CN102274688B - 多级喷雾高效吸收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多级喷雾高效吸收装置,包含吸收塔,塔体设有原气体进口管、塔底浆液池及塔顶气体出口,其特征在于塔体是上下分隔的多级塔,各级之间以多个沿塔体周壁分布的气体导管相通;各级塔体内均设有多个吸收剂喷嘴。各级气体在喷嘴形成的吸收剂喷雾区内穿过,并形成带有一定旋转强度的螺旋气流,气液两相形成高湍度、多漩涡、相间相对速度极大的状态,气体停留时间长,气液充分接触,总体反应效率可超过99%,且每级液气比可降低为1~3L/Nm3,大幅度节省输送液体的能耗。本发明特别适用于烟气湿法脱硫设备。

Description

多级喷雾高效吸收装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种多级喷雾高效吸收装置,属化工气液两相流传质、传热领域,特别适用于烟气湿法脱硫设备。
背景技术
[0002]目前,化工塔类设备主要为板式塔和填料塔,用来进行气液或液液两相之间进行紧密接触,达到相间传质及传热的目的,可用作精馏、吸收、解吸和萃取等工作。现有填料塔具有效率高、流通量大、耐腐蚀等优点,但具有阻力大、易结垢堵塞、工程造价大等缺点;板式塔具有阻力小、不易堵塞、清洗方便等优点,但具有效率低、不耐腐蚀等缺点。造成上述问题主要是由于上述两种类型塔的气液或液液两相相间传质及传热与塔内部附件无法兼顾:想达到较高的传质传热效率,其塔内附件较多,则造成塔阻力增加,附件上极易沉积结垢。
[0003] 工业烟气净化脱硫装置的基本要求是提高脱硫效率、降低设备的投资和运行费用。目前广泛使用的石灰石/石灰-石膏湿法喷淋脱硫工艺,其吸收剂石灰石/石灰与烟气中的SO2反应的生成物亚硫酸钙和硫酸钙液易产生饱和结晶,大量过饱和浆液易在塔内沉积,造成结垢堵塞,使得石灰石/ (石灰)-石膏烟气湿法喷淋脱硫装置大多脱硫效率低、能耗大,而且装置庞大,投资及运行成本高。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克 服现有化工塔设备以及石灰石/石灰-石膏烟气湿法脱硫装置的不足,提供一种结构紧凑、效率高、阻力小、不结垢堵塞的多级喷雾高效吸收装置。
[0005] 本发明多级喷雾高效吸收装置,包含吸收塔,塔体设有原气体进口管、塔底浆液池及塔顶气体出口,其特征是塔体是上下分隔的多级塔,各级之间以多个沿塔体周壁分布的气体导管相通;各级塔体内均设有多个吸收剂喷嘴。
[0006] 所说的沿塔体周壁分布的气体导管是含有弧形过渡段的U型管。U型气体导管的入口段是前一级塔体的气体离塔端(气体导管入口段相对于水平面的夹角a在(Γ75°之间变化,见附图4中a角),出口段是后一级塔体的气体入塔端。
[0007] 所说的吸收剂喷嘴设在每个气体导管的管口处,也可设在各级塔体的竖直壁面上。
[0008] U型气体导管的管口方向偏离塔体的直径方向的夹角^在-45〜+45°之间变化(见附图5中β角),且气体入塔端的管口与气体离塔端的管口的偏离方向相反,各喷嘴与对应管口同轴设置。
[0009] 根据以上设计,各级气体以多个气体导管按径向角度入塔,在塔内穿过喷雾区后形成强烈混流及湍流;或者以多个气体导管按一定的切向角度入塔,在塔内旋流,气体通过本级的气体出口,进入塔体的下一级。设在每个U型气体导管的气体入塔端的吸收剂喷出方向与气体流动方向相同(即顺流),设在每个U型气体出塔端管口处吸收剂喷出方向与气体流动方向相反(即逆流)。[0010] 气体导管的直径和数量根据气体处理量设计,连接相邻两级塔体的气体导管数为2〜20个(不论奇数偶数皆可)。
[0011] 所说原气体进口管I〜6个,在塔体上双侧对称或均匀布置。
[0012] 所说的多级喷雾为I〜6级。可设有与塔底浆液池相连接的塔外浆液池,以降低塔体高度。
[0013]多级吸收塔中,对某一级或某个喷嘴故障维修时,无需系统停运,系统仍可正常运行。
[0014] 本装置设有以U型气体导管串联的多级塔,形成多级喷雾吸收装置。各级气体在喷嘴形成的吸收剂喷雾区内穿过,并形成带有一定旋转强度的螺旋气流,气液两相形成高湍度、多漩涡、相间相对速度极大的状态,气体停留时间长,气液充分接触,总体反应效率可超过99 %。由于效率提高,吸收塔的设计体积可减小,仅为传统喷雾塔的30%;由于反应效率提高,单级液气比可降低为I L/Nm3左右,大幅度节省输送液体的能耗,进一步降低了运行费用。本装置内件少,减少积垢堵塞问题,并且流体阻力很小,利于装置连续稳定运行;U型气体导管内气体流速高,因而具有很高的除雾效果,大大减轻了下游除雾器的工作负荷,甚至可不设除雾器。
[0015] 吸收塔的气体既可自下往上,也可自上往下流动(吸收塔的第一级在最上方时),避免在特殊情况下由于烟道过长造成系统阻力增大。
附图说明
[0016] 图1是本发明实施例1的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。
[0017] 图2是本发明实施例2的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。
[0018] 图3是本发明实施例3的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。
[0019] 图4是本发明实施例4的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。
[0020] 图5是本发明位于气体入塔口的U型气体导管及塔体的横截面结构图。
[0021] 图6是本发明位于气体入塔口的U型气体导管及塔体的横截面结构图,图中的吸收剂喷嘴设在塔体的竖直壁面上。
[0022] 图7是本发明实施例5的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。
[0023] 图8是本发明实施例6的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。
[0024] 图中:1、吸收塔;2、塔体级间隔板;3、原气体进口管;4、冷却水喷嘴;5、U型气体导管;6、吸收剂喷嘴;7、除雾器;8、塔底浆液池;9、塔外浆液池。
具体实施方式
[0025] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
[0026] 实施例1:如图1和图5所示,本吸收装置的吸收塔I设有原气体进口管3,塔底设有塔底浆液池8,塔顶有净气体出口,原气体进口管3的管口装有冷却水喷嘴4。吸收塔I塔体由多级组成,各级之间以塔体级间隔板2分隔;相邻两级之间以U型气体导管5相通;图5为某级塔体U型气体导管出口段的横截面图,图中可见,U型气体导管5的管口方向与塔体的直径方向偏离β角,各吸收剂喷嘴6设在每个U型气体导管5的出口处。U型气体导管5的气体离塔端管口的方向则向塔体的直径方向的另一侧偏离〃角。[0027] 为降低吸收塔的总体高度,设置塔外浆液池9,塔底浆液池8的浆液一部分浆液通过管道输入塔外浆液池。
[0028] 原气体入原气体进口管3被冷却水喷嘴4喷淋冷却后入吸收塔I并通过各U型气体导管5依次进入塔的各级。同时,经加压的吸收剂浆液在各U型气体导管5的管口处通过吸收剂喷嘴6喷出,在吸收塔I内分散成细小的雾滴;气体从U型气体导管5以斜向高速冲入,呈螺旋气流上升并伴有强烈湍流使得气液两相长时间充分接触,分散成雾滴状的吸收剂与气体中的SO2(或其它物质)反应生成亚硫酸钙和硫酸钙固态副产物(或其它副产物),同时,气体中所含固体尘粒被液体润湿,最终与固态副产物浆液一同排入塔底浆液池8,因此吸收塔同时具有极高的除尘效率。吸收塔I的级数根据进出口 SO2 (或其它物质)的浓度、液气比、Ca/S比等因素进行设计确定。
[0029] 实施例2:与实施例1基本相同,如图2所示,本实施例也设有塔外浆液池9。与实施例I略有不同,本实施例的气体导管入口段相对于水平面的夹角a在(Γ75°之间变化,原气体进口管3的管口不设冷却水喷嘴4。
[0030] 实施例3:与实施例1基本相同,如图3所示。与实施例1略有不同,本实施例没有塔外浆液池9,各吸收剂喷嘴6设在每个U型气体导管5的进口和出口处,原气体进口管3的管口也不设冷却水喷嘴4。
[0031] 实施例4:与实施例3基本相同,如图4所示。与实施例3略有不同,本实施例的气体导管入口段相对于水平面的夹角a在(Γ75°之间变化,原气体进口管3的管口装有冷却水喷嘴4。
[0032] 实施例5:与实施例3基本相同,如图7所示。与实施例3略有不同,本实施例吸收塔设为2级,还设有与塔顶气体出口相连接的塔内除雾器7,脱除SO2后的洁净气体经除雾器7除去气体中所携带的残 余雾滴后从塔顶排出。
[0033] 实施例6:与实施例5基本相同,如图6和图8所示。与实施例5略有不同,本实施例的气体导管入口段相对于水平面的夹角ct在(Γ75°之间变化,吸收塔设为I级,吸收剂喷嘴6还设在塔体的竖直壁面上。
[0034] 多级喷雾高效吸收装置工程应用如下。
[0035] 锅炉烟气参数:标况烟气量136000Nm3/h,脱硫塔入口烟气温度120°C左右,塔入口工况烟气量 195780m3/h,SO2 浓度 810(Tl3600mg/Nm3。
[0036] 考虑烟气含硫量高,本工程采用三级塔,塔烟气流速为3.5m/s,每级设6根导流管,导流管管径890mm,第一级喷嘴流量300m3/h,第二级喷嘴流量260m3/h,第三级喷嘴流量90mVh (即只开一级时液气比为1.55 L/Nm3,开一、二级时为2.9 L/Nm3,全开时为3.4 L/Nm3)ο Ca/S摩尔比为1.05,总高27m。出口设下排气旋风除雾器。
[0037] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上,但实施例和附图并不是用来限定本发明,任何熟悉此技艺者,在不脱离本发明之精神和范围内,自当可作各种变化或润饰,同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为准。

Claims (9)

1.一种多级喷雾高效吸收装置,包含吸收塔,塔体设有原气体进口管、塔底浆液池及塔顶气体出口,其特征在于:所述塔体是上下分隔的多级塔体,所述多级塔体各级之间以多个沿塔体周壁分布的气体导管相通;各级塔体内均设有多个吸收剂喷嘴;所述气体导管是含有弧形过渡段的U型管,所述U型气体导管的入口段是前一级塔体的气体离塔端,出口段是后一级塔体的气体入塔端。
2.根据权利要求1所述的多级喷雾高效吸收装置,其特征在于:所述气体导管入口段相对于水平面的夹角a在(Γ75°之间变化。
3.根据权利要求1所述的多级喷雾高效吸收装置,其特征在于:所述吸收剂喷嘴设在每个所述U型气体导管的管口处。
4.根据权利要求1所述的多级喷雾高效吸收装置,其特征在于:所述吸收剂喷嘴设在各级塔体的竖直壁面上。
5.根据权利要求1所述的多级喷雾高效吸收装置,其特征在于:所述U型气体导管的管口方向偏离塔体的直径方向的夹角〃在-45〜+45°之间变化,且气体入塔端的管口与气体离塔端的管口的偏离方向相反。
6.根据权利要求1所述的多级喷雾高效吸收装置,其特征在于:连接相邻两级塔体的所述气体导管数为2〜20个。
7.根据权利要求1飞任一项所述的多级喷雾高效吸收装置,其特征在于:所述原气体进口管I〜6个,所述原气体进口管内还设有冷却水喷嘴;所述多级塔体为2飞级。
8.根据权利要求1飞任一项所述的多级喷雾高效吸收装置,其特征在于:它还设有与所述塔底浆液池相连接的塔外浆液池。
9.根据权利要求1飞任一项所述的多级喷雾高效吸收装置,其特征在于:它还设有与所述塔顶气体出口相连接的塔内除雾器。
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