專利名稱：半干預(yù)調(diào)質(zhì)石灰石-石膏煙氣脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大中型電站煤粉鍋爐的脫硫方法，尤其涉及一種帶半干預(yù)調(diào)質(zhì)塔的石灰石-石膏煙氣脫硫方法。
背景技術(shù)：
從國外引進(jìn)的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)，由于效率高(對so2
可達(dá)95%以上)、煤種和負(fù)荷適應(yīng)性好、技術(shù)成熟等顯著優(yōu)點，已成為國內(nèi)大型火電機(jī)組的首選工藝，在市場上占有絕對主導(dǎo)地位。但是，近年來國內(nèi)電廠花巨額投資上馬的眾多脫硫裝置，并未達(dá)到預(yù)期的S02總量減排效果，致使國家減排so2目標(biāo)的完成十分困難。其主要原因是該裝置的實際可用率低(國家"十一五"規(guī)劃要求可用率達(dá)到90%)，能耗高和運行維修費用貴，以致高效率的技術(shù)沒有達(dá)到應(yīng)有的總量減排。除經(jīng)濟(jì)和管理方面的原因外，技術(shù)方面的原因主要是腐蝕問題。大量的實踐已證明，該法對S03的脫除效率不高，約為30-50%,脫硫后的煙氣溫度僅有50'C左右，即使像國內(nèi)絕大多數(shù)工程實踐那樣，安裝氣-氣換熱器(GGH)將煙溫升高到8(TC左右，該煙氣仍在S03酸露點之下，仍具有很強(qiáng)的腐蝕性，不可避免地造成堵塞、腐損和泄漏，對系統(tǒng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運行帶來很大的威脅(參見閻維平等著"電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運行與控制"；鐘秦編著"燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例"；曾庭華"煙氣脫硫系統(tǒng)不宜取消旁路煙道的分析"，"毛健雄等著"煤的清潔燃燒"等等)。因此，如
何處置這種煙氣，已經(jīng)成為爭論的焦點，不少專家和業(yè)主提出了取消氣-
氣換熱器的呼吁，工程上也趨向改用國外的高防腐性的濕煙囪技術(shù)(參見趙鵬高，馬果^^等"石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝不宜安裝煙氣換熱器"；曾華庭，馬斌等"濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的安全性及優(yōu)化"；楊杰"濕法煙氣脫硫機(jī)組煙自防腐技
術(shù)探討"等等)。濕煙囪技術(shù)是采用鈦或鎳合金板作煙囪內(nèi)襯來防止腐蝕的，另外也有用玻璃泡沫耐酸磚做內(nèi)襯的。這些技術(shù)成熟可靠，但須在原煙囪內(nèi)再套煙囪，減少了通流面積，施工難度大，造價昂貴。國內(nèi)有用新研制的防腐涂料，但性能尚未得到長期運行的考驗。此外，大多數(shù)脫硫
塔的入口粉塵濃度要求小于150 200mg/Nm3，實際上，由于現(xiàn)有靜電除塵器難以達(dá)到要求的效率，而脫硫塔的除塵效率僅有50-70%,無法確保出口濃度低于50 mg/Nm3的國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
專利號為ZL200520114233.0的實用新型公開了一種煙氣脫硫的預(yù)處理裝置，采用噴水洗滌法，這屬于濕法脫硫，它與下游的主噴淋脫硫塔功效重復(fù)；它的工作溫度在50'C左右，普通的不銹鋼無法抵御Cl離子集結(jié)造成的腐蝕，需要采用昂貴的合金或高級防腐材料；同時，噴水除塵作用將在塔底部產(chǎn)生大量泥漿，循環(huán)水泵需換成泥漿泵，增加了能耗以及系統(tǒng)的不可靠性；而且，此裝置本身產(chǎn)生的和下游主脫硫塔的脫硫廢水仍需處理。因此，該實用新型在原理上屬于濕式化學(xué)反應(yīng)法，在實際應(yīng)用上有較大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶半干煙氣預(yù)調(diào)質(zhì)的石灰石-石膏煙氣脫硫方法，該方法可以實現(xiàn)二級脫硫和三級除塵，達(dá)到高效低耗和運行可靠的目標(biāo)，有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。其適用于大中型電站煤粉鍋爐新建脫硫和除塵工程，也可用于現(xiàn)有石灰石-石膏法煙氣脫硫工程的升級改造。
本發(fā)明的主要原理是利用so3露點高和原始鍋爐煙氣含塵濃度大的
特點，在電除塵器前增設(shè)半干法煙氣調(diào)質(zhì)塔(以下簡稱調(diào)質(zhì)塔)，使so3在
進(jìn)入脫硫塔之前就被清除，從而消除對尾部煙道、風(fēng)機(jī)和煙囪腐蝕威脅。
本發(fā)明的可由以下技術(shù)方案完成
一種帶半干煙氣預(yù)調(diào)質(zhì)的石灰石-石膏煙氣脫硫方法，從鍋爐出來的煙氣先進(jìn)入調(diào)質(zhì)塔進(jìn)行一級脫硫和一級除塵，然后進(jìn)入電除塵器進(jìn)行二級除塵，再進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行二級脫硫和三級除塵，最后通過煙閨排入大氣。煙氣在調(diào)質(zhì)塔內(nèi)被噴入塔內(nèi)的霧化水急冷到煙氣的酸露點以下，使
so3凝結(jié)為硫酸霧，并吸附在飛灰顆粒的表面，飛灰顆粒吸收噴出的水
霧而變重變大，部分落入塔底，實現(xiàn)半干法一級脫硫和一級除塵。
其中，煙氣酸露點以下的溫度在90 11(TC范圍內(nèi)。其中，脫硫增壓風(fēng)機(jī)可置于脫硫塔之后。
其中，霧化水的來源為脫硫廢水，當(dāng)脫硫廢水不足時，可以使用電廠的其他工藝廢水。
其中，調(diào)質(zhì)塔包括上升煙道、頂部煙氣分配器、塔體、連接螺旋升降機(jī)構(gòu)、空氣霧化噴槍和出口擋板，來自鍋爐的煙氣通過上升煙道和頂部煙氣分配器的若干個分煙道，進(jìn)入塔體，相應(yīng)數(shù)量的空氣霧化噴槍安置在各分煙道中心，并可通過螺旋升降機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)其相對位置，使水霧充分覆蓋煙氣，但不會沾到壁面。
其中，空氣霧化噴槍的空氣霧化噴嘴采用雙流體噴嘴，外有頭部帶錐狀縮口的空氣保護(hù)套管，空氣霧化噴嘴通過水和壓縮空氣實現(xiàn)噴水霧化，水壓力為0.5-0.7MPa，霧化空氣壓力為0.4-0.6MPa。
其中，不安裝氣-氣換熱器和煙道、煙囪防腐內(nèi)襯。
其中，本脫硫方法也適用于石灰石-拋棄法煙氣脫硫。
本發(fā)明的有益效果在于
a. 調(diào)質(zhì)塔和脫硫塔的聯(lián)合作用，可以使煙氣中S03等強(qiáng)酸性成分基本脫除完，消除對下游煙道、引風(fēng)機(jī)和煙囪的腐蝕威脅。同時脫硫廢水也無需專門處理即可全部用作調(diào)質(zhì)塔霧化水，達(dá)到廢水零排放的目標(biāo)。
b. 由于腐蝕威脅的消除和煙氣含塵量的進(jìn)一步降低，脫硫增壓風(fēng)機(jī)可置
于脫硫塔之后，實現(xiàn)整個脫硫系統(tǒng)的最優(yōu)化布置，節(jié)能10-15%;也可
布置在脫硫塔之前，節(jié)能5-8%。C.由于調(diào)質(zhì)塔的除塵作用和電除塵器效率的改善，使進(jìn)入脫硫塔的粉塵大幅度降低，有利于脫硫效率的提高，同時能獲得高品質(zhì)石膏產(chǎn)品。
d. 由于消除了腐蝕的威脅，無須設(shè)置昂貴的氣-氣換熱器去加熱脫硫后的煙氣，也不必對煙道和煙囪增加昂貴的鈦鎳合金板內(nèi)襯或其它專門的防腐措施，即可消除事故頻發(fā)的瓶頸。
e. 大幅度降低整個系統(tǒng)的投資和運行維修費用，顯著提高系統(tǒng)的可用率。


圖1為帶煙氣預(yù)調(diào)質(zhì)的石灰石-石膏脫硫方法的流程圖。圖2為煙氣調(diào)質(zhì)塔結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為空氣霧化噴槍示意圖。
其中，1為上升煙道，2為頂部煙氣分配器，3為塔體，4為連接螺旋升降機(jī)構(gòu)，5為空氣霧化噴槍，6為出口擋板，7為空氣霧化噴嘴，8為空氣保護(hù)套管，9為空氣霧化噴槍管，IO為固定裝置。
具體實施例方式
在傳統(tǒng)的石灰石-石膏脫硫工藝中，來自鍋爐的煙氣先進(jìn)入電除塵器進(jìn)行一級除塵(電除塵)，然后通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行一級脫硫(主要脫除S02)和二級除塵(洗滌除塵)，最后通過煙囪排入大氣。傳統(tǒng)脫硫工藝中煙氣的流程如下鍋爐出口一電除塵器一引風(fēng)機(jī)一脫硫系統(tǒng)進(jìn)口擋板一脫硫增壓風(fēng)機(jī)一氣-氣換熱器(降溫側(cè)) 一 脫硫塔一氣-氣換熱器(升溫側(cè))一脫硫系統(tǒng)出口擋板一煙囪，并在引風(fēng)機(jī)和脫硫進(jìn)口擋板之間設(shè)有帶密封擋板的煙氣旁路直通煙囪，以備鍋爐啟動和脫硫系統(tǒng)發(fā)生故障時使用。采用濕煙囪技術(shù)的工藝方案時僅去掉氣-氣換熱器，其余部流程不變。脫硫增壓風(fēng)機(jī)的作用是克服新增脫硫系統(tǒng)的阻力，如進(jìn)出口擋板、脫硫塔、氣氣換熱器及煙道等。為避免潮濕、腐蝕和磨損等惡劣的工作環(huán)境， 一般設(shè)計均將該風(fēng)機(jī)置于脫硫塔之前。本發(fā)明是對傳統(tǒng)石灰石-石膏法脫硫工藝的改進(jìn)，即在電除塵器前增 加調(diào)質(zhì)塔，并優(yōu)化傳統(tǒng)的工藝流程，參見圖l。從鍋爐出來的煙氣先進(jìn)入 調(diào)質(zhì)塔進(jìn)行一級脫硫(主要脫除S03)和一級除塵，經(jīng)過電除塵器進(jìn)行二 級除塵，再經(jīng)過脫硫塔的二級脫硫和三級除塵后，由脫硫增壓風(fēng)機(jī)送入 煙囪。由于腐蝕威脅的消除和煙氣含塵量的進(jìn)一步降低，脫硫增壓風(fēng)機(jī) 可置于脫硫塔之后。這樣，通過引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的實際煙氣流量均較 傳統(tǒng)工藝有大幅度的減少，從而實現(xiàn)整個脫硫系統(tǒng)的最優(yōu)化布置。
圖2是煙氣調(diào)質(zhì)塔的結(jié)構(gòu)示意圖。調(diào)質(zhì)塔由上升煙道1、頂部煙氣分 配器2、塔體3、連接螺旋升降機(jī)構(gòu)4、空氣霧化噴槍5和出口擋板6等 組成。來自鍋爐的煙氣通過上升煙道1和置于塔體3頂部的頂部煙氣分 配器2的具有若干個分煙道(視煙氣量的大小可分為3 12個)，進(jìn)入塔 體3。相應(yīng)數(shù)量的空氣霧化噴槍5安置在各分煙道中心，并可通過螺旋升 降機(jī)構(gòu)4調(diào)節(jié)其相對位置，使水霧充分覆蓋煙氣，但不會沾到壁面。塔 體3底部側(cè)壁上的出口裝置接電除塵器，塔體3底部的出口裝置接氣力 除灰裝置。
噴霧系統(tǒng)由過濾裝置、水箱、水泵、管道、閥門、空氣霧化噴槍、 壓縮空氣及計量控制裝置等組成。圖3為空氣霧化噴槍5的示意圖?？?氣霧化噴槍5由空氣霧化噴嘴7、空氣保護(hù)套管8、空氣霧化噴槍管9和 固定裝置10組成?？諝忪F化噴嘴7是市購雙流體噴嘴，它是通過水和壓 縮空氣的碰撞混合和壓力突變實現(xiàn)噴水霧化的，水壓力為0.5-0.7MPa， 霧化空氣壓力為0.4-0.6MPa。空氣保護(hù)套管8的頭部帶有錐狀縮口，內(nèi) 通空氣，具有防磨和清洗噴嘴外部的功能。調(diào)質(zhì)塔煙氣出口溫度是通過 調(diào)節(jié)噴水量來控制的。
從鍋爐空氣預(yù)熱器來的煙氣，溫度通常為130-14(TC左右，進(jìn)入調(diào)質(zhì) 塔后，被噴入塔內(nèi)的霧化水急冷到IO(TC左右(一般在90-ll(TC的范圍內(nèi)，視具體煙氣條件而定，如煙氣入口溫度、S0 3濃度、水蒸汽含量和飛灰 的濃度性質(zhì)等等)，即煙氣的酸露點以下，使S03凝結(jié)為硫酸霧，并吸附
在飛灰顆粒的表面，隨飛灰在調(diào)質(zhì)塔和下游的電除塵器中被清除。煙氣
中so3凝結(jié)成的硫酸霧滴極小，是以亞微米級氣溶膠的形式存在，極易
被吸附在煙氣中高濃度、比表面積大的飛灰顆粒上。在這個過程中，主
要機(jī)理是多孔固體表面對氣溶膠的物理吸附，S03的脫除率在95%以上， 并可同時清除大部分HC1和HF。與此同時，該調(diào)質(zhì)塔還具有除塵功能， 因為噴出的水霧可使粉塵變重變大，在出口擋板6的離心力的作用下， 較粗粉塵落入塔底。根據(jù)類似的實踐經(jīng)驗，調(diào)質(zhì)塔霧化噴水的除塵效率 可達(dá)50-70%。此外，由于煙氣溫度下降，通過電除塵器的煙速減緩，再 加煙氣濕度增大，粉塵的比電阻下降，都可使電除塵器的效率提高，最 終導(dǎo)致脫硫塔的入口粉塵濃度和最終煙囪排放濃度的進(jìn)一步下降。
霧化水的來源為未經(jīng)處理的脫硫廢水，可實現(xiàn)脫硫廢水零排放。當(dāng) 脫硫廢水不足時，可以使用電廠的其他工藝廢水。也可根據(jù)需要，單獨 使用其他工藝廢水或天然江河水達(dá)到降溫調(diào)質(zhì)的目的。噴水降溫的工作 溫度在10(TC左右，并有留有足夠的干燥時間，因此，煙氣調(diào)質(zhì)塔內(nèi)是干 的，塔底出的也是干灰。由于實現(xiàn)了三級除塵，可確保最終的煙塵排放 濃度低于國家標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明中的脫硫方法，也適用于石灰石-拋棄法煙氣脫硫工程，僅有 調(diào)質(zhì)塔霧化水來源的不同。
盡管上文對本發(fā)明的具體實施方式
給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng) 該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對上述實施方式進(jìn)行各種等效 改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神 時，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種帶半干煙氣預(yù)調(diào)質(zhì)的石灰石-石膏煙氣脫硫方法，從鍋爐出來的煙氣先進(jìn)入煙氣調(diào)質(zhì)塔進(jìn)行一級脫硫和一級除塵，然后進(jìn)入電除塵器進(jìn)行二級除塵，再進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行二級脫硫和三級除塵，最后通過煙囪排入大氣，其特征在于，煙氣在煙氣調(diào)質(zhì)塔內(nèi)被噴入塔內(nèi)的霧化水急冷到煙氣的酸露點以下，使SO3凝結(jié)為硫酸氣溶膠霧，并吸附在飛灰顆粒的表面，而飛灰顆粒吸收噴出的水霧變重變大，部分落入塔底，實現(xiàn)半干法一級脫硫和一級除塵。
2、 如權(quán)利要求1所述的脫硫方法，其特征在于，煙氣酸露點以下的溫度 在90 11(TC范圍內(nèi)。
3、 如權(quán)利要求1所述的脫硫方法，其特征在于，脫硫增壓風(fēng)機(jī)可置于脫 硫塔之后。
4、 如權(quán)利要求1所述的脫硫方法，其特征在于，霧化水的主要來源為脫 硫廢水，可以補(bǔ)充或單獨使用電廠的其他工藝廢水和天然水。
5、 如權(quán)利要求l-4任意一項所述的脫硫方法，其特征在于，調(diào)質(zhì)塔包括上 升煙道(1)、頂部煙氣分配器(2)、塔體(3)、連接螺旋升降機(jī)構(gòu)(4)、空氣 霧化噴槍(5)和出口擋板(6)，來自鍋爐的煙氣通過上升煙道(1)和置于塔 體(3)頂部的頂部煙氣分配器(2)的具有若干個分煙道，進(jìn)入塔體(3)，相 應(yīng)數(shù)量的空氣霧化噴槍(5)安置在各分煙道中心，并可通過螺旋升降機(jī)構(gòu)(4) 調(diào)節(jié)其相對位置，使水霧充分覆蓋煙氣，但不會沾到壁面。
6、 如權(quán)利要求5所述的脫硫方法，其特征在于，空氣霧化噴槍(5)的空 氣霧化噴嘴(7)采用雙流體噴嘴，外有頭部帶錐狀縮口的空氣保護(hù)套管(8)， 空氣霧化噴嘴(7)通過水和壓縮空氣實現(xiàn)噴水霧化，水壓力為0.4-0.7MPa， 霧化空氣壓力為0.3-0.6MPa。
7、 如權(quán)利要求1所述的脫硫方法，其特征在于，不配置氣-氣換熱器和煙 道、煙囪防腐內(nèi)襯。
8、 如權(quán)利要求1所述的脫硫方法，也適用于石灰石-拋棄法煙氣脫硫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶半干煙氣預(yù)調(diào)質(zhì)的石灰石-石膏煙氣脫硫方法，從鍋爐出來的煙氣先進(jìn)入半干法煙氣調(diào)質(zhì)塔進(jìn)行一級脫硫和一級除塵，然后進(jìn)入電除塵器進(jìn)行二級除塵，再進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行二級脫硫和三級除塵，最后通過煙囪排入大氣。煙氣在調(diào)質(zhì)塔內(nèi)被噴入塔內(nèi)的霧化水急冷到煙氣的酸露點以下，使SO₃凝結(jié)為硫酸氣溶膠霧，并吸附在飛灰顆粒的表面，飛灰顆粒吸收噴出的水霧而變重變大，部分落入塔底，實現(xiàn)半干法一級脫硫和一級除塵。該方法適用于大中型電站煤粉鍋爐新建脫硫和除塵工程，也可用于現(xiàn)有石灰石-石膏法煙氣脫硫工程的升級改造。
文檔編號B01D53/50GK101537310SQ20081003496
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者房靖華, 楊天徐 申請人:房靖華