CN102805999A

CN102805999A - 湍球式涡轮增压复合脱硫除尘塔

Info

Publication number: CN102805999A
Application number: CN2012103035821A
Authority: CN
Inventors: 胡建华
Original assignee: BEIJING WEIKEN ZHONGHE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING WEIKEN ZHONGHE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2032-08-23
Also published as: CN102805999B

Abstract

本发明涉及湍球式涡轮增压复合脱硫除尘塔，属于气体净化技术领域，该塔包括：喷淋塔体，烟气进口、烟气出口和排浆，排浆泵、罗茨风机、多层喷淋管、环形隔板、循环泵、除雾器，以及、扰动泵；还包括设置在该塔内的多个湍球式涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置；该装置包括：壳体，固定在该壳体中心的管道，分别设置在壳体上端和中部的上、下多孔端板；填充在壳体上、下多孔端板之间的空间中的湍球；安装在该多孔隔板与管道之间的多个叶片，每个叶片的上端与该壳体内壁相连，下端与管道外壁相连接；该壳体的下端连接一遮烟罩。本发明可实现在最短的时间，最小的空间，最小的液气比下，达到气液充分接触，进行高速传质，提高最小能耗下的高除尘、脱硫效率。

Description

湍球式涡轮增压复合脱硫除尘塔

技术领域

本发明属于气体净化技术领域，特别涉及锅炉烟气脱硫除尘设备结构设计。

背景技术

目前在锅炉烟气脱硫除尘塔中的湿法技术有一种具有旋流器的喷淋塔。该塔包括:塔体，在该塔体设置有烟气进口、烟气出口和排浆口，在该塔从下至上设置有通过与塔底排浆口相连的排浆泵、与设置在塔内底部贮液区中的曝气管相连的罗茨风机、连接在与该贮液区与其上的喷淋管相通的循环管道中的循环泵，以及设置在该喷淋管上的除雾器；还包括设置在该塔内喷淋管之下、烟气进口之上的旋流器，它主要由盲板、旋流叶片、罩筒、溢流槽、集液槽，溢流口、溢流管、异型接管等组成。

这种锅炉烟气脱硫旋流器的工作过程为：把脱硫浆液均匀分配到各个叶片，形成薄液层。当气流由下向上通过叶片时产生旋转的离心运动。使脱硫浆液滴在塔壁上碰撞凝聚。在重力的作用下汇集到集液槽，并通过溢流口、溢流管流到下一个塔板的盲板上，继续重复上述过程。

上述锅炉烟气脱硫除尘塔存在下列问题：

1、由于塔板上的气液接触时间短，因此脱硫效率偏低，均为80%左右，且不适用于CaCO3作固硫剂。（引自《硫氮污染防治工程技术及其应用》）郭东明编著，化学工业出版）；

2、旋流器结构复杂，容易结垢，且脱硫效率随塔径增加而降低。

3、为切向进气，中心容易形成低效区。

4、类似其他旋流器，其叶片中心为实心体，在烟气进入后与脱硫浆液形成旋转并在中心区形成真空漏斗，影响脱硫效率和效果。

本申请发明人于2007年申请并获得专利权的“涡轮式增压加速烟气脱硫除尘塔”在一定程度上解决了以上问题,该专利公开的脱硫除尘塔包括常规的喷淋塔体，在该塔从下至上设置有通过与塔底排浆口相连的排浆泵、与设置在塔内底部贮液区中的曝气管相连的罗茨风机、设置在该贮液区上的喷淋管、连接在与该喷淋管相通的循环管道中的循环泵，以及设置在该喷淋管上的除雾器；还包括在该喷淋塔体下部侧壁、顶部及底部设置有烟气进口、烟气出口和排浆口；还包括连接在与塔内底部贮液区域相通的循环管道中的扰动泵、设置在该塔内喷淋管之下、烟气进口之上的多个涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置。

该专利与已有脱硫除尘塔的主要区别特征部件为涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置，每个除尘装置具体如图1所示，包括：壳体11，固定在该壳体中心的管道14，安装在该壳体与管道之间的多个叶片12，每个叶片的上端与该壳体相连，下端与管道相连接；该管道内安装有螺带式搅拌器13，该螺带式搅拌器为设置在该管道中的呈螺旋带状的长条板。该壳体下端连接一遮烟罩15。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种湍球式涡轮增压复合脱硫除尘塔，可实现在最短的时间，最小的空间，最小的液气比下，达到气液充分接触，进行高速传质，提高最小能耗下的高除尘、脱硫效率。

本发明提出的一种湍球式涡轮增压脱硫除尘塔，包括：喷淋塔体，在该塔体下部侧壁、顶部及底部设置有烟气进口、烟气出口和排浆，在该塔从下至上设置有通过与塔底排浆口相连的排浆泵、设置在塔内底部由反应池和再循环槽构成的贮液区中的曝气管、与曝气管相连的罗茨风机、、设置该贮液区上的多层喷淋管、连接在曝气管上与多层喷淋管相通的循环管道中的循环泵、设置在该喷淋管上的除雾器，以及连接在与塔内底部贮液区域相通的循环管道中的扰动泵；其特征在于，还包括设置在该塔内喷淋管之下、烟气进口之上的多个湍球式涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置；该除尘装置包括：壳体，固定在该壳体中心的管道，分别设置在壳体上端和中部的上、下多孔端板；填充在壳体上、下多孔端板之间的空间中的湍球；安装在该多孔隔板与管道之间的多个叶片，每个叶片的上端与该壳体内壁相连，下端与管道外壁相连接；该壳体的下端连接一遮烟罩。

所述的脱硫除尘塔还可包括设置所述烟气进口烟道中的多个喷头，该喷头通过管道与所述排浆泵出口管道相连。

所述的脱硫除尘塔还可包括一滤液泵，该滤液泵的出口与该喷头连接，入口与一滤液箱相连。

所述的脱硫除尘塔还可包括设置在该塔内每喷淋层之下的环形隔离板。

所述塔体还可安装带有防腐挡板门的旁通烟道。

本发明的特点及效果：

本发明不同于现有湿法技术，不从增长气液接触时间、增大气液接触空间、增大持液量出发，而是通过建立叶片与湍球叠加效应传质场，使气液在传质场中高速撞击，形成气相、液相都分散的状态，液相通过覆盖湍球的表面积高速旋转与烟气形成最大面积的接触实现在最短的时间，最小的空间，最小的液气比下，达到气液充分接触，进行高速传质，提高最小能耗下的高除尘、脱硫效率。

在湍球式涡轮增压传质场中，液体的比表面积比起普通的喷淋塔的液体比表面积大数十倍，达到同样传质效率，它的烟气阻力因烟道喷头向塔内喷射浆液的作用下比起喷淋塔相同或接近，液气比却大大减小，传质空间也大大减小。喷淋层的隔离板防止烟气短路。在现有的液－气传质设备中，它的综合性能最优秀，而能耗也相应最低。

本发明的主要特征部件为湍球式涡轮增压式脱硫除尘装置，装在喷淋塔内，由于在叶片上端区域内设计有高速旋转的湍球，烟气进入脱硫装置后，在湍球式涡轮增压装置的作用下烟气与脱硫浆液形成的高速旋转效果比叶片造成的烟气流速所带来的旋转效果更强烈。该装置可根据设计烟气量的大小，至少安置一个或多个湍球式涡轮增压装置，此装置与其他装置相比具有脱硫除尘效率高、容量大、连续工作时间长、液气比小，适合各种脱硫剂等优点。

进一步在烟道喷头喷射浆液的作用下和隔离板防止烟气短路的综合作用下更大大的提高了脱硫效率。

附图说明

图1为已有脱硫除尘塔的除尘装置结构示意图。

图2为本发明的总体结构示意图。

图3为本发明的湍球轮式增压加速烟气脱硫除尘装置实施例示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种湍球式涡轮增压脱硫除尘塔结构附图及实施例详细说明如下：

本发明的一种实施例总体结构如图2所示，包括：喷淋塔体20，在该塔体下部侧壁、顶部及底部设置有烟气进口201、烟气出口202和排浆口203，在该塔从下至上设置有通过与塔底排浆口相连的排浆泵261（排浆泵排除的浆液送到旋流器进行固液分离、回收利用，此部分不属于本发明的内容）、设置在塔内底部由反应池和再循环槽构成的贮液区中的曝气管24，与曝气管相连的罗茨风机22、设置该贮液区上的多层喷淋管23、连接在曝气管上与多层喷淋管23相通的循环管道中的循环泵262、设置在该喷淋管23上的除雾器25，以及连接在与塔内底部贮液区域相通的循环管道中的扰动泵263；上述各部件及结构与已有的脱硫除尘塔基本相同，在此基础上，还包括设置在该塔内喷淋管23之下、烟气进口201之上的多个湍球式涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置21；该装置是对已有除尘装置的改进，每个除尘装置的具体结构如图3所示，包括：壳体31，固定在该壳体中心的管道32，分别设置在壳体上端和中部的上下多孔端板33、34；填充在壳体上下多孔端板33、34之间的空间中的湍球35；安装在该多孔隔板34与管道之间的多个叶片36，每个叶片的上端与该壳体内壁相连，下端与管道外壁相连接；该壳体的下端连接一遮烟罩37。

本发明的湍球式涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置结构是对已有的除尘装置结构进行的改进，即在叶片的上面增加了湍球结构，省去了中心管中的螺带式搅拌器；不但结构更易实现，而且由于涡轮增压装置中的湍球的作用下其原理为：塔中来自锅炉的烟气自下而上的流动中流经叶片时发生强烈的旋转因而带动湍球围绕涡轮增压装置的中心管作有规律的转动，当上部喷淋管喷头喷出的脱硫液喷到转动的湍球表面时与烟气发生360度的全方位接触，极大的增加了烟气与脱硫浆液的接触面积，即极大的增加了脱硫除尘的效率。脱硫浆液在自重的作用下，流经下方的叶片又与旋转的烟气发生湍流碰橦么擦又进行了脱硫除尘提高效率。

本实施例还可包括设置所述烟气进口烟道中的多个喷头28，该喷头通过管道与所述排浆泵出口管道相连（排浆泵出口管道设有三通管分别与喷头和旋流器相连通），如图2所示；还可包括一滤液泵29，该滤液泵的出口与该喷头连接，入口与一滤液箱相连。在烟气进口烟道中设置多个喷头，可使来自锅炉引风机的烟气流经塔入口烟道时，这些喷头向烟气顺流喷射大流量高压脱硫浆液，烟气在喷头喷射的作用下起到了增加锅炉引风机压头的作用。喷射出的浆液有降低烟气温度保证脱硫塔的安全和对锅炉烟气预脱硫除尘的效果。

本实施例还包括设置在该塔内每喷淋层（如2-3喷淋层）之下的环形隔离板27，如图2所示。它的作用是防止烟气走短路，即从湍球式涡轮增压装置出来的洁净烟气在上升的过程中会继续遇到三级喷淋，由于阻力的关系部分烟气会沿塔壁避开喷淋液走短路；而隔板的作用是烟气沿塔壁上行时因隔板的阻挡回到塔的中区接受喷淋液的洗涤而提高了脱硫除尘效率。

由于上述塔的结构改进设计的综合作用将脱硫除尘的效果效率达到了极致。和已有的脱硫塔相比更优越更有效率效果更明显。本实施例可应用于1×240t/h燃煤流化床锅炉脱硫除尘改造项目。适用任何脱硫剂。本实施例采用脱硫剂为石灰，后处理出成品石膏工艺。

本实施例的组成部件的具体实现方式分别说明如下：

单台锅炉配置的主要设备包括：

喷淋塔：采用一台型号为Y4-73NO20.2D增压风机；

循环泵：采用三台型号为HGKO250-315的循环泵，与不同高度的喷淋管相连；

扰动泵：采用二台型号为HSW150-125-40；

除雾器；采用一台直径7.4米，50FSZ-K-30/5.5KW-2的工艺水泵供水；

排浆泵：采用二台型号为HSW100-65-40S；

滤液泵：采用二台型号65FUH-54-50/30-C3；

罗茨风机：采用二台型号为RSR250。

上述各设备均为常规产品。

本实施例的贮液区由反应池和再循环槽构成，扰动泵的进口管道与反应池相连通，出口管道与再循环槽相连通，且在再循环槽内装有几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管道，该管道与该出口管道相连。

本实施例的湍球式涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置具体尺寸可根据实际应用需要及选用的喷淋塔大小进行设计；以下数据仅作为举例并给出可参考的取值范围。

每个湍球式涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置的壳体直径一般为800毫米，中心的管道直径为200毫米每个叶片表面可呈150-180（例如165）弧度，其短轴与水平面夹角为28°-45°（例如35°）；其长轴与水平面夹角为20°-50°（例如45°）。叶片的宽度达100-400毫米（例如200毫米），两相邻叶片相重叠0-20毫米（例如10毫米）。在叶片的上方沿壳体直径和中心管道直径延长400毫米，上下多孔端板布满25毫米的通孔。在空间内填充的湍球采用塑料球，在上下端板之间的空间填装一半空间即可，塑料球为30毫米的耐磨空心球（空心球可满足在旋转气流的作用下，能有规律的转动产生湍流的要求即可），遮沿罩上端的直径为800毫米下端为940毫米。壳体高度为650毫米、两端板之间的高度为400毫米，遮沿罩高度为160毫米。

本实施例采用了26台湍球式涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置，以中心对称分布安装在喷淋塔体内的同一水平面上。

本实施例的环塔隔板的材质为FRPP宽度为300毫米，长度为环绕塔内壁一圈。

本实施例烟气进口烟道中的喷头为6个，均匀分布在进口烟道中，使喷出的滤液布满整个烟道，不接触烟道内壁射向塔体内。喷头材质为碳化硅，每个喷头的流量为每小时10吨，压力为0.4MP.

除上述基本设备外，本实施例还可包括：

在喷淋塔及其下游烟道、烟气出口设置有挡板门并采用相应防腐措施。塔及烟道采用玻璃鳞片作为内防腐，挡板门的材质采用316Ｌ。

考虑到脱硫设备的检修周期，本实施例设置有旁通烟道，并安装有双层旁通烟道挡板门，保证脱硫设备检修时锅炉仍能连续正常运行。

与本实施例配套设备还可包括与再循环槽相连通的PH值控制自动加CaO乳液装置、脱硫剂制备系统、对烟气的压力、温度、流量、pH值等主要运行、控制参数进行测量、对各主要设备运行状态实施监控的PLC控制系统等，这些配套设备均不属本发明的保护范畴。

本实施例的工作过程说明如下：

锅炉烟气经过布袋除尘器（或电除尘器）和引风机（增压风机）后，通过进口烟道挡板门进入脱硫塔，在烟道内由增压风机输送来的锅炉高温烟气经若干个喷头顺流喷射，脱硫介质在烟道内对烟气进行初步降温、脱硫除尘。烟气进入脱硫塔后，通过湍球式涡轮增压脱硫除尘装置，与从喷淋管喷下的脱硫浆液形成有规律的高速旋转，使气液与湍球全方位接触烟气通过涡轮增压装置时，与湍球流下的浆液再次高速撞击，形成气相、液相都分散的状态，实现在最短的时间，最小的空间，最小的液气比下，达到气液充分接触，进行高速传质，提高最小能耗下的脱硫效率。脱硫后烟气在上升的过程中又经过浆液的三级喷淋得到进一步的脱硫除尘，为防止烟气走短路在喷淋层之间安装了环塔隔板脱硫除尘效率得到进一步的提高。净化后的烟气通过除雾器，将烟气中夹带的水雾除去，出口烟气含水量<75mg/Nm³,避免对下游烟道和烟囱的腐蚀。净化烟气通过出口烟道挡板门至烟囱排放。

设在塔底部的再循环槽内装有几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管子，通过扰动泵将液体从塔反应池上部抽出，经管路重新打回反应池内，当液体从喷嘴中喷出时就产生了脉冲，依靠该脉冲作用可以搅拌起塔底固体物，进而防止产生沉淀。吸收烟气中二氧化硫后的酸性洗涤液通过PH值自控系统自动加CaO乳液于槽内的碱性浆液混合。同时通过罗茨风机鼓入空气和曝气管，将亚硫酸钙完全氧化成为硫酸钙。

脱硫塔塔底部分循环吸收液经排浆泵打到塔入口烟道内的喷头，顺流向来自锅炉的高温烟气喷射对烟气进行降温脱硫除尘，当塔内的吸收液达到所规定的密度或酸度时排浆泵通过切换阀门将吸收液打到水力旋流器浓缩脱水，经真空皮带机脱水后的石膏可以作为商用建材外卖。水力旋流器的上旋液和真空皮带机的滤液流经虑液箱储存，再通过滤液泵大部分返回塔入口烟道的喷头向锅炉来的烟气顺流喷射，对烟气进行降温、脱硫、除尘。排浆泵和滤液泵由电动门通过计算机控制可以互为切换，大部分虑液返回塔内的储浆池重复使用，另一部分作为制浆用水调制新的脱硫乳液使用，一小部分作为污水外排。塔内的循环液由罗茨风机4鼓入空气强制氧化，以确保没有氧化的亚硫酸钙完全氧化成为硫酸钙。

采用本实施例净化后烟气SO₂含量≤100mg／NM³，脱硫效率≥95%，尘含量≤30mg／NM³，除尘效率≥97%。单炉年脱硫10558T/y。

Claims

1.一种湍球式涡轮增压复合脱硫除尘塔，包括：喷淋塔体，在该塔体下部侧壁、顶部及底部设置有烟气进口、烟气出口和排浆，在该塔从下至上设置有通过与塔底排浆口相连的排浆泵、设置在塔内底部由反应池和再循环槽构成的贮液区中的曝气管、与曝气管相连的罗茨风机、、设置该贮液区上的多层喷淋管、与多层喷淋管相通的循环管道的循环泵、设置在该喷淋管之上的除雾器，以及连接在与塔内底部贮液区域相通的循环管道中的扰动泵；其特征在于，还包括设置在该塔内喷淋管之下、烟气进口之上的多个湍球式涡轮式增压加速烟气脱硫除尘装置；该脱硫除尘装置包括：壳体，固定在该壳体中心的管道，分别设置在壳体上端和中部的上、下多孔端板；填充在壳体上、下多孔端板之间的空间中的湍球；安装在该多孔隔板与管道之间的多个叶片，每个叶片的上端与该壳体内壁相连，下端与管道外壁相连接；该壳体的下端连接一遮烟罩。

2.如权利要求1所述的脱硫除尘塔，其特征在于，还包括设置所述烟气进口烟道中的多个喷头，该喷头通过管道与所述排浆泵和出口管道相连。

3.如权利要求1所述的脱硫除尘塔，其特征在于，还包括一滤液泵，该滤液泵的出口与该喷头连接，入口与一滤液箱相连。

4.如权利要求1所述的脱硫除尘塔，其特征在于，还包括设置在该塔内每喷淋层之下的环形隔离板。

5.如权利要求1所述的脱硫除尘塔，其特征在于，所述塔体安装带有防腐挡板门的旁通烟道。