CN112121598A - 一种节能海水脱硫塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能海水脱硫塔，包括塔体、若干喷淋层、顶部喷淋层、平板除雾器、若干喷淋层管道和顶部喷淋层管道，所述塔体为空心圆柱体，塔体顶部开设有烟气出口、塔体下方开设有烟气入口，若干喷淋层和顶部喷淋层顺次平行固定于塔体内部，且顶部喷淋层位于喷淋层上方。所述若干喷淋层分别经喷淋层管道与海水池连接，顶部喷淋层经顶部喷淋层管道与海水池连接，所述若干喷淋层管道上均设有流量相同的喷淋泵，顶部喷淋层管道上设有顶层喷淋泵，且顶层喷淋泵的流量小于喷淋泵的流量。本发明设置比喷淋层流量更小的顶部喷淋层，便于根据火电厂烟气含硫量不同对海水喷淋量进行调节控制，有效降低海水喷淋过程产生的能耗，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及海水脱硫技术领域，特别是一种节能海水脱硫塔。
背景技术
海水脱硫工艺是一种利用海水脱除烟气中二氧化硫的技术，在脱硫塔内喷淋大量海水，对烟气进行洗涤，吸收烟气中的二氧化硫，最终经过曝气氧化，以硫酸根离子的形式重新排放到海洋中。
海水脱硫工艺与传统的石灰石浆液脱硫工艺相比，成本更为低廉，对环境的影响也更小，直接从海洋中取材，最终产品排放到海洋中，适合于靠近海岸建设的火电厂应用。海水脱硫工艺中主要的能耗在于海水喷淋过程，因此为有效降低海水脱硫过程的能耗，节省能源，需要对海水喷淋的过程进行控制。但由于火电厂选用的燃煤含硫量存在差异，以及发电机组负荷变化，燃烧过程中产生的二氧化硫量并非固定不变，为了保证脱硫效果，满足排放要求，海水脱硫塔中的海水喷淋量无法进行调节，只能以最大功率运行，造成了造成了能源浪费，因此需要提供一种能够控制海水喷淋量的节能型海水脱硫塔。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种节能海水脱硫塔，能够分别控制海水脱硫塔中海水的喷淋量，以适应火电厂烟气的二氧化硫含量变化，降低海水脱硫塔中海水喷淋产生的能耗，节约火电厂烟气脱硫成本，提高经济效益。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种节能海水脱硫塔，包括塔体、若干喷淋层、顶部喷淋层、平板除雾器、若干喷淋层管道和顶部喷淋层管道，所述塔体为空心圆柱体，塔体顶部开设有烟气出口、塔体下方开设有烟气入口，若干喷淋层和顶部喷淋层顺次平行固定于塔体内部，且顶部喷淋层位于喷淋层上方。所述若干喷淋层分别经喷淋层管道与海水池连接，顶部喷淋层经顶部喷淋层管道与海水池连接，所述若干喷淋层管道上均设有流量相同的喷淋泵，顶部喷淋层管道上设有顶层喷淋泵，且顶层喷淋泵的流量小于喷淋泵的流量。本发明中的脱硫塔内设置有多个喷淋层，在喷淋层上方还设有顶部喷淋层，并且与顶部喷淋层连接的顶层喷淋泵流量较小，在火电厂烟气含硫量发生变化时，根据烟气排放要求，选择打开喷淋泵的数量，并利用顶层喷淋泵进行补充，有效控制海水喷淋量，既能够满足脱硫要求，又可以控制海水喷淋过程中的能耗，节省烟气脱硫的成本。
前述的节能海水脱硫塔中，喷淋层上布置有双向喷嘴，顶部喷淋层上布置有单向喷嘴，喷淋方向竖直向下。顶部喷淋层的作用是便于调节海水喷淋量，为保证脱硫效果，需要将流量较小的顶部喷淋层布置于脱硫塔塔体内的上层，靠近平板除雾器的位置，为防止顶部喷淋层中的海水腐蚀平板除雾器，顶部喷淋层上喷嘴选用单向喷嘴。
前述的节能海水脱硫塔中，喷淋层上靠近塔体塔壁的双向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，喷淋层上其余双向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。所述顶部喷淋层上靠近塔体塔壁的单向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，顶部喷淋层上其余单向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。在靠近塔体内壁时使用喷淋角度更小的喷嘴能够避免海水溅射到塔体内壁上，避免塔体内壁被腐蚀，影响脱硫塔的使用寿命。
前述的节能海水脱硫塔中还包括气液均布板，所述气液均布板为开设有缝隙的圆形格栅，气液均布板与塔体的内壁固定连接，气液均布板的直径与塔体的内径相等，气液均布板水平布置于喷淋层下方，且气液均布板位于烟气入口上方。气液均布板的作用是促进海水和烟气气流的均匀分布，提高海水与烟气气流的接触面积和接触时间，当海水雾化喷淋后，气液均布板上可保持一层海水，沿小孔均匀流下，形成一定高度的液膜，使海水均匀分布。液膜增加了烟气在吸收塔内停留的时间，当烟气通过气液均布板板时，气液充分接触，气液均布板上方湍流激烈，形成的海水泡沫层扩大了气液接触面，提高了吸收剂利用率，降低喷淋泵的流量，节约能耗。
前述的节能海水脱硫塔中，气液均布板的开孔率为40％-50％。
在前述的节能海水脱硫塔中，所述若干喷淋层之间的距离范围为1.5-2.2m，位于最上层的喷淋层与顶部喷淋层之间的距离范围为1.5-2.2m。以保证烟气与海水充分接触，提高烟气脱硫效果。
前述的节能海水脱硫塔中，喷淋泵与顶层喷淋泵的流量均可调节，且喷淋泵与顶层喷淋泵的调节范围为保证喷淋层与顶部喷淋层的喷淋覆盖率不小于300％。为进一步实现对喷淋层和顶部喷淋层喷淋量的有效控制，本发明中的喷淋泵与顶层喷淋泵均为流量可调节的循环泵，以应对不同负荷，不同燃煤种类的情况，但为保证喷嘴压力，满足海水雾化条件，防止出现海水喷淋雾化不完全的情况，需要提高喷淋覆盖率，确保烟气脱硫顺利进行。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：提供了一种海水脱硫塔，设置比喷淋层流量更小的顶部喷淋层，便于根据火电厂烟气含硫量不同对海水喷淋量进行调节控制，有效降低海水喷淋过程产生的能耗，节约成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中气液均布板的俯视图。
附图标记的含义：1-塔体，2-喷淋层，3-顶部喷淋层，4-平板除雾器，5-喷淋层管道，6-顶部喷淋层管道，7-烟气出口，8-烟气入口，9-喷淋泵，10-顶层喷淋泵，11-气液均布板。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：如图1所示，本实施例为一种节能海水脱硫塔，包括塔体1、四组喷淋层2、顶部喷淋层3、平板除雾器4、四条喷淋层管道5和顶部喷淋层管道6，所述塔体1为空心圆柱体，塔体1顶部开设有烟气出口7、塔体1下方开设有烟气入口8，四组喷淋层2和顶部喷淋层3顺次平行固定于塔体1内部，且顶部喷淋层3位于喷淋层2上方。所述四组喷淋层2分别经喷淋层管道5与海水池连接，顶部喷淋层3经顶部喷淋层管道6与海水池连接，所述四条喷淋层管道5上均设有流量相同的喷淋泵9，顶部喷淋层管道6上设有顶层喷淋泵10，且顶层喷淋泵10的流量小于喷淋泵9的流量。当火电厂烟气中二氧化硫的含量发生变化时，通过启动或关闭顶层喷淋层3所连接的顶层喷淋泵10即可调节本实施例中的海水喷淋量，在满足烟气排放要求的情况下，降低海水喷淋所需的能耗，节省脱硫成本。
本实施例中所述的四组喷淋层2上均布置有双向喷嘴，顶部喷淋层3上布置有单向喷嘴，喷淋方向竖直向下。
本实施例中喷淋层2上靠近塔体1塔壁的双向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，喷淋层2上其余双向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。所述顶部喷淋层3上靠近塔体1塔壁的单向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，顶部喷淋层3上其余单向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。避免海水冲刷塔体1内壁，影响本实施例的使用寿命。
本实施例中四组喷淋层2之间的距离为1.5m，位于最上层的喷淋层2与顶部喷淋层3之间的距离为1.8m。
本发明的实施例2：如图1所示，本实施例为一种节能海水脱硫塔，包括塔体1、三组喷淋层2、顶部喷淋层3、平板除雾器4、三条喷淋层管道5和顶部喷淋层管道6，所述塔体1为空心圆柱体，塔体1顶部开设有烟气出口7、塔体1下方开设有烟气入口8，三组喷淋层2和顶部喷淋层3顺次平行固定于塔体1内部，且顶部喷淋层3位于喷淋层2上方。所述三组喷淋层2分别经喷淋层管道5与海水池连接，顶部喷淋层3经顶部喷淋层管道6与海水池连接，所述三条喷淋层管道5上均设有流量相同的喷淋泵9，顶部喷淋层管道6上设有顶层喷淋泵10，且顶层喷淋泵10的流量小于喷淋泵9的流量。当火电厂烟气中二氧化硫的含量发生变化时，通过启动或关闭顶层喷淋层3所连接的顶层喷淋泵10即可调节本实施例中的海水喷淋量，在满足烟气排放要求的情况下，降低海水喷淋所需的能耗，节省脱硫成本。
本实施例中所述的四组喷淋层2上均布置有双向喷嘴，顶部喷淋层3上布置有单向喷嘴，喷淋方向竖直向下。
本实施例中喷淋层2上靠近塔体1塔壁的双向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，喷淋层2上其余双向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。所述顶部喷淋层3上靠近塔体1塔壁的单向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，顶部喷淋层3上其余单向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。避免海水冲刷塔体1内壁，影响本实施例的使用寿命。
如图1和图2所示，本实施例还包括气液均布板11，所述气液均布板11为开设有缝隙的圆形格栅，气液均布板11与塔体1的内壁固定连接，气液均布板11的直径与塔体1的内径相等，气液均布板11水平布置于喷淋层2下方，且气液均布板11位于烟气入口8上方。本实施例中所述的气液均布板11的开孔率为40％。气液均布板11的作用是提高海水与烟气气流的反应效率和反应时间，进一步提高脱硫效率，降低脱硫能耗。
本实施例中三组喷淋层2之间的距离为2.0m，位于最上层的喷淋层2与顶部喷淋层3之间的距离为2.0m。
本发明的实施例3：如图1所示，本实施例为一种节能海水脱硫塔，包括塔体1、三组喷淋层2、顶部喷淋层3、平板除雾器4、三条喷淋层管道5和顶部喷淋层管道6，所述塔体1为空心圆柱体，塔体1顶部开设有烟气出口7、塔体1下方开设有烟气入口8，三组喷淋层2和顶部喷淋层3顺次平行固定于塔体1内部，且顶部喷淋层3位于喷淋层2上方。所述三组喷淋层2分别经喷淋层管道5与海水池连接，顶部喷淋层3经顶部喷淋层管道6与海水池连接，所述三条喷淋层管道5上均设有流量相同的喷淋泵9，顶部喷淋层管道6上设有顶层喷淋泵10，且顶层喷淋泵10的流量小于喷淋泵9的流量。当火电厂烟气中二氧化硫的含量发生变化时，通过启动或关闭顶层喷淋层3所连接的顶层喷淋泵10即可调节本实施例中的海水喷淋量，在满足烟气排放要求的情况下，降低海水喷淋所需的能耗，节省脱硫成本。
本实施例中所述的四组喷淋层2上均布置有双向喷嘴，顶部喷淋层3上布置有单向喷嘴，喷淋方向竖直向下。
本实施例中喷淋层2上靠近塔体1塔壁的双向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，喷淋层2上其余双向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。所述顶部喷淋层3上靠近塔体1塔壁的单向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，顶部喷淋层3上其余单向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。避免海水冲刷塔体1内壁，影响本实施例的使用寿命。
如图1和图2所示，本实施例还包括气液均布板11，所述气液均布板11为开设有缝隙的圆形格栅，气液均布板11与塔体1的内壁固定连接，气液均布板11的直径与塔体1的内径相等，气液均布板11水平布置于喷淋层2下方，且气液均布板11位于烟气入口8上方。本实施例中所述的气液均布板11的开孔率为45％。气液均布板11的作用是提高海水与烟气气流的反应效率和反应时间，进一步提高脱硫效率，降低脱硫能耗。
本实施例中三组喷淋层2之间的距离为1.5m，位于最上层的喷淋层2与顶部喷淋层3之间的距离为2.2m。
本实施例中所述的喷淋泵9与顶层喷淋泵10的流量均可调节，且喷淋泵9与顶层喷淋泵10的调节范围为喷淋层2与顶部喷淋层3的喷淋覆盖率的300％。
本发明的实施例4：如图1所示，本实施例为一种节能海水脱硫塔，包括塔体1、三组喷淋层2、顶部喷淋层3、平板除雾器4、三条喷淋层管道5和顶部喷淋层管道6，所述塔体1为空心圆柱体，塔体1顶部开设有烟气出口7、塔体1下方开设有烟气入口8，三组喷淋层2和顶部喷淋层3顺次平行固定于塔体1内部，且顶部喷淋层3位于喷淋层2上方。所述三组喷淋层2分别经喷淋层管道5与海水池连接，顶部喷淋层3经顶部喷淋层管道6与海水池连接，所述三条喷淋层管道5上均设有流量相同的喷淋泵9，顶部喷淋层管道6上设有顶层喷淋泵10，且顶层喷淋泵10的流量小于喷淋泵9的流量。当火电厂烟气中二氧化硫的含量发生变化时，通过启动或关闭顶层喷淋层3所连接的顶层喷淋泵10即可调节本实施例中的海水喷淋量，在满足烟气排放要求的情况下，降低海水喷淋所需的能耗，节省脱硫成本。
本实施例中所述的四组喷淋层2上均布置有双向喷嘴，顶部喷淋层3上布置有单向喷嘴，喷淋方向竖直向下。
本实施例中喷淋层2上靠近塔体1塔壁的双向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，喷淋层2上其余双向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。所述顶部喷淋层3上靠近塔体1塔壁的单向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，顶部喷淋层3上其余单向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。避免海水冲刷塔体1内壁，影响本实施例的使用寿命。
如图1和图2所示，本实施例还包括气液均布板11，所述气液均布板11为开设有缝隙的圆形格栅，气液均布板11与塔体1的内壁固定连接，气液均布板11的直径与塔体1的内径相等，气液均布板11水平布置于喷淋层2下方，且气液均布板11位于烟气入口8上方。本实施例中所述的气液均布板11的开孔率为50％。气液均布板11的作用是提高海水与烟气气流的反应效率和反应时间，进一步提高脱硫效率，降低脱硫能耗。
本实施例应用于2x660MW机组，每组脱硫塔中喷淋层9的流量为9500m3/h，顶部喷淋泵10的流量为4500m3/h，本实施例中烟气入口8处二氧化硫的浓度为1912mg/Nm3(标态，干基，6％O2)。以最下层喷淋层2为第一层，以此类推，在开启不同喷淋泵9以及顶层喷淋泵10时，本实施例中烟气出口7处的二氧化硫浓度如下所示：
(1)当脱硫塔投运第一层、第二层和顶部喷淋层3海水喷淋泵时，烟气出口7处烟气二氧化硫浓度小于300mg/Nm3(干基，6％O2)，脱硫效率不低于85％；
(2)当脱硫塔投运第一层、第二层和第三层海水喷淋泵时，烟气出口7处烟气二氧化硫浓度小于200mg/Nm3(干基，6％O2)，脱硫效率不低于90％。
(3)当脱硫塔投运全部三层海水喷淋泵以及顶层喷淋泵10时，烟气出口7处烟气二氧化硫浓度小于150mg/Nm3(干基，6％O2)，脱硫效率不低于92.2％。
下表为本实施例在烟气中二氧化硫在不同浓度的情况下，开启不同喷淋层下的脱硫效率：
Claims (7)
1.一种节能海水脱硫塔，其特征在于：包括塔体(1)、若干喷淋层(2)、顶部喷淋层(3)、平板除雾器(4)、若干喷淋层管道(5)和顶部喷淋层管道(6)，所述塔体(1)为空心圆柱体，塔体(1)顶部开设有烟气出口(7)、塔体(1)下方开设有烟气入口(8)，若干喷淋层(2)和顶部喷淋层(3)顺次平行固定于塔体(1)内部，且顶部喷淋层(3)位于喷淋层(2)上方；所述若干喷淋层(2)分别经喷淋层管道(5)与海水池连接，顶部喷淋层(3)经顶部喷淋层管道(6)与海水池连接，所述若干喷淋层管道(5)上均设有流量相同的喷淋泵(9)，顶部喷淋层管道(6)上设有顶层喷淋泵(10)，且顶层喷淋泵(10)的流量小于喷淋泵(9)的流量。
2.根据权利要求1所述的节能海水脱硫塔，其特征在于：所述喷淋层(2)上布置有双向喷嘴，顶部喷淋层(3)上布置有单向喷嘴，喷淋方向竖直向下。
3.根据权利要求2所述的节能海水脱硫塔，其特征在于：所述喷淋层(2)上靠近塔体(1)塔壁的双向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，喷淋层(2)上其余双向喷嘴的喷淋角度为110°-120°；所述顶部喷淋层(3)上靠近塔体(1)塔壁的单向喷嘴的喷淋角度为90°-100°，顶部喷淋层(3)上其余单向喷嘴的喷淋角度为110°-120°。
4.根据权利要求2或3所述的节能海水脱硫塔，其特征在于：还包括气液均布板(11)，所述气液均布板(11)为开设有缝隙的圆形格栅，气液均布板(11)与塔体(1)的内壁固定连接，气液均布板(11)的直径与塔体(1)的内径相等，气液均布板(11)水平布置于喷淋层(2)下方，且气液均布板(11)位于烟气入口(8)上方。
5.根据权利要求4所述的节能海水脱硫塔，其特征在于：所述气液均布板(11)的开孔率为40％-50％。
6.根据权利要求1所述的节能海水脱硫塔，其特征在于：所述若干喷淋层(2)之间的距离范围为1.5-2.2m，位于最上层的喷淋层(2)与顶部喷淋层(3)之间的距离范围为1.5-2.2m。
7.根据权利要求1所述的节能海水脱硫塔，其特征在于：所述喷淋泵(9)与顶层喷淋泵(10)的流量均可调节，且喷淋泵(9)与顶层喷淋泵(10)的调节范围为保证喷淋层(2)与顶部喷淋层(3)的喷淋覆盖率不小于300％。
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