CN105311956B - 一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称为一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔。属于催化脱硫设备技术领域。它主要是解决现有湿法烟气脱硫存在腐蚀严重、运行维护费用高等问题。它的主要特征是：塔体单元包括钢筋混凝土塔体及塔体内由上至下依次设置的烟气出口、喷淋装置、填料层、规整填料层、陶瓷格栅、陶瓷条梁、钢筋混凝土次梁、钢筋混凝土主梁和烟气进口；钢筋混凝土塔壁下部设有烟气进口、液体出口；填料层由喷淋装置以下、规整填料层以上的空间构成；钢筋混凝土底板、塔壁和塔顶内分别设有防腐内衬。本发明具有工艺流程简单、脱硫剂可循环再生使用、没有二次污染物生成和脱硫效果好的特点，主要用于大型火电厂、化工厂等对几百到几万ppm浓度的烟气脱硫。
Description
技术领域
本发明属于催化脱硫设备技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔。
背景技术
2006年全国SO2达到最大排放量2594.4万吨。2006年开始实施“十一五”减排计划，全国SO2排放量逐年下降，但是下降的幅度不是很大，到2013年全国SO2排放量达到2043.9万吨。虽然全国SO2排放量总体呈逐年递减的态势，但是造成的污染仍不容小觑。随着环保标准的日益严格，我国新颁布的《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中规定SO2年平均浓度一级标准低于20μg/m3，二级标准低于60μg/m3。脱硫方法可分为湿法、干法和半干法等。湿法烟气脱硫技术包括应用最为广泛的是石灰石（石灰）-石膏法和镁法，前者具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题，后者的优点是高脱除率，高运行率，副产品经济效益好等，主要的问题是吸收剂单价较高，副产品设备复杂；另外还有氨法，由于其副产品硫酸铵容易堵塞管道，使工艺不能正常运行，应用受到限制。干法烟气脱硫技术主要包括干式烟气脱硫工艺和电子束烟气脱硫工艺（EBA），该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法烟气脱硫技术主要包括喷雾干式烟气脱硫工艺（SDA）和新型的烟气循环流化床脱硫工艺（CFB），该法既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势，主要问题是工艺较复杂、设备一次投资较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔，该塔能解决脱硫塔结构不合理、塔体内气流分布不合理、塔体的耐磨和防腐等问题。
本发明的技术解决方案是：一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔，包括若干个塔体单元，其特征在于；所述塔体单元包括钢筋混凝土塔体及塔体内由上至下依次设置的烟气出口、喷淋装置、填料层、规整填料层、陶瓷格栅、陶瓷条梁、钢筋混凝土次梁、钢筋混凝土主梁和烟气进口，塔体包括钢筋混凝土底板、钢筋混凝土塔壁和钢筋混凝土塔顶；烟气进口设置在钢筋混凝土塔壁下部，烟气出口设置在钢筋混凝土塔顶上；钢筋混凝土塔壁下部设有液体出口；喷淋装置包括间隔设置在塔顶下方的喷嘴；钢筋混凝土次梁放置在钢筋混凝土主梁上，陶瓷条梁放置在钢筋混凝土次梁上，陶瓷格栅放置在陶瓷条梁上，规整填料层放置在陶瓷格栅上；填料层由喷淋装置以下、规整填料层以上的空间构成；钢筋混凝土底板、钢筋混凝土塔壁和钢筋混凝土塔顶内分别设有底板防腐内衬、塔壁防腐内衬和塔顶防腐内衬。
本发明的技术解决方案中所述的钢筋混凝土次梁根数大于钢筋混凝土主梁，且钢筋混凝土次梁垂直于钢筋混凝土主梁。
本发明的技术解决方案中所述的陶瓷条梁数量大于钢筋混凝土次梁，且陶瓷条梁垂直于钢筋混凝土次梁。
本发明的技术解决方案中所述的规整填料层内装有规整填料。
本发明的技术解决方案中所述的喷嘴共有25－35个，均匀分布。
本发明的技术解决方案中所述的底板防腐内衬、塔壁防腐内衬和塔顶防腐内衬内为规格240×160×40mm的连体衬砖。
本发明由于采用由钢筋混凝土底板、钢筋混凝土塔壁和钢筋混凝土塔顶构成的钢筋混凝土塔体，塔体内由上至下依次设置的烟气出口、喷淋装置、填料层、规整填料层、陶瓷格栅、陶瓷条梁、钢筋混凝土次梁、钢筋混凝土主梁和烟气进口，烟气进口设置在钢筋混凝土塔壁下部，烟气出口设置在钢筋混凝土塔顶上，钢筋混凝土塔壁下部设有液体出口，喷淋装置包括间隔放置在塔顶下方的喷嘴，钢筋混凝土次梁放置在钢筋混凝土主梁上，陶瓷条梁放置在钢筋混凝土次梁上，陶瓷格栅放置在陶瓷条梁上，规整填料层放置在陶瓷格栅上，填料层由喷淋装置以下、规整填料层以上的空间构成，钢筋混凝土底板、钢筋混凝土塔壁和钢筋混凝土塔顶内分别设有底板防腐内衬、塔壁防腐内衬和塔顶防腐内衬，因而气从烟气进口进入塔体内，烟从塔底区域向上通过钢筋混凝土主梁、钢筋混凝土次梁、陶瓷条梁和陶瓷格栅所在的区域，最后通过规整填料和催化剂填料脱硫区域，在脱硫区域发生脱硫反应，并在烟气出口处达到排放标准后排出。当出口浓度超出了排放标准线时，此时该反应塔体单元停止运作，从塔顶的喷嘴进入的循环液将脱硫剂表面吸附的硫酸等物质冲洗到塔底，再由塔底进行酸液的回收，这个过程也使得脱硫剂活性能够再生，然后又开始进入第二轮的催化脱硫，如此循环往复，使脱硫操作能够长期运行。本发明具有工艺流程简单、脱硫剂可循环再生使用、没有二次污染物生成和脱硫效果好的特点。本发明主要用于大型火电厂、化工厂等对几百到几万ppm浓度的烟气脱硫。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的主梁布置图。
图3为本发明的条梁布置图。
图4为本发明的塔顶示意图。
图中：1、塔体单元，2、液体出口，3、钢筋混凝土底板，4、底板防腐内衬，5、钢筋混凝土塔壁，6、塔壁防腐内衬，7、钢筋混凝土主梁，8、钢筋混凝土次梁，9、陶瓷条梁，10、陶瓷格栅，11、规整填料层，12、塔壁防腐内衬，13、喷淋装置，14、塔顶防腐内衬，15、钢筋混凝土塔顶，16、烟气出口，17、填料层，18、烟气进口，19、定位砖，20、套管。
具体实施方式
参阅图1至图4，本发明提供了一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔，由若干塔体单元1（或塔体单元1组）组成，塔体单元1包括钢筋混凝土塔体及塔体内由上至下依次设置的烟气出口16、喷淋装置13、填料层17、规整填料层11、陶瓷格栅10、陶瓷条梁9、钢筋混凝土次梁8、钢筋混凝土主梁7和烟气进口18。塔体包括钢筋混凝土底板3、钢筋混凝土塔壁5和钢筋混凝土塔顶15。烟气进口18设置在钢筋混凝土塔壁下部，烟气出口16设置在钢筋混凝土塔顶上，其直径为1200mm，中心点位置与塔轴线的距离为2000mm×2000mm。钢筋混凝土塔壁下部设有液体出口2。喷淋装置13包括间隔设置在塔顶下方的喷嘴，喷嘴共有25－35个，均匀分布。钢筋混凝土次梁8设置在钢筋混凝土主梁7上，陶瓷条梁9设置在钢筋混凝土次梁8上，陶瓷格栅10设置在陶瓷条梁9上，规整填料层11设置在陶瓷格栅10上。钢筋混凝土次梁8根数大于钢筋混凝土主梁7，且钢筋混凝土次梁8垂直于钢筋混凝土主梁7。陶瓷条梁9数量大于钢筋混凝土次梁8，且陶瓷条梁9垂直于钢筋混凝土次梁8。钢筋混凝土主梁7横向设置11根宽×高为201×500mm、中心距为1000mm的主梁，纵向设置3根宽×高为300×500mm、两侧主梁距离中间柱梁中心距为4243mm的主梁。钢筋混凝土次梁8纵向设置，为59根宽×高为65×340mm、中心距为200mm的次梁，次梁之间用定位砖19固定。规整填料层11内装有规整填料，使用突突开孔规整填料（专利号ZL02335843.2）作为催化剂颗粒床的支撑层和气体分布层。填料层17由喷淋装置13以下、规整填料层11以上的空间构成，填料层17内装催化剂颗粒，通过套管20装填，使用圆柱形活性炭颗粒为催化剂载体用于烟气脱硫。钢筋混凝土底板3、钢筋混凝土塔壁5和钢筋混凝土塔顶15内分别设有底板防腐内衬4、塔壁防腐内衬6、12和塔顶防腐内衬14，底板防腐内衬4、钢筋混凝土主梁7以下部分的塔壁防腐内衬6为耐酸砖，钢筋混凝土主梁7以下部分的塔壁防腐内衬12和塔顶防腐内衬14为规格240×160×40mm的连体衬砖（专利号ZL20113014294.4），具有结构简单、工艺流程短、设备投资少的特点。脱硫塔由若干并联使用的钢筋混凝土塔体单元1组成，其半径为74500mm，操作时若干塔体单元在运行，其余的在进行催化剂床层的水洗再生。
烟气从烟气进口18进入塔体单元1内，通过填料层17的催化剂颗粒，在填料层区域发生脱硫反应，并在烟气出口16处达到排放标准后排出。其反应机理为：
SO2（气态）→SO2（吸附态）
O2（气态）→O2（吸附态）
H2O（气态）→H2O（吸附态）
SO2（吸附态）+ 1/2O2（吸附态）→SO3（吸附态）
SO3（吸附态）+ H2O（吸附态）→H2SO4（吸附态）
由以上反应可知，最终产物硫酸吸附在脱硫剂上。随着硫酸不断地被吸附在催化剂表面，导致催化剂失去活性，因而塔内二氧化硫浓度逐渐升高。直到出口浓度超出了排放标准线时，此时反应塔体单元停止工作，此时通过塔顶喷淋装置13将循环液均匀地喷洒在脱硫剂（催化剂载体颗粒）表面，将硫酸等物质清洗到塔底，再由塔底进行酸液的回收，在此过程中，填料层催化剂也得以再生。然后又开始新一轮的催化脱硫，如此可保证脱硫操作能够长期运行。需要指出的是，该塔体单元1的脱硫是循环运行、间歇操作的。
本发明的钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔采用的烟气催化脱硫技术有如下优点：工艺流程简单，脱硫剂在干燥状态下脱硫，用水洗再生催化剂颗粒床层，没有二次污染物生成，脱硫所得副产物为稀硫酸，可回收或浓缩后出售；该脱硫技术适应性强，对几百到几万ppm浓度的烟气均可使用，且脱硫效果好。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (4)
1.一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔，包括若干个塔体单元（1），其特征在于；所述塔体单元（1）包括钢筋混凝土塔体及塔体内由上至下依次设置的烟气出口（16）、喷淋装置（13）、填料层（17）、规整填料层（11）、陶瓷格栅（10）、陶瓷条梁（9）、钢筋混凝土次梁（8）、钢筋混凝土主梁（7）和烟气进口（18），塔体包括钢筋混凝土底板、钢筋混凝土塔壁和钢筋混凝土塔顶；烟气进口（18）设置在钢筋混凝土塔壁下部，烟气出口（16）设置在钢筋混凝土塔顶上；钢筋混凝土塔壁下部设有液体出口（2）；喷淋装置（13）包括间隔设置在塔顶下方的喷嘴；钢筋混凝土次梁（8）设置在钢筋混凝土主梁（7）上，陶瓷条梁（9）设置在钢筋混凝土次梁（8）上，陶瓷格栅（10）设置在陶瓷条梁（9）上，规整填料层（11）设置在陶瓷格栅（10）上；填料层（17）由喷淋装置（13）以下、规整填料层（11）以上的空间构成；钢筋混凝土底板（3）、钢筋混凝土塔壁（5）和钢筋混凝土塔顶（15）内分别设有底板防腐内衬（4）、塔壁防腐内衬（6、12）和塔顶防腐内衬（14）；所述的钢筋混凝土次梁（8）根数大于钢筋混凝土主梁（7），且钢筋混凝土次梁（8）垂直于钢筋混凝土主梁（7）；陶瓷条梁（9）数量大于钢筋混凝土次梁（8），且陶瓷条梁（9）垂直于钢筋混凝土次梁（8）。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔，其特征在于：所述的规整填料层（11）内装有规整填料。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔，其特征在于：所述的喷嘴共有25－35个，均匀分布。
4.根据权利要求1或2所述的一种钢筋混凝土结构的填料式催化脱硫塔，其特征在于：所述的底板防腐内衬（4）、塔壁防腐内衬（6、12）和塔顶防腐内衬（14）内为规格240×160×40mm的连体衬砖。
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