一種用於雙塔雙循環脫硫的漿液噴淋系統的製作方法

2023-05-31 11:19:36 2

本發明涉及脫硫技術領域，尤其涉及一種用於雙塔雙循環脫硫的漿液噴淋系統。

背景技術：

目前，燃煤電廠煙氣脫硫多數採用石灰石-石膏溼法脫硫技術，對於燃燒高硫煤的電廠，採用一級吸收塔很難達到超低排放標準(SO2<35mg/Nm3)。因此，通常採用兩級吸收塔，即一級吸收塔和二級吸收塔串聯，煙氣依次經過一級吸收塔和二級吸收塔兩級脫硫，形成雙塔雙循環脫硫方式。

如圖1所示，圖1為現有技術中雙塔雙循環脫硫噴淋系統示意圖；該噴淋系統包括：一級吸收塔11，液位計111，噴淋層114，除霧器116；二級吸收塔12，液位計121，噴淋層124，除霧器125；噴淋管路21，電動閥211，循環泵212；噴淋管路23，電動閥231，電動閥232。

具體的，兩級吸收塔，即一級吸收塔11和二級吸收塔12串聯，煙氣依次經過一級吸收塔11和二級吸收塔12兩級脫硫，形成雙塔雙循環脫硫方式。一級吸收塔11底部漿池設置有液位計111，用於檢測一級吸收塔11漿池的液位；一級吸收塔11頂部設置了至少一層噴淋層114和除霧器116；除霧器116用於去除煙氣中的液滴。一級吸收塔11設置了至少一條噴淋管路21，噴淋管路21設置了一臺循環泵212，循環泵212的進口連接一臺電動閥211，循環泵212的出口與噴淋層114相連；一級吸收塔11底部的漿液依次經過電動閥211、循環泵212，進入噴淋層114向下噴淋石灰石漿液，與向上流動的煙氣進行反應脫除煙氣中的SO2。電動閥211、循環泵212、噴淋層114三者一一對應。

同理，二級吸收塔12底部漿池設置有液位計121，用於檢測二級吸收塔12漿池的液位；二級吸收塔12頂部設置了至少一層噴淋層124和除霧器125；除霧器125用於去除煙氣中的液滴。二級吸收塔12設置了至少一層噴淋管路23，噴淋管路23設置了一臺循環泵232，循環泵232的進口連接一臺電動閥231，循環泵232的出口與噴淋層124相連；二級吸收塔12底部的漿液依次經過電動閥231、循環泵232，進入噴淋層124向下噴淋石灰石漿液，與向上流動的煙氣進行反應脫除煙氣中的SO2。電動閥231、循環泵232、噴淋層124三者一一對應。

上述噴淋層管路21和噴淋層管路23相互獨立運行，並不貫通。也就是說，一級吸收塔11底部漿池只能通過噴淋層管路21在一級吸收塔11內循環；二級吸收塔12底部漿池只能通過噴淋層管路23在二級吸收塔12內循環。

傳統雙塔雙循環脫硫，煙氣首先經過一級循環，循環漿液pH控制在4.6～5.2，此級循環的主要功能是保證優異的亞硫酸鈣氧化效果和充足的石膏結晶時間。經過一級循環的煙氣直接進入二級循環，此級循環實現主要的脫硫洗滌過程，由於不用考慮氧化結晶的問題，所以pH可以控制在非常高的水平，達到5.8～6.4，並可以大大降低循環漿液量。

以上所述傳統雙塔雙循環脫硫的噴淋系統存在兩個明顯的缺點：

一是對鍋爐負荷及燃煤含硫量的短時大幅變化適應性不足。在鍋爐負荷或燃煤含硫量突然快速大幅變化時，傳統雙塔雙循環脫硫工藝反應存在滯後，需經歷以下過程：

a)提升石灰石漿液供漿流量；

b)石灰石漿液在吸收塔內溶解並均勻散布至整個吸收塔漿池；

c)吸收塔內漿液PH值緩慢提升；

d)漿液循環泵將較高PH的漿液打入噴淋層；

e)高pH的噴淋漿液吸收SO2，排放下降。

根據經驗，在保持漿液循環泵臺數不變的情況下，完成以上整個過程至少需10分鐘以上，若漿液活性差時所需時間還要延長，這樣就很有可能導致脫硫系統短時SO2排放超標。另外，吸收塔在大流量泵入石灰石漿液之後，若負荷快速下降，即使立即停止進漿，吸收塔內漿液pH仍會快速上升，導致鈣利用率大幅下降，一級吸收塔被賦予的在低pH環境下氧化、結晶的能力大幅下降，極易導致漿液品質惡化。上述兩個過程的缺點是傳統雙塔雙循環脫硫工藝一直無法解決的頑疾。

二是兩級塔之間漿液的液位、pH值和密度難以平衡。尤其是液位，由於煙氣經過一級吸收塔噴淋之後，煙氣接近飽和溼煙氣(約為40～50℃)，煙氣降溫消耗大量水。因此一級吸收塔需消耗大量的水，必須從外界補充大量水，以維持一級吸收塔的液位和水平衡。而二級吸收塔消耗的水量極少，加之除霧器必要的衝洗水，極易造成二級塔液位和水平衡失衡，需要額外排除多餘的水。傳統的雙塔雙循環脫硫工藝為克服這一矛盾，有時在兩級吸收塔之間設置專門的倒漿泵，用於將二級吸收塔中的漿液倒回一級吸收塔內。這樣的做法無形增加工藝設置點和設備成本，增加操作和檢修難度。

有鑑於此，在負荷或含硫量突然快速大幅變化時，如何確保雙塔雙循環脫硫的穩定高效運行，如何在運行中平衡兩級塔之間液位、pH值和密度的平衡，是本領域技術人員目前需要解決的技術難題。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題在於提供一種雙塔雙循環脫硫的漿液噴淋系統，本申請提供的噴淋系統能夠在負荷或含硫量突然快速大幅變化時，確保雙塔雙循環脫硫的穩定高效運行，且平衡兩級塔之間液位、pH值和密度的平衡。

有鑑於此，本申請提供了一種用於雙塔雙循環脫硫的漿液噴淋系統，包括：一級吸收塔與和二級吸收塔，所述一級吸收塔的煙氣出口與所述二級吸收塔煙氣的入口相連，所述一級吸收塔自上至下依次設置有除霧器、噴淋層與漿池，所述二級吸收塔自上至下依次設置有除霧器、噴淋層與漿池；

所述漿液噴淋系統包含至少三條噴淋管路，至少一條與一級吸收塔相連的第一噴淋管路，至少一條與二級吸收塔相連的第二噴淋管路，一條同時與一級吸收塔、二級吸收塔相連的第三噴淋管路；

所述噴淋管路為連接吸收塔漿池與噴淋層的設置於吸收塔外部的管路；

所述第一噴淋管路上自漿池至噴淋層依次設置有電動閥與循環泵；

所述第二噴淋管路上自漿池至噴淋層依次設置有電動閥與循環泵；

所述第三噴淋管路上設置有循環泵，所述循環泵的入口端設置有至少兩臺與一級吸收塔漿池相連的電動閥，至少兩臺與二級吸收塔漿池相連的電動閥；

所述一級吸收塔的底部設置有密度計、pH計與液位計；所述二級吸收塔的底部設置有密度計、pH計與液位計，所述密度計、pH計與液位計分別用於監測漿池漿液的密度值、pH值與液位值；

DSC控制裝置設置於一級吸收塔的液位計、pH計、密度計和二級吸收塔的液位計、pH計、密度計的輸出端，與第三噴淋管路上的電動閥連接，用以控制第三噴淋管路上電動閥的開啟與關閉。

優選的，所述一級吸收塔的噴淋層至少兩層，所述二級吸收塔的噴淋層至少一層。

優選的，所述一級吸收塔的噴淋層為兩層，所述第一噴淋管路的循環泵的出口端與一級吸收塔的一層噴淋層相連，所述第三噴淋管路的循環泵的出口端與一級吸收塔的另一層噴淋層相連。

本申請提供了一種用於雙塔雙循環脫硫的漿液噴淋系統，其通過設置一條同時與一級吸收塔與二級吸收塔相連的第三噴淋管路，並通過設置DCS控制裝置監測一級吸收塔與二級吸收塔的密度計、pH計與液位計的值，其經過設定的程序進行邏輯判斷後，DCS控制裝置輸出控制信號控制第三噴淋管路中各個電動閥的開啟和關閉，從而調整了進入循環泵的混流比率，以確保鍋爐負荷或燃煤含硫量突然快速大幅變化時，漿液噴淋系統快速響應做出調整，確保脫硫的高效運行，同時可以有效解決兩級塔之間液位、pH值和密度的平衡。

附圖說明

圖1為現有技術雙塔雙循環脫硫噴淋系統的示意圖；

圖2為本發明雙塔雙循環脫硫噴淋系統的示意圖。

具體實施方式

為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要求的限制。

如圖2所示，圖2為本發明提供的一種用於雙塔雙循環的漿液噴淋系統的示意圖，其包括：一級吸收塔11，液位計111，pH計112，密度計113，噴淋層114，噴淋層115，除霧器116；二級吸收塔12，液位計121，pH計122，密度計123，噴淋層124，除霧器125；漿液噴淋系統20；噴淋管路21：電動閥211，循環泵212；噴淋管路22：電動閥221，電動閥222，電動閥223，電動閥224，循環泵225；噴淋管路23：電動閥231，循環泵232；DCS控制裝置30。

具體的，本發明實施例公開了一種用於雙塔雙循環脫硫的漿液噴淋系統，包括：一級吸收塔11與和二級吸收塔12，所述一級吸收塔11的煙氣出口與所述二級吸收塔煙氣12的入口相連，所述一級吸收塔11自上至下依次設置有除霧器116、噴淋層114、115與漿池，所述二級吸收塔12自上至下依次設置有除霧器125、噴淋層124與漿池；所述漿液噴淋系統包含至少三條噴淋管路20，至少一條與一級吸收塔相連的第一噴淋管路21，至少一條與二級吸收塔相連的第二噴淋管路23，至少一條同時與一級吸收塔、二級吸收塔相連的第三噴淋管路22；

所述噴淋管路20為連接吸收塔漿池與噴淋層的設置於吸收塔外部的管路；

所述第一噴淋管路21上自漿池至噴淋層依次設置有電動閥211與循環泵212；

所述第二噴淋管路23上自漿池至噴淋層依次設置有電動閥231與循環泵232；

所述第三噴淋管路22上設置有循環泵225，所述循環泵225的入口端設置有至少兩臺與一級吸收塔11漿池相連的電動閥221、222，設置有至少兩臺與二級吸收塔12漿池相連的電動閥223、224；

所述一級吸收塔11的底部設置有密度計113、pH計112與液位計111；所述二級吸收塔12的底部設置有密度計123、pH計122與液位計121，所述密度計、pH計與液位計分別用於監測漿池漿液的密度值、pH值與液位值；

DSC控制裝置30設置於一級吸收塔11的液位計、pH計、密度計和二級吸收塔的液位計、pH計、密度計的輸出端，用以控制第三噴淋管路電動閥的開啟與關閉。

本申請主要改進點在於噴淋管路22的設置，其包括循環泵225，循環泵225的入口端設置至少兩臺與一級吸收塔11底部漿池相連的電動閥221和222，設置至少兩臺與二級塔12底部漿池相連的電動閥223和224，循環泵225的出口端與一級吸收塔11頂部的噴淋層115相連。通過上述至少四臺電動閥的一系列開關組合狀態，實現進入循環泵225的漿液既可以單獨來自一級吸收塔11，也可以單獨來自二級吸收塔12，還可以同時來自一級吸收塔11和二級吸收塔12組成的混流。

例如：當電動閥221和電動閥222同時開，電動閥223和電動閥224同時關時，循環泵225的漿液單獨來自一級吸收塔11；當電動閥221和電動閥222同時關，電動閥223和電動閥224同時開時，循環泵225的漿液單獨來自二級吸收塔12；當電動閥221和222一開一關並且電動閥223和224同時一開一關時，循環泵225的漿液同時來自一級吸收塔11和二級吸收塔12，並且混流比例為1:1。因此，除循環泵225停止運行外，上述四臺電動閥有且僅有兩臺電動閥同時開啟，因此可實現三種混流比例為2:0、1:1或0:2。

按照本發明，為了調節適用寬度，所述漿液噴淋系統的噴淋管路22可以設置n臺(n≥2)與一級吸收塔11底部漿池相連的電動閥和n臺(n≥2)與二級吸收塔12底部漿池相連的電動閥，即設置總計2n臺電動閥。在此種情況下，除循環泵225停止運行外，上述2n臺電動閥有且僅有n臺電動閥同時開啟，可以實現n+1種混流比例關係。

上述電動閥的開啟與關閉，並非是任意設計的，而是通過DCS控制裝置30控制實現的。具體的，DCS控制裝置30的輸入值來自一級吸收塔11的液位計111、pH計112、密度計113和二級吸收塔12的液位計121、pH計122、密度計123分別檢測到的液位值、pH值和密度值，經過DCS控制系統自身設定的程序進行邏輯判斷後，DCS控制裝置30輸出控制信號控制電動閥221、222、223、224的開關，快速相應作出調整，確保脫硫的高速運行，同時可以有效解決兩級塔之間液位值、pH值和密度值的平衡問題，提高脫硫效率。本申請所述DCS控制裝置為本領域技術人員熟知的DCS控制裝置，此處不進行特別的限制。

本申請提供了一種用於雙塔雙循環的漿液噴淋系統，其引入了一種新型的噴淋系統，藉助公用噴淋管路及其控制方式，實現了兩級吸收塔漿液的互通，並可以組成多種混流比例快速響應鍋爐負荷變化、燃煤含硫量變化，以及實現兩級吸收塔的液位平衡。

本申請提供了一種利用上述漿液噴淋系統進行脫硫的過程具體為：

當鍋爐負荷和燃煤含硫量在設計值時，第一噴淋管路21上的電動閥211打開，循環泵212抽取一級吸收塔11漿池底部的漿液噴入噴淋層114中，第二噴淋管路23上的電動閥231打開，循環泵232抽取二級吸收塔12漿池底部的漿液噴入噴淋層124中；第三噴淋管路22上連接一級塔11的電動閥221、222打開，連接二級塔12的電動閥223、224關閉，循環泵225單獨抽取一級吸收塔11漿池底部的漿液噴入噴淋層115中；

當鍋爐負荷和燃煤含硫量處于波動狀態時，DCS控制裝置30根據一級吸收塔11與二級吸收塔12的分別檢測的密度值、pH值、液位值，經過邏輯判斷後，輸出控制信號控制電動閥的開啟和或關閉。

例如，在一級吸收塔漿液pH值為5.0，二級吸收塔pH值為6.2，此時，噴淋管路22上的電動閥221開、電動閥222關、電動閥223開、電動閥224關，循環泵225抽取的漿液流量50％來自一級吸收塔11的低pH值漿液，50％來自二級吸收塔12的高pH值漿液。循環泵225將抽取的混流漿液噴入一級吸收塔11的噴淋層115中，快速提高一級吸收塔11的脫硫效率和漿液pH值。更為極端的情況，若要更為快速提高一級11的pH值，噴淋管路22上的電動閥221、222均關閉，電動閥223、224均打開，循環泵225抽取的漿液流量全部來自二級吸收塔12的高pH值漿液，如此更為快速提高一級吸收塔11的脫硫效率和漿液pH值。

為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的雙塔雙循環脫硫的漿液噴淋系統進行詳細說明，本發明的保護範圍不受以下實施例的限制。

實施例1

一種用於雙塔雙循環脫硫的漿液噴淋系統包括：

一級吸收塔11、二級吸收塔12、噴淋系統20、DCS控制裝置30；

一級吸收塔11和二級吸收塔12串聯連接，形成雙塔雙循環脫硫系統，原煙氣依次經過兩級塔後脫除煙氣中的SO2；

一級吸收塔11底部漿池設有液位計111、pH計112、密度計113，分別用於監測一級吸收塔11底部漿液的液位值、pH值、密度值；頂部設有噴淋層114(至少一層)、噴淋層115(一層)和除霧器116；

二級吸收塔12底部漿池設有液位計121、pH計122、密度計123，分別用於監測二級吸收塔12底部漿液的液位值、pH值、密度值；頂部設有噴淋層124(至少一層)和除霧器125；

漿液噴淋系統20包含多條噴淋管路(至少三條)，其中設置了至少一條與一級吸收塔11相連的噴淋管路21和至少一條與二級塔12相連的噴淋管路23，並設置一條同時連接一級吸收塔11和二級吸收塔12的噴淋管路22；

噴淋管路21上依次設置一臺電動閥211和一臺循環泵212，一級吸收塔11底部的漿液依次經過電動閥211、循環泵212，進入一級塔11頂部的噴淋層114；

噴淋管路23上依次設置一臺電動閥231和一臺循環泵232，二級吸收塔12底部的漿液依次經過電動閥231、循環泵232，進入二級塔12頂部的噴淋層124；

噴淋管路22上設置一臺循環泵225，循環泵225的入口端設置至少兩臺與一級吸收塔11底部漿池相連的電動閥221和222，設置至少兩臺與二級塔12底部漿池相連的電動閥223和224，循環泵225的出口端與一級吸收塔11頂部的噴淋層115相連；

DCS控制裝置30，其輸入值來自一級吸收塔11的液位計111、pH計112、密度計113和二級吸收塔的液位計121、pH計122、密度計123的監測到的液位值、pH值和密度值，經過設定的程序進行邏輯判斷後，DCS控制裝置30輸出控制信號控制電動閥221、222、223、224的開和關，從而調整進入循環泵225的混流比率。

實施例2

以某600MW機組雙塔雙循環脫硫為例，其設計參數為：設計煤種收到基含硫量Sar為3.4％，原煙氣SO2濃度為8000mg/Nm3，設置雙塔雙循環脫硫系統，要求經過二級脫硫後，淨煙氣SO2濃度不大於35mg/Nm3，總脫硫效率為99.56％。其中一級吸收塔設計進口SO2濃度為8000mg/Nm3，設計出口SO2濃度為1000mg/Nm3，設計脫硫效率為87.5％；二級吸收塔設計進口SO2濃度為1000mg/Nm3，設計出口SO2濃度為35mg/Nm3，脫硫效率為96.5％。

當鍋爐負荷和燃煤含硫量在設計值時，兩級吸收塔正常運行，一級吸收塔漿池漿液pH運行值在5.5左右，二級吸收塔漿池漿液PH運行值在6.2左右。此時，噴淋管路21上的電動閥211打開，循環泵212抽取一級吸收塔11漿池底部的漿液噴入噴淋層114中；噴淋管路23上的電動閥231打開，循環泵232抽取二級吸收塔12漿池底部的漿液噴入噴淋層124中；噴淋管路22上連接一級塔11的電動閥221、222打開，連接二級塔12的電動閥223、224關閉，循環泵225單獨抽取一級吸收塔11漿池底部的漿液噴入噴淋層115中。此時，漿液噴淋系統的運行方式即為傳統雙塔雙循環脫硫噴淋系統的運行方式，兩級脫硫塔漿液互不相通，一級塔的漿液只在一級塔內循環噴淋，二級塔的漿液也只在二級塔內循環噴淋，脫硫系統通過以上的噴淋運行，即可滿足二級吸收塔出口SO2低於35mg/Nm3的排放要求。

但由於鍋爐負荷和燃煤含硫量經常處于波動狀態。例如當鍋爐負荷從500MW增大為600MW，或燃煤含硫量升高，原煙氣SO2濃度由6000mg/Nm3升高到9000mg/Nm3時，由於處理的SO2濃度和煙氣量加大，原雙塔雙循環脫硫對鍋爐負荷及燃煤含硫量的短時大幅變化適應性就不足，兩臺吸收塔漿液pH值平衡就會破壞，例如一級吸收塔漿液pH運行值由正常的5.5降低為5.0，二級塔pH運行值為6.2。為保證脫硫總效率，就必須迅速提高一級吸收塔的脫除SO2的能力，即必須迅速提高一級吸收塔漿液的pH值，但是由於傳統的雙塔雙循環脫硫中，一級吸收塔要迅速提高漿液pH值要加入石灰石漿液並存在一個緩慢的過程，這樣勢必造成總脫硫效率短期達不到要求，SO2排放超標。利用本發明專利，這時DCS控制裝置30根據一級吸收塔11的pH計112和二級吸收塔12的pH計122監測的兩臺塔pH值，並結合其它輸入信號，經過邏輯判斷後，輸出控制信號控制電動閥的開或(和)關。例如，此時，噴淋管路22上的電動閥221開、電動閥222關、電動閥223開、電動閥224關，循環泵225抽取的漿液流量50％來自一級吸收塔11的低pH值漿液，50％來自二級吸收塔12的高pH值漿液。循環泵225將抽取的混流漿液噴入一級吸收塔11的噴淋層115中，快速提高一級吸收塔11漿液pH運行值，例如將pH運行值提高至5.6，因而仍可以保證提高一級塔脫硫效率。

再例如一級吸收塔SO2濃度變化提高到9000mg/Nm3時，由於pH運行值快速提高，脫硫效率也隨即提高，仍可以保證一級吸收塔出口即二級吸收塔入口SO2濃度控制在1000mg/Nm3，從而保證二級吸收塔出口SO2排放仍控制在35mg/Nm3。

更為極端的情況，若為更為快速提高一級塔11的pH運行值，例如要求從原來的5.0快速提高至6.0，噴淋管路22上的電動閥221、222均關閉，電動閥223、224均打開，循環泵225抽取的漿液流量全部來自二級吸收塔12的高pH值漿液，如此更為快速提高一級吸收塔11的脫硫效率和漿液pH值。

另外，由於兩臺吸收塔液位和密度不可避免的存在不平衡的現象，尤其二級吸收塔液位容易超高報警，DCS控制裝置30也可以根據一級吸收塔11的液位計111、密度計113和二級吸收塔12的液位計121、密度計123監測到的液位和密度信號，並結合其它信號，經過邏輯判斷，控制噴淋管路22上的四個電動閥221、222、223、224的開關，實現兩臺吸收塔的液位和密度平衡，控制方式如前所述。

以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。

對所公開的實施例的上述說明，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。