雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)，包括：作為煙氣通路的一塔體；所述塔體內(nèi)沿煙氣流向依次布置有一鈣基脫硫吸收段及一鈉基脫硫吸收段；通過雙介質(zhì)雙循環(huán)的二級脫硫，提高煙氣脫硫效率，并將一級鈣基吸收劑和二級鈉基吸收劑脫硫后的循環(huán)漿液按比例注入再生池進行反應(yīng)，實現(xiàn)鈉基吸收劑的再生和重復利用，生成具有經(jīng)濟價值的副產(chǎn)品石膏，從而降低投入及運行成本。另外，在二級漿液收集裝置上部安裝湍流管柵整流裝置，起均布流場的作用，提高鈉基脫硫吸收段的氣液傳質(zhì)效率，進一步增加脫硫效率。同時提供基于上述系統(tǒng)的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收方法。
【專利說明】
雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及煙氣脫硫技術(shù)，具體涉及一種雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020)》要求東部地區(qū)(遼寧、北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等11省市)新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準氧含量6 %條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米)，中部地區(qū)(黑龍江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區(qū)新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值。到2020年，東部地區(qū)現(xiàn)役30萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機組、10萬千瓦及以上自備燃煤發(fā)電機組以及其他有條件的燃煤發(fā)電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值。鑒于中國燃煤品質(zhì)，對所有的燃煤電廠產(chǎn)生的煙氣都需要進行脫硫處理，并使排放的煙氣中二氧化硫含量符合上述相關(guān)環(huán)保要求。
[0003]針對我國大部分區(qū)域燃煤含硫過高的問題，傳統(tǒng)的單循環(huán)脫硫技術(shù)很難達到國家環(huán)保部的新標準要求。采用單循環(huán)脫硫技術(shù)，應(yīng)用石灰石/石膏濕法脫硫工藝，僅通過石灰石漿液與燃煤煙氣充分接觸脫硫，即使在理想工況下，脫硫效率最高也只能達到98%，對于二氧化硫含量高于2000mg/Nm3的燃煤煙氣，采用上述技術(shù)和工藝是難以實現(xiàn)達標排放的，這樣一來就需要增加額外的處理裝置或設(shè)備，提高運行和維護成本，且會增加環(huán)保設(shè)備占地，影響燃煤電廠的整體布局。
[0004]為了提高脫硫效率，本領(lǐng)域技術(shù)人員已開始嘗試研發(fā)新的脫硫系統(tǒng)，中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)?01510034481.2)，公開了一種雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)，通過兩級循環(huán)漿液各自循環(huán)脫硫，對煙氣中的二氧化硫進行脫除。但是該專利申請的技術(shù)方案需要不斷投入鈉基脫硫吸收劑，無法實現(xiàn)鈉基脫硫吸收劑的再生，因此不僅會造成運行成本的極大浪費，而且整個漿液循環(huán)中納離子濃度不斷提高也會影響石膏漿液生成，進而降低脫硫效率，其在實施上存在較大的局限性。
[0005]此外，該專利申請的煙氣經(jīng)過氣液分離裝置后流場均布程度會大幅下降，會降低了第二循環(huán)脫硫區(qū)域中的脫硫效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)及方法，通過雙介質(zhì)雙循環(huán)的二級脫硫，提高煙氣脫硫效率，并將一級鈣基吸收劑和二級鈉基吸收劑脫硫后的循環(huán)漿液按比例注入再生池進行反應(yīng)，實現(xiàn)鈉基吸收劑的再生和重復利用，生成具有經(jīng)濟價值的副產(chǎn)品石膏，從而降低投入及運行成本。另外，在二級漿液收集裝置上部安裝湍流管柵整流裝置，起均布流場的作用，提高鈉基脫硫吸收段的氣液傳質(zhì)效率，進一步增加脫硫效率。
[0007]為達上述目的，本發(fā)明采取的具體技術(shù)方案是:
[0008]一種雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)，包括:
[0009]作為煙氣通路的一塔體；
[0010]所述塔體內(nèi)沿煙氣流向依次布置有一鈣基脫硫吸收段及一鈉基脫硫吸收段；
[0011 ]所述鈉基脫硫吸收段包括:若干二級噴淋層，位于所述二級噴淋層下方的一漿液收集裝置，位于所述二級噴淋層與所述漿液收集裝置之間的一整流裝置，與連通于所述二級噴淋層及所述漿液收集裝置之間的一鈉基吸收劑池；
[0012]所述鈣基脫硫吸收段包括:連通位于所述吸收塔底部的鈣基漿液池的若干一級噴淋層；
[0013]所述鈉基吸收劑池及鈣基漿液池同時連通一再生裝置；
[0014]所述再生裝置的一再生漿液出口連通至所述鈉基吸收劑池的頂流。
[0015]進一步地，所述一級噴淋層及二級噴淋層的數(shù)量均少于三層。
[0016]進一步地，整流裝置選自導流板、多孔托盤、整流格柵或整流管列。
[0017]進一步地，所述漿液收集裝置底部設(shè)置多個凸起，所述凸起的頂部或側(cè)部具有通氣孔。
[0018]進一步地，所述漿液收集裝置底部為錐型。
[0019]—種雙堿雙循環(huán)脫硫吸收方法，包括以下步驟:
[0020]I)燃煤煙氣進入一煙氣通路與霧化后的鈣基吸收劑逆向接觸進行一級脫硫，得到一次脫硫煙氣;鈣基吸收劑循環(huán)使用；
[0021]2)對一次脫硫煙氣的流場進行整流，使其流場均布后與霧化后的鈉基吸收劑逆向接觸進行二級脫硫，得到二次脫硫煙氣;鈉基吸收劑循環(huán)使用；
[0022]3)當鈣基吸收劑及鈉基吸收劑的pH值低于一閥值時，二者按比例注入一再生裝置；
[0023]4)再生裝置產(chǎn)生的再生鈉基漿液補充鈉基吸收劑。
[0024]進一步地，步驟I)中所述鈣基吸收劑pH值為4.5-5.2。
[0025]進一步地，步驟I)中所述鈣基吸收劑為氫氧化鈣溶液或石灰石漿液。
[0026]進一步地，步驟2)中所述鈉基吸收劑選自碳酸鈉或氫氧化鈉。
[0027]進一步地，步驟4)中鈉基吸收劑與鈣基吸收劑的注入比例保證鈉離子濃度與鈣離子濃度比例為2:1。
[0028]含硫煙氣由吸收塔入口進入吸收塔內(nèi)，依次經(jīng)過傳統(tǒng)鈣基脫硫吸收段、湍流管柵整流裝置、鈉基脫硫吸收段及煙氣除霧裝置，最終通過吸收塔出口排出。兩級脫硫后的循環(huán)吸收液按比例打入再生裝置進行鈉基吸收劑的再生，再生后的吸收劑可循環(huán)使用，再生后的剩余漿液再打入氧化池產(chǎn)生石膏。
[0029]本裝置具有脫硫效率高的優(yōu)點，由于采用了兩種不同的吸收介質(zhì)，可以有效提高脫硫效率，降低液氣比，且鈉基吸收劑可再生循環(huán)使用，降低運行成本。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明一實施例中雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面配合所附圖對本發(fā)明的特征和優(yōu)點作詳細說明。
[0032]如圖1所示，在一實施例中提供的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)，包括:
[0033]作為煙氣通路的塔體I;
[0034]塔體I內(nèi)沿煙氣流向依次布置有鈣基脫硫吸收段2及鈉基脫硫吸收段3;
[0035]鈉基脫硫吸收段3包括:三層二級噴淋層7，位于二級噴淋層7下方的漿液收集裝置5，位于二級噴淋層7與漿液收集裝置5之間的湍流管柵整流裝置，與連通于二級噴淋層7及5漿液收集裝置之間的鈉基吸收劑池8;
[0036]鈣基脫硫吸收段2包括:連通位于吸收塔底部的鈣基漿液池4的三層一級噴淋層6;
[0037]鈉基吸收劑池8及鈣基漿液池4同時連通再生裝置9;
[0038]再生裝置9的再生漿液出口連通至鈉基吸收劑池8的頂流。
[0039]—級噴淋層及二級噴淋層的數(shù)量不限于三層，在其他實施例中，由于采用高效雙循環(huán)脫硫方式，一級噴淋層和二級噴琳層的數(shù)量均不會超過三層。
[0040]在其他實施例中，整流裝置還可選自導流板、多孔托盤、整流格柵等其他結(jié)構(gòu)的具有導流、均流功能的結(jié)構(gòu)。
[0041]在其他實施例中，漿液收集裝置底部設(shè)置多個凸起(圖未示)，凸起的頂部或側(cè)部具有通氣孔，煙氣可通過通氣孔流動。
[0042]在又一些實施例中，漿液收集裝置底部為錐型，有利于漿液的收集。
[0043 ]基于上述系統(tǒng)的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收方法，包括以下步驟:
[0044]I)燃煤煙氣進入一煙氣通路與霧化后的鈣基吸收劑逆向接觸進行一級脫硫，得到一次脫硫煙氣;鈣基吸收劑循環(huán)使用；
[0045]2)對一次脫硫煙氣的流場進行整流，使其流場均布后與霧化后的鈉基吸收劑逆向接觸進行二級脫硫，得到二次脫硫煙氣;鈉基吸收劑循環(huán)使用；
[0046]3)當鈣基吸收劑及鈉基吸收劑的pH值低于一閥值時，二者按比例注入一再生裝置；
[0047]4)再生裝置產(chǎn)生的再生鈉基漿液補充鈉基吸收劑。
[0048]其中，步驟I)中所述鈣基吸收劑pH值為4.5-5.2;步驟I)中所述鈣基吸收劑為氫氧化鈣溶液或石灰石漿液;步驟2)中所述鈉基吸收劑選自碳酸鈉或氫氧化鈉;步驟4)中鈉基吸收劑與鈣基吸收劑的注入比例保證鈉離子濃度與鈣離子濃度比例為2:1。
[0049]含硫原煙氣經(jīng)入口進入吸收塔，依次經(jīng)過鈣基脫硫吸收段、鈉基脫硫吸收段、煙氣除霧裝置，最終由出口排出。主要工作原理為:
[0050]1.原煙氣由入口進行吸收塔，首先與霧化后的鈣基吸收劑(如氫氧化鈣或石灰石漿液)逆向接觸進行脫硫，鈣基吸收劑PH值調(diào)整在4.5-5.2之間，脫硫后漿液回落至塔底漿池，再循環(huán)利用。當鈣基吸收劑PH低于4.5時，將漿液打入再生池，并重新注入新鮮漿液。一級循環(huán)漿液主要起預洗滌作用，較低PH值可以保證吸收劑的完全溶解，并得到更好的石膏品質(zhì)。常規(guī)單塔單循環(huán)吸收工藝中pH—般在5.2-5.5之間，以期在保證一定脫硫效率的基礎(chǔ)上便于氧化和脫水，但常常面臨氧化不利或脫硫效率較低的兩難局面。
[0051 ] 2.煙氣經(jīng)一級吸收劑脫硫后，向上經(jīng)過二級漿液收集裝置，并經(jīng)湍流管柵裝置整流后，與霧化后的鈉基吸收劑逆向接觸進行脫硫，脫硫后的漿液收集至塔外漿池循環(huán)利用。鈉基吸收劑可以為碳酸鈉或氫氧化鈉，如使用碳酸鈉，則有效反應(yīng)pH在4.4-7.6之間，低于4.4時將漿液打入再生池，并在塔外漿池中注入新鮮漿液;如使用氫氧化鈉則有效反應(yīng)pH范圍在10-12之間，再生池出口漿液pH值在7左右時比較利于吸收反應(yīng)順利進行。
[0052]3.全部的鈉基吸收劑均注入再生池，鈉基吸收劑與鈣基吸收劑的注入比例保證鈉離子濃度與鈣離子濃度比例為2:1左右。經(jīng)充分攪拌反應(yīng)完全后，將上部再生的鈉基吸收劑清液注回塔外漿池，下部漿液打入氧化池鼓入氧化空氣，并經(jīng)旋流器及真空皮帶脫水機后制成副產(chǎn)品石膏。
[0053]本發(fā)明提出的雙介質(zhì)兩級循環(huán)脫硫系統(tǒng)具有吸收液再生循環(huán)利用的能力，并在兩級吸收區(qū)域之間加裝湍流管柵整流裝置起氣流均布作用，在達到同等脫除效果的前提下，可有效降低液氣比，并降低運行成本。
[0054]以一實際脫硫系統(tǒng)為例，以碳酸鈉作為鈉基吸收劑，石灰石漿液作為鈣基吸收劑，氫氧化鈉作為鈉基吸收劑，原始煙氣在進入吸收塔前二氧化硫含量為4000mg/Nm3，分別經(jīng)過一級、二級脫硫后，煙氣中的二氧化硫含量降低至35mg/Nm3，符合排放標準。其中，由于鈉基吸收劑可不斷再生，鈣基吸收劑經(jīng)過脫硫后可以用于制作石膏，可大幅度降低煙氣處理成本。
[0055]對比例1:
[0056]同樣采用上述脫硫系統(tǒng)，去除均流裝置，由于漿液收集裝置安放在一級脫硫和二級脫硫之間，是煙氣主要沿塔壁集中，無法實現(xiàn)均布，導致二級脫硫效果并不理想，同樣的二氧化硫含量為4000mg/Nm3的煙氣，通過本對比例進行處理后，煙氣中的二氧化硫含量降低至50mg/Nm3，無法實現(xiàn)達標排放。
[0057]以又一實際脫硫系統(tǒng)為例，以氫氧化鈉作為鈉基吸收劑，氫氧化鈣漿液作為鈣基吸收劑，碳酸鈉作為鈉基吸收劑，原始煙氣在進入吸收塔前二氧化硫含量為4000mg/Nm3，分別經(jīng)過一級、二級脫硫后，煙氣中的二氧化硫含量降低至35mg/Nm3，符合排放標準。其中，由于鈉基吸收劑可不斷再生，鈣基吸收劑經(jīng)過脫硫后可以用于制作石膏，可大幅度降低煙氣處理成本。
【主權(quán)項】
1.一種雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，包括: 作為煙氣通路的一塔體； 所述塔體內(nèi)沿煙氣流向依次布置有一鈣基脫硫吸收段及一鈉基脫硫吸收段； 所述鈉基脫硫吸收段包括:若干二級噴淋層，位于所述二級噴淋層下方的一漿液收集裝置，位于所述二級噴淋層與所述漿液收集裝置之間的一整流裝置，連通于所述二級噴淋層及所述漿液收集裝置之間的一鈉基吸收劑池； 所述鈣基脫硫吸收段包括:連通位于所述吸收塔底部的鈣基漿液池的若干一級噴淋層； 所述鈉基吸收劑池及鈣基漿液池同時連通一再生裝置； 所述再生裝置的一再生漿液出口連通至所述鈉基吸收劑池的頂流。2.如權(quán)利要求1所述的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述一級噴淋層及二級噴淋層的數(shù)量均少于三層。3.如權(quán)利要求1所述的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，整流裝置選自導流板、多孔托盤、整流格柵或整流管列。4.如權(quán)利要求1所述的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述漿液收集裝置底部設(shè)置多個凸起，所述凸起的頂部或側(cè)部具有通氣孔。5.如權(quán)利要求1所述的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收系統(tǒng)，其特征在于，所述漿液收集裝置底部為錐型。6.一種雙堿雙循環(huán)脫硫吸收方法，包括以下步驟: 1)燃煤煙氣進入一煙氣通路與霧化后的鈣基吸收劑逆向接觸進行一級脫硫，得到一次脫硫煙氣;鈣基吸收劑循環(huán)使用； 2)對一次脫硫煙氣的流場進行整流，使其流場均布后與霧化后的鈉基吸收劑逆向接觸進行二級脫硫，得到二次脫硫煙氣;鈉基吸收劑循環(huán)使用； 3)當鈣基吸收劑及鈉基吸收劑的pH值低于一閥值時，二者按比例注入一再生裝置； 4)再生裝置產(chǎn)生的再生鈉基漿液補充鈉基吸收劑。7.如權(quán)利要求6所述的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收方法，其特征在于，步驟I)中所述鈣基吸收劑pH 值為 4.5-5.2。8.如權(quán)利要求6所述的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收方法，其特征在于，步驟I)中所述鈣基吸收劑為氫氧化鈣溶液或石灰石漿液。9.如權(quán)利要求6所述的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收方法，其特征在于，步驟2)中所述鈉基吸收劑選自碳酸鈉或氫氧化鈉。10.如權(quán)利要求6所述的雙堿雙循環(huán)脫硫吸收方法，其特征在于，步驟4)中鈉基吸收劑與鈣基吸收劑的注入比例保證鈉離子濃度與鈣離子濃度比例為2:1。
【文檔編號】C01F11/46GK105854551SQ201610335231
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】趙怡凡, 谷小兵, 李廣林, 李婷彥, 楊秀杰
【申請人】大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司