CN113509752A - 烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括横穿所述吸收塔内部的排液管道，其中，所述排液管道的入口端与排液风机连通，出口端延伸至所述吸收塔外部，并且所述排液管道在所述吸收塔内的部分的管壁上设有开口。本发明的分离装置可以高效、快速移除吸收塔浆液泡沫。

Description

烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置
技术领域
本发明涉及烟气脱硫领域，具体地，涉及一种烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置。
背景技术
随着近年来火电行业的迅猛发展以及我国环境保护制度的逐渐健全和规范，烟气脱硫(FDG)系统能否正常投入稳定运行已成为火电企业非常关注的问题。在现有各种脱硫方法中，石灰石-石膏湿法烟气脱硫因为其技术成熟、脱硫效率高等显著优点而被广泛采用。
对于湿法FGD工艺而言，其核心装置为容纳浆液的吸收塔。湿法FGD系统中的吸收塔典型地使用差压式液位计测量浆液的液位。脱硫控制系统(DCS)所显示和采用的液位是根据液位计测得的差压以及浆液密度计算所得。然而，在其运行过程中，浆液会出现起泡现象。由于浆液起泡，导致实际的液位远高于DCS显示和采用的液位。这一现象也被称为“虚假液位”现象。此外，底部浆液泵搅拌器搅拌、浆液喷淋、氧化空气鼓入等因素的综合影响还使得液位波动。虚假液位导致脱硫控制系统不能及时采取有效措施。因此，在实际生产中，常常出现液位显示正常但浆液发生溢流。当浆液起泡严重且溢流量过大时，如果脱硫控制系统未及时监测到并采取有效措施，吸收塔液位就无法维持在设计水平，会带来脱硫效率降低、石膏品质下降等问题，并且不受控的溢流浆液还可能导致各种事故，对系统的稳定运行十分不利。
典型地采用两种途径试图解决FGD吸收塔中的起泡问题。一种是通过加入消泡剂消除吸收塔液面气泡。但消泡剂本身为有机化工产品，长期使用不但运行成本增加，而且可能对脱硫系统运行产生不利影响。另一种方式是通过对泡沫进行机械破碎，例如通过设置刺破装置、叶轮等将气泡破碎。机械破碎的方式装置复杂，能耗高，并且机械破碎装置在泡沫中的耐久性差。
对于解决湿法FGD吸收塔中浆液起泡问题的装置和方法，仍存在着改进的需要。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括横穿所述吸收塔内部的排液管道，
其中，所述排液管道的入口端与排液风机连通，出口端延伸至所述吸收塔外部，并且所述排液管道在所述吸收塔内的部分的管壁上设有开口。
可选地，所述开口为圆孔且孔径为10至30毫米。
可选地，所述开口是沿所述排液管道延伸方向的一排开口。
可选地，所述开口在所述排液管道的侧面。
可选地，所述排液管道为圆形且内径为50至100毫米。
可选地，所述排液管道的所述入口端高于所述出口端。
可选地，所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括多条横穿所述吸收塔内部的排液管道。
可选地，所述多条排液管道中的至少一部分平行排布，形成排液管道层。
可选地，所述平行排布的排液管道等间距排布，所述间距在2至3米之间。
可选地，所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括至少两个排液管道层，所述至少两个排液管道层位于不同水平，高度差为0.5至3米。
在另一个方面，本发明提供了一种烟气脱硫吸收塔，所述烟气脱硫吸收塔设置有浆液溢流口，其特征在于，
所述烟气脱硫吸收塔设置有根据权利要求1所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，并且其中所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置中的所述排液管道中的所述开口不低于所述浆液溢流口。
可选地，排液管道的开口比浆液溢流口高0.1米至1.5米。
本发明的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置不是通过化学试剂减少泡沫产生，也不是通过机械手段将泡沫破碎，而是通过设置附加的排液管道借助风机将泡沫从吸收塔分离出去。本发明的分离装置可以高效、快速移除吸收塔浆液泡沫，明显降低虚假液位，进而防止吸收塔浆液发生严重溢流。本发明的装置操作简单，不影响吸收塔浆液品质和运行，不需要冲洗水装置，节约能耗，且耐久性出色。
附图说明
图1示意性示出了本发明的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置的一种实施方案。
图2示意性示出了入口端高于出口端的排液管道的实施方案。
图3示意性示出了两个排液管道层的实施方案。
图4示意性示出了本发明的吸收塔的实施方案。
具体实施方式
相关技术中解决烟气脱硫吸收塔起泡的途径集中于消除泡沫和机械粉碎泡沫。本发明采取排液管道与风机配合的方式将泡沫从吸收塔分离。
在个实施方案中，本发明提供一种烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括横穿所述吸收塔内部的排液管道，
其中，所述排液管道的入口端与排液风机连通，出口端延伸至所述吸收塔外部，并且所述排液管道在所述吸收塔内的部分的管壁上设有开口。
本发明的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括两个主要部件，即排液管道和排液风机。
排液管道是中空的管道，其横穿吸收塔内部，入口端与排液风机连通，出口端延伸至吸收塔外部，并且在吸收塔内的部分的管壁上设有开口。
排液管道横穿吸收塔内部。换言之，排液管道在横向上穿过吸收塔的内腔。横向是指与吸收塔的高度方向基本上垂直的方向，即基本上水平的方向。本发明并不要求排液管道的延伸方向是严格的水平方向，而是也可以有一定的倾斜。例如，排液管道的延伸方向可以与水平方向有一定夹角，例如15°以下、10°以下或5°以下。
排液管道在吸收塔的一定高度或水平处横穿吸收塔内部，并且因此，当吸收塔内部的浆液泡沫达到该高度或水平时，泡沫将与排液管道外壁接触。可以以任何合适的方式将排液管道安装在吸收塔中，或者排液管道也可以与吸收塔一体化形成。
排液管道在其延伸方向上具有两端。在本文中分别将它们称为入口端和出口端。入口端与排液风机连通，并且由此可以通过排液风机从入口端向排液管道内部吹入气体，如空气。出口端则延伸到吸收塔的外部。例如出口端可以通到吸收塔外部的废液槽中。由于排液风机一般设置在吸收塔外部，因此入口端一般也设置在吸收塔外部。不过，入口端也可以是例如设置在吸收塔塔壁中的接头，并且可以连接到排液风机的出风管。
本发明的排液风机可以是任何合适的吹气设备。排液风机可以根据吸收塔烟气量和浆液量进行选型。
通过上述构造，可以通过排液风机向排液管道内部吹入气体并形成从入口端流向出口端的排液气流。
本发明的排液管道的一个特征是其在吸收塔内的部分的管壁上设有开口。开口的作用是为浆液泡沫的分离提供通路。当本发明的排液管道与浆液泡沫接触时，浆液泡沫表面的一部分或者整个浆液泡沫可以通过开口进入排液管道的内腔。当浆液泡沫表面的或者整个浆液泡沫进入排液管道的内腔后，其将接触到在内腔中流动的排液气流。在排液气流的作用下，较大的浆液泡沫的表面破裂，泡沫消除并且形成的浆液可以在排液管道底部积聚，并进一步在排液气流作用下向出口端流淌。而较小的泡沫可以整个进入排液管道的内腔，可能破裂或不破裂。破裂形成的浆液以及未破裂的小泡沫均可由排液气流驱动输送至出口端。
这样，本发明的排液管道相当于在吸收塔内部的浆液泡沫区域提供了浆液和泡沫的排出通道，并且通过排液风机提供的气体驱动浆液和泡沫沿排液管道排出吸收塔外。当浆液起泡并且泡沫造成的液位上升到排液管道所在的水平时，至少一部分浆液泡沫或基本上全部浆液泡沫可以由本发明的泡沫分离装置排出，从而避免了泡沫液位的进一步上涨，进而改善对吸收塔浆液的控制。
本发明对开口没有特别严格的限制，只要开口可以使浆液泡沫表面的一部分或者整个浆液泡沫进入排液管道即可。
开口可以是任何合适的形状，例如圆形孔、矩形孔、细长槽、网格等等。开口可以是一个或多个。
可以根据具体要求适当地选择合适的开口尺寸。开口尺寸过小时，不利于浆液进入排液管道。而开口尺寸过大时，会造成排液气流相比于从出口端排出更容易从开口进入吸收塔，既导致阻碍浆液进入排液管道，又降低排液气流对排液管道内流体的驱动力。优选地，开口为圆孔且孔径为10至30毫米，更优选15至25毫米。这样孔径的圆孔易于浆液进入，并且排液气流不易由其进入吸收塔。
优选具有多个开口，这是因为单一开口通常难以满足需要。更优选地，开口是沿所述排液管道延伸方向的一排开口。一排开口可以使得在排液管道任何区域的浆液都可以进入排液管道。开口的数量和间距可以根据吸收塔和排液管道的尺寸适当地选择。典型地，一排开口彼此之间的间距为100至1000毫米。在此范围内，浆液泡沫可以充分顺利进入排液管道，并且排液气流并不大量吹入吸收塔。也可以根据实际情况，设置开口阵列图案，例如两排以上开口，或高低交错布置的开口等。
优选开口在所述排液管道的侧面。排液管道的侧面是指在排液管道最高点和最低点之间的面。开口不能设置在排液管道的底面，因为这不利于将浆液积聚在排液管道底部。开口也不宜设置在排液管道的顶面，因为这将不利于浆液泡沫及时和顺利地进入排液管道。
排液管道的截面形状可以是任意形状。从结构和成本上说，圆形管道是适宜的。排液管道典型地是基本上直的管，特别是直管，因为有利于排液气体吹送和浆液排出。不过，排液管道也可以是非直管，只要其不基本上不妨碍排液气体吹送和浆液排出即可。
优选地，排液管道为圆形且内径为50至100毫米。这样的尺寸提供足够的空间使浆液和气流顺利传输，并且不至于由于空间过大而不必要地增加排液风机的功率和能耗。
排液管道可以水平设置。按水平布置设计排液管道比较简明，也便于控制吸收塔中的液位状况。
可选地，排液管道的入口端可以高于出口端。稍微倾斜的排液管道有利于借助重力使排液管道底部积聚的浆液更容易地从出口端排出吸收塔。排液管道的入口端和出口端的高度差可以使得排液管道与水平面有一定夹角，例如1°以上、2°以上或3°以上。角度也不宜过大，否则容易发生泡沫液面仅没过出口端一侧的排液管道但未没过入口端一侧的排液管道的情况，此时排液气流可能从未被泡沫液面没过的开口吹入吸收塔，导致驱动效果降低和能量浪费。
由于吸收塔的横截面面积大，优选地，烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括多条横穿吸收塔内部的排液管道。多条排液管道可以充分地遍及吸收塔内部截面的各个区域，便于在整个横截面内将浆液泡沫分离。多条排液管道可以具有各自的排液风机，也可以共用排液风机。
多条管道可以在横截面内任意排布。优选地，多条排液管道中的至少一部分平行排布，形成排液管道层。平行排布形成排液管道层有利于对泡沫液位情况进行估算和分析，更便于控制液位。更优选地，平行排布的排液管道等间距排布，所述间距在2至3米之间。典型地，该间距足以使泡沫液面处的浆液和泡沫充分及时地进入排液管道。若排液管道过于密集，一方面建造和运行成本大幅提高但效率提高不多，另一方面反而可能对泡沫液面稳定性造成不利影响。
更优选地，烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括至少两个排液管道层，所述至少两个排液管道层位于不同水平，高度差为0.5至3米。通过布置至少两个排液管道，可以充分防止由于浆液泡沫液位过快上涨导致一个排液管道层不足以及时将泡沫分离的情况出现。更优选地，布置两个排液管道层。两个排液管道层通常已经是足够的，并且可以避免过度设置排液管道和排液风机。
两个排液管道层的排液管道方向可以是平行的，也可以是交叉的。交叉的配置可以覆盖更多的吸收塔横截面区域。
本发明的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置可以适当地设置在吸收塔中会产生浆液泡沫的位置，用于将浆液泡沫及时充分分离，防止浆液泡沫液位进一步上升。
在一个实施方案中，本发明提供一种烟气脱硫吸收塔，所述烟气脱硫吸收塔设置有浆液溢流口，其特征在于，
所述烟气脱硫吸收塔设置有根据本发明所述的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，并且其中所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置中的所述排液管道中的所述开口高于所述浆液溢流口。
浆液溢流口是烟气脱硫吸收塔中常见的结构，用于当浆料过多导致液面超过溢流口时发生溢流，将多余的浆料排出。然而，当浆料过度起泡时，溢流口难以阻止浆料泡沫液面继续上升。本发明的烟气脱硫吸收塔中，在高于溢流口的位置设置本发明的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，使得当浆料泡沫超过浆液溢流口后，受到排液管道的调控，并且避免浆料泡沫液面过度升高。
优选地，排液管道的开口比浆液溢流口高0.1米至1.5米。距离过大会使得当发生泡沫分离时泡沫液位已经过高，距离过小则会使吸收塔对泡沫量的容许值太小并且导致通过排液管道排出的浆液泡沫过多。
本发明的烟气脱硫吸收塔结构简单，可以有效控制浆液气泡导致的虚假液位现象带来的不良后果。
本发明的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置和烟气脱硫吸收塔特别适用于石灰石-石膏湿法烟气脱硫法中的用途。
以下参照附图对本发明进行示例性说明。
图1示出了本发明的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置的一种实施方案的示意图。图1(a)显示了吸收塔的俯视图，图1(b)显示了图1(a)沿A-A方向的视图。
吸收塔具有圆形横截面。图1(a)中示意性示出了三条横穿吸收塔内部的排液管道。在实际的吸收塔中，排液管道个数可以多于或少于三条，并根据具体条件确定。每个排液管道具有与排液风机连接的入口端和延伸至吸收塔外部的出口端。每个排液管道的两侧具有开口。图1(b)显示了排液管道是在水平方向上延伸。这些开口处于排液管道的侧面中部并排成一列。
如图所示，排液风机可以从排液管道右侧的入口端向排液管道吹入气体并形成从入口端流向出口端(在图中从右向左)的排液气流。
另一方面，当排液管道处于吸收塔中的浆液泡沫中时，浆液泡沫可以通过开口进入排液管道，并且随着排液气流向左运动并从出口端排出。由于可以及时充分地分离排出浆液泡沫，因此避免了浆液泡沫液位过度升高。
如图1所示，开口可以是圆形孔。圆形孔孔径可以为10至30毫米。
如图1所示，可以具有多个开口。例如，图1中中央排液管道具有2×8个开口，两侧排液管道具有2×6个开口。
如图1所示，多开个开口可以是沿所述排液管道延伸方向的一排开口。
如图1所示，多个开口可以在排液管道侧面，这有利于泡沫进入，并且也有利于排液管道将浆液导流到吸收塔外。
图2示出了入口端高于出口端的排液管道的实施方案。排液管道因此与水平方向形成一定的角度，从而便于分离的泡沫排出。
回到图1，图1中示出了三条平行布置的排液管道，并且形成一个排液管道层。平行的排液管道之间的间距可以是相等的。间距可以在2至3米之间，并且可以根据此间距和吸收塔的内径来确定每个排液管道层中合适的管道数量。
图3示出了两个排液管道层的实施方案。示意性地，上下排液管道层各包含三根排液管道(为了简明，其中下层管道中的开口未示出)。两层排液管道的方向是基本上垂直的。从俯视图可以看出，这样覆盖了更多的吸收塔横截面区域。而且，两层排液管道的配置可以更好地保证浆液泡沫液位。
图4示出了本发明的吸收塔的实施方案。如图所示，吸收塔具有浆液溢流口。两个排液管道层布置得其中的开口高于浆液溢流口。
吸收塔的工作液位在溢流口之下。当浆液量较多并到达溢流口后，多余的浆液可以从溢流口溢流排出。在存在泡沫并且泡沫液位不断上涨的情况下，一种可能的状态是泡沫液位已高于溢流口，但由于泡沫从溢流口排出是缓慢的，导致泡沫液位还继续上升，进而可能发生大量溢流。
在本发明中，设置有适合用于泡沫排出的排液管道，当泡沫液位到达排液管道的开口处时，其开始从排液管道排出，从而液位上升速度明显降低。当存在两层或更多层排液管道层时，液位基本上不超过最高的排液管道层，从而使浆液泡沫液位稳定化。从出口端排出的浆液收集后可再循环至吸收塔系统中。
在本发明中，排液管道的开口不低于浆液溢流口。当将排液管道的开口设置得低于溢流口时，泡沫液位尚未到达浆液溢流口的水平就会开始通过排液管道流出，造成不必要的消耗。
排液管道的开口可以高于浆液溢流口，例如比溢流口高0.1米-1.5米。在这种情况下，当起泡现象不严重时，其稍微高于浆液溢流口并且可以从溢流口及时排出。当起泡现象严重时，液面继续升高到达高于浆液溢流口的排液管道，并且通过排液管道及时排出。排液管道与溢流口的相对高度可以根据可能出现的具体工况进行设计。
排液风机可以是常开的，也可以是根据浆液泡沫的液位间歇式打开的，即当液位处于远低于排液管道水平的安全液位的情况下，可以为了节约能量关闭排液风机。
本发明的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置不是通过化学试剂减少泡沫产生，也不是通过机械手段将泡沫破碎，而是通过设置附加的排液管道借助风机将泡沫从吸收塔分离出去。本发明的分离装置可以高效、快速移除吸收塔浆液泡沫，明显降低虚假液位，进而防止吸收塔浆液发生严重溢流。本发明的装置操作简单，不影响吸收塔浆液品质和运行，不需要冲洗水装置，节约能耗，且耐久性出色。当然，本发明的分离装置也可以与消泡剂、机械消泡手段等结合使用，以进一步控制泡沫。
比较例：
在横截面尺寸为直径10m圆形的吸收塔中，在塔高9.1m高度处设置溢流口。向吸收塔中通入20000m3/h的循环浆液，并使用差压式液位计测量吸收塔中液位。
将液位设定为在溢流口下方1米处，并使用DCS根据液位测量结果对浆液量进行调控。运行吸收塔48h时间后，吸收塔浆液液位明显升高超过正常吸收塔浆液液位2～3m，浆液溢流口出现浆液的大面积溢流，严重影响吸收塔正常运行。
实施例：
在与比较例相同的吸收塔中，在溢流口上方1米和1.5米处分别设置两层排液管道层。每个排液管道层由4根平行排布的间隔为2.5米的水平排液直管道组成。管道直径为80mm。排液管道的两个侧面分别沿管道长度方向设置一列直径为20mm的圆形开口，开口间距为200mm。排液管道的入口端连接至排液风机，为保证吸收塔正常运行送风量为1500m3/h。
将液位设定为在溢流口下方1米处，并使用DCS根据液位测量结果对浆液量进行调控。在保持送风的情况下，运行吸收塔48h时间后，与比较例相比，未发生上述故障。
可见，本发明的泡沫分离装置的技术效果是可以有效避免吸收塔浆液溢流现象，提高吸收塔运行稳定性。因此，浆液起泡导致的不利影响可以得到有效控制。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括横穿所述吸收塔内部的排液管道，
其中，所述排液管道的入口端与排液风机连通，出口端延伸至所述吸收塔外部，并且所述排液管道在所述吸收塔内的部分的管壁上设有开口。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述开口为圆孔且孔径为10至30毫米。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述开口是沿所述排液管道延伸方向的一排开口。
4.根据权利要求1所述的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述开口在所述排液管道的侧面。
5.根据权利要求1所述的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述排液管道为圆形且内径为50至100毫米。
6.根据权利要求1所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述排液管道的所述入口端高于所述出口端。
7.根据权利要求1所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括多条横穿所述吸收塔内部的排液管道。
8.根据权利要求7所述的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述多条排液管道中的至少一部分平行排布，形成排液管道层。
9.根据权利要求8所述的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述平行排布的排液管道等间距排布，所述间距在2至3米之间。
10.根据权利要求8所述的烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，其特征在于，
所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置包括至少两个排液管道层，所述至少两个排液管道层位于不同水平，高度差为0.5至3米。
11.一种烟气脱硫吸收塔，所述烟气脱硫吸收塔设置有浆液溢流口，其特征在于，
所述烟气脱硫吸收塔设置有根据权利要求1所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置，并且其中所述烟气脱硫吸收塔泡沫分离装置中的所述排液管道中的所述开口不低于所述浆液溢流口。
12.根据权利要求11所述的烟气脱硫吸收塔，其特征在于，
排液管道的开口比浆液溢流口高0.1米至1.5米。
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