CN101861199A - 多级式烟气脱硫喷淋塔 - Google Patents

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许正涛
李永旺
张明
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    • B01D53/505Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound in a spray drying process

Abstract

一种多级式烟气脱硫喷淋塔,包括初级脱硫洗涤器(5)和次级脱硫喷淋塔,所述初级脱硫洗涤器(5)的出口与所述次级脱硫喷淋塔的入口相连通。该初级脱硫洗涤器(5)包括初级脱硫吸收浆液喷淋层(4),用于喷射待与烟气反应的吸收浆液。这种多级式烟气脱硫喷淋塔还包括回流管(8),所述回流管(8)连接在初级脱硫洗涤器(5)的底部与次级脱硫喷淋塔之间,由此,吸收浆液经该回流管(8)回流至所述次级脱硫喷淋塔。

Description

多级式烟气脱硫喷淋塔 技术领域
本发明涉及一种可以应用于火力发电厂的烟气处理装置,特别 淋塔。 背景技术
目前国内几家大的石灰石-石膏湿法脱硫技术公司引进的烟气 脱硫技术主要来自: 1 ) 日本荏源公司; 2 ) 日本川崎重工; 3 ) 德 国比晓夫公司; 4 ) 德国斯坦米勒公司; 5 ) 美国 Marsulex环境技 术有限公司; 6 ) 美国巴威 (B&W ) 公司; 7 ) 奥地利能源及环境 股份公司 (AEE ) ; 8 ) 法国阿尔斯通 (ALSTON ) 公司; 9 ) 三菱 重工等九家烟气脱硫技术支持方, 所应用的烟气脱硫塔的塔型多 采用喷淋、 鼓泡、 液柱等设计理念。
下面就现有的烟气脱 ^技术的概况做一下筒要描述,以便于更 充分地理解本发明。
(一 ) 烟气吸收原理
喷淋塔:
吸收浆液通过喷嘴雾化喷入喷淋塔,分散成细小的液滴从而形 成巨大的气液接触表面, 覆盖喷淋塔的整个断面。 这些液滴与塔 内烟气逆流接触, 发生传质与吸收反应, 烟气中的 so2、 so3
HC1、 HF被吸收。 S02吸收产物的氧化和中和反应在喷淋塔底部的 氧化区完成并最终形成石膏。 在气液两相传质体系中, 烟气为连 续相, 浆液为分散相。 主要通过分散液滴以提高传质表面, 从而 提高传质速率。
鼓泡塔:
烟气通过数千根喷射管均匀分散分布到浆液中去,喷入浆液的 烟气在浆液内部产生气泡, 形成两相射流后产生沸腾状气泡并浮 化空气从鼓泡反应器的底部进入, 经分配管线均勾分配到浆液中, 使 CaS03氧化为 CaS04。 在气液两相传质体系中, 浆液为连续相, 烟气为分散相。 主要通过气流高速喷射加快气泡表面液膜更新提 高传质速率。
液柱塔:
浆液由设置在塔内的母管上的喷嘴向上喷出液柱,浆液在上升 及下落时 2 次与烟气接触, 在反应区停留时间较长, 落下的液体 与向上喷出的吸收浆液相互撞击在塔内形成大量的液滴, 大大提 高了气液的接触面积, 因此具有优异的脱硫性能。 在气液两相传 质体系中, 烟气为连续相, 浆液为分散相。 主要通过分散液滴以 提高传质表面, 从而提高传质传质速 '率。
(二) 各种塔型特点
喷淋塔
1 ) 喷淋塔的构造为圆柱塔, 有的顶部布置内包藏型烟道, 这 样除雾器可以低位布置;
2 ) 采用双向或螺旋状喷嘴, 所喷出的环状液膜气液接触效率 高, 能达到高效吸收性能和高除尘性能, 同时, 如采用螺旋喷嘴, 为喷嘴压力低, 需要泵的动力小, 节能;
3 ) 通过烟气流速的最适中化和布置合理的导向叶片, 达到低 阻力、 节能的效果;
4 ) 喷淋塔出口部具有的除水滴作用可降低除雾器负荷, 确保 除雾器出口水滴达标;
5 ) 喷淋塔内部只布置有喷嘴, 构造简单且没有结垢堵塞;
6 )通过控制泵运行台数, 可以针对负荷的变化达到经济运行;
7 ) 喷淋系统采用单元制设计, 每个喷淋层配一台与之相连接 的喷淋塔浆液循环泵。
鼓泡塔
1 ) 具有很大的操作弹性, 能够根据不同含硫工况, 自动调节 浸液深度, 从而调节增压风机的叶片, 以此达到最小的能耗;
2 ) 适用的燃料广泛, 甚至适用于含有高浓度铝, 氟化物和氯 化物的煤种;
3 ) 因为其液态吸收剂是连续相的, 而烟气则是扩散相的, 喷 入浆液的气泡表面的快速更新提高了传质速率, 所以具有很高的 脱 ϋ和除尘效率; 4 ) 因为其运行状态时 PH值较低, 大约在 4.5-5.5之间, 所以 其氧化反应完全, 石灰石的利用率很高, 不易结垢;
5 ) 石膏结晶粒径大, 品质好, 便于石膏脱水;
6 ) 该工艺更适用于中高含硫量、 硫分变化范围较大的机组使 用。
液柱塔
1 )由于喷浆母管安置较低, 液柱塔的高度低于传统的吸收塔, 使吸收塔再循环泵压头降低, 可降低能耗;
2 ) 液柱塔的浆液在上升及下落时 2次与烟气接触进行脱硫, 浆液在反应区停留时间长, 落下的液体与向上喷出的吸收浆液相 互撞击在塔内形成大量的液滴, 大大提高了气液的接触面积, 因 此具有高的脱石克效率;
3 ) 液柱塔压损低于传统的喷淋塔;
4 ) 落下的液体对喷淋管和喷嘴进行自沖洗, 不会结垢, 且喷 浆管只有 1层, 维修容易;
5 ) 喷淋系统采用母管制设计, 根据需要配置多台吸收塔浆液 循环泵, 不受单台循环泵流量限制;
6 ) 因为采用无压喷嘴, 因此液柱塔的设计适用于更高固体颗 粒浓度, 石膏浆液运行浓度达 30% , 有利于吸收效率的提高, 而 且改善石膏品质。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是: 对现有的塔型进行设计改进、 合理优化, 在充分对比各家脱硫吸收塔技术的基础上, 汲取上述 各家设计上的优势, 提供一种适应于湿式石灰石-石膏的脱¾ 支术 的烟气脱硫喷淋塔, 使其降低能耗、 投资和运行费用。
本发明的技术方案是提供一种多级式烟气脱硫喷淋塔,包括初 级脱石充洗涤器和次级脱石 Tu喷淋塔, 所述初级脱石 洗涤器的出口与 所述次级脱石充喷淋塔的入口相连通。 该初级脱石 洗涤器实际上实 现为烟冷洗涤器, 包括初级脱硫吸收浆液喷淋层, 用于喷射待与 烟气反应的吸收浆液, 该吸收浆液可以实现为石灰石浆液。 石灰 石浆液被引到烟冷洗涤泵入口, 从而使石灰石浆液被充分利用。 所述次级脱硫喷淋塔实际上是主吸收塔, 在下文中有时也简称为 喷淋塔。
这种多级式烟气脱硫喷淋塔还包括回流管,所述回流管连接在 烟冷洗涤器的底部与所述次级脱硫喷淋塔之间, 由此, 吸收浆液 经该回流管回流至所述次级脱石 喷淋塔。
本发明的多级式烟气脱硫喷淋塔的设计优势以及所能实现的 技术效果是:
•该多级式烟气脱硫喷淋塔的设计理念简单实用: 巧妙地将烟 冷洗涤器和喷淋塔有机结合, 设计成一种有别于传统理念上的预 洗涤器。 这样, 利用喷淋塔入口前烟道形成烟冷洗涤器, 在烟冷 洗涤器内一次脱硫, 在喷淋塔内二次脱石克, 从而达到大大降低喷 淋塔外形尺寸及降低液气比和循环泵流量扬程的目的。
- 改变传统的吸收浆液 (例如石灰石浆液) 直接进塔的方法, 本发明采用石灰石浆液通过烟冷洗涤泵入口加入, 通过烟冷洗涤 泵加入到烟冷洗涤器的喷淋层喷嘴, 实现石灰石浆液的均勾混合。
-新鲜的石灰石浆液通过烟冷洗涤泵及喷淋管嘴喷射到烟冷洗 涤器, 在烟冷洗涤器内不但可以实现冷却烟气的目的, 还可以达 到明显提高一次脱^ 效果的功效。
- so2在烟冷洗涤器内实现预脱除后, 可使烟气中的 so2含量 大大降低 (特别适应于高硫煤) , 这样喷淋塔内二次脱除的液气 比就可以大幅度降低。
♦由于进入喷淋塔的烟气内 so2含量大大降低, 在出口浓度不 变的情况下, 必然导致喷淋塔的吸收浆液喷淋层数量的减少, 从 而实现成本节约。
'由于喷淋塔内二次脱除的液气比降低, 必然导致循环浆液量 的减少, 从而实现喷嘴数量的大量减少, 实现喷嘴采购成本的降 低。
-喷淋塔的吸收浆液喷淋层数量的减少将导致喷淋塔高度的降 低; 浆液循环量的减少, 将导致喷淋塔浆液池的高度降低, 这都 能实现喷淋塔材料成本减少。
-由于浆液池变小, 所需的搅拌器数量必然变少, 从而实现采 购成本的降低。 - 由于浆液池的变小、 变低, 以及进入喷淋塔的烟气内 so2 浓度降低, 其所需的氧化风机流量及压头必然降低, 从而实现成 本节约。
-由于循环浆液量的减少, 大大降低喷淋塔循环泵的流量; 由 于喷淋塔塔高降低, 必然导致循环泵扬程的降低; 这样就实现循 环泵采购成本的大幅度节约, 特别是对于高硫煤和百万机组的脱 硫项目, 国内无法实现循环泵国产化, 其成本优势尤为明显。
•循环泵流量及扬程的减少, 将导致电机功率大幅度降低, 从 而实现节能。
-由于烟冷洗涤器和喷淋塔的巧妙结合, 喷淋塔入口处的干湿 界面将不再产生, 从而大量减少喷淋塔入口处 C276贴衬(一种防 腐蚀合金) 的采购量, 实现成本节约 (烟冷洗涤器入口处按经验 只需刷耐高温玻璃鳞片即可) 。
-由于喷淋塔入口前增加烟冷洗涤器, 进入喷淋塔的烟气的温 度降低到饱和温度 50度左右, 这样既保护了喷淋塔衬里, 延长其 使用寿命, 又可以保护塔内喷淋层。 附图说明
以下参照附图结合实例来说明根据本发明的优选实施例, 其 中:
附图 1 为根据本发明第一实施例的柱状多级式烟气脱石巟喷淋 塔的设计筒图, 该塔带有立式烟冷洗涤器;
附图 2 为根据本发明第二实施例的烟气折返多级式烟气脱硫 喷淋塔的设计简图, 该塔带有立式烟冷洗涤器; 以及
附图 3 为根据本发明第三实施例的柱状多级式烟气脱硫喷淋 塔的设计简图, 该塔带有卧式烟冷洗涤器。
图中的附图标记与其所指代的部件的对应关系为:
1、 烟冷洗涤器入口, 2、 工艺水补水喷淋层, 3、 事故冷却水 喷淋层, 4、 烟冷洗涤器喷淋层, 5、 初级脱硫洗涤器 (也称为烟 冷洗涤器) , 6、 烟冷洗涤泵, 7、 吸收浆液管, 8、 回流管, 9、 膨胀节, 10、 次级脱硫喷淋塔 (也简称为喷淋塔) 内的吸收浆液 喷淋层, 1 1、 隔板, 12、 喷淋塔出口, 13、 浆液池, 14、 除雾器。 具体实施方式
第一实施例
参照图 1, 对根据本发明第一实施例的柱状多级式烟气脱硫喷 淋塔描述如下。
本实施例的初级脱硫洗涤器 (烟冷洗涤器) 5构造为利用次级 脱石克喷淋塔入口之前的烟道构建的塔型 , 其中从上到下依次设置 有烟冷洗涤器入口 1、 工艺水补水喷淋层 2、 事故冷却水喷淋层 3、 烟冷洗涤器喷淋层 4。 另外, 将吸收浆液(优选为石灰石浆液) 管 道的调节阀及其回流管 8 布置在靠近烟冷洗涤泵 6 的最下层平台 上, 然后吸收浆液管 7连到烟冷洗涤泵 6 的入口。 这样, 来自吸 收浆液管 7 的石灰石浆液被烟冷洗涤泵 6 泵送进入烟冷洗涤器, 到达烟冷洗涤器喷淋层 4。烟气从最上方的烟冷洗涤器入口 1进入, 同样到达烟冷洗涤器喷淋层 4。 在这里, 新鲜的石灰石浆液经过烟 冷洗涤器喷淋层 4 的喷嘴喷出, 与烟气充分接触反应, 完成在烟 冷洗涤器 5 中的一次脱硫。 烟冷洗涤器喷淋层 4 的喷嘴优选地采 用上下双出口的结构, 以便加强均匀混合效果。
如图 1所示, 本实施例的次级脱硫喷淋塔为大致柱状结构, 从 下至上依次设置有浆液池 13、 次级脱^ <喷淋塔入口、 次级脱 u吸 收浆液喷淋层 10、 除雾器 14和喷淋塔出口 12。 落到烟冷洗涤器 5 底部的浆液将由该底部的放尽口经回流管 8 自流返回喷淋塔的浆 液池 13 , 完成石灰石浆液的均勾混合。
烟冷洗涤器 5通过膨胀节 9与喷淋塔相连通,经过一次洗涤脱 硫后, 湿烟气从烟冷洗涤器出口经膨胀节 9 进入喷淋塔入口, 进 一步经过次级脱硫吸收浆液喷淋层 10进行二次脱硫。 之后, 净烟 气从喷淋塔出口 12进入净烟道入口, 完成脱硫操作。
第二实施例
参照图 2 , 对根据本发明第二实施例的烟气折返多级式烟气脱 硫喷淋塔描述如下。
本实施例的初级脱硫洗涤器的构造与第一实施例中的完全相 同, 因此这两个实施例中结构和 /或功能相同的部件采用了相同的 附图标记来表示。
如图 2所示, 不同于第一实施例, 本第二实施例的次级脱石充喷 淋塔为烟气折返式结构。 也就是说, 喷淋塔包括位于最下方的浆 液池 13、 喷淋塔入口、 设置在喷淋塔入口上方的次级脱 υ吸收浆 液喷淋层 10、 设置在喷淋塔入口对面的喷淋塔出口 12、 以及隔板 1 1 , 其中隔板 1 1 与喷淋塔的塔底大致垂直地延伸到低于塔顶的位 置, 将喷淋塔入口和次级脱硫吸收浆液喷淋层 10两者与喷淋塔出 口 12隔开。 这样, 经过一次洗涤脱硫后的湿烟气从烟冷洗涤器出 口经膨胀节 9 进入喷淋塔入口, 进一步向上运动经过次级脱石克吸 收浆液喷淋层 10 进行二次脱硫。 之后, 净烟气穿过隔板 1 1 的上 边缘与塔顶之间形成的空隙再回落, 这样, 烟气中的液滴可以被 惯性分离出来, 最终经过惯性分离的烟气从喷淋塔出口 12进入净 烟道入口, 完成脱 υ操作。
在上述两个实施例中, 初级脱5 洗涤器 5 均采取了立式的结 构, 即, 洗涤器 5 的主体基本上竖直延伸, 洗涤器的入口的轴线 与出口的轴线相垂直。 这种立式的洗涤器特别适用于具备气气换 热器 ( GGH ) 的喷淋塔结构。
第三实施例
参照图 3 , 对根据本发明第三实施例的柱状多级式烟气脱硫喷 淋塔描述如下。
本实施例的初级脱硫洗涤器和次级脱硫喷淋塔的构造与第一 实施例中的完全相同, 只不过是本实施例的初级脱石克洗涤器所处 的方位发生了变化。 因此这两个实施例中结构和 /或功能相同的部 件采用了相同的附图标记来表示。
如图 3所示, 视现场实际条件, 初级脱^ ^洗涤器 5可以采用卧 式的结构, 即, 洗涤器 5 的主体基本上水平地延伸, 洗涤器的入 口的轴线与出口的轴线相平行, 甚至于两轴线相重合。 这种卧式 的洗涤器特别适用于无气气换热器 ( GGH ) 的喷淋塔结构, 同时 卧式及立式洗涤器都更适合以取消增压风机的方案布置。
尽管本第三实施例中的卧式洗涤器是结合柱状多级式烟气脱 硫喷淋塔来描述的, 但是本领域普通技术人员可以理解, 该卧式 洗涤器也可适用于第二实施例中的那种烟气折返多级式烟气脱石克 喷淋塔。
发明人还想到,本发明的多级式烟气脱石克喷淋塔中的初级脱石克 洗涤器的数量不应有所限制。 在一种方案中, 可以包括多个围绕 着所述次级脱硫喷淋塔对称设置的初级脱硫洗涤器, 这样经过一 次脱 υ的烟气可以从多个对称设置的入口对沖入射次级脱石克喷淋 塔, 避免经过塔壁附近的喷淋稀相区, 使烟气和吸收浆液混合更 均匀, 进一步提高二次脱硫的效率。
尽管前面的实施例描述过包含一个初级脱硫洗涤器和一个次 级脱硫喷淋塔的两级式烟气脱 υ喷淋塔, 但是可以理解, 本发明 的多级式烟气脱硫喷淋塔的级数也不应有所限制, 本领域普通技 术人员可以根据需要选择相应的级数。 比如, 在另一种方案中, 可以包括 η 个串联设置的初级脱石克洗涤器, 其中前一个初级脱石克 洗涤器的出口与后一个初级脱 υ洗涤器的入口相连通, 而最后一 个初级脱^ ^洗涤器的出口与所述次级脱^ L喷淋塔的入口相连通。 这样, 在主喷淋塔中进行最终脱硫操作之前, 烟气已经过了 η 级 预脱^ ^, 大大加强了脱^ 效果。
尽管上文中结合附图描述了本发明的多级式烟气脱硫喷淋塔 的优选实施例, 但是本领域普通技术人员应当理解, 本发明并不 限于上述优选实施例的具体内容。 此外, 本发明装置的某个部件 的功能可以由两个或多个部件来实现, 而反之亦然。 总而言之, 本领域普通技术人员可以在不超出后附的权利要求书限定的本发 明范围的情况下作出各种变型和改进。

Claims (11)

  1. 权 利 要 求
    1. 一种多级式烟气脱石充喷淋塔, 包括初级脱 υ洗涤器和次级 脱硫喷淋塔, 所述初级脱硫洗涤器的出口与所述次级脱石 喷淋塔 的入口相连通。
  2. 2. 根据权利要求 1 所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 所述初级脱 υ洗涤器包括初级脱石充吸收浆液喷淋层, 用于喷 射待与烟气反应的吸收浆液; 以及
    所述多级式烟气脱 υ喷淋塔还包括回流管,所述回流管连接在 所述初级脱 υ洗涤器的底部与所述次级脱 υ喷淋塔之间, 由此, 吸收浆液经该回流管回流至所述次级脱 ^喷淋塔。
  3. 3. 根据权利要求 2所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 所述初级脱5克吸收浆液喷淋层的喷嘴采用上下双出口的结构。
  4. 4. 根据权利要求 2所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 所述吸收浆液是石灰石浆液。
  5. 5. 根据权利要求 1 所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 所述初级脱 υ洗涤器的出口与所述次级脱硫喷淋塔的入口之 间通过膨胀节相连通。
  6. 6. 根据权利要求 2所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 所述初级脱 洗涤器的入口的轴线与出口的轴线相垂直。
  7. 7. 根据权利要求 2所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 所述初级脱石 洗涤器的入口的轴线与出口的轴线相平行或者 重合。
  8. 8. 根据权利要求 1 所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 包括多个围绕着所述次级脱石充喷淋塔对称设置的初级脱石克洗 涤器。
  9. 9. 根据权利要求 1 所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 包括多个初级脱¾洗涤器, 其中前一个初级脱^ ^洗涤器的出 口与后一个初级脱 υ洗涤器的入口相连通, 而最后一个初级脱石克 洗涤器的出口与所述次级脱石 喷淋塔的入口相连通。
  10. 10. 根据权利要求 1所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 所述次级脱硫喷淋塔为柱状结构, 从下至上依次设置有浆液 池、 次级脱5充喷淋塔入口、 次级脱 吸收浆液喷淋层、 除雾器和 次级脱石克喷淋塔出口 。
  11. 1 1 . 根据权利要求 1所述的多级式烟气脱硫喷淋塔, 其特征在 于, 所述次级脱硫喷淋塔包括次级脱硫喷淋塔入口、 设置在次级 脱^ ^喷淋塔入口上方的次级脱 υ吸收浆液喷淋层、 设置在次级脱 硫喷淋塔入口对面的次级脱硫喷淋塔出口、 以及隔板, 其中所述 隔板与所述次级脱硫喷淋塔的塔底大致垂直地延伸到低于塔顶的 位置, 将所述次级脱 υ喷淋塔入口和次级脱 Α 吸收浆液喷淋层两 者与所述次级脱硫喷淋塔出口隔开。
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