本發(fā)明涉及燃煤煙氣濕法脫硫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種兩步傳質(zhì)濕法脫硫裝置及其方法。

背景技術(shù)：

目前普遍使用的燃煤煙氣脫硫工藝以石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝(簡稱石膏法)為主(占約95％左右)，其次是氨法煙氣脫硫工藝(簡稱氨法)。無論是石膏法還是氨法，在脫硫效率上都存在瓶頸，為了提高脫硫效率，傳統(tǒng)的技術(shù)措施有：提高吸收塔的高度、增加噴淋層數(shù)量、降低噴淋層的噴霧粒徑、提高液氣比、提高鈣硫比(氨硫比)、設(shè)置均氣增效裝置等。

其中，提高吸收塔的高度、增加噴淋層數(shù)量、提高液氣比，會導致運行成本大幅增加；提高鈣硫比會導致副產(chǎn)品石膏中石灰石含量過高，或者凈煙氣、廢水中殘余的氨過多；降低噴淋層的噴霧粒徑受四方面條件的限制：液泛氣速(粒徑過低導致液滴克服重力，隨煙氣飄走)、除霧器的除霧能力、液滴的互相碰撞與合并抵消降低噴霧粒徑的努力、石膏結(jié)晶的粒徑(噴霧粒徑不能比石膏結(jié)晶粒徑更小)。

由于以上經(jīng)濟條件、技術(shù)條件的限制，為了實現(xiàn)二氧化硫的超低排放，人們轉(zhuǎn)而尋求依靠設(shè)置均氣增效裝置來提高脫硫效率，比如孔板、托盤、旋匯耦合裝置等，犧牲一部分氣相阻力，換取脫硫效率的提高。

通過采取以上技術(shù)措施或者它們的組合，只能將脫硫塔出口煙氣中的二氧化硫濃度降低到數(shù)毫克每標準立方米，脫硫效率還有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種兩步傳質(zhì)濕法脫硫裝置，包括濕法脫硫塔、煙道和煙氣入口，所述濕法脫硫塔上部安裝粗噴淋層，所述粗噴淋層上方設(shè)置除霧器，所述濕法脫硫塔頂部連接煙氣出口，所述濕法脫硫塔底部設(shè)置產(chǎn)物溶液池，其特征在于，所述煙道設(shè)置在粗噴淋層以下、產(chǎn)物溶液池液面以上的濕法脫硫塔中部，所述煙道內(nèi)部安裝細噴淋層。

進一步地，所述粗噴淋層噴射的霧滴粒徑大于液泛氣速所要求的臨界粒徑1.5毫米。

進一步地，所述細噴淋層包括n個噴射裝置，n≥1。

進一步地，所述噴射裝置為單流體霧化噴嘴/槍或雙流體霧化噴槍/嘴。

進一步地，所述噴射裝置的噴射方向與煙氣流動方向相同、相反或者呈一定夾角。

進一步地，所述細噴淋層噴射的霧滴粒徑小于液泛氣速所要求的臨界粒徑1.5毫米。

進一步地，所述除霧器為平板式除霧器或屋脊式除霧器或管束式除霧器。

進一步地，所述濕法脫硫塔內(nèi)安裝旋匯耦合裝置。

進一步地，所述旋匯耦合裝置安裝在濕法脫硫塔與煙道的交界面上沿以上、粗噴淋層以下位置。

本發(fā)明還提供一種利用該裝置脫硫的方法，包括以下步驟：

步驟一、煙氣從煙氣入口進入煙道，經(jīng)由細噴淋層與細噴淋層噴射的細霧滴混合，進行氣膜傳質(zhì)，極短的時間內(nèi)吸收煙氣中的二氧化硫；

步驟二、煙氣與細霧滴的混合物進入濕法脫硫塔，與粗噴淋層噴射的大液滴混合，進行液膜傳質(zhì)，煙氣中的細霧滴被所述大液滴所吸收；

步驟三、所述步驟二中的細霧滴與大液滴合為一體，在重力的作用下降落。

本發(fā)明一種兩步傳質(zhì)濕法脫硫裝置及其方法的有益效果為：采取兩步傳質(zhì)，極大提高了傳質(zhì)效率、脫硫效率，并且能降低運行成本。

附圖說明

圖1為實施例1中本發(fā)明中一種兩步傳質(zhì)濕法脫硫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置安裝旋匯耦合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-濕法脫硫塔、2-煙道、3-循環(huán)泵、4-粗噴淋層、5-細噴淋層、6-除霧器、7-氣膜傳質(zhì)區(qū)、8-液膜傳質(zhì)區(qū)、9-產(chǎn)物溶液池、10-煙氣入口、11-煙氣出口、12-吸收液進口、13-旋匯耦合裝置、14-噴射裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種兩步傳質(zhì)濕法脫硫裝置及其方法的具體實施方式進行詳細說明，該實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

兩步傳質(zhì)技術(shù)將傳統(tǒng)濕法脫硫中同時進行的氣膜傳質(zhì)、液膜傳質(zhì)過程拆分為兩個獨立進行的工藝步驟。利用非常小的液滴直徑、非常大的液體比表面積來大幅度提高氣膜傳質(zhì)過程的效率。利用較大的液滴直徑完成對小液滴的包裹、回收，避免小液滴跟隨煙氣逃逸到大氣中，同時完成完成液膜傳質(zhì)過程。

實施例1

如圖1所示，一種兩步傳質(zhì)濕法脫硫裝置，包括濕法脫硫塔1，濕法脫硫塔1底部設(shè)置產(chǎn)物溶液池9，上部安裝粗噴淋層4，粗噴淋層4噴射的霧滴粒徑大于液泛氣速所要求的臨界粒徑1.5毫米，粗噴淋層4上方設(shè)置除霧器6，除霧器6為平板式除霧器或屋脊式除霧器或管束式除霧器，濕法脫硫塔1頂部連接煙氣出口11；濕法脫硫塔1中部連接煙道2，煙道2位于粗噴淋層4以下、產(chǎn)物溶液池9液面以上，煙道2的中軸線與脫硫塔1的中軸線之間的夾角小于等于90°，煙道2內(nèi)部安裝細噴淋層5，細噴淋層5包括n個噴射裝置，n≥1，本實施例中，n＝3，細噴淋層5可以沿煙氣流動方向噴射、迎煙氣流動防噴射或者與煙氣流方向呈一定夾角噴射，細噴淋層5由單流體霧化噴嘴/槍組成或由雙流體霧化噴槍/嘴組成，細噴淋層5噴射的霧滴粒徑小于液泛氣速所要求的臨界粒徑1.5毫米，本實施例中，細噴淋層5噴射的水霧的液滴粒徑小于100微米，具有非常大的傳質(zhì)單元數(shù)，從而能在極短的時間內(nèi)吸收煙氣中的二氧化硫。煙道2分別與煙氣入口10、吸收液進口12相連，濕法脫硫塔1外部設(shè)置循環(huán)泵3，循環(huán)泵3的入口與產(chǎn)物溶液池9相連，出口與粗噴淋層4相連。

利用該裝置的脫硫方法包括以下步驟：步驟一、煙氣從煙氣入口進入煙道，經(jīng)由細噴淋層與細噴淋層噴射的水霧混合，進行氣膜傳質(zhì)，極短的時間內(nèi)吸收煙氣中的二氧化硫；步驟二、煙氣與細霧滴的混合物進入濕法脫硫塔，與粗噴淋層噴射的大液滴混合，進行液膜傳質(zhì)，煙氣中的細霧滴被所述大液滴所吸收；步驟三、所述步驟二中的細霧滴與大液滴合為一體，在重力的作用下降落。

液泛氣速就是能造成液泛的氣速大小。在逆流接觸的氣-液反應(yīng)器或傳質(zhì)分離設(shè)備中，氣體從下往上流動。當氣體的流速增大至某一數(shù)值，液體被氣體阻攔不能向下流動，愈積愈多，最后從塔頂溢出，稱為液泛。

本發(fā)明的工作過程是，來自鍋爐的煙氣從煙氣入口10進入煙道2，吸收液從吸收液入口12進入煙道2，經(jīng)由細噴淋層5噴射成水霧，水霧被噴射到煙道2內(nèi)部，與流經(jīng)煙道2的煙氣混合，細噴淋層5噴射的水霧的液滴粒徑小于100微米，具有非常大的傳質(zhì)單元數(shù)，從而能在煙氣經(jīng)由煙道2進入濕法脫硫塔1的極短的時間內(nèi)吸收煙氣中的二氧化硫，此區(qū)域為氣膜傳質(zhì)區(qū)7，同時，由于液滴粒徑足夠小，煙氣對它的曳力足以抵消重力，液滴能夠不下落、聚集，而是均勻分布在煙氣中，隨煙氣的流動而流動；煙氣穿越氣膜傳質(zhì)區(qū)7，煙氣中的二氧化硫被細水霧吸收而離開氣相，循環(huán)泵3從產(chǎn)物溶液池9中抽取溶液或漿液，加壓后輸送至粗噴淋層4，經(jīng)由粗噴淋層4噴射成水霧，粗噴淋層噴射的水霧的液滴粒徑大于1.5毫米，煙氣對它的曳力不足以抵消重力，因此液滴在重力作用下降落，落入產(chǎn)物溶液池9，氣膜傳質(zhì)區(qū)7對煙氣中二氧化硫的吸收效率為80-100％。

從煙道2、氣膜傳質(zhì)區(qū)7進入的煙氣與細水霧的混合物進入濕法脫硫塔1，與從上往下降落的大顆粒液滴相遇，細水霧碰撞到大液滴，從而被大液滴吸收，細水霧與大液滴合為一體，在重力的作用下降落。在液膜傳質(zhì)區(qū)8同時完成液膜傳質(zhì)過程，煙氣在濕法脫硫塔1內(nèi)從下向上流動，穿過液膜傳質(zhì)區(qū)8，煙氣中的細霧滴被粗噴淋層4噴射的大液滴所吸收而離開煙氣，液膜傳質(zhì)區(qū)8對經(jīng)由氣膜傳質(zhì)區(qū)7所吸收的二氧化硫的轉(zhuǎn)化效率為90-100％。

在粗噴淋層4噴射過程中以及液滴與煙氣逆向流動的過程中形成的一部分粒徑較小的液滴，會跟隨煙氣向上運動，穿越粗噴淋層4，抵達除霧器6，除霧器6把這一部分液滴從煙氣中除去，煙氣穿越除霧器6之后，其中的二氧化硫、細水霧、液滴都得到了脫除，從煙氣入口11排入大氣。

本發(fā)明中使用的吸收液為清水、氨水、氫氧化鈣溶液、氫氧化鈉溶液中的一種或幾種，或其他堿性溶液，由具體實施的技術(shù)人員根據(jù)工藝需要進行選取。

實施例2

如圖2，本發(fā)明的濕法脫硫塔內(nèi)還可以安裝旋匯耦合裝置13，所述旋匯耦合裝置安裝在濕法脫硫塔1內(nèi)、濕法脫硫塔1與煙道2的交界面上沿以上、粗噴淋層4以下。旋匯耦合裝置13具有脫硫作用，安裝旋匯耦合裝置13之后，能進一步提高本發(fā)明的脫硫效率。

本發(fā)明的濕法脫硫塔內(nèi)還可以安裝孔板或托盤。孔板或托盤，與旋匯耦合裝置的安裝位置和使用方法相同。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用本發(fā)明的脫硫裝置可將濕法脫硫塔出口煙氣中的二氧化硫濃度從數(shù)毫克每標準立方米進一步降低到數(shù)微克每標準立方米，極大地提高了脫硫效率。

以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。