本實(shí)用新型涉及大氣污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可實(shí)現(xiàn)脫硫超低排放的單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在我國的自然資源中，基本特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣，這就決定了煤炭在一次能源中的重要地位。我國煤炭資源總量為5.6萬億噸，其中已探明儲(chǔ)量為1萬億噸，占世界總儲(chǔ)量的11％，2015年，全國規(guī)模以上企業(yè)原煤產(chǎn)量仍高達(dá)36.9億噸。煤炭燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有煙塵、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)和CO2等污染物，這些污染物排入大氣，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題，是我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展亟待解決的重要問題。
隨著《煤電節(jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014～2020)》的推出，更為嚴(yán)格的硫氧化物(SOx)排放要求已勢在必行。所謂“超低排放”是把燃煤電廠排放的煙塵、二氧化硫和氮氧化物3項(xiàng)大氣污染物與《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)中規(guī)定的燃機(jī)要執(zhí)行“大氣污染物特別排放限值”相比較，將達(dá)到或者低于燃機(jī)排放限值(即煙塵5mg/Nm3、二氧化硫35mg/Nm3、氮氧化物50mg/Nm3)的情況。
常規(guī)脫硫單塔難以滿足日益嚴(yán)格的排放要求。根據(jù)脫硫系統(tǒng)的原理，需選擇一個(gè)較為合適的pH值范圍，既保證SO2的吸收，也要保證吸收劑的溶解及脫硫產(chǎn)物的氧化結(jié)晶，因此脫硫效率相對較低。而采用雙塔串聯(lián)的脫硫工藝建設(shè)成本高，建設(shè)工期長，故能對原有吸收塔進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)單塔雙循環(huán)脫硫工藝，具有深遠(yuǎn)的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種既可以滿足國家最新超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，又能降低脫硫系統(tǒng)的能耗、減少成本、節(jié)約用地，可實(shí)現(xiàn)脫硫超低排放的單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)，包括吸收塔系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和工藝水系統(tǒng)；
其中，所述吸收塔系統(tǒng)包括具有主漿液池的吸收塔和設(shè)于吸收塔外部作為副漿液池的AFT塔；所述吸收塔的下部設(shè)有煙氣進(jìn)氣口，頂部設(shè)有煙氣出氣口，所述主漿液池位于所述煙氣進(jìn)氣口下方；所述煙氣進(jìn)氣口上方設(shè)有一級噴淋裝置，所述一級噴淋裝置通過一級循環(huán)泵與主漿液池連接；所述一級噴淋裝置上方設(shè)有托盤裝置，所述托盤裝置收集液體自流至AFT塔；所述托盤裝置上方設(shè)有二級噴淋裝置，所述二級噴淋裝置通過二級循環(huán)泵與AFT塔連接；所述二級噴淋裝置上方設(shè)有除霧器，所述除霧器內(nèi)設(shè)有三級噴淋裝置，所述三級噴淋裝置通過工藝水泵與工藝水系統(tǒng)連接；所述主漿液池通過石膏排出泵與石膏脫水系統(tǒng)相連接；所述AFT塔通過供漿泵與漿液制備系統(tǒng)相連接；所述主漿液池和副漿液池內(nèi)分別設(shè)有攪拌器。
本單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)包括吸收塔中的主漿液池和AFT塔(副漿液池)，兩個(gè)漿液池和兩級噴淋裝置形成多區(qū)pH控制雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)。本實(shí)用新型可分別對兩個(gè)漿液池中漿液的pH進(jìn)行控制，高pH值漿液有利于SO2的吸收，實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的脫硫效率在99％上，低pH有利于亞硫酸鹽的氧化和石膏的結(jié)晶，提高石膏的脫水率和石膏純度。
作為優(yōu)選，所述漿液制備系統(tǒng)包括石灰石粉倉，所述石灰石粉倉由外部石灰石粉罐車通過管道供應(yīng)石灰石粉，所述石灰石粉倉頂部設(shè)有除塵器，所述石灰石粉倉底端通過手動(dòng)插板門、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)和電動(dòng)插板門與石灰石漿液箱相連通，所述旋轉(zhuǎn)給料機(jī)通過調(diào)節(jié)頻率，可控制石灰石粉下料的速度；所述石灰石漿液箱通過供漿泵與AFT塔相連通，保證系統(tǒng)石灰石漿液的供應(yīng)；所述石灰石漿液箱內(nèi)設(shè)有攪拌器。
作為優(yōu)選，所述石膏脫水系統(tǒng)包括石膏旋流器，所述石膏旋流器通過石膏排出泵與所述主漿液池連通，所述石膏旋流器出料口處設(shè)置有真空皮帶脫水機(jī)和濾液水箱，所述石膏旋流器內(nèi)漿液一部分進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)，一部分進(jìn)入濾液水箱；所述真空皮帶脫水機(jī)通過氣液分離器與濾液水箱連 通，所述真空皮帶脫水機(jī)還通過氣液分離器與真空泵相連通，所述石膏旋流器對石膏漿液進(jìn)行一級脫水，真空皮帶脫水機(jī)對石膏漿液進(jìn)行二級脫水，脫水后石膏儲(chǔ)存于石膏庫中，脫除的水儲(chǔ)存于濾液水箱中；所述濾液水箱通過濾液水泵與主漿液池及石灰石漿液箱連通，將濾液水返回漿液制備系統(tǒng)和吸收塔系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本；所述濾液水箱內(nèi)設(shè)有攪拌器。
作為優(yōu)選，所述工藝水系統(tǒng)包括工藝水箱，所述工藝水箱連接有工藝水泵和附屬管道、閥門，所述工藝水系統(tǒng)為整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)提供工藝水，包括除霧器沖洗水、石灰石漿液制備水、管道沖洗水、真空皮帶脫水機(jī)沖洗水等；所述管道沖洗水為所有輸送石灰石漿液或石膏漿液管道的沖洗水。
作為優(yōu)選，所述主漿液池內(nèi)的攪拌器采用側(cè)入式攪拌器，所述副漿液池、石灰石漿液箱和濾液水箱內(nèi)的攪拌器均采用頂入式攪拌器。
作為優(yōu)選，所述主漿液池內(nèi)設(shè)有氧化空氣管網(wǎng)或噴槍，所述氧化空氣管網(wǎng)或噴槍與氧化風(fēng)機(jī)相連通。
作為優(yōu)選，所述AFT塔通過二級循環(huán)泵還與主漿液池相連通。
作為優(yōu)選，所述除霧器采用屋脊式除霧器或平板式除霧器。
作為優(yōu)選，所述一級噴淋裝置和二級噴淋裝置均設(shè)有若干個(gè)噴嘴，保證在吸收塔斷面上漿液覆蓋率≥200％；一級噴淋裝置的噴淋層數(shù)量為2～4層，二級噴淋裝置的噴淋層數(shù)量為1～2層；每層噴淋層由一根母管、若干支管和規(guī)則分布在支管上的噴嘴組成，每層噴淋層分別對應(yīng)一臺(tái)循環(huán)漿液泵。
作為優(yōu)選，所述吸收塔和AFT塔均采用圓塔。
本實(shí)用新型具有以下有益效果：
(1)本實(shí)用新型單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)中含有兩個(gè)漿液池，可對兩個(gè)漿液池中的漿液pH實(shí)現(xiàn)分別控制，有利于對SO2的吸收；
(2)本實(shí)用新型中，位于下面的一級噴淋裝置噴淋的漿液為低pH值漿液，先對煙氣進(jìn)行脫硫，使得脫硫效率在90％以上；上面的二級噴淋裝置噴淋的漿液為高pH值漿液，對煙氣進(jìn)行再次脫硫，使得最終的脫硫效率 99％以上；
(3)本實(shí)用新型在場地允許條件下只需添加一座AFT塔及附屬二級循環(huán)泵，改造便利，無需拔高吸收塔，成本低，工期短，改造后脫硫效率得到明顯提高，石灰石利用率提高，石膏更易結(jié)晶，石膏品質(zhì)得到明顯提高。
附圖說明
以下附圖僅旨在于對本實(shí)用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。其中：
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：Ⅰ-吸收塔系統(tǒng)；Ⅱ-石膏脫水系統(tǒng)；Ⅲ-工藝水系統(tǒng)；Ⅳ-漿液制備系統(tǒng)；1-吸收塔；2-主漿液池，3-一級循環(huán)泵；4-氧化風(fēng)機(jī)；5-攪拌器；6-氧化空氣管網(wǎng)；7-一級噴淋裝置；8-托盤裝置；9-二級噴淋裝置；10-除霧器；11-煙氣進(jìn)氣口；12-煙氣出氣口；13-AFT塔；14-攪拌器；15-二級循環(huán)泵；16-石膏排出泵；17-石膏旋流器；18-真空皮帶脫水機(jī)；19-石膏庫；20-真空泵；21-氣液分離器；22-濾液水箱；23-攪拌器；24-濾液水泵；25-工藝水箱；26-工藝水泵；27-除塵器，28-石灰石粉倉；29-手動(dòng)插板門；30-旋轉(zhuǎn)給料機(jī)；31-電動(dòng)插板門；32-石灰石漿液箱；33-攪拌器；34-供漿泵；35-石灰石粉罐車。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。在下面的詳細(xì)描述中，只通過說明的方式描述了本實(shí)用新型的某些示范性實(shí)施例。毋庸置疑，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
如圖1所示，單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)，包括吸收塔系統(tǒng)Ⅰ、石膏脫水系統(tǒng)Ⅱ、工藝水系統(tǒng)Ⅲ和漿液制備系統(tǒng)Ⅳ；
其中，所述吸收塔系統(tǒng)Ⅰ包括具有主漿液池2的吸收塔1和設(shè)于吸收塔1外部作為副漿液池的AFT塔13；所述吸收塔1的下部設(shè)有煙氣進(jìn)氣口11，頂部設(shè)有煙氣出氣口12，所述主漿液池2位于所述煙氣進(jìn)氣口11下 方；所述煙氣進(jìn)氣口11上方設(shè)有一級噴淋裝置7，所述一級噴淋裝置7通過一級循環(huán)泵3與主漿液池2連接；所述一級噴淋裝置7上方設(shè)有托盤裝置8，所述托盤裝置8收集液體自流至AFT塔13；所述托盤裝置8上方設(shè)有二級噴淋裝置9，所述二級噴淋裝置9通過二級循環(huán)泵15與AFT塔13連接；所述二級噴淋裝置9上方設(shè)有除霧器10，所述除霧器10內(nèi)設(shè)有三級噴淋裝置，所述三級噴淋裝置通過工藝水泵26與工藝水系統(tǒng)Ⅲ連接；所述主漿液池2通過石膏排出泵16與石膏脫水系統(tǒng)Ⅱ相連接；所述AFT塔13通過供漿泵34與漿液制備系統(tǒng)Ⅳ相連接；所述主漿液池2內(nèi)設(shè)有側(cè)入式攪拌器5，AFT塔(副漿液池)13內(nèi)設(shè)有頂入式攪拌器14。
所述石膏脫水系統(tǒng)Ⅱ包括石膏旋流器17，所述石膏旋流器17通過石膏排出泵16與所述主漿液池2連通，所述石膏旋流器17出料口處設(shè)置有真空皮帶脫水機(jī)18和濾液水箱22，所述石膏旋流器17內(nèi)漿液一部分進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)18，一部分進(jìn)入濾液水箱22；所述真空皮帶脫水機(jī)18通過氣液分離器21與濾液水箱22連通，所述真空皮帶脫水機(jī)18還通過氣液分離器21與真空泵20相連通，所述石膏旋流器17對石膏漿液進(jìn)行一級脫水，真空皮帶脫水機(jī)18對石膏漿液進(jìn)行二級脫水，脫水后石膏儲(chǔ)存于石膏庫19中，脫除的水儲(chǔ)存于濾液水箱22中；所述濾液水箱22通過濾液水泵24與主漿液池2及石灰石漿液箱32連通，將濾液水返回漿液制備系統(tǒng)Ⅳ和吸收塔系統(tǒng)Ⅰ，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本；所述濾液水箱22內(nèi)設(shè)有頂入式攪拌器23。
所述工藝水系統(tǒng)Ⅲ包括工藝水箱25，所述工藝水箱25連接有工藝水泵26和附屬管道、閥門，所述工藝水系統(tǒng)為整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)提供工藝水，包括除霧器沖洗水、石灰石漿液制備水、管道沖洗水、真空皮帶脫水機(jī)沖洗水等。
所述漿液制備系統(tǒng)Ⅳ包括石灰石粉倉28，所述石灰石粉倉28由外部石灰石粉罐車35通過管道供應(yīng)石灰石粉，所述石灰石粉倉28頂部設(shè)有除塵器27，所述石灰石粉倉28底端通過手動(dòng)插板門29、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)30和電動(dòng)插板門31與石灰石漿液箱32相連通，所述旋轉(zhuǎn)給料機(jī)30通過調(diào)節(jié)頻率， 可控制石灰石粉下料的速度；所述石灰石漿液箱32通過供漿泵34與AFT塔13相連通，保證系統(tǒng)石灰石漿液的供應(yīng)；所述石灰石漿液箱32內(nèi)設(shè)有頂入式攪拌器33。
所述主漿液池2內(nèi)設(shè)有氧化空氣管網(wǎng)6或噴槍，所述氧化空氣管網(wǎng)6或噴槍與氧化風(fēng)機(jī)4相連通，以便為漿液氧化提供足夠的氧氣。
所述AFT塔13通過二級循環(huán)泵15還與主漿液池2相連通。
所述除霧器10可以采用屋脊式除霧器，也可以采用平板式除霧器。
所述一級噴淋裝置7和二級噴淋裝置9均設(shè)有若干個(gè)噴嘴，保證在吸收塔斷面上漿液覆蓋率≥200％。
本實(shí)施例中，所述吸收塔1和AFT塔13均采用圓塔。
本實(shí)用新型工作步驟及原理如下：
(1)煙氣經(jīng)煙氣進(jìn)氣口11進(jìn)入吸收塔1，經(jīng)過一級噴淋裝置7進(jìn)行脫硫，一級噴淋裝置7通過一級循環(huán)泵3與吸收塔內(nèi)主漿液池2連通，主漿液池2中漿液pH值控制在4.5～5.5之間，主漿液池的漿液停留時(shí)間設(shè)計(jì)值4min～5min之間；
(2)一級噴淋裝置7脫硫后的煙氣經(jīng)過二級噴淋裝置9進(jìn)行脫硫，二級噴淋裝置9通過二級循環(huán)泵15與AFT塔13(副漿液池)連通，AFT塔13中漿液pH值控制在5.3～5.8之間，AFT塔中的漿液停留時(shí)間設(shè)計(jì)值3min～5min之間；
(3)吸收塔1內(nèi)主漿液池2中的漿液密度高于設(shè)定值時(shí)，主漿液池2內(nèi)漿液由石膏排出泵16排出至石膏脫水系統(tǒng)Ⅱ；主漿液池2內(nèi)漿液由AFT塔(副漿液池)13內(nèi)漿液通過二級循環(huán)泵15補(bǔ)入，AFT塔13中的漿液由漿液制備系統(tǒng)Ⅳ通過供漿泵34補(bǔ)入；
(4)一二級噴淋裝置脫硫后的煙氣，經(jīng)過吸收塔上部除霧器除去大部分霧滴后，由吸收塔頂部煙氣出氣口12排放。
在步驟(1)、(2)進(jìn)行中，氧化空氣通過氧化風(fēng)機(jī)管網(wǎng)或者噴槍送入吸收塔主漿液池2內(nèi)，為漿液氧化提供足夠的氧氣。
吸收塔內(nèi)主漿液池中，漿液pH控制在4.5～5.5，低pH值有利于亞硫 酸鹽的氧化和石膏的結(jié)晶；主漿液池配有120％容量的氧化風(fēng)機(jī)，氧化風(fēng)機(jī)送出的氧化空氣通過氧化管網(wǎng)或噴槍送入主漿液池，把脫硫反應(yīng)中生成的亞硫酸鈣(CaSO3.1/2H2O)氧化為硫酸鈣(CaSO4.2H2O)，實(shí)現(xiàn)高氧化率。在主漿液池的下部布置側(cè)進(jìn)式攪拌器，其作用是使?jié){液成懸浮物狀態(tài)，并促進(jìn)氧化空氣擴(kuò)散，均勻分布氧化空氣。當(dāng)石膏漿液密度高于設(shè)定值時(shí)，主漿液池中的石膏漿液由石膏排出泵排除至石膏脫水系統(tǒng)；同時(shí)，石膏排出泵亦作吸收塔檢修或事故時(shí)塔內(nèi)漿液的排空設(shè)備。主漿液池內(nèi)漿液由AFT塔(副漿液池)通過二級循環(huán)泵補(bǔ)入，根據(jù)pH值及機(jī)組容量不同，也可以由石灰石漿液箱通過供漿泵補(bǔ)入新制備的石灰石漿液。
AFT塔(副漿液池)中，漿液pH值控制在5.3～5.8，高pH有利于漿液對SO2的強(qiáng)化吸收；新制備的石灰石漿液由石灰石漿液箱通過供漿泵補(bǔ)入AFT塔，加入新制備石灰石漿液量的大小取決于鍋爐負(fù)荷、SO2含量以及漿液的pH值；在AFT塔的頂部布置頂入式攪拌器，其作用是使?jié){液成懸浮物狀態(tài)，防止?jié){液沉淀。在AFT塔中根據(jù)pH值及機(jī)組容量不同，也可布置氧化風(fēng)機(jī)管網(wǎng)或噴槍，把反應(yīng)過程中生產(chǎn)的亞硫酸鈣(CaSO3.1/2H2O)氧化為硫酸鈣(CaSO4.2H2O)。
脫硫塔中一般設(shè)有3～6層噴淋裝置，其中，一級噴淋裝置的噴淋層數(shù)量為2～4層，二級噴淋裝置的噴淋層數(shù)量為1～2層。一級噴淋裝置通過一級循環(huán)泵與主漿液池相連，脫硫效率在90％以上；二級噴淋裝置通過二級循環(huán)泵與高pH的副漿液池相連，可實(shí)現(xiàn)最終脫硫效率99％以上。每層噴淋層由一根母管、若干支管和規(guī)則分布在支管上的噴嘴組成，每層噴淋層分別對應(yīng)一臺(tái)循環(huán)漿液泵。循環(huán)系統(tǒng)使噴淋層的布置達(dá)到所要求的噴淋漿液覆蓋率，使脫硫漿液與煙氣充分接觸，從而保證在適當(dāng)?shù)囊簹獗认驴煽康剡_(dá)到所要求的脫硫效率。
吸收塔中一般設(shè)有2～3層除霧器，煙氣流經(jīng)除霧器時(shí)，液滴由于慣性作用留在擋板上，從而起到除霧的作用；由于被滯留的液滴也含有固態(tài)石膏，所以對除霧器設(shè)置了定期運(yùn)行噴水清洗。沖洗介質(zhì)是工藝水，工藝水還用于調(diào)節(jié)吸收塔中的液位。
本實(shí)用新型的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。