双循环烟气除尘脱硫反应器及烟气脱硫方法技术

本发明专利技术公开了一种双循环烟气除尘脱硫反应器及烟气脱硫方法。本发明专利技术的反应器包括预处理单元和深度处理单元，二者构成“H”形双塔结构；所述的预处理单元自上而下包括烟气入口、湍冲洗涤器、纺锤形规整填料组件和一级持液槽，所述的深度处理单元自下而上包括二级持液槽、填料组件、除雾器组件和净化烟气出口；预处理单元和深度处理单元通过中部的烟气通道连通。本发明专利技术的反应器能够实现一次喷淋、两级吸收/净化的功能；具有污染物去除率高和能耗低等优点，特别适用于含尘量较高的烟气的除尘脱硫过程。

【技术实现步骤摘要】
双循环烟气除尘脱硫反应器及烟气脱硫方法
本专利技术公开了一种双循环烟气除尘脱硫反应器及烟气脱硫方法，属于环境保护领域，适用于烟气及工艺尾气除尘脱硫处理，可广泛应用于石油化工和环保等领域。
技术介绍
在中国的大气污染中，酸雨和浮尘是最主要的污染。十多年来，由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日渐增多，酸雨的问题越来越突出。现在中国已是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。SO2和粉尘是造成我国大气污染的重要原因，也是我国当前重点控制的大气污染物。我国SO2排放总量已连续多年超过2000万吨，2005年排放总量达到2549万吨，居世界首位，尽管我国“十一五”期间削减二氧化硫10%的目标已经实现，但我国目前的酸雨污染面积（占国土面积的30%）仍在不断扩大。每年因酸雨和SO2污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失超过1000亿元，二氧化硫排放控制仍然不容忽视。粉尘是指粒径1～75微米的颗粒物。一般由工业生产上破碎、运转作业产生的。据分析，我国每年由工业和生活窖炉排入大气的粉尘，超过1000万吨。粉尘易被吸入人体呼吸道系统，直接威胁着人们的生命，尤其身处粉尘污染的环境会引起多种心血管、呼吸道疾病等。烟气脱硫按脱硫剂的种类划分，可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。目前，公认的脱硫除尘工艺包括水膜式、喷淋式、冲击式和水浴式等。文丘里和湍冲作为强化气液传质设备，在双循环脱硫装置中被广泛应用，其中文丘里高度约16m～19m，且当烟气量比较大时，整个脱硫装置为多个文丘里与脱硫塔环抱形式，占用空间和投资均比较大，如诺顿公司的烟气脱硫技术。湍冲需要将液相升高6～8m，以产生泡沫区，并通过泡沫的不断更新，保持高效的气液传质效果，但反应器的高度和基础投资也因此大大增大。专利US3894563A与专利US2012000366A1均采用文丘里与旋流分离器组合实现除尘和气液分离。专利CN200920247553.1、CN200920200026.5和CN03142049.4介绍的脱硫装置或工艺中，湍冲洗涤塔均为单独设置，占地面积大，投资费用高。专利US4110088介绍了一种高温烟气急冷降温、除尘和脱除水溶性污染物的工艺及装置。927～1038℃的高温烟气经两级喷淋冷却后，进入旋流分离器分离出液滴和粉尘，再经填料塔进行脱除废气中污染物，净化气体进入带翅片板的折流板除雾器除雾后，最终经文丘里喷射进入排气筒，净化气体经文丘里高速喷出时，产生负压，抽吸文丘里周围空气，使净化气体湿度降低。该工艺流程过长，压降非常大，工艺中设置了两次风机，用以为烟气提供动力，能耗较大。CN101301574A公开了一种多级烟气脱硫喷淋塔，包括初级脱硫洗涤器和次级脱硫喷淋塔，所述的初级脱硫洗涤器的出口和次级脱硫喷淋塔的入口相连通。这种多级烟气脱硫塔还包括回流管，这种连接管连接在初级脱硫洗涤器的底部与次级脱硫喷淋塔之间，由此，吸收液经该回流管回流至次级脱硫喷淋塔，相当于两级脱硫单元共用一个循环池。该技术实现的技术效果是在初级脱硫洗涤器内一次脱硫，在次级脱硫喷淋塔内二次脱硫，该技术两级脱硫单元共用一个循环池，没有形成吸收液的级配区域，脱硫率不高，而且该技术吸收剂采用石灰石浆液，两级脱硫单元之间的回流管仅靠重力回流，故回流管线很容易堵塞，该技术长周期运转可靠性不足。CN2608111Y公开了一种高浓度烟气脱硫除尘设备，该技术把2套以上的脱硫单元串联在一起，用一个外壳将串联的脱硫单元罩在一起，底部共用一个循环槽，该技术循环池没有针对高浓度烟气的特点来处理，仅仅将两套以上的脱硫单元串联在一起，脱硫效率能够保证，但是占地较大，不适合在场地预留较小的区域使用。现有技术中，高温烟气的降温/除尘/脱硫虽采用两级或多级气液接触吸收工艺，达到了污染物脱除效果，但每一级喷淋吸收均设置有相应的液体输送设备和吸收液雾化设备，能耗较高。
技术实现思路
针对现有文丘里洗涤器及湍冲洗涤器烟气处理技术的不足，本专利技术提供了一种双循环烟气除尘脱硫反应器及烟气脱硫方法，利用湍冲洗涤器吸收液的高位势能和纺锤形规整填料同时对烟气进行预处理，其中湍冲洗涤器位于纺锤形规整填料的上方。湍冲洗涤器吸收液在下降过程中，因受预处理单元烟气的风力切割作用，被分散成细小的液滴/雾滴，当气液两相同时穿过纺锤形规整填料时，气液两相间在此发生强化传质作用，从而实现了一次喷淋，两次强化传质吸收，液体输送设备作用给湍冲洗涤器吸收液的能量得到充分利用。本专利技术提供了一种双循环烟气除尘脱硫反应器，其特征在于，所述反应器包括预处理单元和深度处理单元，二者构成“H”形或“U”形双塔结构；其中所述的预处理单元自上而下包括烟气入口、水膜组件、湍冲洗涤器、纺锤形规整填料组件和一级持液槽，所述的深度处理单元自下而上包括二级持液槽、填料组件、除雾器和净化烟气出口；所述的预处理单元和深度处理单元通过中部的烟气通道连通。根据本专利技术的双循环烟气除尘脱硫反应器，其中所述的预处理单元还包括一级循环泵和一级循环管路；同样，所述的深度处理单元还包括二级循环泵、二级循环管路和二级喷淋系统。所述的二级喷淋系统位于填料的上方或下方。根据本专利技术的双循环烟气除尘脱硫反应器，其中在所述的预处理单元中，在反应器器壁的上部，优选反应器器壁与烟气入口变径的连接部设置水膜组件。所述的水膜组件可以采用本领域中任何适宜形式的结构，如可以在反应器器壁四周设置环管，环管上设置面向塔壁的喷嘴。而在本专利技术中，优选在反应器器壁与烟气入口变径的连接部设置溢流式水膜组件。所述的溢流式水膜组件的结构为：烟气入口变径的下端连接一段直筒，该直筒段的直径大于预处理单元的反应器直径，在反应器器壁与变径的连接部形成一个底部封闭、上端敞口的环形槽，优选在环形槽的敞口采用齿形结构。该环形槽同一级持液槽通过管线连接。当液体不断注入环形槽中时，液体会以溢流形式从环形槽的上沿敞口不断沿反应器的内壁流下，由上向下，从而覆盖整个反应器器壁。由于在反应器入口干/湿交界面，热烟气第一次接触到喷淋水，会产生高浓度的酸雾，所以在干/湿界面的腐蚀情况极为严重，通过采用水膜保护的形式，可以减少干/湿界面的腐蚀情况，并且将附着在反应器内壁上的结垢随时冲洗下来，避免了垢下腐蚀，提高了材质的防腐能力或者降低了高等级防腐材质的用量，从而大幅降低了造价。根据本专利技术的双循环烟气除尘脱硫反应器，其中，所述的湍冲洗涤器由喷嘴和管线构成。根据本专利技术的双循环烟气除尘脱硫反应器，所述的纺锤形规整填料组件包括至少两层由若干并联的、水平放置的纺锤形异形管构成的填料，所述的若干并联、水平放置的纺锤形异形管构成了多个具有收集段、喉口和分散段的平行通道。其中，相邻的两层纺锤形异形管上下交错间隔设置，即下层填料的异形管与上层填料形成的平行通道相对齐。本专利技术的纺锤形规整填料组件可制成一体或分割成若干块模块组合使用。本专利技术的双循环烟气除尘脱硫反应器中，所述的纺锤形异形管的截面（即端面）为纺锤形，其顶部与下部均为圆弧形，中部亦为圆弧，而且其顶部圆弧的半径要大于下部圆弧的半径，形成“上头大下头小”的纺锤形。纺锤形异形管的顶部为圆弧面，将有利于气体中含有的粉尘在湿态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双循环烟气除尘脱硫反应器，其特征在于，所述反应器包括预处理单元和深度处理单元，二者构成“H”形或“U”形双塔结构；其中所述的预处理单元自上而下依次包括烟气入口、水膜组件、湍冲洗涤器、纺锤形规整填料组件和一级持液槽，所述的深度处理单元自下而上包括二级持液槽、填料组件、除雾器组件和净化烟气出口；所述的预处理单元和深度处理单元通过中部的烟气通道连通；所述的纺锤形规整填料组件包括至少两层由若干并联的、水平放置的纺锤形异形管构成的填料，若干并联、水平放置的纺锤形异形管构成了多个具有收集段、喉口和分散段的平行通道；纺锤形异形管的截面为纺锤形，其上部与下部均为圆弧形，中部亦为圆弧形，且上部圆弧的半径大于下部圆弧的半径；在所述的纺锤形异形管的外周设置若干平行的、隆起的凸台。

【技术特征摘要】
1.一种双循环烟气除尘脱硫反应器，其特征在于，所述反应器包括预处理单元和深度处理单元，二者构成“H”形或“U”形双塔结构；其中所述的预处理单元自上而下依次包括烟气入口、水膜组件、湍冲洗涤器、纺锤形规整填料组件和一级持液槽，所述的深度处理单元自下而上包括二级持液槽、规整填料组件、二级喷淋系统、除雾器组件和净化烟气出口；所述的预处理单元和深度处理单元通过中部的烟气通道连通；所述的纺锤形规整填料组件包括至少两层由若干并联的、水平放置的纺锤形异形管构成的填料，若干并联、水平放置的纺锤形异形管构成了多个具有收集段、喉口和分散段的平行通道；纺锤形异形管的截面为纺锤形，其上部与下部均为圆弧形，中部亦为圆弧形，且上部圆弧的半径大于下部圆弧的半径；在所述的纺锤形异形管的外周设置若干平行的、隆起的凸台。2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述的纺锤形规整填料组件中，相邻的两层纺锤形异形管上下交错间隔错位设置。3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于，在所述的纺锤形异形管下部的两侧管壁上开设沟槽，所述的沟槽与凸台间隔设置。4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述的预处理单元中，在反应器器壁的上部设置水膜组件。5.按照权利要求4所述的反应器，其特征在于，在反应器器壁与烟气入口变径的连接部设置水膜组件。6.按照权利要求4或5所述的反应器，其特征在于，在反应器器壁四周设置环管，环管上设置面向塔壁的喷嘴。7.按照权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述的水膜组件为溢流式水膜组件，溢流式水膜组件的结构为：烟气入口变径的下端连接一段直筒，该直筒段的直径大于预处理单元的反应器直径，在反应器器壁与变径的连接部形成一个底部封闭、上端敞口的环形槽，该环形槽同一级持液槽通过管线连接。8.按照权利要求7所述的反应器，其特征在于，所述的环形槽的敞口采用齿形结构。9.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述的填料组件采用一层纺锤形规整填料。10.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述的预处理单元还包括一级循环泵、和一级循环管路。11.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述的除雾器选择倒锥形折流式除雾器；倒锥形折流式除雾器包括一个或若干个并列的除雾器组件，每个除雾器组件均包括升气管和倒锥筒，倒锥筒设置在升气管的外侧，并与升气管在同一轴线上；升气管固定在塔盘上，升气管的顶部设置封盖板，在升气管的圆周开有若...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建兵，彭德强，王岩，孟凡飞，王璐瑶，陈新，王明星，齐慧敏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11