一种分级反应复合脱硫塔的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中的烟气脱硫塔及其构件，属于环境保护技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，我国许多城市大气污染严重，特别是雾霾气象灾害频发，严重危害人类健康与生存，人们前所未有地渴望能够经常看到蓝天白云。
[0003]为此，政府有关部门制定了一系列的法律、法规，而部分地区则出台了更为严格大气污染物防治计划，要求新建、在建火电机组必须采用烟气清洁排放技术，现有60万千瓦以上火电机组基本完成烟气清洁排放技术改造，达到燃气机组排放标准要求(S02< 35mg/Nm3，烟尘< 5mg/Nm3，NOx^ 50mg/Nm 3)，实现超净排放。
[0004]燃煤烟气中含有大量的SO2、烟尘，还含有少量的HC1、HF、S03、重金属等污染物，目前烟气脱硫采用最多的是湿法烟气脱硫工艺，湿法中的石灰石-石膏法脱硫，技术成熟、运行稳定，是当今世界上应用最多的脱硫工艺。在国外石灰石-石膏法占到脱硫装置总量的85%，而国内更是占到脱硫装置总量的90%以上。湿法脱硫塔的主要功能为脱除S02，同时也具有脱除烟尘及其它污染物的辅助功能。一般湿法脱硫的脱硫效率为90%?95%，在国内，有脱硫效率为97.5%的成功运行经验，但能达到燃气机组排放要求的湿法脱硫装置还没有使用业绩。而国外的湿法脱硫装置，没有这样高性能的脱硫要求。对于除尘，现行燃煤电站污染物排放标准中，排放烟气中粉尘含量一般地区按30mg/Nm3控制，重点地区按20mg/Nm3控制，但部分正在运行的脱硫塔出口粉尘含量超过50mg/Nm 3，甚至超过100mg/Nm3，对大气环境造成了恶劣影响。因此，提高脱硫塔除尘性能，使排放烟气中的粉尘低于5mg/Nm3 (燃气标准)超净粉尘排放，对解决雾霾问题，改善大气质量，具有积极的作用。
[0005]常规石灰石-石膏脱硫塔一般采用喷淋塔的形式，逆流方式布置。烟气通过吸收塔入口从浆液池上部进入在吸收塔内，依次通过喷淋层、除雾器后，经烟囱排放。浆液由各喷淋层多个喷嘴喷出，向下运动，与烟气逆流接触发生物理及化学作用，对烟气中的二氧化硫进行洗涤脱除，同时气流中的粉尘颗粒与液滴之间发生惯性碰撞、拦截、扩散、凝聚以及重力沉降等作用，使粉尘被捕集。浆液从烟气中吸收硫的氧化物SO2、烟尘以及其它污染物后落入脱硫塔下段浆池，并在浆池中被强制氧化、结晶。
[0006]脱硫效率:常规脱硫塔一般为单段吸收，即吸收塔只有一个浆池，不论设置几个喷淋层，吸收二氧化硫的浆液组成相同。在这种情况下，提高脱硫效率的主要手段有两个:1)提高喷淋浆液的层数或浆液流量，即提高液气比；2)增加石灰石浆液的加入量，提高吸收浆液的PH值，即提高Ca/S比。对于前者，液气比提高在一定范围内可以明显提高脱硫效率，超过了这一范围，再增大液气比对提高脱硫效率的作用有限；对于后者，提高Ca/S比，可以显著增加脱硫效率，但是过高的Ca/S比必然会增大石灰石消耗量，非常不经济。
[0007]除尘效率:常规脱硫塔除尘效率不高，一般只有50%，主要有两个主要原因:1)脱硫塔喷淋洗涤除尘效率低；2)排放烟气中携带脱硫浆液，而浆液中含有石膏等固体颗粒物，使最终排放烟气中的粉尘颗粒增加。
【实用新型内容】
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种分级反应复合脱硫塔，在同一吸收塔内实现脱硫、除尘、氧化和结晶，该装置不仅可以提高二氧化硫脱除效率，而且可以显著提高吸收塔的除尘效率；采用该装置的烟气得到高效净化，净烟气中的SCV#量低于20mg/Nm3、烟尘含量低于5mg/Nm3，达到甚至超越了燃气机组的排放要求，实现烟气的超净排放。
[0009]为解决上述技术方案，本实用新型采用以下技术方案:
[0010]一种分级反应复合脱硫塔，塔内由下至上分为穿流式气体分布段、喷淋吸收洗涤段、沸腾薄膜高效吸收段、除雾净化段；穿流式气体分布段设有I?2层单排管或筛板式气体分布装置；喷淋吸收洗涤段设有2?5层喷淋层；其特征在于:沸腾薄膜高效吸收段设有I个独立的气液混合反应器；除雾净化段设有2?3层屋脊折板除雾器；所述的气液混合反应器主体为沸腾薄膜持液层，上面隔空设置液体分布器，所述沸腾薄膜持液层包括一层覆盖塔整个水平截面的集液盘，集液盘上布置有多个往上突出于盘面形成槽状的通孔式升气孔，每个升气孔均被一个具有底部收口和侧壁小孔的盒状气罩封闭扣合。
[0011]按上述技术方案，集液盘上的升气孔垂直于集液盘盘面，且升气孔水平截面为矩形或圆柱形。
[0012]按上述技术方案，所述气罩的侧壁小孔设置在气罩侧壁的底部接近集液盘处，与升气孔的筒壁相对。
[0013]按上述技术方案，所述集液盘设置处塔水平截面积为喷淋区塔水平截面积的I?2倍。
[0014]按上述技术方案，每一层喷淋层在塔外设置一台浆液循环泵，液体分布器与石灰石浆液泵相连；沸腾薄膜持液层经溢流通道流入最高层喷淋层对应的循环泵入口管道；除雾器上方空塔顶部设置塔出口。
[0015]按上述技术方案，设置I?2层筛板式气体分布装置，各筛板式气体分布装置上布置有许多孔，开孔方式是圆孔或方孔，开孔率为10%?50% ;喷淋层设置2?5层；除雾器设置2?3层且为屋脊折板式除雾器。
[0016]按上述技术方案，在两层喷淋层之间增设一个环形结构的流体分布增效环，环形结构截面积为塔横截面积3?30%。
[0017]由此，该脱硫塔结构与常规单段吸收塔不同，采用了分段设计，整个脱硫塔分为5段功能区，并设置有喷淋吸收洗涤段、沸腾薄膜高效吸收段两个吸收段，在下段采用相对较低的PH值，脱除烟气中大量的SO2，在上段采用相对较高的PH值，对烟气中剩余的302实现精脱除。与现有技术相比，本实用新型提供的分级反应复合脱硫塔为烟气超净排放的脱硫塔，具有以下特点:
[0018](I)在脱硫塔入口烟气上方的穿流式气体分布段设置I?2层筛板式气体分布装置，该装置不仅能够均布烟气，解决烟气偏流，提高脱硫及除尘性能；同时该分布装置上也可以有一定厚度的液膜，因此对so2&烟尘也有很高的脱除效率。由于烟气一般以垂直方向进入吸收塔，因此烟气进入脱硫塔后，靠近脱硫塔入口处的烟气流速较低，远离脱硫塔入口处的烟气流速较高，使烟气流速在脱硫塔截面上分布不均，造成烟气偏流现象。本实用新型中设置了筛板式气体分布装置，烟气在筛板的作用下，沿着筛板向四周扩散，脱硫塔截面上较大流速烟气和较小流速烟气流速进行再混合，达到流量再分配的作用，使通过筛板后的烟气在脱硫塔截面上分配均匀，从而解决烟气偏流的问题。另一方面，液体由上部的喷淋吸收洗涤段落到筛板上形成一定厚度的液膜，含SO2和烟尘气体进入吸收塔后，部分SO 2和粉尘被筛孔泄漏下来的液滴所捕获，未被捕获的SO2和微细粉尘通过筛板的筛孔穿过液膜，激起大量的气泡形成泡沫层，SO2在泡沫层被浆液吸收，而粉尘在惯性、扩散作用的同时又不断地受到泡沫的扰动，不断改变方向，增加了粉尘与液体的接触机会，气体得到进一步的净化。由于筛板的除尘包括气泡、液膜对粉尘的捕集作用，其除尘效果比喷雾塔除尘器的除尘效率高，尤其是脱除PM2.5及以下细小粉尘的性能很高，远高于喷淋洗涤的除尘效率。同时，筛板式烟气分布器均布气流的作用，对提高后续除雾器的除雾效果也有良好的帮助。
[0019](2)在喷淋吸收洗涤段设有2?5层喷淋层，每个喷淋层设有独立的循环泵，石膏氧化结晶段的喷淋浆液由循环泵送至各喷淋层。此段循环采用相对较低的PH值(4.2?
5.6)，脱除烟气中大部分的S02。喷淋层可以设置常规螺旋空心锥喷嘴，也可设置高效双头雾化喷嘴，喷嘴喷出的液滴直径越小，雾滴与SO2和粉尘接触的比表面积越大，脱硫及除尘效率就越高。在采用双头喷嘴时，同等能耗下，就能获得更小的雾滴直径，强化了传质效果，在同等能耗条件下提高了脱硫和除尘效率。
[0020](3)每两层喷淋层之间可以选择性设置流体再分布增效环，进一步有效减少烟气的边壁效应，并对喷淋到增效环上的浆液进行二次再分布，提高浆液分布的均匀性和接触面积，从而提高脱硫和除尘效率。流体分布增效环一般设置在两层喷淋层之间，是按照塔径和流场分布要求，在塔壁上设计的一个环形结构，环形结构截面积一般为塔截面积3?30 %。脱硫塔中的喷淋层向下喷射浆液，其中靠近塔中心浆液覆盖率较大，远离塔中心的浆液覆盖率较小。脱硫塔内烟气向上运动，与浆液逆流接触，当烟气通过喷淋层后，由于塔中心浆液流量较大而靠近塔壁浆液流量较小，使烟气向塔壁扩散，造成塔壁周围烟气流量过大，从而致使塔壁烟气流速较高，易造成烟气边壁效应。在两层喷淋层之间增设流体分布增效环，可以使塔壁周围流速较高的烟气再均布，从而可以有效减少烟气的边壁效应。
[0021](4)在沸腾薄膜高效吸收段设有I个独立的气液混合反应器，其核心部分是沸腾薄膜持液层，较高PH值的石灰石浆液通过持液层上方的液体分布器均匀分布到薄膜持液层，形成一层石灰石浆液液膜，液膜中的浆液与上升的烟气发生反应后通过溢流流回下部最高一层喷淋层对应的循环泵入口管道。沸腾薄膜持液层结构包括一层覆盖塔全截面的集液盘，集液盘上布置有多个矩形或圆柱形升气孔，每个升气孔均被一个底部开若干小孔的气罩封扣，烟气通过升气孔进入气罩，再通过气罩底部间隙和周边多个侧壁小孔沿着水平方向进入液膜层，与浆液充分混合，使浆液形成沸腾状态并与浆液发生反应。由于沸腾薄膜区浆液在塔全截面均布，无塔壁泄漏效应，气液充分接触，SO2、烟尘脱除效率高。薄膜区浆液与喷淋吸收段浆液独立，可采用5.4?6