CN100488602C

CN100488602C - 持液槽侧置式烟气脱硫装置

Info

Publication number: CN100488602C
Application number: CNB2006100464425A
Authority: CN
Inventors: 齐慧敏; 方向晨; 刘忠生; 彭德强
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2026-04-25
Also published as: CN101062462A

Abstract

本发明公开了一种持液槽侧置式烟气脱硫装置，它由烟气脱硫段和侧置式持液槽组成。烟气从烟气脱硫段底部进入，与顶部喷淋落下的吸收液逆流接触，烟气中的二氧化硫被脱除；落到烟气脱硫段底部的吸收液自流入烟气脱硫段侧下方的持液槽，烟气脱硫段底部不存留液体；在持液槽上部安装搅拌器，防止吸收液中的悬浮颗粒物沉淀，持液槽底部鼓入氧化空气，氧化后的气体进入烟气脱硫段随净化后烟气一起排放。烟气脱硫段正下方的空间作为循环泵房。

Description

持液槽侧置式烟气脱硫装置

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫装置，特别是以石灰、石灰石粉、轻烧氧化镁粉、菱镁矿石粉为脱硫剂的烟气脱硫装置。

背景技术

石灰、石灰石粉、轻烧氧化镁粉、菱镁矿石粉是烟气脱硫的主要脱硫剂，特别是石灰和石灰石粉因为成本低廉而经常作为烟气脱硫剂使用。烟气脱硫设备一般采用烟气喷淋吸收塔，如2002年4月化学工业出版社出版的《燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例》第70页～76页的吸收塔示意图，吸收塔的上部是烟气与吸收液接触的脱硫段，吸收塔的下部是持液槽，用泵将吸收液抽出输送到吸收塔上部的喷淋联管，通过雾化喷头等喷淋，吸收烟气中SO₂的吸收液落回持液槽。由于上述吸收剂和反应产物均是水溶性很低的物质，所以必须通过不断搅拌防止吸收液中的固体颗粒物沉淀，此类吸收塔的搅拌方式一般采用持液槽侧壁安装搅拌器的方式，搅拌也使鼓入持液槽内的氧化空气更好的分散。

上述气液接触烟气脱硫段与持液槽建成一个整体的吸收塔，有如下不足：(1)受烟气脱硫段截面积限制，持液槽截面积不能太大，因此，为保证气液接触良好和有较大的持液槽容积，吸收塔很高，这使吸收塔单位体积造价较高，吸收液输送动力较大；(2)受烟气脱硫段尺寸限制，持液槽容积不宜太大，因此，吸收液停留时间短，这就要求使用粒径较小的脱硫剂以保证脱硫剂及时溶解来保持吸收液达到一定的pH值，而粒径较小的脱硫剂意味着较高的试剂费用；(3)需要在持液槽侧壁上安装多个专用搅拌器，造价高，难维修，搅拌器主轴与持液槽壁之间的密封难度大；(4)由于持液槽与烟气脱硫段是一个整体，持液槽侧壁上有吸收液抽出管线、补充吸收液管线、氧化空气管线、搅拌器主轴穿过侧壁的支撑和连接构件等，因此，持液槽适宜于采用金属材质，而金属材质又长期浸泡在偏酸性的吸收液中，防腐难度大。

CN2689071Y公开了一种烟气脱硫塔，包括一个外筒体和安装在外筒体内的反应器，外筒体和反应器的筒壁为多层复合结构，即外筒体和反应器的筒壁的外层为一层金属母体层，在金属基体层的内侧涂有一层防腐涂料层，在防腐涂料层的内侧粘合有一层由热固性玻璃钢材料制成的玻璃钢层。CN2668235Y公开了一种高气速烟气脱硫塔，包括一个筒形的塔身，在塔身下端和上端分别有进气口和出气口，塔身内腔由下至上分为多级烟气处理段，每一级烟气处理段的上部设置有一个液体喷淋装置，每一级烟气处理段与后一级烟气处理段之间均设置有可使通过的烟气分散的气体分布器，在最后一级烟气处理段与出气口之间还设置有一个用来去除水雾的除雾器。CN2569892Y公开了一种烟气脱硫塔，设置至少一块呈锯齿形状折板的除雾器与壳体连接，与壳体相连接的管道安装在除雾器的下部，单孔螺旋喷嘴与管道相连接。CN1593725A公开了一种烟气脱硫塔，在烟气进口区内设有对气体进行导流均布的蜂窝格栅填料；在循环喷头区内布置喷嘴，喷嘴采用双层布置，同一层内相邻的两个喷嘴所成的角度α为30°～80°。上述技术从烟气脱硫塔体防腐、缩小反应塔尺寸、减少烟气带水、提高气液接触效率等方面提出了新的技术方案，但均未解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明设计一种烟气脱硫装置，可以降低脱硫装置高度、避免从持液槽侧壁安装搅拌器带来的密封问题、降低装置造价、降低试剂费用、降低防腐难度。

本发明通过对使用低水溶性脱硫剂的烟气脱硫系统进行充分研究，得出如下研究结论：

(1)由于脱硫剂本身以及反应产物的溶解度较低，反应系统中存在大量固体颗粒物，这些固体物的密度远大于水，极易沉积，所以脱硫塔的持液槽需要充分的搅拌操作。

(2)烟气与脱硫吸收液在脱硫塔内接触过程中，并不是如本领域知识认识的那样，完成了SO₂与脱硫吸收液的中和反应。通过深入研究发现，在脱硫吸收液与烟气在脱硫塔内接触过程时，仅有少部分SO₂与脱硫吸收液中溶解的脱硫剂发生了中和反应，烟气中的大部分SO₂只是溶解在吸收液中，而并未与脱硫剂完成中和反应，主要原因是脱硫剂的溶解度较低，吸收液中可反应的脱硫剂量较少。溶解在吸收液中的SO₂与脱硫剂完全中和反应需要较长的时间，即脱硫剂在水相中的溶解——反应消耗——再溶解——再反应消耗是SO₂与脱硫剂完全中和反应的过程，该过程需要较长的时间。在脱硫塔中，表现的是中和反应大部分发生在烟气与脱硫吸收液脱离接触后完成，主要是在持液槽中完成，而不是在气液接触区完成。

(3)由上所述，由于认识到烟气脱硫塔中气液接触过程主要是SO₂溶于吸收液的过程，而并非在此过程中进行了充分的中和反应。因此，脱硫吸收液的PH值并非需要很高，溶解SO₂后吸收液的PH值可以表现为酸性，而酸性的吸收液循环至持液槽时，更有利于脱硫剂的溶解，进而提高脱硫剂的利用率。

根据以上研究结果，本发明提出包括如下结构烟气脱硫装置：

烟气脱硫装置包括气液接触区，搅拌中和持液槽，以及吸收液循环设施。其中气液接触区设置为各种脱硫塔式结构，搅拌中和持液槽设置在脱硫塔的侧下方并与脱硫塔相通，在脱硫塔内吸收SO₂后的吸收液可以靠重力自流入搅拌中和持液槽。

吸收液循环设施包括循环泵及相应管线，循环泵可以设置在脱硫塔下方。烟气入口可以设置在脱硫塔下部，也可以设置在搅拌中和持液槽上部，但优选前者。净化后烟气出口设置在脱硫塔上部。脱硫塔可以采用本领域常规结构，如筒式结构，脱硫塔内可以设置适宜的填料，也可以为空塔喷淋结构，也可以是设置适宜内构件的脱硫塔结构。搅拌中和持液槽为形状适宜的容器结构。侧壁下部设置物料出口，用于排出固体及液体物料。侧壁中上部设置循环吸液出口，与循环泵入口相通。侧壁上部或顶部可以设置脱硫剂等物料的补充入口。搅拌中和持液槽内下部可以设置布气管，用于补充含氧气体以氧化中和反应产物。搅拌设备为搅拌轴上设置的叶片结构，搅拌轴水平或垂直设置，当搅拌轴垂直设置时，搅拌轴从搅拌中和持液槽顶部与动力设备联接。当搅拌轴水平设置时，搅拌轴从搅拌中和持液槽侧壁与动力设备联接，并且搅拌轴的位置高于搅拌中和持液槽内液面，以减少腐蚀，此时需设置尺寸较大的板式叶片，使叶片至少一部分可以浸入搅拌中和持液槽液面以下，产生有效的搅拌效果。搅拌中和持液槽内可以设置适量隔离板，形成带状沟形持液槽，以增强中和反应效果。

与现有烟气脱硫装置相比，本发明具有如下优点：

(1)持液槽容积不受脱硫塔限制，脱硫塔可以降低高度，节省设备投资。适当增加持液槽的容积可以提高中和反应停留时间，提高脱硫剂的利用率，减少固体废物的排放量。

(2)搅拌设备的主轴通过搅拌中和持液槽顶部或高于液面的侧壁与外部动力设备联接，动密封处的腐蚀问题可以有效解决。现有技术中动密封处于腐蚀性溶液长时间浸泡状态下，其防腐问题难以有效解决。本发明装置的结构可以有效解决该问题。

附图说明

图1本发明烟气脱硫装置侧视结构示意图。

图2是本发明带状沟形持液槽俯视结构示意图。

图3是本发明带状沟上使用的一种主轴与液面平行的搅拌叶轮结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明装置的结构和技术效果。

本发明持液槽侧置式烟气脱硫装置包括如下内容(见附图1)：

(1)烟气脱硫段(即气液接触区)；

(2)烟气脱硫段侧下方的持液槽(即中和反应区)；

(3)烟气脱硫段正下方的循环泵房。

其中，烟气脱硫段安装在混凝土构筑的平台上，烟气脱硫段可以选用防腐混凝土或防腐砖石结构，也可以采用不锈钢或加防腐衬里(例如橡胶衬里)的其它金属材质，优选防腐金属材质。烟气脱硫段内，上部安装一层或多层喷淋联管，每层喷淋联管安装多个雾化喷嘴；如果是一层喷淋联管，可在脱硫段内装填格栅等填料。雾化喷嘴可选用传统的空心锥切线型、实心锥切线型、螺旋型等。在喷淋联管上部安装除雾器，除雾器可选用折流板除雾器或旋流板除雾器。烟气脱硫段底部为倾斜设计，易于吸收液自流入侧下方的持液槽，没有液体存留在底部。在烟气脱硫段内，烟气与吸收液逆流接触，完成烟气脱硫过程。

持液槽位于烟气脱硫段侧下方，其截面积一般大于烟气脱硫段截面积，因此，达到同样或较大的容积，持液槽高度较小，持液槽加上烟气脱硫段的总高度较小。持液槽可选用金属结构，也可以采用混凝土或防腐砖石结构，优选混凝土或防腐砖石结构，防腐墙面可以采用花岗岩石、耐酸瓷板等。持液槽可以是圆筒形、方池形、带状沟形(如附图2)，持液槽顶部有密封盖板，密封盖板可以是耐酸水泥板，也可以在混凝土支撑梁上安装工程塑料等防腐盖板；搅拌器从持液槽上部安装，搅拌器可以是一台或多台。可以选用普通的搅拌器。搅拌器主轴可以垂直于液面，也可以与液面平行。圆筒形、方池形持液槽优选主轴与液面垂直的搅拌器，搅拌器电机安装在持液槽盖板之上。带状沟形持液槽可设计成入口高、出口低的形式促进流动，也可以通过沟的宽窄控制吸收液流速，尽可能不用搅拌器，当确实需要搅拌器时，搅拌器主轴可与液面垂直，也可以与液面平行。当选用后一种搅拌器时，搅拌器主轴应高于液面，搅拌叶轮(叶翅)浸入吸收液的深度小于其半径，通过搅拌叶轮旋转打水推动吸收液流动(如附图3)。搅拌器主轴、叶轮或搅拌翅应选用防腐材质或防腐层，例如陶瓷、搪瓷、塑料、碳化硅、橡胶等。持液槽底部安装枝状布气管，布气管上安装多个布气头。

进出持液槽的物料有：从烟气脱硫段自流进入的吸收液，用泵抽出去烟气脱硫的吸收液，排出持液槽去固液分离并做进一步处理的吸收液，向持液槽补充的吸收(浆)液；从持液槽底部鼓入的氧化空气，氧化后的气体去烟气脱硫段随烟气排放。

烟气脱硫段正下方的空间，作为吸收液循环泵泵房使用，不需要另建泵房。

本发明将持液槽布置在烟气脱硫段的侧下方，持液槽尺寸不受烟气脱硫段尺寸限制，其截面积可大于烟气脱硫段截面积许多，降低了烟气脱硫装置的总高度，也降低了吸收液循环泵的扬程，减少的动力消耗。持液槽布置在烟气脱硫段旁边，可在其上部安装搅拌器，不必安装在侧壁上，因此，降低了搅拌器的制造和安装难度；搅拌器主轴不必穿过侧壁，因此，没有主轴与侧壁之间的密封问题；在持液槽侧壁开孔少，易防腐。当持液槽采用带状沟设计时，可明显降低搅拌器的动力消耗。

Claims

1、一种持液槽侧置式烟气脱硫装置，包括气液接触区，搅拌中和持液槽，以及吸收液循环设施；其特征在于气液接触区为脱硫塔式结构，搅拌中和持液槽设置在脱硫塔的侧下方并与脱硫塔相通，在脱硫塔内吸收SO₂后的吸收液靠重力自流入搅拌中和持液槽；吸收液循环设施包括循环泵及相应管线，循环泵设置在脱硫塔下方。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于烟气入口设置在脱硫塔下部，或者设置在搅拌中和持液槽上部，净化后烟气出口设置在脱硫塔上部。

3、按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的脱硫塔内设置适宜的填料，或者为空塔喷淋结构。

4、按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的搅拌中和持液槽侧壁下部设置物料出口，用于排出固体及液体物料；侧壁中上部设置循环吸液出口，与循环泵入口相通；侧壁上部或顶部设置脱硫剂物料的补充入口；搅拌中和持液槽内下部设置布气管，用于补充含氧气体以氧化中和反应产物。

5、按照权利要求1所述的装置，其特征在于搅拌中和持液槽设置搅拌设备，搅拌设备为搅拌轴上设置的叶片结构，搅拌轴水平或垂直设置，当搅拌轴垂直设置时，搅拌轴从搅拌中和持液槽顶部与动力设备联接；当搅拌轴水平设置时，搅拌轴从搅拌中和持液槽侧壁与动力设备联接，并且搅拌轴的位置高于搅拌中和持液槽内液面。

6、按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的搅拌持液槽是圆筒形、方池形，持液槽顶部有密封盖板。

7、按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的搅拌持液槽是带状沟形，搅拌器主轴与液面垂直，或者与液面平行，带状沟形搅拌持液槽设计成入口高、出口低的形式促进流动。