專利名稱：采用多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型化干法煙氣脫硫方法，屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及各種大型燃燒設(shè)備排放煙氣中的大型化干法脫硫系統(tǒng)及工藝。
背景技術(shù)：
二氧化硫氣體污染的治理一直是世界大多數(shù)國家環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)，其所產(chǎn)生污染物更是造成我國生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源，目前已經(jīng)成為了我國空氣污染治理的當(dāng)務(wù)之急。
目前對(duì)二氧化硫的治理，國外一般主要采用濕式石灰石膏法(W-FGD)，采用上述方法，雖然脫除效果較好，但其存在投資巨大、耗水量大，占地面積較大、系統(tǒng)復(fù)雜、阻力較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及需要對(duì)水進(jìn)行再處理等等一系列問題。因此干式或半干式的高效煙氣脫硫技術(shù)成為了國內(nèi)外研究開發(fā)的重點(diǎn)。
針對(duì)我國火力發(fā)電單臺(tái)裝機(jī)容量基本為600MW的煙氣脫硫市場(chǎng)需要，特別針對(duì)一些地區(qū)電力環(huán)保的特殊要求以及國家對(duì)水資源利用保護(hù)的加強(qiáng)，同時(shí)根據(jù)國際上煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)的客觀規(guī)律，先進(jìn)的大型化(可適用于600MW以上火力發(fā)電機(jī)組)干法煙氣脫硫技術(shù)將成為國內(nèi)外電力環(huán)保技術(shù)及市場(chǎng)的主力。
對(duì)于目前所有的干法(半干法)脫硫技術(shù)以及專利技術(shù)，例如噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣加增濕活化法和煙氣循環(huán)流化床方法等，它們雖然都在煙氣脫硫反應(yīng)過程的某一些方面具有自己的技術(shù)特色，但都沒有考慮當(dāng)機(jī)組大型化以后，由于脫硫反應(yīng)塔截面以及高度的增加，將導(dǎo)致整個(gè)脫硫反應(yīng)由于煙氣與顆粒流場(chǎng)的組織失敗而達(dá)不到脫硫技術(shù)要求。
特別對(duì)于目前應(yīng)用的煙氣循環(huán)流化床方法的干法脫硫技術(shù)，大都利用消化后的石灰(漿)作為吸收劑，用吸收劑和外部分離器分離出來的物料作為循環(huán)床料，在流化床反應(yīng)塔中通過強(qiáng)烈的氣固液三相作用來脫出煙氣中的有害氣體。如中國專利公開號(hào)為CN86108755A、CN1307926A和德國Wulff公司的“回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)”等，都是采用一個(gè)類似于流化床的脫硫反應(yīng)塔，通過煙氣、脫硫劑顆粒以及噴水等在塔中的接觸反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)脫硫目的，并且都為單塔單床設(shè)計(jì)，其大型化后的大截面單塔設(shè)計(jì)不能滿足循環(huán)流態(tài)化的基本技術(shù)要求。
從上述背景技術(shù)中可見，在循環(huán)流化的煙氣脫硫系統(tǒng)中，塔內(nèi)的多相流場(chǎng)組織能否滿足設(shè)計(jì)的流化要求是脫硫反應(yīng)能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。而目前所有的流態(tài)化干法脫硫技術(shù)都存在當(dāng)機(jī)組容量較大時(shí)，不能滿足大型化煙氣脫硫反應(yīng)的流態(tài)化要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種采用多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，使其能保證在較高的鍋爐機(jī)組負(fù)荷下(400～1000MW)，滿足大截面脫硫塔的均衡流化過程，脫硫效率及各項(xiàng)性能指標(biāo)可優(yōu)于常規(guī)機(jī)組(300MW以下)的干法煙氣脫硫性能。本發(fā)明的另一個(gè)目的是降低設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用，降低煙氣阻力，并且單位設(shè)備成本可降到目前的干法煙氣脫硫裝置的0.7～0.8左右。從而，真正實(shí)現(xiàn)大型化干法煙氣脫硫的高效、寬調(diào)節(jié)比、低成本、低耗水量的煙氣脫硫的目的。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的大型循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫系統(tǒng)，包括脫硫劑的消化制備系統(tǒng)、脫硫反應(yīng)塔和外部脫硫劑顆粒分離和再循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的脫硫反應(yīng)塔采用2個(gè)或2個(gè)以上的子脫硫反應(yīng)塔組成，并將這些子脫硫反應(yīng)塔底部煙氣混合室并聯(lián)起來，形成一個(gè)大型化并具有寬調(diào)節(jié)比特性的脫硫反應(yīng)系統(tǒng)。
所述的多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，在多個(gè)子脫硫反應(yīng)塔底部的煙氣混合室中布置有煙氣導(dǎo)流板，將煙氣均勻分配到各子脫硫反應(yīng)塔的煙氣引射加速裝置中。
所述的多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，在各子脫硫反應(yīng)塔的塔體中部布置有組合煙氣射流噴嘴，噴入組合煙氣射流，以便形成各子脫硫反應(yīng)塔中部的高強(qiáng)度湍流混合區(qū)。
所述系統(tǒng)中，每個(gè)子脫硫反應(yīng)塔的煙氣引射加速裝置3采用5～7根低阻力拉法爾噴管，以保持較好的流化需求的煙氣射流剛性，同時(shí)阻力較低。
所述系統(tǒng)中，新加入的脫硫劑顆粒、霧化水顆粒以及外部再循環(huán)脫硫劑顆粒都分別進(jìn)入每個(gè)子脫硫反應(yīng)塔下部。
本發(fā)明將大型火電機(jī)組需要進(jìn)行脫硫的煙氣引入脫硫反應(yīng)塔群底部的煙氣混合室，然后通過煙氣導(dǎo)流板均勻分配并分別進(jìn)入與混合室相連的每個(gè)子脫硫反應(yīng)塔的煙氣引射加速裝置，在每個(gè)子脫硫反應(yīng)塔內(nèi)噴入鈣基脫硫劑、霧化水顆粒以及外部再循環(huán)脫硫劑顆粒。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于首先，本發(fā)明由于采用了多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的流態(tài)化技術(shù)，解決了單塔大型化后的脫硫劑顆粒的流化問題和多相化學(xué)反應(yīng)過程的流場(chǎng)組織問題，這也是解決循環(huán)流態(tài)化干法煙氣脫硫大型化技術(shù)的核心。第二，本發(fā)明針對(duì)實(shí)際的大容量火電機(jī)組的煙氣脫硫要求，根據(jù)實(shí)際需要，可以任何的組合形式增加子脫硫反應(yīng)塔，解決了干法煙氣脫硫的大型化問題。第三，本發(fā)明通過采用多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而可以保證各項(xiàng)常規(guī)干法煙氣脫硫技術(shù)在機(jī)組大型化以后的順利應(yīng)用，并達(dá)到或超過常規(guī)技術(shù)的性能參數(shù)指標(biāo)。第四，本發(fā)明可以較好地降低大型脫硫反應(yīng)塔的高度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了干法煙氣脫硫技術(shù)的大型化要求，較大地降低干法煙氣脫硫的單位成本。第五，本發(fā)明同樣實(shí)現(xiàn)了高脫硫效率(在鈣硫比1.1～1.3之間可達(dá)到90～92％以上的脫硫效率)、寬調(diào)節(jié)比(滿足燃燒設(shè)備20％～110％負(fù)荷變化的高效脫硫要求)，低投資及運(yùn)行成本、低耗水量的脫硫技術(shù)要求。


附圖1為雙塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的脫硫反應(yīng)塔示意圖。
附圖2為是附圖1中的B-B向剖面示意圖。
附圖3為三塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的脫硫反應(yīng)塔平面布置示意圖。
附圖4為不帶組合煙氣射流的本發(fā)明的工藝流程系統(tǒng)示意圖。
附圖5為帶有組合煙氣射流的本發(fā)明的工藝流程系統(tǒng)示意圖。
圖中子脫硫反應(yīng)塔1，煙氣導(dǎo)流板2，煙氣引射加速裝置3，煙氣混合室4，脫硫塔煙氣出口5，煙氣預(yù)除塵系統(tǒng)6，脫硫劑制備的消化系統(tǒng)7，脫硫劑顆粒噴入口8，外部再循環(huán)脫硫劑顆粒的回流口9，水霧化噴入口10，煙氣除塵系統(tǒng)11，主引風(fēng)機(jī)12，煙囪13，灰渣倉14，組合煙氣射流噴入口15。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的是一個(gè)火力發(fā)電機(jī)組單臺(tái)裝機(jī)容量為600MW的實(shí)例，采用了具有2個(gè)子脫硫反應(yīng)塔并聯(lián)特征的一種干法煙氣脫硫反應(yīng)系統(tǒng)。
首先，從燃燒設(shè)備排出的煙氣經(jīng)過一個(gè)煙氣預(yù)除塵裝置6(如靜電除塵器、布袋除塵器、慣性分離除塵器或者它們的組合形式)，除去煙氣中約90％的飛灰，經(jīng)過預(yù)除塵后的煙氣送入煙氣混合室中4，通過布置在煙氣混合室4中的煙氣導(dǎo)流板2將煙氣均勻地分配到每個(gè)子脫硫反應(yīng)塔1的煙氣引射加速裝置3(例如文丘里噴嘴)中，維持煙氣射流的出口速度范圍為10-55m/s，加速進(jìn)入各子脫硫反應(yīng)塔的底部。
同時(shí)，將脫硫劑原料(如CaO粉)送入脫硫劑制備的消化系統(tǒng)7中，經(jīng)消化反應(yīng)生成高活性的脫硫劑顆粒，將消化后粒徑范圍為1～10μm的脫硫劑(如Ca(OH)2)顆粒，由脫硫劑顆粒噴入口8噴入各子脫硫反應(yīng)塔1的下部，同時(shí)在各子脫硫反應(yīng)塔下部的脫硫劑顆粒噴入口8位置上部，布置有外部再循環(huán)脫硫顆粒的回流口9，隨后，煙氣進(jìn)入子脫硫反應(yīng)塔1的下部與從脫硫劑顆粒噴入口8噴進(jìn)的高活性脫硫劑顆粒、由水霧化噴入口10噴入的霧化冷卻水，和從煙氣除塵系統(tǒng)11分離出來的從外部再循環(huán)脫硫劑顆粒的回流口9進(jìn)來的再循環(huán)脫硫劑顆?；旌?，三者發(fā)生強(qiáng)烈的三相湍流傳熱傳質(zhì)交換。上述塔內(nèi)煙溫降到55-70℃之間(高于塔內(nèi)煙氣露點(diǎn)溫度5-15℃之間)，某些情況下也可以在煙溫80℃左右運(yùn)行，大部分脫硫劑顆粒粒徑在1-5μm之間。這樣煙氣、水顆粒、脫硫劑顆粒和再循環(huán)顆粒在煙氣射流的帶動(dòng)下，向上運(yùn)動(dòng)，整個(gè)脫硫塔內(nèi)呈流化懸浮態(tài)。
針對(duì)大型化脫硫化學(xué)反應(yīng)的要求，在各個(gè)子脫硫反應(yīng)塔1的塔體中部的單側(cè)或兩側(cè)還布置有組合煙氣射流，通過組合煙氣射流噴入口15以80-120m/s的出口射流流速向下噴入各個(gè)子脫硫反應(yīng)塔1的中部，形成脫硫塔中部的高強(qiáng)度湍流混合區(qū)，加強(qiáng)整體脫硫反應(yīng)的強(qiáng)度。其中組合煙氣射流為1～4層，各層煙氣射流噴入口之間的距離為1000～3000mm，具體投運(yùn)層數(shù)可以根據(jù)運(yùn)行情況的需要加以調(diào)節(jié)。在脫硫塔的中上部，塔內(nèi)顆粒基本呈現(xiàn)較大的回落趨勢(shì)，大部分顆粒沿側(cè)壁附近向下運(yùn)動(dòng)，到脫硫塔的下部后由于脫硫塔底部的煙氣流速較高，顆粒又重新被煙氣帶動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)往復(fù)，在塔內(nèi)形成高強(qiáng)度的三相湍流交換狀態(tài)，發(fā)生強(qiáng)烈的混合、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜物理化學(xué)過程。在塔內(nèi)煙氣中的SO2與脫硫劑Ca(OH)2反應(yīng)生成亞硫酸鈣或硫酸鈣，并可以同時(shí)脫出煙氣中少量的SO3以及可能存在的HCl、HF等有害氣體成分，脫硫效率至少可以達(dá)到90％以上。
再后，煙氣由各子脫硫反應(yīng)塔1頂部的煙氣出口5引出，進(jìn)入煙氣除塵系統(tǒng)11(如靜電除塵器、布袋除塵器、慣性分離除塵器或者它們的組合形式)，煙氣中攜帶的顆粒被分離出來，其中還含有一部分未反應(yīng)的脫硫劑顆粒，為了提高脫硫劑利用率，通過一個(gè)外部再循環(huán)脫硫劑顆粒的回流口9將它們?cè)偎突孛摿蛩?，而已?jīng)反應(yīng)完成的大部分小顆粒(1～2μm)不再參與循環(huán)，即脫硫副產(chǎn)品及飛灰則送入灰渣倉14儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)走。從除塵系統(tǒng)11出來的達(dá)標(biāo)潔凈煙氣，經(jīng)主引風(fēng)機(jī)12送入煙囪13，最后排入大氣。
權(quán)利要求
1.一種多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，它包括脫硫劑的消化制備系統(tǒng)、脫硫反應(yīng)塔和外部脫硫劑顆粒分離和再循環(huán)系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)的脫硫反應(yīng)塔采用2個(gè)或2個(gè)以上的子脫硫反應(yīng)塔組成，并將這些子脫硫反應(yīng)塔底部煙氣混合室并聯(lián)起來，形成一個(gè)大型化并具有寬調(diào)節(jié)比特性的脫硫反應(yīng)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征是在多個(gè)子脫硫反應(yīng)塔底部的煙氣混合室中布置有煙氣導(dǎo)流板，將煙氣均勻分配到各子脫硫反應(yīng)塔的煙氣引射加速裝置中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征是在各子脫硫反應(yīng)塔的塔體中部布置有組合煙氣射流噴嘴，噴入組合煙氣射流，以便形成各子脫硫反應(yīng)塔中部的高強(qiáng)度湍流混合區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，其特征是每個(gè)子脫硫反應(yīng)塔的煙氣引射加速裝置采用5～7根低阻力拉法爾噴管，以保持較好的流化需求的煙氣射流剛性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用多塔并聯(lián)結(jié)構(gòu)的干法煙氣脫硫系統(tǒng)，屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及各種大型燃燒設(shè)備排放煙氣中的干法脫硫系統(tǒng)及工藝。本發(fā)明主要解決干法煙氣脫硫技術(shù)大型化后的脫硫劑顆粒的流化問題和多相化學(xué)反應(yīng)過程的流場(chǎng)組織問題，其特點(diǎn)是該系統(tǒng)的脫硫反應(yīng)塔采用2個(gè)或2個(gè)以上的子脫硫反應(yīng)塔組成，并將這些子脫硫反應(yīng)塔底部煙氣混合室并聯(lián)起來，形成一個(gè)大型化并具有寬調(diào)節(jié)比特性的脫硫反應(yīng)系統(tǒng)。多個(gè)子脫硫反應(yīng)塔底部的煙氣混合室中布置有煙氣導(dǎo)流板，將煙氣均勻分配到每個(gè)子脫硫反應(yīng)塔的煙氣引射加速裝置中。在各子脫硫反應(yīng)塔的塔體中部布置有組合煙氣射流，形成脫硫反應(yīng)塔中部的高強(qiáng)度湍流混合區(qū)。
文檔編號(hào)B01D53/83GK1513585SQ0312529
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者徐尹生, 徐志安, 劉亞麗, 李雄浩, 張澤, 林沖, 胡永鋒 申請(qǐng)人:武漢凱迪電力股份有限公司