一种用于燃煤电厂烟气超超低排放的脱硫塔的制作方法

1.本实用新型涉及废气处理技术领域，具体涉及一种用于燃煤电厂烟气超超低排放的脱硫塔。


背景技术：

2.燃煤发电是我国煤资源利用之“最清洁”的方式，将煤炭的使用集中于电煤无疑是最正确的选择。超低排放技术在燃煤电厂的应用成效显著，极大地提升了公众对煤炭清洁利用的信心。
3.国际能源署根据当前的技术发展情况，制定了2020年及2030年的燃煤电厂污染物排放目标，2020年目标：烟尘为1～2mg/m3，no
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为30mg/m3，so
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为25mg/m3；2030年目标：烟尘＜1mg/m3，no
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＜10mg/m3，so
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＜10mg/m3。基于上述目标，国内部分燃煤电厂已开展示范工程建设，探索实现烟尘＜1mg/m3，no
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＜10mg/m3，so
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＜10mg/m3的超超低排放指标的工艺路线和装置。
4.常规脱硫塔一般为单段吸收，即吸收塔只有一个浆池，不论设置几个喷淋层，吸收二氧化硫的浆液组成相同。在这种情况下，提高脱硫效率的主要手段有两个：1)提高喷淋浆液的层数或浆液流量，即提高液气比；2)增加石灰石浆液的加入量，提高吸收浆液的ph值，即提高ca/s比。对于前者，液气比提高在一定范围内可以明显提高脱硫效率，超过了这一范围，再增大液气比对提高脱硫效率的作用有限；对于后者，提高ca/s比，可以显著增加脱硫效率，但是过高的ca/s比必然会增大石灰石消耗量，非常不经济。
5.为实现so2的超超低排放指标，目前国内示范工程均采用双循环工艺。中国专利cn 205386408u公开了一种凹凸双区高效耦合脱硫系统，包括ph值区反应系统、高ph值区反应系统及凹凸气液均布环。其低ph值区反应系统和高ph值区反应系统各自有独立的浆池或塔外浆液箱，低ph值有利于石灰石和亚硫酸钙的溶解，高ph值有利于so2吸收，凹凸气液均布环有效解决浆液挂壁和so2逃逸现象，进一步提高so2脱除效率，满足超超低排放要求。中国专利cn205672756u公开了一种双塔双循环石灰石
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石膏湿法烟气脱硫装置，一级塔和二级塔均设置独立的浆液池，一级塔浆液ph值低，二级塔浆液ph值高，烟气经一级脱硫塔和二级脱硫塔两次洗涤，能够实现二氧化硫的超低排放目标。
6.上述专利技术的总体思路均是通过两段吸收来提高二氧化硫的脱除效率，无论是单塔双循环还是双塔双循环，需要两个独立的浆液池或浆液箱，相比较单循环其系统复杂，导致建设成本升高，占地面积增加，运行控制难度加大。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的系统复杂、建设成本高、占地面积大、运行控制难度大的问题，提供一种用于燃煤电厂烟气超超低排放的脱硫塔，在单塔单循环内实现ph值分区，该装置不仅可以提高二氧化硫的脱除效率，实现烟气超超低排放，而且系统简洁，建设成本低。
8.本实用新型为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
9.一种用于燃煤电厂烟气超超低排放的脱硫塔，包括位于底部的脱硫塔浆池和位于所述脱硫塔浆池上方的脱硫塔入口，所述脱硫塔内二氧化硫吸收区包括由下至上依次设置的第一级穿流式气液分布段、第一级喷淋洗涤段、第二级穿流式气液分布段、第二级喷淋洗涤段；所述第一级穿流式气液分布段包括n1层非均匀开孔穿流式气液分布器，所述第一级喷淋洗涤段包括n1层第一级喷淋层，所述的第二级穿流式气液分布段包括n2层均匀开孔穿流式气液分布器，所述第二级喷淋洗涤段包括n2层第二级喷淋层。
10.上述方案中，各层第一级喷淋层对应配置独立的第一级循环泵，各个第一级循环泵的进出口通过循环管分别与脱硫塔浆池和对应的第一级喷淋层入口连通。
11.上述方案中，各层第二级喷淋层对应配置独立的第二级循环泵，各个第二级循环泵的进出口通过循环管分别与脱硫塔浆池和对应的第二级喷淋层入口连通，各个第二级循环泵的入口与石灰石浆液输送管连通。
12.上述方案中，所述非均匀开孔穿流式气液分布器的层数n1为1～2层；所述均匀开孔穿流式气液分布器的层数n2为1～2层。
13.上述方案中，所述非均匀开孔穿流式气液分布器覆盖脱硫塔全截面，包括多个多孔平板，分为塔壁周边高速气流区和塔中部低速气流区两个区，所述高速气流区的多孔平板的孔径和开孔率分别小于低速气流区的多孔平板的孔径和开孔率。
14.上述方案中，所述非均匀开孔穿流式气液分布器的孔径范围在10mm～50mm，开孔率为10％～50％。
15.上述方案中，所述第一级喷淋层的层数n1为2～3层；所述第二级喷淋层的层数n2为1～3层。
16.上述方案中，最上层喷淋层采用同向双头喷嘴，喷嘴口朝下，且两个喷嘴出口旋转方向相反；其余喷淋层采用异向双头喷嘴，两个喷嘴口一个朝上、一个朝下，两个喷嘴出口旋转方向相反。
17.上述方案中，各层喷淋层位于脱硫塔周边的一圈喷嘴采用实心锥喷嘴，其余喷嘴采用空心锥喷嘴，且位于脱硫塔周边一圈单个喷嘴流量比其余喷嘴单个喷嘴流量大10～20％。
18.上述方案中，所述第二级喷淋洗涤段上方还设有屋脊式除雾器。
19.本实用新型的有益效果在于：
20.1、本实用新型利用穿流式气液分布器将二氧化硫吸收区分为两级，第一级喷淋层直接采用浆池浆液喷淋，对烟气中的二氧化硫进行初脱除；第二级喷淋层在循环泵入口加入石灰石浆液，提高了喷淋浆液的ph值，对烟气进行精脱除。本实用新型实现了单塔单循环ph值分区，相比较常规单塔显著提高了脱硫效率，同时相比较单塔双循环和双塔双循环则系统简单、占地面积小、运行控制简单。
21.2、最下层筛孔板气液分布装置采用非均匀开孔，开孔布置与烟气分布相适配，能够有效均布烟气，提高脱硫性能。由于烟气进入脱硫塔后，靠近脱硫塔入口处的烟气流速较低，远离脱硫塔入口处的烟气流速较高，使烟气流速在脱硫塔截面上分布不均，造成烟气偏流现象。烟气在非均匀开孔筛孔板的作用下，沿着筛孔板向四周扩散，脱硫塔截面上较大流速烟气和较小流速烟气通过不同开孔率区域进行再混合，达到流量再分配的作用，使通过
筛孔板后的烟气在脱硫塔截面上分配均匀，从而解决烟气偏流的问题。
22.3、同时穿流式气液分布装置增加了浆液停留时间，强化了气液传质，因此提高了so2脱除效率。烟气进入吸收塔后，部分so2被筛孔泄漏下来的液滴所吸收，然后烟气通过气液分布器的筛孔穿过液膜，激起大量的气泡形成泡沫层，气液充分接触，so2在泡沫层被浆液吸收。
23.4、采用不同型式的喷嘴，进一步提升了脱硫效率。塔周边一圈采用增加流量的实心锥喷嘴，强化了区域浆液覆盖率，避免了周边烟气短路逃逸。采用双头喷嘴，减小了液滴粒径，增加了液滴分布均匀度，强化了气液接触，增进了传质。不同的旋向使得相邻液滴碰撞速度提高，增强了二次雾化，同时避免同向旋转后烟气富集在塔壁的分布不均问题。最上层喷淋层喷嘴采用同向双头喷嘴以减小除雾器负荷，保证除雾器效果。
24.5、本实用新型工艺简洁、投资低，可广泛用于类似工业废气的治理。
附图说明
25.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
26.图1是本实用新型实施例中脱硫塔的结构图；
27.图2是图1所示脱硫塔的非均匀开孔穿流式气液分布器示意图。
28.图中：1、脱硫塔浆池；2、脱硫塔入口；3、非均匀开孔穿流式气液分布器；4、第一级喷淋层；5、均匀开孔穿流式气液分布器；6、第二级喷淋层；7、除雾器；8、吸收塔出口；9、第一级循环泵；10、第二级循环泵；11、石灰石浆液输送管。
具体实施方式
29.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
30.如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种用于燃煤电厂烟气超超低排放的脱硫塔，脱硫塔由下至上包括脱硫塔浆池1、脱硫塔入口2、一层非均匀开孔穿流式气液分布器3、三层第一级喷淋层4、一层均匀开孔穿流式气液分布器5、两层第二级喷淋层6、两级屋脊式除雾器7、吸收塔出口8。第一级喷淋层4与塔外第一级循环泵9连通，第二级喷淋层6与塔外第二级循环泵10连通，第二级循环泵10入口处连接有石灰石浆液输送管11。
31.第一级喷淋层4和第二级喷淋层6位于塔周边一圈喷嘴采用实心锥喷嘴，其余喷嘴采用空心锥喷嘴，单个实心锥喷嘴流量比单个空心锥喷嘴流量大15％。
32.最上层喷淋层采用同向双头喷嘴，喷嘴口朝下，且两个小喷嘴出口旋转方向相反，避免增加除雾器7负荷。其余四层喷淋层采用异向双头喷嘴，两个小喷嘴口一个朝上、一个朝下，两个小喷嘴出口旋转方向相反。
33.烟气从脱硫塔入口2进入吸收塔，首先流经非均匀开孔穿流式气液分布器3，非均匀开孔穿流式气液分布器3覆盖脱硫塔全截面，由多个多孔平板组成，分为塔壁周边高速气流区和塔中部低速气流区两个区，如图2所示。通过cfd数值模拟和物理模型确定两个区的孔径和开孔率(开孔率是指开孔面积与总面积的百分比)，以获得改善的均匀的烟气均布，烟气气速偏差不大于15％。本实施例中，高速气流区孔径为25mm，开孔率为25％，低气速区开孔孔径为35mm，开孔率为35％，塔壁周边100mm范围内气液分布器不开孔。
34.在经过非均匀开孔穿流式气液分布器3和第一级喷淋层4的过程中，烟气与来自脱硫塔浆池1的浆液发生传质，完成二氧化硫的初脱除。喷淋层单层浆液覆盖面达到100％(以喷嘴出口面下一米计)；喷淋层喷嘴浆液覆盖率不低于200％(以喷嘴出口面下一米计)；喷淋层管路设计保证每个喷嘴入口压力均匀，偏差不超过5％，通过提高气液接触面积促进二氧化硫的吸收。
35.经过非均匀开孔穿流式气液分布器3和第一级喷淋层4的烟气已经分布均匀，然后继续向上流经均匀开孔穿流式气液分布器5，均匀开孔穿流式气液分布器5采用相同的开孔直径和开孔率，本实施例中开孔孔径为35mm，开孔率为35％。均匀开孔穿流式气液分布器5接收第二级喷淋层6落下的高ph值浆液形成液膜，烟气通过均匀开孔穿流式气液分布器5开孔后再穿透液膜，激起大量的气泡形成泡沫层，气液充分接触传质，二氧化硫在泡沫层被液相进一步吸收脱除。
36.第二级喷淋层6由第二级循环泵10提供浆液，石灰石浆液输送管11与第二级循环泵10入口连通，因此第二级喷淋层6浆液具有更高的ph值，有效提升浆液脱除二氧化硫的效率，完成精脱除。
37.烟气中二氧化硫经初脱除段和精脱除段两级吸收后，脱除效率可达99.5％，出口二氧化硫低于10mg/nm3，实现二氧化硫的超超低排放。
38.最后，烟气经除雾器7除雾，由吸收塔出口8排出。
39.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
40.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。