CN107837625A - 烟气脱硫除尘喷淋装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了烟气脱硫除尘喷淋装置，包括第一喷淋层和第二喷淋层，第一喷淋层和第二喷淋层在竖直方向交错设置，第一喷淋层和第二喷淋层均设有若干喷嘴，第一喷淋层的喷嘴和第二喷淋层的喷嘴在水平面内的投影均匀分布，且喷嘴在竖直方向上不重合。本发明的优点是：从单层喷淋层的平面角度，各层喷淋层的喷嘴布置均匀有序、喷淋浆液覆盖均匀；从整个喷淋装置的空间角度，喷淋器内部的喷嘴布置均匀有序、喷淋浆液覆盖均匀。使得喷淋层的喷淋浆液均匀覆盖、整个喷淋装置的喷淋器内部的喷淋浆液也能均匀覆盖。分布均匀的喷淋浆液液滴能够使浆液与烟气的接触更加均匀，增大气液两相的接触面积，同时也能够起到对烟气的均流作用。

Description

烟气脱硫除尘喷淋装置
技术领域
本发明涉及烟气脱硫除尘喷淋装置。
背景技术
目前我国大部分电力来源于燃煤机组发电行业，燃电行业是大气污染控制的重点行业。现有大多数燃煤机组采用湿法烟气脱硫工艺来脱除烟气中的二氧化硫。烟气脱硫喷淋装置是湿法烟气脱硫工艺系统中最为关键的核心设备之一。由于液体的洗涤作用，在脱除二氧化硫的同时，现有常规的烟气脱硫喷淋装置一般仅能够实现50％-70％的协同除尘效率。2014年9月，国家发改委、环保部、能源局三部委发布《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》，提出在大气污染物重点控制区实施超低排放要求，即在干基、基准氧含量6％条件下，要求二氧化硫和颗粒物排放浓度分别不高于35mg/Nm3和5mg/Nm3。这就要求烟气脱硫喷淋装置具有更高、更稳定的脱硫和除尘性能。
现有常规的烟气脱硫喷淋装置，大部分是由脱硫喷淋塔塔体内分层设置的喷淋层组成，每层喷淋层包括1～2根喷淋主管、从喷淋主管分出若干根喷淋支管、从喷淋支管两侧分出喷嘴。喷淋支管通常都是采用耐磨玻璃钢制作。喷淋主管一般有两种，一种是变径的耐磨玻璃钢管，另一种是不缩径的衬胶碳钢管。喷淋主管采用变径的耐磨玻璃钢管，由于玻璃钢材料的弹性模量较小，刚度不足，较难同时兼顾输送作用和支撑作用，因此喷淋主管的最大跨度一般不超过6米。对于长度超过6米的喷淋主管，一般需要通过水平固定在脱硫喷淋塔塔体内的支撑梁进行支撑，支撑梁与喷嘴的距离比较靠近，且支撑梁的外形尺寸一般都较大，容易受到喷淋浆液的近距离冲刷，导致磨损、断裂。喷淋主管采用不缩径的衬胶碳钢管，喷淋主管内的压力沿浆液流动方向逐渐下降，导致喷淋出的浆液分布不均匀，同时，从喷淋主管末端分出的喷嘴还极易出现结垢堵塞的问题。
大尺寸的喷淋主管(如：管径超过DN800)非常不利于喷嘴的均匀布置，影响喷淋浆液覆盖的均匀性。如图1是现有常规的烟气脱硫喷淋装置局部示意图，靠近喷淋主管两侧的喷嘴，其间距H要比其他喷嘴的间距h大得多，导致喷淋主管区域的浆液覆盖率过低，容易产生烟气逃逸通道，整个截面的浆液覆盖不均匀，降低脱硫和除尘效率。
大尺寸的喷淋主管和方形支撑梁不但会影响烟气流场的均布性，还会增加烟气脱硫喷淋装置的烟气阻力，增加系统能耗。此外，喷淋主管位于脱硫喷淋塔塔体内，不便于检修维护，安全运行可靠性有待进一步提高。
大多数现有常规的烟气脱硫喷淋装置，一般会将相邻的两层喷淋层错开一定的水平角度，使上层喷嘴能与下层喷嘴错开位置，其主要目的是使脱硫塔截面的喷淋浆液覆盖更均匀，防止烟气逃逸通道的形成，提高脱硫效率。如图2是一种现有常规的烟气脱硫喷淋装置的相邻两层喷淋层布置示意图，相邻两层喷淋层错开了β角度，但还是存在一些没有完全错开的喷嘴，相邻喷嘴之间错开的距离也是无法保持一致，非常不均匀，使整个喷淋吸收区的喷淋浆液覆盖不够均匀，影响脱硫和除尘效率。
为此，工程技术人员公开了一种用于脱硫塔的喷淋装置，主管设置在塔体外部，塔内设置有复数层支管组合，每层支管组合有复数根支管平行排列，每层同一方位的平行的支管在塔体外部汇合与主管相连接。这种喷淋装置便于更换维护主管，降低了成本。但依然还存在一些缺陷：该方案要求塔内设置4～6层复数层支管，同时要求每层设置5～8根复数根支管，没有涉及奇数层支管和每层奇数根支管，也没有涉及投资成本更低的设置1～3层支管组合方案；设在支管上方的喷嘴的喷淋方向与烟气方向相同，容易造成烟气携带喷淋浆液，不利于实现高效除尘；每层同一方位的平行的支管在塔体外部汇合与主管相连接，每根主管与循环泵相接连，亦即在支管层数设置4层的时候循环泵的数量需要5～8台，投资及运行维护成本不经济。因此该方案在实际工程应用时，存在较大局限性。
工程技术人员还公开了具有负荷调节和烟气均流功能的脱硫喷淋塔塔体，该方案中各层喷淋装置均由两个在同一平面内呈交叉布置的分喷淋装置组成。该方案认为可以通过停运一台或几台浆液循环泵来精确调节吸收剂浆液的喷淋量，降低运行成本。但该方案中的喷淋装置存在一些不足，例如该方案仅仅提供了喷淋管的布置，而没有重点说明相邻两层喷淋装置的喷嘴之间的具体位置关系及布置方式，因此难以保证喷嘴喷出的浆液能够均匀、完全地覆盖脱硫喷淋塔塔体的水平截面。两个在同一平面内呈交叉布置的分喷淋装置的支管相互平行交叉排列，相邻支管之间的间距为1.5～2m，当停运一层分喷淋装置后，运行状态的相邻支管之间的间距变为3～4m，间距过大，难以实现对脱硫喷淋塔塔体截面的均匀、完全的覆盖，因此无法保证较高的脱硫及除尘效果。每层喷淋装置需要设置两台浆液循环泵，投资成本不经济。
发明内容
本发明的目的在于提供烟气脱硫除尘喷淋装置，能够有效解决现有的喷淋装置喷洒不均匀的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：烟气脱硫除尘喷淋装置，包括喷淋塔塔体，喷淋塔塔体下方设有烟气入口，喷淋塔塔体内设除雾器，所述喷淋塔塔体内位于烟气入口和除雾器之间设有喷淋器，所述喷淋器包括第一喷淋层和第二喷淋层，第一喷淋层和第二喷淋层在竖直方向交错设置，第一喷淋层和第二喷淋层均设有若干喷嘴，第一喷淋层的喷嘴和第二喷淋层的喷嘴在水平面内的投影均匀分布，且第一喷淋层的喷嘴和第二喷淋层的喷嘴在竖直方向上不重合。
优选的，每一层所述第一喷淋层和第二喷淋层均包括至少两根平行设置的喷淋管，且第一喷淋层的喷淋管和第二喷淋层的喷淋管在竖直方向上重合。
优选的，所述第一喷淋层的喷淋管上同一横截面上设有从喷淋管底部引出的底接管和从喷淋管两侧引出的侧接管，每根所述侧接管和底接管上均连有喷嘴。
优选的，每一层所述第一喷淋层中最短的喷淋管上设有向喷淋塔塔体内壁延伸的支管，所述支管上连有喷嘴。
优选的，所述第二喷淋层的喷淋管的两侧、同一横截面上设有水平设置的侧接管，每根侧接管上均连有喷嘴。
优选的，每一层所述第一喷淋层和第二喷淋层均还包括浆液循环泵和循环管道，所述浆液循环泵设置在循环管道上，所述循环管道设置在喷淋塔塔体外，同一层的喷淋管均与本层的循环通道相连，所述喷淋管和循环管道均沿浆液流方向直径逐渐缩小。
优选的，当第一喷淋层和第二喷淋层的数量之和为偶数时，第一喷淋层中的喷淋管与同方位的上一层第二喷淋层中的喷淋管通过连接杆固定连接；
当第一喷淋层和第二喷淋层的数量之和为奇数时，第一喷淋层中的喷淋管与同方位的上一层第二喷淋层中的喷淋管通过连接杆固定连接，最顶层的第一喷淋层上方的喷淋塔塔体内固定有与喷淋管方向一致的横杆，喷淋管与横杆通过连接杆固定连接。
优选的，所述第二喷淋层上同一竖直平面内左右两个喷嘴之间的间距是第一喷淋层同一竖直平面上左右两个喷嘴之间的间距的0.4～0.6倍。
优选的，所述第一喷淋层和第二喷淋层的总和为2～8层，第一喷淋层和第二喷淋层之间的间距为1.4m～2.5m。
优选的，所述喷嘴为竖直朝下喷淋的空心锥形喷嘴，喷淋角度为60～120度。
与现有技术相比，本发明的优点是：第一喷淋层和第二喷淋层在竖直方向交错设置，第一喷淋层的喷嘴和第二喷淋层的喷嘴在水平面内的投影均匀分布，从单层喷淋层的平面角度，各层喷淋层的喷嘴布置均匀有序、喷淋浆液覆盖均匀；从整个喷淋装置的空间角度，喷淋器内部的喷嘴布置均匀有序、喷淋浆液覆盖均匀。使得喷淋层的喷淋浆液均匀覆盖、整个喷淋装置的喷淋器内部的喷淋浆液也能均匀覆盖。
分布均匀的喷淋浆液液滴能够使浆液与烟气的接触更加均匀，增大气液两相的接触面积，同时也能够起到对烟气的均流作用，有效降低液气比L/G，提高脱硫和除尘效率。
附图说明
图1是现有常规烟气脱硫喷淋装置局部示意图；
图2现有常规烟气脱硫喷淋装置的喷淋层布置示意图；
图3是本发明烟气脱硫喷淋装置的结构示意图；
图4是本发明第一喷淋层的结构示意图；
图5是本发明第二喷淋层的结构示意图；
图6是本发明中横杆的布置示意图；
图7是本发明第一喷淋层喷淋管和第二喷淋层喷淋管的侧面示意图；
图8是本发明第一喷淋层喷淋管和横杆的侧面示意图；
图9是本发明第一喷淋层喷嘴和第二喷淋层喷嘴叠加后在平面内投影的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图3为本发明烟气脱硫除尘喷淋装置的实施例，烟气脱硫除尘喷淋装置，包括喷淋塔塔体1，喷淋塔塔体1下方设有烟气入口2，喷淋塔塔体内设除雾器3，所述喷淋塔塔体1内位于烟气入口2和除雾器3之间设有喷淋器，所述喷淋器包括第一喷淋层4和第二喷淋层5，第一喷淋层4和第二喷淋层5都可以不止一层，如图3所示，有两层第一喷淋层4，一层第二喷淋层5，但是第一喷淋层4在最下面开始，第一喷淋层4和第二喷淋层5在竖直方向交错设置，所谓交错设置就是第一喷淋层4在最下面，第二喷淋层5在第一喷淋层4上面，然后第二喷淋层5上面在设置一层第一喷淋层4，如此设置下去，第一喷淋层4和第二喷淋层5均设有若干喷嘴12，如图9所示，图中实心点为第一喷淋层4的喷嘴12，空心点为第二喷淋层5的喷嘴12，第一喷淋层4的喷嘴12和第二喷淋层5的喷嘴12在水平面内的投影均匀分布，且第一喷淋层4的喷嘴12和第二喷淋层5的喷嘴12在竖直方向上不重合。
第一喷淋层4和第二喷淋层5在竖直方向交错设置，第一喷淋层4的喷嘴12和第二喷淋层5的喷嘴12在水平面内的投影均匀分布，从单层喷淋层的平面角度，各层喷淋层的喷嘴12布置均匀有序、喷淋浆液覆盖均匀；从整个喷淋器的空间角度，内部的喷嘴12布置均匀有序、喷淋浆液覆盖均匀。使得喷淋层的喷淋浆液均匀覆盖、整个喷淋器内部的喷淋浆液也能均匀覆盖。
分布均匀的喷淋浆液液滴能够使浆液与烟气的接触更加均匀，增大气液两相的接触面积，同时也能够起到对烟气的均流作用，有效降低液气比L/G，提高脱硫和除尘效率。
每一层所述第一喷淋层4和第二喷淋层5均包括至少两根平行设置的喷淋管8，且第一喷淋层4的喷淋管8和第二喷淋层5的喷淋管8在竖直方向上重合，喷淋管8平行均匀设置便于喷嘴12的布置，易于实现均匀全面覆盖，而上下两层的喷淋管8在竖直方向上重合，可以减小对烟气的阻挡，同时可以将相邻的两层喷淋层进行固定连接，从而可以省去以往结构中的大梁，塔内无大尺寸喷淋母管，能够大幅度降低烟气阻力，也有利于提高系统的安全运行可靠性。
如图3、图4所示，所述第一喷淋层4的喷淋管8的两侧、同一横截面上设有侧接管9、从喷淋管8底部引出的底接管10，每根所述侧接管9和底接管10上均连有喷嘴12，由于第一喷淋层4从最下一层开始，增加的底接管10可以对喷淋管8正下方的区域进行覆盖。
每一层所述第一喷淋层4中最短的喷淋管8上设有向喷淋塔塔体1内壁延伸的支管11，所述支管11上连有喷嘴12，对最短喷淋管8和喷淋塔塔体1之间的区域进行喷淋补充，防止出现死角。
如图5所示，所述第二喷淋层5的喷淋管8的两侧、同一横截面上设有水平设置的侧接管9，每根侧接管9上均连有喷嘴12，相对于第一喷淋层4，第二喷淋层5并没有设置底接管10，这是由于为了使两层喷淋层的喷嘴12不重合，第一喷淋层4的喷嘴12离喷淋管8更远，所以需要底接管10接喷嘴12来辅助覆盖，而第二喷淋层5的侧接管9相对于第一喷淋层4的侧接管9，距离喷淋管8要更近，所以只需要设置水平设置的侧接管9即可完成覆盖。
每一层所述第一喷淋层4和第二喷淋层5均还包括浆液循环泵13和循环管道16，所述浆液循环泵13设置在循环管道16上，所述循环管道16设置在喷淋塔塔体1外，同一层的喷淋管8穿过喷淋塔塔体1的喷淋管接口14、在塔外与管道膨胀节15和循环管道16相连接，所述喷淋管8和循环管道16均沿浆液流方向直径逐渐缩小，为每一层喷淋层单独设置浆液循环泵13，可以根据实际烟气量控制喷洒浆液量，从而节约成本，而循环管道16设置在喷淋塔塔体1外，可以避免粗大的循环管道16对喷淋塔塔体1内的烟气造成阻挡，喷淋管8和循环管道16均沿浆液流方向直径逐渐缩小，则保证了喷淋管8和循环管道16内的液压恒定。
当第一喷淋层4和第二喷淋层5的数量之和为奇数时，如图7所示，第一喷淋层4中的喷淋管8与同方位的上一层第二喷淋层5中的喷淋管8通过连接杆固定连接，如图8所示，最顶层的第一喷淋层4上方的喷淋塔塔体1内固定有与喷淋管8方向一致的横杆7，所述横杆7的数量与第一喷淋层4的喷淋管8数量相同，喷淋管8与横杆7通过连接杆固定连接，让一层第一喷淋层4和一层第二喷淋层5组成稳固的框架结构，保证整体的钢性，从而不必再在喷淋塔塔体1内设置支撑钢梁，降低烟气阻力。
所述第二喷淋层5上同一竖直平面内左右两个喷嘴12之间的间距L1是第一喷淋层4同一竖直平面上左右两个喷嘴12之间的间距L2的0.4～0.6倍，第一喷淋层4和第二喷淋层5的喷嘴12错开设置，实现喷淋液全范围覆盖，一般选择第二喷淋层5上同一竖直平面内左右两个喷嘴12之间的间距是第一喷淋层4同一竖直平面上左右两个喷嘴12之间的间距的0.4或者0.5或者0.6倍等。
所述第一喷淋层4和第二喷淋层5的总和为2～8层，第一喷淋层4和第二喷淋层5之间的间距为1.4m～2.5m，第一喷淋层4和第二喷淋层5的间距过小，喷淋液不能充分与烟气接触，间距太大则容易产生烟气逃逸通道，同时也会增加喷淋塔塔体的高度，一般间距选择1.5m或者1.8m或者2.0m或者2.2m等。
所述喷嘴12为竖直朝下喷淋的空心锥形喷嘴12，喷淋角度为60～120度。竖直朝下喷，可以增加喷淋浆液的洗尘效果，提高除尘效率。喷嘴12的喷淋角度过小，喷淋浆液覆盖面积不足，影响覆盖率；角度太大喷淋液过于分散反而会形成烟气逃逸通道，一般角度选择60度或者75度或者90度或者105度或者120度等。
所述喷淋管8、侧接管9和底接管10采用内外表面衬有耐磨防腐层的玻璃钢管。所述联接杆6和横杆7采用外表面衬有耐磨防腐层的玻璃钢管。所述循环管道16可选择内部衬有耐磨防腐层的玻璃钢管或内部衬有耐磨防腐层的碳钢管道。
如图6所示，所述喷淋管8和支管11的末端、横杆7的两端，通过设置在脱硫喷淋塔塔体1内壁的支撑座17进行支撑，所述一层第一喷淋层4或一层第二喷淋层5的喷嘴12按方阵结构有序布置在同一水平高度，布置间距为400mm～1500mm；距离脱硫喷淋塔塔体1最近的喷嘴12与脱硫喷淋塔塔体1内壁的距离为300mm～1000mm。
还可以，如图7所示，当第一喷淋层4和第二喷淋层5的数量之和为偶数时，第一喷淋层4中的喷淋管8与同方位的上一层第二喷淋层5中的喷淋管8通过连接杆固定连接。
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 (10)

1.烟气脱硫除尘喷淋装置，包括喷淋塔塔体(1)，喷淋塔塔体(1)下方设有烟气入口(2)，喷淋塔塔体内设除雾器(3)，其特征在于：所述喷淋塔塔体(1)内位于烟气入口(2)和除雾器(3)之间设有喷淋器，所述喷淋器包括第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)，第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)在竖直方向交错设置，第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)均设有若干喷嘴(12)，第一喷淋层(4)的喷嘴(12)和第二喷淋层(5)的喷嘴(12)在水平面内的投影均匀分布，且第一喷淋层(4)的喷嘴(12)和第二喷淋层(5)的喷嘴(12)在竖直方向上不重合。
2.如权利要求1所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：每一层所述第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)均包括至少两根平行设置的喷淋管(8)，且第一喷淋层(4)的喷淋管(8)和第二喷淋层(5)的喷淋管(8)在竖直方向上重合。
3.如权利要求2所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：所述第一喷淋层(4)的喷淋管(8)的两侧、同一横截面上设有水平设置的侧接管(9)、从喷淋管(8)底部引出的底接管(10)，每根所述侧接管(9)和底接管(10)上均连有喷嘴(12)。
4.如权利要求3所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：每一层所述第一喷淋层(4)中最短的喷淋管(8)上设有向喷淋塔塔体(1)内壁延伸的支管(11)，所述支管(11)上连有喷嘴(12)。
5.如权利要求2所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：所述第二喷淋层(5)的喷淋管(8)上同一横截面上设有水平设置的侧接管(9)，每根侧接管(9)上均连有喷嘴(12)。
6.如权利要求2所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：每一层所述第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)均还包括浆液循环泵(13)和循环管道(16)，所述浆液循环泵(13)设置在循环管道(16)上，所述循环管道(16)设置在喷淋塔塔体(1)外，同一层的喷淋管(8)均与本层的循环通道相连，所述喷淋管(8)和循环管道(16)均沿浆液流方向直径逐渐缩小。
7.如权利要求2所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：当第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)的数量之和为偶数时，第一喷淋层(4)中的喷淋管(8)与同方位的上一层第二喷淋层(5)中的喷淋管(8)通过连接杆固定连接；当第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)的数量之和为奇数时，第一喷淋层(4)中的喷淋管(8)与同方位的上一层第二喷淋层(5)中的喷淋管(8)通过连接杆固定连接，最顶层的第一喷淋层(4)上方的喷淋塔塔体(1)内固定有与喷淋管(8)方向一致的横杆(7)，喷淋管(8)与横杆(7)通过连接杆固定连接。
8.如权利要求1至7中任一项所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：所述第二喷淋层(5)上同一竖直平面内左右两个喷嘴(12)之间的间距是第一喷淋层(4)同一竖直平面上左右两个喷嘴(12)之间的间距的0.4～0.6倍。
9.如权利要求1至7中任一项所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：所述第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)的总和为2～8层，第一喷淋层(4)和第二喷淋层(5)之间的间距为1.4m～2.5m。
10.如权利要求1至7中任一项所述的烟气脱硫除尘喷淋装置，其特征在于：所述喷嘴(12)为竖直朝下喷淋的空心锥形喷嘴(12)，喷淋角度为60～120度。
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