CN101890281A - 逆顺流组合喷淋脱硫塔 - Google Patents

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王晓云
赵金山
陈衍东
罗文勇
杨义球
刘莹峰
龚彦春
韩春平
时峥
张蕾
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Abstract

本发明公开了一种逆顺流组合喷淋脱硫塔,包括塔体、蓄液池、氧化空气喷管、烟气进口、烟气出口、除雾器、隔板、逆流吸收室、顺流吸收室和喷淋装置,其特征在于在塔体的几何中心处设置隔板,隔板左右两边分别为逆流吸收室和顺流吸收室,塔体顶部设置喷淋装置,塔体底部是蓄液池,所述蓄液池内部含有氧化空气喷管,所述蓄液池上部的塔体外侧的左右两端分别为烟气进口和烟气出口所述烟气出口内含有除雾器,本发明是氨法脱硫的脱硫塔装置,可以高效脱除二氧化硫及其他有害酸性气体,具有良好的工业用途和应用前景。

Description

逆顺流组合喷淋脱硫塔
技术领域
[0001] 本发明涉及一种氨法脱硫的喷淋脱硫塔装置,特别涉及一种逆顺流组合喷淋脱硫
士X
背景技术
[0002] 随着我国环境形势的日益严峻,国家环保总局对锅炉烟气排放中二氧化硫的含量 制定了极其严格的标准。湿式氨法脱硫技术是一种新型的烟气脱硫技术,它是液氨或氨水 和烟气中的SO2反应,将SO2脱除生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵溶液.经氧化后得到硫酸铵溶 液,进而结晶干燥得到硫铵产品。与传统的钙法脱硫相比,具有以下特点和优势:
[0003] (1) SO2的吸收为酸碱中和反应。氨的碱性强于钙基吸收剂,是一种良好的碱性吸 收剂,脱硫效率较高,可达95%〜99% ;
[0004] (2)钙法吸收为气固反应,而氨法吸收是气液或气气反应,较前者的反应速率要 快系统阻力较小、反应完全、吸收剂利用率高。达到同样脱硫效率的前提下,液气比要小得 多;
[0005] (3)钙法吸收系统复杂、设备庞大、能耗高,而氨法吸收工艺简单、设备体积小占地 面积相对较小、能耗低;
[0006] (4)氨法脱硫技术为环境友好型循环经济技术,回收二氧化硫转化为硫酸铵化肥, 不产生废水或废渣。尤其适用中高硫煤的脱硫;
[0007] (5)系统管道和设备结垢堵塞风险要小;
[0008] (6)氨法脱硫工艺既脱硫又脱氮,提前控制NOx的排放,更环保,适应长远发展。
[0009] 虽然氨法脱硫工艺具有诸多的优势,但是其在产业化过程中也遇到了一些问题。 主要表现在脱硫塔中吸收剂的利用率低、氨随脱硫尾气溢出损失,使得脱硫成本很高,限制 了技术的推广应用。
发明内容
[0010] 为解决上述技术问题,本发明提供一种逆顺流组合喷淋脱硫塔,是通过逆流吸收 和顺流吸收,高效脱除和回收高浓度的二氧化硫,又能防止氨逃逸同时降低系统堵塞和建 设成本的新型氨法脱硫装置,克服现有装置存在的缺点和不足。
[0011] 本发明是通过以下的技术方案实现的:
[0012] 一种逆顺流组合喷淋脱硫塔,包括塔体、蓄液池、氧化空气喷管、烟气进口、烟气出 口、除雾器、隔板、循环泵、逆流吸收室、顺流吸收室和喷淋装置,在塔体的几何中心处设置 隔板,隔板左右两边分别为逆流吸收室和顺流吸收室,塔体顶部设置喷淋装置,塔体底部是 蓄液池,所述蓄液池内部含有氧化空气喷管,所述蓄液池上部的塔体外侧的左右两端分别 为烟气进口和烟气出口,所述烟气出口内含有除雾器,所述循环泵一端连接蓄液池,另一端 连接喷淋装置。
[0013] 所述喷淋装置由喷淋管和安装在所述喷淋管上的喷嘴组成,喷淋装置为三级并列式排列,每一级喷淋装置连接一个所述循环泵,每一级喷淋装置之间间隔为1. 6-2. 0米,所 述喷淋管由FPR塑料制成,喷嘴由碳化硅材料制成。
[0014] 所述塔体的顶为弧形,所述隔板两端不接触塔体的顶部和底部。
[0015] 所述氧化空气喷管由母管和安装在母管上的竖直喷嘴组成,所述母管一部分伸入 蓄液池中,一部分在蓄液池之外。
[0016] 所述除雾器有两个,为二级折流板式除雾器,与垂直方向呈8-10度的角度,采用 聚丙烯材料制成。
[0017] 所述逆流吸收室和顺流吸收室内烟气流速均为5-7m/s。
[0018] 本发明的有益效果为:本发明的氨法脱硫装置创造性地将逆顺流喷淋的优点结合 起来,可以采用较高的烟气流速,增强了塔内逆流区液滴表面的湍流程度,逆流区喷淋液停 留时间延长,气液两相接触更加充分,大部分的二氧化硫被吸收,脱除率可以达到90% ;顺 流区烟气夹带吸收液液滴高速向下流去,然后急转向上流向出口,大部分循环浆液在吸收 塔底部被反应罐液面捕获,可有效的降低烟道的结垢和阻塞,总脱硫率可以达到95%以上。 经本发明氨法喷淋塔的脱硫处理,烟气中主要酸性污染物的脱除率可达到:S02 95%、 SO3 : ^ 95 %, NOx ^ 40 % ;HX (X =F, Cl)彡95% ;烟尘:彡50%。因此本发明的脱硫喷淋装 置具有高效脱除SO2及其它有害酸性气体、有效提高氨吸收剂利用率等特点,具有良好的工 业用途和应用前景。
附图说明
[0019] 图1是逆顺流组合喷淋脱硫塔的结构图 具体实施方式
[0020] 以下结合附图,对本发明做进一步说明。
[0021] 如图1,是本发明的内部结构图,是一种逆顺流组合喷淋脱硫塔的结构图。本发明 应用在氨法脱硫技术中,包括塔体1、蓄液池2、氧化空气喷管3、烟气进口 4、烟气出口 5、除 雾器6、隔板7、循环泵8、逆流吸收室9、顺流吸收室10和喷淋装置11,在塔体1的几何中心 处设置隔板7,隔板7左右两边分别为逆流吸收室9和顺流吸收室10,塔体1顶部设置喷淋 装置11,塔体1底部是蓄液池2,蓄液池2内部含有氧化空气喷管3,蓄液池2上部的塔体1 外侧的左右两端分别为烟气进口 5和烟气出口 6,烟气出口 5内含有除雾器6,循环泵8 — 端连接蓄液池2,另一端连接喷淋装置11。
[0022] 喷淋装置11由喷淋管111和安装在所述喷淋管111上的喷嘴112组成,喷淋装置 11为三级并列式排列,每一级喷淋装置11连接一个循环泵8,每一级喷淋装置11之间间隔 为1. 6-2. 0米,喷淋管111由FPR塑料制成,喷嘴112由碳化硅材料制成。
[0023] 所述塔体1的顶为弧形,所述隔板7两端不接触塔体的顶部和底部。不接触底部 可以保持蓄液池中缓冲液的流动性,避免将蓄液池2中的缓冲溶液分成两段;并且烟气是 逆流流经塔体顶部,通过弧形顶部,并经过隔板7引流,流入顺流吸收室10。
[0024] 所述氧化空气喷管3由母管31和安装在母管31上的竖直喷嘴32组成,所述母管 31 一部分伸入蓄液池2中,一部分在蓄液池2之外。
[0025] 所述除雾器6有两个,为二级折流板式除雾器,与垂直方向呈8-10度的角度,采用聚丙烯材料制成。
[0026] 所述逆流吸收室9内烟气流速为5-7m/s,顺流吸收室10内烟气流速为5_7m/S。
[0027] 以下结合烟气的整个流动过程,将上述装置的各个部件做进一步说明。
[0028] 氨法脱硫技术是工业中应用最广泛的烟气脱硫装置,脱硫塔是烟气处理最重要的 装置,本发明是一种应用两个逆顺流吸收室来完成烟气吸收的脱硫塔。
[0029] 首先烟气经电除尘后由引风机提压,由烟气入口 4进入本脱硫塔,由于隔板7将塔 内中部分成了逆流吸收室9和顺流吸收室10,所以烟气首先进入到逆流吸收室9,烟气入口 4靠近塔体1的底部,蓄液池2的上部,所以高温烟气进入脱硫塔后将逆流向上移动,此时顶 部的喷淋装置11喷射的雾状液滴与烟气接触。引风机控制烟气的流速在5-7m/s,由于采用 了较高的烟气流速,加大了液滴表面的湍流程度,同时延长了液滴在吸收区的停留时间,提 高了吸收区的持液量和吸收塔单位体积的浆液表面,从而更加有利于吸收;然后烟气上升 到塔体1的弧形顶部,利于烟气的流动,烟气随后通过隔板7的引流作用,流入顺流吸收室 10。在顺流吸收室10中,烟气是自上而下流动的,与喷淋装置11喷洒的雾状液滴同一个方 向流动,此时流速是5-7m/s,气液两相相对流速大,加速了气液两相的扰动,使气液界面更 新更快,膜层厚度减小,从而能降低扩散阻力,提高吸收速度。而且在顺流区,烟气是从上向 下朝着吸收塔底部的反应罐液面流去,然后急转向上流向吸收塔出口,烟气夹带的大部分 液滴由于惯性作用撞击反应罐液面而被捕获,提高了喷淋装置11内脱硫剂的使用率。
[0030] 脱硫塔的右侧中下部是烟气出口 5,净化后的烟气由此排出。出口烟道内安装除雾 器6,由外部补入的工艺水喷淋洗涤以回收烟气中夹带的液滴和氨气,然后经两级烟气除雾 器6消除烟气中夹带的液滴和水雾等,降低了氨气的逃逸;
[0031] 脱硫塔上部的喷淋装置11,为三级并列式喷淋装置,装有一系列用来雾化吸收液 的喷嘴112,和支撑整个喷淋装置的喷淋管111,每级喷淋装置都配有循环泵8,循环泵8在 蓄液池2中吸收脱硫液,通过动力将脱硫液输入每一级的喷淋装置的喷淋管111,再通过喷 嘴112进行工作。
[0032] 脱硫塔的下部设有氧化空气喷管3,一部分在塔体1之外,外部的部分连接氧化空 气压缩机,吸收脱硫液储存于蓄液池2中,吸收的为(NH4)2SO3-NH4HSO3-H2O缓冲液,该段中 部还设有液氨入口,液氨直接加入到吸收循环液中将亚硫酸氢铵转化为亚硫酸铵,可以维 持稳定的较高的PH值,有利于SO2的吸收。氧化空气经空压机被鼓入到浆液中,空气由下 而上均勻分散于氧化段,亚硫酸铵被氧化为硫酸铵,待饱和后结晶析出。
[0033] 所述脱硫塔是空塔,可有效降低吸收阻力并克服结构堵塞问题,采用玻璃钢制作, 有效避免吸收液对塔体的腐蚀,中间用隔板隔开,将脱硫塔分为逆流和顺流两个吸收区,隔 板上部采用弧形挡板,利于烟气的流动。
[0034] 所述吸收喷淋装置11包括三级喷淋装置,每级装置包括一个喷淋管111,每个喷 淋管111上布置若干喷嘴112 ;喷淋管材料为FRP,喷嘴材料为碳化硅,两级喷淋装置间隔 1. 6-2. 0 米。
[0035] 所述除雾器6采用PP (聚丙烯)材料,类型是二级折流板式,布置于烟道出口处, 与垂直方向呈一定的倾斜角度为8-10度,利于拦截下来的液滴的重新回到反应罐内。
[0036] 以下结合实施例对本发明进行说明。
[0037] 实施例1
5[0038] 来自火电厂温度为80°C的烟气以流量5X IO4N m3/h,进口 SO2浓度为10000mg/Nm3, 经引风机增压后从烟气进口进入脱硫塔中。喷淋系统采用三级并列喷淋装置,每层上相邻 喷嘴喷出的液滴都能完全覆盖吸收塔的整个断面。在脱硫塔左侧烟气与吸收液逆流接触, 90%的SO2被脱除,烟气继续向上流动,越过隔板进入脱硫塔右侧吸收区与吸收液顺流而 下,95%以上的SO2进一步被吸收脱除。经过二级吸收后,烟气进入二级折流板式除雾器, 烟气夹带的液滴和水雾被有效拦截下来,最后洁净的烟气经烟气出口排出。
[0039] 液氨泵入脱硫塔下部的蓄液池内,吸收液经循环泵打入三级喷淋装置,从脱硫塔 顶部喷出,与烟气进行逆流/顺流接触。氧化空气通过空气喷管鼓入蓄液池中,管上开有 多个孔以强制氧化,此时溶液中的亚硫酸铵反应生成硫酸铵。至氧化段中溶液密度达到 1. 18g/cm3后,用料浆泵将溶液打入回收系统。经水力旋流器和离心分离机回收清液返回至 脱硫塔继续参与反应,硫酸铵滤饼经干燥后至包装机装袋成硫酸铵化肥销售。
[0040] 实施例2
[0041] 来自燃煤锅炉的烟气量为6. 7 X IO4Nm3Ai,SO2浓度为7900mg/Nm3,含尘200mg/Nm3, 烟气经除尘后从脱硫塔4的烟气入口 2进入,在上升和下落过程中与循环液相接触,烟气中 SO2与循环液反应而被除去。反应后的浆液落入蓄液池7内,由循环泵,打入三级喷淋装置 进行循环吸收。液氨从蓄液池的中部补入,将NH4HSO3转化为(NH4)2SO3,维持了较高的pH值 以增强吸收;下部从氧化空气喷管鼓入氧化空气,将循环液氧化为硫酸铵,待其溶液饱和后 由浆液泵引出。顺流下的烟气所夹带的大部分液滴被氧化池的蓄液段液面捕获,然后急转 向上经过除雾器除去夹带的液滴和水雾后从烟气出口排向防腐烟囱。
6

Claims (6)

  1. 一种逆顺流组合喷淋脱硫塔,包括塔体、蓄液池、氧化空气喷管、烟气进口、烟气出口、除雾器、隔板、循环泵、逆流吸收室、顺流吸收室和喷淋装置,其特征在于在塔体的几何中心处设置隔板,隔板左右两边分别为逆流吸收室和顺流吸收室,塔体顶部设置喷淋装置,塔体底部是蓄液池,所述蓄液池内部含有氧化空气喷管,所述蓄液池上部的塔体外侧的左右两端分别为烟气进口和烟气出口,所述烟气出口内含有除雾器,所述循环泵一端连接蓄液池,另一端连接喷淋装置。
  2. 2.如权利要求1所述的逆顺流组合喷淋脱硫塔,其特征在于所述喷淋装置由喷淋管和 安装在所述喷淋管上的喷嘴组成,喷淋装置为三级并列式排列,每一级喷淋装置连接一个 所述循环泵,每一级喷淋装置之间间隔为1. 6-2. 0米,所述喷淋管由FPR塑料制成,喷嘴由 碳化硅材料制成。
  3. 3.如权利要求1所述的逆顺流组合喷淋脱硫塔,其特征在于所述塔体的顶为弧形,所 述隔板两端不接触塔体的顶部和底部。
  4. 4.如权利要求1所述的逆顺流组合喷淋脱硫塔,其特征在于所述氧化空气喷管由母管 和安装在母管上的竖直喷嘴组成,所述母管一部分伸入蓄液池中,一部分在蓄液池之外。
  5. 5.如权利要求1所述的逆顺流组合喷淋脱硫塔,其特征在于所述除雾器有两个,为二 级折流板式除雾器,与垂直方向呈8-10度的角度,采用聚丙烯材料制成。
  6. 6.如权利要求1所述的逆顺流组合喷淋脱硫塔,其特征在于所述逆流吸收室和顺流吸 收室内烟气流速均为5-7m/s。
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