專利名稱：一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤電站脫硫控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將會(huì)在未來很長的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變，然而煤炭的燃燒會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，如因硫氧化物的排放而導(dǎo)致的酸雨問題。隨著《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011的出臺(tái)，火力發(fā)電廠大氣污染物排放限值較之前的標(biāo)準(zhǔn)降低了 4倍，這一方面可以看出我國在酸雨治理方面的決心，另一方面也是對(duì)脫硫技術(shù)很大的考驗(yàn)。海水煙氣脫硫主要是利用海水的天然堿度吸收SO2，海水脫硫工藝投資小，無廢棄物，工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便，不存在結(jié)垢和堵塞等問題，具有光明的發(fā)展前景。雖然煙氣海水脫硫技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)，但是工程實(shí)踐證明，仍有若干關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決，主要問題在于海水脫硫是利用海水的天然堿度來進(jìn)行脫硫的，海水的天然堿度有限，因此海水脫硫技術(shù)僅僅適用于中低硫煤的脫硫，而且隨著目前排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步嚴(yán)格，海水脫硫技術(shù)的煤種適應(yīng)范圍將會(huì)進(jìn)一步縮小。然而，我國的煤質(zhì)變化很大，火電廠常常需要根據(jù)煤價(jià)的高低來確定運(yùn)行煤種，而且往往會(huì)燃用劣質(zhì)煤。在這種背景下，海水脫硫技術(shù)的適應(yīng)范圍很小，而如何適應(yīng)我國煤質(zhì)多變的國情是海水脫硫技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，從而增加海水脫硫技術(shù)的煤種適應(yīng)范圍。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，包括吸收系統(tǒng)和水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)；所述吸收系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)和海水系統(tǒng)；所述煙氣系統(tǒng)包括FGD入口擋板、增壓風(fēng)機(jī)、吸收塔、FGD出口擋板和濕煙囪；FGDA 口擋板的出口端與增壓風(fēng)機(jī)的入口端相連，增壓風(fēng)機(jī)出口端連接吸收塔的入口端，吸收塔由下至上依次設(shè)有預(yù)曝氣池、液體再分布器、噴淋層、環(huán)形噴淋層和除霧器，吸收塔頂部的出口端連接FGD出口擋板的入口端，F(xiàn)GD出口擋板的出口端連接濕煙囪；所述海水系統(tǒng)包括配水井、泵吸池、第一海水增壓泵和第二海水增壓泵；配水井的出口端連接泵吸池的入口端，泵吸收的出口端連接第一海水增壓泵和第二海水增壓泵的入口端；第一海水增壓泵的出口端連接吸收塔的預(yù)曝氣池；第二海水增壓泵的出口端連接吸收塔的噴淋層噴淋入口端；所述水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)包括氧化風(fēng)機(jī)、混合池、曝氣池、排水池和曝氣風(fēng)機(jī)；預(yù)曝氣池的入口端連接氧化風(fēng)機(jī)的出口端，同時(shí)連接第一海水增壓泵的出口端，預(yù)曝氣池的出口端連接混合池的入口端，混合池的入口端同時(shí)連接泵吸池的出口端，混合池的出口端連接曝氣池的入口端，曝氣池的入口端同時(shí)連接曝氣風(fēng)機(jī)的出口端，曝氣池的出口端連接排水池；環(huán)形噴淋層中的噴淋液為鍋爐排污水或是摻堿海水；環(huán)形噴淋層的底部設(shè)置有若干噴口向壁面方向噴射，噴射后的壁流進(jìn)入液體再分布器進(jìn)行再分布，使得壁面附近的噴淋液重新分散成為小液滴進(jìn)一步吸收壁面附近的so2。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于當(dāng)該海水脫硫系統(tǒng)連接汽包爐時(shí)，所述吸收系統(tǒng)還包括提供鍋爐排污水的排污水系統(tǒng)，所述排污水系統(tǒng)包括鍋爐汽包、排污擴(kuò)容器、沉淀池和換熱器；鍋爐汽包的出口端連接排污擴(kuò)容器的入口端，排污擴(kuò)容器的出口端連接沉淀池的入口端，沉淀池的出口端連接換熱器的入口端，換熱器的出口端連接吸收塔中的環(huán)形噴淋層的噴淋入口端。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于換熱器采用套管式換熱器，內(nèi)管通入排污水，外管通入軟化水；內(nèi)管的入口端與沉淀池的出口端相連，內(nèi)管的出口端與吸收塔中的環(huán)形噴淋層的噴淋入口端相連。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于FGD出口擋板的出口端與濕煙囪之間設(shè)有第二 SO2測(cè)點(diǎn)；通過調(diào)節(jié)環(huán)形噴淋層下的噴淋層內(nèi)的噴淋海水的量來調(diào)節(jié)吸收塔的吸收效率；噴淋層內(nèi)的噴淋海水的量通過第二 SO2測(cè)點(diǎn)關(guān)聯(lián)控制。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于當(dāng)該海水脫硫系統(tǒng)連接直流爐時(shí)，所述吸收系統(tǒng)還包括提供堿液的堿液系統(tǒng)；所述堿液系統(tǒng)包括堿液罐、加堿泵和第三海水增壓泵；泵吸池的出口連接第三海水增壓泵的入口，同時(shí)堿液罐的出口端與加堿泵的入口端相連，加堿泵的出口和第三海水增壓泵出口流出的海水摻混一起進(jìn)入吸收塔中的環(huán)形噴淋層的噴淋入口端，給環(huán)形噴淋層提供摻堿海水。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于FGD出口擋板的出口端與濕煙囪之間設(shè)有第二 SO2測(cè)點(diǎn)；通過調(diào)節(jié)環(huán)形噴淋層內(nèi)的噴淋液濃度來調(diào)節(jié)吸收塔的吸收效率；噴淋液濃度通過第二SO2測(cè)點(diǎn)關(guān)聯(lián)控制。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于脫硫后的吸收液進(jìn)入吸收塔底部的預(yù)曝氣池，同時(shí)在預(yù)曝氣池內(nèi)摻混新鮮海水并且進(jìn)行預(yù)曝氣，吸收液和新鮮海水的混合液再進(jìn)入混合池與另一部分的新鮮海水混合，再進(jìn)入曝氣池進(jìn)行曝氣恢復(fù)水質(zhì)，曝氣后通過排水池排放。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于預(yù)曝氣池內(nèi)通入的新鮮海水與脫硫后的吸收液的摻混比為O. 8 ;即新鮮海水體積與脫硫后的吸收液的體積之比為O. 8:1。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述液體再分布器位于噴淋層之下，吸收塔入口之上；液體再分布器包括兩層交錯(cuò)布置的若干擋塊；擋塊為斜三棱柱形狀，包括頂面、第一底面、第二底面、第一擋板和第二擋板，其中頂面與吸收塔壁面成45°斜向下布置，頂面為平板或者波紋板，設(shè)置于頂面下方的第一底面和第二底面之間的夾角小于90°，第一擋板和第二擋板垂直固定在頂面兩側(cè)。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于上層擋塊的頂面的寬度大于或等于相鄰下層擋塊固定在吸收塔內(nèi)壁的末端之間的縫隙寬度。在吸收塔的入口以及進(jìn)入濕煙囪前的管路上均設(shè)有SO2測(cè)點(diǎn)，其中在進(jìn)濕煙囪前的測(cè)點(diǎn)帶有控制功能。對(duì)于汽包爐所對(duì)應(yīng)的海水脫硫系統(tǒng)，該控制點(diǎn)與噴入吸收塔的海水量相關(guān)聯(lián)。對(duì)于直流爐所對(duì)于的海水脫硫系統(tǒng)，該控制點(diǎn)與海水中的摻堿量相關(guān)聯(lián)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是
1、本發(fā)明最上層噴淋層采用環(huán)形噴淋層可顯著提高脫硫效率。原因如下:隨著煙氣的上升，其含硫量逐漸降低，因此傳質(zhì)動(dòng)力也降低。為了提高上層的傳質(zhì)動(dòng)力，一方面可以提高海水的堿度，另一方面可以增加噴淋量。實(shí)際上，吸收塔中央海水覆蓋面積較大，吸收效率很高，而四周卻因?yàn)橘N壁的影響，脫硫效率低。本發(fā)明中采用的環(huán)形噴淋層噴射的為高濃度的摻堿海水(包括鍋爐排污水或摻堿的海水)且向壁面方向噴射，從而可以很大程度上提聞壁面附近的脫硫效率，進(jìn)而提聞總的脫硫效率。2、本發(fā)明在噴淋層之下吸收塔入口之上設(shè)置有液體再分布器可以重新分布壁面附近的噴淋液，使得壁面附近的噴淋液重新分散成為小液滴，比表面積增大，吸收能力增強(qiáng)，再次吸收壁面附近的SO2，進(jìn)一步增強(qiáng)壁面附近的脫硫能力；液體再分布器的兩個(gè)底面構(gòu)成楔形，可以明顯降低煙氣的流動(dòng)阻力；布置在液體再分布器頂面兩側(cè)的兩個(gè)擋板可以有效防止收集的液體從兩側(cè)流出。3、本發(fā)明中吸收塔底部增加了預(yù)曝氣池，從而減少了后續(xù)曝氣的壓力，提高曝氣效果，節(jié)約海水脫硫系統(tǒng)的占 地面積。在預(yù)曝氣池中摻入新鮮海水且摻混比為0.8，一方面可以有效防止已被吸收的SO2的溢出，另一方面邊曝氣邊摻混的方式可以減少吸收液的稀釋，提高傳質(zhì)動(dòng)力，達(dá)到比直接在混合池內(nèi)摻混新鮮液后曝氣這種方式更好的氧化效果。4、對(duì)應(yīng)于汽包爐，鍋爐排污水完全利用可以達(dá)到以廢治廢的目的，通過調(diào)節(jié)環(huán)形噴淋層下噴淋層的噴淋海水量，可以調(diào)節(jié)吸收塔的吸收效率從而適應(yīng)煤質(zhì)的變化。對(duì)應(yīng)于直流爐需要在環(huán)形噴淋層的噴淋海水中摻堿，從而可以通過改變堿液的濃度來調(diào)節(jié)吸收塔的吸收效率從而適應(yīng)煤質(zhì)的變化。
圖1是本發(fā)明的對(duì)應(yīng)于汽包爐的海水脫硫系統(tǒng)圖；圖2是本發(fā)明的對(duì)應(yīng)于直流爐的海水脫硫系統(tǒng)圖；圖3為液體再分布器示意圖。 圖中:1、FGD入口擋板，2、增壓風(fēng)機(jī)，3、第一 SO2測(cè)點(diǎn)，4、吸收塔，5、FGD出口擋板，
6、第二 SO2測(cè)點(diǎn)，7、濕煙園，8、鍋爐汽包，9、排污擴(kuò)容器，10、沉淀池，11、換熱器，12、軟化水增壓泵，13、配水井，14、泵吸池，151、第一海水增壓泵，152、第二海水增壓泵，153、第三海水增壓泵，16、氧化風(fēng)機(jī)，17、混合池，18、曝氣池，19、排水池，20、曝氣風(fēng)機(jī)，21、海水，22、軟化水，23、吸收液，24、排污水，25、除塵后煙氣，26、空氣，27、閥門，28、大海，29、至除氧器，30、至低溫加熱器，31、預(yù)曝氣池，70、液體再分布器，701、頂面，702、第一底面，703、第二底面，704、第一擋板，705、第二擋板，32、噴淋層，33、環(huán)形噴淋層，34、除霧器，80、堿液罐，90、加堿栗。圖1、圖2中的儀表代碼含義見表I。表I
^I代碼意義~I代碼意義
T￥1P Wii
權(quán)利要求
1.一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，包括吸收系統(tǒng)和水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)； 所述吸收系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)和海水系統(tǒng)； 所述煙氣系統(tǒng)包括FGD入口擋板(1)、增壓風(fēng)機(jī)(2)、吸收塔(4)、FGD出口擋板(5)和濕煙囪(7);FGD入口擋板(I)的出口端與增壓風(fēng)機(jī)(2)的入口端相連，增壓風(fēng)機(jī)(2)出口端連接吸收塔(4)的入口端，吸收塔(4)由下至上依次設(shè)有預(yù)曝氣池(31)、液體再分布器(70)、噴淋層(32)、環(huán)形噴淋層(33)和除霧器(34)，吸收塔(4)頂部的出口端連接FGD出口擋板(5)的入口端，F(xiàn)GD出口擋板(5)的出口端連接濕煙囪(7)； 所述海水系統(tǒng)包括配水井(13)、泵吸池(14)、第一海水增壓泵(151)和第二海水增壓泵(152);配水井(13)的出口端連接泵吸池(14)的入口端，泵吸收(14)的出口端連接第一海水增壓泵(151)和第二海水增壓泵(152)的入口端；第一海水增壓泵(151)的出口端連接吸收塔(4)的預(yù)曝氣池(31);第二海水增壓泵(152)的出口端連接吸收塔(4)的噴淋層(32)噴淋入口端； 所述水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)包括氧化風(fēng)機(jī)(16)、混合池(17)、曝氣池(18)、排水池(19)和曝氣風(fēng)機(jī)(20);預(yù)曝氣池(31)的入口端連接氧化風(fēng)機(jī)(16)的出口端，同時(shí)連接第一海水增壓泵(151)的出口端，預(yù)曝氣池(31)的出口端連接混合池(17)的入口端，混合池(17)的入口端同時(shí)連接泵吸池(14)的出口端，混合池(17)的出口端連接曝氣池(18)的入口端，曝氣池(18)的入口端同時(shí)連接曝氣風(fēng)機(jī)(20)的出口端，曝氣池(18)的出口端連接排水池(19)； 環(huán)形噴淋層(33)中的噴淋液為鍋爐排污水或是摻堿海水；環(huán)形噴淋層(33)的底部設(shè)置有若干噴口向吸收塔(4)壁面方向噴射，噴射后的壁流進(jìn)入液體再分布器(70 )進(jìn)行再分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述海水脫硫系統(tǒng)連接汽包爐時(shí)，所述吸收系統(tǒng)還包括提供鍋爐排污水的排污水系統(tǒng)，所述排污水系統(tǒng)包括鍋爐汽包(8 )、排污擴(kuò)容器(9 )、沉淀池(10 )和換熱器(11);鍋爐汽包(8 )的出口端連接排污擴(kuò)容器(9)的入口端，排污擴(kuò)容器(9)的出口端連接沉淀池(10)的入口端，沉淀池(10)的出口端連接換熱器(11)的入口端，換熱器(11)的出口端連接吸收塔(4)中的環(huán)形噴淋層(33)的噴淋入口端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，換熱器(11)采用套管式換熱器，內(nèi)管通入排污水(24)，外管通入軟化水(22);內(nèi)管的入口端與沉淀池(10)的出口端相連，內(nèi)管的出口端與吸收塔(4)中的環(huán)形噴淋層(33)的噴淋入口端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)GD出口擋板(5)的出口端與濕煙囪(7)之間設(shè)有第SO2測(cè)點(diǎn)(6);通過調(diào)節(jié)環(huán)形噴淋層(33)下的噴淋層(32)內(nèi)的噴淋海水的量來調(diào)節(jié)吸收塔(4)的吸收效率；噴淋層(32)內(nèi)的噴淋海水的量通過第SO2測(cè)點(diǎn)(6)關(guān)聯(lián)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述海水脫硫系統(tǒng)連接直流爐時(shí)，所述吸收系統(tǒng)還包括提供堿液的堿液系統(tǒng)；所述堿液系統(tǒng)包括堿液罐(80)、加堿泵(90)和第三海水增壓泵(153);泵吸池(14)的出口連接第三海水增壓泵(153)的入口相連，同時(shí)堿液罐(80)的出口端與加堿泵(90)的入口端相連，加堿泵(90)的出口和第三海水增壓泵(153)出口流出的海水摻混一起進(jìn)入吸收塔(4)中的環(huán)形噴淋層(33 )的噴淋入口端，給環(huán)形噴淋層(33 )提供摻堿海水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)GD出口擋板(5)的出口端與濕煙囪(7)之間設(shè)有第SO2測(cè)點(diǎn)(6);通過調(diào)節(jié)環(huán)形噴淋層(33)內(nèi)的噴淋液堿度來調(diào)節(jié)吸收塔(4)的吸收效率；噴淋液堿度通過第SO2測(cè)點(diǎn)(6)關(guān)聯(lián)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，脫硫后的吸收液進(jìn)入吸收塔(4)底部的預(yù)曝氣池(31)，同時(shí)在預(yù)曝氣池(31)內(nèi)摻混新鮮海水并且進(jìn)行預(yù)曝氣，吸收液和新鮮海水的混合液再進(jìn)入混合池(17)與另一部分的新鮮海水混合，再進(jìn)入曝氣池(18)進(jìn)行曝氣恢復(fù)水質(zhì)，曝氣后通過排水池(19)排放。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)曝氣池(31)內(nèi)通入的新鮮海水與脫硫后的吸收液的摻混比為0.8 ;即新鮮海水體積與脫硫后的吸收液的體積之比為0.8:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述液體再分布器(70)位于噴淋層(32)之下，吸收塔(4)入口之上；液體再分布器(70)包括兩層交錯(cuò)布置的若干擋塊；擋塊為斜三棱柱形狀，包括頂面(701)、第一底面(702)、第二底面(703)、第一擋板(704)和第二擋板(705)，其中頂面(701)與吸收塔(4)壁面成45°斜向下布置，頂面(701)為平板或者 波紋板，設(shè)置于頂面(701)下方的第一底面(702)和第二底面(703)之間的夾角小于90°，第一擋板(704)和第二擋板(705)垂直固定在頂面(701)兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適應(yīng)煤質(zhì)多變的海水脫硫系統(tǒng)，包括吸收系統(tǒng)和水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)；通過在吸收塔最上層設(shè)置環(huán)形噴淋層并且噴射高濃度的鍋爐排污水(汽包爐)或是摻堿的海水(直流爐)，可以顯著提高上層的傳質(zhì)動(dòng)力以及壁面附近的脫硫效率，從而提高總體的脫硫效率；通過在噴淋層下面設(shè)置液體再分布器，可以重新分布壁面附近的噴淋液，使得壁面附近的噴淋液重新分散成為小液滴，比表面積增大，吸收能力增強(qiáng)，再次吸收壁面附近的SO2，進(jìn)一步增強(qiáng)壁面附近的脫硫能力。本發(fā)明在煤質(zhì)變化時(shí)，通過第二SO2測(cè)點(diǎn)關(guān)聯(lián)控制噴淋層內(nèi)的噴淋海水的量(汽包爐)或者堿液濃度(直流爐)，控制出口二氧化硫的濃度，從而適應(yīng)于煤質(zhì)多變的情況。
文檔編號(hào)B01D53/18GK103071369SQ20131002317
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者王樹眾, 錢黎黎, 肖旻硯, 張建東, 范文斌, 梁琛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué), 張家港市江南鍋爐壓力容器有限公司