一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔

摘要

一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，如图1所示，其特征是：在现有的原脱硫塔顶部增设扩径同心气体分布器1，扩径同心气体分布器1连接原脱硫塔和扩径强化除液沫塔体10段相连，在扩径强化除液沫塔体10的直径为下部的原脱硫塔的1.4-3.0倍，扩径强化除液沫塔体10内，从下至上设有包括复合洗气塔板2、洗涤填料层5和除雾器8，以及与洗涤填料层5相匹配的填料用清水喷淋器6和与除雾器8相匹配的除雾器用水喷淋清洗器9，在扩径强化除液沫塔体10顶部有净烟气出口11。本发明可彻底消除“石膏雨”的污染，同时具有操作弹性大、抗脏堵、能耗低、投资少和效率高之突出优点。

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤排放烟气的治理。

背景技术

据统计，全国已投运的烟气脱硫机组中，300MW及以上烟气脱硫机组约占86%， 90%以上的机组采用石灰石--石膏湿法烟气脱硫（WFGD）技术（曾庭华,杨华,廖永进 等.湿法烟气脱硫系统的调试试验及运行［M］.中国电力出版社，北京，2008.）。在典 型的石灰石－石膏湿法系统工艺流程中，高温烟气首先由WFGD增压风机送入回转式烟 气加热器（GGH），在GGH中，未经处理的高温原烟气与脱硫塔排出的50℃左右的净烟 气交换热量，被冷却后的原烟气进入脱硫吸收塔与喷淋的石膏浆液接触反应脱硫，脱 硫以后的饱和烟气经过两级除雾器后，重新进入GGH被原烟气加热到80℃以上，最后 由烟囱排入大气。GGH的主要作用是提高进入烟囱的净烟气温度，并不能消减其中的石 膏液含量。因此在实际运行中，由于烟气中石膏液的存在，GGH很容易堵塞，严重影响 了脱硫设施的正常运行。然而，若取消GGH，脱硫后的饱和净烟气直接从烟囱排出，由 于排烟温度较低，烟气中夹带的亚硫酸盐和硫酸盐混合液沫（俗称石膏液沫）在烟囱排 出过程中将冷凝形成液滴，从而形成了烟囱周边发生“石膏雨”（吴春华,颜俭,柏源,李忠 华.无GGH湿法烟气脱硫系统烟囱石膏雨的影响因素及策略研究[J].电力科技与环 保,2013,29(3):15-17）。

“石膏雨”主要是由于传统脱硫塔的设计理论落后所致：现有脱硫塔设计烟气速度 过高，气相动能过大，因而经脱硫后的烟气在上升时不可避免会卷吸有石膏液沫，如不 加以脱除，它们将随烟气进入烟囱排放。为了避免石膏液对烟囱及烟囱附近地面的污染， 现有工艺采用在烟囱下方设置GGH换热方式，以升高烟气温度，以期让夹带石膏液的 烟气在排放时升得更高，飘得更远。但是，很显然，设置GGH不仅具有以上严重缺陷， 同时也是一种既耗能源又不能真正解决问题的下下之作。

发明内容

本发明提供一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，在现有的烟气脱 硫塔上部设置扩径强化除液沫系统，该系统包括扩径塔身、气体分布器、复合洗气塔板、 洗涤填料层和除雾器等装置。

从脱硫塔底部进入的烟气，经脱硫液喷雾化学吸收后，由烟气与夹带的石膏液沫组 成的气液混合流进入本发明所述的截面积扩大1.4～3.0倍的扩径塔身所包括的强化除液 沫系统内。气液混合流经气体分布器1均匀分配后，首先经过复合洗气塔板2洗涤操作 去除大部分石膏液沫，然后上升至具有精细清洗功能的洗涤填料层5内进一步除去残存 的石膏液沫，最后，烟气上升至除雾器8，经除去气相中夹带的水雾滴后排出塔外。

本发明技术原理和方案如下：

一种消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，如图1所示，其特征是：在 现有的原脱硫塔顶部增设扩径同心气体分布器1，扩径同心气体分布器1连接原脱硫塔 和扩径强化除液沫塔体10段相连，在扩径强化除液沫塔体10的直径为下部的原脱硫塔 的1.4-3.0倍，扩径强化除液沫塔体10内，从下至上设有包括复合洗气塔板2、洗涤填 料层5和除雾器8，以及与洗涤填料层5相匹配的填料用清水喷淋器6和与除雾器8相 匹配的除雾器用水喷淋清洗器9，在扩径强化除液沫塔体10顶部有净烟气出口11。

上述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，所述的扩径同心气体分布 器1由3～9个同心圆或同心方形组成，原脱硫塔为矩形，扩径同心气体分布气器1可 设计为同心矩形；若原脱硫塔为圆形，扩径同心气体分布器1可设计为同心圆形，以保 证气液混合流在进入复合洗气塔板2前得到均匀分配。

上述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，所述的复合洗气塔板2由 塔板、集液槽3和洗涤液排放泵4组成，它的洗涤液体为其上部填料层5和除雾器8运 行时下降的清洗水，塔板上的液层高度一般为30～60mm，总压降保持为800Pa以下， 塔板上液体泄漏量和气流夹带量低于5%，洗涤后的液体进入集液槽3，通过洗涤液排放 泵4和管道7排出塔外。

上述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，所述的复合洗气塔板2一 般采用液沫夹带量较小的塔板，如固定或浮动阀塔板、超级泡罩塔板等，其开孔率可以 稍大，为15-20%之间。

上述的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔，所述的洗涤填料层5一般 采用金属规整填料，高度一般为300-600mm。

本发明的消除燃煤锅炉烟气脱硫“石膏雨”的脱硫吸收塔是如下运行的：

原脱硫塔经脱硫洗涤后的烟气夹带着液沫通过扩径同心气体分布器1均匀分配上升 的气液混合流进入扩径强化除液沫塔体10，扩径强化除液沫塔体的塔截面积为下方原脱 硫塔截面积1.4～3.0倍，以大幅度降低气流在扩径强化除液沫塔体中的速度，其宗旨是 彻底消除石膏液沫被上升烟气流卷吸夹带所需要的气相动能（气相动能与上升气流速度 的平方成正比。例如，若气流流速从4.0m/s降为3.0m/s后，则气相的动能仅相当于原 来的9/16），使石膏液沫在上升气相中得到的动能远小于液沫自身的势能，这样可大幅 消除石膏液沫的被卷吸夹带现象。再经复合洗气塔板2和具有精细清洗功能的洗涤填料 层5，除去约95％以上的石膏液沫，随后烟气上升至除雾器8，以去除烟气中的夹带的 水雾滴，整个除液沫系统的压降低于2000Pa。烟气中夹带的石膏液沫可约95%可被去除， 可彻底解决湿法脱硫过程中普遍存在的“石膏雨”问题，实现彻底治理“石膏雨”的效 果。

本发明专利具有以下优点：

1.操作能耗低，投资省，不需占用装置额外建设用地，仅在原脱硫塔上改造，是一 种经济实用的方法；

2.除石膏液沫效率高，操作弹性大，工业可靠性强，不会再有堵塞现象；

3.不再需要GGH，节省的GGH投资完全可用于采购本发明的设备费用。

附图说明

图1为发明方法的流程图，其中：1为扩径同心气体分布器，2为复合洗气塔板，3 为集液槽，4为洗涤液排放泵，5为洗涤填料层，6为填料用清水喷淋器，7为残液排 出管线，8为除雾器，9为除雾器用水喷淋清洗器，10为扩径强化除液沫塔体，11为净 烟气出口，12为原气管道，13为脱硫吸收液循环泵，14为原碱液喷雾系统。

具体实施方式

实施例1：某300MW发电厂的燃煤锅炉烟气采用湿法碱液全烟气脱硫工艺。脱硫 系统主要包括WFGD压缩风机、脱硫吸收塔、浆液循环泵、石膏脱水机等。该脱硫吸收 塔直径12600mm,其上方设有两级除雾器，烟气排放前采用GGH换热。自正常运行之 日起，发现烟囱周边石膏雨现象严重。经检测，排放的烟气中液沫含量260mg/m3以 上，液滴的直径为20μm以上。随着机组运行时间的增长，除雾器压差越来越高，烟 气中液沫含量也大幅上升，呈恶化趋势，而且出现第二个除雾器出现堵塞现象，同时 GGH也出现严重堵塞现象，最终影响到排烟引风机的正常工作。

采用本发明对原脱硫塔进行改造，下部原脱硫塔塔直径及原来的组件不变，上部扩 径强化除液沫塔体10的直径调整为16000mm。这样，上升烟气的动能下降至原来的38％ 左右。扩径同心气体分布器1采用同心圆气体分布器，由7个同心圆组件构成，其高度 为1200mm。扩径同心气体分布器1连接原脱硫塔与扩径强化除液沫塔体10，扩径强化 除液沫塔体10内复合洗气塔板2采用导流型固定浮阀塔板，开孔率为18.4％，塔板上 液层厚度为60mm。自洗涤填料层5下降至复合洗气塔板2的液流量为2.2m³/m².h。操 作时，维持集液槽3内的液体液位恒定，多余液体排出塔外。洗涤填料层5采用不锈钢 板波纹规整填料，床层高度为400mm。洗涤填料层距离塔板平面上方500mm,距离洗 涤填料层上方平面500mm为填料用填料用清水喷淋器6，填料用清水喷淋器6上方 800mm为除雾器8及除雾器用水喷淋清洗器9。除雾器用水喷淋清洗器9只有在除雾器 8结垢时才开启以起清洗作用。

采用本发明改造后经连续3个月运行表明，已彻底治消除了“石膏雨”现象。经检 测，经脱硫吸收塔顶部气相管排出的净化烟气中含液沫量由改造前的260mg/m3，下降 为12mg/m3。本发明的扩径强化除液沫塔体10段总压降为1650Pa。

实施例2：某150MW自备电厂的燃煤锅炉烟气采用湿法碱液全烟气脱硫工艺。脱 硫系统主要包括压缩风机、脱硫吸收塔、浆液循环泵、石膏脱水机等。该脱硫吸收塔直 径8800mm,其上方设有两级除雾器，烟气排放前采用GGH换热。建成之后，操作发现 发现烟囱周边石膏雨现象严重。经检测，排放的烟气中液沫含量312mg/m3以上，液 滴的直径大多为20μm以上。随着机组运行时间的增长，除雾器压差越来越高，烟气 中液沫含量也大幅上升，呈恶化趋势，而且出现第二个除雾器出现堵塞现象，同时GGH 也出现严重堵塞现象，排烟风机无法正常工作。

采用本发明对原脱硫塔进行改造，下部塔直径及原来的组件不变，上部扩径强化除 液沫塔体10的直径调整为12000mm。这样，上升烟气的动能下降至原来的29％左右。 扩径同心气体分布器1采用同心圆气体分布器，由5个同心圆组件构成，其高度为 1100mm。复合洗气塔板2采用导流型固定浮阀塔板，开孔率为17.8％，塔板上液层厚 度为65mm。自洗涤填料层5下降至复合洗气塔板2的液流量为2.4m³/m².h。操作时， 维持集液槽3内的液体液位恒定，多余液体排出塔外。洗涤填料层5采用不锈钢板波纹 规整填料，床层高度为350mm。洗涤填料层距离塔板平面上方500mm,距离洗涤填料 层上方平面600mm为填料用填料用清水喷淋器6，填料用清水喷淋器6上方600mm为 除雾器8及除雾器用水喷淋清洗器9。除雾器用水喷淋清洗器9只有在除雾器8结垢时 才开启以起清洗作用。

采用本发明改造后经连续2个月运行表明，已彻底治消除了“石膏雨”现象。经检 测，经脱硫吸收塔顶部气相管排出的净化烟气中含液沫量由改造前的312mg/m3，下降 为14.6mg/m3。本发明的扩径强化除液沫塔体10段总压降为1520Pa。

实施例3：某300MW×2燃煤锅炉电厂的烟气采用湿法碱液全烟气脱硫工艺，合并 采用一套脱硫系统。脱硫系统主要包括压缩风机、脱硫吸收塔、浆液循环泵、石膏脱水 机，石膏液氧化系统等。该脱硫吸收塔为矩形20000×16000mm²,其上方设有两级除雾 器，烟气排放前采用GGH换热。建成之后，操作发现发现烟囱周边石膏雨现象严重。 经检测，排放的烟气中液沫含量363mg/m3以上，液滴的直径大多为20μm以上。随 着机组运行时间的增长，除雾器压差越来越高，烟气中液沫含量也大幅上升，呈恶化趋 势，而且出现第二个除雾器出现堵塞现象，同时GGH也出现严重堵塞现象，排烟风机 无法正常工作。

采用本发明对原脱硫塔进行改造，下部塔直径及原来的组件不变，上部扩径强化除 液沫塔体10的矩形塔尺寸调整为24000×20000mm。这样，上升烟气的动能下降至原 来的44％左右。扩径同心气体分布器1采用同心矩形气体分布器，由5个同心矩形组件 构成，其高度为1400mm。复合洗气塔板2采用导流型固定浮阀塔板，开孔率为18.8％， 塔板上液层厚度为58mm。自洗涤填料层5下降至复合洗气塔板2的液流量为 2.0m³/m².h。操作时，维持集液槽3内的液体液位恒定，多余液体排出塔外。洗涤填料 层5采用不锈钢板波纹规整填料，床层高度为400mm。洗涤填料层距离塔板平面上方 550mm,距离洗涤填料层上方平面600mm为填料用填料用清水喷淋器6，填料用清水喷 淋器6上方1000mm为除雾器8及除雾器用水喷淋清洗器9。除雾器用水喷淋清洗器9 只有在除雾器8结垢时才开启以起清洗作用。

采用本发明改造后经连续2个月运行表明，已彻底治消除了“石膏雨”现象。经检 测，经脱硫吸收塔顶部气相管排出的净化烟气中含液沫量由改造前的363mg/m³，下降 为17mg/m³。本发明的扩径强化除液沫塔体10段总压降为1890Pa。