CN106000069A - 蜂窝式升气均流分区汇液装置 - Google Patents

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许月阳
薛建明
管明
管一明
王宏亮
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    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases

Abstract

本发明开发设计一种蜂窝式升气均流分区汇液装置，主要用于脱硫工艺中双pH喷淋脱硫塔洗涤液的导液，以及脱硫塔内上升烟气的整流。蜂窝式升气均流分区汇液装置，该装置设置在脱硫塔内的高、低pH喷淋装置之间，其特征在于：主要包括盘状的托液汇流疏导盘，该托液汇流疏导盘尺寸脱硫塔截面相当，贯穿盘体设有多组微缩升气管，各微缩升气管上部设有亭帽，亭帽与微缩升气管之间留有间隙；托液汇流疏导盘的出液口与高pH浆液池连通。该装置主要用于将高pH值洗液与低pH值洗液分开回收，具有结构独特，双pH值分区、流场均化效果好、脱硫效率高、吸收塔阻力小特点。

Description

蜂窝式升气均流分区汇液装置
技术领域：
本发明提供一种多功能双向整流积液pH值分区装置，具体为一种蜂窝式升气均流分区汇液装置，属资源环境烟气净化技术领域。
背景技术：
随着火电厂大气污染物控制进入超低排放阶段，火电烟气二氧化硫排放浓度控制要求从国家标准GB13223-2011的200mg/m3将至 35mg/m3以下。目前，应用的常规石灰石—石膏脱硫工艺采用单塔喷淋单pH值控制，脱硫效率一般为95%，依靠单纯的放大保守设计，已经难以满足新的排放控制要求，而且存在建设及运行不经济，工况适应性差等问题。
根据对脱硫机理的深入研究及分析，当脱硫塔内浆液pH值控制在低区间时，可提高液相反应速率，加速吸收剂——石灰石的溶解、促进副产物石膏氧化和结晶，利于洗涤后二氧化硫的稳定固化和成盐转化，促进脱硫。当pH值控制在高区间时可以提高浆液对烟气中二氧化硫的洗涤吸收速率。传统的单塔单pH值控制只能在高低pH之间找一个相对折中的控制范围，无法彻底解决此矛盾。目前，国内使用的单塔双循环脱硫塔采用圆锥底收集碗与浆液导流板，烟气通流阻断冲击效应明显，气流过渡不够顺畅、分布均匀性差，导致烟气通流阻力大，烟风系统能耗大幅增加。因此需要开发一种能够高、低pH值分区控制同时兼顾，均化流场以降低烟气通流阻力的技术和装备，实现进一步脱硫低能耗提效，适应新的环保排放要求。
发明内容：
本发明开发一种设计独特的组合装置，主要用于脱硫工艺中双pH喷淋脱硫塔洗涤液的导液，以及脱硫塔内上升烟气的整流。
本发明的具体技术方案如下：
一种蜂窝式升气均流分区汇液装置，该装置设置在脱硫塔内的高、低pH喷淋装置之间，主要包括盘状的托液汇流疏导盘，该托液汇流疏导盘尺寸脱硫塔截面相当，贯穿盘体设有多组微缩升气管，各微缩升气管上部设有亭帽，亭帽与微缩升气管之间留有间隙；托液汇流疏导盘的出液口与高pH浆液池连通。
本发明的进一步设计在于：
托液汇流疏导盘出液口一侧向下倾斜，与水平面倾斜1～15°设置。
该亭帽为三脚亭帽，通过三个脚连接在微缩升气管顶部。
微缩升气管上端高出0.1～0.5m，下端与托液汇流疏导盘平齐，托液汇流疏导盘的开孔率20～80%。
托液汇流疏导盘上开圆孔，圆孔上密封安装适配的微缩升气管，在微缩升气管的上端安装亭帽，整体呈蜂窝状，故称为蜂窝式升气均流分区汇液装置。
托液汇流疏导盘上表面和各亭帽的上、下表面均采用流线形设计。
托液汇流疏导盘和微缩升气管整体采用耐腐耐磨耐冲刷的合金（如钛合金、双相钢、316L等）或玻璃钢制作而成，或采用普通碳钢作内外衬或喷涂防腐耐磨材料制成（如玻璃鳞片、橡胶及各种涂层）。
本发明相比现有技术具有以下有益效果：
1、本发明设计的蜂窝式升气均流分区汇液装置，用于将高pH值洗液与低pH值洗液分开回收，具有结构独特，双pH分区控制、流场均化效果好、脱硫效率高、吸收塔阻力小等特点。
2、双pH分区设置，将吸收塔分为SO2高pH洗涤区和低pH洗涤区，本装置可实现同一吸收塔内相比更低烟风通流阻力的高、低pH值分区调控的功能。
3、研究验证表明，对于SO2低pH洗涤区，洗涤吸收大量SO2的同时，通过低pH值调控，可促进吸收剂石灰石迅速彻底溶解，提高了吸收剂溶解及参与化学反应的速率，并更利于副产物石膏氧化和结晶析出；对于SO2高pH洗涤区，通过高pH值调控，进一步实现SO2提效；相比常规单塔喷淋单pH控制技术双pH控制可以在更低液气比条件下可实现更高的脱硫效率，脱硫效率高达99%以上，提高吸收剂利用率接近100%。
4、同时，本发明的采用将大大提高吸收塔对输入条件（煤种、吸收剂、工况）的适应性，提高脱硫效率的同时，均化了吸收塔内流场，降低了烟气通流阻力。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为托液汇流疏导盘的平面结构示意图。
图3为托液汇流疏导盘工作原理图。
图1-3中：1-脱硫塔；2-高pH洗涤区；21-搅拌器；22-高pH浆液池；23-氧化喷枪；24-高pH循环泵；25-搅拌器；3-低pH洗涤区；31-搅拌器；32-低pH浆液池；33-氧化喷枪；34-低pH循环泵；5-托液汇流疏导盘；51-高pH浆液引出管路；52-支撑架；53-微缩升气管；54-亭帽；6-一级除雾器；7-二级除雾器。
图4为现有的单塔双循环脱硫塔圆锥。
图4中：1-脱硫塔；2-高pH喷淋装置；21-搅拌器；22-高pH浆液池；23-氧化喷枪；24-高pH循环泵；3-低pH洗涤区；31-搅拌器；32-低pH浆液池；33-氧化喷枪；34-低pH循环泵；4-塔壁导流环；5-圆锥形托盘；51-高pH浆液引出管路；52-支撑钢架；6-一级除雾器；7-二级除雾器。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的阐述：
实施例一：
单塔双pH喷淋脱硫塔包括布置在脱硫塔1内的高pH喷淋装置2和低pH喷淋装置3，连接管路以及高pH浆液悬浮氧化器、低pH浆液悬浮氧化器、高pH浆液池22和低pH浆液池32。
高pH喷淋装置2和低pH喷淋装置3均设有多层喷淋头；高、低pH浆液悬浮氧化器包括搅拌器、氧化喷枪、滤网及容器等。
双pH脱硫系统特点是将烟气分区洗涤，布置在下层的第一级为低pH洗涤区、pH控制范围4-5.4；布置在上层的第二级为高pH洗涤区，pH控制范围5.4-6.5。
如图1-图3所示，本发明蜂窝式升气均流分区汇液装置设置在脱硫塔内的高、低pH喷淋装置之间，主要包括盘状的托液汇流疏导盘5，该盘尺寸脱硫塔截面相当，贯穿盘体设有多组微缩升气管53，各微缩升气管53上部设有亭帽54，亭帽54与微缩升气管53之间留有间隙；托液汇流疏导盘5的出液口与高pH浆液池22连通。
托液汇流疏导盘出液口一侧向下倾斜，与水平面倾斜1～15°设置。
该亭帽54为三脚亭帽，通过三个脚连接在微缩升气管53顶部。
微缩升气管上端高出0.1～0.5m，下端与托液汇流疏导盘平齐，托液汇流疏导盘的开孔率20-80%。
托液汇流疏导盘上开圆孔，圆孔上密封安装适配的微缩升气管53，在微缩升气管的上端安装亭帽54。
托液汇流疏导盘5上表面和各亭帽54的上、下表面均采用流线形设计。
托液汇流疏导盘5和微缩升气管54整体采用耐腐耐磨耐冲刷的合金（如钛合金、双相钢、316L等）或玻璃钢制作而成，或采用普通碳钢作内外衬或喷涂防腐耐磨材料制成（如玻璃鳞片、橡胶及各种涂层）
本发明蜂窝式升气均流分区汇液装置各部分的具体功能如下：
1、托液汇流疏导盘：呈盘式流线结构，上部敞口，用于收集高pH洗涤区下来的浆液，底部连接浆液管道，将收集的高pH浆液导出吸收塔外的高pH浆池，从而与吸收塔内低pH浆池的有效隔离，实现双pH值控制分区功能。托液汇流疏导盘的流线设计有利于将从下而上的烟气圆滑过渡与分流，最大限度减少烟气通流的阻力。同时流线型设计表面光洁，可利用饱和湿烟气凝结析出的冷凝水滴对烟气携带可能碰撞粘附的浆液及细颗粒进行清洗，实现自清洁功能。
2、托液汇流疏导盘的容积为上层喷淋浆液0～100S停留时间容积，托液汇流疏导盘底部设置高pH浆液引出管路，管径需要与托液汇流疏导盘容积匹配避免托液汇流疏导盘浆液溢流。
3、本发明的脱硫塔分为高低pH两个区域，且可以保证烟气通流，均化烟气流场，促进下层来的烟气中雾滴及颗粒物碰撞团聚，收集汇聚高pH洗涤浆液使之与低pH洗涤区域浆液有效隔离。
4、托液汇流疏导盘开有圆孔开孔率20～80%，开圆孔尺寸根据塔直径大小及烟气通流阻力综合确定，再在圆孔上密封安装内径与圆孔直径一样的圆管作为烟气通流微缩升气管，在微缩升气管的另一端安装防淋三脚亭帽，将亭帽的3只脚安装在管口上，烟气可以从亭帽底下与微缩升气管管口之间流出，而亭帽可以将上面喷淋的浆液挡住并引流至微缩升气管与托液汇流疏导盘形成的浆液临时储槽上，顺着托盘汇流后流出塔，托液汇流疏导盘安装与水平面有一定斜度具体视塔断面尺寸及浆液密度确定，以避免浆液沉积堵塞，这样升气均流汇液器就可以将脱硫塔分隔为两个洗涤区域。
试验案例一：
某处理烟气量5万m3/h脱硫试验装置，吸收塔喷淋层数配置相同，进行了以下几种情形的试验比较；
情形一：空塔，3层喷淋，单pH值控制；
情形二: 采用发明装置的蜂窝式升气均流分区汇液装置，高pH区设1层喷淋、低pH区2层喷淋；
情形三：采用图4所示现有的单塔双循环脱硫塔圆锥（采用圆锥形托盘，塔壁导流环为板式结构），其余试验条件与情形2类似。试验测试结果如下表：
比较 入口烟气量,m3/h 入口SO2浓度，mg/m3 吸收塔阻力，Pa 喷淋开启层数 脱硫效率，% pH值 出口SO2浓度，mg/m3 断面流场速度偏差，%
情形一 41122 2500 556 3 95.12 4.91 122.00 18.7
情形二 411198 2735 573 3 99.65 低pH4.59、高pH5.81 9.57 1.92
情形三 40975 2623 835 3 98.23 低pH4.59、高pH5.85 46.43 7.91
由上表可见，本发明设计的蜂窝式升气均流分区汇液装置具有脱硫效率更高、吸收塔阻力更小、吸收塔断面流场均化效果更好、降低克服烟风通流阻力能耗的特点。

Claims (8)

1.一种蜂窝式升气均流分区汇液装置，该装置设置在脱硫塔内的高、低pH喷淋装置之间，其特征在于：主要包括盘状的托液汇流疏导盘，该托液汇流疏导盘尺寸脱硫塔截面相当，贯穿盘体设有多组微缩升气管，各微缩升气管上部设有亭帽，亭帽与微缩升气管之间留有间隙；托液汇流疏导盘的出液口与高pH浆液池连通。
2.根据权利要求1所述蜂窝式升气均流分区汇液装置，其特征在于：托液汇流疏导盘出液口一侧向下倾斜，与水平面呈1～15°设置。
3.根据权利要求2所述蜂窝式升气均流分区汇液装置，其特征在于：微缩升气管上端高出0.1～0.5m，下端与托液汇流疏导盘平齐，托液汇流疏导盘的开孔率20～80%。
4.根据权利要求1-3任一所述蜂窝式升气均流分区汇液装置，其特征在于：托液汇流疏导盘上开圆孔，圆孔上密封安装适配的微缩升气管，在微缩升气管的上端安装亭帽。
5.根据权利要求1-3任一所述蜂窝式升气均流分区汇液装置，其特征在于：托液汇流疏导盘上表面和各亭帽的上、下表面均采用流线形设计。
6.根据权利要求5所述蜂窝式升气均流分区汇液装置，其特征在于：该亭帽为三脚亭帽，通过三个脚连接在微缩升气管顶部。
7.根据权利要求1所述蜂窝式升气均流分区汇液装置，其特征在于：托液汇流疏导盘和微缩升气管采用耐腐耐磨耐冲刷的合金或玻璃钢制作而成，或采用普通碳钢作内外衬或喷涂防腐耐磨材料制成。
8.根据权利要求1所述蜂窝式升气均流分区汇液装置，其特征在于：托液汇流疏导盘和微缩升气管采用钛合金、双相钢或316L不锈钢材料制成。
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