粉煤灰脱硫装置的制作方法

本实用新型涉及一种烟气脱硫装置，具体涉及一种煤粉锅炉配套设备中的粉煤灰脱硫装置。

背景技术：

目前，温室效应、空气质量剧烈恶化、水污染和大规模酸沉降污染现象日益明显。进行全球气候和环境保护，烟气治理的除尘、脱硫一体化，以废治害、综合利用、综合开发，是主要措施之一，也是降低脱除二氧化硫成本的最有效途径。经研究发现，火电厂的原煤经锅炉燃烧后排出的粉煤灰原本属于固体废物，无用，有害，量大，且多，其酸碱度一般在8.5-13左右。而粉煤灰是一种多孔物质且比表面积较大，本身含有约16-20％的氧化钙成分和一些未燃尽的炭，所以粉煤灰具有一定的活性基团，对SO₂有一定的吸附能力。其次，粉煤灰里的氧化钙等碱性物质溶于水后,其溶液呈碱性，能吸收溶于水中的SO₂。利用粉煤灰生成的碱性浆液进行脱硫，也是有效钙基脱硫剂中的一种。如果将其碱性应用于脱硫，按照中等偏下原则计算粉煤灰浆液中的脱硫物质，是燃煤含硫量3％情况下的4倍多，可见足以用于脱硫。

针对国内外燃煤电厂传统的如静电除尘--石膏脱硫等除尘、脱硫工艺，其流程存在着操作繁琐、结构复杂、造价昂贵、运行费用高、处理效率低，具有二次污染等多种问题，这也是烟气治理停止不前的根本原因之一。所以降低除尘、脱硫的造价和运行费用，是粉尘和硫、氮、碳氧化物污染治理的根本所在。根据粉煤灰的组成成分、物理性质和化学性质，通过湿法对其改性处理后，能激发其潜藏在内部的活性，使脱硫率提高。利用粉煤灰制备出选择性好、吸附容量大、吸附效率高的SO₂吸附剂，脱除燃煤废气SO₂，以废治害，也是脱硫技术的发展趋势。

技术实现要素：

本实用新型针对现有脱硫装置无法做到降低脱硫的造价和运行费用的不足，提供一种高效节能、安全环保的粉煤灰脱硫装置。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

一种粉煤灰脱硫装置，包括烟风设备、浆液制备设备、浆液输送和循环设备、脱硫设备和控制设备；

所述的烟风设备包括烟气管道、净气管道、补偿器、烟道旁通阀和烟气电动调节阀，工作时烟道旁通阀处于关闭状态，经过布袋除尘器除尘后的锅炉燃烧所产生的含硫废烟气经烟气管道通过引风机由脱硫塔向下倾斜的烟气进口进入脱硫塔内，经脱硫后由净气管道进入烟囱中，随后排入大气中；

所述的浆液制备设备包括电动卸灰阀、制浆罐及搅拌电机，储存在灰仓中的粉煤灰通过电动卸灰阀输送至制浆罐中，进行加水混合搅拌；

所述的浆液输送和循环设备包括输浆泵、循环泵、渣浆泵、真空过滤机以及相匹配的阀门和流量计；

所述的脱硫设备包括脱硫塔、循环罐、循环浆液喷淋管道和除雾器；所述的脱硫塔包括壳体、底板、进出口烟道、外加固肋和内部设备支撑结构；所述的循环罐包括罐体和搅拌电机；所述的循环浆液喷淋管道共四层，分为两组；所述的除雾器包括两层除雾器片、四层除雾器反冲洗水管道；

所述的控制设备包括设于各管道中的多个传感器、多个PLC控制器、数据总线、上位机、主控柜和PLC柜，各个传感器将采集到的数据信息传输至上位机，上位机控制PLC控制器，PLC控制器控制各个泵、阀的开启与关闭；

通过压缩空气将锅炉尾部仓泵和布袋除尘器内的粉煤灰输送至灰仓内，将灰仓下部的粉煤灰收集进制浆罐中制成粉煤灰浆液，输浆泵将粉煤灰浆液输送至脱硫塔底部的循环罐中存储，循环泵将粉煤灰浆液输送至脱硫塔中部的循环浆液喷淋管道内并从喷嘴中以水雾形式喷下；同时，烟道旁通阀处于关闭状态，经布袋除尘器除尘后的含硫废烟气通过引风机流经烟气电动调节阀所在的烟气管道并从脱硫塔底部向下倾斜的烟气进口涌入脱硫塔内，在塔板导向的作用下旋转上升并与水雾状粉煤灰浆液逆流接触，从而吸收废烟气中的硫化物；经吸收后的烟气进入到除雾器内进行脱水处理后由脱硫塔上部引出，经烟囱后排入大气中；脱硫产物随粉煤灰浆液由渣浆泵排出并输送至真空过滤机内，再由自动装卸车将过滤物运出；经真空过滤机过滤后的浆液流入沉淀池内，沉淀后由回流泵输送至制浆罐和循环罐中。

进一步的，所述的脱硫塔采用普通碳钢和内衬玻璃鳞片漆、外部酸洗磷化和两底两面漆的方式制成，其管道按照0.002-0.003的坡度铺设，并外置加热和保温结构。如此，在延长使用寿命的前提下，可实现降低成本、解决冬季防冻问题，兼顾美观与实用性。

进一步的，所述的输浆泵、循环泵和渣浆泵均采用耐磨耐腐蚀泵，当其选用小型泵时，其泵轴密封采用K型动力密封，当其选用大型泵时，其泵轴密封采用Z型自平衡密封或双端面集装式机械密封。

进一步的，进入脱硫塔的烟气管道设置两条，一条设置有调节阀，另一条作为小功率运行时的烟气管道不设置调节阀；所述的浆液输送和循环设备、循环浆液喷淋管道相应设置两套。如此，既可单独又可共同操作，且能实现无扰动切换，大大提高工作效率。

更进一步的，所述制浆罐的罐体采用耐磨耐腐蚀的不锈钢材质制作，并于其内部设置有pH监测仪和液位仪。

更进一步的，所述的喷嘴采用耐磨耐腐蚀的碳化硅制成，各层喷嘴上下交叉错开排列布置。如此，使得每个喷淋区域具有相同的喷雾密度，从而与烟气发生充分反应

更进一步的，所述的除雾器上下两端均设置反冲洗水管道，反冲洗水管道经反冲洗泵与水箱相连，水箱接入自来水管网。

更进一步的，所述的净气管道尾部进行防腐处理，并于其最低点设置挡水板和放水口。从而防止净气管道尾部的烟气温度过低而造成的烟道腐蚀。

更进一步的，还包括石灰罐，所述的石灰罐经管道和阀门与制浆罐相连接。

粉煤灰浆液在脱硫塔中与含硫烟气接触发生吸收反应，生成的水合硅酸钙能促进气、固扩散和增大比表面积，还具有高持水性能，保持灰浆中脱硫剂表面湿润，强化气液间的反应，烟气中的二氧化硫、三氧化硫等酸性气体就在此过程中被吸收。

与现有技术相比，粉煤灰脱硫装置的结构独特新颖，整套设备便于安装，负荷调节范围广，故障率低，并且便于维护，使用寿命长；能够充分、高效率的将烟气粉尘吸收处理，并可将工业生产过程中排放的废品粉煤灰变为吸收剂加以充分利用，安全环保，节能减排。通过配套的程序控制，整套系统可以实现稳定、准确的自动化运行，大大提高了工作效率，并减少人工投入。本实用新型可以以废治害、综合利用、综合开发，大大降低成本和运行费用，处理效率高，操作简单，无二次污染，达到节能环保的要求，并可广泛运用于烟气治理领域。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的脱硫塔的结构示意图；

附图中的附图标记依次为：1、锅炉，2、仓泵，3、布袋除尘器，4、灰仓，5、石灰罐，6、制浆罐，7、输浆泵，8、循环罐，9、循环泵，10、脱硫塔，11、引风机，12、烟道旁通阀，13、烟气电动调节阀，14、渣浆泵，15、真空过滤机，16、自动装卸车，17、沉淀池，18、回流泵，19、自来水管网，20、水箱，21、反清洗泵。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的结构特点。

实施例1：

参照图1、2，一种粉煤灰脱硫装置，包括烟风设备、浆液制备设备、浆液输送和循环设备、脱硫设备和控制设备；

所述的烟风设备包括烟气管道、净气管道、补偿器、烟道旁通阀12和烟气电动调节阀13，工作时烟道旁通阀12处于关闭状态，经过布袋除尘器3除尘后的锅炉1燃烧所产生的含硫废烟气经烟气管道通过引风机11由脱硫塔10向下倾斜的烟气进口进入脱硫塔10内，经脱硫后由净气管道进入烟囱中，随后排入大气中；

所述的浆液制备设备包括电动卸灰阀、制浆罐6及搅拌电机，储存在灰仓4中的粉煤灰通过电动卸灰阀输送至制浆罐6中，进行加水混合搅拌；

所述的浆液输送和循环设备包括输浆泵7、循环泵9、渣浆泵14、真空过滤机15以及相匹配的阀门和流量计；

所述的脱硫设备包括脱硫塔10、循环罐8、循环浆液喷淋管道和除雾器；所述的脱硫塔10包括壳体、底板、进出口烟道、外加固肋和内部设备支撑结构；所述的循环罐8包括罐体和搅拌电机；所述的循环浆液喷淋管道共四层，分为两组；所述的除雾器包括两层除雾器片、四层除雾器反冲洗水管道；

所述的控制设备包括设于各管道中的多个传感器、多个PLC控制器、数据总线、上位机、主控柜和PLC柜，各个传感器将采集到的数据信息传输至上位机，上位机控制PLC控制器，PLC控制器控制各个泵、阀的开启与关闭；

通过压缩空气将锅炉1尾部仓泵2和布袋除尘器3内的粉煤灰输送至灰仓4内，将灰仓4下部的粉煤灰收集进制浆罐6中制成粉煤灰浆液，输浆泵7将粉煤灰浆液输送至脱硫塔10底部的循环罐8中存储，循环泵9将粉煤灰浆液输送至脱硫塔10中部的循环浆液喷淋管道内并从喷嘴中以水雾形式喷下；同时，烟道旁通阀12处于关闭状态，经布袋除尘器3除尘后的含硫废烟气通过引风机11流经烟气电动调节阀13所在的烟气管道并从脱硫塔10底部向下倾斜的烟气进口涌入脱硫塔10内，在塔板导向的作用下旋转上升并与水雾状粉煤灰浆液逆流接触，从而吸收废烟气中的硫化物；经吸收后的烟气进入到除雾器内进行脱水处理后由脱硫塔10上部引出，经烟囱后排入大气中；脱硫产物随粉煤灰浆液由渣浆泵14排出并输送至真空过滤机15内，再由自动装卸车16将过滤物运出；经真空过滤机15过滤后的浆液流入沉淀池17内，沉淀后由回流泵18输送至制浆罐6和循环罐8中。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述的脱硫塔10采用普通碳钢和内衬玻璃鳞片漆、外部酸洗磷化和两底两面漆的方式制成，其管道按照0.002-0.003的坡度铺设，并外置加热和保温结构。

实施例3：

在实施例2的基础上，所述的输浆泵7、循环泵9和渣浆泵14均采用耐磨耐腐蚀泵，当其选用小型泵时，其泵轴密封采用K型动力密封，当其选用大型泵时，其泵轴密封采用Z型自平衡密封或双端面集装式机械密封。

实施例4：

在实施例3的基础上，进入脱硫塔10的烟气管道设置两条，一条设置有调节阀，另一条作为小功率运行时的烟气管道不设置调节阀；所述的浆液输送和循环设备、循环浆液喷淋管道相应设置两套。

实施例5：

在实施例4的基础上，所述制浆罐6的罐体采用耐磨耐腐蚀的不锈钢材质制作，并于其内部设置有pH监测仪和液位仪。

实施例6：

在实施例5的基础上，所述的喷嘴采用耐磨耐腐蚀的碳化硅制成，各层喷嘴上下交叉错开排列布置；所述的除雾器上下两端均设置反冲洗水管道，反冲洗水管道经反冲洗泵21与水箱20相连，水箱20接入自来水管网19；所述的净气管道尾部进行防腐处理，并于其最低点设置挡水板和放水口；还包括石灰罐5，所述的石灰罐5经管道和阀门与制浆罐6相连接。

本实用新型粉煤灰脱硫的化学反应机理为：

Ca(OH)₂+SiO₂+H₂O→(CaO)_x(SiO₂)_y(H₂O)_z (1)

Ca(OH)₂+Al₂O₃+H₂O→(CaO)_x(Al₂O₃)_y(H₂O)_z (2)

Ca(OH)₂+SiO₂+Al₂O₃+H₂O→

(CaO)_x(Al₂O₃)_y(SiO₂)_z(H₂O)_w (3)

Ca(OH)₂+Al₂O₃+SO₂+H₂O→

(CaO)_x(Al₂O₃)_y(CaSO₃)_z(H₂O)_w (4)

生成的水合硅酸钙能促进气、固扩散和增大比表面积，还具有高持水性能，保持浆液中脱硫剂表面湿润，强化气液间的反应，最终达到合格的烟气排放指标：二氧化硫SO2≤20mg/Nm³，烟尘颗粒物≤10mg/Nm³。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。