一种适用于低硫烟气的半干法脱硫系统的制作方法

物理化学装置的制造及其应用技术1.本实用新型属于环保领域，涉及工业废气处理技术，特别涉及一种适用于低硫烟气的半干法脱硫系统。背景技术：2.目前，我国环境保护工作力度逐渐加大，并基于电力行业烟气污染物治理工作的成功经验，进一步加强了各类工业窑炉烟气污染物管控治理工作，再次降低工业窑炉烟气污染物排放浓度限值。因此，原来因二氧化硫浓度较低而无需进行脱硫处理的工业窑炉烟气需要经过处理，使其降低到限制以下才能排放。如电解铝行业中，烟气二氧化硫浓度一般不超过300mg/m3。根据《铝工业污染物排放标准》gb25465-2010，二氧化硫排放浓度不超过200mg/m3，则无需进行烟气脱硫装置的配置，但随着《铝工业污染物排放标准》gb25465-2010修改单的发布，二氧化硫排放要求浓度降低至100mg/m3，同时有进一步降低排放标准的趋势。在此背景下，此类低硫分烟气的工业窑炉的脱硫设施增建在已迫在眉睫。3.现有的烟气脱硫方法主要是石灰石-石膏湿法脱硫工艺，若用于低硫烟气的净化存在“大马拉小车”的问题。因此，循环流化半干法烟气脱硫(cfb-fgd)工艺在电解铝烟气净化中的应用逐渐增多，但现有的cfb-fgd设备用于低硫烟气净化主要存在以下问题：(1)为了保证二氧化硫的脱除效率，cfb-fgd吸收塔内脱硫物料需要循环流化，相应地需要在吸收塔内搭建进行循环流化床层，在烟气工况变动时存在物料塌床风险，造成脱硫系统的不稳定运行；(2)现有cfb-fgd设备的脱硫物料加入口单一，由于烟气中需脱除的二氧化硫浓度降低，所需脱硫剂(循环灰)量降低，单一的脱硫灰喷入点易导致物料和烟气接触不充分，部分烟气中二氧化硫无法有效脱除；(3)工业窑炉在窑炉启、停、开槽、闭槽、加料等不同工况下烟气工况有较大差距，且以电解铝烟气为例，脱硫系统前端烟道一般没有保温，导致烟气温度受环境影响较大，这对吸收塔内增湿工艺水量的控制提出了较高要求，现有cfb-fgd设备设置单支双流体喷枪进行工艺水加入，难以同时满足工艺水的调节范围和运行所需的工艺水雾化要求；(4)现有cfb-fgd设备的烟气自吸收塔底部侧入烟道进入，导致烟气在吸收塔内为偏流状态，在烟气经文丘里结构加速后，在文丘里上部的筒状结构区域发生涡流，容易发生严重的结垢，造成设备运行隐患。此外，现有的cfb-fgd设备需要很高的建设投资和运行费用，运行不稳定性较高。因此，需要设计一种适用于低硫烟气的半干法脱硫系统，解决上述技术问题。技术实现要素：4.本实用新型的目的在于，提供一种适用于低硫烟气的半干法脱硫系统，采用该系统能实现低硫烟气超低排放的净化要求，同时简化了系统配置，减低脱硫系统运行能耗，提高了脱硫系统的稳定性和可靠性。5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种适用于低硫烟气的半干法脱硫系统，如图1所示，该半干法脱硫系统包括脱硫吸收塔、脉冲喷吹布袋除尘器、工艺水储存及输送装置、脱硫剂储存及输送装置、脱硫循环灰输送装置、压缩空气装置；6.所述脱硫吸收塔内不设置循环流化床；7.所述脱硫吸收塔设置有文丘里结构；8.所述工艺水储存及输送装置、脱硫剂储存及输送装置、脱硫循环灰输送装置分别与脱硫吸收塔的文丘里结构连接，所述压缩空气装置与工艺水储存及输送装置连接。9.优选地，所述脱硫吸收塔的文丘里结构处还设置有脱硫循环灰多点分配装置，如图3所示；所述脱硫循环灰输送装置与脱硫吸收塔的脱硫循环灰多点分配装置连接。10.优选地，所述循环灰多点分配装置包括分配斜槽和多个循环灰喷枪。11.优选地，所述多个循环灰喷枪在所述脱硫吸收塔内文丘里结构的横截面上构成至少一个环形阵列分布。12.优选地，所述工艺水储存及输送装置包括水箱、水泵、多个双流体喷枪、控制阀架、阀门和管道。13.优选地，所述多个双流体喷枪在所述脱硫吸收塔内文丘里结构的横截面上多点设置，所述双流体喷枪的喷入方向为顺烟气流动方向。14.优选地，所述脱硫循环灰输送装置包括斜槽、汇集斜槽、流化风机、流化风除尘器、阀门和管道。15.优选地，所述流化风除尘器包括使用圆筒滤袋的布袋除尘器；所述斜槽设置在脉冲喷吹布袋除尘器灰斗底部，所述汇集斜槽设置在所述斜槽一侧。16.优选地，所述系统还包括脱硫尾灰输送及储存装置；所述脱硫尾灰输送及储存装置包括尾灰输送风机、灰库；所述脱硫尾灰输送及储存装置与脱硫循环灰输送装置连接。17.优选地，所述系统还包括烟气管道；所述烟气管道与脱硫吸收塔的底部侧面连接，所述烟气管道与脱硫吸收塔的连接位置在所述文丘里结构的下部。18.本实用新型的效果如下：采用本实用新型的适用于低硫烟气的半干法脱硫系统的有益效果是：利用脱硫循环灰的连续、均匀分配，增湿工艺水的多级灵活调控和良好的脱硫吸收塔内流场，提高了脱硫反应效率，针对性的提高了半干法烟气脱硫工艺在低硫烟气净化领域的技术优势，可以使低硫烟气中二氧化硫的浓度降低至35mg/m3以下；脱硫吸收塔内不设置循环流化床，避免了在烟气不稳定工况下可能发生的物料塌床，可稳定地实现烟气超低排放的净化要求；同时简化了系统配置，降低脱硫系统运行能耗，提高了系统的稳定性和可靠性，对探索半干法烟气脱硫工艺在不同窑炉烟气净化领域内的应用有着重要意义。附图说明19.图1为本实用新型的适用于低硫烟气的半干法脱硫系统示意图；20.图2为优选的本实用新型的适用于低硫烟气的半干法脱硫系统示意图；21.图3为本实用新型的循环灰多点分配装置示意图；22.图4为本实用新型的循环灰喷枪塔内分布一个示例的示意图；23.其中：24.1、脱硫吸收塔，2、脉冲喷吹布袋除尘器，3、汇集斜槽，4、水泵，5、脱硫剂仓，6、流化风机，7、流化风布袋除尘器，8、除尘器压缩空气储罐，9、尾灰输送风机，10、灰库，11、水箱，12、喷枪用压缩空气储罐，13、引风机，14、烟囱。具体实施方式25.本实用新型提供一种适用于低硫烟气的半干法脱硫系统，采用该系统能实现低硫烟气超低排放的净化要求，同时简化了系统配置，减低脱硫系统运行能耗，提高了脱硫系统的稳定性和可靠性。26.本实用新型提供一种适用于低硫烟气的半干法脱硫系统，如图1所示，该半干法脱硫系统包括脱硫吸收塔1、脉冲喷吹布袋除尘器、工艺水储存及输送装置、脱硫剂储存及输送装置、脱硫循环灰输送装置、压缩空气装置；27.脱硫吸收塔1内不设置循环流化床；28.脱硫吸收塔1设置有文丘里结构；29.工艺水储存及输送装置、脱硫剂储存及输送装置、脱硫循环灰输送装置分别与脱硫吸收塔的文丘里结构连接，压缩空气装置与工艺水储存及输送装置连接。30.本实用新型针对待处理烟气低硫的特点，不在脱硫吸收塔内搭建脱硫物料循环流化床，其取得的技术效果为极大的降低了吸收塔运行阻力，并规避了塔内塌床风险。31.脱硫吸收塔设置为单文丘里空塔结构，增湿用工艺水及脱硫物料均在文丘里结构处喷入塔内，被高速流动的烟气携带、混合，可以有效提高脱硫反应效率。32.优选地，脱硫吸收塔的文丘里结构处还设置有脱硫循环灰多点分配装置，如图3所示；脱硫循环灰输送装置与脱硫吸收塔的脱硫循环灰多点分配装置连接。33.优选地，循环灰多点分配装置包括分配斜槽和多个循环灰喷枪。34.分配斜槽指的是沿吸收塔外壁搭建的用于多级分配的斜槽，如图3所示，能够使得在吸收塔文丘里结构处的循环灰喷枪数量由原来的1支增加至多支，根据吸收塔直接可以是16～32支，可根据脱硫吸收塔结构及处理要求具体确定，并且可以同时保证每支喷枪内循环灰量基本一致。35.进一步优选地，脱硫吸收塔的烟气进口设置有烟气支路，用于将脱硫吸收塔前烟气引出，在烟气支路上设置有流化风布袋除尘器7，脱硫吸收塔前烟气温度在120～140℃左右，经流化风布袋除尘器7处理后，将其用于斜槽输送所用的流化风，无需设置流化风加热器，降低系统能耗。流化风机6的气体进口与流化风布袋除尘器的烟气出口连接，脱硫吸收塔前烟气由流化风机6抽取，经流化风布袋除尘器7处理后脱除烟气颗粒物，接入各斜槽进行物料的输送。36.优选地，多个循环灰喷枪在脱硫吸收塔内文丘里结构的横截面上构成至少1个环形阵列分布，例如可以构成3个环形阵列分布，如图4所示，还可以设置2个、四个、以及其他多个环形阵列。进一步优选地，构成同一个环形阵列的循环灰喷枪向心分布，其圆心与脱硫吸收塔的圆形横截面的圆心重合。37.优选地，工艺水储存及输送装置包括水箱11、水泵4、多个双流体喷枪、控制阀架、阀门和管道。38.进一步优选地，水泵4包括变频水泵。39.进一步优选地，双流体喷枪的数量包括6-8支。40.优选地，多个双流体喷枪在脱硫吸收塔内文丘里结构的横截面上多点设置，双流体喷枪的喷入方向为顺烟气流动方向。通过设置多支、低流量的双流体喷枪，保证在同一反应截面上物料的均匀性和系统脱硫性能。41.变频水泵的作用是：可根据待处理烟气二氧化硫浓度、温度、湿度等参数，以及当前的循环灰量，灵活调节喷水量。本实用新型使用多支双流体喷枪的方案替代现有技术的一只双流体喷枪，不仅可以调节在喷枪雾化曲线范围内的水流量，还可以通过控制运行双流体喷枪的数量，进一步提高工艺水量调节能力，避免吸收塔内湿壁、结垢问题的发生。42.优选地，脱硫循环灰输送装置包括斜槽、汇集斜槽3、流化风机6、流化风除尘器7、阀门和管道；斜槽设置在脉冲喷吹布袋除尘器2灰斗底部，汇集斜槽设置在斜槽一侧。43.脱硫循环灰输送装置的一个运行过程为：通过脉冲喷吹布袋除尘器2收集的脱硫灰，在灰斗底部收集后，经灰斗底部循环灰输送系统进行汇集并输送回吸收塔，沿吸收塔外壁布置的斜槽对脱硫灰进行多点分配后送入吸收塔。44.优选地，流化风除尘器包括使用圆筒滤袋的布袋除尘器。45.选用圆筒滤袋的脉冲布袋除尘器2及合理的烟气过滤流速，可以降低除尘器阻力，使得运行状态下的系统整体阻力控制在1500pa以下，极大降低脱硫系统阻力和运行电耗。46.脉冲喷吹布袋除尘装置2是实现烟气颗粒物去除以及脱硫循环灰收集的重要设备，选用半干法脱硫专用的脉冲喷吹布袋除尘器，脱硫反应后的烟气携带脱硫灰和未反应的脱硫剂进入布袋除尘器，烟气中颗粒物被截留在滤袋外表面，实现气固分离。被分离出来的脱硫灰和未反应的脱硫剂经脉冲喷吹清灰从滤袋表面剥离，收集在除尘器灰斗内。灰斗底部设有循环灰输送装置，将脱硫灰经斜槽送回吸收塔文丘里结构处，经多点均布装置分配后喷入吸收塔继续参与反应，形成物料循环利用的运行工况，同时除尘器保证系统排放烟气颗粒物浓度低于5mg/nm3。47.优选地，如图2所示，系统还包括脱硫尾灰输送及储存装置；脱硫尾灰输送及储存装置包括尾灰输送风机9、灰库10；脱硫尾灰输送及储存装置与脱硫循环灰输送装置连接。48.优选地，脱硫剂储存及输送装置还包括脱硫剂仓5，脱硫剂仓5的脱硫剂出口与脱硫吸收塔1的文丘里结构连接，脱硫剂仓5的压缩空气进口与流化风机6的气体出口连接。49.优选地，系统还包括烟气管道；烟气管道与脱硫吸收塔的底部侧面连接，烟气管道与脱硫吸收塔的连接位置在文丘里结构的下部，待处理烟气能够自吸收塔底部侧入式烟道进入吸收塔。50.优选地，系统还包括引风机13和烟囱14，引风机13的气体进口与脉冲喷吹布袋除尘器2的气体出口连接，引风机13的气体出口与烟囱14连接。51.进一步优选地，为避免烟气偏流、涡流的不良流场导致吸收塔内结垢，在吸收塔文丘里结构下部入口烟道内设置导流板，同时双流体喷枪喷嘴方向为顺烟气流速方向喷射，避免工艺水向吸收塔壁侧靠近，从而保证脱硫吸收塔内良好的烟气流场。本实用新型的压缩空气装置设置两套压缩空气储罐，包括除尘器压缩空气储罐8和喷枪用压缩空气储罐12，分别用于除尘器反吹用压缩空气及双流体喷枪雾化用压缩空气，目的是保障双流体喷枪的供气稳定性，保证系统脱硫效率。52.本实用新型的特点及优势在于：53.(1)本实用新型的脱硫循环灰循环仅通过塔外设备实现，吸收塔内不进行物料循环流化床的搭建，避免了在烟气不稳定工况下可能发生的物料塌床，提高了脱硫系统的稳定性和长期运行能力。54.(2)本实用新型的循环灰输送系统由流化风机、脉冲喷吹布袋除尘器、斜槽及配套阀门组成，通过斜槽将除尘器灰斗内的循环灰进行汇集，并集中送至吸收塔多点分配系统内，整个输送系统无需中间仓、循环灰返料泵等设备，避免了含湿脱硫灰可能发生的堵塞问题，提高系统稳定性，简化了系统配置，降低系统运行能耗。55.(3)本实用新型的循环灰多点分配装置由分配斜槽，循环灰喷枪构成，斜槽输送分配所需的流化风由斜槽输送系统提供。脱硫循环灰经多点分配装之后，伸入塔内的每支喷枪内的循环灰量基本保持一致，使得吸收塔内同反应截面内物料均匀分布，提高烟气和脱硫物料的接触率，提高脱硫反应效率。56.(4)本实用新型的增湿工艺水系统通过变频工艺水泵和多支双流体喷枪的配合，可实现较大的工艺水量调节范围，根据烟气温度、湿度、二氧化硫浓度、循环灰量灵活调节增湿水量，降低吸收塔内湿壁、结垢风险。57.(5)本实用新型的吸收塔底部入口烟道处设置导流板，同时双流体喷枪的喷入方向为顺烟气流量，构建吸收塔内良好的烟气流场，使得烟气与加入物料充分接触，提高脱硫效率，避免塔内结垢。58.本实用新型适用于低硫烟气的半干法脱硫系统的运行过程如下：59.待处理烟气经脱硫吸收塔底部侧入式烟道送入脱硫吸收塔内，在文丘里结构处通过喷枪加入，并携带喷入的脱硫剂和循环灰以及增湿工艺水进入脱硫吸收塔筒状区域内，并在此区域形成良好的烟气流场，进行气液固三相的脱硫反应，脱除二氧化硫的烟气进入脉冲喷吹布袋除尘器2脱除烟气中颗粒物并经烟囱排放，分离出的脱硫循环灰经脱硫循环灰输送装置输送回脱硫吸收塔，重新参与反应。经过一段运行循环的脱硫物料反应活性降低，通过循环灰输送斜槽支路外排，由尾灰输送风机送至灰库。60.申请人声明，本实用新型通过上述具体实施方式来说明本实用新型的一种铝电解烟气净化方法及其系统，但本实用新型并不局限于上述具体实施方式，即不意味着本实用新型必须依赖上述具体实施方式才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各部件的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。61.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。62.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。









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