一種煙氣高效脫硫設備及處理方法與流程
2023-12-02 16:59:46 1
本發明涉及環保領域，尤其涉及一種煙氣脫硫設備及處理方法。
背景技術：
脫硫，泛指燃燒前脫去燃料中的硫分以及煙道氣排放前的去硫過程。是防治大氣汙染的重要技術措施之一。目前脫硫方法一般有燃燒前、燃燒中和燃燒後脫硫等三種。隨著工業的發展和人們生活水平的提高，對能源的渴求也不斷增加，燃煤煙氣中的二氧化硫已經成為大氣汙染的主要原因。減少二氧化硫汙染已成為當今大氣環境治理的當務之急。不少煙氣脫硫工藝已經在工業中廣泛應用，其對各類鍋爐和焚燒爐尾氣的治理也具有重要的現實意義。
其中燃燒後脫硫，又稱煙氣脫硫(fluegasdesulfurization，簡稱fgd)，在fgd技術中，按脫硫劑的種類劃分，傳統的可分為以下五種方法：以caco3(石灰石)為基礎的鈣法，以mgo為基礎的鎂法，以na2so3為基礎的鈉法，以nh3為基礎的氨法，以有機鹼為基礎的有機鹼法。世界上普遍脫硫使用的商業化技術是鈣法，所佔比例在90％以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的乾濕狀態又可將脫硫技術分為溼法、幹法和半乾(半溼)法。溼法fgd技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在溼狀態下脫硫和處理脫硫產物，該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高(最高可達90％)等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次汙染等問題。
上述的鈣法(石灰石——石膏法脫硫工藝)是世界上應用最廣泛的一種溼法脫硫技術，日本、德國、美國的火力發電廠採用的煙氣脫硫裝置約90％採用此工藝。它的工作原理是：將石灰石粉加水製成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣，硫酸鈣達到一定飽和度後，結晶形成二水石膏。經吸收塔排出的石膏漿液經濃縮、脫水，使其含水量小於10％，然後用輸送機送至石膏貯倉堆放，脫硫後的煙氣經過除霧器除去霧滴，再經過換熱器加熱升溫後，由煙囪排入大氣。由於吸收塔內吸收劑漿液通過循環泵反覆循環與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大於95％。石膏法的優點是工藝成熟、適用於不同容量的機組，應用範圍最廣，脫硫劑利用充分，脫硫效率可達95％以上，對機組容量無限制。石膏法的脫硫劑來源豐富，價格較低，副產品石膏利用前景較好；不足之處是系統比較複雜，佔地面積大，初投資及廠用電較高，一般需進行廢水處理。
雙鹼法也是目前脫硫技術流行的研究熱門，採用鈉基脫硫劑進行塔內脫硫，由於鈉基脫硫劑鹼性強，吸收二氧化硫後反應產物溶解度大，不會造成過飽和結晶，造成結垢堵塞問題。另一方面脫硫產物被排入再生池內用氫氧化鈣進行還原再生，再生出的鈉基脫硫劑再被打回脫硫塔循環使用。雙鹼法脫硫工藝降低了投資及運行費用，比較適用於中小型鍋爐進行脫硫改造。雙鹼法煙氣脫硫技術是利用氫氧化鈉溶液作為啟動脫硫劑，配製好的氫氧化鈉溶液直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中二氧化硫來達到煙氣脫硫的目的，然後脫硫產物經脫硫劑再生池還原成氫氧化鈉再打回脫硫塔內循環使用。脫硫工藝主要包括5個部分：(1)吸收劑製備與補充；(2)吸收劑漿液噴淋；(3)塔內霧滴與煙氣接觸混合；(4)再生池漿液還原鈉基鹼；(5)石膏脫水處理。但是，其佔地較大，運行中反應多，不可控因素增多，反應的自動化程度低，需要人為的密切監視和控制，且脫硫90％左右，不夠徹底。
技術實現要素：
為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種單一採用氫氧化鈣溶液進行脫硫處理、反應簡單可靠、設備運行可靠、脫硫效率可達95％-98％、腐蝕較小、用電量極低、可無人值守運行、運行維護費用低及無二次汙染的煙氣高效脫硫設備及處理方法。
為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種煙氣高效脫硫設備，包括進氣管、脫硫系統、出氣管；所述脫硫系統包括反應室和後端的噴淋室；噴淋室的高度高於反應室，底部為可供液體回流至反應室的斜面；反應室頂部安裝有液壓缸，其活塞杆下部為套裝在外部的液壓馬達、位於液壓馬達下方且固定在活塞杆上的密封蓋板、套裝在液壓馬達上的攪拌槳；液壓缸和液壓馬達均與液壓系統通過油路連接；反應室下部為盛裝氫氧化鈣飽和溶液、呈倒圓臺形的反應池，反應池內部在液面以下設置有三道環形槽，分別為設置在密封蓋板與反應池壁的密封線上方的均氣槽、出液均液槽和下方的進液出液均液槽，均氣槽與進氣管連接，出液均液槽和進液出液均液槽為階梯槽，緊貼池壁的大端設置有濾網，出液均液槽小端通過噴淋泵與位於噴淋室上部的噴淋裝置連接，進液出液均液槽小端通過補水管與溶液池連接；反應池底部與受排渣電磁閥控制的排渣管連接；所述出氣管設置在噴淋室的頂部。
上述的一種煙氣高效脫硫設備，其中：還包括設置在進氣管與脫硫系統之間的除塵器。
上述的一種煙氣高效脫硫設備，其中：所述除塵器為溼式電除塵器。
上述的一種煙氣高效脫硫設備，其中：所述除塵器與脫硫系統之間設置有單向閥。
上述的一種煙氣高效脫硫設備，其中：所述密封蓋板的邊緣截面為圓弧形。
上述的一種煙氣高效脫硫設備，其中：在所述噴淋裝置的下方安裝有內部設置了若干螺旋形煙道的煙氣緩衝裝置。
上述的一種煙氣高效脫硫設備，其中：還設置有控制液壓缸、液壓馬達、排渣電磁閥順序啟動和關閉的plc控制系統。
上述的一種煙氣高效脫硫設備，包括以下步驟：
1)煙氣進入除塵器，將固體塵埃去除；
2)除塵後的煙氣經過單向閥、均氣槽進入氫氧化鈣飽和溶液的反應池，氣泡在溶液中本身起到攪拌作用，加上液壓馬達帶動的攪拌槳的強力攪拌，煙氣中二氧化硫氣體與氫氧化鈣飽和溶液反應生成亞硫酸鈣沉澱，向底部沉積；煙氣中絕大部分二氧化硫被去除；
3)氫氧化鈣飽和溶液通過出液均液槽和噴淋泵被抽入噴淋裝置，噴淋裝置保持向下噴淋；殘餘部分二氧化硫的煙氣進入噴淋室，並通過煙氣緩衝裝置的若干螺旋形煙道，速度被極大降低，與噴淋溶液中的氫氧化鈣充分反應，沉澱物被噴淋液體帶入反應池；
4)plc控制系統按照預設時間，定時關閉液壓馬達、啟動液壓缸，活塞杆向下伸出，將密封蓋板壓緊在反應池壁上，基本保證密封；plc控制系統在液壓缸到位後，按預設時間啟動排渣電磁閥，補水管不斷注入的溶液增大內部壓力，將亞硫酸鈣沉澱壓入排渣管；plc控制系統控制關閉排渣電磁閥，同時控制液壓缸回縮，密封蓋板上升；補水管不斷注入溶液進入反應池。
與現有技術相比較，本發明具有以下優點：氫氧化鈣飽和溶液因為溶質的溶解度不大，所以對設備的腐蝕較小；且可流動，比傳統的鈣法和鎂法的物料流轉更為順暢；溶液中通氣附帶強力攪拌，去除一次二氧化硫，約70-85％，噴淋再去除一次，總體脫硫效率約為95％-98％，且兩次脫硫產物綜合處理，設備簡單易維護；攪拌為液體上部，因為密封蓋板的巧妙遮蓋，下部液體基本不受攪動，因此沉澱得以在底部聚集，且只有當液壓馬達停止攪拌時，密封蓋板才下降密封，因此底部的沉澱基本能在每個循環被排出乾淨；反應室內部均為液壓系統的末端，控制部分均在外部，運行穩定可靠，且受溫度影響小，比氣壓系統和電氣系統更為可靠；均氣槽和進液均液槽、出液均液槽的作用都是使通氣和通液面積增大，增加囤積，避免堵塞；密封蓋板的加入，使每個循環時間的產物及時排出，避免堵塞；通過補水管不斷注水，在未密封條件下作用為補水，避免溶液中溶質消耗影響反應速度，而在密封條件下作用為補壓和衝洗，便於排渣；煙氣緩衝裝置使煙氣在噴淋液體中反應更充分；單向閥的設置避免煙氣為負壓時反應池內液體發生反吸進入除塵器；plc系統使整個系統更為智能，保證無人值守亦可順利進行。
附圖說明
附圖是本發明的系統結構示意簡圖。
圖中：溶液池1、補水管2、進氣管3、除塵器4、反應室5、氫氧化鈣飽和溶液6、液壓缸7、液壓馬達8、液壓系統9、攪拌槳10、出氣管11、噴淋裝置12、煙氣緩衝裝置13、噴淋室14、噴淋泵15、單向閥16、均氣槽17、出液均液槽18、進液均液槽19、密封蓋板20、亞硫酸鈣沉澱21、濾網22、排渣管23、排渣電磁閥24、排渣池25。
具體實施方式
實施例1：
如附圖所示，一種煙氣高效脫硫設備，包括進氣管3、設置在進氣氣路上的溼式電除塵器4和單向閥16、脫硫系統、出氣管11；所述脫硫系統包括反應室5和後端的噴淋室14；噴淋室14的高度高於反應室5，底部為可供液體回流至反應室5的斜面；反應室5頂部安裝有液壓缸7，其活塞杆位於液面下方的部分套裝了液壓馬達8，這種液壓馬達為中空外旋轉液壓馬達，現有技術，不再贅述；液壓馬達8外部又套裝了靠液壓馬達8驅動的攪拌槳10，液壓馬達8下方的活塞杆上固定安裝了密封蓋板20；液壓缸7和液壓馬達8均與液壓系統9通過油路連接，還設置有控制液壓缸7、液壓馬達8、排渣電磁閥24順序啟動和關閉的plc控制系統；密封蓋板20的邊緣截面為圓弧形即一小段球面，因此，密封蓋板20在與倒圓臺形反應池內壁的密封實際上為球面與錐面的密封，密封效果較好；反應室5下部為盛裝氫氧化鈣飽和溶液6、呈倒圓臺形的反應池，反應池內部在液面以下設置有三道環形槽，分別為設置在密封蓋板20與反應池壁的密封線上方的均氣槽17、出液均液槽18和下方的進液均液槽19，均氣槽17與進氣管3連接，出液均液槽18和進液均液槽19為階梯槽，緊貼池壁的大端設置有濾網22，出液均液槽18的小端通過噴淋泵15與位於噴淋室14上部的噴淋裝置12連接，進液均液槽19的小端通過補水管2與溶液池1連接，溶液池1內底部為生石灰即氧化鈣，這樣可保證池內液體為飽和溶液，亦可定期攪拌使其成為渾濁液提高溶質含量，溶液池1的高度在本實施例中設計比反應池高很多，是為了節能能量保持溶液不斷加入反應池，也可採用泵入的方式；噴淋裝置12的下方安裝有內部設置了若干螺旋形煙道的煙氣緩衝裝置13，這種煙氣緩衝裝置為現有技術，此處不贅述；反應池底部與受排渣電磁閥24控制的排渣管23連接；所述出氣管11設置在噴淋室14的頂部。
此處重點闡述一下plc和液壓系統。具體來說，因為需要plc控制，所述液壓系統9其實包含了共同的油箱、油泵和各自的受plc系統控制的多位電磁閥，如液壓缸7涉及正反運動，優選三位四通電磁閥，液壓馬達8隻需要啟動或關閉，可優選二位二通電磁閥即可；plc給出電信號，電磁閥打開或關閉，本發明中液壓缸7、液壓馬達8不同時動作，plc系統一個循環的控制順序為：液壓馬達8攪拌→攪拌停且液壓缸7下降→到位後密封蓋板20實現密封→排渣電磁閥24打開→排渣電磁閥24關閉→液壓缸7上升→到位後液壓馬達8攪拌。
一種上述的煙氣高效脫硫設備的處理方法，包括以下步驟：
1)煙氣進入除塵器4，將固體塵埃去除；
2)除塵後的煙氣經過單向閥16、均氣槽17進入氫氧化鈣飽和溶液6的反應池，氣泡在溶液中本身起到攪拌作用，加上液壓馬達8帶動的攪拌槳10的強力攪拌，煙氣中二氧化硫氣體與氫氧化鈣飽和溶液6反應生成亞硫酸鈣沉澱21，向底部沉積；煙氣中絕大部分二氧化硫被去除；
3)氫氧化鈣飽和溶液6通過出液均液槽18和噴淋泵15被抽入噴淋裝置12，噴淋裝置12保持向下噴淋；殘餘部分二氧化硫的煙氣進入噴淋室14，並通過煙氣緩衝裝置13的若干螺旋形煙道，速度被極大降低，與噴淋溶液中的氫氧化鈣充分反應，沉澱物被噴淋液體帶入反應池；
4)plc控制系統按照預設時間，定時關閉液壓馬達8、啟動液壓缸7，活塞杆向下伸出，將密封蓋板20壓緊在反應池壁上，基本保證密封；plc控制系統在液壓缸7到位後，按預設時間啟動排渣電磁閥24，補水管2不斷注入的溶液增大內部壓力，將亞硫酸鈣沉澱21壓入排渣管23；plc控制系統控制關閉排渣電磁閥24，同時控制液壓缸7回縮，密封蓋板20上升；補水管2不斷注入溶液進入反應池。
對所公開的實施例的上述說明，僅為了使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。