一种脱硫除尘装置技术领域
本发明涉及一种烟气处理装置，尤其是涉及一种用于处理锅炉烟气的脱硫除尘装置。
背景技术
目前锅炉烟气脱硫方法大多采用湿法除尘脱硫。
传统的湿法脱硫工艺，基本上利用碱性脱硫剂在反应装置(混合、洗涤设备)中先将烟气中的SO2中和，使SO2从烟气中脱出以盐的形式进入循环水中，然后再进行液固分离，达到脱硫目的，使烟气得到净化。这种工艺存在的主要问题：一是碱性物质消耗大，处理装置的运行费用高，排渣量大，容易堵塞管道；二是在实际应用中，管理难度大，难以及时补加碱性脱硫剂，水在设备中循环时酸度不断增加，pH值不断降低甚至降为1，脱硫效率不断下降，使酸性循环水对设备及水泵管道等造成严重腐蚀，致使设备损坏不能使用。
其次，CN102151480A公开了一种将锅炉烟气送入常规洗涤吸收塔中用中性水洗涤吸收SO2，再吸收SO2的酸性水进行中和，然后进行液固分离。但该专利中公开的锅炉烟气脱硫装置，包括洗涤吸收塔，洗涤吸收塔后依次连接有中和反应器、曝气池、中间池、旋流浓缩设备、循环水池；洗涤吸收塔由依次连接的文丘里喷淋管、螺旋洗涤器、主塔、副塔组成，其中文丘里喷淋管的烟气出口管与螺旋洗涤器连通，螺旋洗涤器的烟气出口管与主塔的底部连通，主塔顶部的烟道与副塔连通，螺旋洗涤器、主塔和副塔的排水管与中和反应器相连，循环水池再通过水管与文丘里喷淋系统、螺旋洗涤器喷淋系统、主塔喷淋系统的进水口连接。该锅炉烟气脱硫装置的洗涤吸收塔的洗涤除尘和脱硫效果相对较差，导致了后续装置的脱硫除尘难度增大，设备的耗水量偏高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单，脱硫除尘效率高、烟气处理量大的脱硫除尘装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种脱硫除尘装置，包括洗涤吸收塔，洗涤吸收塔后依次连接有中和反应器、曝气池、中间池、旋流浓缩设备和循环水池；所述洗涤吸收塔由洗涤塔、以及通过过桥连接的主塔和副塔组成；所述洗涤塔顶部设有烟气入口和喷淋雾化系统；所述洗涤塔内设有至少一组间隔排列的前隔墙和后隔墙，优选1~4组；所述前隔墙的底部高于后隔墙的支撑柱；所述洗涤塔侧壁、前隔墙和后隔墙之间设有菱形增压柱；所述洗涤塔内填充有洗涤水；所述洗涤塔的一侧设有与主塔连通的烟气出口。
进一步，所述菱形增压柱的数量为1~3组。
进一步，所述菱形增压柱由至少2根间隔距离≤10cm的菱形柱组成，使烟气通过菱形增压柱喉部的速度≥35m/s；所述菱形柱通过其对角线与洗涤塔底部垂直的方式安装洗涤塔内，优选，菱形柱的侧面与洗涤塔侧壁呈45°安装。
进一步，所述菱形增压柱相邻菱形柱之间的间隔为6~9cm。
进一步，所述洗涤水的上液面位于后隔墙支撑柱和前隔墙底部之间，洗涤水底部设有气、水分离系统。
进一步，所述洗涤塔靠近烟气入口的一侧设有冲灰管，其相对的一侧开设有出灰口，出灰口设有水封装置。
进一步，所述主塔内安装有喷淋装置，喷淋装置位于烟气入口的上方。
进一步，所述副塔中上部安装有螺旋脱水器。
进一步，所述旋流浓缩设备由串联的二级旋流器组成。
传统的湿法脱硫工艺中碱性物质消耗大，是因为煤在燃烧过程中不但产生消耗碱的SO2，还产生大量的CO2同样耗碱，而且消耗碱量要大于SO2，在脱硫反应中生成的亚硫酸钙、硫酸钙及碳酸钙均难溶于水，形成沉淀物将从脱硫液(循环水)中分离出去，所以造成氢氧化钙消耗量多，排渣量大。
本发明一种脱硫除尘装置，利用中性洗涤水对烟气中的二氧化碳和二氧化硫的吸收程度不同，即二氧化碳和二氧化硫在水中的溶解度不同，对二氧化硫进行脱除，通过在洗涤吸收段采用菱形增压柱和喷淋雾化系统结合，加快烟气与水雾之间的混合，进而提高烟气中粉尘和二氧化硫的去除率，降低洗涤吸收塔的用水量，降低烟气除尘的运行成本。
再通过中性水洗涤后，二氧化碳和二氧化硫不同程度的被水吸收，再用碱液对生成的酸进行中和，最后对生成的钙盐进行氧化结晶，得到石膏。石膏外运，可以作为工业原料等等。
由于中性洗涤水主要吸收二氧化硫，在中和工序中使用的碱性物质大大减少，而且从洗涤吸收塔排出的酸性水不包括中和反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐，减少了堵塞管道和可能性，在专门的中和反应器对含硫排放水进行中和操作更加方便，容易控制。
本发明一种脱硫除尘装置的有益效果：该脱硫除尘装置采用中性水吸收二氧化硫（中性洗涤吸收-中和脱硫）处理工艺，在不增加设备投资的情况下，除尘脱硫效率高，效果好（除尘率≥99.8%，烟尘浓度＜50mg/m3；脱硫率≥99.0%，SO2＜200mg/m3），烟气林格曼黑度Ⅰ级），脱硫除尘费用低（二氧化硫脱除费用≤0.25元/kg）、设备使用寿命长（长达30年以上）。
以l0t/h锅炉为例，与CN102151480A公开的锅炉烟气脱硫装置相比，中性洗涤吸收段水的消耗量降低了20%以上（高达30%），且其对烟气的除尘率高达85%以上（最高为92%），脱硫率高达85%以上（最高为90%）；烟气处理的运行成本降低了20%以上。中性洗涤吸收段采用的洗涤吸收塔的占地面积降低20%以上，高度降低了42%以上。
附图说明
图1—为本发明一种脱硫除尘装置的结构示意图；
图2—为图1中洗涤吸收塔的结构示意图；
图3—为图2中的A向示意图；
图4—为实施例2一种脱硫除尘装置中洗涤吸收塔的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参照图1~3，一种脱硫除尘装置，包括洗涤吸收塔1，洗涤吸收塔1后依次连接有中和反应器2、曝气池3、中间池4、旋流浓缩设备和循环水池14；所述洗涤吸收塔1由洗涤塔108、以及通过过桥111连接的主塔109和副塔112组成；所述洗涤塔108顶部设有烟气入口107和喷淋雾化系统106，所述烟气入口107位于洗涤塔108侧壁和前隔墙104之间；所述洗涤塔108内设有一组间隔排列的前隔墙104和后隔墙103，所述前隔墙104的底部高于后隔墙103的支撑柱；所述洗涤塔108侧壁、前隔墙104之间设有1组菱形增压柱105，前隔墙104和后隔墙103之间、后隔墙103和洗涤塔108侧壁之间设有2组菱形增压柱105；所述洗涤塔108内填充有洗涤水101；所述洗涤塔108的一侧设有与主塔109连通的烟气出口113。
所述洗涤水101的上液面位于后隔墙103支撑柱和前隔墙104底部之间，洗涤水101底部设有气、水分离系统。
参照图2，所述菱形增压柱105由4根间隔距离为8cm的菱形柱组成，菱形柱采用麻石或花岗岩制作，使烟气通过菱形增压柱105喉部的速度≥45m/s；所述菱形柱通过其对角线与洗涤塔108底部垂直的方式安装洗涤塔108内，且菱形柱的侧面与洗涤塔108侧壁呈45°安装。
参照图3，所述洗涤塔108靠近烟气入口107的一侧设有冲灰管115，其相对的一侧开设有出灰口116，出灰口116设有水封装置102。
所述主塔109内安装有喷淋装置110，喷淋装置110位于烟气入口107的上方。
所述副塔112中上部安装有螺旋脱水器114。
所述旋流浓缩设备由串联的二级旋流器7组成。
实施例2
参照图1和图4，一种脱硫除尘装置，包括洗涤吸收塔1，洗涤吸收塔1后依次连接有中和反应器2、曝气池3、中间池4、旋流浓缩设备和循环水池14；所述洗涤吸收塔1由洗涤塔108、以及通过过桥111连接的主塔109和副塔112组成；所述洗涤塔108顶部设有烟气入口107和喷淋雾化系统106，烟气入口107位于洗涤塔108侧壁和第一前隔墙104之间；所述洗涤塔108内设有2组间隔排列的前隔墙104和后隔墙103，所述前隔墙104的底部高于后隔墙103的支撑柱；所述洗涤塔108侧壁与第一前隔墙104之间设有1组菱形增压柱105，前隔墙104和后隔墙103之间、第二后隔墙103与洗涤塔108侧壁之间设有2组菱形增压柱105（如图4所示）；所述洗涤塔108内填充有洗涤水101；所述洗涤塔108的一侧设有与主塔109连通的烟气出口113。
所述洗涤水101的上液面位于后隔墙103支撑柱和前隔墙104底部之间，上液面距离前隔墙104的底部15~25cm，如20cm，使烟气经菱形增压柱105后形成的颗粒较大的含尘的灰水滴和含S02细颗粒水滴在高速运动产生的惯性力和重力的作用下进入洗涤水101中，被洗涤水101吸收而去除，部分气体从洗涤水101上液面与前隔墙104之间的间隙通过进入前隔墙104和后隔墙103之间，通过设置在前隔墙104和后隔墙103之间的菱形增压柱105和喷淋雾化系统106的交错混合作用，进一步去除烟气中的粉尘和S02。洗涤水101底部设有气、水分离系统。
所述菱形增压柱105由3根间隔距离为6cm的菱形柱组成，使烟气通过菱形增压柱105喉部的速度达到50m/s；所述菱形柱通过其对角线与洗涤塔108底部垂直的方式安装洗涤塔108内。
所述洗涤塔108靠近烟气入口107的一侧设有冲灰管115，其相对的一侧开设有出灰口116，出灰口116设有水封装置102。
所述主塔109内安装有喷淋装置110，喷淋装置110位于烟气入口107的上方。
所述副塔112中上部安装有螺旋脱水器114。
所述旋流浓缩设备由串联的二级旋流器7组成。
本发明一种脱硫除尘装置的工作原理及使用方法是：烟气（锅炉、鼓风炉、吹炼炉、焚烧炉等各种窑炉烟气）经烟气入口107进入冲击段的菱形增压柱105，在洗涤塔108内逐渐加速，到达喉管端部时流速高达35～50m/s，喷淋雾化系统106高压喷入的洗涤水101被高速烟气雾化成极小的水滴并与高速运动的水溶性物质相互接触，这些极小的水滴和尘粒周围附着的气膜被冲破，当水雾和烟气进入洗涤塔108的扩散道时，气流速度减小，以尘粒为凝结核的作用加快，同时，烟气中的部分水溶性物质溶解在水雾中，烟气温度也大大降低。随着烟气的移动，洗涤后的烟气进入洗涤塔108底部的洗涤水101内，洗涤水101与烟气尘粒之间的冲击、以及安装在洗涤塔108底部洗涤水101中的气、水分离系统的离心力将烟气与部分溶解SO2的水雾分离，分离后的脱硫洗涤液进入底部排水管，气体穿过洗涤水101由下而上穿过前隔墙104另一侧的菱形增压柱105，喷淋雾化系统106的雾状液体与烟气在菱形增压柱105上交错逆向流动，通过气体鼓泡进行吸收、混合，水流不断地补充并雾化后与烟气混合，对烟气的洗涤吸收效率极高；洗涤塔108再次将烟气中部分溶解SO2的水雾分离出来并排入排水管；烟气再次进入位于后隔墙103和洗涤塔108侧壁之间的菱形增压柱105和喷淋雾化系统106进行喷雾洗涤，烟气中溶解于水的污染物随水流至排水管排出，烟气进入主塔109后再次进行喷淋洗涤，然后，进入副塔112底部的螺旋脱水器114洗涤烟气，洁净烟气进入副筒底部的螺旋脱水器114脱水排放。经过洗涤塔108中菱形增压柱105和喷淋雾化系统106的结合，主要除去颗粒较大的含尘的灰水滴和含S02细颗粒水滴，对烟气的洗涤处理后，烟气中85%以上的水溶性含S02细颗粒水滴（其该阶段的去除率最高达到92%，如实施例2所述的脱硫除尘装置）被去除，颗粒在2μm以上的粉尘颗粒被去除。
洗涤塔108、主塔109和副塔112的排放水(含二氧化硫)汇合后由密闭水管进入中和反应器2，加碱系统由中和反应器2的投料口201添加石灰粉并由搅拌设备202搅拌，石灰与二氧化硫反应形成硫酸钙和部分亚硫酸钙形成乳液。
中和反应器2的乳液进入曝气池3氧化，曝气池3采用包括曝气管、曝气头的曝气设备301进行曝气，由2台罗茨风机供气。
乳液经曝气池3曝气后进入中间池4，中间池4排出石膏浆液由第一泥浆泵6通过第一管道21送入旋流浓缩设备浓缩，旋流浓缩设备采用二级旋流器组成，石膏浆液经一级旋流器10浓缩后进入第一石膏浆罐11用第二泥浆泵12泵入二级旋流器7再次浓缩，浓缩后浆液自流入第二石膏浆罐8，一、二级旋流器10、7的上清液通过第二管道20进入循环水池14，上清液在循环水池14澄清后由水泵5通过水管15送至洗涤吸收塔1循环使用。
第二石膏浆罐8的浆液用第三泥浆泵9送至带式压滤机18(真空皮带脱水机)固液分离。由加料装置加入料浆，在真空泵16和真空罐17产生的真空作用下，固相颗粒被滤布截留在滤布上形成滤饼，并随滤布橡胶带一起向前移动，依次完成过滤、滤饼洗涤、吸干、卸渣、滤布再生等连续作业。带式压滤机18卸下的滤渣转运车19运走综合利用。
循环水池14沉淀的石膏浆可由第四泥浆泵13通过第三管道22送回一级旋流器10。中间池4和循环水池14分别设溢流管B、C至事故池。
本发明一种脱硫除尘装置已在多个锅炉、鼓风炉、吹炼炉、焚烧炉等各种窑炉烟气脱硫除尘项目中应用，运行状况良好，
本发明一种脱硫除尘装置，根据烟气处理量的大小，脱硫除尘装置的洗涤吸收塔1中洗涤塔108内还可以设有3组或4组间隔排列的前隔墙104和后隔墙103；洗涤塔108内的菱形增压柱105的菱形柱间隔距离还可以为7cm、7.5cm、8.5cm、8.8cm、9.0cm或10cm。以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。