CN201023021Y

CN201023021Y - U形吸收区平流吸收塔

Info

Publication number: CN201023021Y
Application number: CNU2007200333486U
Authority: CN
Inventors: 孙克勤
Original assignee: Jiangsu Suyuan Environment Protection Engineering Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Suyuan Environment Protection Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2017-01-17

Abstract

U形吸收区平流吸收塔涉及一种用于脱除气体中有害成份的喷淋吸收塔，入口连接烟道(2)和出口连接烟道(4)均位于吸收塔筒体(3)的同侧，烟气进口(1)和烟气出口(7)等高；吸收塔筒体(3)内设置有隔板(9)，该隔板包括一个与入口连接烟道(2)相接的隔板入口段(91)，一个和出口连接烟道(4)相接的隔板出口段(92)，以及连接隔板入口段以及隔板出口段(92)的隔板中间段，隔板的上端面与吸收塔筒体(3)的上表面相接，下端面处于吸收塔浆液池(10)最低液位以下，在入口连接烟道、吸收塔筒体、出口连接烟道、隔板和吸收塔浆液池(10)液面围成的U形空间内设置由若干层喷淋层构成的浆液喷淋系统(8)，该塔具有脱硫效率高、投资和运行费用低、操作维护方便的特点。

Description

U形吸收区平流吸收塔

技术领域

本实用新型涉及一种用于脱除气体中有害成份的喷淋吸收塔，尤其是一种用于烟气脱硫领域的水平气流喷淋吸收塔。

背景技术

近年来，集除尘、冷却、吸收、氧化功能为一体的单塔式湿法烟气脱硫装置已得到广泛应用，为防止设备结垢、堵塞等现象的发生，保证烟气脱硫装置及主机系统的正常运行，在国内外的脱硫工程中，吸收塔多采用喷淋空塔的形式，即在吸收区仅设置由若干喷淋管道组成的浆液喷淋系统，通过喷淋管道上的喷嘴将吸收剂雾化成直径极小的液滴，从而形成大量的液相反应表面积，烟气则通过该充满细小液滴的吸收区域与之接触并发生化学反应，从而达到脱除烟气中有害成份的目的。脱除有害成份后的烟气(通常称为净烟气)中含有部分水滴，为降低其对下游设备的腐蚀，通常在吸收塔顶部设置除雾器，使净烟气中的水份降低到75mg/Nm³左右后排出。

现有的吸收塔基本采用垂直逆流式喷淋空塔设计，即烟气在喷淋区自下而上流过，吸收浆液自上而下喷淋，两者呈180°逆流接触。从气液接触的观点看这种设计形式无疑是最好的，然而由于重力和浆液的整流作用，这种类型的吸收塔阻力较大，需要配备功率较大的增压风机。同时，为了达到一定的脱硫效率(通常要求95％左右)，烟气和浆液需要保证相当长的停留时间(通常需要4-6s)，因此不得不将吸收塔设计得很高(通常达40m左右)，而将浆液从吸收塔底部提升到40米左右的位置需要较大的电耗。

另一方面，这种烟气从喷淋区下部进入吸收塔，向上与吸收剂浆液逆流接触后从塔顶部排出的方式，由于锅炉烟道、吸收塔以及GGH的烟气进出口在标高上存在几米到几十米不等的差异，其间的连接烟道长且复杂，系统布置松散，烟气系统的阻力较大，需要配备专门的脱硫风机来克服这部分阻力，也使得造价和运行费用比较高。由于烟道截面尺寸很大，要在有限的空间内实现烟道系统及其附属设备的合理布置往往捉襟见肘。

现有技术中，吸收塔入口连接烟道和吸收塔出口连接烟道位于吸收塔筒体的一侧，但相差近20多米的标高，待处理的烟气(通常称为原烟气)自烟气进口通过吸收塔入口连接烟道被引至吸收塔筒体内，自下而上通过由若干层喷淋管组成的浆液喷淋系统，与从上而下喷出的大量被雾化的吸收剂液滴进行化学反应，从而达到脱除烟气中有害成份的目的。脱除有害成份后的烟气(通常称为净烟气)中含有部分水滴，为降低其对下游设备的腐蚀，通常在吸收塔筒体的顶部设置由第一级除雾器和第二级除雾器组成的除雾器，使净烟气中的水份降低到75mg/Nm³左右后通过吸收塔出口连接烟道排出烟气出口。

这种烟气在喷淋区自下而上流过，吸收浆液自上而下喷淋，两者呈180°逆流接触的设计形式，从气液接触的观点看这种设计形式无疑是最好的，然而由于重力和浆液的整流作用，这种类型的吸收塔阻力较大，需要配备功率较大的增压风机。同时，为了达到一定的脱硫效率(通常要求95％左右)，烟气和浆液需要保证相当长的停留时间(通常需要4-6s)，因此不得不将吸收塔设计得很高(通常达40m左右)，而将浆液从吸收塔底部提升到40米左右的位置需要较大的电耗。

另一方面，由于烟气脱硫系统一般是后加于锅炉主机系统的设施，需要从主机系统的原有烟道系统中引出原烟气，经喷淋塔洗涤后再将烟气引回原有的烟道系统，由于原有的主机系统烟道和喷淋吸收塔的烟气进出口在标高上存在几米到几十米不等的差异，其间的连接烟道长且复杂，系统布置松散，烟气系统的阻力较大，需要配备专门的脱硫风机来克服这部分阻力，也使得造价和运行费用比较高。由于烟道截面尺寸很大，要在有限的空间内实现烟道系统及其附属设备的合理布置往往捉襟见肘。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种脱硫效率高、投资和运行费用低、操作维护方便、能同时兼顾装置和系统的U形吸收区平流吸收塔。

技术方案：本实用新型的U形吸收区平流吸收塔包含由烟气进口、吸收塔筒体和与之相接并连通的入口连接烟道和出口连接烟道、出口烟道和放置在出口烟道中的除雾器、烟气出口、浆液喷淋系统，入口连接烟道和出口连接烟道均位于吸收塔筒体的同侧，烟气进口和烟气出口等高；吸收塔筒体内设置有隔板，该隔板包括一个与入口连接烟道相接的隔板入口段，一个和出口连接烟道相接的隔板出口段，以及连接隔板入口段以及隔板出口段的隔板中间段，隔板的上端面与吸收塔筒体的上表面相接，隔板的下端面处于吸收塔浆液池最低液位以下；入口连接烟道、吸收塔筒体、出口连接烟道顺序相连接，与隔板和吸收塔浆液池液面围成U形空间，在该U形空间内设置由若干层喷淋层构成的浆液喷淋系统。所述吸收塔筒体的截面为圆形、或椭圆形、或长方形、或多边形。出口烟道内设有除雾器，该除雾器与出口烟道的中心线呈30°-60°角。烟气在该U形空间内与经浆液喷淋系统雾化后的吸收剂进行化学反应并实现换向，基本没有垂直高度方向上的变化。

通过改变吸收塔进出口的开孔位置，使其位于吸收塔同侧等高的位置，且其进出口和电厂原有烟道系统与脱硫系统的接口处于一个基本等高的水平，省却了现有技术垂直逆流式喷淋塔由于吸收塔进出口和外界装置标高差异所必需的大量连接烟道，同时兼顾了装置和系统的需求，系统阻力大为降低，运行费用也随之缩减；采用该U形吸收区平流吸收塔后，吸收塔的筒体部分仍是圆柱体形状，结构稳定，且有利于吸收剂浆液的搅拌和均匀混合，有助于提高脱硫效率和副产物的品质；与现有技术的垂直逆流式喷淋空塔相比，U形吸收区平流吸收塔的直径略大，浆液池容积大致相当，而吸收区由于采用了水平U形折转的方式，吸收区的高度大为降低，总体塔高仅为现有技术垂直逆流式喷淋空塔的50％左右，制造成本大为降低；由于吸收塔高度较小，吸收区处于一个较低的水平位置，用于将吸收剂浆液提升至吸收区的浆液循环泵的扬程也大为降低，降低了运行电耗；同时，吸收区处于一个较低的水平位置有利于喷淋管道、喷嘴、除雾器等塔内件进行的操作和维护。

为了使烟气系统布置更为紧凑，除雾器也可采用斜置式，以增加除雾器断面面积，降低除雾器内的通流速度，提高除雾效率。

前述U形吸收区平流吸收塔的筒体截面形状可以是圆形，也可以是椭圆、长方形或是多边形，只要外表面和吸收塔隔板构成U形吸收区通道即可。为防止烟气未与浆液喷淋系统接触而从隔板入口段的一侧直接流向隔板出口段的另一侧，从而导致吸收效率的降低，甚至下游设备的损坏，隔板应当没入浆液池最低液位以下。

通常提高气液相对速度可以增强传质，从而提高脱硫效率；而除雾器存在临界流速的限制，即当除雾器通流速度到达一定的极限时，液滴的二次夹带现象就会大量发生，被除去的液滴会再次破碎为小液滴随烟气流出系统，造成除雾能力的降低，因此将吸收塔出口的烟气流速控制在除雾器的临界流速内将有助于提高除雾器的整体效能。

作为上述技术的一种改进，将隔板设计成中心线偏离于吸收塔筒体的中心线，隔板入口段与入口连接烟道的外侧板的间距小于隔板出口段与出口连接烟道外侧板的间距。这样就使得吸收塔入口烟道的尺寸较小而速度较高，有利于增强传质；而吸收塔出口烟道的尺寸较大而速度较低，有利于增强除雾器的整体效能。

作为上述技术的另一种改进，隔板入口段与入口连接烟道的外侧板的间距随烟气流向逐渐缩小，隔板中间段与吸收塔筒体外侧面的间距，以及隔板出口段与出口连接烟道外侧板的间距随烟气流向逐渐增大。这样烟气自U形吸收区的入口流向出口的过程中，流速先逐渐增大，通过U形端部时速度逐渐降低，同时满足了吸收传质和除雾效能的两种不同诉求。

对于吸收区内的喷淋层布置，可以采取多种不同的形式，吸收剂浆液既可以和烟气同方向(顺流)，也可以和烟气反方向(逆流)，还可以和烟气呈一定的角度(叉流)，只要其布置能达到一定的气液接触即可。

有益效果：这种U形吸收区平流吸收塔具有脱硫效率高、投资和运行费用低、操作维护方便、能同时兼顾装置和系统的特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第一实施例的俯视图。

图2为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第一实施例的正视图。

图3为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第一实施例的左视图。

图4为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第二实施例的俯视图。

图5为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第三实施例的俯视图。

图中有：烟气进口1；入口连接烟道2；吸收塔筒体3；出口连接烟道4；除雾器5；第一级除雾器51；第二级除雾器52；出口烟道6；烟气出口7；浆液喷淋系统8；第一层喷淋层81；第二层喷淋层82；第三层喷淋层83；第四层喷淋层84；隔板9；隔板入口段91；隔板中间段92；隔板出口段93；吸收塔浆液池10。

具体实施方式

图1为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第一实施例的俯视图，图2为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第一实施例的正视图，图3则为采用本发明U形吸收区平流吸收塔的第一实施例的左视图。U形吸收区平流吸收塔包含由烟气进口1、吸收塔筒体3和与之相接并连通的入口连接烟道2和出口连接烟道4、出口烟道6和放置在出口烟道6中的除雾器5、烟气出口7、浆液喷淋系统8，入口连接烟道2和出口连接烟道4均位于吸收塔筒体3的同侧，烟气进口1和烟气出口7等高；吸收塔筒体3内设置有隔板9，该隔板9包括一个与入口连接烟道2相接的隔板入口段91，一个和出口连接烟道4相接的隔板出口段92，以及连接隔板入口段91以及隔板出口段92的隔板中间段92，隔板9的上端面与吸收塔筒体(3)的上表面相接，隔板9的下端面处于吸收塔浆液池10最低液位以下；入口连接烟道2、吸收塔筒体3、出口连接烟道4顺序相连接，与隔板9和吸收塔浆液池10液面围成U形空间，在该U形空间内设置由若干层喷淋层构成的浆液喷淋系统8。烟气在该U形空间内与经浆液喷淋系统8雾化后的吸收剂进行化学反应并实现换向，基本没有垂直高度方向上的变化。

实际运行时，烟气自电厂原有的主体系统烟道中引出，水平进入烟气进口1，在入口连接烟道2、吸收塔筒体3、出口连接烟道4、隔板9和吸收塔浆液池10液面围成的U形空间内进行流动换向，基本没有垂直高度方向上的变化。通过改变吸收塔进出口的开孔位置，使其位于吸收塔同侧等高的位置，且其进出口和电厂原有烟道系统与脱硫系统的接口处于一个基本等高的水平，省却了现有技术垂直逆流式喷淋塔由于吸收塔进出口和外界装置标高差异所必需的大量连接烟道，同时兼顾了装置和系统的需求，系统阻力大为降低，运行费用也随之缩减；采用该U形吸收区平流吸收塔后，吸收塔的筒体部分仍是圆柱体形状，结构稳定，且有利于吸收剂浆液的搅拌和均匀混合，有助于提高脱硫效率和副产物的品质；与现有技术的垂直逆流式喷淋空塔相比，U形吸收区平流吸收塔的直径略大，浆液池容积大致相当，而吸收区由于采用了水平U形折转的方式，吸收区的高度大为降低，总体塔高仅为现有技术垂直逆流式喷淋空塔的50％左右，制造成本大为降低；由于吸收塔高度较小，吸收区处于一个较低的水平位置，用于将吸收剂浆液提升至吸收区的浆液循环泵的扬程也大为降低，降低了运行电耗；同时，吸收区处于一个较低的水平位置有利于喷淋管道、喷嘴、除雾器等塔内件进行的操作和维护。以一台300MW机组为例，本发明技术和现有技术的主要性能指标的对比结果如表1所示，其中增加以“+”表示，减少以“-”表示。可见，本发明技术相对于现有技术而言，烟气流速大为提高，吸收塔的直径以及浆液池的容积和现有技术大致相当，吸收塔高度和压力损失大幅降低，投资运行费用由此缩减。吸收区的容积比现有技术略小，停留时间有所缩短，为了提高脱硫效率，采用提高液气比(即提高浆液循环泵的流量)的方式。

表1本发明技术和现有技术主要性能指标对比

项目	单位	现有技术	本发明技术	增减
项目	单位	现有技术	本发明技术	增减	吸收塔直径	m	12.0	13.1	+9.2％
吸收塔高度	m	35.0	20.0	-42.9％	吸收塔直径	m	12.0	13.1	+9.2％
吸收塔高度	m	35.0	20.0	-42.9％	浆液池容积	m³	1130	1347	+19.2％
吸收区容积	m³	1774	1347	-24.1％	浆液池容积	m³	1130	1347	+19.2％
吸收区容积	m³	1774	1347	-24.1％	浆液循环量	m³/h	14700	18900	+28.6％
循环泵扬程	m	22	14	-36.4％	浆液循环量	m³/h	14700	18900	+28.6％
循环泵扬程	m	22	14	-36.4％	烟气流速	m/s	3.5	7.0	+103.5％
烟气平均停留时间	s	4.0	3.4	-15.0％	烟气流速	m/s	3.5	7.0	+103.5％
烟气平均停留时间	s	4.0	3.4	-15.0％	吸收塔压力损失	Pa	1100	650	-40.9％

为了使整个烟气系统布置更为紧凑，流道更为顺畅，除雾器5也可采用斜置式，即除雾器5和出口烟道6的内侧板呈一定的角度，以迎着烟气来流的方向的夹角来计，该角度以30°-60°为宜。角度太大，则除雾器截面积过小，通流速度过大，除雾效率不易保证；角度太小，则气流易产生向尖角顶部聚集的趋势，造成速度分布不均，同样导致除雾效率的降低，同时使得沿着气流方向的距离过大，增大连接烟道的长度。图1给出了夹角为45°的布置在吸收塔出口烟道6中的除雾器5，该除雾器5包括第一级除雾器51和第二级除雾器52。

作为上述技术的一种改进，将隔板9设计成中心线偏离于吸收塔筒体3的中心线，隔板入口段91与入口连接烟道2的外侧板的间距小于隔板出口段93与出口连接烟道4外侧板的间距。由于烟气进口1和烟气出口7的高度大致相同，这就使得吸收塔入口烟道2的截面尺寸较小而速度较高，有利于增强传质；而吸收塔出口烟道4的截面尺寸较大而速度较低，有利于增强除雾器的整体效能。

图4为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第二实施例的俯视图。在这个设计方案中，隔板入口段91与入口连接烟道2的外侧板的间距随烟气流向逐渐缩小，隔板中间段92与吸收塔筒体3外侧面的间距，以及隔板出口段93与出口连接烟道4外侧板的间距随烟气流向逐渐增大。这样烟气自U形吸收区的入口流向出口的过程中，流速先逐渐增大，通过U形端部时速度逐渐降低，同时满足了吸收传质和除雾效能的两种不同诉求。

图5为采用本实用新型U形吸收区平流吸收塔的第三实施例的俯视图。在这个实施例中，吸收塔筒体3的截面形状为椭圆形，同样的烟气水平进入烟气进口1，在入口连接烟道2、吸收塔筒体3、出口连接烟道4、隔板9和吸收塔浆液池10液面围成的U形空间内进行流动换向，基本没有垂直高度方向上的变化。只是此时U形吸收区通道的外沿截面形状由半个椭圆和其端部延长线构成。

同样，前述U形吸收区平流吸收塔筒体3截面形状除了圆形或椭圆形外还可以是其他的形状，如长方形或是多边形等，只要外表面和吸收塔隔板构成U形吸收区通道即可，此种变换均落在本发明的保护范围。

为防止烟气未与浆液喷淋系统接触而从隔板入口段的一侧直接流向隔板出口段的另一侧，从而导致吸收效率的降低，甚至下游设备的损坏，隔板应当没入浆液池最低液位以下。

Claims

1.一种U形吸收区平流吸收塔，包含烟气进口(1)、吸收塔筒体(3)和与之相接并连通的入口连接烟道(2)和出口连接烟道(4)、出口烟道(6)和放置在出口烟道(6)中的除雾器(5)、烟气出口(7)、浆液喷淋系统(8)，其特征在于：所述入口连接烟道(2)和出口连接烟道(4)均位于吸收塔筒体(3)的同侧，烟气进口(1)和烟气出口(7)等高；吸收塔筒体(3)内设置有隔板(9)，该隔板(9)包括一个与入口连接烟道(2)相接的隔板入口段(91)，一个和出口连接烟道(4)相接的隔板出口段(92)，以及连接隔板入口段(91)以及隔板出口段(92)的隔板中间段(92)，隔板(9)的上端面与吸收塔筒体(3)的上表面相接，隔板(9)的下端面处于吸收塔浆液池(10)最低液位以下；入口连接烟道(2)、吸收塔筒体(3)、出口连接烟道(4)顺序相连接，与隔板(9)和吸收塔浆液池(10)液面围成U形空间，在该U形空间内设置由若干层喷淋层构成的浆液喷淋系统(8)。

2.按照权利要求1所述的U形吸收区平流吸收塔，其特征在于所述吸收塔筒体(3)的截面为圆形、或椭圆形、或长方形、或多边形。

3.按照权利要求1所述的U形吸收区平流吸收塔，其特征在于出口烟道(6)内设有除雾器(5)，该除雾器(5)与出口烟道(6)的中心线呈30°-60°角。

4.按照权利要求1所述的U形吸收区平流吸收塔，其特征在于所述隔板(9)的截面为U形，其中心线偏离于吸收塔筒体(3)的中心线，隔板入口段(91)与入口连接烟道(2)的外侧板的间距小于隔板出口段(93)与出口连接烟道(4)外侧板的间距。

5.按照权利要求1所述的U形吸收区平流吸收塔，其特征在于：所述隔板入口段(91)与入口连接烟道(2)的外侧板的间距随烟气流向逐渐缩小，隔板中间段(92)与吸收塔筒体(3)外侧面的间距，以及隔板出口段(93)与出口连接烟道(4)外侧板的间距随烟气流向逐渐增大。