凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，屬于電力行業(yè)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]2014年，火電廠大氣污染物排放量快速下降，實(shí)現(xiàn)了“十一五”以來的最大降幅。2014年電力二氧化硫排放降至620萬噸，比上年下降20.5%,提前一年完成750萬噸目標(biāo)要求。電力二氧化硫排放量約占全國二氧化硫排放量的31.4%，比上年下降6.8百分點(diǎn)；每千瓦時(shí)火電發(fā)電量二氧化硫排放量為1.47克，比上年下降0.38克。煤電煙氣脫硫裝機(jī)達(dá)到7.6億千瓦，煙氣脫硫裝機(jī)比重由2005年的14%增長(zhǎng)至2014年的91.4%。
[0003]2015年12月11日，環(huán)保部、國家發(fā)改委、能源局三部門發(fā)布《關(guān)于印發(fā)全面實(shí)施燃煤電廠超(超)低排放和節(jié)能改造工作方案的通知》(環(huán)發(fā)
[2015]164號(hào))，要求“到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)超低排放(即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米)。全國有條件的新建燃煤發(fā)電機(jī)組達(dá)到超低排放水平。加快現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放改造步伐，將東部地區(qū)原計(jì)劃2020年前完成的超低排放改造任務(wù)提前至2017年前總體完成;將對(duì)東部地區(qū)的要求逐步擴(kuò)展至全國有條件地區(qū)，其中，中部地區(qū)力爭(zhēng)在2018年前基本完成，西部地區(qū)在2020年前完成?！比济弘姀S超低排放正式擴(kuò)圍提速。
[0004]其中，超低排放要求在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，二氧化硫排放濃度不高于35毫克/立方米。面臨二氧化硫超低排放的要求，針對(duì)高硫煤質(zhì)，機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)幅度大等實(shí)際情況，研究開發(fā)滿足燃煤煙氣超(超)低排放的脫硫技術(shù)成為該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。中國專利ZL201320574961.4研發(fā)了雙pH值控制循環(huán)脫硫系統(tǒng)，雙pH值循環(huán)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，提高了脫硫效率，適用于高硫煤。但是，該技術(shù)在脫硫過程中，在吸收塔壁區(qū)域存在漿液掛壁和302逃逸的現(xiàn)象，即吸收塔壁區(qū)域吸收漿液分布嚴(yán)重不均，部分漿液如水幕一樣掛壁并沿塔壁排出，從而造成塔壁1.2-1.5米范圍內(nèi)，吸收漿液密度低，傳質(zhì)比表面積小，SO2濃度高，這說明SO2具有沿內(nèi)壁產(chǎn)生逃逸的現(xiàn)象，導(dǎo)致塔內(nèi)壁區(qū)域脫硫效率降低，從而影響了整個(gè)系統(tǒng)的脫硫效率。中國專利ZL200810018955.4發(fā)明了一種煙氣濕法脫硫吸收氧化裝置，噴淋管下方的吸收塔內(nèi)壁上裝有漿液均布環(huán)，環(huán)上分布有小孔，解決了吸收塔塔壁刺穿漏漿問題，在不減少流通面積的前提下，加強(qiáng)了氣液接觸，有利于提高脫硫效率。但是，該專利技術(shù)屬于單塔多層噴淋技術(shù)，在煤質(zhì)硫份超設(shè)計(jì)值較大和機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)幅度較大的情況下，煙氣二氧化硫無法滿足超(超)低排放要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)燃煤電廠燃煤煤質(zhì)超設(shè)計(jì)值較頻繁，機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)幅度比較大等問題，克服超(超)低排放脫硫技術(shù)中吸收塔壁區(qū)域存在漿液掛壁和SO2逃逸的現(xiàn)象，提供一種凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，避免或減少吸收塔的壁面效應(yīng)，在吸收塔內(nèi)壁及其附近一定的距離范圍內(nèi)形成最大的氣液接觸，改善SO2與漿液的表面反應(yīng)速率，達(dá)到提高SO2的脫除能力，滿足超(超)低排放要求。
[0006]本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案如下:
[0007]凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，包括低pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)、高pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)、凹凸氣液均布環(huán)、高效除霧系統(tǒng)和脫水系統(tǒng)，低PH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)和高pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)各自獨(dú)立控制和運(yùn)行;所述低pH值反應(yīng)吸收系統(tǒng)包括低pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)、低pH值漿液氧化槽、氧化空氣系統(tǒng)、低pH值漿液輸送栗和側(cè)進(jìn)式攪拌器，所述高pH值反應(yīng)吸收系統(tǒng)包括高PH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)、新鮮石灰石漿液補(bǔ)充系統(tǒng)、頂進(jìn)式攪拌器、高pH值漿液輸送栗、高PH值漿液循環(huán)箱、溢流管和雙相整流集液槽;所述氧化空氣系統(tǒng)設(shè)置在低pH值漿液氧化槽內(nèi)；所述雙相整流集液槽的底部通過管道連接到高PH值漿液循環(huán)箱，所述高pH值漿液循環(huán)箱通過溢流管連接到低PH值氧化槽，所述新鮮石灰石漿液補(bǔ)充系統(tǒng)與高pH值漿液循環(huán)箱連通;所述凹凸氣液均布環(huán)分別設(shè)置在低PH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)和高pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)的下方。
[0008]所述低pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)和高pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)分別包括多個(gè)噴嘴。
[0009]所述氧化空氣系統(tǒng)的數(shù)量與側(cè)進(jìn)式攪拌器的數(shù)量相一致。
[0010]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)在脫硫設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)下，減緩塔內(nèi)氣液固三相反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)的相互制約問題；
[0012](2)設(shè)置的凹凸氣液均布環(huán)具有煙氣導(dǎo)流功能，使塔壁附近的可能逃逸的煙氣重新回到脫硫區(qū)域，從而既改善了塔內(nèi)煙氣分布的均勻性，又大大減少了逃逸煙氣；
[0013](2)凹凸氣液均布環(huán)以及均布環(huán)上的小孔具有漿液會(huì)聚功能，使掛壁的吸收漿液會(huì)聚并進(jìn)行再分配，從而既提高了吸收漿液分配的均勻性，又提高了真正參與脫硫的液氣比，改善了塔壁區(qū)域的傳質(zhì)狀況；
[0014](3)低pH值區(qū)和高pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)各自獨(dú)立控制和運(yùn)行，低pH值區(qū)有利于石灰石和亞硫酸鈣的溶解，高pH值區(qū)有利于SO2吸收，可協(xié)同脫除煙氣中S03、細(xì)顆粒、重金屬和可溶性污染物；
[0015](4)本實(shí)用新型的凹凸雙區(qū)高效耦合，能強(qiáng)化塔內(nèi)流場(chǎng)均布與吸收氧化傳質(zhì)過程的交互作用，適用于煤質(zhì)超設(shè)計(jì)值頻繁，機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)幅度較大等實(shí)際情況，滿足燃煤煙氣二氧化硫超(超)低排放要求。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為凹凸氣液均布環(huán)的結(jié)構(gòu)詳圖；
[0018]圖3為圖2中B-B向視圖；
[0019]圖4為圖2中圓圈A內(nèi)局部詳圖。
[0020]圖中:1-原煙氣，2-凹凸氣液均布環(huán)，3-低pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)，4-雙相整流集液槽，5-管道，6-高pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)，7-高效除霧系統(tǒng)，8-凈煙氣，9-新鮮石灰石漿液補(bǔ)充系統(tǒng)，10-頂進(jìn)式攪拌器，11-高PH值漿液輸送栗，12-高pH值漿液循環(huán)箱，13-溢流管，14-1、14-2是氧化空氣系統(tǒng)，15-側(cè)進(jìn)式攪拌器，16-低pH值漿液輸送栗，17-排漿栗，18-脫水系統(tǒng)，19-吸收塔塔壁，20-凹凸氣液均布環(huán)小孔，21-低pH值漿液氧化槽。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述:
[0022]原煙氣I從原煙道進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，與由低pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)3噴淋下來的低pH值漿液接觸反應(yīng)，脫除部分SO2，反應(yīng)后的漿液落到底部低pH值氧化槽19，在氧化空氣系統(tǒng)14-1和14-2提供的空氣氧化和側(cè)進(jìn)式攪拌器15攪拌作用下，生成石膏結(jié)晶，經(jīng)排漿栗17輸送至脫水系統(tǒng)18處理。經(jīng)低pH值區(qū)噴淋系統(tǒng)處理后的煙氣經(jīng)雙相整流集液槽4整流后，進(jìn)入高pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)6，與高pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)6噴淋的高pH值漿液進(jìn)行吸收反應(yīng)，進(jìn)一步脫除大部分SO2。反應(yīng)后的漿液由雙相整流集液槽4收集后，通過管道5溢流至高pH值漿液循環(huán)箱12，反應(yīng)后的煙氣經(jīng)高效除霧器系統(tǒng)7除去液滴后，凈煙氣8經(jīng)煙囪排放。
[0023]高pH值漿液循環(huán)箱12中的高pH值漿液經(jīng)高pH值漿液輸送栗11，輸送至高pH值區(qū)噴淋系統(tǒng)6進(jìn)行循環(huán)噴淋反應(yīng)，高pH值漿液循環(huán)箱12中的漿液液位達(dá)到一定高度時(shí)，自動(dòng)溢流至低PH值氧化槽21內(nèi)，新鮮石灰石漿液通過新鮮石灰石漿液補(bǔ)充系統(tǒng)9補(bǔ)充至高pH值漿液循環(huán)箱12內(nèi)。
[0024]低pH值氧化槽21內(nèi)的低pH值漿液通過低pH值漿液輸送栗16輸送至低pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)3循環(huán)噴淋反應(yīng)。
[0025]塔壁處的煙氣從凹凸氣液均布環(huán)2下方進(jìn)入，與低pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)3和高pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)6噴淋下來的漿液在凹凸氣液均布環(huán)2上的凹凸氣液均布環(huán)小孔20內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，消除SO2逃逸和漿液掛壁現(xiàn)象。
[0026]凹凸氣液均布環(huán)2的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示，其中，環(huán)上小孔20的孔徑為18?30mm、開孔率為15?30%。如果開孔率大，孔徑過小，開孔過密，則環(huán)板強(qiáng)度下降，且氣泡容易碰撞生成大氣泡，傳質(zhì)面積減小，對(duì)傳質(zhì)不利。如果開孔率小，孔徑過大，開孔過稀，則環(huán)板上產(chǎn)生氣泡的點(diǎn)分布太疏，環(huán)板利用率過低，亦不適宜。因此，環(huán)上小孔的孔徑和開孔率應(yīng)具有合適的區(qū)間。
[0027]凹凸氣液均布環(huán)2的安裝角度主要由兩個(gè)因素決定，即吸收漿液密度及系統(tǒng)壓降，當(dāng)吸收漿液密度高時(shí)，安裝角度大，反之亦然。試驗(yàn)研究結(jié)果顯示:在設(shè)計(jì)條件下，安裝角度以27°?32°為宜，即凹凸氣液均布環(huán)2與吸收塔塔壁19之間的夾角設(shè)置為58°?63°。凹凸氣液均布環(huán)2的材質(zhì)可以為哈氏C276合金、雙相不銹鋼1.4529或不銹鋼316L。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，包括低pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)、高pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)、凹凸氣液均布環(huán)、高效除霧系統(tǒng)和脫水系統(tǒng)，其特征在于，低PH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)和高pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)各自獨(dú)立控制和運(yùn)行;所述低PH值反應(yīng)吸收系統(tǒng)包括低pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)、低PH值漿液氧化槽、氧化空氣系統(tǒng)、低pH值漿液輸送栗和側(cè)進(jìn)式攪拌器，所述高pH值反應(yīng)吸收系統(tǒng)包括高PH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)、新鮮石灰石漿液補(bǔ)充系統(tǒng)、頂進(jìn)式攪拌器、高pH值漿液輸送栗、高pH值漿液循環(huán)箱、溢流管和雙相整流集液槽;所述氧化空氣系統(tǒng)設(shè)置在低pH值漿液氧化槽內(nèi)；所述雙相整流集液槽的底部通過管道連接到高pH值漿液循環(huán)箱，所述高PH值漿液循環(huán)箱通過溢流管連接到低pH值氧化槽，所述新鮮石灰石漿液補(bǔ)充系統(tǒng)與高pH值漿液循環(huán)箱連通;所述凹凸氣液均布環(huán)分別設(shè)置在低PH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)和高pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)的下方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述低pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)和高pH值區(qū)漿液噴淋系統(tǒng)分別包括多個(gè)噴嘴。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化空氣系統(tǒng)的數(shù)量與側(cè)進(jìn)式攪拌器的數(shù)量相一致。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述凹凸氣液均布環(huán)與吸收塔塔壁的夾角為58°?63°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述凹凸氣液均布環(huán)上小孔的孔徑為18?30mm、開孔率為15?30%。6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5之一所述的凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述凹凸氣液均布環(huán)的材質(zhì)為哈氏C276合金、雙相不銹鋼1.4529或不銹鋼316L。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種凹凸雙區(qū)高效耦合脫硫系統(tǒng)，包括低pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)、高pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)、凹凸氣液均布環(huán)、高效除霧系統(tǒng)和脫水系統(tǒng)，其中，低pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)和高pH值區(qū)反應(yīng)吸收系統(tǒng)各自獨(dú)立控制和運(yùn)行，低pH值有利于石灰石和亞硫酸鈣的溶解，高pH值有利于SO2吸收，可協(xié)同脫除煙氣中SO3、細(xì)顆粒、重金屬和可溶性污染物。在噴淋系統(tǒng)下方設(shè)置的凹凸氣液均布環(huán)有效解決超(超)低排放脫硫技術(shù)中吸收塔壁區(qū)域存在漿液掛壁和SO2逃逸的現(xiàn)象，避免或減少吸收塔的壁面效應(yīng)，在吸收塔內(nèi)壁及其附近一定的距離范圍內(nèi)形成最大的氣液接觸，改善SO2與漿液的表面反應(yīng)速率，達(dá)到提高SO2的脫除能力，滿足超(超)低排放要求。
【IPC分類】B01D53/64, B01D53/50, B01D47/06, B01D53/80
【公開號(hào)】CN205386408
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620150404
【發(fā)明人】薛建明, 劉建民, 柏源, 管明, 管一明, 李忠華
【申請(qǐng)人】國電科學(xué)技術(shù)研究院
【公開日】2016年7月20日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日