CN201179421Y - 一种顶排式烟气净化塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种顶排式烟气净化塔，包括塔体，设置在塔体中下部至中上部之间的废气进口，和塔体内部由下至上的鼓泡段，喷淋段和填料段，其创新在于烟气出口设置在塔顶的中心位置，并且直接连接着一个顶排烟囱，使在净化塔中脱出烟气中的硫氧化物和其他污染物质后，净化烟气不再回到原烟囱排放，解决了现有技术需对原烟囱增强防腐的问题，尤其是，所述塔顶的外形为梯形，并且梯形的锥角a在15度～75度之间，使得整体结构简单，降低设备造价、设备阻力和能耗。

Description

一种顶排式烟气净化塔

技术领域

本实用新型涉及一种从烟气净化塔顶直接排放净化烟气的净化排放一体化设备，尤其涉及从含有二氧化硫的烟气中回收二氧化硫生产硫酸盐产品的环保和化工设备，适用领域包括电厂或烟气，以及钢铁、有色或建材行业的排放烟气的净化。

背景技术

以煤或石油为燃料的火力发电厂和锅炉，以及钢铁或有色冶金，以及建材行业排放大量烟道气，经过烟囱直接排向大气。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，通常的输送烟气的风机出口的烟气温度比露点高15～25℃。

随着环保要求越来越严格，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。

消除脱硫尾气酸雾不能采用加热的办法，因为硫酸的沸点大于320℃，不可能消耗巨大的能量将尾气加热到超过硫酸的沸点。

现有的方法是对原有烟囱进一步实施防腐蚀处理，在烟囱内壁衬一层防腐蚀材料，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顶排式烟气净化排放一体化设备，尤其公开了一种从烟气中回收硫氧化物的设备。它把烟气净化后，直接从脱硫设备的排烟道排放，使烟气不需再经原来的烟囱排放。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。

本实用新型的实质在于，使净化后尾气可以不经过原烟囱排放，而直接从顶排烟管排放。本实用新型的主要技术创新在于，支撑顶排烟管的净化塔塔顶的外形为梯形，使得设备的整体结构简单，造价降低，设备阻力和能耗都可以降低。因此，本实用新型提到的顶排烟管，或者顶排烟筒，或者顶排烟道，或者顶排烟囱，就是与净化塔相连接的，可以直接向大气排放尾气的构件，安装该构件的净化设备可以直接排放净化气体，完全废弃原来使用的烟囱。

具体而言，本实用新型公开的烟气净化塔包含如下顶排式烟气净化排放一体化设备，该设备为圆筒形的塔，该塔的创新性设计还包括：

塔体；

设置在所述塔体中下部至中上部之间的烟气进口；

设置在所述塔体内部由下至上的鼓泡段，喷淋段和填料段；

设置在塔顶的中部位置或者近似中部位置的烟气出口；

与所述烟气出口相连接的顶排烟管；

尤其是，所述塔顶的外形为梯形，并且所述梯形的上边长与下边长的比例在0.20～0.55之间，锥角在15度～75度之间，较优地在30度～65度之间，最优地在50度～60度之间。

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。填料段的功能是气-液分离，将从喷淋段上来的被洗涤净化的烟气中夹带的液沫或液滴，也称为雾滴，利用惯性撞击原理除去，使离开净化塔的净化烟气中的液滴或雾滴含量达到某一标准，比如小于50mg/Nm³烟气。被除去液滴的烟气称为净化烟气，向上通过净化塔出口离开净化塔，液滴向下返回到喷淋段。

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。喷淋段的功能是洗涤吸收烟气中的污染物质，包括SO₂、SO₃，和其他酸性物质，比如NO_X、HCl和HF等，它们与吸收液中含有的碱性物质，比如氨等反应为相应的盐，特别是亚硫酸盐，而且烟气中含有的烟尘也被洗涤下来，一起向下进入位于喷淋段下部，或称净化塔底部的鼓泡段。洗涤净化后的烟气向上进入填料段。因此，喷淋段是净化塔中最关键的部分，可以同时高效地去除多种污染物质。

喷淋段中的烟气分布器是一个重要的构件，它可以使烟气沿着净化塔的横截面均匀分布，防止气体短路，对于保证净化效率起着重要的作用。吸收液喷淋器由母管、支管和喷嘴构成，吸收液由母管，或称总管送到净化塔内，再经过支管，或称分管沿塔的横截面初级分布。吸收液均匀分布和细密雾化的关键在于连接在分管上的喷嘴。吸收液一般由鼓泡段取出，通过塔外布置的循环泵增压输送到喷淋器的母管。此外，特别设计的克服液体壁流的挡板可以消除或削弱吸收液的短路，提高吸收效率。

鼓泡段中设置有空气鼓泡器，和搅拌器。鼓泡段的功能有四：(1)通过净化塔外鼓入的空气氧化从喷淋段落入的亚硫酸盐，使其变为硫酸盐，称为氧化功能；(2)硫酸盐在过饱和的情况下结晶为固体硫酸盐，称为结晶功能；(3)溶解吸收剂，或称脱硫原料的功能，称为溶解功能；(4)作为循环槽的功能，用以储存循环吸收液，称为储存功能。以上四个功能中最重要的是氧化功能，其明显特征是空气鼓泡，因此称为鼓泡段。

因此，鼓泡段特别设置了空气鼓泡器，和搅拌器。鼓泡器的目的是空气的分布或鼓泡，促进气-液传质，搅拌器的目的包括空气分布、鼓泡，也是促进气-液传质；还包括液-固传质，促进硫酸盐结晶；其第三个功能是促进气-液和液-固混合，防止固体沉积在净化塔底部，或称为固体悬浮。

此外，

顶排烟管的横截面为圆形、椭圆形、方形，或者矩形；

顶排烟管的横截面积是塔体横截面积的0.10～0.25倍，优选在0.125～0.175m之间；

顶排烟管的高度在20～100m之间，优选在30～70m之间；

顶排烟囱与烟气出口采用法兰方式连接，或者焊接方式连接，或者插接方式连接。

此外，所述烟气进口是指使烟气进入所述净化塔的一个开口，包括与所述开口相连接的构件，也称为进口短接，或进口短管，或进口接管，而且，一般情况下，进口短接与塔体以小于90度的角度连接；所述烟气出口是指使净化烟气排出所述净化塔的一个开口，包括与所述开口相连接的构件，也称为出口短接，或出口短管，或出口接管。

本实用新型公开的烟气净化塔按照如下方式操作：

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，从烟气进口进入净化设备，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-液传质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，比如氯化钙，氯化铵，氯化镁或氯化钠等，由不同的方法而定。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溶液。

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，烟气必须经过多级喷淋器，再进入填料段。

烟气从喷淋段向上进入填料段，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粘附的固体，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，通过净化烟气出口从顶排烟管直接排入大气。

从喷淋段下来的洗涤吸收液，直接进入位于净化设备底部的鼓泡段。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，以维持洗涤吸收液中硫酸盐固体的含量。

由上述公开的技术方案可见，本实用新型的烟气净化排放一体化设备包括了四个部分：从下至上分别为鼓泡段、喷淋段、填料段和顶排烟管，使在净化设备中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烟囱排放，从而避免了现有技术需要对烟囱增强防腐，进而影响锅炉或电力正常生产的问题。

附图说明

图1为顶排式烟气净化塔的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的顶排式烟气净化塔，为圆筒形或方形的塔，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)中设置有空气分布器，和侧进轴搅拌器；

设置在塔体(1)中部位置的烟气进口(3)；

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环；

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；

设置在塔顶部(8)中心位置的净化烟气出口(6)；

设置在净化烟气出口(6)之上，并与烟气出口(6)通过法兰(9)直接连接的顶排烟筒(7)；

特别地，塔顶(8)的外形为梯形，并且所述梯形的上边长与下边长的比例为0.25，锥角a为55度。

Claims (4)

1、一种顶排式烟气净化塔，包括：

塔体(1)；

设置在所述塔体(1)中下部至中上部之间的烟气进口(3)；

设置在所述塔体(1)内部由下至上的鼓泡段(2)，喷淋段(4)和填料段(5)；

设置在塔顶(8)的中部位置或者近似中部位置的烟气出口(6)；

与所述烟气出口(6)相连接的顶排烟管(7)；

其特征在于，所述塔顶(8)的外形为梯形，并且所述梯形的上边长与下边长的比例在0.20～0.55之间。

2、根据权利要求1所述的烟气净化塔，其特征在于，所述塔顶(8)的锥角a在15度～75度之间。

3、根据权利要求2所述的烟气净化塔，其特征在于，所述塔顶(8)的锥角a在30度～65度之间。

4、根据权利要求3所述的烟气净化塔，其特征在于，所述塔顶(8)的锥角a在45度～60度之间。

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