CN102225308A - 一种湿法烟气脱硫吸收塔 - Google Patents

Abstract

本发明为一种湿法烟气脱硫吸收塔，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫，包括氧化反应池和吸收区两大部分，其特征在于：吸收塔下方设有呈圆形的氧化反应池，上方设有呈方形的吸收区，在吸收区下部设喷浆管和与喷浆管连接的喷嘴。所述的喷浆管为同心变径管，喷浆管与喷嘴用法兰连接。与喷浆管连接的喷嘴的安装角垂直向上。所述吸收塔的氧化反应池与吸收区侧壁连接方式为方形内接圆连接或方形外切圆连接，吸收塔钢壁在吸收区开设喷浆管和喷嘴检修人孔门。接入氧化反应池底部的陶瓷内衬氧化空气管按外口高、内口低的形式倾斜15～20°安装。本发明维护简单、方便，有效的降低了维护成本。

Description

一种湿法烟气脱硫吸收塔

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫装置，特别是公开一种湿法烟气脱硫吸收塔，属于大气环境保护领域，适用于电力、化工、钢铁等行业湿法烟气脱硫。

背景技术

自改革开放以来，我国经济在取得了巨大发展的同时但也付出了环境污染的巨大代价。目前，在新的十二五规划中将节能环保放在第一位，同时，这给属于大气环境保护领域的火电厂烟气脱硫市场带来了新的机遇和挑战。

国内主流的湿法烟气脱硫技术为石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，其中脱硫吸收塔是该技术的核心和关键装备。按吸收塔结构分类，主要有喷淋塔、液柱塔、填料塔、鼓泡塔等，国内有90%以上的脱硫项目都是采用喷淋塔和液柱塔。

目前，我国只有少数脱硫公司拥有30万千瓦及以上机组自主知识产权的烟气脱硫技术，大多数脱硫公司仍需采用国外技术，而且消化吸收、再创新能力较弱。采用国外技术，要向国外公司支付技术引进费和技术使用费。

不仅如此，由于我国的特殊国情，大约有60%的已建脱硫工程在运行过程中出现了许多新的问题，无法达到国家大气污染物排放标准，特别是即将出台的最新最严厉的《火电厂大气污染物排放标准》，面临二次改造的问题。

就喷淋塔而言，在实际运行过程中发现有以下问题：

1、由于喷淋塔使用的压力喷嘴出口通常有约120°的喷射角度，这就造成了喷嘴对塔壁的长时间冲刷，致使塔壁上的防腐层脱落，甚至将塔壁穿破。

2、由于喷淋塔使用的压力喷嘴口径小，浆液中难免存在的杂物，特别是脱落的防腐杂物很容易将喷嘴堵塞，喷嘴堵塞后无法及时发现，这就直接造成脱硫效率下降。由于喷嘴布置在吸收塔的上部，检修困难，一般在机组小修时才能进行清理。

3、由于喷淋塔使用的喷嘴需要一定的压力将浆液雾化成雾滴，使烟气与雾滴的接触面积尽量最大，但由于雾滴之间始终都有一定的距离间隔，无法保证烟气与雾滴的100%接触，使得脱硫效率无法稳定并达到99%以上的水平，这就限制了在大烟气量和高硫煤情况下的使用。

就液柱塔而言，在实际运行过程中发现有以下问题：

1、由于液柱塔的氧化反应池为方形，使得在氧化反应池的四个夹角处堆积了大量的杂物，造成氧化反应池容积减小，影响了氧化反应的正常进行。氧化反应不充分会造成浆液中亚硫酸钙含量超标，使得浆液的流动性变差，引起脱硫效率的下降。

2、液柱塔的喷浆管采用不变径的直通管道，由于在浆液在喷浆管内流速较低，很容易发生杂物沉淀，引起喷浆管堵塞。特别是在国内大量使用成本低含沙量较高的石灰石做吸收剂，这更容易引起喷浆管堵塞。据统计，国内大部分运行的液柱塔都存在因为含沙量较高引起喷浆管堵塞的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，公开一种湿法烟气脱硫吸收塔，提高吸收塔装置的运行稳定性和经济性。

本发明是这样实现的：一种湿法烟气脱硫吸收塔，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫，包括氧化反应池和吸收区两大部分，其特征在于：吸收塔下方设有呈圆形的氧化反应池，上方设有呈方形的吸收区，在吸收区下部布设喷浆管和与喷浆管连接的喷嘴。方形吸收区域为从喷嘴喷出的浆液分布区域，该区域无任何结构件。所述的喷浆管为同心变径管，安装在吸收塔入口烟道的上部，有两层，上下两层错层布置，喷浆管与喷嘴用法兰连接，从喷嘴喷出的浆液呈垂直柱状向上喷出，从根本上杜绝了浆液喷淋系统产生堵塞的可能性，从而可保证脱硫装置的高利用率。与喷浆管连接的喷嘴的安装角垂直向上，多个喷嘴在吸收区平面分布呈网格形，喷嘴与喷嘴间距450～550mm，喷嘴与吸收塔侧壁间距200～250mm。圆形的氧化反应池内四周均布侧进式搅拌器，喷浆管连接在浆液循环泵出口母管上，吸收塔的浆液循环泵接口处的塔内侧设有隔泡板。所述吸收塔的氧化反应池与吸收区侧壁连接方式为方形内接圆连接或方形外切圆连接，吸收塔钢壁在吸收区开设喷浆管和喷嘴检修人孔门。接入氧化反应池底部的陶瓷内衬氧化空气管按外口高、内口低的形式倾斜15～20°安装，陶瓷内衬氧化空气管上设有节流孔板和法兰垫，节流孔板使陶瓷内衬氧化空气管内产生压力差，将外部空气自动导入浆液池中，使含氧空气在浆液中自动分布。所述陶瓷内衬氧化空气管的空气管连接口段外围包覆有玻璃钢加强板。

本发明采用ZFPZ喷嘴（专利申请号：201120053481.4），由于喷嘴出口喷出的浆液是呈直线向上喷出，使它有效的避免了喷嘴喷出的浆液对塔壁的冲刷，避免了因冲刷造成的防腐层脱落，进而引起堵塞的事故，同时减轻了浆液壁流现象，提高了浆液利用率，也使循环泵电耗更省。另外，浆液在向上喷淋和向下回落的过程中对喷嘴产生自冲洗作用，不易产生结垢，对喷嘴的结构材质和性能进行了优化，提高了喷嘴的使用寿命，减少了喷嘴的阻力，可节省运行维护费用。ZFPZ喷嘴喷出的大量浆液能将烟气进行150%的完全覆盖，使得脱硫效率最高可达到99.9%。

由于采用的ZFPZ喷嘴口径大，一般的杂物不会引起喷嘴的堵塞，还采用JSPJG喷浆管（专利号：ZL 2009 2 0214814.X），并采用低位布置的喷浆管和喷嘴布置整齐规则，检修非常方便。无需复杂的脚手架，只需要几块简单的木板，工作人员就可以完成喷浆管的维护、检修。喷嘴通过螺栓与喷浆管连接，垂直向上安装，所有的喷嘴完全相同，安装及维护时无需调整角度、选配不同形式的喷嘴，维护简单、方便。有效的降低了维护成本。

本发明的有益效果是：

1、亚硫酸钙氧化效率高，石膏结晶好。在吸收系统中，亚硫酸钙的氧化效果直接影响脱硫效率和结垢的可能性，为了保证亚硫酸钙充分氧化，采用圆形氧化反应池，通过新的计算程序确定氧化池容积，以延长石膏浆液的停留时间，有效的避免了方形氧化反应池四周死角浆液沉积的问题，并且在池内循环泵入口处安装有隔泡板，能有效的避免循环泵的气蚀的问题。同时，圆形氧化池使搅拌器的布置更合理，有利于保证氧化效果。

2、采用氧化空气自动喷射技术，在陶瓷内衬氧化空气管上安装孔径100～150mm的节流孔板，利用局部真空产生的压力差，将外部空气自动导入浆液池中，使含氧空气在浆液中自动均匀分布，将氧化空气利用率可从30%提高到60%，降低了氧化空气系统的造价和运行成本。

3、气液传质交换充分，脱硫率高。在吸收区达到两个高气液接触率：浆液向上喷淋，同时到达顶部后散开回落，两次接触，达到高的气液接触率；在浆液顶部形成高密度液滴层，达到高的气液接触率。在整个吸收区充满了脱硫循环浆液，脱硫剂循环浆液呈滴状或膜状，浆液与浆液之间不断碰撞，不断产生新的表面与烟气接触，同时，浆液喷淋是根据烟气在塔内的流场而布置的，烟气与浆液能够充分接触，从而保证了高的脱硫率。

4、结垢和堵塞的可能性小。因塔内吸收区域是空塔，避免了结垢和堵塞的可能性，同时，由于采用ZFPZ喷嘴，喷嘴采用垂直朝上安装，浆液在向上喷淋和向下回落的过程中对喷嘴产生自冲洗作用，不易产生结垢，可节省运行维护费用。喷嘴与吸收塔侧壁的间距合理，有效的避免了喷嘴喷出的浆液对塔壁的冲刷，避免了因冲刷造成的防腐层脱落，进而引起堵塞的事故，同时减轻了浆液壁流现象，提高了浆液利用率，也使循环泵电耗更省。

5、烟气分布均匀，脱硫率高。两层喷浆管在洗涤塔下部错层布置，这种特殊的结构，使烟气从此通过进入塔的吸收区时已被整流，因而塔内烟气分布均匀，脱硫效率高。

6、烟气阻力小。吸收塔内除了两层喷浆管外，没有其他结构件，是真正意义上的空塔，整个吸收塔的烟气阻力主要由喷浆的高度决定，相比喷淋塔而言要低200～300Pa。

7、运行维护方便。采用低位布置喷浆管和喷嘴布置整齐规则，检修非常方便。无需复杂的脚手架，只需要几块简单的木板，工作人员就可以完成喷浆管的维护、检修。喷嘴通过螺栓与喷浆管连接，垂直向上安装，所有的喷嘴完全相同，安装及维护时无需调整角度、选配不同形式的喷嘴，维护简单、方便。有效的降低了维护成本。

附图说明

图1  是本发明吸收塔结构示意图。

图2  是图1的B-B向视图。

图3  是图1的A-A向视图。

图4  是本发明的陶瓷内衬氧化空气管结构示意图。

图中：1、喷浆管； 2、喷嘴； 3、隔泡板； 4、吸收塔的浆液循环泵接口； 5、陶瓷内衬氧化空气管接口； 6、喷浆管和喷嘴检修人孔门； 7、烟气导向板； 8、陶瓷内衬氧化空气管； 9、节流孔板； 10、法兰垫； 11、与空气管连接接口； 12、与吸收塔连接接口外法兰； 13、与吸收塔连接接口内法兰； 14、玻璃钢加强板； 15、吸收塔壁板。

具体实施方式

根据附图1～4，一种湿法烟气脱硫吸收塔，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，包括氧化反应池和吸收区两大部分。吸收塔下方设有呈圆形的氧化反应池，上方设有呈方形的吸收区，在吸收区下部布设喷浆管1和与喷浆管连接的喷嘴2。喷浆管1为同心变径管，有两层，上下两层错层布置，喷浆管1与喷嘴2用法兰连接，连接喷浆管1的喷嘴2的安装角垂直向上，多个喷嘴在吸收区平面分布呈网格形，喷嘴与喷嘴间距450～550mm，喷嘴与吸收塔侧壁间距200～250mm。圆形的氧化反应池内四周均布侧进式搅拌器，喷浆管连接在浆液循环泵出口母管上，吸收塔的浆液循环泵接口4处的塔内侧设有隔泡板3。吸收塔的氧化反应池与吸收区侧壁连接方式为方形内接圆连接或方形外切圆连接，吸收塔钢壁在吸收区开设喷浆管和喷嘴检修人孔门6。接入氧化反应池底部的陶瓷内衬氧化空气管8按外口高、内口低的形式倾斜15～20°安装，陶瓷内衬氧化空气管8上设有节流孔板9和法兰垫10，节流孔板9使陶瓷内衬氧化空气管8内产生压力差，将外部空气自动导入浆液池中，使含氧空气在浆液中自动分布。陶瓷内衬氧化空气管8的与空气管连接接口11段外围包覆有玻璃钢加强板14。在未净烟气管接入口吸收塔钢壁内侧设置烟气导向板7。连接在吸收塔氧化反应池的陶瓷内衬氧化空气管、与吸收塔连接接口外法兰12和与吸收塔连接接口内法兰13以及法兰垫10，均是在氧化空气自动喷射时，对吸收塔壁板15起到密封作用而设置的。

对用户不同烟气量和含硫量，通过系统物料和能量平衡计算、吸收性能计算和氧化性能计算后确定吸收塔的外形尺寸、确定氧化反应池的尺寸和液位高度，以及确定搅拌器的叶片直径和转数，并根据吸收塔的外形尺寸确定喷浆管和喷嘴的数量和规格大小。

本发明的一种湿法烟气脱硫吸收塔也可称为双向接触洗涤喷淋湿法烟气脱硫吸收塔，它还具有以下特征：

烟气在与脱硫剂循环浆液上升、下降的过程中进行顺流、逆流双向接触，通过气、液、固三相高效地交融接触，烟气中的二氧化硫与脱硫剂发生反应，将二氧化硫除去。

循环浆液在循环泵的作用下，通过循环管道和吸收塔下部的喷淋装置进入吸收塔，从喷嘴向上喷射，在上部散开，并在重力的作用下落到吸收塔氧化池内，由循环泵重复循环。

洗涤塔为下圆上方型，分为三个工作区。首先是方形洗涤吸收区，在这个区内，主要是二氧化硫SO₂和三氧化硫SO₃等酸性成分被浆液中的水吸收溶解， SO₂与水生成HSO₃ ^- ，再与石灰石浆液进行高效反应，得到很高的脱硫率。第二是氧化反应池区，在这个区内，通入氧气并加上搅拌，使HSO₃ ^-被氧化成SO₃ ^2-，亚硫酸盐氧化成硫酸盐，在氧化池内有多种复杂化学反应、物理反应发生，包括石灰石的溶解、SO₃ ^2-的氧化、硫酸盐的结晶等。浆液的停留时间、pH值和浆液浓度是保证形成优良石膏晶体的重要参数，从此区抽出的石膏浆液被泵入石膏脱水系统。第三是烟气除雾区，一般在塔的上部安装两级高效除雾器。

吸收塔氧化反应池采用高含固量浆液设计，吸收塔氧化反应池浆液含固量可达30%，减小了氧化反应池容积和循环泵流量，降低了吸收塔造价和运行费用，并且还可以省去石膏浆液旋流器，使系统流程更加简单，运行更稳定。

本发明烟气脱硫的主要技术指标：SO₂脱除率最高可达99.9%，粉尘脱除率最高可90%，石膏纯度最高可达98%。装置可用率最高可100%。脱硫装置一次投运成功率100%。单套脱硫装置烟气最大处理量可达到3000000Nm³/h，适用于最高含硫量25000mg/Nm³、粉尘浓度最高500mg/Nm³的高含硫含尘烟气。

Claims (4)

1.一种湿法烟气脱硫吸收塔，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫，包括氧化反应池和吸收区两大部分，其特征在于：吸收塔下方设有呈圆形的氧化反应池，上方设有呈方形的吸收区，在吸收区下部布设喷浆管和与喷浆管连接的喷嘴；所述的喷浆管为同心变径管，设有两层，上下两层错层布置，喷浆管与喷嘴用法兰连接，与喷浆管连接的喷嘴的安装角垂直向上，多个喷嘴在吸收区平面分布呈网格形，喷嘴与喷嘴间距450～550mm，喷嘴与吸收塔侧壁间距200～250mm；圆形的氧化反应池内四周均布侧进式搅拌器，喷浆管连接在浆液循环泵出口母管上，吸收塔的浆液循环泵接口处的塔内侧设有隔泡板。

2.根据权利要求 1 所述的一种湿法烟气脱硫吸收塔，其特征在于：所述吸收塔的氧化反应池与吸收区侧壁连接方式为方形内接圆连接或方形外切圆连接，吸收塔钢壁在吸收区开设喷浆管和喷嘴检修人孔门。

3.根据权利要求 1 或2所述的一种湿法烟气脱硫吸收塔，其特征在于：接入氧化反应池底部的陶瓷内衬氧化空气管按外口高、内口低的形式倾斜15～20°安装，陶瓷内衬氧化空气管上设有节流孔板和法兰垫，节流孔板使陶瓷内衬氧化空气管内产生压力差，将外部空气自动导入浆液池中，使含氧空气在浆液中自动分布。

4.根据权利要求 3 所述的一种湿法烟气脱硫吸收塔，其特征在于：所述陶瓷内衬氧化空气管的与空气管连接接口段外围包覆有玻璃钢加强板。

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