤工业小锅炉主要用于井口保温、提供浴水和矿区供热，大多数小锅炉没有配备有效的脱硫设备，实际锅炉排放烟气中SO₂的浓度约400～1000mg/Nm³，导致了对环境的污染；或者少数采用繁杂的设备进行脱硫，结构复杂，且需要另外采购石灰石、石灰等脱硫剂，修建成本较高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种小型工业锅炉烟气脱硫装置，该装置利用碱性矿井水，使矿井水中碳酸氢根、钙、镁离子等成分应用到烟气脱硫中，既实现了以废治废，又节省了碳酸钙、氧化镁、氨水、海水等资源，更简化了繁杂的脱硫系统，降低了投资费用。

一种小型工业锅炉烟气脱硫装置的具体方案如下：

一种小型工业锅炉烟气脱硫装置，包括：

带填料区的脱硫塔，脱硫塔一侧与矿井水储罐通过管路连接以向脱硫塔内通入碱性矿井水，脱硫塔开有烟气入口，脱硫塔顶部开有烟气出口，在填料区的上部设置矿井水入口。

上述烟气脱硫装置，通过填料使矿井水与烟气充分接触，碱性矿井水中含有大量的HCO₃^-，碱性矿井水作为脱硫吸收剂，代替湿法脱硫工艺中的石灰石/石灰、氧化镁、氨/氨水、海水，结合湿法脱硫塔，简化了繁杂的脱硫系统，降低了投资费用，脱硫塔内烟气流速通常情况下控制在2-3m/s。

脱硫的主要化学反应如下(以碳酸氢根为例)：

浆液里的主要反应为：

SO₂+H₂O＝H₂SO₃

其他反应：

MCO₃+H₂SO₃——→MSO₃+CO₂+H₂O

HF+M(HCO₃)₂——→MF₂+CO₂+H₂O

HCl+M(HCO₃)₂——→MCl₂+CO₂+H₂O

进一步地，为了对脱硫废液进行利用，所述脱硫塔底部与沉淀池连接，沉淀池与矿井水处理单元连接，沉淀池内上清液可返回到矿井水处理单元进行后续处理，沉淀池内的污泥可定时清运，与锅炉灰渣一并处理。

为了强化脱硫塔内矿井水与烟气的充分接触，所述脱硫塔内布置空气喷枪，空气喷枪与氧化风机连接，空气喷枪设于填料区的下方。

为了在输送泵停止后，方便将管路中的矿井水排尽，所述管路的底部设有放空阀门，此外，浆液在耐磨管路内的冲刷速度大于矿井水的结垢速度，因此可选择较小的管路管径。

在所述脱硫塔的顶部设置机械除雾器，除雾器设于矿井水入口的上方，用于去除烟气中携带的液滴，以减少对烟囱的腐蚀。

因矿井水中具有较高的氯离子浓度，因此，需要对整个系统进行防腐控制，所述脱硫塔的材料为钢衬玻璃鳞片或玻璃钢，玻璃钢材质由于其耐腐耐磨、施工周期短、材料可塑性强等特点，应用于脱硫塔时更加经济适用。

所述管路的材料为玻璃钢或PP材料。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型中通过矿井水储罐与脱硫塔的连接，使矿井水应用到烟气脱硫中，脱硫后的废液返回矿井水处理单元，既实现了以废治废，又节省了碳酸钙、氧化镁、氨水、海水资源及其处理费用，更简化了繁杂的脱硫系统，降低了投资费用，极大地减少了副产物的排放，可产生良好的环境效益和社会效益。

2)本实用新型中为了避免氯离子对管路等设备的腐蚀，特对脱硫塔及管路等的材料进行了选择，有效延长了装置的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型中装置的示意简图；

图2位本实用新型中脱硫塔内布置结构图；

图中所示：1.氧化风机，2.矿井水储罐，3.脱硫塔，4.烟气入口，5.沉淀池，6.矿井水处理单元，7.烟气出口，8.除雾器，9.矿井水入口，10.填料区，12.氧化槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的矿区脱硫设备缺乏、设备繁杂的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种小型工业锅炉烟气脱硫装置。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种小型工业锅炉烟气脱硫装置，该装置包括带填料区的脱硫塔3，脱硫塔3一侧与矿井水储罐2通过管路连接以向脱硫塔3内通入碱性矿井水，脱硫塔3开有烟气入口4，脱硫塔3顶部开有烟气出口，在填料区10的上部设置矿井水入口9。

上述烟气脱硫装置，该装置中通过填料使矿井水与烟气充分接触，碱性矿井水中含有大量的HCO₃^-，碱性矿井水作为脱硫吸收剂，代替湿法脱硫工艺中的石灰石-石膏法中的石灰石/石灰、镁法脱硫中的氧化镁、氨法脱硫中的氨水、海水脱硫中的海水等，使矿井水应用到烟气脱硫中，脱硫后的废液返回矿井水处理单元，既实现了以废治废，又节省了碳酸钙、氧化镁、氨水、海水资源及其处理费用，更简化了繁杂的脱硫系统，降低了投资费用，极大地减少了副产物的排放，可产生良好的环境效益和社会效益。

上述过程中，脱硫的主要化学反应如下(以碳酸氢根为例)：

浆液里的主要反应为：

SO₂+H₂O＝H₂SO₃

其他反应：

MCO₃+H₂SO₃——→MSO₃+CO₂+H₂O

HF+M(HCO₃)₂——→MF₂+CO₂+H₂O

HCl+M(HCO₃)₂——→MCl₂+CO₂+H₂O

通过上述的反应过程，实现对SO₂的去除，为了不使脱硫废液造成二次污染，所述脱硫塔底部与沉淀池5连接，沉淀池5与矿井水处理单元6连接，沉淀池5内上清液可返回到矿井水处理单元6进行后续处理，沉淀池内的污泥可定时清运，与锅炉灰渣一并处理。

为了将矿井水与烟气接触后产生的亚硫酸盐转化为硫酸盐，所述脱硫塔3内布置空气喷枪，空气喷枪与氧化风机1连接，空气喷枪设于烟气入口4的下方，这样在脱硫塔3内底部形成氧化槽12。

为了在输送泵停止后，方便将管路中的矿井水排尽，所述管路的底部设有放空阀门，此外，浆液矿井水在耐磨管路内的冲刷速度大于矿井水的结垢速度，因此可选择较小的管路管径，以提高矿井水的流动速度。

在所述脱硫塔3的顶部设置机械除雾器8，除雾器8设于矿井水入口9的上方，用于去除烟气中携带的液滴，以减少对烟囱的腐蚀。

因矿井水中具有较高的氯离子浓度，因此，需要对整个系统进行防腐控制，所述脱硫塔的材料为钢衬玻璃鳞片或玻璃钢，玻璃钢材质由于其耐腐耐磨、施工周期短、材料可塑性强等特点，应用于脱硫塔时更加经济适用。

此外，所述管路的材料为玻璃钢或PP材料，以具备防腐性能。矿井水的化学成分中碱性成分含量不同，在作为脱硫剂应用时要根据具体成分分析来确定矿井水用量。以pH值为8.1～8.3，HCO₃^-浓度约为1200mg/L、CO₃^2-浓度约为100mg/L的矿井水为例，经实验测定，矿井水对SO₂的吸收容量约为1～1.06kg/m³。

就举例来说，针对10t/h锅炉1台，烟气量约为3万Nm³/h，燃用硫分0.5％的低硫煤，引风机排烟温度为150℃，烟气中SO₂含量为890mg/Nm³。该项目所用矿井水，pH值为8.1～8.3，HCO₃^-浓度约为1200mg/L，CO₃^2-浓度约为100mg/L。

根据上述装置进行计算，脱硫装置正常运行后，烟气出口温度为50℃左右，出口净烟气中SO₂浓度＜400mg/Nm³，脱硫效率约为60～80％，正常运行每小时矿井水流量需求约14m³。

可见，该实用新型具有相当的脱硫性能与脱硫效率，能够满足燃用低硫煤的工业小锅炉SO₂排放要求，造价仅为传统湿法脱硫系统的1/2，表现出了良好的效果。

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