本發(fā)明涉及燃煤機(jī)組用環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種超低排放用噴霧凝并降塵裝置。
背景技術(shù)：
超低排放，簡而言之，就是通過多污染物高效協(xié)同控制技術(shù)，使燃煤機(jī)組的大氣主要污染物排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到天然氣燃?xì)鈾C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)。即煙塵5mg/nm3，二氧化硫35mg/nm3，氮氧化物50mg/nm3。
在燃煤機(jī)組使用過程中，通常是單純的的氣體收集和煙塵的收集，無法實(shí)現(xiàn)二者的同時(shí)協(xié)同收集；國家對(duì)主要污染物減排工作要求不斷升級(jí)。如何選擇一種改造便捷、技術(shù)可行、運(yùn)行穩(wěn)定、投資少的脫硫、除塵協(xié)同處理裝置改造方式已成為亟需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種入口煙道噴霧、氣液再平衡均流器、篩板式托盤相與凝并式除霧器的單塔脫硫、除塵協(xié)同處理的超低排放用噴霧凝并降塵裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
超低排放用噴霧凝并降塵裝置，包括支架，設(shè)置在機(jī)架上的出煙管道1的下端，出煙管道的上端通過集氣罩2與集合式除塵除霧器層連接，所述的集合式除塵除霧器層位于噴淋層上方，所述的噴淋層設(shè)置與吸收塔12上方；所述的吸收塔連接噴淋層處底部的上端部通過氧化風(fēng)輸送管10與位于氧化風(fēng)機(jī)房內(nèi)的吸收塔氧化風(fēng)機(jī)組11連接；
所述的出煙管道1內(nèi)設(shè)置有煙氣過濾板13；
所述的集合式除塵除霧器層包括位于最上端的凝并式高效除塵除霧器3，和位于凝并式高效除塵除霧器3下方的管式除霧器4；
所述的噴淋層自上向下依次為第一噴淋層5、第二噴淋層和第三噴淋層8；
所述的第二噴淋層和第三噴淋層3之間設(shè)置有聚流杯7和篩板式托盤6；
所述的第三噴淋層3下方設(shè)置有噴嘴；
所述的第三噴淋層3與入煙道口設(shè)置有氣液再平衡均流器9。
積極有益效果：本發(fā)明采用氣液再平衡均流器、篩板式托盤相與凝并式除霧器的單塔脫硫、除塵協(xié)同處理技術(shù)在三門峽公司首次應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，此種超低排放改造技術(shù)路線具有投資低、工期適當(dāng)、無新增施工占地、技術(shù)可靠等特點(diǎn)。且可有效保障改造后的超低排放效果；占地面積小、無新增占地需求、較濕式除塵器方案節(jié)約水資源、增加電耗低。
新增系統(tǒng)阻力低。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中為：出煙管道1、集氣罩2、第三噴淋層3、管式除霧器4、第一噴淋層5、
篩板式托盤6、聚流杯7、第三噴淋層8、氣液再平衡均流器9、過氧化風(fēng)輸送管10、吸收塔氧化風(fēng)機(jī)組11、吸收塔12、煙氣過濾板13。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：
超低排放用噴霧凝并降塵裝置，包括支架，設(shè)置在機(jī)架上的出煙管道1的下端，出煙管道的上端通過集氣罩2與集合式除塵除霧器層連接，所述的集合式除塵除霧器層位于噴淋層上方，所述的噴淋層設(shè)置與吸收塔12上方；所述的吸收塔連接噴淋層處底部的上端部通過氧化風(fēng)輸送管10與位于氧化風(fēng)機(jī)房內(nèi)的吸收塔氧化風(fēng)機(jī)組11連接；
所述的出煙管道1內(nèi)設(shè)置有煙氣過濾板13；
所述的集合式除塵除霧器層包括位于最上端的凝并式高效除塵除霧器3，和位于凝并式高效除塵除霧器3下方的管式除霧器4；
所述的噴淋層自上向下依次為第一噴淋層5、第二噴淋層和第三噴淋層8；
所述的第二噴淋層和第三噴淋層3之間設(shè)置有聚流杯7和篩板式托盤6；
所述的第三噴淋層3下方設(shè)置有噴嘴；
所述的第三噴淋層3與入煙道口設(shè)置有氣液再平衡均流器9。
實(shí)施例
1脫硫系統(tǒng)概況
某某發(fā)電有限責(zé)任公司建設(shè)的脫硫工程由中環(huán)（中國）工程有限公司（原江蘇蘇源環(huán)保工程有限公司）總承包，于2006年10月開始投運(yùn)。脫硫裝置均采用石灰石-石膏濕法工藝，一爐一塔配置，脫硫效率不小于95%。原設(shè)計(jì)燃煤含硫量為1.2%（fgd入口so2濃度2916mg/m3），但隨著煤炭市場供應(yīng)的不確定性，實(shí)際燃用的煤質(zhì)條件與設(shè)計(jì)煤種存在一定的偏差。根據(jù)最新版的《gb13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，及可預(yù)見的以后國家將實(shí)行更為嚴(yán)格的排放控制標(biāo)準(zhǔn)，2014年由福建龍凈環(huán)保股份有限公司對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行增容改造。改造按燃用設(shè)計(jì)脫硫煤種fgd入口5910mg/nm3時(shí)，出口so2濃度小于150mg/nm3，脫硫效率≥97.5%設(shè)計(jì)。
2改造目標(biāo)及方案
本工程3、4號(hào)機(jī)組煙氣超低排放脫硫、除塵及相關(guān)系統(tǒng)改造工程項(xiàng)目，工程采取epc總承包模式。原有脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，一爐一塔布置，為達(dá)到so2<35mg/nm3（標(biāo)態(tài)，干基，6%o2），固體顆粒物<5mg/nm3（標(biāo)態(tài)，干基，6%o2）的排放環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，擬對(duì)原脫硫裝置進(jìn)行脫硫、除塵及相關(guān)系統(tǒng)改造。改造后滿足：在改造設(shè)計(jì)煤種、鍋爐bmcr工況、處理100%煙氣量條件下，脫硫裝置入口so2濃度為3643mg/nm3，煙塵濃度為30mg/nm3時(shí)，脫硫裝置出口so2濃度按小于28mg/nm3，脫硫效率不小于99.2%，固態(tài)顆粒物排放濃度小于4.5mg/nm3。
采用的主要技術(shù)路線：
通過對(duì)超低排放項(xiàng)已實(shí)施和正在改造電廠的考察，結(jié)合電廠現(xiàn)有運(yùn)行情況等自身特點(diǎn)；兼顧系統(tǒng)整體優(yōu)化、節(jié)省投資與運(yùn)行成本等因素，確定如下超低排放改造主要方案：
l入口煙道增設(shè)噴霧裝置。
l在入口煙道至第一層噴淋層之間增加氣液再平衡均流器；
l將第二層噴淋層上移0.6m，再在其下方增設(shè)一篩板式托盤；
l更換下三層噴淋層主管、支管、噴嘴。提高噴淋層覆蓋率達(dá)300%。
l在入口煙道至第一層噴淋層之間增加的氣液再平衡均流器，在提高煙氣在吸收塔均勻性和起到初步脫硫效果的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)吸收塔內(nèi)第一次協(xié)同除塵作用；
l將第二層噴淋層上移0.6m，再在其下方增設(shè)一托盤；
l拆除原有兩層屋脊式除霧器，新增一套凝并式除霧器，原有管式除霧器利舊。
3針對(duì)本工程的方案論證
3.1關(guān)于入口煙道加裝噴霧的研究
在入口煙道增設(shè)噴霧系統(tǒng)。其作用可降低入口煙氣溫度。提升二氧化硫吸收效率。
（1）、降低煙氣溫度，減少煙氣量。
（2）、提升二氧化硫吸收效率。
（3）、使煙氣中的煙塵進(jìn)行初步凝并。將細(xì)微灰塵顆粒凝聚成大顆粒，便于后續(xù)的氣液平衡再均流器、托盤、噴淋層、除霧器等對(duì)顆粒的脫除。
3.2關(guān)于脫硫系統(tǒng)增設(shè)氣液再平衡均流器的研究
在入口煙道至第一層噴淋層之間增加氣液再平衡均流器，其結(jié)構(gòu)為由許多模塊拼裝而成。氣液再平衡均流器；
液氣再平衡均流裝置
每個(gè)模塊由兩層錯(cuò)列布置的管柵和固定他們的外框架組成。保證煙氣在進(jìn)入吸收塔后可以均布，且漿液噴淋下來后，可以在均流裝置上形成一層液膜，進(jìn)而提高氣液傳質(zhì)系數(shù)，同時(shí)增加煙氣與漿液接觸的時(shí)間，確保漿液中so2和煙氣中的so2達(dá)到平衡。
當(dāng)氣體從下方向上流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過圓管時(shí)會(huì)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，即煙氣流經(jīng)圓管時(shí)，會(huì)再圓管的背面上方端口產(chǎn)生氣壓低的區(qū)域，從而產(chǎn)生一定的吸附作用，進(jìn)而使得煙氣的含塵顆粒物在圓管的背面產(chǎn)生沉降，沉降下來的顆粒物被下方流下來的液相帶走。另氣流通過圓管后，在其背后會(huì)產(chǎn)生渦流，使得顆粒物之間產(chǎn)生碰撞，進(jìn)而使得顆粒增大，有利于提高后續(xù)部件的除塵效果。
氣液再平衡均流器相對(duì)于篩板來說，氣液再平衡均流器開孔的大，b=1580mm，a=73mm，當(dāng)量直徑為de=4ba/2(b+a)=139.55mm，與篩板相比，相同的開孔率下，氣液再平衡均流器上方只會(huì)形成一層薄薄的液膜，液膜的厚度約為8mm，阻力小，氣液再平衡均流器為150pa。
此處增設(shè)氣液再平衡均流器考慮到氣液平衡平衡再均流器的通流面積較托盤更大，且雙層交錯(cuò)的管柵結(jié)構(gòu)具有更小的阻力?？捎行У臏p緩熱煙氣在此處的結(jié)垢情況。據(jù)此有效達(dá)到煙塵中二氧化硫及煙塵的初級(jí)處理。
3.2關(guān)于脫硫系統(tǒng)增設(shè)篩板式托盤的研究
將第二層噴淋層提高0.6m，在其下方增設(shè)一篩板式托盤。開孔率為45%，氣液兩相同時(shí)通過篩孔進(jìn)行傳質(zhì)，主要機(jī)理是將液相作為捕塵體，在慣性、截留、擴(kuò)散等作用下將粉塵捕集，其中以慣性作用為主。為了提高捕塵效率，特別是慣性捕塵效率，需要提高水滴與氣流的相對(duì)速度，同時(shí)要減小水滴的大小。就慣性碰撞機(jī)制來看，因?yàn)閼T性碰撞效率和塵粒與液滴的相對(duì)速度成正比，和液滴直徑成反比。
另外，氣液通過篩孔時(shí)，當(dāng)氣流流速控制在一定范圍內(nèi)時(shí)（與水層高度有關(guān)）可以在篩板上形成泡沫層。在泡沫層中的氣泡不斷地?cái)嗔?、合并，又重新生成。氣流在通過這層泡沫后，粉塵被捕集，氣體得到凈化。
本工程將篩板式托盤設(shè)置在次底層噴淋下部，主要考慮上方噴淋梁對(duì)在篩板上形成的持液層厚度，以及對(duì)系統(tǒng)整體阻力的影響。
3.3關(guān)于脫硫系統(tǒng)增設(shè)凝并式高效除霧器的研究
凝并式高效除塵除霧器其結(jié)構(gòu)是在高效除塵除霧器的第一級(jí)除霧器后加裝噴霧裝置，噴出大量粒徑80~150μm低溫水霧，低溫水霧產(chǎn)生的大量小粒子水滴與經(jīng)過第一層除霧器以后的細(xì)小液滴及塵粒發(fā)生碰撞凝并，變成大粒徑的液滴，大液滴再通過第二、三層效屋脊式除霧器時(shí)除去，從而達(dá)到高效除塵除霧的效果。
3.4關(guān)于脫硫系統(tǒng)流場對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的研究
流場對(duì)脫硫系統(tǒng)影響主要有兩方面。
（1）、漿液噴淋系統(tǒng)煙氣旁流的影響；
靠近吸收塔塔壁，為避免噴淋對(duì)塔壁沖刷。該處的噴淋與塔壁間形成一定盲區(qū)。煙氣會(huì)形成“趨壁效應(yīng)”。導(dǎo)致煙氣旁流。進(jìn)而影響二氧化硫及煙塵的脫除。
本工程通過增設(shè)均流器、篩板式托盤。對(duì)煙氣形成一定整流作用。并在上三層噴流下部設(shè)置有煙氣分布環(huán)板。在煙氣可能旁流位置“回?cái)n”煙氣。消除煙氣的“趨壁效應(yīng)”。
（2）、吸收塔出口煙道形式對(duì)除霧器區(qū)域流場的影響‘’
本次改造工程為保證除霧器的效果對(duì)吸收塔進(jìn)行抬高7米，第一層屋脊式除霧器底部距離最頂層噴淋中心線的距離為3.4米，每層除霧器之間的距離為2米，最頂層屋脊式除霧器頂部距離吸收塔凈煙道的底部為1.8米，最頂層屋脊式除霧器頂部距離吸收塔凈煙道的距離足夠大，此設(shè)計(jì)最大限度避開因煙道側(cè)出而影響煙道流場分布不均勻的區(qū)域。
本工程原有凈煙道為圓錐體側(cè)出，氣體從煙道出口側(cè)和遠(yuǎn)離煙道出口側(cè)進(jìn)入凈煙道的阻力存在一定偏差，在遠(yuǎn)離煙道出口側(cè)產(chǎn)生大面積的高壓區(qū)域，使得遠(yuǎn)離煙道出口側(cè)流速下降，靠近煙道出口側(cè)的流速快，將影響除霧器內(nèi)部流速，進(jìn)而影響到除霧器的除塵效果。針對(duì)此種情況，三門峽公司采用cfd模擬進(jìn)行了印證。下列相關(guān)圖為三門峽電廠吸收塔煙氣流場cfd模擬圖。從圖中可得出結(jié)論：煙道側(cè)頂出，會(huì)造成除霧器出口截面部分煙道壓力分布不均，流速存在明顯偏差。本工程設(shè)計(jì)除霧器，設(shè)計(jì)表面煙氣速度4.3m/s，重新夾帶臨界速度5.9m/s。因此吸收塔頂部煙道側(cè)出勢(shì)必會(huì)對(duì)除霧器工作的流場，和安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。
本發(fā)明采用氣液再平衡均流器、篩板式托盤相與凝并式除霧器的單塔脫硫、除塵協(xié)同處理技術(shù)在三門峽公司首次應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，此種超低排放改造技術(shù)路線具有投資低、工期適當(dāng)、無新增施工占地、技術(shù)可靠等特點(diǎn)。且可有效保障改造后的超低排放效果；占地面積小、無新增占地需求、較濕式除塵器方案節(jié)約水資源、增加電耗低。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。