一种烟气辅助脱酸置换循环利用系统的制作方法

1.本发明涉及一种循环利用系统，特别是一种烟气辅助脱酸置换循环利用系统，属于烟气处理技术领域。


背景技术：

2.鉴于现在环保要求越来越高，对于各种锅炉焚烧产生的烟气指标控制要求越来越严格，当下的干法半干法脱酸技术逐渐难以适应环保的高要求，而湿法脱硫的建设成本和运行成本又偏高，烟气处理工艺及效果已达瓶颈。
3.中国发明公开号cn210206425u公开了一种烟道减温脱酸系统，通过碱液对烟气进行脱酸处理，不仅可以对烟气降温，还可以处理烟气中的部分酸性气体，减少了后续烟气处理系统的压力，提高了整个烟气系统的脱酸降温效果。但是碱液在烟气脱酸后，含na碱液在反应和收集过程中会逐渐生成大量na（so4）2、nahso4等影响脱酸效果，因此当碱液罐内的ph值低于设定值的时候，就需要将罐内的碱液重新更换，然而低于设定值的碱液内其实仍然具有不少的碱含量，直接弃用造成了资源浪费且增加了烟气处理的成本，并且废弃的碱液直接排放还会造成环境污染，如果能够将该部分残余的碱液回收利用，则可以有效减少浪费并降低烟气处理的成本。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种烟气辅助脱酸置换循环利用系统，对烟气脱酸的碱液进行循环利用从而降低烟气处理成本并减少环境污染。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种烟气辅助脱酸置换循环利用系统，其特征在于：包含碱液加注单元、碱液存储单元、碱液输送单元、烟道减温单元、碱液外排置换单元和后处理单元，碱液加注单元连接碱液储存单元用于向碱液储存单元中补充碱液，碱液输送单元分别与碱液存储单元和烟道减温单元连接用于将碱液储存单元中的碱液输送至烟道减温单元中对烟气减温脱酸，碱液外排置换单元的两端与碱液存储单元连接构建碱液循环利用回路用于将反应过的废碱液进行置换反应重复利用，后处理单元与碱液外排置换单元连接用于将置换出来的污泥沉淀进行固液分离。
6.进一步地，所述碱液加注单元包含并联设置的主加注单元和备用加注单元，主加注单元和备用加注单元分别包含依次连接的第一球阀、第一过滤器、第一加注泵、第一止回阀和第二球阀，第一球阀的输入端为碱液加注单元的碱液输入端，第二球阀的输出端为碱液加注单元的碱液输出端，第一加注泵和第一止回阀之间旁接有带信号输出的第一压力表。
7.进一步地，所述碱液存储单元包含碱液罐，碱液罐的上端设置有排气口，碱液罐的侧面设置有液位变送器和远传ph测量仪，碱液罐上端碱液输入口通过管道与碱液加注单元连接且碱液罐与碱液加注单元连接管道上设置有电动控制阀。
8.进一步地，所述碱液输送单元包含并联设置的主碱液输送回路和备用碱液输送回路，主碱液输送回路和备用碱液输送回路分别包含依次设置的第三球阀、第二过滤器、多级立式离心泵、第二止回阀和第四球阀，主碱液输送回路和备用碱液输送回路的第三球阀的输入端连接碱液存储单元，主碱液输送回路和备用碱液输送回路的第四球阀的输出端连接电动调节阀的输入端，电动调节阀的输出端连接烟道减温单元，电动调节阀的输入端旁接有第一压力变送器，电动调节阀的输出端旁接有第一电磁流量计。
9.进一步地，所述烟道减温单元包含烟道，烟道的两端呈小口端朝外的锥形，烟道的一端连接有进烟气管，烟道的另一端连接有出烟气管，进烟气管和出烟气管的口径与烟道的小口端的口径大小对应，进烟气管用于连接锅炉，出烟气管用于连接半干反应塔，烟道气管内沿烟气流动方向的垂直面上设置有管网，管网包含多根喷管，多根喷管沿横向和纵向交错设置构成相互连通的网状结构，其中横向设置的喷管两端封闭，纵向设置的喷管下端封闭，纵向设置的喷管上端伸出烟道并汇集成两路管网接口，一路管网接口与碱液输送单元连接，另一路管网接口连接减压阀的输出端，减压阀的输入端连接压缩空气管路，减压阀的输出端旁接有第二压力变送器，喷管上均匀设置有向烟气输送方向喷洒的雾化喷头。
10.进一步地，所述雾化喷头的喷涂距离小于烟道的长度，雾化喷头的雾化覆盖率为100%~200%，雾化喷头材质选用耐磨耐腐蚀合金。
11.进一步地，所述烟道中部串接有膨胀节，膨胀节下端设置有排水孔，排水孔通过排水管与碱液存储单元连接，排水管上串接有自清洗过滤器，自清洗过滤器上对应设置有压差传感器，压差传感器的两个检测端连接在自清洗过滤器的两端，出烟气管上旁接有温度传感器。
12.进一步地，所述碱液外排置换单元包含外排置换池，外排置换池中间设置有一块隔板将外排置换池分隔为置换反应池和沉淀池，隔板上端设置有连通置换反应池和沉淀池的溢流口，置换反应池上侧设置有搅拌器和第一超声波液位计，沉淀池的上侧设置有超第二声波液位计，沉淀池底部沉渣通过管道连接后处理单元进料口并且沉淀池与后处理单元连接管道上设置有第五球阀，后处理单元液体出口连接置换反应池，沉淀池上层清液通过管道连接碱液存储单元并且沉淀池与碱液存储单元连接管道上依次设置有碱液回用泵、第三止回阀和第六球阀。
13.进一步地，所述置换反应池通过碱液输送模块与碱液存储单元连接，碱液输送模块包含并联设置的主碱液管路和备用碱液管路，主碱液管路和备用碱液管路分别包含依次连接的第三过滤器、第七球阀、碱液排出泵、第四止回阀和第八球阀，主碱液管路和备用碱液管路的第八球阀的输出端旁接有第二压力表。
14.进一步地，所述后处理单元包含污泥排出泵和卧式离心机，污泥排出泵的输入端与第五球阀的输出端连接，污泥排出泵的输出端与卧式离心机的输入口连接，卧式离心机的回液口与置换反应池连接。
15.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、本发明的烟气辅助脱酸置换循环利用系统不仅可以在烟气进入烟气处理系统之前对高温烟气进行降温处理，还可以对烟气中的酸性气体进行预处理，减少后续烟气处理系统的压力，同时也可置于烟气处理的最末端作为补充处理，提高整个烟气系统的脱酸降温效果；
2、本发明的烟气辅助脱酸置换循环利用系统将烟气脱酸处理后的碱液低于设定ph值后，将碱液回收至碱液外排置换单元中通过加入ca(oh)2从而从硫酸钠中置换出氢氧化钠，使废弃的碱液能够重新进行利用进行循环脱酸，整个过程碱液都在系统内循环使用不外排，不产生碱废液，降低了烟气脱酸处理的成本，同时也减少了对环境的污染。
附图说明
16.图1是本发明的一种烟气辅助脱酸置换循环利用系统的示意图。
17.图2是本发明的碱液加注单元的示意图。
18.图3是本发明的碱液存储单元的示意图。
19.图4是本发明的碱液输送单元的示意图。
20.图5是本发明的烟道减温单元的示意图。
21.图6是本发明的管网的侧视图。
22.图7是本发明的碱液外排置换单元的示意图。
23.图8是本发明的后处理单元的示意图。
具体实施方式
24.为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
25.如图1所示，本发明的一种烟气辅助脱酸置换循环利用系统，包含碱液加注单元1、碱液存储单元2、碱液输送单元3、烟道减温单元4、碱液外排置换单元5和后处理单元6，碱液加注单元1连接碱液储存单元2用于向碱液储存单元2中补充碱液，碱液输送单元3分别与碱液存储单元2和烟道减温单元4连接用于将碱液储存单元2中的碱液输送至烟道减温单元4中对烟气减温脱酸，碱液外排置换单元5的两端与碱液存储单元2连接构建碱液循环利用回路用于将反应过的废碱液进行置换反应重复利用，后处理单元6与碱液外排置换单元5连接用于将置换出来的污泥沉淀进行固液分离。
26.如图2所示，碱液加注单元1包含并联设置的主加注单元和备用加注单元，主加注单元和备用加注单元分别包含依次连接的第一球阀7、第一过滤器8、第一加注泵9、第一止回阀10和第二球阀11，第一球阀7的输入端为碱液加注单元1的碱液输入端，第二球阀11的输出端为碱液加注单元1的碱液输出端，第一加注泵9和第一止回阀10之间旁接有带信号输出的第一压力表12。
27.如图3所示，碱液存储单元2包含碱液罐13，碱液罐13的上端设置有排气口14，碱液罐13的侧面设置有液位变送器15和远传ph测量仪16，碱液罐13上端碱液输入口通过管道与碱液加注单元1连接且碱液罐13与碱液加注单元1连接管道上设置有电动控制阀17。当液位变送器15检测到碱液罐13的液位低于设定值时，第一加注泵9启动向碱液罐13内加入碱液，当液位变送器15检测到碱液罐13的液位高于设定值，控制第一加注泵9停止工作。
28.如图4所示，碱液输送单元3包含并联设置的主碱液输送回路和备用碱液输送回
路，主碱液输送回路和备用碱液输送回路分别包含依次设置的第三球阀18、第二过滤器19、多级立式离心泵20、第二止回阀21和第四球阀22，主碱液输送回路和备用碱液输送回路的第三球阀18的输入端连接碱液存储单元2，主碱液输送回路和备用碱液输送回路的第四球阀22的输出端连接电动调节阀23的输入端，电动调节阀23的输出端连接烟道减温单元4，电动调节阀23的输入端旁接有第一压力变送器24，电动调节阀23的输出端旁接有第一电磁流量计25。当液位变送器15检测到碱液罐的液位低于设定值，控制多级立式离心泵20停止输送保护输送泵。
29.如图5所示，烟道减温单元4包含烟道26，烟道26的两端呈小口端朝外的锥形，烟道26的一端连接有进烟气管27，烟道26的另一端连接有出烟气管28，进烟气管27和出烟气管28的口径与烟道26的小口端的口径大小对应，进烟气管27用于连接锅炉，出烟气管28用于连接半干反应塔。锥形烟道扩大了烟道截面积，降低了经过烟道的烟气流速，大大提高洗涤脱酸除尘的效果，也有利于水滴的重力沉降便于收集；并且由于脱酸后的溶液可能呈酸性且溶液本身呈强碱性，所以烟道需要考虑防腐处理，从节约成本的角度考虑可以采用耐高温玻璃鳞防腐或采用玻璃钢材质烟道代替钢制烟道。
30.烟道26气管内沿烟气流动方向的垂直面上设置有管网29。如图6所示，管网29包含多根喷管30，多根喷管30沿横向和纵向交错设置构成相互连通的网状结构，其中横向设置的喷管30两端封闭，纵向设置的喷管30下端封闭，纵向设置的喷管30上端伸出烟道并汇集成两路管网接口，一路管网接口与碱液输送单元3连接，另一路管网接口连接减压阀31的输出端，减压阀31的输入端连接压缩空气管路，减压阀31的输出端旁接有第二压力变送器32，喷管30上均匀设置有向烟气输送方向喷洒的雾化喷头33。雾化喷头33的喷涂距离小于烟道的长度，防止喷雾水量过大，水汽蒸发不完全，从而形成水流顺烟道流入半干反应塔。雾化喷头33设计时要充分考虑覆盖率，在不增加多少烟气阻力的情况下，雾化喷头33的布置选型雾化覆盖率在100%~200%，可充分对烟气进行过滤，提高处理效果。材质选用耐磨耐腐蚀合金，如316l、1.4529、c-276等材质，喷雾方向为顺烟气流动方向，防止逆向喷淋水滴倒灌至锅炉侧。
31.运行期间保持碱液输送管路第一压力变送器24压力与压缩空气管路第二压力变送器32压力基本相同，确保管网雾化喷嘴33雾化效果，碱液输送管路压力通过调节电动调节阀23开度控制，压缩空气管路压力通过减压阀31控制。当第一电磁流量计25反馈低于设定值区间，电动调节阀23每延时2s开度调节 5%，当第一电磁流量计25反馈高于设定值区间，电动调节阀23每延时2s开度调节-5%，使碱性溶液的输送流量控制在设定范围之内。
32.考虑排水及烟道冷热伸缩问题，烟道26中部串接有膨胀节34，膨胀节34下端设置有排水孔35，排水孔35通过排水管与碱液存储单元2连接，排水管上串接有自清洗过滤器36，自清洗过滤器36上对应设置有压差传感器37，压差传感器37的两个检测端连接在自清洗过滤器36的两端，出烟气管28上旁接有温度传感器38，实时监测出口烟温，也可根据温度反馈调节碱液输送量。由于洗涤过烟气的溶液也过滤掉部分烟气中的粉尘，因此由烟道膨胀节34的排水孔35排出的溶液在回收利用前通过自清洗过滤器36过滤处理，防止溶液中的粉尘颗粒阻塞雾化喷头33。当压差传感器37检测到自清洗过滤器36两端的压差高于设定值时，自清洗过滤器36启动自清洗，当压差低于设定值，自清洗过滤器36停止自清洗，保证自清洗过滤器36可靠稳定运行。
33.如图7所示，碱液外排置换单元5包含外排置换池，外排置换池中间设置有一块隔板41将外排置换池分隔为置换反应池39和沉淀池40，隔板41上端设置有连通置换反应池39和沉淀池40的溢流口，置换反应池39上侧设置有搅拌器42和第一超声波液位计43，沉淀池40的上侧设置有超第二声波液位计44，可远程实时监测液位。沉淀池40底部沉渣通过管道连接后处理单元6进料口并且沉淀池40与后处理单元6连接管道上设置有第五球阀45，后处理单元6液体出口连接置换反应池39，沉淀池40上层清液通过管道连接碱液存储单元2并且沉淀池40与碱液存储单元2连接管道上依次设置有碱液回用泵46、第三止回阀47和第六球阀48。当碱液罐ph测量值低于设定值，控制碱液排出泵51启动，当碱液罐液位低于设定值或置换反应池39液位高于设定值时，自动停止碱液排出泵51。当沉淀池40液位高于设定值时控制碱液回用泵46启动，当液位低于设定值或碱液罐13液位高于设定值时控制浆液回用泵46停止。
34.置换反应池39通过碱液输送模块与碱液存储单元2连接，碱液输送模块包含并联设置的主碱液管路和备用碱液管路，主碱液管路和备用碱液管路分别包含依次连接的第三过滤器49、第七球阀50、碱液排出泵51、第四止回阀52和第八球阀53，主碱液管路和备用碱液管路的第八球阀53的输出端旁接有第二压力表54。
35.本发明可适用各种脱酸剂包括ca（oh）2、naoh、nahco3等，甚至是厂区废碱液也可用本本系统作为脱酸反应剂。考虑含na碱液在反应和收集过程中会逐渐生成大量na（so4）2、nahso4等影响脱酸效果，本发明设计了碱液外排置换单元5。碱液置换反应工艺是当碱液罐13远传ph测量仪16测量值低于设定值时，将碱液罐13含na（so4）2的碱液通过碱液排出泵51输送至置换反应池39，再向置换反应池39中加入定量的ca(oh)2，再通过浆液置换反应池顶部设置的搅拌器42充分搅拌规定时间进而发生ca(oh)2 na2so4=caso4 2naoh反应生成硫酸钙沉淀物同时再置换出氢氧化钠，当置换反应池39液位达到溢流口，反应后的浆液即溢流至沉淀池40，溢流进沉淀池40的浆液经过一段时间静置，硫酸钙及粉尘逐渐沉淀，沉淀池40上部为氢氧化钠清液通过碱液回用泵46返回碱液罐13循环利用，下部污泥外排至后处理单元6。
36.如图8所示，后处理单元6包含污泥排出泵55和卧式离心机56，污泥排出泵55的输入端与第五球阀45的输出端连接，污泥排出泵55的输出端与卧式离心机56的输入口连接，卧式离心机56的回液口与置换反应池39连接。考虑沉淀池40中硫酸钙沉淀物的处理，本发明设计有后处理单元6，污泥排出泵55采用螺杆泵，沉淀池中沉淀的硫酸钙和污泥通过污泥排出泵55输送至卧式离心机56进行甩干分离，脱去大部分水分的沉淀物从卧式离心机下料口落入灰库进行外运，因含大量硫酸钙可作为建筑材料的原材料废物利用，而分离出来的浆液继续返回置换反应池39循环处置。
37.本发明适用各种碱性反应剂，甚至是厂区生产产生的废碱液也可作为脱酸剂使用，用于半干反应塔系统实现二次利用节能减排，不仅可以对烟气降温，还可处理烟气中的部分酸性气体，减少后续烟气处理系统的压力，也可置于烟气处理的末端作为补充处理，提高整个烟气系统的脱酸降温效果。本发明烟道雾化管网也可直接接入一路工业水，不仅可以直接降温除尘，还可与碱性脱酸剂切换使用，实现定期清洗供碱管道和烟道，防止高温结垢，提高系统稳定性。本发明用于烟道脱酸的反应剂可以实现回收置换循环再生和再利用，降低运营成本，且配套有后处理，整个系统运行仅产生固体废渣且可废物再利用。本发明的
烟道扩大了烟道截面积，降低了经过烟道的烟气流速，大大提高洗涤脱酸除尘的效果，也有利于水滴的重力沉降便于收集。本发明整个工艺系统的必要环节均设有远传仪表，结合dcs或plc实现远程可控还可根据运行工况自动调节供给量，提高运行可靠性。本发明作为烟气系统的辅助处理系统，布置形式灵活多变，可置于烟气系统前端预处理也可至于中间段或者末端作为补充，对于半干法及湿法脱硫系统均适用。
38.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。