CN106178919B - 波浪式集液装置及多循环烟气脱硫喷淋塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工及环保领域，尤其是燃煤烟气及含二氧化硫烟气的石灰石‑石膏湿法单塔双循环的湿法烟气脱硫塔。波浪式集液装置，包括环绕成圈的导流板，相邻的导流板侧边依次相连成夹角，且导流板均向下倾斜设置；所述导流板上部分设有孔洞，孔洞在相邻的两层错位设置，所述孔洞上设有伞盖，且伞盖与水平方向夹角15°且向下设置；还包括环形导出槽，导流板的低端与环形导出槽相连。本发明集液装置可以很好的收集喷淋吸收液并返回循环系统，可以使烟气均匀的通过该集液装置，保持烟气流场均匀。导流板上开孔总面积大于等于塔内横截面积，烟气通过导流板时不会因为流道面积减少而增加阻力，对烟气在塔内的稳定流场影响较小，提高了全塔吸收效率。

Description

波浪式集液装置及多循环烟气脱硫喷淋塔
技术领域
本发明涉及化工及环保领域，尤其是燃煤烟气及含二氧化硫烟气的石灰石-石膏湿法单塔双循环的湿法烟气脱硫塔。
背景技术
我国燃煤电厂、化工厂众多，特别是大型石化、化化、冶金等企业都建有大大小小的燃煤锅炉，燃煤产生的SO2造成了我们大气环境严重的污染，特别是南方的酸雨，已对很多地方的生态环境造成了严重的危害，威胁着众多动植物的生存。为了减少SO2的危害，必须要减少SO2的排放，国家要求无论新建燃煤锅炉还是原有锅炉，必须建设烟气脱硫装置，以大幅减少排放大气的二氧化硫总量。特别是我们最新排放标准GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的全现实施，明确提出要尽快实现新建和现役燃煤锅炉的排放浓度达到或超低排放限值，即燃气轮机排放限值：SO2 35mg/Nm3，NOX 50mg/Nm3，烟尘5mg/Nm3。
目前燃煤机组使用最多的为湿法或半干法石灰石-石膏脱硫工艺，脱硫装置投资大，运行成本高，副产物石膏受品质、产量及成本限制，无法形成品链，最终形成石膏固废，大量堆放，造成环境二次污染。氨法和钠法脱硫工艺可以大大降低烟气脱硫成本，国内一些化工厂多采用简易氨法喷淋塔脱硫装置。然而，随着排放标准的不断提高，原来脱硫工艺使用的单塔循环脱硫工艺已不能达到要求，为了能实现更好的脱硫效果，就需要对脱硫吸收塔的工艺参数进行分段控制，这样逐步形成了双循环回路工艺，甚至三循环回路工艺，每个循环回路在不同的pH值条件下运行，先和烟气接触的回路pH值较低，可以实现烟气二氧化硫粗吸收，粗吸收完成后进入下一个循环回路，pH值较上一循环高，可以进一步实现二氧化硫吸收，从而实现对SO2逐步脱除，最后进行精细控制。多循环回路脱硫工艺的优势在于，可以适合高硫煤的脱硫，总的脱硫率能达到99%以上。
采用单塔多循环工艺进行烟气脱硫反应时，需要采用一个集液装置，将每个循环喷淋的吸收液收集起来，返回循环液储槽，同时集液置不能影响烟气的通过，使烟气可以在吸收塔内连续通过。传统的集液装置使用一个或多个升气管将穿过下段循环后的烟气导入上段，同时，升气管顶上设有伞盖，可阻挡上段循环液通过升气管落入下段。经过该装置后，由于烟气通过的截面积减小而使原有流场发生较大变化，在通过升气管前后一段距离内，烟气流场都很不均匀，不利于整个吸收区的反应，为了使烟气流场恢复，就需要增加每一循环的高度，从而使整塔高度增加，全塔造价变大。因此，研究新型的集液装置对多循环脱硫工艺的推广应用非常关键。
发明专利CN 102764583A《双循环单塔脱硫系统及工艺》中提出了一种斜板式集液装置，如图中1所示，集液装置整体设置成倾斜的形式，集液装置盘面上分布有凸起，凸起顶部开有烟气通孔，可使烟气通过。上层来的循环液落至该集液装置后，由高的一层流至低的一侧，然后落入塔底，烟气通过凸起上面的开孔进入吸收塔上段。该集液装置使循环液流向一侧，然后再收集，整体需要占据较大的塔内截面，凸起上部开孔面积较小，烟气通过截面积不够且要突破一定厚度的液层，因而在烟气流经集液装置由下循环进入上循环的过程中，造成很大的阻力损失。同时，通过集液装置时，烟气流速变的很不均匀，使塔内气液接触不充分，传质能力下降，最终影响脱硫效率，使脱硫系统运行成本增高。
发明专利CN 105477999A《一种单塔双循环脱硫喷淋塔内的集液装置》，该集液装置包括屋脊式导流板、集液槽和环形槽，如图2所述，在集液装置中，上方为多个屋脊式导流板沿水平方向等间隔排列，下方为多个集液槽沿水平方向等间隔排列，集液槽与屋脊式导流板之间留有间隙，集液槽两端与塔壁处的环形槽相连通，浆液导出管道穿过塔壁与环形槽相连通，将环形槽内的浆液返回到二级循环回路反应池。该技术方案上屋脊式导流板只能与集液槽错位设置，屋脊式导流板处为开孔处，烟气可通过，因此，总体开孔率不超过50%，因而，使得烟气通过的孔道变的很小，导致通过阻力增加。同时，由于在通过集液装置时烟气被严重严缩，使原有均匀流场发生很大变化，这样极不利于二级循环回路喷淋区内浆液与烟气之间的充分接触，会在一定程度上降低脱硫效率。
发明内容
本发明旨在针对上述问题，提出一种脱硫塔内使用的集液装置以及一种多循环烟气脱硫喷淋塔，主要用来解决传统集液装置引起烟气塔内通道变化而使流场均匀性变差的问题。
本发明的技术方案在于：
波浪式集液装置，包括环绕成圈的导流板，相邻的导流板侧边依次相连成夹角，且导流板均向下倾斜设置；所述导流板上部分设有孔洞，孔洞在相邻的两层错位设置，所述孔洞上设有伞盖，且伞盖与水平方向夹角15°且向下设置；还包括环形导出槽，导流板的低端与环形导出槽相连。
所述导流板与竖直方向的夹角为15~20°。
所述导流板低端处波峰之间的距离为200~400mm。
所述孔洞尺寸为10×20mm。
多循环烟气脱硫喷淋塔，喷淋塔内底端设有缓冲液，喷淋塔侧壁上设有烟气入口，喷淋塔中设有两级循环喷淋层，还包括使用如权利要求1-4任一所述的波浪式集液装置，所述波浪式集液装置固定在喷淋塔内壁上，且位于两级循环喷淋层之间，所述波浪式集液装置以及循环喷淋层均与外部的循环系统连接。
还包括位于喷淋塔内部、循环喷淋层上部的第一级除雾器以及第二级除雾器；所述第一级除雾器以及第二级除雾器之间设有除雾器清洗喷淋层。
所述波浪式集液装置通过十字交叉支撑梁固定在喷淋塔内壁上。
所述循环系统包括循环泵以及循环液缓冲槽，所述缓冲液通过循环泵与位于下部的循环喷淋层连接；所述循环液缓冲槽一端通过循环吸收液导出管与导流板相连接，另一端通过循环泵连接位于上部的循环喷淋层。
本发明的技术效果在于：
本发明提供一种波浪式集液装置以及一种多循环烟气脱硫喷淋塔，该集液装置可以很好的收集喷淋吸收液并返回循环系统，可以使烟气均匀的通过该集液装置，保持烟气流场均匀。本发明的优点在于导流板上开孔总面积大于等于塔内横截面积，烟气通过导流板时不会因为流道面积减少而增加阻力，对烟气在塔内的稳定流场影响较小，提高了全塔吸收效率。
附图说明
图1是一种多循环烟气脱硫喷淋塔的结构结构图。
图2是波浪式集液装置的俯视图。
图3是图2中A-A向的剖视图。
图4是图3中B-B向的剖视图。
其中，1-除雾器，2-循环喷淋层，3-波浪式集液装置，4-支撑梁，6-烟气入口，7-缓冲液，8-除雾器清洗喷淋层，9-循环吸收液导出管，11-循环泵，12-导流板，13-孔洞，14-塔壁，15-环形导出槽，16-集液槽，17-循环液缓冲槽。
实施例1
该波浪式集液装置3包括波浪式导流板12以及环形导出槽15，波浪式导流板12像扇子一样展开，相邻的导流板12侧边依次相连成夹角，两块导流板12之间的夹角为30~40°，且导流板12均向下倾斜设置，中间位置高，靠近塔壁14的地方位置低，导流板12与竖直方向夹角为15~20°，导流板12低端处波峰之间的距离为200~400mm；集液槽16底部与水平方向夹角为10~15°。导流板12上部分设有孔洞13，开孔率50%左右，孔洞13大小10×20mm，孔洞13在相邻的两层错位设置，所述孔洞13上设有伞盖，且伞盖与水平方向夹角15°且向下设置；导流板12下部不设孔洞13，如图4中16所示，不设孔洞13的高度为150mm，向塔中心位置依次减少；相邻的导流板12侧边依次相连成夹角，作为导流板12的集液槽16，集液槽16靠近塔壁14一侧根据喷淋塔循环量取100~200mm；集液槽16中心一侧位置高，边缘处位置低；集液槽16与环形导出槽15相通，环形导出槽15将集液槽16内的液体收集并导出来。
开设孔洞13时，也可将开孔只切断三边，靠上一边不切断，直接翻起作为开孔的伞盖，且伞盖与水平方向夹角15度向下。
实施例2
多循环烟气脱硫喷淋塔，喷淋塔内底端设有缓冲液7，喷淋塔侧壁上设有烟气入口6，喷淋塔中设有两级循环喷淋层2，还包括使用如实施例1所述的波浪式集液装置3，所述波浪式集液装置3通过十字交叉支撑梁4固定在喷淋塔内壁上，且位于两级循环喷淋层2之间，所述波浪式集液装置3以及循环喷淋层2均与外部的循环系统连接。还包括位于喷淋塔内部、循环喷淋层2上部的第一级除雾器1以及第二级除雾器1；所述第一级除雾器1以及第二级除雾器1之间设有除雾器清洗喷淋层8。所述循环系统包括循环泵11以及循环液缓冲槽17，所述缓冲液7通过循环泵11与位于下部的循环喷淋层2连接；所述循环液缓冲槽17一端通过循环吸收液导出管9与导流板12相连接，另一端通过循环泵11连接位于上部的循环喷淋层2。
烟气在通过孔洞13时，受伞盖作用方向转为略下向下俯冲，上部循环喷淋层2落下的液滴受伞盖的作用，不会穿过开孔，而是与伞盖发生激烈碰撞而使大液滴碎成很多小液滴，小液滴与穿过开孔的烟气接触，加强吸收作用。降落至导流板12上的吸收液汇集到导流板12下夹角形成的集液槽16中，集液槽16靠近塔壁14一侧根据喷淋塔循环量取100~200mm。然后由集液槽16再流入环形导出槽15中；环形导流槽位置低于集液槽16150~200mm，将集液槽16收集到的吸收液快速导出喷淋塔，送回循环液缓冲槽17中。
由于该喷淋塔内持液量非常少，因此，使用中重量也比较轻，喷淋塔内不需要做非常强力的支撑，而且考虑到脱硫吸收液的腐蚀性问题，该集液装装置也可以选择玻璃钢等不易腐蚀的材料制作，而不需要用不锈钢，双相钢等材料。

Claims (8)

1.一种波浪式集液装置，其特征在于：包括环绕成圈的导流板（12），相邻的导流板（12）侧边依次相连成夹角，且导流板（12）均向下倾斜设置；所述导流板（12）上部分设有孔洞（13），孔洞（13）在相邻的两层错位设置，所述孔洞（13）上设有伞盖，且伞盖与水平方向夹角15°且向下设置；还包括环形导出槽（15），导流板（12）的低端与环形导出槽（15）相连。
2.根据权利要求1所述的波浪式集液装置，其特征在于：所述导流板（12）与竖直方向的夹角为15~20°。
3.根据权利要求1所述的波浪式集液装置，其特征在于：所述导流板（12）低端处波峰之间的距离为200~400mm。
4.根据权利要求1所述的波浪式集液装置，其特征在于：所述孔洞（13）尺寸为10×20mm。
5.一种多循环烟气脱硫喷淋塔，喷淋塔内底端设有缓冲液（7），喷淋塔侧壁上设有烟气入口（6），喷淋塔中设有两级循环喷淋层（2），其特征在于：还包括使用如权利要求1-4任一所述的波浪式集液装置（3），所述波浪式集液装置（3）固定在喷淋塔内壁上，且位于两级循环喷淋层（2）之间，所述波浪式集液装置（3）以及循环喷淋层（2）均与外部的循环系统连接。
6.根据权利要求5所述的一种多循环烟气脱硫喷淋塔，其特征在于：还包括位于喷淋塔内部、位于循环喷淋层（2）上部的第一级除雾器（1）以及第二级除雾器（1）；所述第一级除雾器（1）以及第二级除雾器（1）之间设有除雾器清洗喷淋层（8）。
7.根据权利要求6所述的一种多循环烟气脱硫喷淋塔，其特征在于：所述波浪式集液装置（3）通过十字交叉支撑梁（4）固定在喷淋塔内壁上。
8.根据权利要求7所述的一种多循环烟气脱硫喷淋塔，其特征在于：所述循环系统包括循环泵（11）以及循环液缓冲槽（17），所述缓冲液（7）通过循环泵（11）与位于下部的循环喷淋层（2）连接；所述循环液缓冲槽（17）一端通过循环吸收液导出管（9）与导流板（12）相连接，另一端通过循环泵（11）连接位于上部的循环喷淋层（2）。
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Patentee after: Shaanxi Chemical Research Institute Co.,Ltd.

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