一种消除湿法脱硫有色烟羽的装置及方法与流程

本发明涉及一种消除湿法脱硫有色烟羽的装置及方法，适用于石灰石石膏法、氨法、镁法、双碱法等湿法脱硫工艺的装置及方法。

背景技术：

在我国广泛应用的湿法脱硫包括石灰石-石膏法、海水法、氨法、镁法、双碱法等。据统计，湿法脱硫在我国烟气脱硫市场占比达到85％以上，在大型火力发电厂烟气脱硫市场占比更是高达98％以上。

以石灰石石膏法为代表的湿法脱硫技术成熟、运行稳定、脱硫效率高，但是由于湿法脱硫过程中，脱硫浆液与高温烟气接触，一方面水分蒸发、增加烟气含湿量，另一方面，烟气温度降低，烟气携带水蒸气的能力降低。处于饱和状态的烟气还会携带部分小液滴。携带小液滴的饱和湿烟气经过除雾器除去大部分液滴后排入大气，由于环境温度比烟气温度低，烟气部分汽态水和污染物会发生凝结，在烟囱口形成雾状水汽，雾状水汽会因天空背景色和光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化，形成“有色烟羽”，通常为白色、灰白色或蓝色等颜色。环境温度越低、环境湿度越大、有色烟羽越长。

若脱硫塔除雾器不能正常运行，脱硫塔出口烟气还会携带少量的石膏浆液，会造成烟气中固体颗粒物排放超标，甚至在烟气中部分汽态水和污染物发生凝结后，液体状态的浆液量会增加，并在一定区域内有液滴飘落，沉积在地面干燥后呈白色石膏斑点，成为石膏雨。

目前市场上消除有色烟羽的技术主要有以下几种技术方案：1、采用烟气加热器对脱硫塔出口湿烟气直接加热，升温到超过烟气露点温度10-15℃；2、采用mggh技术，利用原烟气热量对脱硫塔出口湿烟气进行加热升温；3、在1和2基础上，先用烟气冷却器对脱硫塔出口湿烟气进行降温，再采取直接加热或者mggh换热对烟气进行升温；4、在1和2的基础上，设置浆液冷却器对浆液进行降温，用降温的浆液在塔内喷淋冷却烟气，再采取直接加热或者mggh换热对烟气进行升温。以上技术，1和2由于没有对烟气进行降温，烟气中含水量比较高，露点温度高，升温需要消耗更多的热能，同时从烟囱出口排出后，遇到环境冷空气降温，还是很容易形成有色烟羽，特别在冬季。技术方案3采用塔外设置烟气冷却器对烟气冷却降温，可以降低烟气湿度，减少升温热能消耗，但是由于塔外烟气冷却器体积大，布置非常困难，特别是目前几乎所有的废气排放都已经建设有脱硫装置，改造位置一般都非常紧张。另外，烟道上增设烟气冷却器，会增加烟气阻力约400-800pa，导致引风机电耗大大增加；技术方案4采用浆液冷却，在一定程度上克服了塔外烟气冷却布置困难，烟气阻力增加的问题，但是由于湿法脱硫浆液含固量一般在20％(质量百分比)左右，含有大量固体颗粒物的浆液通过水冷换热器进行冷却，一是很容易在水冷换热器列管表面结垢，严重影响换热效果。二是固体颗粒物会对换热器列管进行冲刷磨损，使换热器使用寿命大大降低。

技术实现要素：

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种消除湿法脱硫有色烟羽的装置及方法。本发明提供的装置具有进一步提高脱硫效率、降低烟气携带浆液量、提高脱硫塔除尘效率、降低出口烟气湿度、排放烟气无有色烟羽、石膏雨现象。本发明通过在传统的湿法脱硫吸收塔喷淋层和除雾器之间设置一层水洗降温系统，对塔内烟气进行洗涤降温，使得吸收塔出口净烟气温度降低，从而使饱和烟气湿度降低；同时在湿法脱硫吸收塔进出口设置一个烟气换热系统，利用脱硫前原烟气的热量将吸收塔出口净烟气加热升温，使排放烟气温度超过烟气露点温度10℃以上，确保不形成有色烟羽和石膏雨。本发明的优势是通过水洗降温，不仅是对烟气进行降温，降低湿度，更能显著去除烟气中携带的固体颗粒物、浆液等污染物。

本发明采取的技术方案为：

一种消除湿法脱硫有色烟羽的装置，包括湿法脱硫吸收塔、水洗降温系统、烟气换热系统，湿法脱硫吸收塔的塔体内设有喷淋层和除雾器，塔体底部设有烟气入口和脱硫循环液出口，塔体顶部设有烟气出口，喷淋层位于烟气入口之上，除雾器位于喷淋层之上及烟气出口之下，除雾器下设有冲洗管，用于冲洗除雾器或补水，塔底脱硫循环泵连接脱硫循环液出口，为喷淋层提供喷淋浆液；其特征在于：在湿法脱硫吸收塔的喷淋层和除雾器之间设置一层水洗降温系统，在湿法脱硫吸收塔烟气进出口设置一个烟气换热系统；烟气换热系统由烟气加热器、烟气冷却器、蒸汽加热器、热媒水循环泵组成，所述的烟气冷却器安装在湿法脱硫吸收塔前的烟道上，烟气加热器安装在湿法脱硫吸收塔出口烟道上，烟气冷却器和烟气加热器相连管道之间安装有热媒水循环泵和蒸汽加热器，热媒水为脱盐水，通过脱盐水进行热量传递，脱盐水由热媒水循环泵加压进入烟气加热器，脱盐水经蒸汽加热器返回烟气冷却器。

所述的水洗降温系统包括1－3层喷淋管、填料层、导流环、集液斗、回流管、循环箱、水冷器、1－3个循环泵；所述的集液斗安装在湿法脱硫吸收塔的喷淋层上面且集液斗的口朝上，集液斗下部通过回流管与循环箱相连，将喷淋的水洗降温液收集通过集液斗底部的回流管流回循环箱；所述的导流环安装在集液斗上方，挡住塔体壁附近的浆液，使浆液不会从集液斗与塔壁之间流下去，全部收集到集液斗中；所述的填料层安装在导流环上方，安装0-1层规整填料，所述的喷淋管安装在填料层上方，安装1－3层喷淋管，采用水冷器冷却后的水冷循环液进行循环洗涤。水洗降温层通过1－3层喷淋装管将循环的水洗降温液喷洒成细小的液滴，与上升的烟气逆流接触，以达到传质、传热的目的；喷淋下来的水洗降温液通过集液斗收集流回塔外设置的循环箱，所述的循环箱为钢制或者混凝土结构，内壁采用衬玻璃钢或者玻璃鳞片进行防腐处理。循环箱内置水冷器，所述的水冷器采用耐酸腐蚀材料制作，比如搪瓷管或氟塑料管等，管内走闭路循环冷却水。所述循环泵的数量与水洗降温喷淋管的层数一致，每台循环泵的出口分别与每层水洗降温喷淋管相连，循环泵的进口与循环箱底部相连。

所述的水洗降温系统还包括废水排出泵，循环箱底部还设置有排污口，排污口设置废水排出泵，水洗降温循环液中的颗粒物在循环箱内沉淀，每隔一段时间使用废水排出泵进行排污，排污水打到废水处理系统处理后，可以回到脱硫系统回用。水洗降温系统损耗的水通过除雾器冲洗水补充工艺水。

所述的集液斗呈漏斗状，且喇叭口为圆形，直径为脱硫塔直径的30％-90％。

所述的集液斗的斗壁与水平面的夹角为10-70度。

所述的导流环采用双相合金刚制作而成。所述的导流环呈环状结构，环投影覆盖面积为脱硫塔截面积的15-30％，环状结构的导流环的外环边与湿法脱硫吸收塔壁成60度角焊接，底部设置若干三角形肋板支撑。

利用上述的消除湿法脱硫有色烟羽的装置的方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)从锅炉或者烧结机来的130-180℃烟气首先进入湿法脱硫吸收塔入口烟道上的烟气冷却器，将热量传递给热媒水，使热媒水温度升高，烟气温度降低到105－115℃进入湿法脱硫吸收塔；

(2)上述烟气在湿法脱硫吸收塔内向上通过脱硫的喷淋层，与脱硫的喷淋层喷淋的吸收液逆流接触进行传质、吸收脱硫，烟气蒸发吸收液中的水分达到饱和，烟气温度降到50-60℃，同时烟气中95％-99％的二氧化硫被吸收,60％-80％的灰尘被洗下来；脱硫喷淋层喷淋的浆液由塔底脱硫循环泵打入；

(3)通过上述传质吸收后，洗掉大部分灰尘的烟气从集液斗与湿法脱硫吸收塔壁之间空隙上升通过填料层，烟气与填料层表面的水洗降温液发生传质传热，烟气通过填料层和填料层上方的喷淋管，烟气中二氧化硫、固体颗粒物、浆液被进一步洗涤去除，同时烟气温度降低3℃-8℃，烟气温度降低，饱和烟气含湿量会下降，降温降湿后的烟气通过塔顶除雾器，除掉绝大部分携带的液滴，从湿法脱硫吸收塔顶部烟气出口出来后进入烟气换热系统的烟气加热器，被循环的热媒水加热到超过烟气露点温度10℃以上后通过烟囱排放；

(4)水洗降温液被集液斗收集后通过回流管回流到循环箱，循环箱内置水冷器，水冷器管内采用闭路循环水进行冷却，水洗降温液在循环箱内冷却后，通过循环泵打到喷淋管循环喷淋；

(5)水洗降温液在循环箱内反复循环，水洗降温液中的颗粒物在循环箱内会不断沉淀，每隔一定时间使用废水排出泵进行排污，排污水打到废水处理系统处理后可以回到脱硫系统回用。

本发明的烟气通过水洗降温后，烟气中二氧化硫、固体颗粒物、浆液被进一步洗涤去除，同时烟气温度降低3℃-8℃，烟气温度降低，饱和烟气含湿量会下降，降温降湿后的烟气通过塔顶除雾器，除掉绝大部分携带的液滴，从湿法脱硫吸收塔顶部烟气出口出来后进入烟气换热系统，当脱硫前原烟气温度较低，热量不足以将脱硫后烟气温度加热到高于露点10℃时，打开蒸汽加热器，确保排入烟囱的烟气无论何种工况都不会形成有色烟羽和石膏雨。由于通过塔内烟气水洗降温，烟气含湿量降低，因此烟气换热系统升温热负荷也就大幅降低。烟气升温到超过烟气露点10℃以上，通过烟囱排出，彻底杜绝有色烟羽和石膏雨现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明包括湿法脱硫吸收塔1、水洗降温系统、烟气换热系统，湿法脱硫吸收塔1的塔体内设有喷淋层3和三级屋脊式除雾器4，塔体底部设有烟气入口和脱硫循环液出口，塔体顶部设有烟气出口，喷淋层3位于烟气入口之上，三级屋脊式除雾器4位于喷淋层3之上及烟气出口之下，三级屋脊式除雾器4下设有冲洗管，用于冲洗三级屋脊式除雾器4或补水，塔底脱硫循环泵2连接脱硫循环液出口，为喷淋层3提供喷淋浆液；在湿法脱硫吸收塔1的喷淋层3和三级屋脊式除雾器4之间设置一层水洗降温系统，在湿法脱硫吸收塔1烟气进出口设置一个烟气换热系统；烟气换热系统由烟气加热器14、烟气冷却器15、蒸汽加热器17、热媒水循环泵16组成，所述的烟气冷却器15安装在湿法脱硫吸收塔1前的烟道上，烟气加热器14安装在湿法脱硫吸收塔1出口烟道上，烟气冷却器15和烟气加热器14相连管道之间安装有热媒水循环泵16和蒸汽加热器17，热媒水为脱盐水，通过脱盐水进行热量传递，脱盐水由热媒水循环泵16加压进入烟气加热器14，脱盐水经蒸汽加热器17返回烟气冷却器15；所述的水洗降温系统包括1层喷淋管8、填料层7、导流环6、集液斗5、回流管9、循环箱10、水冷器11、1个循环泵12、废水排出泵13；所述的集液斗5安装在湿法脱硫吸收塔1的喷淋层3上面且集液斗5的口朝上，所述的集液斗5呈漏斗状，且喇叭口为圆形，直径为脱硫塔直径的80％；所述的集液斗5的斗壁与水平面的夹角为70度，集液斗5下部通过回流管9与循环箱10相连，将喷淋的水洗降温液收集通过集液斗5底部的回流管9流回循环箱10；所述的导流环6安装在集液斗5上方，挡住湿法脱硫吸收塔1塔体壁附近的浆液，使浆液不会从集液斗5与塔壁之间流下去，全部收集到集液斗5中；所述的导流环6采用双相合金刚制作而成，所述的导流环呈环状结构，环投影覆盖面积为脱硫塔截面积的25％，环状结构的导流环的外环边与湿法脱硫吸收塔壁成60度角焊接，底部设置若干三角形肋板支撑；所述的填料层7安装在导流环6上方，安装1层规整填料，所述的喷淋管8安装在填料层7上方，安装1层喷淋管，采用水冷器冷却后的水冷循环液进行循环洗涤。水洗降温层通过1层喷淋装管将循环的水洗降温液喷洒成细小的液滴，与上升的烟气逆流接触，以达到传质、传热的目的；喷淋下来的水洗降温液通过集液斗5收集流回塔外设置的循环箱10，所述的循环箱10为钢制或者混凝土结构，内壁采用衬玻璃钢或者玻璃鳞片进行防腐处理，循环箱10内置水冷器11，所述的水冷器采用耐酸腐蚀材料制作，比如搪瓷管或氟塑料管等，管内走闭路循环冷却水；所述循环泵12的数量与水洗降温喷淋管的层数一致，每台循环泵的12出口分别与每层水洗降温喷淋管8相连，循环泵12的进口与循环箱10底部相连；循环箱10底部还设置有排污口，排污口设置废水排出泵13，水洗降温循环液中的颗粒物在循环箱内沉淀，每隔一段时间使用废水排出泵13进行排污，排污水打到废水处理系统处理后，可以回到脱硫系统回用。水洗降温系统损耗的水通过除雾器冲洗水补充工艺水。

本发明的工艺流程为：

(1)从锅炉或者烧结机来的130-180℃烟气首先进入湿法脱硫吸收塔1入口烟道上的烟气冷却器15，将热量传递给热媒水，使热媒水温度升高，烟气温度降低到110℃左右进入湿法脱硫吸收塔1；

(2)上述烟气在湿法脱硫吸收塔1内向上通过脱硫的喷淋层3，与脱硫的喷淋层3喷淋的吸收液逆流接触进行传质、吸收脱硫，烟气蒸发吸收液中的水分达到饱和，烟气温度降到50-60℃，同时烟气中95％-99％的二氧化硫被吸收,60％-80％的灰尘被洗下来；脱硫喷淋层3喷淋的浆液由塔底脱硫循环泵2打入；

(3)通过上述传质吸收后，洗掉大部分灰尘的烟气从集液斗5与湿法脱硫吸收塔1壁之间空隙上升通过填料层7，烟气与填料层表面的水洗降温液发生传质传热，烟气通过填料层和填料层上方的喷淋管8，烟气中二氧化硫、固体颗粒物、浆液被进一步洗涤去除，同时烟气温度降低3℃-8℃，烟气温度降低，饱和烟气含湿量会下降，降温降湿后的烟气通过塔顶三级屋脊式除雾器4，除掉绝大部分携带的液滴，从湿法脱硫吸收塔1顶部烟气出口出来后进入烟气换热系统的烟气加热器14，被循环的热媒水加热到超过烟气露点温度10℃以上后通过烟囱排放；

(4)水洗降温液被集液斗5收集后通过回流管9回流到循环箱10，循环箱10内置水冷器11，水冷器11管内采用闭路循环水进行冷却，水冷器11的换热面积根据烟气量和设计水洗降温温度进行计算确定。水洗降温液在循环箱10内冷却后，通过循环泵12打到喷淋管8循环喷淋；

(5)水洗降温液在循环箱10内反复循环，水洗降温液中的颗粒物在循环箱内会不断沉淀，每隔一定时间使用废水排出泵13进行排污，排污水打到废水处理系统处理后可以回到脱硫系统回用。水洗降温系统损耗的水通过除雾器冲洗水补充工艺水。

本发明中没有具体描述的结构，均为现有结构，市场上直接购买。

实施例1

一台300mw机组锅炉烟气量为110万nm³/h，温度为145℃，二氧化硫浓度为2400mg/nm³，颗粒物浓度为30mg/nm³。脱硫工艺采用石灰石石膏法，在传统成熟的石灰石石膏法工艺基础上增设本发明水洗降温系统和烟气换热系统。

烟气首先进入湿法脱硫吸收塔1入口烟道上的烟气冷却器15，将热量传递给热媒水，使热媒水温度升高，烟气温度降低到110℃左右进入湿法脱硫吸收塔1；上述烟气在湿法脱硫吸收塔1内向上通过脱硫喷淋层3，与脱硫喷淋层3喷淋的吸收液逆流接触进行传质、吸收脱硫，烟气蒸发吸收液中的水分达到饱和，烟气温度降到52℃，同时烟气中约98％的二氧化硫被吸收,约75％的灰尘被洗下来；脱硫喷淋层3喷淋的浆液由塔底脱硫循环泵2打入。此时的饱和烟气湿度为13.5％。

通过上述脱硫喷淋层传质吸收后，洗掉大部分灰尘的烟气从集液斗5与吸收塔壁之间空隙上升通过填料层7，烟气与填料层表面的水洗降温液发生传质传热，烟气通过填料层和填料层上方的喷淋管8，烟气中二氧化硫、固体颗粒物、浆液被进一步洗涤去除，同时烟气温度降低6℃，烟气温度降低，饱和烟气含湿量会下降，46℃饱和烟气湿度约10％。降温降湿后的烟气通过塔顶三级屋脊式除雾器4，除掉绝大部分携带的液滴，从湿法脱硫吸收塔1顶部烟气出口出来后进入烟气换热系统烟气加热器14，被循环的热媒水加热到65℃，此时的烟气为不饱和干烟气，通过烟囱排放，烟囱出口无有色烟羽，颗粒物浓度≦2mg/nm³；

水洗降温液被集液斗5收集后通过回流管9回流到循环箱10，循环箱10内置水冷器11，水冷器11管内采用闭路循环水进行冷却。水洗降温液在循环箱内由出塔时50℃冷却到35℃，通过循环泵12打到喷淋管8循环喷淋；水冷器内的循环冷却水采用厂区闭路循环水。

水洗降温液在循环箱内反复循环，水洗降温循环液中洗涤下来的烟气中的颗粒物在循环箱内会不断沉淀，每隔一定时间使用废水排出泵13进行排污，排污水打到废水处理系统处理后可以回到脱硫系统回用。水洗降温系统损耗的水通过除雾器冲洗水补充工艺水。

实施例2

一台435m²烧结机，烟气量为160万nm³/h，温度为135℃，二氧化硫浓度为1500mg/nm³，颗粒物浓度为50mg/nm³。脱硫工艺采用石灰石石膏法，在传统成熟的石灰石石膏法工艺基础上增设本发明水洗降温系统和烟气换热系统。

烟气首先进入湿法脱硫吸收塔1入口烟道上的烟气冷却器15，将热量传递给热媒水，使热媒水温度升高，烟气温度降低到110℃左右进入湿法脱硫吸收塔1；上述烟气在湿法脱硫吸收塔1内向上通过脱硫喷淋层3，与脱硫喷淋层3喷淋的吸收液逆流接触进行传质、吸收脱硫，烟气蒸发吸收液中的水分达到饱和，烟气温度降到51.5℃，同时烟气中约98％的二氧化硫被吸收,约75％的灰尘被洗下来；脱硫喷淋层3喷淋的浆液由塔底脱硫循环泵2打入。此时的饱和烟气湿度为13.1％。

通过上述脱硫喷淋层传质吸收后，洗掉大部分灰尘的烟气从集液斗5与吸收塔壁之间空隙上升通过填料层7，烟气与填料层表面的水洗降温液发生传质传热，烟气通过填料层和填料层上方的水洗降温喷淋管8，烟气中二氧化硫、固体颗粒物、浆液被进一步洗涤去除，同时烟气温度降低5.9℃，烟气温度降低，饱和烟气含湿量会下降，45.6℃饱和烟气湿度约9.8％。降温降湿后的烟气通过塔顶三级屋脊式除雾器4，除掉绝大部分携带的液滴，从湿法脱硫吸收塔1顶部烟气出口出来后进入烟气换热系统烟气加热器14，被循环的热媒水加热到62℃，此时的烟气为不饱和干烟气，通过烟囱排放，烟囱出口无有色烟羽，颗粒物浓度≦4mg/nm³；

水洗降温液被集液斗5收集后通过回流管9回流到循环箱10，循环箱10内置水冷器11，水冷器11管内采用闭路循环水进行冷却。水洗降温液在循环箱内由出塔时49℃冷却到33℃，通过水洗降温循环泵12打到水洗降温喷淋管8循环喷淋；水冷器内的循环冷却水采用厂区闭路循环水。

水洗降温液在循环箱内反复循环，水洗降温循环液中洗涤下来的烟气中的颗粒物在循环箱内会不断沉淀，每隔一定时间使用废水排出泵13进行排污，排污水打到废水处理系统处理后可以回到脱硫系统回用。水洗降温系统损耗的水通过除雾器冲洗水补充工艺水。