CN104383806B - 多层斜流式伞状水幕钙法脱硫吸收塔及其脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多层斜流式伞状水幕钙法脱硫吸收塔及其脱硫工艺,钢制筒体由塔筒盖、塔筒体、塔筒底构成,筒体内壁及溢流环圈采用热熔工艺牢固粘贴覆盖着一层树脂膜,筒体底部两侧装有对称的左、右烟气管,塔底部石灰石吸收液中装置着消波平板,塔筒体内装置着三层斜流蜂窝管吸收器,吸收液由总进水管分三根支进水管通入塔筒体内的三个液体分布器、再从高低错落的伞盖喷头喷出,吸收塔内安装着一块除雾折流板,顶部保持有1.2‑1.8m的空间,本发明提升了吸收塔的机械强度和耐腐蚀能力,斜流蜂窝管吸收器减少了气流阻力,伞状水幕提高了吸收效率,使炉窑烟气达到了180‑200mg/Nm3的排放标准。

Description

多层斜流式伞状水幕钙法脱硫吸收塔及其脱硫工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种工业炉S燃烧后烟气脱硫(Flue gas desulfurization简称FGD) 设备一一钙法吸收塔(Absorption tower)的改进,尤其适应采用无烟煤或竹木下脚料燃烧 的隧道式自动化制砖炉窑的烟气脱硫过程。

背景技术

[0002] 目前,公知的普遍使用的吸收塔烟气脱硫技术是钙法,即是以CaC03 (石灰石)为吸 收剂的钙法,该脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术,所占比例在85%以上,按吸 收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干(半湿) 法,湿法FGD技术是将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂栗入吸收塔与烟气充分接触混合, 烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙进行氧化反应生成硫酸钙,硫酸钙达到一定饱和度 后,结晶形成二水石膏,经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水,使其含水量小于10%,然后 对其加以综合利用,脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴,再经过换热器加热升温后由烟囱 排入大气,由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环栗反复循环与烟气接触,吸收剂利用率很高, 脱硫效率可达90 %左右,该法具有脱硫反应速度快、脱硫效率高等优点,公开的通用吸收塔 类型有旋转喷雾轮型、筛孔板型、浮阀型、S形流板型、舌形板型、湍球型等,但它们普遍存在 结构复杂、腐蚀严重、气流阻力(塔阻力)高、功率消耗大、清理麻烦、运行维护费用高等问 题。

[0003]用钙法进行脱硫操作的吸收塔,按吸收时气液作用方式的不同可分为表面式、膜 式、喷淋吸收,但都是向塔筒体内注入吸收液体与由塔底上升的气体混合物在塔中各层填 料或塔内构件密切接触以便进行吸收,因此,提高塔内气液两相的接触面,降低气流阻力, 节约能耗便成了科研人员在实践中不断追求的目标。

发明内容

[0004] 针对上述通用吸收塔的不足之处及进行钙法脱硫所追求的目标,本发明提供了一 种多层斜流式伞状水幕钙法脱硫吸收塔,目的是满足隧道式自动化制砖炉窑的烟气脱硫之 需求。

[0005]本发明克服这些不足之处所采用的技术方案是:

[0006] (1)、本发明吸收塔外壳采用钢制筒体,吸收塔总高度在14-16m之间,直径在2.8- 3.5m之间,钢制筒体由塔筒盖、塔筒体、塔筒底构成,并依靠上、下螺栓组件将它们组装为一 ^,所述的塔筒体内壁焊有钢板制成的向下倾斜的溢流环圈,整个吸收塔内壁及溢流环圈 米用热恪工艺牢固粘贴覆盖着一层树脂膜,该树脂膜厚度在5• 〇-6.5mm之间,以加强吸收塔 防腐性能。

[0007] (2)、本发明的炉窑烟气用轴流鼓风机由炉窑尾部引出,向吸收塔筒体底部两侧对 称的左、右烟气管吹入,并分左、右按逆时针方向从斜下方的两个左、右管口喷出,该两个 左、右管口被制成逐渐由圆形烟管收小为横置的矩形以增大烟气流速,一方面能溉起石灰 七吸叹m便乙处于#化状态,造成气液的高度湍流,使气液表面不断更新,气液充分接触, 以强化吸收过程,另一方面能使石灰石吸收液发生逆时针方向旋转运动与液体旋涡自转方 向一致,以促使石灰石吸收液中的固态颗粒、碳酸钙颗粒及二水石膏结晶颗粒 (CaS04 • 2H20)逐渐下沉,形成沉淀废料沉积在吸收塔筒底的中心圆锥沉淀盘中,人工定时 排放、自然干燥、回收,可作制砖辅料处理。

[0008] (3)、本发明在吸收塔底部靠近两个左、右管口以下储存着石灰石吸收液(也称工 艺水),并加有5 % -10 %的碳酸钠、使溶液PH值控制在8.5-9.0之间,吸收液的总高度在1. 〇-1 • 2m之间,在距吸收液水平面〇. 3-0 • 5m处装置着一块硬质塑料制成的消波平板,该消波平 板的平面为正四边菱形,四边菱形角上各制有一个小孔挂在吸收塔底部内侧的四个钩子 上,消波平板上均匀排布着许多圆孔,圆孔直径在100-120mm之间,靠近消波平板下侧筒壁 制有一个吸收液出口连接一液泵将吸收液循环泵入总进水管中。

[0009] (4)、本发明塔筒体内左、右管口以上分段装置着三层斜流蜂窝管吸收器,它们分 别被固定在塔筒体内壁上的支架托住,所述的斜流蜂窝管吸收器由许多硬质塑料制成的六 边形蜂窝管组合粘接而成,它们与水平面的夹角为60°,垂直高度在1.0-1.2m之间,使石灰 石吸收液与由塔底上升的烟气混合物与塔中各层蜂窝管吸收器密切接触,这样的斜流蜂窝 管吸收器的气液接触面积(也称气液比表面积)是同体量垂直蜂窝管吸收器的1.3倍,以便 更有效地吸收S02,同时每层斜流蜂窝管吸收器阻力约为300〜420Pa,使气流阻力比公知的 旋转喷雾轮型、筛孔板型、浮阀型、S形流板型、舌形板型、湍球型吸收器降低了许多,因此本 发明炉窑烟气仅用55KW轴流风机由炉窑尾部引出即可。

[0010] (5)、本发明由一液泵将石灰石吸收液(也称工艺水)从吸收塔筒底侧循环栗入总 进水管,总进水管分三根支进水管注入塔筒体内,其中间一根支进水管直接注入塔筒体内, 以确保气液比表面积的基本稳定,其余上、下两根支进水管则分别先通过一个电磁阀再注 入塔筒体内,电磁阀由时间继电器控制轮流打开或闭合,以节约能耗并保持水压。

[0011] (6)、本发明吸收塔总进水管分三根支进水管注入塔筒体内的三个液体分布器,该 三个液体分布器呈王字形支管分别置于塔内三层斜流蜂窝管吸收器的上方,所述的王字形 支管上匀布着许多向上的喷管,这些喷管按矮喷管、高喷管间隔均匀地排列,每个喷管端口 依靠一根喷头支杆安装着一个伞盖喷头,所述的伞盖喷头能使喷出的石灰石吸收液形成高 低错落的伞状水幕向外缘展开落下,同时被上升的烟气冲成雾滴状散布在各层斜流蜂窝管 及内壁溢流环圈上。

[0012] (7)、在本发明吸收塔内距顶层液体分布器的高喷管上方400mm处安装着一块玻璃 钢制成的除雾折流板,所述的除雾折流板由互相平行排列的折板构成,折板高度在170-200mm之间,每块折板腰部连着一片向下的挡水板,能使水雾凝聚成水滴从烟气中分离 [0013] (8)、本发明吸收塔内在所述的除雾折流板上方保持有一个1.2-1.8m的筒盖空间, 筒盖空间顶端制有烟气出口,在筒盖空间利用烟气余温对烟气进一步除水,最后将已净化 的烟气从烟气出口引出,再通过烟囱排向大气。

[0014] (9)、本发明吸收塔在塔筒体侧面靠近三个液体分布器对应的位置上制有三个检 修人孔,并用圆弧面法兰盘和树脂密封圈紧固,便于定期打开对液体分布器进行人工清洗 和检修,本发明吸收塔外壳安装在四个钢制塔筒座上,根据现场的实际需要用砼基础墩加 尚。

[0015] 本发明对传统吸收塔的结构上的改进决定了塔的性能,本发明的有益效果是:

[0016] (1).本发明提升了吸收塔的机械强度和耐腐蚀能力。

[0017] ⑵.塔内气体与液体互相扰动具有足够的接触面积和接触时间。

[0018] ⑶.斜流蜂窝管吸收器减少了气流阻力,提高吸收效率。

[0019] ⑷•设备阻力小,能耗低、节电。

[0020] ⑸.结构简单、便于制造和检修。

[0021] ⑹.操作范围宽泛,运行稳定。

[0022] (7) •满足了隧道式自动化制砖炉窑的烟气脱硫之需求,使烟气达到了 180-200mg/ Nm3的排放标准,保护了生态环境。

附图说明

[0023] 图1是本发明的纵剖面结构图。

[0024] 图2是图1中II处局部剖面放大图。

[0025] 图3是图1中I处局部剖面放大图。

[0026] 图4是图1中A-A剖面视图。

[0027] 图5是图1中B-B剖面图。

[0028] 图6是图1中C-C剖面视图。

[0029]附图中1、塔筒盖,2、塔筒体,3、塔筒底,4、筒盖空间,5、溢流环圈,6、树脂膜,7、检 修人孔,8、斜流蜂窝管吸收器,9、支架,10、左管口,11、左烟气管,12、钩子,13、消波平板, 14、废水出口,15、中心圆锥沉淀盘,16、塔筒座,17、下螺栓组件,18、右烟气管,19、右管口, 20、总进水管,21、矮喷管,22、高喷管,23、伞盖喷头,24、上螺栓组件,25、烟气出口,26、喷头 支杆,27、挡水板,28、折板,29、电磁阀,30、液体分布器,31、伞状水幕,32、六边形蜂窝管, 33、圆孔,34、石灰石吸收液,35、吸收液出口,36、支进水管。

[0030] 下面结合该附图和实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

[0031]在附图中本发明吸收塔外壳采用A3钢制筒体,吸收塔总高度在14-16m之间,直径 在2.S-3.2m之间,钢制筒体由塔筒盖(1)、塔筒体(2)、塔筒底⑶构成,并依靠上、下螺栓组 件(24、17)将它们组装为一体,所述的塔筒体⑵内壁焊有A3钢板制成的向下倾斜的溢流环 圈(5),整个吸收塔内壁及溢流环圈⑸采用热熔工艺牢固粘贴覆盖着一层树脂膜(6),该树 脂膜03)厚度在4• 0-e • 0mm之间,以加强吸收塔防腐性能,延长吸收塔使用寿命;本发明的炉 窑烟气用轴流鼓风机由炉窑尾部引出、向吸收塔筒体(2)底部两侧对称左、右烟气管(11、 18)吹入,并分左、右按逆时针方向从斜下方的两个左、右管口(10、19)喷出,该两个左、右管 口(10、I9)制成逐渐由圆形烟管收小为横置的矩形以增大烟气流速,目的是一方面能溅起 石灰石吸收液(34)使之处于雾化状态,造成气液的高度湍流,使气液表面不断更新,气液充 分接触,以强化对S〇2的吸收过程,另一方面能使石灰石吸收液(34)发生逆时针方向旋转运 动与液体旋涡自转方向一致,以促使石灰石吸收液中(34)的固态颗粒、碳酸钙颗粒及二水 石膏结晶颗粒(CaS04.別2〇)逐渐下沉,形成沉淀废料沉积在吸收塔筒底(3)的中心圆锥沉 淀盘(15)中,人工定时排放、自然干燥、回收,可作制砖辅料处理;

[0032] 本发明在吸收塔筒底(3)部靠近左、右管口(10、19)以下储存着石灰石吸收液 (34),并加有5%-10%的碳酸钠、使溶液PH值控制在8.5-9 • 0之间,石灰石吸收液(34)的总 高度在1.0-1.2m之间,在距吸石灰石收液(34)水平面0 • 3-0 • 5m处装置着一块硬质塑料制成 的消波平板(1¾,该消波平板(丨3)的平面为正四边菱形,四边菱形角上各制有一个小孔挂 在吸收塔底部内侧的四个钩子(I2)上,消波平板上均匀排布着许多圆孔(33),圆孔(33)的 直径在100-120mm之间,靠近消波平板(I3)下侧筒壁制有一个吸收液出口(35)连接一液栗 将石灰石吸收液(34)循环栗入总进水管(20)中;本发明塔筒体内左、右管口(1〇、19)以上分 段装置着三层斜流蜂窝管吸收器(8),它们分别被固定在塔筒体内壁上的支架(9)托住,所 述的斜流蜂窝管吸收器(8)由许多硬质塑料制成的六边形蜂窝管(32)组合粘接而成,它们 与水平面的夹角为60°,垂直高度在1.0-1 _2m之间,使石灰石吸收液C34)与由塔底上升的烟 气混合物与塔中各层蜂窝管吸收器(8)密切接触,这样的斜流蜂窝管吸收器⑻的气液接触 面积是同体量垂直蜂窝管吸收器的1 • 3倍,以便更有效地吸收S02,同时每层斜流蜂窝管吸 收器⑻阻力约为300〜450Pa,使气流阻力比旋转喷雾轮型、筛孔板型、浮阀型、S形流板型、 舌形板型、湍球型吸收器降低了许多,因此本发明炉窑烟气仅用55KW轴流风机由炉窑尾部 引出即可。

[0033] (5)、本发明由一液泵将石灰石吸收液(34)从吸收塔筒底⑶侧循环栗入总进水管 (2〇),总进水管(20)分三根支进水管(3e)注入塔筒体(2)内,其中间一根支进水管(36)直接 注入塔筒体(2)内,以确保气液比表面积的基本稳定,其余上、下两根支进水管(36)则分别 先通过一个电磁阀(29)再注入塔筒体(2)内,电磁阀(29)由时间继电器控制轮流打开或闭 合,以节约能耗并保持水压;本发明吸收塔总进水管(20)分三根支进水管(36)注入塔筒体 (2)内的三个液体分布器(30),该三个液体分布器(30)呈王字形支管分别置于塔内三层斜 流蜂窝管吸收器⑻的上方,所述的王字形支管上匀布着许多向上的喷管,这些喷管按矮喷 管(21)、高喷管(2¾间隔均匀地排列,每个喷管端口依靠一根喷头支杆(26)安装着一个伞 盖喷头(23),所述的伞盖喷头(23)能使喷出的石灰石吸收液(34)形成高低错落的伞状水幕 C31)向外缘展开落下,同时伞状水幕(31)被上升的烟气冲成雾滴状散布在各层斜流蜂窝管 (8)及内壁溢流环圈(5)上;在本发明吸收塔内距顶层液体分布器(30)的高喷管(22)上方 400mm处安装着一块玻璃钢制成的除雾折流板,所述的除雾折流板由互相平行排列的折板 (28)构成,折板(28)高度在170-200mm之间,每块折板(28)腰部连着一片向下的挡水板 (27),能使水雾凝聚成水滴从烟气中分离;本发明吸收塔内在所述的除雾折流板上方保持 有一个1.2_1 .Sm的筒盖空间⑷,筒盖空间⑷顶端制有烟气出口,在筒盖空间⑷利用烟气 余温对烟气进一步除水,最后将已净化的烟气从烟气出口(25)引出,再通过烟囱排向大气。 [0034]本发明吸收塔在塔筒体⑵侧面靠近三个液体分布器(30)对应的位置上制有三个 检修人孔(7),并用圆弧面法兰盘和树脂密封圈紧固,便于定期打开对液体分布器(30)进行 人工清洗和检修,本发明吸收塔外壳安装在四个钢制塔筒座(16)上,根据现场的实际需要 用砼基础墩加高。

Claims (3)

1.一种多层斜流式伞状水幕钙法脱硫吸收塔,总高度在14-16m之间,直径在2 • 8-3 • 2m 之间,钢制筒体由塔筒盖(1)、塔筒体(2)、塔筒底⑶构成,并依靠上、下螺栓组件(24、17)将 它们组装为一体,所述的塔筒体(2)内壁焊有A3钢板制成的向下倾斜的溢流环圈(5),整个 吸收塔内壁及溢流环圈(5)采用热熔工艺牢固粘贴覆盖着一层厚度在4.0-6. Omm之间的树 脂膜(6),其特征是:炉窑烟气用轴流鼓风机由炉窑尾部引出、向塔筒体(2)底部两侧对称的 左、右烟气管(11、18)吹入,并分左、右按逆时针方向从斜下方的两个左、右管口(1〇、19)喷 出,该两个左、右管口(10、19)制成逐渐由圆形烟管收小为横置的矩形以增大烟气流速,强 化对S02的吸收过程,同时使石灰石吸收液(34)发生逆时针方向旋转运动与液体旋涡自转 方向一致,以促使石灰石吸收液(34)中的碳酸钙颗粒(CaC03)及二水石膏结晶颗粒(CaS〇4 • 2H20)逐渐下沉,形成沉淀废料沉积在筒底的中心圆锥沉淀盘(15)中,人工定时排放、自然 干燥、回收;在塔筒底(3)部靠近左、右管口(1〇、19)以下储存着石灰石吸收液(34),并加有 5%-10 %的碳酸钠,使溶液pH值控制在8.5-9.0之间,石灰石吸收液(34)的总高度在1. 〇-1 • 2m之间,在距石灰石吸收液(34)水平面0.3-0.5m处装置着一块硬质塑料制成的消波平板 (13),该消波平板(13)的平面为正四边菱形,四边菱形角上各制有一个小孔挂在吸收塔底 部内侧的四个钩子(12)上,消波平板上均匀排布着许多圆孔(33),圆孔(33)的直径在100-120mm之间,靠近消波平板(13)下侧筒壁制有一个吸收液出口(35)连接一液泵将石灰石吸 收液(34)循环泵入总进水管(20)中;塔筒体内左、右管口(10、19)以上分段装置着三层斜流 蜂窝管吸收器(8),它们分别被固定在塔筒体内壁上的支架(9)托住,所述的斜流蜂窝管吸 收器(8)由许多硬质塑料制成的六边形蜂窝管(32)组合粘接而成,它们与水平面的夹角为 60°,垂直高度在1 • 0-1 • 2m之间,每层斜流蜂窝管吸收器⑻阻力为300〜450Pa;由一液泵将 石灰石吸收液(34)从塔筒底(3)侧循环栗入总进水管(20),所述的总进水管(20)分三根支 进水管(36)注入塔筒体(2)内,其中间一根支进水管(36)直接注入塔筒体(2)内,以确保气 液比表面积的基本稳定,其余上、下两根支进水管(36)则分别先通过一个电磁阀(29)再注 入塔筒体⑵内,电磁阀(29)由时间继电器控制轮流打开或闭合;吸收塔总进水管(20)分三 根支进水管(36)注入塔筒体(2)内的三个液体分布器(30),该三个液体分布器(30)呈王字 形支管分别置于塔内三层斜流蜂窝管吸收器(8)的上方,所述的王字形支管上匀布着许多 向上的喷管,这些喷管按矮喷管(21)、高喷管(22)间隔均匀地排列,每个喷管端口依靠一根 喷头支杆(26)安装着一个伞盖喷头(23),所述的伞盖喷头(23)能使喷出的石灰石吸收液 (34)形成高低错落的伞状水幕(31)向外缘展开落下,同时伞状水幕(31)被上升的烟气冲成 雾滴状散布在各层斜流蜂窝管吸收器(8)及溢流环圈(5)上;在吸收塔内距顶层液体分布 器(30)的高喷管(22)上方400mm处安装着一块玻璃钢制成的除雾折流板,所述的除雾折流 板由互相平行排列的折板(28)构成,折板(28)高度在170-200mm之间,每块折板(28)腰部连 着一片向下的挡水板(27),能使水雾凝聚成水滴从烟气中分离;吸收塔内在所述的除雾折 流板上方保持有一个1 • 2-1.8tn的筒盖空间(4),筒盖空间⑷顶端制有烟气出口,在筒盖空 间(4)利用烟气余温对烟气进一步除水,最后将己净化的烟气从烟气出口(25)引出,再通过 烟囱排向大气。
2.根据权利要求1所述的一种多层斜流式伞状水幕钙法脱硫吸收塔,其特征是:吸收塔 在塔筒体⑵侧面靠近三个液体分布器(3〇)对应的位置上制有三个检修人孔(7),并用圆弧 面法兰盘和树脂密封圈紧固。
3.根据权利要求1所述的一种多层斜流式伞状水幕钙法脱硫吸收塔,其特征是:吸收塔 外壳安装在四个钢制塔筒座(16)上,根据现场的实际需要用砼基础墩加高。
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