一种双效烟气净化装置及其净化方法
【专利说明】一种双效烟气净化装置及其净化方法
[技术领域]
[0001] 本发明涉及净化废气的一般方法及为这类方法特别设计的设备或装置技术领域， 具体是一种双效烟气净化装置及其净化方法。
[【背景技术】]
[0002] 近年来，大气污染形势愈加严重，严重的雾霾现象对全国各地人民生活和工作带 来了巨大影响，也对国家经济发展蒙上了阴影，作为主要大气污染物排放控制手段的烟气 脱硫技术承担了巨大的责任。虽然，国内烟气脱硫技术经过十多年的发展，许多脱硫公司都 推出了自己的脱硫技术，但实际应用过程中仍然发现了许多不能解决的问题，特别是最新 2011版《火电厂大气污染物排放标准》和执行大气污染物特别排放限值的通知，使许多企业 将面临脱硫系统二次改造的问题。虽然，关于湿法脱硫吸收塔的专利技术层出不穷，但面对 新的环保形势仍有许多问题急需解决，国内脱硫技术需要一种新的技术来适应，本发明专 利结合各种脱硫主流技术的优缺点进行大胆创新具有较大的优势。
[0003] 目前，国内应用最广泛的湿法脱硫吸收塔为喷淋塔，如公开号为102225308A的一 种湿法烟气脱硫吸收塔，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫，包括氧化反应池和吸收区两大 部分，吸收塔下方设有呈圆形的氧化反应池，上方设有呈方形的吸收区，在吸收区下部设喷 浆管和与喷浆管连接的喷嘴。喷浆管为同心变径管，喷浆管与喷嘴用法兰连接。与喷浆管 连接的喷嘴的安装角垂直向上。吸收塔的氧化反应池与吸收区侧壁连接方式为方形内接圆 连接或方形外切圆连接，吸收塔钢壁在吸收区开设喷浆管和喷嘴检修人孔门。接入氧化反 应池底部的陶瓷内衬氧化空气管按外口高、内口低的形式倾斜15~20°安装。该技术具有 维护简单、方便，降低维护成本的技术效果，但经过长期实践总结仍有以下问题急需解决：
[0004] 1、一般情况下，喷嘴入口浆液的压力越高，喷出的雾化浆液粒径越小，使烟气与雾 滴接触的总表面积最大，但由于过细的雾滴容易被烟气夹带并穿过除雾器，排入大气引起 PM2. 5超标，故喷淋塔的喷嘴喷出的雾滴粒径一般控制在平均2. 5mm，由于雾滴之间始终都 有一定的距离间隔，无法保证烟气与雾滴的100%接触，同时由于液滴较小，液滴内部流动 不明显，这就限制了喷淋塔在高硫煤情况下的使用。特别是在执行大气污染物特别排放限 值地区，环保要求SO2的排放浓度必须低于50mg/Nm3。对于含硫量较高的煤种，一般含硫量 在2. 0%以上时，脱硫效率需要达到99%以上，喷淋塔无法满足要求。目前，有许多国内脱硫 项目因喷淋塔的脱硫效率限制，不得不限制燃煤含硫量，给企业增加了巨大的运行成本。
[0005] 2、虽然喷淋塔在靠近塔壁处均采用上下喷角为90°的喷嘴，但还是无法避免喷嘴 喷出的浆液对塔壁冲刷，这样塔壁防腐层容易脱落，引起钢塔壁腐蚀。
[0006] 3、由于烟气从喷淋塔的水平方向进入、水平方向引出，而且横截面随容量增大。另 外吸收区有效距离短，使得吸收区烟气速度分布难以均匀。另一方面，由于喷嘴布置的局 限，造成喷淋层中间位置的脱硫效率比四周要高。这样，喷淋塔的脱硫效率无法稳定达到 98. 5%以上的水平。
[0007] 4、在含硫量较高的情况下，为了达到排放标准，喷淋塔通常采用增加喷淋层数的 方法解决，但最多加能到6层。这样，带来了层间细小雾滴碰撞变大互相干扰、吸收塔烟气 阻力大幅增加、循环浆液泵扬程增加电耗增加和检修维护一系列不利影响。
[0008] 5、由于进入到吸收塔内部的烟尘粒径ΙΟμπι以下约占80%，2. 5μπι以下约占45%， 基于同样的气液接触原理，喷淋塔的除尘效率一般约为50%，按最新2011版《火电厂大气污 染物排放标准》和执行大气污染物特别排放限值的通知要求，这样，吸收塔入口烟尘浓度不 能超过40~60mg/Nm3,几乎所有的吸收塔前电除尘器和部分布袋除尘器需要改造。
[0009] 近年来液柱塔脱硫工艺在实际应用中体现出了一些优势，但由于液柱塔为方形空 塔，由于钢结构在各处受力不均匀，需要增加许多加强筋来稳定结构，这样，液柱塔的整体 钢材耗量比喷淋塔要多约30%，限制了液柱塔的市场推广。
[0010] 通过长期的工程设计和运行实践，结合喷淋塔和液柱塔技术各自优点，规避各自 缺点，最终形成一种新的双效烟气净化装置，不仅完全避免了以上提到的问题，而且使得整 个脱硫系统建设投资更少、运行成本更低、运行更稳定，并能满足在燃煤含硫量< 2. 5%时， SO2的排放浓度低于50mg/Nm3的最新最严环保要求，填补国内石灰石-石膏湿法脱硫工艺超 高脱硫效率的技术空白。同时，在烟气净化装置入口烟尘浓度小于80mg/Nm3时可以满足最 新最严烟尘排放要求。目前，国内位于执行大气污染物特别排放限值地区的脱硫项目很多 都面临现有技术改造无法达到SO2排放浓度低于50mg/Nm3和烟尘排放浓度低于20~30mg/ Nm3的情况。
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【发明内容】
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[0011] 本发明的目的就是为了解决现有技术中脱硫塔的上述不足之处，提供一种结构新 颖、安全可靠，可有效提高脱硫效率和除尘效率，提高运行稳定性和经济性的双效烟气净化 装置，包括浆液循环泵、氧化浆池、吸收反应区，烟气净化装置的下部设有氧化浆池，烟气净 化装置上部为吸收区，在烟气净化装置下部一侧靠近氧化反应池处设有烟气净化装置入口 烟道，烟气净化装置顶部一侧设有排烟管道，所述的吸收反应区包括喷浆管和喷嘴，喷嘴设 在喷浆管上，喷嘴与喷浆管用FRP缠绕粘接，喷嘴的出水口垂直向上设置，其特征在于所述 的喷浆管设在靠近烟气净化装置入口烟道上方〇. 8~Im处，所述的喷浆管为一层，多个喷 浆管在圆形吸收区平面分布呈均匀并排布置，多个喷嘴在每根喷浆管上呈并排均匀布置， 同时保证有足够的安装空间，相邻喷浆管之间的间距、相邻喷嘴之间的间距以及喷嘴与塔 壁之间的间距根据不同的烟气净化装置尺寸和喷浆量做间距调整，烟气净化装置整体呈圆 柱形并采用钢结构材质。本发明低位均匀布置的喷浆管能对烟气起整流作用，能使烟气净 化装置内烟气分布均匀，同时垂直向上喷出的吸收剂浆液在烟气净化装置内各区域都能与 烟气均匀无死角接触，同时也能有效避免喷嘴喷出的浆液对塔壁的直接冲刷，下落的浆液 能对喷管和喷嘴形成自清洗，能防止喷管和喷嘴结垢和堵塞，在吸收剂浆液上升和下落过 程中发生的流场湍流程度大，气液交织程度高，在垂直向上喷出的吸收剂浆液顶部形成的 吸收剂液膜对烟气进行全面覆盖，使脱硫效率和除尘效率可以达到非常高的水平，同时吸 收剂浆液大液滴通过不断碰撞形成不断更新的表面，也大大提高了脱硫效率和除尘效率， 使烟气净化装置具有超高脱硫效率和水膜除尘效果的双效烟气净化装置。
[0012] 所述的间距调整方法为：按烟气净化装置的烟气流速为3. 5m/s和实际烟气流量 确定烟气净化装置的直径，再根据烟气中SO2浓度和要求的脱硫效率，按以下最小液气比计 算公式计算出理论液气比值，
[0013] 最小液气比计算公式：
[0014] 最小液气比=[IO16X (烟气中SO2浓度）X脱硫效率ν(64Χ出口浆液中S浓度 值）
[0015] 烟气中SO2浓度单位：mg/m3
[0016] 出口楽液中S浓度单位：kmol/m3
[0017] 出口浆液中S浓度由浆液中CaSO4 · 2H20和CaSO3. 1/2H20的比例计算确定。以上 计算是基于反应平衡进行的，工程实际中应在计算基础上考虑1~1. 2的系数余量。在实际 工程运用时也可结合经验曲线（图4)直接取值，并对比理论值后选取。选取了的合适液气 比后，再根据液气比（L/G)公式
所需的总循环浆液量，单个喷嘴直径为DN30~DN40,根据单个喷嘴浆液量和总循环浆液量 确定喷嘴总数，最后根据每根喷浆管的长度均匀布置喷嘴，但喷嘴之间最大间距不得超过 350mm，最小间距不得小于200mm，一般中心位置喷嘴间距都一样，只调整四周靠塔壁的2~ 3个喷嘴间距；喷浆管的数量根据烟气净化装置直径和喷浆管直径，按间距250~350_确 定数量；喷浆管和喷嘴沿圆形烟气净化装置中心线左右对称布置，烟气净化装置内部边上 最短的喷浆管不单独设进浆液接口，只设一根侧联管与旁边一根喷浆管连通。
[0018] 所述的喷浆管进口位置处设方形FRP法兰，烟气净化装置上对应位置开孔并外接 钢方法兰，喷浆管上FRP方法兰和烟气净化装置对应位置钢方法兰用螺栓连接，所有进入 烟气净化装置的喷浆管均直线延伸连接在浆液循环泵出口母管上母线处。
[0019] 所述的循环母管为"T"形结构，并沿两边浆液流动方向逐渐变径，所述的"T"形结 构为由两根变径管对接并在接口处与另一管路连接的三通结构，浆液循环泵采用并联运行 方式，每台循环泵出口均安装电动蝶阀，每台循环泵出口浆液汇合后通过逐渐变径形成等 径循环母管，等径循环母管从下方中间位置进入"T"形结构循