本實(shí)用新型屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置。

背景技術(shù)：

煙氣脫硫(Flue Gas Desulfuration，F(xiàn)GD)是指從煙道氣或其他工業(yè)廢氣中除去硫氧化物(主要是SO₂和SO₃)的過(guò)程。煙氣中的硫氧化物實(shí)質(zhì)上是酸性的，可以通過(guò)與適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)反應(yīng)，生成亞硫酸鹽與硫酸鹽的混合物，從而從煙氣中脫除。煙氣脫硫最常用的堿性物質(zhì)是石灰石(碳酸鈣)、生石灰(氧化鈣)和熟石灰(氫氧化鈣)；石灰石產(chǎn)量豐富，因而相對(duì)便宜，生石灰和熟石灰都是由石灰石通過(guò)加熱來(lái)制取。

石灰石-石膏濕法脫硫工藝是目前應(yīng)用最廣泛的一種脫硫工藝。該工藝主要是利用廉價(jià)易得的石灰石作為脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀后與水混合攪拌制成石灰石漿液；將石灰石漿液用漿液泵輸送到脫硫塔內(nèi)，石灰石漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鈣；脫硫塔漿液池中硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，形成石膏漿液排出。

硫氧化物排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，目前只控制二氧化硫排放濃度，沒有包括三氧化硫排放濃度。當(dāng)硫氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)值比較高的情況下，常用的提高脫硫效率的措施非常經(jīng)濟(jì)、有效。目前常用的提高脫硫效率的措施有很多種，包括增加脫硫塔的漿液循環(huán)流量、布置托盤、雙區(qū)布置、雙循環(huán)布置、雙塔布置等，其對(duì)于二氧化硫的脫除率提高相對(duì)比較多，對(duì)于三氧化硫的脫除率盡管有提高，但提升幅度有限。但是，當(dāng)硫氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)值非常低的情況下，例如，排放標(biāo)準(zhǔn)值按照“超低排放”，即按照燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)二氧化硫排放濃度低于 35mg/Nm³的情況下，常用的提高脫硫效率的措施的經(jīng)濟(jì)性、有效性下降比較明顯，低pH 值的脫硫漿液對(duì)于濃度非常低的二氧化硫的脫除效果不太好。如果進(jìn)一步降低二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)值，或者對(duì)于三氧化硫有明確的較低的排放標(biāo)準(zhǔn)值要求，按照常規(guī)的提高脫硫效率的措施，進(jìn)一步降低二氧化硫濃度的成本增加比較多，且脫除效果提升有限，不一定能夠滿足排放要求，對(duì)于三氧化硫的脫除效果非常不明顯。

煙氣中不可避免具有一定的三氧化硫濃度。以燃煤電廠為例，煙氣中三氧化硫來(lái)源主要有兩個(gè)方面，一是煤粉中的可燃硫份燃燒產(chǎn)生的二氧化硫，此部分約0.5％-2％被氧化為三氧化硫；二是由于脫硝裝置SCR催化劑中五氧化二釩在高溫條件下，對(duì)二氧化硫有強(qiáng)烈的催化作用，能夠使0.2％-0.8％的二氧化硫被氧化成三氧化硫。SCR裝置對(duì)于三氧化硫的轉(zhuǎn)換率有一定要求，通常要求不超過(guò)1％。如果不考慮三氧化硫濃度在空氣預(yù)熱器、除塵器環(huán)節(jié)的變化量，進(jìn)入脫硫塔的煙氣中，三氧化硫的濃度大約在0.7％-2.8％。一般而言，常規(guī)石灰石-石膏濕法脫硫工藝對(duì)于三氧化硫的脫除率僅在30％-50％。而三氧化硫?qū)τ诃h(huán)境污染的危害程度也遠(yuǎn)高于二氧化硫。同樣濃度的情況下，三氧化硫的危害大致是二氧化硫的十倍。對(duì)于排放煙氣中的三氧化硫控制已經(jīng)引起政府和社會(huì)的關(guān)注。

脫硫塔排放煙氣中三氧化硫液滴(硫酸液滴)的來(lái)源，有一種解釋是，未脫除干凈的二氧化硫氣體溶入煙氣攜帶的微小液滴中形成亞硫酸，在液相中，亞硫酸及其鹽很容易被氧化為硫酸及其鹽(詳見2006年12月《電力環(huán)境保護(hù)》中，蘭新生等所著“石灰石/石膏濕法脫硫系統(tǒng)凈煙氣中SO₃(硫酸霧)來(lái)源的討論”一文)。串聯(lián)雙脫硫塔方式下，前一級(jí)脫硫塔的三氧化硫的脫除率比較高，后一級(jí)脫硫塔脫硫漿液的PH值往往更高，但是對(duì)于三氧化硫幾乎沒有脫除效果，可以印證這種解釋。如果排放煙氣中的二氧化硫能夠被更深度地脫除，則可以有效降低煙氣中酸露的生成量。

燃煤電廠脫除煙氣中三氧化硫的方法常見的有如下三種：

1、在石灰石-石膏濕法脫硫塔之后，采用濕式電除塵器，對(duì)于三氧化硫有比較高的脫除能力，但濕式電除塵器的造價(jià)高，運(yùn)行維護(hù)成本高，陽(yáng)極設(shè)備易腐蝕。濕式電除塵器對(duì)于煙氣中的二氧化硫幾乎沒有脫除作用，在濕式電除塵器之后，煙氣中的二氧化硫可以被煙氣中的水液滴吸收，被氧氣氧化后，形成硫酸液滴。

2、在SCR脫硝裝置前后，或者除塵器前，或脫硫塔前，以霧化液滴方式噴入脫硫劑溶液(漿液)，或者噴入脫硫劑粉，對(duì)于三氧化硫有比較高的脫除能力，若在空氣預(yù)熱器前噴入，可以有效降低硫酸氫銨的生成，減輕空氣預(yù)熱器的堵塞問題。CN105233656A公開了一種用于脫除燃煤電廠煙氣中三氧化硫的工藝，即是采用此種方法。但是，此種方法需要比較高的脫硫劑和三氧化硫的摩爾比，運(yùn)行成本高，而且對(duì)于脫硫塔出口二氧化硫濃度沒有明顯調(diào)節(jié)作用。該方法對(duì)于在脫硫塔內(nèi)新生成的硫酸液滴沒有任何脫除效果。

3、在電除塵前布置低溫省煤器，由于煙氣溫度降低，三氧化硫在露點(diǎn)溫度條件下，形成液滴，被粉塵吸收脫除。存在問題是對(duì)煤質(zhì)有要求，煙溫接近露點(diǎn)，容易造成除塵器設(shè)備腐蝕，灰斗堵灰；在配合使用袋式除塵器的情況下，易發(fā)生粘袋、腐蝕袋的問題，對(duì)于脫硫塔出口二氧化硫濃度沒有明顯調(diào)節(jié)作用。該方法對(duì)于在脫硫塔內(nèi)新生成的硫酸液滴沒有任何脫除效果。

燃煤電廠進(jìn)行的煙氣“超低排放”改造，通過(guò)對(duì)石灰石-石膏濕法脫硫塔進(jìn)行增容改造等措施，脫硫塔對(duì)二氧化硫的脫除率得到顯著提升，但是這些改造措施對(duì)于三氧化硫的脫除率并沒有顯著提升。因此，如何深度脫除排放煙氣中包含三氧化硫在內(nèi)的硫氧化物，是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置，包括脫硫塔，所述脫硫塔下方設(shè)有煙氣進(jìn)口、上方設(shè)有煙氣出口，脫硫塔內(nèi)在煙氣進(jìn)口與煙氣出口之間自下而上依次設(shè)有一級(jí)脫硫噴淋裝置和二級(jí)脫硫霧化裝置，所述一級(jí)脫硫噴淋裝置包括自下而上依次設(shè)置的循環(huán)漿液噴淋層和一級(jí)最高噴淋層，所述一級(jí)最高噴淋層用于向脫硫塔內(nèi)噴入新補(bǔ)充的碳酸鈣漿液；所述二級(jí)脫硫霧化裝置用于向脫硫塔內(nèi)霧化噴入鈉基脫硫劑、鎂基脫硫劑、鉀基脫硫劑或氫氧化鈣的溶液或漿液；脫硫塔底部設(shè)有循環(huán)漿液池，用于盛接一級(jí)脫硫噴淋裝置和二級(jí)脫硫霧化裝置噴入的物料，所述循環(huán)漿液噴淋層與循環(huán)漿液池連通，用于噴淋循環(huán)漿液。

所述深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置還包括一級(jí)配液裝置，所述一級(jí)配液裝置包括一級(jí)脫硫配液池，用于配制碳酸鈣漿液。所述一級(jí)脫硫配液池與一級(jí)最高噴淋層連通，用于將新補(bǔ)充的碳酸鈣漿液直接噴入脫硫塔內(nèi)，或者與循環(huán)漿液池連通，用于將新補(bǔ)充的碳酸鈣漿液直接補(bǔ)入循環(huán)漿液池。

所述深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置還包括二級(jí)配液裝置，所述二級(jí)配液裝置包括二級(jí)脫硫配液池，用于配制鈉基脫硫劑、鎂基脫硫劑、鉀基脫硫劑或氫氧化鈣的溶液或漿液；所述二級(jí)脫硫配液池與二級(jí)脫硫霧化裝置連通，用于將配制的鈉基脫硫劑、鎂基脫硫劑、鉀基脫硫劑或氫氧化鈣的溶液或漿液直接霧化噴霧脫硫塔內(nèi)。

所述二級(jí)配液裝置還包括壓縮空氣儲(chǔ)氣罐。

脫硫塔內(nèi)在一級(jí)脫硫噴淋裝置與二級(jí)脫硫霧化裝置之間設(shè)有除霧器。

一般的，脫硫塔內(nèi)在煙氣出口的下方設(shè)有除霧器；二級(jí)脫硫噴淋裝置設(shè)置在脫硫塔內(nèi)一級(jí)脫硫噴淋裝置與除霧器之間。布置在該位置基于兩方面的原因，一是經(jīng)過(guò)一級(jí)脫硫噴淋裝置的噴淋層的脫除作用，該位置煙氣的硫氧化物濃度已經(jīng)非常低，一級(jí)脫硫的脫硫劑漿液或循環(huán)漿液再對(duì)其噴淋吸收的脫除能力顯著下降，而選擇用高pH值的二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液或漿液高度霧化噴入后，對(duì)硫氧化物的脫除效率非常高，二級(jí)脫硫使用的脫硫劑量少；二是高度霧化噴入的二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液或漿液形成的液滴必然要有一部分會(huì)被煙氣攜帶走，經(jīng)過(guò)除霧器時(shí)，除霧器可以有效地將大部分脫硫劑溶液或漿液液滴攔截，避免大量液滴進(jìn)入除霧器之后的煙道中，有效控制排放煙氣的含水量。

二級(jí)脫硫霧化裝置的霧化噴射覆蓋率可以根據(jù)脫硫塔和煙道的實(shí)際情況設(shè)置。一般的，霧化噴射的覆蓋率在100％～200％之間；所述霧化噴射為逆流噴入。優(yōu)選的，二級(jí)脫硫霧化裝置與下部的一級(jí)脫硫噴淋裝置(一級(jí)最高噴淋層)的距離保持在1～2m，與上部的除霧器的距離保持在1～3m。

脫硫塔內(nèi)在二級(jí)脫硫霧化裝置與煙氣出口之間設(shè)有除霧器。當(dāng)脫硫塔內(nèi)布置有多級(jí)除霧器時(shí)，二級(jí)脫硫霧化裝置可布置在多級(jí)除霧器之間，優(yōu)選布置在自下而上第一級(jí)除霧器之后?？筛鶕?jù)二級(jí)脫硫所用的脫硫劑選擇二級(jí)脫硫霧化裝置的具體布置位置。

二級(jí)脫硫選擇鈉基脫硫劑時(shí)，二級(jí)脫硫霧化裝置可布置在多級(jí)除霧器之間，優(yōu)選布置在自下而上第一級(jí)除霧器之后。沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向，每級(jí)除霧器均設(shè)有配套使用的除霧器沖洗裝置。

進(jìn)入第一級(jí)除霧器的煙氣中攜帶有大量的酸性液滴，在除霧器之前布置二級(jí)脫硫霧化裝置，煙氣中攜帶的大量酸性液滴必然要和二級(jí)脫硫霧化裝置霧化的脫硫劑液滴發(fā)生中和反應(yīng)，降低脫硫劑脫除煙氣中低濃度的硫氧化物的能力。經(jīng)過(guò)第一級(jí)除霧器之后，煙氣中的大粒徑酸性液滴大部分被除掉，二級(jí)脫硫霧化裝置布置在第一級(jí)除霧器之后，能夠有效提高對(duì)硫氧化物脫除率。二級(jí)脫硫霧化裝置之后的除霧器能夠有效脫除二級(jí)脫硫霧化裝置噴入的脫硫劑液滴，控制除霧器之后煙道中的煙氣含水量。脫硫劑液滴即使不能被后部的除霧器完全去除，其在后部煙道的酸性環(huán)境下依然可以中和酸性物質(zhì)，發(fā)揮脫除硫氧化物的作用，不致產(chǎn)生不良后果。當(dāng)除霧器除霧效果非常好，或者布置三級(jí)除霧器的情況下，更適合將二級(jí)脫硫霧化裝置布置在第一級(jí)除霧器之后。

脫硫塔的煙氣出口連接有煙道，所述煙道上設(shè)有煙道除霧器或濕式電除塵器。濕式電除塵器起到對(duì)二級(jí)脫硫霧化裝置除霧的作用，能夠有效脫除三氧化硫形成的硫酸液滴。二級(jí)脫硫霧化裝置能夠和濕式電除塵器協(xié)同深度脫除硫氧化物，減小濕式電除塵器之后的硫氧化物含量，進(jìn)而減輕對(duì)煙道和煙囪的酸性腐蝕。

所述煙道除霧器或濕式電除塵器通過(guò)管道連接有集液池，用于收集被煙道除霧器或濕式電除塵器攔截的液體。所述集液池通過(guò)過(guò)濾裝置與二級(jí)脫硫配液池相連通。集液池收集的集液經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置制成清液，清液回到二級(jí)脫硫配液池，循環(huán)使用，提高脫硫劑的使用效率，節(jié)約脫硫劑溶液的補(bǔ)充水；過(guò)濾裝置產(chǎn)生的濁液排入脫硫塔內(nèi)的循環(huán)漿液池。

當(dāng)布置有脫硫塔內(nèi)除霧器和水平煙道除霧器的情形下，二級(jí)脫硫霧化裝置優(yōu)選地布置在脫硫塔內(nèi)除霧器上方。經(jīng)過(guò)脫硫塔內(nèi)除霧器的脫除后，煙氣中的酸性液滴量已經(jīng)顯著下降。一方面，經(jīng)過(guò)脫硫塔內(nèi)除霧器的脫除作用，煙氣中的酸性液滴含量下降明顯，可以節(jié)省二級(jí)脫硫的脫硫劑使用量；另一方面，二級(jí)脫硫霧化裝置布置在脫硫塔內(nèi)除霧器上方，在水平煙道除霧器之前，布置空間相對(duì)充裕，二級(jí)脫硫霧化裝置與水平煙道除霧器兩者之間距離可以保持較遠(yuǎn)，脫硫劑液滴和微小的酸性液滴、二氧化硫氣體等可以更充分地混合，有更充分的反應(yīng)空間和反應(yīng)時(shí)間，有利于深度脫除硫氧化物。同時(shí)，水平煙道除霧器除霧、沖洗形成的收集溶液匯聚到集液池，經(jīng)過(guò)濾分離后的清液補(bǔ)入二級(jí)脫硫配液池，循環(huán)使用，提高脫硫劑的使用效率，節(jié)約脫硫劑溶液的補(bǔ)充水；濁液排入脫硫塔內(nèi)循環(huán)漿液池。

本實(shí)用新型的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置，使用時(shí)原煙氣從煙氣進(jìn)口進(jìn)入，在脫硫塔內(nèi)自下而上流動(dòng)，依次與一級(jí)脫硫噴淋裝置噴入的物料進(jìn)行一級(jí)脫硫、與二級(jí)脫硫霧化裝置噴入的物料進(jìn)行二級(jí)脫硫，凈煙氣從煙氣出口排出；一級(jí)脫硫的碳酸鈣漿液通過(guò)一級(jí)最高噴淋層逆流噴入煙氣中進(jìn)行脫硫反應(yīng)，反應(yīng)后落入脫硫塔底部的循環(huán)漿液池形成循環(huán)漿液；循環(huán)漿液經(jīng)循環(huán)漿液噴淋層逆流噴入煙氣中進(jìn)行脫硫反應(yīng)，反應(yīng)后落入循環(huán)漿液池循環(huán)用于一級(jí)脫硫；二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液或漿液通過(guò)二級(jí)脫硫霧化裝置霧化逆流噴入一級(jí)脫硫后的凈化煙氣中進(jìn)行深度脫硫，反應(yīng)后落入循環(huán)漿液池，循環(huán)用于一級(jí)脫硫。該裝置在一級(jí)脫硫噴淋裝置(石灰石-石膏濕法脫硫)的上方設(shè)置二級(jí)脫硫霧化裝置，使用二級(jí)脫硫的脫硫劑，以溶液或漿液形式，通過(guò)霧化噴射，對(duì)一級(jí)脫硫已處理過(guò)的硫氧化物濃度已經(jīng)比較低的煙氣，特別是其中包含比較多的三氧化硫成分的煙氣進(jìn)一步深度脫硫，對(duì)硫氧化物的脫除具有顯著效果，尤其是對(duì)三氧化硫具有明顯的脫除效果，能夠?qū)崿F(xiàn)更好地脫除硫氧化物的目的；通過(guò)深度脫除排放煙氣中的硫氧化物等酸性物質(zhì)，降低對(duì)脫硫塔后部煙道煙囪的酸性腐蝕作用。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1中控制脫硫塔出口煙氣的硫氧化物濃度的流程示意圖；

圖3為實(shí)施例2的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例3的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例4的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置，如圖1所示，包括脫硫塔1和一級(jí)配液裝置、二級(jí)配液裝置，所述脫硫塔1為單塔單循環(huán)噴淋空塔；所述一級(jí)配液裝置包括一級(jí)脫硫配液池10，所述二級(jí)配液裝置包括二級(jí)脫硫配液池13和壓縮空氣儲(chǔ)氣罐14；

所述脫硫塔1下方設(shè)有煙氣進(jìn)口2、上方設(shè)有煙氣出口3，脫硫塔底部設(shè)有循環(huán)漿液池4；脫硫塔1內(nèi)在煙氣進(jìn)口2與煙氣出口3之間自下而上依次設(shè)有一級(jí)脫硫噴淋裝置、二級(jí)脫硫霧化裝置7和除霧器8，所述除霧器8為兩級(jí)除霧器，沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向，每級(jí)除霧器均設(shè)有配套使用的除霧器沖洗裝置9；

所述一級(jí)脫硫噴淋裝置包括自下而上依次設(shè)置的循環(huán)漿液噴淋層5和一級(jí)最高噴淋層 6，所述一級(jí)最高噴淋層6包括上下兩級(jí)單噴淋層，所述循環(huán)漿液噴淋層5通過(guò)循環(huán)管道與循環(huán)漿液池4相連通，通過(guò)設(shè)置在循環(huán)管道上的循環(huán)漿液泵12將循環(huán)漿液池4中的循環(huán)漿液泵入循環(huán)漿液噴淋層5，將循環(huán)漿液噴入煙氣中；一級(jí)最高噴淋層6的兩級(jí)單噴淋層也分別與循環(huán)漿液池4相連通，通過(guò)循環(huán)漿液泵將循環(huán)漿液噴入煙氣中；一級(jí)最高噴淋層6的兩級(jí)單噴淋層還分別通過(guò)一級(jí)配液管道與一級(jí)脫硫配液池10相連通，一級(jí)脫硫配液池10內(nèi)的碳酸鈣漿液通過(guò)設(shè)置在一級(jí)配液管道上的一級(jí)供液泵11進(jìn)入一級(jí)最高噴淋層 6，用于向脫硫塔1內(nèi)噴入新補(bǔ)充的碳酸鈣漿液；一級(jí)配液管道上設(shè)有切換閥門，使一級(jí)最高噴淋層6的兩級(jí)單噴淋層可切換接入新補(bǔ)充的碳酸鈣漿液；

所述二級(jí)脫硫霧化裝置7通過(guò)二級(jí)配液管道分別與二級(jí)脫硫配液池13、壓縮空氣儲(chǔ)氣罐14相連通，與二級(jí)脫硫配液池13連接的二級(jí)配液管道上還設(shè)有二級(jí)供液泵15；二級(jí)脫硫霧化裝置7包括噴霧層，所述噴霧層采用氣動(dòng)式雙流體噴嘴，獨(dú)立控制空氣流量和二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液流量，調(diào)節(jié)進(jìn)入氣動(dòng)式雙流體噴嘴的氣體和液體流量，雙流體噴嘴產(chǎn)生的微小霧化液滴噴入煙氣中，與硫氧化物反應(yīng)；其中，一級(jí)配液泵11、二級(jí)配液泵15均采用變頻形式，方便控制漿液或溶液的流量；

脫硫塔1底部的循環(huán)漿液池4盛接一級(jí)脫硫噴淋裝置和二級(jí)脫硫霧化裝置7噴入的物料，形成循環(huán)漿液，供一級(jí)脫硫噴淋裝置循環(huán)使用。

采用上述的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置的深度脫除煙氣中硫氧化物的方法，包括：原煙氣從煙氣進(jìn)口2進(jìn)入，在脫硫塔1內(nèi)自下而上流動(dòng)，依次與一級(jí)脫硫噴淋裝置噴入的物料進(jìn)行一級(jí)脫硫、與二級(jí)脫硫霧化裝置7噴入的物料進(jìn)行二級(jí)脫硫，后經(jīng)除霧器8 除霧后，凈煙氣從煙氣出口3排出；

一級(jí)脫硫的脫硫劑為碳酸鈣，在一級(jí)脫硫配液池10中配制成碳酸鈣漿液，經(jīng)一級(jí)供液泵11泵入一級(jí)最高噴淋層6，逆流噴入煙氣中進(jìn)行脫硫反應(yīng)，反應(yīng)后落入脫硫塔1底部的循環(huán)漿液池形成循環(huán)漿液；循環(huán)漿液經(jīng)循環(huán)漿液泵12泵入循環(huán)漿液噴淋層5，逆流噴入煙氣中進(jìn)行脫硫反應(yīng)，反應(yīng)后落入循環(huán)漿液池，循環(huán)用于一級(jí)脫硫；

二級(jí)脫硫的脫硫劑為碳酸鈉，在二級(jí)脫硫配液池13中配制成碳酸鈉溶液，經(jīng)二級(jí)供液泵15泵入二級(jí)脫硫霧化裝置7，與來(lái)自壓縮空氣儲(chǔ)氣罐14的壓縮空氣混合，霧化逆流噴入一級(jí)脫硫后的凈化煙氣中進(jìn)行深度脫硫，反應(yīng)后落入循環(huán)漿液池，循環(huán)用于一級(jí)脫硫；

一級(jí)脫硫新補(bǔ)充的碳酸鈣漿液通過(guò)一級(jí)最高噴淋層6補(bǔ)入；通過(guò)調(diào)整一級(jí)脫硫新補(bǔ)充的碳酸鈣漿液的噴入流量和/或濃度，控制循環(huán)漿液池中循環(huán)漿液的pH值為4.0～6.5；通過(guò)調(diào)整二級(jí)脫硫的碳酸鈉溶液的噴入流量和/或濃度，控制脫硫塔出口煙氣的硫氧化物濃度。

本實(shí)施例中，二級(jí)脫硫選用碳酸鈉作為脫硫劑，碳酸鈉及其反應(yīng)生成物易溶于水，不會(huì)造成除霧器結(jié)垢問題；霧化液滴的粒徑在5～50微米間，碳酸鈉溶液的質(zhì)量濃度在1％～ 30％間選擇。碳酸鈉作為二級(jí)脫硫的脫硫劑，以壓縮氣體霧化方式，經(jīng)二級(jí)脫硫霧化裝置噴入脫硫塔內(nèi)，具有非常強(qiáng)的快速調(diào)節(jié)凈煙氣硫氧化物濃度的能力，不易造成除霧器結(jié)垢。

二級(jí)脫硫霧化裝置布置在除霧器之前，噴霧層形成的脫硫劑霧滴在除霧器作用下，能夠被除霧器良好除去，減少排放煙氣的含水量。脫硫塔出口煙氣未能被除霧器除掉的脫硫劑霧滴會(huì)進(jìn)入后部的酸性煙道環(huán)境中，還有機(jī)會(huì)和三氧化硫液滴、二氧化硫氣體進(jìn)行中和反應(yīng)。

在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，也可采用低品質(zhì)的碳酸鈉作為二級(jí)脫硫的脫硫劑，如使用價(jià)格相對(duì)低廉的天然堿(Na₂CO₃.NaHCO₃.2H₂O)，只是需要控制其中的氯離子含量。

上述的深度脫除煙氣中硫氧化物的方法中，通過(guò)調(diào)整二級(jí)脫硫的碳酸鈉溶液的噴入流量和/或濃度，控制脫硫塔出口煙氣的三氧化硫濃度的方法(流程示意圖如圖2所示)具體為：

1)計(jì)算排放濃度偏差：

根據(jù)外部考核的排放煙氣中三氧化硫濃度值(目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為：以煙囪入口處的二氧化硫濃度小時(shí)平均測(cè)量值為判定依據(jù)，三氧化硫依據(jù)相同位置考慮)，設(shè)定出口煙氣三氧化硫濃度的目標(biāo)控制值；根據(jù)排放煙氣的三氧化硫濃度實(shí)際測(cè)量值(或修正值)與目標(biāo)控制值的差值，計(jì)算排放煙氣中三氧化硫的偏差濃度；

2)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)三氧化硫的偏差摩爾量：

以小時(shí)作為控制時(shí)段的時(shí)間長(zhǎng)度，根據(jù)排放煙氣量測(cè)量值得到當(dāng)前時(shí)刻的小時(shí)煙氣量，乘以步驟1)所得三氧化硫排放濃度偏差值，得到三氧化硫的偏差質(zhì)量；偏差質(zhì)量除以三氧化硫的分子量80，得到其偏差摩爾量；

3)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)碳酸鈉溶液的偏差流量：

將三氧化硫的偏差摩爾量乘以給定的鈉硫比值(因?yàn)樘妓徕c和硫酸、亞硫酸的反應(yīng)比例都是1:1，鈉硫比通常選擇1.02-1.1，此處鈉硫比選擇1.05)，得碳酸鈉的偏差摩爾量；碳酸鈉偏差摩爾量乘以碳酸鈉的分子量106，得到純凈的碳酸鈉的偏差質(zhì)量；碳酸鈉的偏差質(zhì)量除以碳酸鈉的純度，得到實(shí)物碳酸鈉的偏差質(zhì)量；實(shí)物碳酸鈉的偏差質(zhì)量除以碳酸鈉溶液的質(zhì)量濃度，得到碳酸鈉溶液的偏差質(zhì)量；碳酸鈉溶液的偏差質(zhì)量除以碳酸鈉溶液的密度，得到碳酸鈉溶液的偏差流量；

4)調(diào)整碳酸鈉溶液流量：

根據(jù)脫除三氧化硫所需碳酸鈉溶液的偏差流量、加上脫除二氧化硫所需碳酸鈉溶液的偏差流量，根據(jù)二氧化硫、三氧化硫的脫除率情況經(jīng)適度修正(修正系數(shù)為1.8)后，通過(guò)PID調(diào)節(jié)等控制手段，計(jì)算調(diào)整二級(jí)供液泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)整碳酸鈉溶液流量；

5)加速調(diào)整碳酸鈣漿液流量：

為提高脫硫漿液循環(huán)部分的調(diào)整響應(yīng)速度，將二級(jí)脫硫的碳酸鈉溶液的偏差流量值同時(shí)傳遞到一級(jí)供液泵控制裝置，加速調(diào)整其流量。

基于二級(jí)脫硫的碳酸鈉溶液的偏差量作為碳酸鈣漿液流量調(diào)整的另一反饋量(基本反饋量為脫硫漿液的pH測(cè)量值)，當(dāng)其值為正值時(shí)，表明一級(jí)脫硫需要額外增加補(bǔ)入的碳酸鈣漿液量，當(dāng)其值為負(fù)值時(shí)，表明一級(jí)脫硫需要額外減少補(bǔ)入碳酸鈣漿液量，從而加快一級(jí)脫硫的調(diào)節(jié)響應(yīng)速度。

某1000MW燃煤機(jī)組采用實(shí)施例1的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置及方法，對(duì)該 1000MW燃煤機(jī)組的調(diào)整運(yùn)行進(jìn)行說(shuō)明。外部考核為煙囪入口處采集的三氧化硫小時(shí)平均濃度值。碳酸鈉的質(zhì)量濃度為5％，碳酸鈉溶液密度取1.04kg/L；碳酸鈉純度取95％；鈉硫比取1.05。通過(guò)調(diào)整二級(jí)脫硫的碳酸鈉溶液的噴入流量和/或濃度，控制脫硫塔出口煙氣的三氧化硫濃度的方法具體包括以下步驟：

a)設(shè)定三氧化硫的考核目標(biāo)為20mg/Nm³，設(shè)定出口煙氣三氧化硫濃度的目標(biāo)控制值為15mg/Nm³；

該機(jī)組在該小時(shí)段第31分鐘時(shí)，發(fā)電負(fù)荷是800MW，煙囪處煙氣流量為3250kNm³/h，該時(shí)段前31分鐘的三氧化硫平均排放濃度為15.2mg/Nm³(控制時(shí)段歷史區(qū)間的算術(shù)平均值)；該機(jī)組在該小時(shí)段第32分鐘時(shí)，發(fā)電負(fù)荷是801MW，煙囪處煙氣流量為3300kNm³/h，三氧化硫濃度為19.0mg/Nm³，二級(jí)供液泵(碳酸鈉溶液)的流量為3.5m³/h；

計(jì)算加權(quán)平均修正的三氧化硫排放濃度測(cè)量值，15.2*70％+19*30％＝16.3mg/Nm³；(此處的加權(quán)平均修正的權(quán)重系數(shù)根據(jù)控制時(shí)段歷史區(qū)間的算術(shù)平均值和三氧化硫排放濃度測(cè)量值的權(quán)重依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。當(dāng)更強(qiáng)調(diào)脫硫平穩(wěn)性時(shí)，控制時(shí)段歷史區(qū)間的算術(shù)平均值的權(quán)重加大；當(dāng)更強(qiáng)調(diào)脫硫的調(diào)節(jié)響應(yīng)速度時(shí)，三氧化硫排放濃度測(cè)量值的權(quán)重加大。兩者權(quán)重之和取100％。)

前32分鐘的三氧化硫平均排放濃度為(15.2*31+19.0)/32＝15.3mg/Nm³；

測(cè)量值和設(shè)定目標(biāo)值15mg/Nm³相比，排放煙氣的三氧化硫濃度偏差值為 16.3-15＝1.3mg/Nm³；

b)煙氣中三氧化硫的偏差質(zhì)量為3300000Nm³*1.3mg/Nm³＝4290g；

三氧化硫的偏差摩爾量為4290g/80＝53.6mol；

c)鈉硫比取1.05，則碳酸鈉的偏差摩爾量為53.6*1.05＝56.3mol；

碳酸鈉分子量為106，則純凈的碳酸鈉偏差質(zhì)量為56.3*106＝5968g；

碳酸鈉的純度取95％，則實(shí)際的碳酸鈉偏差質(zhì)量為5968/95％＝6282g；

碳酸鈉溶液質(zhì)量濃度為5％，則碳酸鈉溶液的偏差質(zhì)量為6282/5％＝125638g＝125.6kg；

碳酸鈉溶液密度為1.04kg/L，則碳酸鈉溶液的偏差體積為125.6/1.04＝120.8L；

調(diào)整需要增加120.8L/h的流量。

d)由于同時(shí)要調(diào)整二氧化硫的排放濃度，這里需要加上調(diào)整二氧化硫排放濃度所需要的碳酸鈉溶液的偏差體積，并根據(jù)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件下的二氧化硫、三氧化硫的脫除率值，在保證目標(biāo)排放物合格的前提下，經(jīng)適度修正(修正系數(shù)為1.8)后，則碳酸鈉溶液的偏差體積為120.8*1.8＝217.4L，調(diào)整需要增加217.4L/h的流量。在二級(jí)供液泵(碳酸鈉溶液) 輸出量3.5m³/h的基礎(chǔ)上，新的流量目標(biāo)值為3.5+217.4/1000＝3.72m³/h。

二級(jí)供液泵控制系統(tǒng)通過(guò)PID計(jì)算，計(jì)算調(diào)整二級(jí)供液泵的轉(zhuǎn)速并執(zhí)行。

為提高二級(jí)脫硫霧化裝置的調(diào)節(jié)反應(yīng)速度，同時(shí)可以引入脫硫塔原煙氣二氧化硫濃度測(cè)量值和煙氣流量值的乘積，作為二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液流量PID控制的前饋環(huán)節(jié)。

為提高一級(jí)脫硫循環(huán)部分的調(diào)整響應(yīng)速度，將二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液或漿液的偏差流量值同時(shí)傳遞到一級(jí)供液泵(碳酸鈣漿液)控制裝置，加速調(diào)整其流量。

噴入碳酸鈉溶液對(duì)于出口煙氣硫氧化物控制結(jié)果的估算如下：

以二級(jí)脫硫霧化裝置3.5m³/h噴入量估算，1小時(shí)內(nèi)噴入的原料碳酸鈉的質(zhì)量為 3.5*1.04*5％＝0.1785T＝178.5kg；

純凈的碳酸鈉質(zhì)量為178.5*95％＝169.6kg；其摩爾量為169.6*1000/106＝1600mol；這里噴入的碳酸鈉溶液除了要脫除三氧化硫，也要脫除二氧化硫；對(duì)于二氧化硫、三氧化硫的脫除率不一樣。在完全反應(yīng)的情況下，對(duì)應(yīng)的硫氧化物的摩爾量也為1600mol；考慮到反應(yīng)不完全因素，按照95％完全反應(yīng)計(jì)算，共脫除硫氧化物1600*95％＝1519mol；

由于一級(jí)脫硫裝置和二級(jí)脫硫霧化裝置之間通常不會(huì)裝設(shè)硫氧化物測(cè)量裝置，按照脫除的硫氧化物中二氧化硫、三氧化硫的摩爾量各50％估算，對(duì)應(yīng)的平均分子量為：二氧化硫分子量64*50％+三氧化硫分子量80*50％＝72。對(duì)應(yīng)硫氧化物的質(zhì)量為 1519*72＝109368g＝109368000mg；

按照33000000Nm³/h流量計(jì)算，該小時(shí)內(nèi)，對(duì)應(yīng)的硫氧化物濃度的平均降低值估算為 109368000/3300000＝33.1mg/Nm³；

按照脫除硫氧化物中50％摩爾量為三氧化硫計(jì)算，脫除的三氧化硫摩爾量為 1519*50％＝759.5摩爾；對(duì)應(yīng)的三氧化硫質(zhì)量為759.5*80＝60760g＝60760000mg；

按照33000000Nm³/h流量計(jì)算，該小時(shí)內(nèi)，對(duì)應(yīng)的三氧化硫濃度的平均降低值估算為 60760000/3300000＝18.4mg/Nm³；對(duì)應(yīng)的二氧化硫濃度的平均降低值估算為 33.1-18.4＝14.7mg/Nm³；

若凈煙氣三氧化硫濃度按照15.3mg/Nm³計(jì)算，沒有經(jīng)過(guò)該方法處理之前的煙氣中三氧化硫的排放濃度為18.4+15.2＝33.6mg/Nm³；若原有脫硫塔的對(duì)三氧化硫的脫除率為30％計(jì)算，則原煙氣的三氧化硫濃度為33.6/(1-30％)＝48.0mg/Nm³。

整體的脫硫塔裝置對(duì)三氧化硫的脫除率為(48.0-15.3)/48.0＝68.1％。

在對(duì)應(yīng)工況下，在每小時(shí)噴入3.5立方米、5％質(zhì)量濃度的碳酸鈉溶液的情況下，對(duì)于石灰石-石膏濕法脫硫工藝排放的煙氣，約能夠再降低33.1mg/Nm³的硫氧化物排放濃度。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置，如圖3所示，與實(shí)施例1不同之處在于：脫硫塔1內(nèi)，在一級(jí)脫硫噴淋裝置的一級(jí)最高噴淋層6與二級(jí)脫硫霧化裝置7之間還設(shè)有除霧器16，所述除霧器16為一級(jí)除霧器；沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向，該除霧器16設(shè)有配套使用的除霧器沖洗裝置17。設(shè)置在二級(jí)脫硫霧化裝置7與煙氣出口3之間的除霧器8的兩級(jí)除霧器分別為二級(jí)、三級(jí)除霧器。

采用上述的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置的深度脫除煙氣中硫氧化物的方法，與實(shí)施例1不同之處在于：二級(jí)脫硫的脫硫劑為氫氧化鈉，配成溶液使用。

本實(shí)施例的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置，脫硫塔內(nèi)共具有三級(jí)除霧器；氫氧化鈉溶液與壓縮空氣混合后，通過(guò)二級(jí)脫硫霧化裝置形成微米級(jí)的霧化液滴；為控制除霧器之后煙氣的含水量，二級(jí)脫硫霧化裝置的霧化粒徑控制在10-100微米之間。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置，如圖4所示，與實(shí)施例1不同之處在于：一級(jí)配液裝置中的一級(jí)脫硫配液池10通過(guò)一級(jí)配液管道直接與脫硫塔的循環(huán)漿液池4相連通，所述一級(jí)配液管道上設(shè)有一級(jí)供液泵11，用于將一級(jí)脫硫配液池10內(nèi)的碳酸鈣漿液直接補(bǔ)入循環(huán)漿液池；即一級(jí)脫硫噴淋裝置中的一級(jí)最高噴淋層6不再直接與一級(jí)脫硫配液池10相連通，而是僅用于將循環(huán)漿液池4中的循環(huán)漿液噴入脫硫塔1內(nèi)。

同時(shí)，二級(jí)配液裝置中省去了壓縮空氣儲(chǔ)氣罐和配套管路，直接采用二級(jí)配液泵15 將二級(jí)脫硫配液池13中的二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液或漿液經(jīng)二級(jí)脫硫霧化裝置高壓霧化噴霧噴入脫硫塔內(nèi)。

采用上述的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置的深度脫除煙氣中硫氧化物的方法，與實(shí)施例1不同之處在于：二級(jí)脫硫的脫硫劑為氫氧化鈣，配成漿液使用。直接采用二級(jí)配液泵將二級(jí)脫硫配液池中的氫氧化鈣漿液經(jīng)二級(jí)脫硫霧化裝置高壓霧化噴霧噴入脫硫塔內(nèi)，霧化粒徑控制在1000-1500微米之間。

氫氧化鈣漿液霧化液滴不宜過(guò)小，否則會(huì)導(dǎo)致除霧器結(jié)垢。本實(shí)施例主要用于調(diào)節(jié)排放煙氣的二氧化硫濃度，即通過(guò)調(diào)整二級(jí)脫硫的氫氧化鈣漿液的噴入流量和/或濃度，控制脫硫塔出口煙氣的二氧化硫濃度，計(jì)算及調(diào)整方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置，如圖5所示，與實(shí)施例1不同之處在于：省去了在二級(jí)脫硫霧化裝置與煙氣出口之間的除霧器和配套的除霧器沖洗裝置；

脫硫塔1內(nèi)，在一級(jí)脫硫噴淋裝置的一級(jí)最高噴淋層6與二級(jí)脫硫霧化裝置7之間還設(shè)有除霧器16，所述除霧器16為兩級(jí)除霧器；沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向，每級(jí)除霧器16均設(shè)有配套使用的除霧器沖洗裝置17；

脫硫塔1的煙氣出口3連接有水平煙道18，所述水平煙道18內(nèi)設(shè)有水平煙道除霧器 19；沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向，水平煙道除霧器19設(shè)有配套使用的除霧器沖洗裝置20；所述水平煙道除霧器19底部通過(guò)管道連接有集液池21，所述集液池通過(guò)集液泵22、過(guò)濾裝置23 與二級(jí)脫硫配液池相連通。集液池收集水平煙道除霧器攔截的液體，經(jīng)過(guò)集液泵、過(guò)濾裝置后，清液補(bǔ)入二級(jí)脫硫配液池用于配制碳酸氫鈉溶液，濁液排至脫硫塔內(nèi)循環(huán)漿液池。

采用上述的深度脫除煙氣中硫氧化物的裝置的深度脫除煙氣中硫氧化物的方法，與實(shí)施例1不同之處在于：二級(jí)脫硫的脫硫劑為碳酸氫鈉，配成溶液使用。氫氧化鈉溶液與壓縮空氣混合后，通過(guò)二級(jí)脫硫霧化裝置形成微米級(jí)的霧化液滴；為控制水平煙道除霧器之后煙氣的含水量，二級(jí)脫硫霧化裝置的霧化粒徑控制在10-100微米之間。

本實(shí)施例對(duì)水平煙道除霧器的集液過(guò)濾后，將清液作為脫硫劑溶液的補(bǔ)充水，一方面節(jié)約補(bǔ)水，另一方面實(shí)現(xiàn)脫硫劑循環(huán)使用，節(jié)約脫硫劑使用量。水平煙道中煙氣分布更均勻，有利于除霧器更好地脫除煙氣中的液滴。二級(jí)脫硫霧化裝置布置在脫硫塔內(nèi)除霧器之后，布置空間相對(duì)充裕，二級(jí)脫硫霧化裝置與水平煙道除霧器之間距離可以保持較遠(yuǎn)，脫硫劑液滴和微小的酸性液滴、二氧化硫氣體等可以更充分地混合，有更充分的反應(yīng)空間和反應(yīng)時(shí)間，有利于深度脫除硫氧化物。

上述的深度脫除煙氣中硫氧化物的方法中，如只控制二氧化硫的排放濃度，所有的計(jì)算步驟可以按照脫除二氧化硫進(jìn)行計(jì)算即可(具體計(jì)算方法同實(shí)施例1中控制三氧化硫的排放濃度的計(jì)算方法)?？紤]到運(yùn)行中會(huì)同時(shí)脫除三氧化硫，要考慮三氧化硫脫除對(duì)于二氧化硫脫除率的影響，對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行修正。當(dāng)要求分別控制二氧化硫和三氧化硫排放濃度的情況下，則需分別計(jì)算滿足二氧化硫和三氧化硫排放濃度要求對(duì)應(yīng)的二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液或漿液的調(diào)整流量，取二者之和，根據(jù)二氧化硫、三氧化硫的脫除率情況經(jīng)適度修正后，作為二級(jí)脫硫的脫硫劑溶液或漿液的實(shí)際調(diào)整流量。