一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置及方法
【专利摘要】一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置及方法，涉及烟气处理。所述装置设有烟气脱硫洗涤装置、脱硫液洗涤系统、脱硫液循环泵、声波团聚装置、雾滴捕集装置和冲洗喷嘴；烟气脱硫洗涤装置、声波团聚装置和雾滴捕集装置从下至上串接成整体，烟气脱硫洗涤装置下部设有脱硫烟气入口、脱硫液入口、脱硫液出口，脱硫液出口通过脱硫液循环泵与设于烟气脱硫洗涤装置内的脱硫液洗涤系统连接，由下至上按烟气流动的方向依次形成脱硫液贮存区、脱硫洗涤区、声波团聚长大区和雾滴捕集区域；在声波团聚装置对侧位置设有声源，声源经功率放大器与信号发生器连接，雾滴捕集装置的顶部接净化烟气出口，雾滴捕集装置上方设有冲洗喷嘴，冲洗喷嘴与冲洗水入口连接。
【专利说明】一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气处理，尤其是涉及一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置及方法。
【背景技术】
[0002]湿法烟气脱硫是目前我国烟气脱硫的主要工艺，虽然脱硫洗涤过程对大的粉尘颗粒具有一定的脱除效果，然而其对细颗粒的脱除却显得无能为力；相反，在脱硫过程中由于气液的强烈接触、气液夹带作用及多相反应的结晶析出作用，导致脱硫产物随脱硫烟气排出，使得烟气在脱硫后细颗粒的排放浓度反而升高。有研究表明，在安装有石灰石/石膏法脱硫系统的燃煤电厂烟气出口的细颗粒大多为PM2.5，除飞灰外，还有石膏、石灰石等组分。
[0003]目前，在湿发脱硫工艺前均装有除尘装置，如电除尘、机械除尘及布袋除尘等，这些除尘装置能有效去除大颗粒粉尘，而对PM2.5等小颗粒的除尘效果及其有限。近来，随着雾霾天气的频发，PM2.5污染已经引起公众的广泛关注及政府的高度重视，细颗粒物的排放控制已成为急需解决的问题。针对湿发烟气脱硫后烟气水汽含量高的特点，中国专利CN201105202Y, CN101219333A公开了一种烟气湿法脱硫中协同脱除细颗粒的装置，该装置通过在脱硫塔前后分别设置烟气再热装置和相变凝结室，实现细颗粒的凝结长大和脱除；中国专利CN101732970B公开了一种燃煤湿法烟气脱硫工艺中促进细颗粒物脱除的装置及方法，该装置在湿法脱硫塔设置预洗涤塔和蒸汽相变室通过预洗涤塔提高了烟气湿度，在相变室内添加蒸汽使烟气达到过饱和并发生相变凝结长大，凝结长大后的细颗粒通过脱硫塔去除。中国专利CN102430307A公开了一种板式塔湿法烟气脱硫中促进PM2.5脱除的方法及装置，通过在板式塔的筛板间添加蒸汽促进细颗粒凝结长大并脱除。以上方法均通过添加蒸汽，调节烟气过饱和度，利用过饱和蒸汽在细颗粒表面凝结长大，然而通过添加蒸汽方式实现烟气过饱和，蒸汽耗量大，能耗高，特别是对于脱硫烟气温度较高的情况。声波团聚技术用于细颗粒脱除的公开技术如中国专利CN103736356和CN101637683A分别将声波团聚与电除尘器和袋式除尘器相结合用于脱除烟气中的细颗粒。这两种技术均未涉及到湿法烟气脱硫，而且采用单独声波团聚技术，对细颗粒团聚效率的提高非常有限，要得到较好的声波团聚效率，需要高的声压级，极大地增加了能耗。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有的湿法烟气脱硫工艺烟气含有大量雾沫液滴，湿法烟气脱硫工艺细颗粒脱除困难，脱除工艺复杂，所需能耗高等问题，提供利用声波同时使脱硫烟气中细颗粒和雾滴团聚长大控制湿法脱硫烟气细颗粒和雾滴排放，可同时解决湿法脱硫排放烟气雾沫含量高等问题的一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置及方法。
[0005]所述湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置设有烟气脱硫洗涤装置、脱硫液洗涤系统、脱硫液循环泵、声波团聚装置、雾滴捕集装置和冲洗喷嘴；
[0006]烟气脱硫洗涤装置、声波团聚装置和雾滴捕集装置从下至上串接成为一个整体，烟气脱硫洗涤装置的下部设有脱硫烟气入口、脱硫液入口、脱硫液出口，脱硫液出口通过脱硫液循环泵与设于烟气脱硫洗涤装置内的脱硫液洗涤系统连接，由下至上按烟气流动的方向依次形成脱硫液贮存区、脱硫洗涤区、声波团聚长大区和雾滴捕集区域；声波团聚装置用于脱除团聚长大后的含尘液滴，在声波团聚装置对侧的位置设有至少一组声源，声源与功率放大器的输出端连接，功率放大器的输入端与信号发生器的输出端连接，信号发生器和功率放大器用于调节声源的声源频率和声压级，雾滴捕集装置的顶部接净化烟气出口，雾滴捕集装置上方设有冲洗喷嘴，冲洗喷嘴与冲洗水入口连接。
[0007]所述烟气脱硫洗涤装置可采用喷淋洗涤脱硫洗涤装置、填料洗涤脱硫洗涤装置或筛板洗涤脱硫洗涤装置等。
[0008]所述在声波团聚装置对侧的位置设有至少一组声源可采用在声波团聚装置相同高度的两个侧面分别通过伸缩管与两个声源相连接，组成一组声源系统。
[0009]所述声波团聚装置的尺寸可根据处理烟气流量确定，确保烟气在声波团聚装置内的停留时间> 2s。所述声波团聚装置与脱硫洗涤装置可以为一体式或分体式结构。
[0010]所述声源的频率可为1600?2200Hz，声压级可为130?150dB。
[0011]所述雾滴捕集装置可采用丝网除雾器或波纹板除雾器等。
[0012]湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的方法，采用所述湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，包括以下步骤:
[0013]I)根据处理需要选择声源的工作频率，计算出在此工作频率下的声波波长，通过调节声波团聚装置的连接伸缩管的长度使得相对的两个声源之间的距离为半波长的整数倍，以在声波团聚装置内形成驻波声场，声源频率和声压级通过信号发生器和功率放大器进行调节；
[0014]在步骤I)中，所述声源的频率可为1600?2200Hz，在1600?2200Hz范围内任意可调，声压级可为130?150dB，在130?150dB范围内任意可调。
[0015]2)烟气首先由脱硫区下部的烟气入口进入烟气脱硫洗涤装置并与通过脱硫液洗涤系统喷出的自上而下的脱硫洗涤液逆流接触，经脱硫洗涤后的烟气进入声波团聚装置，启动声源，根据处理烟气情况同时开启至少一组声源，在声波场作用下，烟气中的雾滴与细颗粒同时受到声场夹带作用而发生团聚长大，实现烟气脱硫与细颗粒团聚，由于雾滴与细颗粒间夹带系数的差异，极大提高了雾滴与细颗粒间的团聚效率，同时雾滴起到了种子颗粒作用促进了细颗粒的捕集；
[0016]3)声波处理后的含尘液滴由雾滴捕集装置捕集，脱除含尘液滴，并通过设置在雾滴捕集装置上方的冲洗喷嘴，定期对雾滴捕集装置进行清洗，确保雾滴捕集装置的捕集效率，净化后的烟气由引风机连接至烟?排放。
[0017]由于烟气中的雾滴在声波场作用下团聚长大极大提高了雾滴捕集装置的捕集效果，实现了细颗粒及雾滴的高效脱除，通过设置在雾滴捕集装置上方的冲洗喷嘴，对雾滴捕集装置进行清洗，确保雾滴捕集装置的脱除性能，经雾滴捕集装置净化后的烟气通过烟气排放口由引风机连接至烟囱排放。
[0018]本发明的有益效果如下:
[0019]本发明将声波团聚与湿法烟气脱硫相结合，利用声波对湿法脱硫烟气进行处理，使烟气中的雾沫液滴和细颗粒在声波作用下同时发生团聚长大，由于液滴和细颗粒间夹带系数的差异，极大提高了液滴与细颗粒间的碰撞团聚效率，不需要额外添加种子颗粒，解决了种子颗粒添加、后续处理困难的问题，减少了种子颗粒添加的能耗，有效降低了声波团聚的声压级及能耗。烟气中的雾滴在声波场作用下团聚长大极大提高了雾滴捕集装置的捕集效果，结合高效除雾设备，实现湿法烟气脱硫细颗粒和雾滴的高效脱除，解决了湿法烟气脱硫细颗粒和雾滴排放的问题。
[0020]本发明工艺简单，只需对现有的脱硫装置进行简单改造，在湿法烟气脱硫洗涤装置内设置声波团聚装置，在脱硫洗涤装置出口安装高效除雾装置即可在湿法烟气脱硫工艺中实现细颗粒的高效脱除；本发明亦可在不改变原有脱硫装置的前提下，在脱硫洗涤装置后面设置声波团聚装置，实现相同的效果。本发明可有效控制湿法烟气脱硫细颗粒和雾滴的排放，可广泛应用于安装有湿法烟气脱硫系统的领域，投资运行费用低。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例1的结构示意图。
[0022]图2是本发明实施例2的结构示意图。
[0023]在图1和2中，各标记为:烟气脱硫洗涤装置1、脱硫液洗涤系统2、脱硫液循环泵3、声波团聚装置4、声源5、功率放大器6、信号发生器7、伸缩管8、雾滴捕集装置9、冲洗喷嘴10、脱硫塔除雾器11、脱硫烟气入口 A、净化烟气出口 B、脱硫液入口 C、冲洗水入口 D、脱硫液出口 E、冲洗废液排放口 F。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025]参见图1，所述湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置设有烟气脱硫洗涤装置1、脱硫液洗涤系统2、脱硫液循环泵3、声波团聚装置4、雾滴捕集装置9和冲洗喷嘴10。
[0026]烟气脱硫洗涤装置1、声波团聚装置4和雾滴捕集装置9从下至上串接成为一个整体，烟气脱硫洗涤装置I的下部设有脱硫烟气入口 A、脱硫液入口 C、脱硫液出口 E，脱硫液出口 E通过脱硫液循环泵3与设于烟气脱硫洗涤装置I内的脱硫液洗涤系统2连接，由下至上按烟气流动的方向依次形成脱硫液贮存区、脱硫洗涤区、声波团聚长大区和雾滴捕集区域；声波团聚装置4用于脱除团聚长大后的含尘液滴，在声波团聚装置4对侧的位置设有至少一组声源5,声源5与功率放大器6的输出端连接,功率放大器6的输入端与信号发生器7的输出端连接，信号发生器7和功率放大器6用于调节声源5的声源频率和声压级，雾滴捕集装置9的顶部接净化烟气出口 B，雾滴捕集装置9上方设有冲洗喷嘴10，冲洗喷嘴10与冲洗水入口 D连接。
[0027]所述在声波团聚装置4对侧的位置设有至少一组声源5可采用在声波团聚装置4相同高度的两个侧面分别通过伸缩管8与两个声源5相连接，组成一组声源系统。
[0028]所述声波团聚装置4的尺寸可根据处理烟气流量确定，确保烟气在声波团聚装置4内的停留时间> 2s。所述声波团聚装置与脱硫洗涤装置采用一体式结构。
[0029]所述声源5的频率可为1600?2200Hz，声压级可为130?150dB。
[0030]所述烟气脱硫洗涤装置I可采用喷淋洗涤脱硫洗涤装置、填料洗涤脱硫洗涤装置或筛板洗涤脱硫洗涤装置等。
[0031]所述雾滴捕集装置12可采用丝网除雾器或波纹板除雾器等。
[0032]湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的方法，采用所述湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，包括以下步骤:
[0033]I)根据处理需要选择声源5的工作频率，计算出在此工作频率下的声波波长，通过调节声波团聚装置4的连接伸缩管8的长度使得相对的两个声源5之间的距离为半波长的整数倍，以在声波团聚装置4内形成驻波声场，声源频率和声压级通过信号发生器7和功率放大器6进行调节；所述声源的频率可为1600?2200Hz，在1600?2200Hz范围内任意可调，声压级可为130?150dB，在130?150dB范围内任意可调。
[0034]2)烟气首先由脱硫区下部的烟气入口 A进入烟气脱硫洗涤装置I并与通过脱硫液洗涤系统2喷出的自上而下的脱硫洗涤液逆流接触，经脱硫洗涤后的烟气进入声波团聚装置4，启动声源5，根据处理烟气情况同时开启至少一组声源5，在声波场作用下，烟气中的雾滴与细颗粒同时受到声场夹带作用而发生团聚长大，实现烟气脱硫与细颗粒团聚，由于雾滴与细颗粒间夹带系数的差异，极大提高了雾滴与细颗粒间的团聚效率，同时雾滴起到了种子颗粒作用促进了细颗粒的捕集；
[0035]3)声波处理后的含尘液滴由雾滴捕集装置9捕集，脱除含尘液滴，并通过设置在雾滴捕集装置9上方的冲洗喷嘴10，定期对雾滴捕集装置9进行清洗，确保雾滴捕集装置9的捕集效率，净化后的烟气由引风机连接至烟?排放。
[0036]由于烟气中的雾滴在声波场作用下团聚长大极大提高了雾滴捕集装置的捕集效果，实现了细颗粒及雾滴的高效脱除，通过设置在雾滴捕集装置9上方的冲洗喷嘴10，对雾滴捕集装置9进行清洗，确保雾滴捕集装置9的脱除性能，经雾滴捕集装置9净化后的烟气通过烟气排放口 B由引风机连接至烟囱排放。
[0037]实施例2
[0038]参见图2，与实施例1类似，其区别在于，声波团聚装置4与烟气脱硫洗涤装置I为分体式结构，烟气脱硫洗涤装置I包含有脱硫液贮存区、脱硫洗涤区，烟气脱硫洗涤装置I可为喷淋洗涤塔、填料洗涤塔，筛板洗涤塔等脱硫装置；声波团聚装置4包含有声波团聚区和雾滴捕集区域，在声波团聚装置4底部设有废液排放口 F。在脱硫液洗涤系统2的上方设有脱硫塔除雾器11，用于对湿法脱硫烟气进行预处理，烟气脱硫洗涤装置I的顶部出口通过烟气管道G与声波团聚装置4相连。
[0039]该方案可不改变原有脱硫塔结构，只需在脱硫塔后设置声波团聚装置4，即可实现湿法烟气脱硫细颗粒和雾滴的高效脱除，解决湿法烟气脱硫细颗粒和雾滴排放的问题。本发明可有效控制湿法烟气脱硫细颗粒和雾滴的排放，广泛应用于安装有湿法烟气脱硫系统的领域，工艺简单、投资运行费用低。
【权利要求】
1.一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，其特征在于设有烟气脱硫洗涤装置、脱硫液洗涤系统、脱硫液循环泵、声波团聚装置、雾滴捕集装置和冲洗喷嘴； 烟气脱硫洗涤装置、声波团聚装置和雾滴捕集装置从下至上串接成为一个整体，烟气脱硫洗涤装置的下部设有脱硫烟气入口、脱硫液入口、脱硫液出口，脱硫液出口通过脱硫液循环泵与设于烟气脱硫洗涤装置内的脱硫液洗涤系统连接，由下至上按烟气流动的方向依次形成脱硫液贮存区、脱硫洗涤区、声波团聚长大区和雾滴捕集区域；声波团聚装置用于脱除团聚长大后的含尘液滴，在声波团聚装置对侧的位置设有至少一组声源，声源与功率放大器的输出端连接，功率放大器的输入端与信号发生器的输出端连接，信号发生器和功率放大器用于调节声源的声源频率和声压级，雾滴捕集装置的顶部接净化烟气出口，雾滴捕集装置上方设有冲洗喷嘴，冲洗喷嘴与冲洗水入口连接。
2.如权利要求1所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，其特征在于所述烟气脱硫洗涤装置采用喷淋洗涤脱硫洗涤装置、填料洗涤脱硫洗涤装置或筛板洗涤脱硫洗涤装置。
3.如权利要求1所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，其特征在于所述在声波团聚装置对侧的位置设有至少一组声源是采用在声波团聚装置相同高度的两个侧面分别通过伸缩管与两个声源相连接，组成一组声源系统。
4.如权利要求1所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，其特征在于所述声波团聚装置的尺寸根据处理烟气流量确定，确保烟气在声波团聚装置内的停留时间? 28。
5.如权利要求1所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，其特征在于所述声波团聚装置与脱硫洗涤装置为一体式或分体式结构。
6.如权利要求1所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，其特征在于所述声源的频率为1600?2200泡，声压级为130?150(18。
7.如权利要求1所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，其特征在于所述雾滴捕集装置采用丝网除雾器或波纹板除雾器。
8.如权利要求5所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，其特征在于所述声波团聚装置与脱硫洗涤装置为分体式结构中，烟气脱硫洗涤装置包含有脱硫液贮存区、脱硫洗涤区，声波团聚装置包含有声波团聚区和雾滴捕集区域，在脱硫液洗涤系统的上方设有脱硫塔除雾器，用于对湿法脱硫烟气进行预处理，烟气脱硫洗涤装置的顶部出口通过烟气管道与声波团聚装置相连。
9.一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的方法，其特征在于采用如权利要求1?8任一所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的装置，所述方法包括以下步骤: 1)根据处理需要选择声源的工作频率，计算出在此工作频率下的声波波长，通过调节声波团聚装置的连接伸缩管的长度使得相对的两个声源之间的距离为半波长的整数倍，以在声波团聚装置内形成驻波声场，声源频率和声压级通过信号发生器和功率放大器进行调节； 2)烟气首先由脱硫区下部的烟气入口进入烟气脱硫洗涤装置并与通过脱硫液洗涤系统喷出的自上而下的脱硫洗涤液逆流接触，经脱硫洗涤后的烟气进入声波团聚装置，启动声源，根据处理烟气情况同时开启至少一组声源，在声波场作用下，烟气中的雾滴与细颗粒同时受到声场夹带作用而发生团聚长大，实现烟气脱硫与细颗粒团聚，由于雾滴与细颗粒间夹带系数的差异，极大提高了雾滴与细颗粒间的团聚效率，同时雾滴起到了种子颗粒作用促进了细颗粒的捕集； 3)声波处理后的含尘液滴由雾滴捕集装置捕集，脱除含尘液滴，并通过设置在雾滴捕集装置上方的冲洗喷嘴，定期对雾滴捕集装置进行清洗，确保雾滴捕集装置的捕集效率，净化后的烟气由引风机连接至烟囱排放。
10.如权利要求9所述一种湿法烟气脱硫协同细颗粒脱除的方法，其特征在于在步骤1)中，所述声源的频率为1600?2200取，在1600?2200取范围内任意可调，声压级为130?150(18，在130?150(18范围内任意可调。
【文档编号】B01D53/48GK104307282SQ201410462882
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】颜金培, 陈立奇, 林奇 申请人:国家海洋局第三海洋研究所