一种基于高压细水雾强化的脱硫系统的制作方法

本发明涉及工业烟气处理，具体为一种基于高压细水雾强化的脱硫系统。

背景技术：

1、烟气湿法脱硫系统是目前应用最广泛、技术最成熟的燃煤电厂烟气脱硫技术之一，主要用于去除烟气中的二氧化硫，以减少酸雨和大气污染，湿法脱硫的核心原理是利用如石灰石、石灰、氨水、钠碱等碱性吸收剂与烟气中的二氧化硫发生化学反应，生成稳定的硫酸盐或亚硫酸盐，从而实现脱硫。

2、传统湿法脱硫系统多采用喷淋层喷射脱硫浆液，存在雾化粒径大、气液接触面积小、脱硫剂利用率低等问题；同时，脱硫后烟气携带的液滴易造成除雾器堵塞、净气带水腐蚀烟囱等问题，且反应过程中氧化速率慢、浆液滞留时间长，难以满足高浓度二氧化硫烟气的深度脱硫需求。现有高压细水雾脱硫技术虽能提升气液接触效率，但仍存在诸多局限：仅依赖物理性气液接触强化，未结合催化反应优化；喷头参数固定，无法动态适配烟气工况波动；功能单一，仅能脱除二氧化硫，难以应对多污染物协同治理需求；智能控制局限于被动反馈调节，响应速度慢；废渣未实现资源化利用，环保效益有限；系统运行能耗较高，不符合低碳发展趋势。

3、而高压细水雾具有雾化粒径小、比表面积大、弥散性强的特点，将其与催化技术、动态适配结构、多污染物治理技术、智能调控技术及低碳节能设计相结合，可进一步突破传统技术瓶颈，实现脱硫效率、运行成本、环保效益的综合优化，是解决现有脱硫技术痛点的有效技术路径，为此，我们提出一种基于高压细水雾强化的脱硫系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于高压细水雾强化的脱硫系统，以解决背景技术中需要解决的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于高压细水雾强化的脱硫系统，包括依次连接的烟气预处理段、高压细水雾强化脱硫段、高效除雾段、深度净化段以及净化排放段；

3、还包括脱硫剂制备与供给单元、智能协同控制单元、浆料循环处理单元、废渣资源化回收单元和低碳节能模块；

4、所述高压细水雾强化脱硫段包含脱硫塔塔体、多层动态可调式喷头阵列、脱硫剂浆液分布器及湍流强化构件，所述多层动态可调式喷头阵列包括多个为角度粒径双可调螺旋喷头，所述双可调螺旋喷头由高压柱塞泵、稳压组件及耐磨防堵塞喷头构成，所述双可调螺旋喷头雾化粒径调整范围为20-80μm，所述双可调螺旋喷头沿脱硫塔横截面呈蜂窝状交错布置，喷射角度为30-120°无级调整，所述双可调螺旋喷头喷射方向与烟气流动方向呈30-60°夹角；

5、所述脱硫剂制备与供给单元将石灰石或氧化镁与复合催化剂混合，制备成浓度为10％–25％的脱硫浆液，所述脱硫浆液经脱硫剂浆液分布器与高压细水雾喷头的雾化水混合；所述脱硫剂制备与供给单元还包括脱硝剂雾化支路，所述脱硝剂雾化支路将浓度10％-15％的尿素溶液通过脱硫剂制备与供给单元上的独立喷头与脱硫浆液水雾协同喷射，所述协同喷射时添加0.1-0.3％的溴化钠助剂。

6、传统湿法脱硫系统多采用喷淋层喷射脱硫浆液，存在雾化粒径大、气液接触面积小、脱硫剂利用率低等问题；同时，脱硫后烟气携带的液滴易造成除雾器堵塞、净气带水腐蚀烟囱等问题，且反应过程中氧化速率慢、浆液滞留时间长，难以满足高浓度二氧化硫烟气的深度脱硫需求。现有高压细水雾脱硫技术虽能提升气液接触效率，但仍存在诸多局限：仅依赖物理性气液接触强化，未结合催化反应优化；喷头参数固定，无法动态适配烟气工况波动；功能单一，仅能脱除二氧化硫，难以应对多污染物协同治理需求；智能控制局限于被动反馈调节，响应速度慢；废渣未实现资源化利用，环保效益有限；系统运行能耗较高，不符合低碳发展趋势，本发明脱硫效率高且多效协同：融合高压细水雾物理强化与催化化学强化，脱硫剂利用率显著提升，二氧化硫排放浓度可降至10mg/m³以下，满足多污染物协同治理需求；动态可调式喷头阵列结合预测性智能控制，可根据烟气浓度、流量波动实时优化运行参数，对二氧化硫浓度波动的适应时间缩短至5s，脱硫效率波动幅度控制在±2% 以内；本发明中浆液可以循环利用，而且其中产生的废渣资可以实现资源化利用，脱硫剂耗量相比传统湿法脱硫明显减少，结合低碳节能模块，综合运行成本相对较低；而且设置的耐磨防堵塞喷头、除雾器在线清洁及数字孪生远程运维，使喷头堵塞率降低，设备连续运行周期延长，故障停机率降低；而且固废资源化、低碳运行的协同，碳排放量减少，避免二次污染，契合双碳环保升级需求尤其适配二氧化硫浓度波动大的复杂烟气场景。

7、作为上述技术方案的进一步描述：

8、所述高效除雾段设置两级除雾器，所述两级除雾器一级为旋流板除雾器，另一级为高压细水雾冲洗式除雾器，所述高压细水雾冲洗压力为8-15mpa；所述深度净化段使用对残留二氧化硫以及微小液滴二次截留的聚四氟乙烯中空纤维膜组件；所述低碳节能模块包括烟气余热回收装置和光伏供电单元，所述余热回收装置利用脱硫塔出口烟气余热加热脱硫剂制备用水，所述光伏供电单元为智能控制单元、低压泵组供电。

9、作为上述技术方案的进一步描述：

10、所述湍流强化构件为多层多孔湍流板，所述多层多孔湍流板与双可调螺旋喷头阵列交替布置，所述多层多孔湍流板孔径为5-8mm，开孔率为30％-40％，所述复合催化剂的添加量为脱硫剂质量的0.5％-1％。

11、作为上述技术方案的进一步描述：

12、所述耐磨防堵塞喷头内壁及出口的位置均喷涂有纳米氮化硅复合涂层，所述纳米氮化硅复合涂层喷涂厚度为5-10μm，所述耐磨防堵塞喷头，单喷头覆盖面积为2-3㎡，所述耐磨防堵塞喷头布置密度为每平方米脱硫塔横截面配置2-3个。

13、作为上述技术方案的进一步描述：

14、所述智能协同控制单元包括二氧化硫浓度传感器、氧化氮浓度传感器、单质汞浓度传感器、烟气流量传感器、烟气温度传感器、浆液粘度传感器、雾滴粒径在线监测仪、塔内压力分布传感器、plc 主控制器及边缘计算模块，所述plc主控制器通过边缘计算模块对多维度数据融合分析，建立预测模型，提前5-10s实时调整高压细水雾的喷射压力、流量、雾化粒径、喷射角度及脱硫剂浆液供给量、脱硝剂供给量；当入口二氧化硫浓度小于等于1000mg/m³时，控制耐磨防堵塞喷头喷射角度90-120°、雾化粒径为50-80微米、高压柱塞泵压力10-12mpa；当入口二氧化硫浓度大于1000mg/m³且小于等于3000mg/m³时，控制耐磨防堵塞喷头喷射角度60-90°、雾化粒径为30-50μm、高压柱塞泵压力 15-18mpa；当入口二氧化硫浓度大于3000mg/m³ 时，控制耐磨防堵塞喷头喷射角度为30-60°、雾化粒径20-40μm、高压柱塞泵压力18-22mpa，同时将脱硫浆液浓度调整为20%-25%。

15、作为上述技术方案的进一步描述：

16、所述烟气预处理段包括导流板、降温组件和预除尘模块，所述降温组件将烟气温度降至40–60℃，所述导流板用于降低烟气流速在3–5m/s，所述预除尘模块用于去除烟气中粒径大于等于10微米的粉尘颗粒。

17、作为上述技术方案的进一步描述：

18、所述浆液循环处理单元包括沉淀池、压滤机、ph 调节池，所述浆液循环单元用于收集脱硫塔底部的含渣浆液，收集后的含渣浆液经沉淀、压滤去除废渣，调节ph 值至8–9后回流至脱硫剂制备与供给单元。

19、作为上述技术方案的进一步描述：

20、所述废渣资源化回收单元通过重力分选与磁选组合工艺，分离回收废渣中未反应的脱硫剂，剩余废渣添加石膏晶种后在60-80℃下改性处理，制备工业石膏。

21、作为上述技术方案的进一步描述：

22、所述智能协同控制单元集成有数字孪生模块，所述数字孪生模块搭建脱硫系统数字孪生模型，所述脱硫系统数字孪生模型用于实时采集设备运行参数。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、1.本发明脱硫效率高且多效协同：融合高压细水雾物理强化与催化化学强化，脱硫剂利用率显著提升，二氧化硫排放浓度可降至10mg/m³以下，满足多污染物协同治理需求；

25、2.动态可调式喷头阵列结合预测性智能控制，可根据烟气浓度、流量波动实时优化运行参数，对二氧化硫浓度波动的适应时间缩短至5s，脱硫效率波动幅度控制在±2% 以内；

26、3.本发明中浆液可以循环利用，而且其中产生的废渣资可以实现资源化利用，脱硫剂耗量相比传统湿法脱硫明显减少，结合低碳节能模块，综合运行成本相对较低；

27、4.而且设置的耐磨防堵塞喷头、除雾器在线清洁及数字孪生远程运维，使喷头堵塞率降低，设备连续运行周期延长，故障停机率降低；而且固废资源化、低碳运行的协同，碳排放量减少，避免二次污染，契合双碳环保升级需求尤其适配二氧化硫浓度波动大的复杂烟气场景。