一種煙氣除塵脫硫塔及煙氣脫硫方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種煙氣除塵脫硫塔及煙氣脫硫方法，屬于環境保護領域，適用于煙氣及工藝尾氣除塵脫硫處理，可廣泛應用于石油化工和環保等領域。
【背景技術】
[0002]在中國的大氣污染中，酸雨和浮塵是最主要的污染。十多年來，由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日漸增多，酸雨的問題越來越突出。現在中國已是僅次于歐洲和北美的第三大酸雨區。SO2和粉塵是造成我國大氣污染的重要原因，也是我國當前重點控制的大氣污染物。我國SO2排放總量已連續多年超過2000萬噸，2005年排放總量達到2549萬噸，居世界首位，盡管我國“十一五”期間削減二氧化硫10%的目標已經實現，但我國目前的酸雨污染面積(占國土面積的30%)仍在不斷擴大。每年因酸雨和SO2污染造成農作物、森林和人體健康等方面的經濟損失超過1000億元，二氧化硫排放控制仍然不容忽視。粉塵是指粒徑I?75微米的顆粒物。一般由工業生產上破碎、運轉作業產生的。據分析，我國每年由工業和生活窖爐排入大氣的粉塵，超過1000萬噸。粉塵易被吸入人體呼吸道系統，直接威脅著人們的生命，尤其身處粉塵污染的環境會引起多種心血管、呼吸道疾病等。
[0003]煙氣脫硫按脫硫劑的種類劃分，可分為以下五種方法:以CaCO3 (石灰石)為基礎的鈣法，以MgO為基礎的鎂法，以Na2SO3為基礎的鈉法，以NH3為基礎的氨法，以有機堿為基礎的有機堿法。目前，公認的脫硫除塵工藝包括水膜式、噴淋式、沖擊式和水浴式等。文丘里和湍沖作為強化氣液傳質設備，在煙氣除塵脫硫裝置中被廣泛應用，其中文丘里高度約16m?19m，且當煙氣量比較大時，整個脫硫裝置為多個文丘里與脫硫塔環抱形式，占用空間和投資均比較大，如諾頓公司的煙氣脫硫技術。湍沖需要將液相升高6?Sm，以產生泡沫區，并通過泡沫的不斷更新，保持高效的氣液傳質效果，但反應器的高度和基礎投資也因此大大增大。
[0004]專利US3894563A與專利US2012000366A1均采用文丘里與旋流分離器組合實現除塵和氣液分離。專利 CN200920247553.1、CN200920200026.5 和 CN03142049.4 介紹的脫硫裝置或工藝中，湍沖洗滌塔均為單獨設置，占地面積大，投資費用高。
[0005]專利US4110088介紹了一種高溫煙氣急冷降溫、除塵和脫除水溶性污染物的工藝及裝置。927?1038°C的高溫煙氣經兩級噴淋冷卻后，進入旋流分離器分離出液滴和粉塵，再經填料塔進行脫除廢氣中污染物，凈化氣體進入帶翅片板的折流板除霧器除霧后，最終經文丘里噴射進入排氣筒，凈化氣體經文丘里高速噴出時，產生負壓，抽吸文丘里周圍空氣，使凈化氣體濕度降低。該工藝流程過長，壓降非常大，工藝中設置了兩次風機，用以為煙氣提供動力，能耗較大。
[0006]CN101301574A公開了一種多級煙氣脫硫噴淋塔，包括初級脫硫洗滌器和次級脫硫噴淋塔，所述的初級脫硫洗滌器的出口和次級脫硫噴淋塔的入口相連通。這種多級煙氣脫硫塔還包括回流管，這種連接管連接在初級脫硫洗滌器的底部與次級脫硫噴淋塔之間，由此，吸收液經該回流管回流至次級脫硫噴淋塔，相當于兩級脫硫單元共用一個循環池。該技術實現的技術效果是在初級脫硫洗滌器內一次脫硫，在次級脫硫噴淋塔內二次脫硫，該技術兩級脫硫單元共用一個循環池，沒有形成吸收液的級配區域，脫硫率不高，而且該技術吸收劑采用石灰石漿液，兩級脫硫單元之間的回流管僅靠重力回流，故回流管線很容易堵塞，該技術長周期運轉可靠性不足。
[0007]CN2608111Y公開了一種高濃度煙氣脫硫除塵設備，該技術把2套以上的脫硫單元串聯在一起，用一個外殼將串聯的脫硫單元罩在一起，底部共用一個循環槽，該技術循環池沒有針對高濃度煙氣的特點來處理，僅僅將兩套以上的脫硫單元串聯在一起，脫硫效率能夠保證，但是占地較大，不適合在場地預留較小的區域使用。
[0008]現有技術中，高溫煙氣的降溫/除塵/脫硫雖采用兩級或多級氣液接觸吸收工藝，達到了污染物脫除效果，但每一級噴淋吸收均設置有相應的液體輸送設備和吸收液霧化設備，能耗較高。
【發明內容】
[0009]針對現有文丘里洗滌器及湍沖洗滌器煙氣處理技術的不足，本發明提供了一種煙氣除塵脫硫塔，利用紡錘形規整填料組件和湍沖洗滌器吸收液的高位勢能同時對煙氣進行預處理，其中紡錘形規整填料組件位于湍沖洗滌器的上方。氣相首先被一級噴淋系統噴淋降溫后，氣液兩相又同時穿過紡錘形規整填料組件，在此發生強烈的傳質反應和除塵降溫。湍沖洗滌器吸收液在噴淋過程中，因受煙氣的風力切割作用，被分散成細小的液滴/霧滴，從而實現了又一次噴淋強化傳質吸收。
[0010]本發明提供了一種煙氣除塵脫硫塔，其特征在于，所述脫硫塔包括預處理單元和深度處理單元，二者構成“H”型或“U”形雙塔結構，其中所述的預處理單元自上而下包括煙氣入口、一級噴淋系統、紡錘形規整填料組件、湍沖洗滌器和一級持液槽，所述的深度處理單元自下而上包括二級持液槽、填料組件、除霧器和凈化煙氣出口，預處理單元和深度處理單元通過中部的煙氣通道連通。
[0011]根據本發明的煙氣除塵脫硫塔，其中所述的預處理單元還包括一級循環泵1、一級循環泵II和一級循環管路；同樣，所述的深度處理單元還包括二級循環泵、二級循環管路和二級噴淋系統。所述的二級噴淋系統位于填料組件的上方或下方。
[0012]根據本發明的煙氣除塵脫硫塔，其中在所述的預處理單元中，在脫硫塔的塔壁上部，優選塔壁與煙氣入口變徑的連接部設置水膜組件。所述的水膜組件可以采用本領域中任何適宜形式的結構，如可以在塔壁四周設置環管，環管上設置面向塔壁的噴嘴。而在本發明中，優選在塔壁與煙氣入口變徑的連接部設置溢流式水膜組件。所述的溢流式水膜組件的結構為:煙氣入口變徑的下端連接一段直筒，該直筒段的直徑大于預處理單元的塔徑，在塔壁與變徑的連接部形成一個底部封閉、上端敞口的環形槽，優選在環形槽的敞口采用齒形結構。該環形槽同一級持液槽通過管線連接。當液體不斷注入環形槽中時，液體會以溢流形式從環形槽敞口不斷沿脫硫塔的內壁流下，由上向下，從而覆蓋整個反應器器壁。由于在反應器入口干/濕交界面，熱煙氣第一次接觸到噴淋水，會產生高濃度的酸霧，所以在干/濕界面的腐蝕情況極為嚴重，通過采用水膜保護的形式，可以減少干/濕界面的腐蝕情況，并且將附著在反應器內壁上的結垢隨時沖洗下來，避免了垢下腐蝕，提高了材質的防腐能力或者降低了高等級防腐材質的用量，從而大幅降低了造價。
[0013]根據本發明的煙氣除塵脫硫塔，所述的紡錘形規整填料組件I包括至少兩層由若干并聯的、水平放置的紡錘形異形管構成的填料層，每層所述的若干并聯、水平放置的紡錘形異形管構成了多個具有收集段、喉口和分散段的平行通道。其中相鄰的兩層紡錘形異形管上下交錯間隔設置，即下層填料的異形管與上層填料形成的平行通道相對齊。本發明的紡錘