CN1033425C - 带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统 - Google Patents
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Abstract
一种湿式废气脱硫系统包括：一个用来收集已吸收废气中SO2吸收液的贮罐；一个安装在贮罐正下方的吸收液循环罐；一束安装在贮罐底部并延伸到循环罐的吸收液中且下端为开口的底管，或一束悬于吸收液中且下端为开口的下悬管；一个至少一端开口于空气中的空气供给管；一个用来将循环罐中吸收液表面上方空气排放到贮罐中溶液表面上方的气体导管；和一个用来将循环罐中吸收液送至吸收塔上部喷嘴的液体导管。
Description
本发明涉及到一种湿式废气脱硫系统，特别是一种可通过氧化废气中二氧化硫(以下缩写为SO2)吸收液中生成的亚硫酸盐来回收石膏的湿式废气脱硫系统。
在废气脱硫采用钙化合物为吸收剂来回收石膏这类传统的湿式废气脱硫系统中，从钙化合物和SO2反应生成的亚硫酸钙中制取石膏的传统方法，是抽提含有相应于循环罐中SO2吸收量化学计量的石膏或亚硫酸钙的浆液，并在一个分立的氧化塔中氧化浆液以由亚硫酸钙制取石膏。一种省去分立的氧化塔，空气或含氧气体直接吹入循环罐，以通过氧化循环罐中的亚硫酸钙制取石膏的系统，已由日本特许17318/1975公开报导和日本公开特许18269/1976公开报导。而且，一种当空气供给到循环罐中溶液表面时，贮存于吸收液贮罐中的吸收液再喷淋于循环罐中的系统，已由日本特许37252/1983公开报导。此外，一种空气吹到吸收塔中向下流动溶液表面以加速氧化反应的系统，已由日本公开特许187326/1983和167432/1986公开报导。
这类通过吹入空气氧化亚硫酸钙制取石膏传统的系统，需要借助于鼓风机或类似设备来供给空气。因此，它们具有耗用能量提供空气的缺点。
如上所述，传统的利用空气氧化吸收塔中SO2吸收生成的亚硫酸盐的系统，面临着耗用较多能量供给空气的问题。
鉴于上述情况，本发明的目标是提供一种无需能量供给湿式废气脱硫系统氧化所需空气的系统。
根据本发明(第一个发明内容)，
(1)一种带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中废气脱硫是通过含有二氧化硫的废气和含有钙化合物的吸收液在吸收塔中气液接触来进行的，带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统包括：
(a)一个在吸收塔底部收集已吸收废气中二氧化硫的吸收液的贮罐，
(b)一个安装在贮罐正下方的吸收液循环罐，
(c)一束安装在贮罐底部并延伸到循环罐的吸收液中的底管，该管束的底端是开口的，
(d)一个穿过底管安装，使在贯穿处的底管内有开口的空气供给管，该空气管至少有一端开口于空气中，
(e)一个使循环罐中吸收液表面上方空气排放到贮罐中溶液表面上方的气体导管，和
(f)一个借助于泵将循环罐中吸收液供到安装于吸收塔上部的喷嘴的液体导管。
(2)在(1)中所描述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，带有间歇地向空气供给管开口供水的装置。
该第一个发明内容的上述结构有下述作用：
当贮存于贮罐中的吸收液通过底管流入循环罐中，经过安装于穿过底管的空气供给管的那一端时，由于流动的分离，在空气供给管的较低表面上产生负压。该负压作用于底管内空气供给管低表面上的开口，结果空气由空气供给管与大气相通的一端或两端吸入，空气由底管中的吸收液经空气供给管的开口吸入。空气与吸收液一起向下流入循环罐中，在循环罐中，空气中的氧与吸收液中含有的由于SO2吸收生成的亚硫酸盐相反应，生成石膏。本发明中，空气借助于流动分离产生的负压而自动地被吸入，该流动分离在流动区域中设置物体的下游侧发生。
间歇地喷淋洗涤水防止空气供给管开口堵塞，这种堵塞是由于在吸收液表面张力产生回流造成的润湿周边上发生盐沉积造成的。
根据本发明(第二个发明内容)：
(1)一种带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中废气脱硫是通过含有二氧化硫的废气和含有钙化合物的吸收液在吸收塔中气液接触来进行的，带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统包括：
(a)一个在吸收塔底部收集已吸收废气中二氧化硫的吸收液的贮罐，
(b)一个安装在贮罐正下方的吸收液循环罐，
(c)一束安装在贮罐底部并延伸到循环罐的吸收液中的底管，该管束的底端是开口的，
(d)一个一端安装成与所述底管相对或插入底管中以使其靠近底管上端并有适当间隙而另一端与空气相通的空气供给管，
(e)一个使得循环罐中吸收液表面上方空气排放到贮罐中溶液表面上方的气体导管，和
(f)一个借助于泵将循环罐中吸收液供到安装于吸收塔上部的喷嘴的液体导管。
(2)在(1)中所描述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，带有间歇地向空气供给管供水的装置。
(3)在(1)或(2)中所描述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，带有调整底管上端和空气供给管下端两者之间位置关系的装置。
(4)在(1)、(2)或(3)中所描述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，带有将泵送液向下喷入底管或空气供给管的装置。
该第二个发明内容的上述结构有下述作用：
利用贮罐中贮存的吸收液的势能，可使吸收液流过底管和空气供给管之间的间隙。由于在空气供给管的低端溶液通道的横截面突然扩大，在底管中下行溶液的流动在空气供给管的周边上分离，因而产生一个取决于溶液流速的负压。借助于此负压，空气经由空气供给管吸入，并与用于循环罐中氧化的、底管中下流的溶液一起直接进入循环罐。循环罐中吸收液表面上方积聚的空气被排放到贮罐中吸收液表面上方，结果空气被由吸收塔流入贮罐的吸收液所吸收。这样可以更有效地利用空气中的氧。
为防止由于石膏沉积(因为吸收液的回流，石膏沉积在空气供给管内的润湿周边上，而吸收液的回流又是由于在空气供给管周边上的表面张力产生在空气供给管的端头中)堵塞空气供给管，经由空气供给管提供水进行间歇地洗涤。
通过提供一种装置调整底管上端和空气供给管下端之间位置关系，可控制底管和空气供给管之间间隙的变化，因而可控制贮存于贮罐中吸收液的量。
吸入的空气量可通过将泵送液向下喷入底管来控制。
根据本发明(第三个发明内容)，
(1)一种带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中废气脱硫是通过含有二氧化硫的废气和含有钙化合物的吸收液在吸收塔中气液接触来进行的，带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统包括：
(a)一个在吸收塔底部收集已吸收废气中二氧化硫的吸收液的贮罐，并在其底部有底管，
(b)一个安装在贮罐正下方的吸收液循环罐，
(c)一个向下穿过循环罐顶并延伸到循环罐的吸收液中的下悬管，并且底管在靠近一个节流装置上部扩径部分插入该下悬管，
(d)一个使得循环罐中吸收液面上方空气排放到贮罐中溶液表面上方的气体导管，和
(e)一个借助泵将循环罐中吸收液供到安装于吸收塔上部的喷嘴的液体导管。
(2)在(1)中所描述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，带有控制吸收液在底管中排出量的装置。
(3)在(1)或(2)中所描述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，带有内径向下端逐渐缩小的底管。
该第三个发明内容的上述结构有下述作用：
当贮存于贮罐中的吸收液沿底管流下并进入下悬管中时，在底管下端和下悬管之间间隙处由于吸气作用(水喷射泵)而产生负压。借助于产生的负压，空气由下悬管上口和底管间的间隙吸入。而且，循环罐中吸收液表面上方积聚的空气被排放到贮罐中吸收液表面上方，因此空气被由吸收塔流入贮罐的吸收液所吸收。这样可以更有效地利用空气中的氧。
通过安装一个控制装置，例如在底管中安装阀门，可根据吸收塔中溶液循环量的变化，来控制底管中吸收液下流量和进行底管中吸收液的间歇流动。而且，通过向下缩小底管内径，吸收液可以喷射流由底管注入下悬管。
图1是本发明中第一个发明内容的一种实施方案的简图。
图2是第一个发明内容的一种实施方案的部分放大透视图。
图3是图2中沿箭头X方向的截面图。
图4是图2中沿箭头Y方向的截面图。
图5是第一个发明内容的另一种实施方案的截面放大图。
图6是本发明中第二个发明内容的一种实施方案的简图。
图7是第二个发明内容的一种实施方案的部分放大图。
图8是第二个发明内容的另一种实施方案的部分放大图。
图9是第二个发明内容的一种实施方案的部分放大图。
图10是第二个发明内容的一种实施方案的部分放大图。
图11是本发明中第三个发明内容的一种实施方案的简图，和
图12是第三个发明内容的一种实施方案的部分放大图。
在相应的实施方案的基础上，本发明将被详细地描述。
第一个发明内容的一种实施方案可参照图1来描述。
参照图1，含有SO2的废气A直接进入吸收塔1。借助于循环泵10，将吸收塔1的循环罐6中贮存的吸收液7送至喷嘴2。废气A通过与喷嘴2喷淋的、含有钙化合物的吸收液气液接触而被处理，并且在脱硫后作为被处理过的废气B从吸收塔1中排放。
在吸收塔1中已吸收SO2的吸收液向下流入吸收塔1底部贮罐3并在其中贮存。贮存液4通过与贮罐3底部相连的底管5，并穿过贮罐3正下方的循环罐6顶盖，流向循环罐6。底管5的下端浸在贮存于循环罐6的溶液7中。在贮罐3底和循环罐6顶之间的中间部位，安装了穿过底管的空气供给管8。空气供给管至少有一端与大气相通，在底管5的穿过部分空气供给管在其底部至少有一个空气输出口9。
为了详细解释空气供给管部分，部分放大图如图2到图4所示。在图2中，穿过悬吊于贮罐3底部的底管5而安装的空气供给管8，在穿入部分其底部有空气输出口9。
而且，空气供给管 8的一端作为空气吸入口11与大气相通。
图3和图4分别是图2中沿箭头X和Y方向的截面图。在图3中，当贮罐3中的贮存液4向下流过底管5时，流经空气供给管8和底管5之间的间隙通道12，该通道在空气供给管8的外表面产生流动的分离，流动分离在空气供给管8外表面下部产生负压。该负压使得空气通过空气供给管8上的空气吸入口11被吸入，并且吸入的空气经空气输出口9进入底管中向下流动的吸收液中。吸入的空气与底管5中下流的溶液一起流入贮存于循环罐6的贮液7中，并且在循环罐6中，吸入空气中的氧气与底管5中下流溶液中含有的亚硫酸盐反应生成石膏。
图5是表示空气输出口9的洗涤系统的代表图。该系统在空气供给管8中的空气供给口的入口之上带有喷嘴。洗涤是通过带有中途控制阀16的供水管13供水并根据控制信号15操作控制阀16而间歇地进行的。
在本发明的实施方案中，空气供给管8具有园形截面，但它也可以具有能通过流动分离产生负压的不同形状的截面；例如，它可以有三角形或长方形截面，也可以是交叉排列或多管系统。
其次，第二个发明内容的一种实施方案可参照图6来描述。
参照图6，含有SO2的未处理废气A流向吸收塔101，如同第一个发明内容上述描述的实施方案一样，废气A通过与喷嘴102喷淋的、含有钙化合物的吸收液气液接触而被处理，并且在脱硫后作为被处理过的废气B从吸收塔101中排放。在该图中，参考数字108代表循环泵，109代表循环管线。在吸收塔101中已吸收SO2的吸收液流入吸收塔101底部的贮罐104中，并在其中贮存。贮存液111通过与贮罐104底部相连的底管107，并穿过在贮罐104正下方的循环罐106顶盖，流向循环罐106中。
在贮罐104中贮存的溶液111将要流入的底管107入口处，安装了与底管107相对的空气供给管105(如图7所示)，或插入底管107的空气供给管105(如图8所示)。空气供给管105是一端开口于空气中的主空气供给管103的分枝。当贮罐104中的贮液111在底管107中向下流动时，在空气供给管105的端周边上产生流动分离，导致负压的产生。该负压作用于空气供给管105内，结果空气经主空气供给管103和分空气供给管105进入溶液。由于在空气供给管105和底管107间溶液流动的阻力，可保持贮罐104中溶液的适当深度。供给的空气与溶液一起穿过底管流下，并在循环罐106中被分布，空气中的氧与吸收废气A中SO2生成的亚硫酸盐在循环罐中反应，生成石膏。
从循环罐106贮存的吸收液112中释放的空气，在空气集气室114中带有正压，并通过废气管110排放到吸收塔101底部贮罐104中的贮存液111表面上方。在通过废气管110由空气集气室114排放的用过的空气中，有未反应的氧存在。通过将含有未反应氧的用过的空气排放到吸收塔101底部贮罐104中的贮存液111表示上方，该用过的空气借助于由吸收塔101下落吸收液的势能，混合于贮存在贮罐104的溶液111中，结果未反应的氧气以上述同样方式与亚硫酸盐反应，这样就提高了供给空气中氧的利用率。
在该过程中，通过分成众多的其未端与底管107相对或插入底管107入口的相应的空气供给管105，可以得到供给空气的细小气泡。为间歇地洗涤由于表面张力倒流入空气供给管105内的吸收液，经供水管线115将水供给空气供给管105。
图9表明了在空气供给管105与底管107相对处调整溶液流动阻力的机构。参照图9，膨胀柱116与插在贮罐104底部外壳中的固定夹板117相连，膨胀柱116的另一端与插在底管107中的固定夹板118相连。膨胀柱116根据压力元件119产生的压力信号，沿导板121方向被气压或液压驱动。结果底管107上下移动。这就改变了空气供给管105端面与底管107端面间的间隙h，也就改变了在间隙h时的阻力，这样就可以控制底管107中的吸收液下流量。因此贮罐104中贮存液的液面可以适宜地保持。参考数字120代表膨胀铰链。在该实施方案中，底管107被移动，但由于目的是调整间隙h，空气供给管105也可以被移动。
在图10的实施方案中，溶液供给管122在底管107中开口向下并在其中部带有控制阀123，泵送液由供液管122向下喷淋，这样可控制吸入空气的流率。在该实施方案中，泵送液在底管107中喷淋，但它也可以在空气供给管105中喷淋，因为即使泵送液在空气供给管105的端面位置喷淋，也可以产生同样的效应。
再次，第三个发明内容的一种实施方案可参照图11来描述。如同上述描述的实施方案，含有SO2的废气A流向吸收塔201，通过与吸收液气液接触被处理，脱硫后作为被处理过的废气B从吸收塔201中排放。
在吸收塔201中已吸收SO2的吸收液流入在吸收塔201底部的贮罐203，并在其中贮存。贮存液204经底管205注入下悬管207中，该底管开口与下悬管207入口扩径部分的上部邻近且相对。下悬管207与贮罐203底部衔接并且穿过循环罐208顶211悬于循环罐208贮存的溶液210中。当贮存液204射出时，在下悬管207和底管205之间的间隙处，由于吸气作用(水喷射泵)产生负压。该负压从下悬管207开口端吸入空气。空气被分散在循环罐208贮存的溶液210中，这样，空气中的氧与吸收液(该吸收液向下流经下悬管207进入循环罐208贮存液210中)中亚硫酸盐反应，生成石膏。参考数字206代表安装于底管205中的阀。
图12描述了在该实施方案中下悬管207上部与底管205相对的细节。在图11和12中，同样的数字指代同样的部分。参照图12，吸气作用的发生可以说得更加详细。
底管205从中间某部位成锥形向下，其底端邻近并与下悬管207上部的节流装置216的上部相对，该下悬管安装于循环罐顶盖211上。从贮罐203来的溶液由底管205下端射出，通过节流装置216的通道218。当溶液通过在节流装置下部的扩径部分219时，由于流动的分离产生吸力。借助于吸力产生的负压，空气经过下悬管上开口215处被吸入下悬管207，并经过空气通道217被溶液吸收后，直接进入循环罐208。
在图11中，循环罐208被从循环罐208顶盖211垂下并悬于贮存液210中的隔板214分成两部分。第一部分(图中左边部分)在从贮罐203流下的溶液上方有空气集气室212，第二部分(图中右边部分)带有可加入钙化合物吸收液的中和室。从空气集气室212来的废气，经废气管213(该废气管在贮罐203的贮存液204表面上方有大量的开口)排放到吸收塔201底部贮罐203中的贮存液204表面上方，这样就提高了空气利用率。
根据第一个发明内容，在吸收塔中喷淋的吸收液被收集于贮罐中，然后沿底管流下。通过设置可利用底管中下流溶液流速造成流动分离的装置，产生一个高负压。借助于该负压，空气自动地从大气中供入以氧化亚硫酸盐生成石膏，而无需使用任何动力设备，如鼓风机或压缩机。而且为保证长时间以稳定状态自动供入空气，洗涤水间歇地喷入空气输入口，这样可以避免由石膏垢造成的空气输入口的堵塞。
根据第二个发明内容，在吸收塔上部喷淋的吸收液暂被收集于设置在循环罐上方的贮罐中。借助于流入循环罐溶液流动分离产生的负压，空气自动地被吸入而无需使用任何如鼓风机或压缩机之类的设备。通过安排邻近并与底管的空气供给管相对或将空气供给管插入底管中，可保持合适的液面，这样从底管中流出溶液的下流速度相当高。而且，循环罐的上部被用作空气集气室，用过的空气被排放到贮罐中溶液表面上方。用过的空气与在吸收塔上部喷淋的吸收液一起进入贮液中，这样可以有效地利用用过空气中剩余的氧。
根据第三个发明内容，在吸收塔上部被喷淋的吸收液暂被收集于设备在吸收塔底的贮罐中，并由一个特定管(底管)射出。在节流处溶液流动的分离引起的吸气作用(水喷射泵)产生负压。借助于此负压，空气自动地被吸入以氧化亚硫酸盐而无需使用任何如鼓风机或压缩机之类的设备。
此外，循环罐被分成两部分。有空气进入部分的上部被用作空气集气室，从该集气室被用过的空气被排放到贮罐中贮存溶液表面的上方。该用过的空气与在吸收塔上部喷淋的吸收液一起进入贮液中，这样，用过空气中剩余的氧可被更有效地利用。
Claims (10)
1.一种带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中废气脱硫是通过含有二氧化硫的废气与含有钙化合物的吸收液在吸收塔中气液接触来完成的，所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统包括：
(a)一个在所述吸收塔底部，用来收集已吸收废气中二氧化硫的吸收液的贮罐，
(b)一个安装在所述贮罐正下方的吸收液循环罐，
(c)一束安装在所述贮罐底部并延伸到所述循环罐的吸收液中的底管，该管束的底端是开口的，
(d)一个安装使得穿过所述底管并在贯穿处的所述管内有开口的空气供给管，该空气供给管至少有一端开口于空气中，
(e)一个使得所述循环罐中吸收液表面上方空气排放到所述贮罐中溶液表面上方的气体导管，和
(f)一个借助泵将所述循环罐中吸收液供到安装于所述吸收塔上部的喷嘴的液体导管。
2.根据权利要求1所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中包括一个向所述空气供给管开口间歇地供水的装置。
3.一种带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中废气脱硫是通过含有二氧化硫的废气与含有钙化合物的吸收液在吸收塔中气液接触来完成的，所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统包括：
(a)一个在所述吸收塔底部，用来收集已吸收废气中二氧化硫的吸收液的贮罐，
(b)一个安装在所述贮罐正下方的吸收液循环罐，
(c)一束安装在所述贮罐底部并延伸到所述循环罐的吸收液中的底管，该管束的底端是开口的，
(d)一个一端安装成与所述底管相对或插入其中以靠近所述底管上端并有适当间隙而另一端与空气相通的空气供给管，
(e)一个使得所述循环罐中吸收液表面上方空气排放到所述贮罐中溶液表面上方的气体导管，和
(f)一个借助泵将所述循环罐中吸收液供到安装于所述吸收塔上部的喷嘴的液体导管。
4.根据权利要求3所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中包括一个向所述空气供给管开口间歇地供水的装置。
5.根据权利要求3或4所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中包括一个用来调整所述底管上端和所述空气供给管下端之间位置关系的装置。
6.根据权利要求3或4所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中包括一个用来将泵送液向下喷入所述底管或所述空气供给管的装置。
7.根据权利要求5所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中包括一个用来将泵送液向下喷入所述底管或所述空气供给管的装置。
8.一种带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中废气脱硫是通过含有二氧化硫的废气与含有钙化合物的吸收液在吸收塔中气液接触来完成的，所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统包括：
(a)一个在所述吸收塔底部，用来收集已吸收废气中二氧化硫的吸收液的贮罐，
(b)一个安装在所述贮罐正下方的吸收液循环罐，
(c)一个向下穿过所述循环罐顶盖并延伸到所述循环罐的吸收液中的下悬管，并且底管在靠近一个节流装置上部扩径部分插入该下悬管，
(d)一个使得所述循环罐中吸收液表面上方空气排放到所述贮罐中溶液表面上方的气体导管，和
(e)一个借助泵将所述循环罐中吸收液供到安装于所述吸收塔上部的喷嘴的液体导管。
9.根据权利要求8所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中包括一个用来控制在所述底管中吸收液排放量的装置。
10.根据权利要求8或9所述的带有供给空气装置的湿式废气脱硫系统，其中所述底管的内径向下端逐渐缩小。
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