CN201179418Y - 一种设有喷淋段的塔顶排放式烟气脱硫塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种设有喷淋段的塔顶排放式烟气脱硫塔，包括塔体，设置在塔体上的烟气进口和烟气出口，及设置在烟气出口之上方的直立烟筒，可以使烟气在脱硫塔体内脱硫净化后，尤其回收其中的硫氧化物生产硫酸盐产品后直接从直立烟筒排放，其创新特征在于塔体内设置的带有液体喷淋器、烟气分布器和液体壁流挡板的喷淋段，它避免了现有技术需对原烟囱防腐增强造成的施工周期长和投资高的问题，并且可在较低的能耗下，获得较高的烟气脱硫和净化效率。

Description

一种设有喷淋段的塔顶排放式烟气脱硫塔

技术领域

本实用新型涉及一种设有喷淋段的塔顶排放式烟气脱硫净化排放一体化设备，尤其涉及从烟气中回收硫氧化物生产有用产品的脱硫塔，属于电力、冶金、环保和化工技术领域，尤其适合烟气脱硫技术领域。

背景技术

以煤或石油为燃料的火力发电厂排放大量锅炉烟道气，经过烟囱直接排向大气。电厂锅炉的排放烟囱高度在120～250m之间，一般都采用钢筋混泥土材料作为强度外壳。由于烟气中含有SOx、NOx、HCl和HF等酸性气态物质，尤其其中的SO₃气体，使得烟气表现出酸露点腐蚀性。烟气的酸露点随烟气中SO₃和水汽含量增加而增加，一般在100～150℃之间。为了确保烟气排放过程中不出现酸露点腐蚀，从锅炉系统出口，即通常的锅炉引风机出口的烟气温度比露点高15～25℃。但是，为了安全和设计保守起见，烟囱内壁都需要内衬保温，尤其是防腐材料，在与烟气接触的最里层衬以耐酸胶泥，次里层衬以耐酸砖。

随着环保要求越来越严格，电厂或锅炉都需要安装烟气脱硫装置，且主流的烟气脱硫技术都是含水浆液洗涤吸收的方法，或称为湿法，脱硫剂是碱性物质，比如天然的石灰石，即碳酸钙，氧化镁/碳酸镁，氢氧化钠/碳酸钠，或者合成氨等，脱硫产品分别是石膏(二水硫酸钙晶体)，七水硫酸镁晶体，硫酸钠或硫酸铵。这些方法的一个共同点都是，脱硫尾气排放温度低于酸露点腐蚀温度，而且接近烟气水饱和的水露点温度，在40～60℃之间，尽管在脱硫设备，通常称为脱硫塔中，SO₃的脱除效率也很高，但是由于SO₃遇水会形成酸雾，不可能100％去除，脱硫后的尾气含有硫酸雾，仍然表现出明显的腐蚀性。

现有的方法是对锅炉原有烟囱进一步实施防腐蚀处理，比如在原有的耐酸胶泥层再内衬防腐材料，增强其防腐蚀能力。对于新建机组，增强性防腐使施工周期大大延长，而且增强性防腐使烟囱建设费用增加，后续维护和防腐材料更新的难度也很大。对于老机组，如果对原有烟囱进行新的防腐处理，施工难度大，施工周期长，更关键的是，这对机组或锅炉的生产会造成较大影响，在实践中缺乏应用价值。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是公开一种新型的设有喷淋段的塔顶排放式烟气脱硫排放一体化设备，尤其公开了一种从烟气中回收硫氧化物的脱硫塔。它把烟气净化后，直接从脱硫塔的排烟筒排放，使烟气不需再经原来的烟囱排放。本实用新型的主要技术创新在于，直接从烟气净化装置排出烟气的直立烟筒。因此，本实用新型提到的直立烟筒，或者直排烟囱，或者直排烟筒，或者直排烟道，就说直接连接在烟气脱硫塔的烟气出口，直接向大气排放尾气的构件，安装该构件的脱硫塔可以直接排放净化气体。这样，原来的烟囱不再需要进行防腐增强处理，甚至原来的烟囱被完全废弃，克服了现有技术存在的上述缺陷，并且其能耗低，脱硫效率高。

本实用新型的实质还在于，在塔顶排放式脱硫塔体内部设置了具有特殊结构和功能的喷淋段，使烟气在脱硫塔体内与洗涤吸收液充分接触，完成气-液两相的传质和传热，以及液相的化学反应，实现高的脱硫效率和其他污染物净化效率，同时实现更低的能量消耗。

具体而言，本实用新型公开的烟气脱硫塔是指如下设有喷淋段的塔顶排放式烟气脱硫，该塔为圆筒形或方形的塔，还包括：

塔体；

塔体上的烟气进口，位置在塔体中下部或者中下部至中上部之间，优选中部；

塔体上的烟气出口，位置在塔体上部或顶部，优选顶部；

设置在烟气进口和烟气出口之间的塔体内的喷淋段；

设置在烟气出口和喷淋段之间的塔体内的填料段；

设置在烟气进口下部的位于塔体内的鼓泡段；

设置在净化烟气出口之上，并与烟气出口直接相连接的直立烟筒；

而且，

所述塔体上的烟气进口的流通截面为矩形，或者近似矩形，并且所述矩形的短边与长边之比在0.25-0.5之间；

填料段中设置了两段填料，并且每段填料之上都布置有喷水器；

填料段用波纹状塑料板片平行排列而成，片间距20～50mm，所选塑料为聚丙烯或者它与玻璃纤维的复合材料，塑料板片的厚度介于1.0mm～5.0mm之间，优选在2.0mm～3.5mm之间；

喷淋段中设置有烟气分布器，吸收液喷淋器和液体壁流挡板；

鼓泡段中设置有空气鼓泡器，和侧进轴搅拌器；

直立烟筒的横截面为圆形、椭圆形、方形，或者矩形，

直立烟筒的横截面积是塔体横截面积的0.10～0.25倍，较好地在0.125～0.175m之间；

直立烟筒的高度在20～80m之间，较好地在30～60m之间；

其创新性特征还在于，

所述喷淋段包括一组、两组或者多组喷淋器；喷淋器包括分布管和喷嘴，分布管与喷嘴相连接，喷嘴为螺旋喷嘴；分布管分为主管和支管，主管与支管相连接，主管的内径为0.15～1.5m，支管的内径为0.05～0.5mm；喷嘴的数量为，在所述塔体的横截面上，每0.5～2.0平方米布置1个喷嘴，且喷嘴的喷口内径为10～100mm，优选为20～60mm；

所述喷淋段还包括至少一个烟气分布器，烟气分布器为开孔的筛板状或开孔的栅板状，开孔总面积与所述塔体的横截面积之比为10～50％，优选为20～30％，筛板开孔直径为10～100mm，优选为20～40mm，格栅缝隙的宽度为10～100mm，优选为20～40mm；

所述喷淋段还包括至少一个烟气液体壁流挡板，所述液体壁流挡板直接连接在所述塔体的内壁，与所述塔体的内壁形成的竖直方向形成的角度在30～90度之间。

本实用新型公开的烟气净化装置按照如下方式操作：

含有SO₂(含量一般在500-15000mg/Nm³)，SO₃(含量一般在10-300mg/Nm³)，NOx(含量一般在100-1000mg/Nm³)，HCl/HF(含量一般在10-100mg/Nm³)，尘(含量一般在50-500mg/Nm³)等污染物，且温度为100-160℃的烟气，从烟气进口进入脱硫塔，向上流经喷淋段，与从喷淋器喷淋下来的洗涤吸收液逆流接触，发生气-液两相的传质、传热和液相中的化学反应，脱出以上污染物。在喷淋段，烟气中的SO₂变为亚硫酸盐，SO₃变为硫酸盐，HCl变为氯化物。这些强酸性污染物的脱出效率可达到95％。烟气中的粉煤灰(尘)的脱出效率大于60％-90％。烟气被洗涤吸收液冷激，温度降低到40-60℃。

洗涤吸收液为含有碱性脱硫剂、硫酸盐及其结晶固体的浆状水溶液，而且一般都是被硫酸盐饱和或过饱和的浆状水混合物。

对于机组或锅炉容量大，或者烟气中SO₂浓度高的情况，如果采用溶解度极低的钙原料(钙法)或镁原料(镁法)，洗涤液流量将十分巨大，现有的泵技术难以满足大流量的要求，通常采用多台循环泵并联的方法。尤其是，每一台循环泵都对应一套洗涤液进口和洗涤液喷淋器。因此，这种情况下，烟气必须经过多组喷淋器，再进入填料段。

烟气从喷淋段继续向上进入填料段，目的是除去从喷淋段带来的液滴，或称液沫，除沫效率大于95％。填料段有两层填料，每层填料上方都有一组喷水器，用以冲洗除沫填料上秥附的固体，比如石膏，硫酸铵或硫酸镁等，防止持续累积堵塞填料中的气体通道。连续运行状态下，下层填料的喷水器运行，停车时，必须运行上层填料的喷水器一段时间，优选上、下层填料的喷水器同时运行1～5分钟。

经过填料段后的烟气称为净化烟气，通过净化烟气出口直接从直立烟筒排入大气。

从喷淋段下来的洗涤吸收液，直接进入位于脱硫塔底部的鼓泡段。在鼓泡段，吸收液经过空气氧化后，亚硫酸盐变为硫酸盐，并在过饱和情况下析出硫酸盐晶体。鼓泡段还充当了脱硫剂溶解槽的功能。一般情况下，新鲜的脱硫剂比如粒度在250-325目以上的石灰石粉末浆液，氧化镁/碳酸镁浆液，或液化氨/气化氨/氨水，直接加到鼓泡段，与吸收液混合、溶解、稀释。鼓泡段还充当了吸收液循环槽的作用，经过脱硫塔外的循环泵不断将含有脱硫剂的吸收液输送到喷淋段，不断吸收烟气中的污染物，尤其SO₂，再回到脱硫塔底部的鼓泡段。

同时也必须从鼓泡段不断排除吸收液，进入后续的硫酸盐固体分离和加工设备，以获得脱硫产品，固体硫酸盐。

由上述公开的技术方案可见，本实用新型的设有喷淋段的烟气脱硫净化排放一体化脱硫塔包括了四个部分：从下至上分别为鼓泡段、喷淋段、填料段和直立烟筒，使在脱硫塔脱出烟气中的污染物质，尤其SO₂之后，净化尾气不经过原来的锅炉烟囱排放，从而避免了现有技术需要对锅炉烟囱增强防腐，进而也不影响锅炉或电力正常生产的问题，还节约了投资，缩短了工期，并且可在较低的能耗下获得较高的脱硫和净化效率。

附图说明

图1为设有喷淋段的塔顶排放式烟气脱硫塔的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的塔顶排放式烟气脱硫塔，为圆筒形的塔，包括：

塔体(1)；

设置在塔体(1)下部的位于塔体内的鼓泡段(2)，鼓泡段(2)中设置有空气鼓泡器，和侧进轴搅拌器；

设置在塔体(1)中部的烟气进口(3)，烟气进口(3)的流通截面为矩形，并且所述矩形的短边与长边之比在0.35；

设置在塔体(1)中上部的位于塔体内的喷淋段(4)，喷淋段(4)中设置有烟气分布器，吸收液喷淋器和液体壁流挡板，所述吸收液喷淋器为2组；

设置塔体(1)上部的位于塔体内的填料段(5)，填料段(5)中设置两段填料，每段填料之上都布置有喷水器，并且所述填料段中的填料由波纹状塑料板片平行排列而成，片间距30mm，所述板片的厚度为3.0mm；

设置在塔体(1)顶部的净化烟气出口(6)；

设置在净化烟气出口(6)之上，并与烟气出口(6)直接相连接的直立烟筒(7)，直立烟筒(7)的横截面积是圆形，并且从其进气口到其排气口，横截面积不断减小，与塔体横截面积的比例从0.25减小到0.125倍，直立烟筒(7)的高度是55米；

尤其是，

喷淋段(4)包括两组喷淋器；喷淋器包括分布管和喷嘴，分布管与喷嘴相连接，喷嘴为螺旋喷嘴；分布管分为主管和支管，主管与支管相连接，主管的内径为0.6m，支管的内径为0.2和0.08mm；喷嘴的数量为，在所述塔体的横截面上，每1.0平方米布置1个喷嘴，且喷嘴的喷口内径为32mm；

喷淋段(4)还包括一个烟气分布器，烟气分布器为开孔的栅板状，开孔总面积与所述塔体的横截面积之比为27.5％，格栅缝隙的宽度为25mm；

喷淋段(4)还包括一个烟气液体壁流挡板，所述液体壁流挡板直接连接在所述塔体的内壁，与所述塔体的内壁形成的竖直方向形成的角度在45度。

Claims (10)

1、一种设有喷淋段的塔顶排放式烟气脱硫塔，包括塔体，塔体上的烟气进口和烟气出口，以及烟气出口连接的直立烟筒，其特征在于，所述塔体内部设置有喷淋段，该喷淋段包含至少一组喷淋器，并且所述喷淋段位于所述烟气进口和烟气出口之间的塔体内。

2、根据权利要求1所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述喷淋段包括两组或者多组喷淋器。

3、根据权利要求1所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述喷淋器包括分布管和喷嘴，分布管与喷嘴相连接，喷嘴为螺旋喷嘴。

4、根据权利要求3所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述分布管分为主管和支管，主管与支管相连接，主管的内径为0.15～1.5m，支管的内径为0.05～0.5mm。

5、根据权利要求3所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述喷嘴的数量为，在所述塔体的横截面上，每0.5～2.0平方米布置1个喷嘴。

6、根据权利要求3所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述喷嘴的喷口内径为10～100mm。

7、根据权利要求1所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述喷淋段还包括至少一个烟气分布器。

8、根据权利要求7所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述烟气分布器为开孔的筛板状，开孔总面积与所述塔体的横截面积之比为20～30％，开孔直径为10～100mm。

9、根据权利要求7所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述烟气分布器为开孔的栅板状，开孔总面积与所述塔体的横截面积之比为20～30％，栅条缝隙的宽度为10～100mm。

10、根据权利要求1所述的烟气脱硫塔，其特征在于，所述喷淋段还包括至少一个烟气液体壁流挡板，所述液体壁流挡板直接连接在所述塔体的内壁，与所述塔体的内壁形成的竖直方向形成的角度在30～90度之间。

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