CN104607032A - 脱硫设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硫设备，包括脱硫塔体(100)，所述脱硫塔体(100)的塔壁上设置有至少一组雾化器(200)，每组所述雾化器中的多个雾化器(200)在所述塔壁上沿所述塔壁周向布置，使得每组所述雾化器喷射出的浆液在所述脱硫塔体(100)内形成旋流状。本发明公开的脱硫设备，烟气与浆液能够较好地混合，可延长烟气与浆液接触时间，有利于烟气与浆液接触反应，不仅有利于提高脱硫效率，而且有利于提高循环浆液的利用率，从而减小循环浆液的需求量，降低脱硫能耗。

Description

脱硫设备

技术领域

本发明涉及脱硫技术，具体地，涉及一种脱硫设备。

背景技术

随着经济快速发展和能源消费总量的大幅攀升，工业烟气排放的SO2造成的大气污染问题日益严峻。大气污染不仅危害动植物生长、破坏臭氧层，而且会引发酸雨和温室效应等问题。因此，对烟气进行脱硫是控制SO2污染的有效手段。

目前火电厂等燃煤锅炉常采用石灰石—石膏湿法脱硫技术对燃烧过程中生成的SO₂进行脱除，其原理是：将尾部烟气通入湿法烟气脱硫塔中，使用浆液循环泵把脱硫塔底部浆液池的石灰石浆液增压送至脱硫塔中部的喷淋层，通过喷嘴把浆液均匀地喷入烟气流场，对进入脱硫塔内的烟气进行冲洗，烟气中的SO₂和石灰石浆液主要发生反应：SO₂+CaCO₃→CaSO₃+CO₂，由此SO₂从烟气中脱除，然后烟气经过除雾器排出脱硫塔，喷淋浆液落入脱硫塔底部的浆液池。

但是，由于石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术中的反应物(石灰石)以及生成物(亚硫酸钙、硫酸钙)都是难溶性物质，脱硫塔内气液传质的效果较差，必须保持脱硫塔中液气比在11以上才能保证大部分烟气能够被吸收浆液冲洗，满足较高脱硫效率的要求。而保持较高的液气比，则脱硫塔内大量的浆液喷雾又会引起脱硫塔烟气阻力升高，需增加增压风机或引风机的风力，同时浆液的大量循环势必需采用大功率的循环浆液泵，这样势必造成能源的浪费和经济性的下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱硫设备，该脱硫设备用于解决现有技术中脱硫塔中的液气比较高，从而导致所需要的循环浆液泵及风机功率较大造成能源浪费的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种脱硫设备，包括脱硫塔体，所述脱硫塔体的塔壁上设置有至少一组雾化器，每组所述雾化器中的多个雾化器在所述塔壁上沿所述塔壁周向布置，使得每组所述雾化器喷射出的浆液在所述脱硫塔体内形成旋流状。

优选的，所述塔壁上设置有两组所述雾化器，两组所述雾化器上下两层布置，且两组所述雾化器喷射出的浆液旋转流动的方向一致。

优选的，上部位置的一组所述雾化器的喷嘴的轴线在水平方向上与所述塔壁的安装该雾化器的位置的法线成第一角度，下部位置的一组所述雾化器的喷嘴的轴线在水平方向上与所述塔壁的安装该雾化器的位置的法线成第二角度，所述第一角度大于所述第二角度。

优选的，所述雾化器的喷嘴的轴线相对于水平面斜向下0°～15°。

优选的，所述雾化器包括液包气式雾化喷嘴，所述液包气式雾化喷嘴上设置有用于喷射的喷嘴部，与所述喷嘴部的喷嘴连通设置有雾化气连接管以及浆液连接管；

与所述雾化气连接管连接设置有雾化气管路，与所述浆液连接管连接设置有浆液管路。

优选的，所述雾化器还包括固定在所述塔壁上的壳体，所述壳体包括筒体，所述筒体的前端设置有前顶板，所述筒体的后端设置有后盖板；

所述前顶板上开设有第一开孔，所述喷嘴部的喷嘴一端穿设在所述第一开孔中，所述后盖板上开设有第二开孔，所述雾化气连接管穿设在所述第二开孔中，所述筒体的筒壁上开设有第三开孔，所述浆液连接管穿设在所述第三开孔中。

优选的，所述雾化气管路及所述浆液管路环绕设置在所述脱硫塔体的塔壁外侧；

所述雾化气管路的下方设置有多个雾化气支管，每个所述液包气式雾化喷嘴设置的雾化气连接管与相应的所述雾化气支管连接；

所述浆液管路的下方设置有多个浆液支管，每个所述液包气式雾化喷嘴设置的浆液连接管与相应的所述浆液支管连接。

优选的，每个所述雾化气支管包括有90°弯头，所述90°弯头与所述雾化气连接管连接,每个所述浆液支管沿水平面斜向下45°与所述浆液连接管连接。

优选的，所述浆液管路包括从浆液泵出口分离出的至少两支浆液环管，每支所述浆液环管与多个所述雾化器连接。

优选的，每支所述浆液环管靠近所述浆液泵出口位置的管径大于远离所述浆液泵出口位置的管径。

优选的，每支所述浆液环管的末端设置有法兰盲板，用于封堵所述浆液环管的末端。

优选的，所述法兰盲板上设置有冲洗水接口。

优选的，所述脱硫塔体内在底部位置设置有浆液池区，所述浆液池区设置有浆液补充系统及浆液排出系统。

优选的，所述脱硫塔体内设置有位于所述雾化器上方的喷淋雾化装置。

优选的，所述喷淋雾化装置包括多个阵列式布置的喷淋雾化喷嘴。

优选的，所述脱硫塔体内设置有位于所述喷淋雾化装置上方的冲洗装置。

通过上述技术方案，雾化器在脱硫塔体内喷射的浆液形成旋流状，浆液在旋转流动过程中，带动脱硫塔体内的烟气一起旋转，烟气旋转爬升时的行程相比垂直爬升行程长，因此烟气在脱硫塔体内的停留时间加长，使烟气与浆液更好地混合，可延长烟气与浆液接触时间，有利于烟气与浆液接触反应，这样，不仅有利于提高脱硫效率，而且有利于提高循环浆液的利用率，从而减小循环浆液的需求量，降低脱硫能耗。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的脱硫设备的一种实施方式的结构示意图；

图2为图1所示的脱硫设备中雾化器的结构示意图；

图3为图1所示的脱硫设备中雾化器的工作示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种脱硫设备，如图1所示，该脱硫设备包括脱硫塔体100，脱硫塔体100的塔壁上设置有至少一组雾化器200，每组所述雾化器200中的多个雾化器在所述塔壁上沿塔壁周向布置，使得每组雾化器200喷射出的浆液在脱硫塔体内形成旋流状。

本发明提供的脱硫设备，通过雾化器200在脱硫塔体100内喷射的浆液形成旋流状，浆液在旋转流动过程中，带动脱硫塔体100内的烟气一起旋转，烟气在脱硫塔体100内不再只是垂直爬升，而是被带动旋转爬升，烟气旋转爬升时的行程相比垂直爬升行程长，烟气在脱硫塔体100内的停留时间加长，使烟气与浆液更好地混合，延长烟气与浆液接触时间，有利于烟气与浆液接触反应，这样，不仅有利于提高脱硫效率，而且有利于提高循环浆液的利用率，从而减小循环浆液的需求量，降低脱硫能耗。

具体如图3中，脱硫塔体100的塔壁上设置有两组雾化器200，为描述方便，将每个雾化器分别标记为A、B、C、E、F、G、H，其中，A、B、C、D构成第一组雾化器，E、F、G、H构成第二组雾化器，二组雾化器上下两层布置(图1中仅示意出一组雾化器)，这样两组雾化器200喷射出的浆液在上下位置各形成一个旋流场，且两个旋流场旋转流动的方向一致。

具体的，第一组雾化器A、B、C、D在相对第二组雾化器E、F、G、H的上部位置，第一组雾化器中每个雾化器的喷嘴的轴线在水平方向上与所述塔壁的安装该雾化器的位置的法线成第一角度α，第二组雾化器中的每个雾化器的喷嘴的轴线在水平方向上与所述塔壁的安装该雾化器的位置的法线成第二角度β，其中，第一角度α大于第二角度β。这样，如图3中，第一组雾化器A、B、C、D喷射出的浆液形成一个半径较大的旋流切圆，而第二组雾化器E、F、G、H喷射出的浆液形成的旋流切圆相对第一组雾化器形成的旋流切圆小，且位于第一组雾化器所形成的旋流场的下方。由此实现在垂直方向上形成一高一低的两圈浆液旋流切圆，水平方向上形成一大一小的两圈浆液旋流切圆。两组雾化器200形成的一大一小、一高一低的双层旋流场比较符合烟气流动特性，烟气随浆液旋流爬升，可更好地延长烟气在脱硫塔体100内的停留时间，从而进一步实现脱硫效率的提高、降低脱硫能耗。

本发明的优选实施方式中，雾化器200的具体结构如图2所示，该雾化器200包括液包气式雾化喷嘴1，该液包气式雾化喷嘴1上设置有用于喷射的喷嘴部11，与喷嘴部11的喷嘴连通设置有雾化气连接管12以及浆液连接管13；与雾化气连接管12连接设置有雾化气管路3，用于向雾化器200输入雾化工质，与浆液连接管13连接设置有浆液管路4，用于向雾化器200输入浆液。液包气式雾化喷嘴1喷射浆液的具体工作原理与华南理工大学刘定平等申请的液包气式脱硫雾化喷嘴(申请号：201110312784.8)相同，在此不再赘述。本实施方式采用的雾化器200能够在输入的雾化工质作用下将湿法烟气脱硫所需要的浆液雾化成细小颗粒，并从喷嘴部11的喷嘴高速喷射出，雾化器200所喷射的细小浆液颗粒具有相当的动量，可以带动周围的气体一起旋转流动。

该雾化器200还包括固定在脱硫塔体100塔壁上的壳体2，壳体2具体包括筒体21，筒体21的前端设置有前顶板22，筒体21的后端设置有后盖板23；其中，筒体21的前端指朝向喷嘴部11喷射方向的一端，在前顶板22上开设有第一开孔，喷嘴部11的喷嘴一端穿设在该第一开孔中，后盖板23上开设有第二开孔，雾化气连接管12穿设在该第二开孔中，筒体21的筒壁上开设有第三开孔，浆液连接管13穿设在第三开孔中。雾化气连接管12及浆液连接管13为液包气式雾化喷嘴1在壳体2中的固定提供支撑作用，实现液包气式雾化喷嘴1在壳体2中的固定。

在脱硫塔体100上安装本发明优选实施方式提供的雾化器时，可先根据喷雾器在塔壁上的安装角度以及筒体21的直径在塔壁上开孔，然后壳体2的筒体21穿设固定在塔壁的开孔中，其中壳体2内的液包气式雾化喷嘴1的前端朝向硫塔体100内部，筒体21可通过焊接固定在脱硫塔体100的塔壁上，然后雾化驱动介质输入的雾化气管路3与液包气式雾化喷嘴1的雾化气连接管12连接，浆液输入的浆液管路4与液包气式雾化喷嘴1的浆液连接管13连接即可。因此，本实施方式中的雾化器通过设置壳体2，可方便该雾化器在脱硫塔体100上的安装固定，而且在安装雾化器时，可设置雾化器的喷射方向与脱硫塔塔壁之间的角度，使喷雾器所喷射的浆液在脱硫塔体内形成旋流状。另一方面，由于液包气式雾化喷嘴1一般为碳化硅陶瓷材质，运输、安装过程中易损坏，通过设置壳体2，可对液包气式雾化喷嘴1进行保护。

本实施方式中，雾化器200的喷嘴轴线相对于水平线斜向下0°～15°，因此，在安装固定雾化器200时，可将雾化器200的喷嘴部11的轴线斜向下0°～15°设置，这样进入到雾化器200的浆液以及雾化工质可顺利从雾化器200中喷射出。

本实施方式中，如图3所示，雾化气管路3及浆液管路4分别形成多边行环状，环绕设置在脱硫塔体100塔壁的外侧。

雾化气管路3从雾化工质源接出，从雾化工质源可用三通接头接出两支雾化气管路3，每支雾化气管路3向一定数量的雾化器200输送雾化工质。具体是在雾化气管路3的下方设置有多个雾化气支管31，每个液包气式雾化喷嘴1设置的雾化气连接管12与相应的雾化气支管31连接，雾化气管路3中的雾化气工质分别流向各个雾化气支管31，然后进入到各雾化器200的雾化气连接管12中。本实施方式通过设置雾化气支管31从雾化气管路3的下方接出，那么雾化器200在使用蒸汽作为雾化工质时，雾化气管路3中的水及气体能够顺利流入到雾化器200中，雾化器自动将水和气体排出，可避免水在雾化气管路3内沉积。另外，如图1中，每个雾化气支管31还包括有90°弯头，该90°弯头与雾化气连接管12连接，采用90°弯头除方便雾化气支管31与雾化气连接管12连接之外，还可以用于消除雾化气管路3的热应力。

浆液管路4的下方设置有多个浆液支管41，每个液包气式雾化喷嘴1设置的浆液连接管13与相应的浆液支管41连接，其中的浆液连接管13的轴线斜向上与筒体21的轴线成45°，浆液支管41沿水平面斜向下45°与浆液连接管13连接，浆液支管41与浆液连接管13上均设置有法兰，浆液支管41可通过法兰与浆液连接管13连接。本实施方式中通过设置浆液支管41斜向下从浆液管路4接出，可避免浆液管路4的底部沉积浆液。

为避免浆液管路4太长，而导致距离浆液泵出口5最远位置的浆液管路出现浆液沉积，本发明的优选实施方式中，浆液管路4包括从浆液泵出口5分离出的至少两支浆液环管，在图3所示的实施方式中具体为两支浆液环管，在浆液泵出口5的位置设置三通接头，从三通接头接出两支浆液环管，每支浆液环管与多个雾化器200连接(每支浆液环管可负责向同等数量的雾化器200输送浆液)。

为使浆液环管上离浆液泵出口近的位置处与离浆液泵出口远的位置处所连接的雾化器200喷射浆液的力度相近，在优选实施方式中，每支所述浆液环管靠近浆液泵出口5位置的管径大于远离浆液泵出口5位置的管径，这样可以把浆液均匀地分配给各个雾化器200。

在优选实施方式中，在每支浆液环管的末端设置有法兰盲板(图中未示)，在法兰盲板上设置有冲洗水接口，在雾化器200不工作时，浆液环管不通浆液，可在法兰盲板的冲洗水接口上接冲洗水管路，然后在浆液环管中输入冲洗水，对浆液环管进行冲洗。

与雾化器200所连接的雾化气管路3可为不锈钢材质，浆液管路4可为碳钢或不锈钢材质，这样施工过程中，雾化气管路3及浆液管路4可通过切割以及焊接完成，结构调整也较为方便。

本发明中，如图1所示，脱硫塔体100内自下而上依次分为浆液池区I、旋流喷雾区II、喷淋喷雾区III以及除雾区IV。

其中，上述的设置有雾化器200的区域为旋流喷雾区II，旋流喷雾区II上方的喷淋喷雾区III设置有喷淋雾化装置300，喷淋雾化装置300具体包括多个阵列式布置的喷淋雾化喷嘴，雾化器200及喷淋雾化装置300所用的浆液均可采用脱硫塔体100底部的浆液池区Ⅰ中的浆液，浆液池区Ⅰ的浆液可通过浆液泵抽取送至雾化器200或喷淋雾化装置300中。

浆液池区Ⅰ设置有浆液补充系统及浆液排出系统，在浆液池区Ⅰ中的浆液使用一段时间后，含有较多的杂质，可通过浆液排出系统排出，然后通过浆液补充系统更换新的浆液。

本实施方式中，在喷淋雾化装置300上方的除雾区IV设置有冲洗装置400，脱硫塔100内喷雾过程中，塔内的雾化器200以及喷淋雾化装置300上会覆盖较多的浆液等，可通过冲洗装置400进行冲洗。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

Claims (16)

1.一种脱硫设备，其特征在于，包括脱硫塔体(100)，所述脱硫塔体(100)的塔壁上设置有至少一组雾化器(200)，每组所述雾化器中的多个雾化器(200)在所述塔壁上沿所述塔壁周向布置，使得每组所述雾化器喷射出的浆液在所述脱硫塔体(100)内形成旋流状。

2.根据权利要求1所述的脱硫设备，其特征在于，所述塔壁上设置有两组所述雾化器(200)，两组所述雾化器(200)上下两层布置，且两组所述雾化器(200)喷射出的浆液的旋转流动的方向一致。

3.根据权利要求2所述的脱硫设备，其特征在于，上部位置的一组所述雾化器(200)的喷嘴的轴线在水平方向上与所述塔壁的安装该雾化器(200)的位置的法线成第一角度，下部位置的一组所述雾化器(200)的喷嘴的轴线在水平方向上与所述塔壁的安装该雾化器(200)的位置的法线成第二角度，所述第一角度大于所述第二角度。

4.根据权利要求1所述的脱硫设备，其特征在于，所述雾化器(200)的喷嘴的轴线相对于水平面斜向下0°～15°。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的脱硫设备，其特征在于，所述雾化器(200)包括液包气式雾化喷嘴(1)，所述液包气式雾化喷嘴(1)上设置有用于喷射的喷嘴部(11)，与所述喷嘴部(11)的喷嘴连通设置有雾化气连接管(12)以及浆液连接管(13)；

与所述雾化气连接管(12)连接设置有雾化气管路(3)，与所述浆液连接管(13)连接设置有浆液管路(4)。

6.根据权利要求5所述的脱硫设备，其特征在于，所述雾化器(200)还包括固定在所述塔壁上的壳体(2)，所述壳体(2)包括筒体(21)，所述筒体(21)的前端设置有前顶板(22)，所述筒体(21)的后端设置有后盖板(23)；

所述前顶板(22)上开设有第一开孔，所述喷嘴部(11)的喷嘴一端穿设在所述第一开孔中，所述后盖板(23)上开设有第二开孔，所述雾化气连接管(12)穿设在所述第二开孔中，所述筒体(21)的筒壁上开设有第三开孔，所述浆液连接管(13)穿设在所述第三开孔中。

7.根据权利要求5所述的脱硫设备，其特征在于，所述雾化气管路(3)及所述浆液管路(4)环绕设置在所述脱硫塔体(100)的塔壁外侧；

所述雾化气管路(3)的下方设置有多个雾化气支管(31)，每个所述液包气式雾化喷嘴(1)设置的雾化气连接管(12)与相应的所述雾化气支管(31)连接；

所述浆液管路(4)的下方设置有多个浆液支管(41)，每个所述液包气式雾化喷嘴(1)设置的浆液连接管(13)与相应的所述浆液支管(41)连接。

8.根据权利要求7所述的脱硫设备，其特征在于，每个所述雾化气支管(31)包括有90°弯头，所述90°弯头与所述雾化气连接管(12)连接,每个所述浆液支管(41)沿水平面斜向下45°与所述浆液连接管(13)连接。

9.根据权利要求7所述的脱硫设备，其特征在于，所述浆液管路(4)包括从浆液泵出口(5)分离出的至少两支浆液环管，每支所述浆液环管与多个所述雾化器(200)连接。

10.根据权利要求9所述的脱硫设备，其特征在于，每支所述浆液环管靠近所述浆液泵出口(5)位置的管径大于远离所述浆液泵出口(5)位置的管径。

11.根据权利要求9所述的脱硫设备，其特征在于，每支所述浆液环管的末端设置有法兰盲板，用于封堵所述浆液环管的末端。

12.根据权利要求11所述的脱硫设备，其特征在于，所述法兰盲板上设置有冲洗水接口。

13.根据权利要求1-4中任意一项所述的脱硫设备，其特征在于，所述脱硫塔体(100)内在底部位置设置有浆液池区，所述雾化器中的浆液为从所述浆液池区抽取得到的；

所述浆液池区设置有浆液补充系统及浆液排出系统。

14.根据权利要求1-4中任意一项所述的脱硫设备，其特征在于，所述脱硫塔体内设置有位于所述雾化器(200)上方的喷淋雾化装置(300)。

15.根据权利要求14所述的脱硫设备，其特征在于，所述喷淋雾化装置(300)包括多个阵列式布置的喷淋雾化喷嘴。

16.根据权利要求14所述的脱硫设备，其特征在于，所述脱硫塔体(1)内设置有位于所述喷淋雾化装置(300)上方的冲洗装置(400)。