一种烟气脱硫系统的制作方法

本实用新型属于工业废气净化领域，涉及一种烟气脱硫系统。

背景技术：

锅炉烟气及工厂排放的烟气中含有二氧化硫及粉尘，二氧化硫及粉尘均是大气污染物的主要组成粉尘，二氧化硫是形成酸雨的主要原因，粒径较小的粉尘是形成的雾霾罪魁祸首之一。

湿法脱硫具有脱硫率高、装置运行可靠、操作简单等优点，因而世界各国现有的烟气脱硫技术主要以湿法脱硫为主。传统的湿法脱硫技术主要有石灰石-石膏法、双碱法脱硫、钠碱法脱硫、氨法脱硫法等。上述烟气脱硫技术主要采用逆流喷淋，碱性浆液从脱硫塔上方进行喷淋，在重力作用下自由沉降与烟气逆流接触实现脱硫反应。

烟气中粉尘的粒径较小，大部分在0.1~200µm之间，目前烟气除尘技术主要是布袋式除尘技术、静电除尘技术、湿式除尘技术。由于烟气中含有水分，粉尘在布袋式除尘器的滤袋上吸湿黏结，堵塞滤袋的孔隙，因而需频繁对滤袋进行清理或更换，布袋式除尘器的应用受到极大的限制；静电除尘器的主要缺点是造价偏高，安装、维护、管理要求严格，需要高压变电及整流控制设备，电耗较高，且占地面积较大；湿式除尘技术主要通过喷淋水除去烟气中携带的粉尘，粒径较小的液滴与粉尘结合后仍然会随烟气排出烟囱。

2015年12月11日环境保护部、国家发展改革委员会、国家能源局联合发布《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号），方案中规定到2020年全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超洁净排放，即在基准氧含量6%条件下，烟气粉尘≯10mg/nm³，so2≯35mg/nm³。现有的湿法脱硫装置难以满足排放标准的要求。

由于湿法脱硫装置采用含有大量悬浮物及可溶性盐的循环液作为烟气急冷降温、脱硫的工作介质，循环液与高温烟气接触实现烟气急冷降温过程中，水分大量汽化，可溶性盐及悬浮物随之进入烟气中，造成湿法脱硫装置出口烟气中含有较多的可溶性盐（主要为硫酸盐、亚硫酸盐），可溶性盐脱水后形成超细颗粒物，这些超细颗粒物会为雾霾的形成提供了充足的凝结核，湿法脱硫也是雾霾的成因之一。

另外，随着湿式脱硫技术在我国的大规模推广应用，湿式脱硫技术的一个明显且难以克服的缺点逐渐显露出来，该缺点就是排放烟气在烟囱口会产生“白烟”现象，甚至会形成数公里的“白烟长龙”，给人带来强烈的视觉冲击，造成不良的社会公众影响。经过湿法脱硫后的烟气为饱和湿烟气，烟气温度高于环境温度，当烟气离开烟囱后烟气温度降低，烟气中的水蒸气冷凝析出形成雾滴，凝结水滴对光线产生折射、散射，从而出现“白烟”现象。脱硫烟气中的三氧化硫及残存的二氧化硫遇雾滴后形成硫酸和亚硫酸，对烟囱及周围的钢结构形成露点腐蚀，大大缩短了其使用寿命，因而如何能够消除“白烟”现象是目前亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种烟气脱硫系统，该系统能够有效地实现烟气的急冷、脱硫及除尘，通过冷却升温的方式，消除了外排烟气的“白烟”现象，满足国家超洁净排放的要求。

本实用新型的烟气除尘脱硫消白烟系统，包括烟气脱硫塔、冷却装置和升温装置；其中烟气脱硫塔，包括第一处理单元、第二处理单元及底部持液槽区，一处理单元与第二处理单元通过烟气管道连通，三者构成“丩形”双塔结构；第一处理单元由上至下依次为急冷喷淋区、第一喷淋区、洗涤区；第二处理单元由下至上依次为中部持液槽区、第二喷淋区和除雾区；所的冷却装置选自管式冷却器、板式冷却器、空气冷却器或湿式空气冷却器中的一种或多种，优选空气冷却器和湿式空气冷却器中的一种或几种。

所的升温装置能够将经冷却装置冷却后的烟气进行升温的设备，如电加热设备或换热设备，如管式换热器、板式换热器、热管式换热器或翅片式换热器中的一种或多种。所述的烟气经冷却装置冷却后温度为15~40℃，优选温度为20~35℃。所述的换热器中的流体为水、蒸汽、导热油或烟气中的一种或多种，热流体的温度可以根据需要进行调整。烟气中的冷凝析出的冷凝水由冷却装置底部排出，可返回系统中继续使用。所述的烟气经升温装置升温至60~150℃，优选温度为80~120℃。

本实用新型的烟气脱硫塔，所述的第一处理单元与第二处理单元塔径比为0.2~1，优选为0.4~1。

所述的急冷喷淋区顶部与烟气管线相连；急冷喷淋区轴向上设置若干个开口向上或向下的大口径雾化喷嘴，各大口径雾化喷嘴与喷淋管线i相连，喷淋管线i与干净水管线相连；大口径雾化喷嘴的入口接头管径与急冷喷淋区的塔径比例为0.005~0.1，优选为0.01~0.06；所述的大口径雾化喷嘴喷淋角度为60~150°，优选角度为120~150°；喷淋的水雾呈实心圆锥形，圆锥形底面直径大于急冷喷淋区的塔径；优选至少包含一对开口相对（一个开口向下，另一个开口向上）的大口径雾化喷嘴，更优选为2~3对；每对开口相对的大口径雾化喷嘴喷淋出的两个圆锥形面互相撞击形成覆盖整个塔径的平面，该平面对烟气进行全面的有效拦截，实现烟气的急冷降温，并脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫。每根喷淋管线i可以连接1个大口径雾化喷嘴或开口方向相反的2个大口径雾化喷嘴；所述的大口径雾化喷嘴的入口接头管径一般可以为dn50~200。

所述的第一喷淋区设置一层或多层喷淋管线ii，设置多层喷淋管线ii时，喷淋管线ii之间的距离为0.5~5m，优选距离为1~2.5m；所述的喷淋管线ii连接循环浆液管线，喷淋管线ii上设置有多个雾化喷嘴；所述的第一喷淋区用于将循环浆液雾化，雾化后的小液滴与烟气并流接触，脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫。

所述的洗涤区设置有一层或多层文丘里格栅，采用多层文丘里格栅时上下相邻的两层文丘里格栅交错设置；所述的文丘里格栅用以增强循环浆液对粉尘和so2的洗涤效果，增加对烟气中粉尘和so2的脱除率。

所述的底部持液槽区靠近塔壁一侧分别连接碱性溶液管线i、塔底溢流管线和液位计；所述的碱性溶液管线i上设置流量调节阀，用于向塔底浆液中加注碱性溶液调节其ph值；所述的塔底溢流管线用于在塔底浆液的液位超过设定值时自动排放塔底浆液，避免塔底浆液堵塞烟气管道；所述的底部持液槽区底部连接塔底浆液抽出管线，塔底浆液抽出管线与塔底循环泵相连，实现了塔底浆液在第一喷淋区的循环喷淋。

所述的中部持液槽区设置若干升气筒，来自第一处理单元的烟气经烟气管道进入第二处理单元，通过升气筒进入第二喷淋区；所述的中部持液槽区设置一个或多个溢流管，溢流管高度低于升气筒高度，中部持液槽内的循环液通过溢流管进入底部持液槽；所述的中部持液槽底部连接有中部循环液抽出管线，中部循环液抽出管线与中部循环泵相连，实现了中部循环液在第二喷淋区的循环喷淋。

所述的中部持液槽区靠近塔壁一侧连接有新鲜水管线和碱性溶液管线ii；所述的新鲜水管线上设置流量调节阀，根据塔底液位计反馈的信号调节新鲜水的流量，用于控制底部持液槽区的液位；所述的碱性溶液管线ii上设置有流量调节阀，根据中部循环液抽出管线上设置的ph计反馈的信号调节向中部持液槽区加注的碱性溶液的流量。

所述的第二喷淋区设置一层或多层喷淋管线iii，设置多层喷淋管线iii时，喷淋管线iii之间的距离为0.5~5m，优选距离为1~2.5m；所述的喷淋管线iii连接中部循环液管线，喷淋管线iii上设置有多个雾化喷嘴；所述的第二喷淋区用于将循环液雾化，雾化后的小液滴与烟气逆流接触，对烟气中进行深度除尘和脱硫。

所述的第二喷淋区与除雾区优选通过倒锥体形变径相连，所述的除雾区与第二喷淋区的塔径比为1.2~3。

所述的除雾区内设置有除雾器；所述的除雾器可以选自旋流除雾器、湿式静电除雾器、丝网除雾器或折流式除雾器等中的一种或几种。

本实用新型同时提供一种烟气除尘脱硫消白烟工艺，包括如下内容：烟气经过升温装置换热后从烟气脱硫塔的第一处理单元顶部进入烟气脱硫塔，与急冷喷淋区雾化后的干净水接触进行急冷降温，急冷降温后的烟气进入第一喷淋区，在第一喷淋区与雾化后的循环浆液接触进行除尘脱硫后一起通过洗涤区，烟气中的粉尘和二氧化硫等组分被循环浆液吸收；循环浆液与烟气完成气液分离，循环浆液进入底部持液槽区，烟气经中部持液槽的升气筒进入第二喷淋区，与第二喷淋区的循环液逆流接触进行深度除尘脱硫，经过第二喷淋区的烟气进入除雾区，经除雾区脱除烟气中携带的小水滴，然后进入冷却装置进行冷却，冷却后的烟气进入升温装置进行升温，升温后的烟气进入烟囱排放。

本实用新型工艺中，所述的烟气为燃煤锅炉烟气、燃煤电厂烟气、催化裂化催化剂再生烟气、工艺加热炉烟气、焦化烟气或钢铁烧结烟气等。烟气中so2浓度为50~5000mg/nm³，优选200~2000mg/nm³，粉尘浓度为30~600mg/nm³，优选100~400mg/nm³。烟气换热后的温度为90~260℃，优选为100~160℃。

本实用新型工艺中，所述的烟气脱硫塔的操作条件为：操作温度为60~300℃，操作压力为0.1~500kpa，烟气处理量为1000~1000000nm³/h。

本实用新型工艺中，所述的急冷喷淋区的液气比为0.05~2.5l/nm³；所述的第一喷淋区、第二喷淋区内的液气比均为2~30l/nm³。急冷降温后的烟气的温度为45~75℃。

本实用新型工艺中，所述的干净水中可溶性盐（溶解性总固体）含量≤30g/l，优选为≤5g/l；所述的干净水选自新鲜水、除盐水、软化水、除氧水或蒸馏水等中的一种或多种，所述新鲜水选自自来水、河水、江水、海水或井水等。干净水经干净水管线进入急冷喷淋区。

本实用新型工艺中，所述的碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化镁溶液、碳酸钠溶液、亚硫酸钠溶液、柠檬酸钠溶液、石灰石浆液、氨水或海水中的一种或多种。

本实用新型工艺中，所述的循环浆液来自底部持液槽区，经塔底循环泵加压后，一部分进入第一喷淋区对烟气进行除尘脱硫，其余经循环浆液外排管线输送至后续单元进行处理。

本实用新型工艺中，所述的底部持液槽区内循环浆液的液位高度由新鲜水管线上的调节阀进行控制。

本实用新型工艺中，所述的底部持液槽区的循环浆液的ph值控制在6~11，优选为7~8，ph在线检测仪位于塔底循环泵入口管线上，通过调节碱性溶液管线i上的调节阀来控制循环浆液的ph值。

本实用新型工艺中，所述的塔底循环浆液外排流量根据塔底循环浆液中的悬浮物浓度进行调节，塔底循环浆液中的悬浮物浓度控制为0.1~1.5g/l，悬浮物浓度测量仪位于塔底循环泵入口管线上，通过调节循环浆液外排流量来控制循环浆液的悬浮物浓度。

本实用新型工艺中，所述的中部持液槽内的循环液，经中部循环泵加压后进入第二喷淋区，经雾化喷嘴雾化与烟气逆流接触对烟气进行深度除尘、脱硫。

本实用新型工艺中，所述的中部持液槽区的循环液的ph值控制在6~8，优选为6.5~7.5，ph在线检测仪位于中部循环泵入口管线上，通过调节碱性溶液管线ii上的调节阀来控制中部循环液的ph值。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、急冷喷淋区采用可溶性盐（溶解性总固体）含量较低的干净水代替含有大量悬浮物及可溶性盐的循环液作为高温烟气急冷降温介质，烟气急冷降温过程中汽化的水汽中可溶性盐含量很低，大幅降低了外排烟气中的可溶性盐含量，有助于减少雾霾的生成量。

2、设置冷却装置对烟气进行冷却降温，烟气冷却降温过程中水蒸气冷凝析出，水蒸气在发生相变由气态变为液态过程中，以烟气中的超细粉尘、气溶胶等小颗粒为凝结核冷凝析出，水蒸气冷凝析出后又会吸收烟气中的烟气中氨、so2、so3及可溶性盐，因而烟气冷却水蒸气冷凝相变过程同时实现烟气中超细粉尘、气溶胶、氨、so2、so3、可溶性盐等多污染物协同净化；烟气经冷却装置后，烟气中所携带的大部分水蒸气冷凝析出，冷却装置底部得到的冷凝水可返回除尘脱硫塔继续使用，从而回收了烟气中的水分，降低除尘脱硫塔的新鲜水补充量，具有良好的经济效益。

3、依次设置冷却装置和升温装置，提高外排烟气的不饱和度，外排烟气离开烟囱时仍然处于不饱和状态（相对湿度较低），避免烟气中的水蒸汽冷凝析出，达到“消白烟”的效果。

4、本发明将外排烟气引入烟囱排放，工厂中的水泥烟囱高度一般较高，部分烟囱高度甚至超过100m，烟囱高度越高、外排烟气温度越高，烟囱的抽力越强，在烟囱的抽吸作用下，冷却装置及加热装置内烟气压力较低甚至为负压，因而外排烟气无需设置增压机即可送入烟囱，降低了装置能耗；外排烟气温度较高，增强了烟气的快速扩散能力，有效消除“白烟”。

附图说明

图1为本实用新型系统结构及流程示意图。

图中：1-第一处理单元；2-底部持液槽区；3-第二处理单元；4-急冷喷淋区；5-第一喷淋区；6-洗涤区；7-中部持液槽区；8-第二喷淋区；9-倒锥体形变径；10-除雾区；12-外排烟气管线；13-中部循环泵；14-塔底循环泵；15-大口径雾化喷嘴；16-喷淋管线i；17-喷淋管线ii；18-雾化喷嘴；19-文丘里格栅；20-中部持液槽；21-溢流管；22-升气筒；23-喷淋管线iii；24-除雾器；25-冷却装置；26-升温装置；27-烟囱；

其中，1-1-烟气管线；2-1液位计；2-2塔底溢流管线；2-3塔底浆液抽出管线；2-4碱性溶液管线i；2-5循环浆液主管线；2-6循环浆液外排管线；4-1干净水管线；5-1循环浆液管线；7-1新鲜水管线；7-2碱性溶液管线ii；7-3中部循环液抽出管线；8-1中部循环液管线；25-1冷凝水管线。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

本实用新型的烟气除尘脱硫消白烟系统，包括烟气脱硫塔、冷却装置25和升温装置26；其中烟气脱硫塔，包括第一处理单元1、第二处理单元3及底部持液槽区2，第一处理单元1与第二处理单元3通过烟气管道连通，三者构成“丩形”双塔结构；所述的第一处理单元1由上至下依次为急冷喷淋区4、第一喷淋区5、洗涤区6；所述的第二处理单元3由下至上依次为中部持液槽区7、第二喷淋区8和除雾区10。

本实用新型的烟气脱硫塔，所述的第一处理单元1与第二处理单元3塔径比为0.2~1，优选比例为0.4~1。

所述的急冷喷淋区4顶部与烟气管线1-1相连；所述的急冷喷淋区4轴向上设置若干个开口向上或向下的大口径雾化喷嘴15，各大口径雾化喷嘴15与喷淋管线i16相连，喷淋管线i16与干净水管线4-1相连，大口径雾化喷嘴15的入口接头管径与急冷喷淋区4的塔径比例为0.005~0.1，优选为0.01~0.06；所述的大口径雾化喷嘴15喷淋角度为60~150°，优选角度为120~150°；喷淋的水雾呈实心圆锥形，圆锥形底面直径大于急冷喷淋区4的塔径；优选至少包含一对开口相对（一个开口向下，另一个开口向上）的大口径雾化喷嘴15，更优选为2~3对；每对开口相对的大口径雾化喷嘴15喷淋出的两个圆锥形面互相撞击形成覆盖整个塔径的平面，该平面对烟气实现有效拦截，实现烟气的急冷降温，并脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫。每根喷淋管线i16可以连接1个大口径雾化喷嘴15或开口方向相反的2个大口径雾化喷嘴15；所述的大口径雾化喷嘴15的入口接头管径一般可以为dn50~200。

所述的第一喷淋区5设置一层或多层喷淋管线ii17，设置多层喷淋管线ii17时，喷淋管线ii17之间的距离为0.5~5m，优选距离为1~2.5m；所述的喷淋管线ii17连接循环浆液管线5-1，喷淋管线ii17上设置有多个雾化喷嘴18；所述的第一喷淋区5用于将循环浆液雾化，雾化后的小液滴与烟气并流接触，脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫。

所述的洗涤区6设置有一层或多层文丘里格栅19，采用多层文丘里格栅19时上下相邻的两层文丘里格栅19交错设置；所述的文丘里格栅19用以增强循环浆液对粉尘和so2的洗涤效果，增加对粉尘和so2的脱除率。

所述的底部持液槽区2靠近塔壁一侧分别连接碱性溶液管线i2-4、塔底溢流管线2-2和液位计2-1；所述的碱性溶液管线i2-4上设置流量调节阀，用于向塔底浆液中加注碱性溶液调节其ph值；所述的塔底溢流管线2-2用于在塔底浆液的液位超过设定值时自动排放塔底浆液，避免塔底浆液堵塞烟气管道；所述的底部持液槽区2底部连接塔底浆液抽出管线2-3，塔底浆液抽出管线2-3与塔底循环泵14相连，实现了塔底浆液在第一喷淋区5的循环喷淋。

所述的中部持液槽区7设置若干升气筒22，来自第一处理单元1的烟气经烟气管道进入第二处理单元2，通过升气筒22进入第二喷淋区8；所述的中部持液槽区7设置一个或多个溢流管21，溢流管21高度低于升气筒22高度，中部持液槽20内的循环液通过溢流管21进入底部持液槽2；所述的中部持液槽20底部连接有中部循环液抽出管线7-3，中部循环液抽出管线7-3与中部循环泵13相连，实现了中部循环液在第二喷淋区8的循环喷淋。

所述的中部持液槽区7靠近塔壁一侧连接有新鲜水管线7-1和碱性溶液管线ii7-2；所述的新鲜水管线7-1上设置流量调节阀，根据塔底液位计2-1反馈的信号调节新鲜水的流量，用于控制底部持液槽区2的液位；所述的碱性溶液管线ii7-2上设置有流量调节阀，根据中部循环液抽出管线7-3上设置的ph计反馈的信号调节向中部持液槽区7加注的碱性溶液的流量。

所述的第二喷淋区8设置一层或多层喷淋管线iii23，设置多层喷淋管线iii23时，喷淋管线iii23之间的距离为0.5~5m，优选距离为1~2.5m；所述的喷淋管线iii23连接中部循环液管线8-1，喷淋管线iii23上设置有多个雾化喷嘴18；所述的第二喷淋区8用于将循环碱液雾化，雾化后的小液滴与烟气逆流接触，对烟气中进行深度除尘和脱硫。

所述的第二喷淋区8与除雾区10优选通过倒锥体形变径9相连，所述的除雾区10与第二喷淋区8的塔径比为1.2~3。

所述的除雾区10设置有除雾器；所述的除雾器可以选自旋流除雾器、湿式静电除雾器、丝网除雾器或折流式除雾器等中的一种或几种。

所述的冷却装置25选自管式冷却器、板式冷却器、空气冷却器或湿式空气冷却器等中的一种或几种，优选空气冷却器和湿式空气冷却器中的一种或几种。

所述的升温装置26能够将经冷却装置25冷却后的烟气进行升温的设备，如电加热设备或换热设备，如管式换热器、板式换热器、热管式换热器或翅片式换热器中的一种或几种。所述的换热器中的流体可以为水、蒸汽、导热油或烟气等中的一种或几种，热流体的温度可以根据需要进行调整。

一种烟气除尘脱硫消白烟工艺，包括如下内容：烟气从烟气脱硫塔的第一处理单元1顶部进入烟气脱硫塔，与急冷喷淋区4的雾化后的干净水接触进行急冷降温，急冷降温后的烟气进入第一喷淋区5，在第一喷淋区5与雾化后的循环浆液接触并脱除烟气中携带的粉尘和二氧化硫，混合后一起通过洗涤区6，烟气中的粉尘和二氧化硫等组分被循环浆液吸收；循环浆液与烟气完成气液分离，循环浆液进入底部持液槽区2，烟气经中部持液槽7的升气管22进入第二喷淋区8，与第二喷淋区8的循环液逆流接触进行深度除尘脱硫，经过第二喷淋区8的烟气进入除雾区10，经除雾区10脱除烟气中携带的小水滴，进入冷却装置25进行冷却，冷却后的烟气进入升温装置26进行升温，升温后的烟气进入烟囱27排放。

实施例1

某企业烟气量为160000nm³/h，烟气温度为185℃，压力为8kpa，其中so2浓度为950mg/nm³、粉尘浓度为260mg/nm³，采用本发明所述的烟气脱硫塔，急冷喷淋区干净水流量为60m³/h，第一喷淋区循环浆液流量为1200m³/h，第二喷淋区循环液流量为1000m³/h，进入冷却装置的温度烟气为52℃，进入升温装置的温度为25℃，进入烟囱的温度为80℃。对外排烟气中的so2含量采用德国德图烟气分析仪（型号testo-350）进行测量，粉尘含量按照gb/t16157-1996《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》进行测量，烟气的相对湿度通过干湿球法进行测量，可溶性盐含量通过对烟气进行过滤、用水溶解并根据hj/t51-1999《水质全盐量的测定重量法》测定其盐含量计算得到，经测量计算，离开除尘脱硫塔进入冷却装置的烟气相对湿度为100%，进入烟囱外排的的烟气中so2浓度为12.4mg/nm³、粉尘含量为6.3mg/nm³、烟气的相对湿度为3.7%，可溶性盐含量为0.7mg/nm³。