专利名称：半干预调质石灰石-石膏烟气脱硫方法
技术领域：
本发明涉及一种大中型电站煤粉锅炉的脱硫方法，尤其涉及一种带半干预调质塔的石灰石-石膏烟气脱硫方法。
背景技术：
从国外引进的石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，由于效率高(对so2
可达95%以上)、煤种和负荷适应性好、技术成熟等显著优点，已成为国内大型火电机组的首选工艺，在市场上占有绝对主导地位。但是，近年来国内电厂花巨额投资上马的众多脱硫装置，并未达到预期的S02总量减排效果，致使国家减排so2目标的完成十分困难。其主要原因是该装置的实际可用率低(国家"十一五"规划要求可用率达到90%)，能耗高和运行维修费用贵，以致高效率的技术没有达到应有的总量减排。除经济和管理方面的原因外，技术方面的原因主要是腐蚀问题。大量的实践已证明，该法对S03的脱除效率不高，约为30-50%,脱硫后的烟气温度仅有50'C左右，即使像国内绝大多数工程实践那样，安装气-气换热器(GGH)将烟温升高到8(TC左右，该烟气仍在S03酸露点之下，仍具有很强的腐蚀性，不可避免地造成堵塞、腐损和泄漏，对系统的稳定和经济运行带来很大的威胁(参见阎维平等著"电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制"；钟秦编著"燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例"；曾庭华"烟气脱硫系统不宜取消旁路烟道的分析"，"毛健雄等著"煤的清洁燃烧"等等)。因此，如
何处置这种烟气，已经成为争论的焦点，不少专家和业主提出了取消气-
气换热器的呼吁，工程上也趋向改用国外的高防腐性的湿烟囱技术(参见赵鵬高，马果^^等"石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺不宜安装烟气换热器"；曾华庭，马斌等"湿法烟气脱硫系统的安全性及优化"；杨杰"湿法烟气脱硫机组烟自防腐技
术探讨"等等)。湿烟囱技术是采用钛或镍合金板作烟囱内衬来防止腐蚀的，另外也有用玻璃泡沫耐酸砖做内衬的。这些技术成熟可靠，但须在原烟囱内再套烟囱，减少了通流面积，施工难度大，造价昂贵。国内有用新研制的防腐涂料，但性能尚未得到长期运行的考验。此外，大多数脱硫
塔的入口粉尘浓度要求小于150 200mg/Nm3，实际上，由于现有静电除尘器难以达到要求的效率，而脱硫塔的除尘效率仅有50-70%,无法确保出口浓度低于50 mg/Nm3的国家排放标准。
专利号为ZL200520114233.0的实用新型公开了一种烟气脱硫的预处理装置，采用喷水洗涤法，这属于湿法脱硫，它与下游的主喷淋脱硫塔功效重复；它的工作温度在50'C左右，普通的不锈钢无法抵御Cl离子集结造成的腐蚀，需要采用昂贵的合金或高级防腐材料；同时，喷水除尘作用将在塔底部产生大量泥浆，循环水泵需换成泥浆泵，增加了能耗以及系统的不可靠性；而且，此装置本身产生的和下游主脱硫塔的脱硫废水仍需处理。因此，该实用新型在原理上属于湿式化学反应法，在实际应用上有较大的困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种带半干烟气预调质的石灰石-石膏烟气脱硫方法，该方法可以实现二级脱硫和三级除尘，达到高效低耗和运行可靠的目标，有良好的经济和环境效益。其适用于大中型电站煤粉锅炉新建脱硫和除尘工程，也可用于现有石灰石-石膏法烟气脱硫工程的升级改造。
本发明的主要原理是利用so3露点高和原始锅炉烟气含尘浓度大的
特点，在电除尘器前增设半干法烟气调质塔(以下简称调质塔)，使so3在
进入脱硫塔之前就被清除，从而消除对尾部烟道、风机和烟囱腐蚀威胁。
本发明的可由以下技术方案完成
一种带半干烟气预调质的石灰石-石膏烟气脱硫方法，从锅炉出来的烟气先进入调质塔进行一级脱硫和一级除尘，然后进入电除尘器进行二级除尘，再进入脱硫塔进行二级脱硫和三级除尘，最后通过烟闺排入大气。烟气在调质塔内被喷入塔内的雾化水急冷到烟气的酸露点以下，使
so3凝结为硫酸雾，并吸附在飞灰颗粒的表面，飞灰颗粒吸收喷出的水
雾而变重变大，部分落入塔底，实现半干法一级脱硫和一级除尘。
其中，烟气酸露点以下的温度在90 11(TC范围内。其中，脱硫增压风机可置于脱硫塔之后。
其中，雾化水的来源为脱硫废水，当脱硫废水不足时，可以使用电厂的其他工艺废水。
其中，调质塔包括上升烟道、顶部烟气分配器、塔体、连接螺旋升降机构、空气雾化喷枪和出口挡板，来自锅炉的烟气通过上升烟道和顶部烟气分配器的若干个分烟道，进入塔体，相应数量的空气雾化喷枪安置在各分烟道中心，并可通过螺旋升降机构调节其相对位置，使水雾充分覆盖烟气，但不会沾到壁面。
其中，空气雾化喷枪的空气雾化喷嘴采用双流体喷嘴，外有头部带锥状縮口的空气保护套管，空气雾化喷嘴通过水和压縮空气实现喷水雾化，水压力为0.5-0.7MPa，雾化空气压力为0.4-0.6MPa。
其中，不安装气-气换热器和烟道、烟囱防腐内衬。
其中，本脱硫方法也适用于石灰石-抛弃法烟气脱硫。
本发明的有益效果在于
a. 调质塔和脱硫塔的联合作用，可以使烟气中S03等强酸性成分基本脱除完，消除对下游烟道、引风机和烟囱的腐蚀威胁。同时脱硫废水也无需专门处理即可全部用作调质塔雾化水，达到废水零排放的目标。
b. 由于腐蚀威胁的消除和烟气含尘量的进一步降低，脱硫增压风机可置
于脱硫塔之后，实现整个脱硫系统的最优化布置，节能10-15%;也可
布置在脱硫塔之前，节能5-8%。C.由于调质塔的除尘作用和电除尘器效率的改善，使进入脱硫塔的粉尘大幅度降低，有利于脱硫效率的提高，同时能获得高品质石膏产品。
d. 由于消除了腐蚀的威胁，无须设置昂贵的气-气换热器去加热脱硫后的烟气，也不必对烟道和烟囱增加昂贵的钛镍合金板内衬或其它专门的防腐措施，即可消除事故频发的瓶颈。
e. 大幅度降低整个系统的投资和运行维修费用，显著提高系统的可用率。
图1为带烟气预调质的石灰石-石膏脱硫方法的流程图。图2为烟气调质塔结构示意图。图3为空气雾化喷枪示意图。
其中，1为上升烟道，2为顶部烟气分配器，3为塔体，4为连接螺旋升降机构，5为空气雾化喷枪，6为出口挡板，7为空气雾化喷嘴，8为空气保护套管，9为空气雾化喷枪管，IO为固定装置。
具体实施例方式
在传统的石灰石-石膏脱硫工艺中，来自锅炉的烟气先进入电除尘器进行一级除尘(电除尘)，然后通过引风机进入脱硫塔进行一级脱硫(主要脱除S02)和二级除尘(洗涤除尘)，最后通过烟囱排入大气。传统脱硫工艺中烟气的流程如下锅炉出口一电除尘器一引风机一脱硫系统进口挡板一脱硫增压风机一气-气换热器(降温侧) 一 脱硫塔一气-气换热器(升温侧)一脱硫系统出口挡板一烟囱，并在引风机和脱硫进口挡板之间设有带密封挡板的烟气旁路直通烟囱，以备锅炉启动和脱硫系统发生故障时使用。采用湿烟囱技术的工艺方案时仅去掉气-气换热器，其余部流程不变。脱硫增压风机的作用是克服新增脱硫系统的阻力，如进出口挡板、脱硫塔、气气换热器及烟道等。为避免潮湿、腐蚀和磨损等恶劣的工作环境， 一般设计均将该风机置于脱硫塔之前。本发明是对传统石灰石-石膏法脱硫工艺的改进，即在电除尘器前增 加调质塔，并优化传统的工艺流程，参见图l。从锅炉出来的烟气先进入 调质塔进行一级脱硫(主要脱除S03)和一级除尘，经过电除尘器进行二 级除尘，再经过脱硫塔的二级脱硫和三级除尘后，由脱硫增压风机送入 烟囱。由于腐蚀威胁的消除和烟气含尘量的进一步降低，脱硫增压风机 可置于脱硫塔之后。这样，通过引风机和增压风机的实际烟气流量均较 传统工艺有大幅度的减少，从而实现整个脱硫系统的最优化布置。
图2是烟气调质塔的结构示意图。调质塔由上升烟道1、顶部烟气分 配器2、塔体3、连接螺旋升降机构4、空气雾化喷枪5和出口挡板6等 组成。来自锅炉的烟气通过上升烟道1和置于塔体3顶部的顶部烟气分 配器2的具有若干个分烟道(视烟气量的大小可分为3 12个)，进入塔 体3。相应数量的空气雾化喷枪5安置在各分烟道中心，并可通过螺旋升 降机构4调节其相对位置，使水雾充分覆盖烟气，但不会沾到壁面。塔 体3底部侧壁上的出口装置接电除尘器，塔体3底部的出口装置接气力 除灰装置。
喷雾系统由过滤装置、水箱、水泵、管道、阀门、空气雾化喷枪、 压縮空气及计量控制装置等组成。图3为空气雾化喷枪5的示意图。空 气雾化喷枪5由空气雾化喷嘴7、空气保护套管8、空气雾化喷枪管9和 固定装置10组成。空气雾化喷嘴7是市购双流体喷嘴，它是通过水和压 縮空气的碰撞混合和压力突变实现喷水雾化的，水压力为0.5-0.7MPa， 雾化空气压力为0.4-0.6MPa。空气保护套管8的头部带有锥状縮口，内 通空气，具有防磨和清洗喷嘴外部的功能。调质塔烟气出口温度是通过 调节喷水量来控制的。
从锅炉空气预热器来的烟气，温度通常为130-14(TC左右，进入调质 塔后，被喷入塔内的雾化水急冷到IO(TC左右(一般在90-ll(TC的范围内，视具体烟气条件而定，如烟气入口温度、S0 3浓度、水蒸汽含量和飞灰 的浓度性质等等)，即烟气的酸露点以下，使S03凝结为硫酸雾，并吸附
在飞灰颗粒的表面，随飞灰在调质塔和下游的电除尘器中被清除。烟气
中so3凝结成的硫酸雾滴极小，是以亚微米级气溶胶的形式存在，极易
被吸附在烟气中高浓度、比表面积大的飞灰颗粒上。在这个过程中，主
要机理是多孔固体表面对气溶胶的物理吸附，S03的脱除率在95%以上， 并可同时清除大部分HC1和HF。与此同时，该调质塔还具有除尘功能， 因为喷出的水雾可使粉尘变重变大，在出口挡板6的离心力的作用下， 较粗粉尘落入塔底。根据类似的实践经验，调质塔雾化喷水的除尘效率 可达50-70%。此外，由于烟气温度下降，通过电除尘器的烟速减缓，再 加烟气湿度增大，粉尘的比电阻下降，都可使电除尘器的效率提高，最 终导致脱硫塔的入口粉尘浓度和最终烟囱排放浓度的进一步下降。
雾化水的来源为未经处理的脱硫废水，可实现脱硫废水零排放。当 脱硫废水不足时，可以使用电厂的其他工艺废水。也可根据需要，单独 使用其他工艺废水或天然江河水达到降温调质的目的。喷水降温的工作 温度在10(TC左右，并有留有足够的干燥时间，因此，烟气调质塔内是干 的，塔底出的也是干灰。由于实现了三级除尘，可确保最终的烟尘排放 浓度低于国家标准。
本发明中的脱硫方法，也适用于石灰石-抛弃法烟气脱硫工程，仅有 调质塔雾化水来源的不同。
尽管上文对本发明的具体实施方式
给予了详细描述和说明，但是应 该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效 改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神 时，均应在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种带半干烟气预调质的石灰石-石膏烟气脱硫方法，从锅炉出来的烟气先进入烟气调质塔进行一级脱硫和一级除尘，然后进入电除尘器进行二级除尘，再进入脱硫塔进行二级脱硫和三级除尘，最后通过烟囱排入大气，其特征在于，烟气在烟气调质塔内被喷入塔内的雾化水急冷到烟气的酸露点以下，使SO3凝结为硫酸气溶胶雾，并吸附在飞灰颗粒的表面，而飞灰颗粒吸收喷出的水雾变重变大，部分落入塔底，实现半干法一级脱硫和一级除尘。
2、 如权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于，烟气酸露点以下的温度 在90 11(TC范围内。
3、 如权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于，脱硫增压风机可置于脱 硫塔之后。
4、 如权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于，雾化水的主要来源为脱 硫废水，可以补充或单独使用电厂的其他工艺废水和天然水。
5、 如权利要求l-4任意一项所述的脱硫方法，其特征在于，调质塔包括上 升烟道(1)、顶部烟气分配器(2)、塔体(3)、连接螺旋升降机构(4)、空气 雾化喷枪(5)和出口挡板(6)，来自锅炉的烟气通过上升烟道(1)和置于塔 体(3)顶部的顶部烟气分配器(2)的具有若干个分烟道，进入塔体(3)，相 应数量的空气雾化喷枪(5)安置在各分烟道中心，并可通过螺旋升降机构(4) 调节其相对位置，使水雾充分覆盖烟气，但不会沾到壁面。
6、 如权利要求5所述的脱硫方法，其特征在于，空气雾化喷枪(5)的空 气雾化喷嘴(7)采用双流体喷嘴，外有头部带锥状缩口的空气保护套管(8)， 空气雾化喷嘴(7)通过水和压縮空气实现喷水雾化，水压力为0.4-0.7MPa， 雾化空气压力为0.3-0.6MPa。
7、 如权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于，不配置气-气换热器和烟 道、烟囱防腐内衬。
8、 如权利要求1所述的脱硫方法，也适用于石灰石-抛弃法烟气脱硫。
全文摘要
本发明涉及一种带半干烟气预调质的石灰石-石膏烟气脱硫方法，从锅炉出来的烟气先进入半干法烟气调质塔进行一级脱硫和一级除尘，然后进入电除尘器进行二级除尘，再进入脱硫塔进行二级脱硫和三级除尘，最后通过烟囱排入大气。烟气在调质塔内被喷入塔内的雾化水急冷到烟气的酸露点以下，使SO<sub>3</sub>凝结为硫酸气溶胶雾，并吸附在飞灰颗粒的表面，飞灰颗粒吸收喷出的水雾而变重变大，部分落入塔底，实现半干法一级脱硫和一级除尘。该方法适用于大中型电站煤粉锅炉新建脱硫和除尘工程，也可用于现有石灰石-石膏法烟气脱硫工程的升级改造。
文档编号B01D53/50GK101537310SQ20081003496
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者房靖华, 杨天徐 申请人:房靖华