CN201371030Y - 一种改进的烟气顺流洗涤塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种改进的烟气顺流洗涤塔，实现碱性吸收液吸收烟气中二氧化硫变为亚硫酸盐，以及将所述亚硫酸盐氧化为硫酸盐，将硫酸盐结晶为固体状态的吸收、氧化和结晶功能。其创新的实质在于提供了一种包括烟气均布构件，且具有向上安装的雾化喷嘴的吸收液或洗涤液或洗涤吸收液的喷淋器，不仅强化了气液接触的效率，还可取消传统技术中的水冷激喷淋器，简化结构同时节约水耗，在氨法烟气净化领域具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种改进的烟气顺流洗涤塔，尤其涉及从烟气中回收硫氧化物生产有用产品的脱硫装置，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，和钢铁厂烧结机排放大量烟道气，即烟气，这类烟气中含有SO2、SO3、NO2、NO、HCl和HF等酸性气态有害物质，尤其其中SO2是形成酸雨的主要物质。一种解决酸雨污染的办法就是烟气的净化处理，尤其采用碱性物质为原料的烟气脱硫(FGD，Flue Gas Desulfurization)，或称烟气洗涤(Scrubbing)。
专利CN1648048A和CN2768881Y公开了一种烟气和洗涤吸收液在洗涤设备即洗涤塔中自上而下顺流的顺流洗涤塔，结构较为简单且具有控制氨挥发损失的优点。烟气从塔顶进入脱硫塔，并且氧化段耦合了结晶段，气液两相为顺流，传质效率相对削弱，要求塔高要增高，且为了防止脱硫塔上段温度过高，设置了水冷激分布装置。实际上，由于烟气脱硫过程中的水很宝贵，用水难度较高。此外，这种脱硫塔的硫酸铵浆液出口在空气入口上方，会由于空气可能会进入循环泵而导致循环泵效率低下，甚至出现运行困难；还有，该类设备还可能存在因烟气流动不均匀以及液体流动不均匀，包括壁流效应等而导致的净化或洗涤或脱硫效率低下的问题。因此，这种脱硫塔构型的应用也受到了限制，从而也限制了以氨为原料的烟气脱硫方法(简称氨法脱硫技术)的推广应用。
因此，设计一种改进的顺流烟气洗涤塔，内部构件更少，更具有抗堵塞性，且具有更高传质效率，具有重要的意义。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是公开一种改进的顺流烟气洗涤塔，或称脱硫塔，以克服现有技术存在的实际效率不高，设备结构复杂和运行过程存在困难的问题。
本实用新型的改进的烟气顺流洗涤塔，烟气从洗涤塔顶部进入，其创新的实质在于提供了一种包括烟气均布构件，且具有向上安装的雾化喷嘴的吸收液或洗涤液或洗涤吸收液的喷淋器，不仅强化了气液接触的效率，还可取消传统技术中的水冷激喷淋器，简化结构同时节约水耗。
本实用新型的技术方案如下：
本实用新型的一种改进的烟气顺流洗涤塔，它包括圆筒形塔体，连接在所述塔体上端的塔顶，连接在塔体下端的塔底，塔顶上或靠近塔顶的塔体上连接的烟气进口接管，塔体中部连接的烟气出口接管，其特征在于：
烟气进口接管下方的塔体内，或紧靠塔顶的塔体内，设置有烟气均布器，而且该烟气均布器的气体流通口面积为塔体的气体流通面积，或称横截面积的15～35％；所述的烟气均布器可以是带有圆孔，方孔或其近似圆孔或方孔的开孔，可以是平板，波纹板，或栅板或栅条拼接而成，并由支撑构件(也称为支撑梁)与所述塔体内壁连接。这样，可以确保烟气在进入塔体内就得到均匀的分布，为确保高的脱硫，净化或洗涤效率提供最主要的性能保证，克服现有其他技术的缺点。
在烟气均布器下方设置有洗涤液喷淋器，以及位于所述塔体上并与洗涤液喷淋器相连接有洗涤液进口接管；烟气出口接管下方的塔体上，由上而下依次设置有洗涤液溢流接管，空气进口接管，搅拌器接管和洗涤液出口接管，而在塔体内，有空气鼓泡管和搅拌器，它们分别与空气进口接管和搅拌器接管相连接。这样，可以在一个洗涤塔中实现烟气洗涤或脱硫的全过程，即将烟气中二氧化硫变为亚硫酸铵，再氧化为硫酸铵，进而还可结晶为固体，从而在洗涤塔的上段表现为烟气洗涤吸收的净化功能，而在下段则表现为脱硫产物的加工功能即氧化合结晶功能。烟气中二氧化硫的吸收通过洗涤液喷淋器的先分布再雾化将洗涤液喷洒成细小的液滴，再与烟气均匀接触，实现烟气的净化，洗涤，甚至包括烟气的冷激降温(从而省去了冷激水喷淋构件也节约了水耗)。因此，本实用新型的顺流洗涤塔的上部空间为喷淋塔结构，也可称为空塔结构。
并且，所述洗涤液喷淋器、洗涤液进口接管或洗涤液出口接管的数量为2或为3。这样就更能适应大型处理规模的需要，还可以具备备用条件，确保洗涤塔的稳定连续运行。
所述顺流洗涤塔的下部空间，它具有洗涤液储存功能，但主要还是用于氧化亚硫酸铵，甚至结晶硫酸铵，因而可称为氧化槽，或结晶槽，或氧化结晶槽，其高度，确切地是其液位高度由洗涤液溢流接管的位置确定，其最高液位是洗涤液溢流接管距塔底的高度。
在所述的氧化结晶槽中，设置有空气鼓泡管。所述的空气鼓泡管可以是任何一种带有空气鼓泡孔的结构，一般采用母管连支管的管网式，母管和支管上都布有气孔，利用密布的鼓气孔分布和分散空气，使其在充满液体，一般是含有固体的浆状液体的槽中均匀鼓泡；所述气孔的孔径在3-20之间，较好地在5-15mm之间。优选地，本实用新型的空气鼓泡管与所述搅拌器直接耦合，使搅拌器具有两个功能：固体悬浮和气体分散鼓泡，即利用搅拌器的高效的剪切性能将空气破碎和分散，而且搅拌器连接口或所述搅拌器数量为2～4。这样，洗涤塔下部的空间具有搅拌釜的结构，也可以当作具有鼓泡塔的结构，结构简化，最大限度提高洗涤塔内构件的抗堵塞性，克服现有技术的缺点。
本实用新型的烟气顺流洗涤塔的另一个特征在于，所述的洗涤液喷淋器由支撑梁支撑固定在塔体内壁，由母管、与母管相连的支管和连接在所述支管上的雾化喷嘴组成，尤其是所述雾化喷嘴向上安装，确保其喷口向上。这样，在洗涤液经过喷淋器向上喷出后，形成一个抛物线的运动轨迹，首先以逆流方式与烟气接触，至最高点后下落，以并流或称顺流方式再与烟气接触，因此，在喷淋器上方，洗涤液与烟气成混流状态，从而较以前的技术具有更高的接触效率，尤其是可以确保省去水冷激喷淋器。而在喷淋器以下，烟气与洗涤液成并流状态，可以确保烟气中的氨被二氧化硫有效消耗，从而有效控制烟气中的氨夹带损耗及氨逃逸损失。
此外，所述洗涤液进口接管在烟气均布器下方，且竖直方向距离为3.0～8.0m，以确保烟气均匀到足够的程度，且不增加塔体高度；洗涤液出口接管在空气进口接管下方，且竖直方向距离为1.0～5.0m，以克服现有技术的洗涤液出口接管在空气进口上方而出现的循环泵抽气的缺点；洗涤液溢流接管与塔底在竖直方向上的距离为6.0～18.0m，优化地为8.0～12.0，这样提供足够的氧化停留时间，确保亚硫铵的充分氧化；搅拌器连接口与塔底在竖直方向上距离为1.0～2.5m，以确保洗涤液中固体的良好悬浮。
而且，本实用新型的洗涤塔中，洗涤液喷淋器的上方或下方的塔体内壁连接有挡板，且挡板与内壁形成45～90度的角度。这样可以有效防止洗涤液喷洒在塔壁上从而减少洗涤液与烟气的接触效率，即克服洗涤液的壁流效应，可以有效减少洗涤液的循环流量，降低能耗。
本实用新型的有益效果是，向上安装的雾化喷嘴可以使得气液两相可以撞击接触，确保提供较高的传质效率和较低的塔高，同时取消了冷激水喷淋构件，简化塔的结构，尤其是所设置的烟气分布器可以显著提高接触效率。
本实用新型是这样操作的：
含有二氧化硫的烟气，从位于洗涤塔，即脱硫塔的顶部烟气进口接管进入洗涤塔体内，经过烟气分布器，与由洗涤液喷淋器经雾化喷嘴高度雾化喷洒出来的洗涤液或称吸收液混流(逆流和顺流)接触，混合，传热和传质，将烟气中的污染物，尤其包括二氧化硫吸收进入含有氨的吸收液，使其变为亚硫酸铵。然后再穿过洗涤液喷淋器，与洗涤液顺流接触。顺流接触的明显优点是，当脱硫效率控制在一定数值之内，比如90-99％之间，过量的二氧化硫必定会将烟气中含有的氨几乎全部转化为亚硫铵，从而控制氨的逃逸和浪费。
洗涤液直接落入洗涤塔下部的储槽，或称氧化槽/结晶槽，或称氧化结晶槽中，烟气从烟气出口接管离开脱硫塔，经过与脱硫塔相连的除沫器除去夹带的液沫后再向烟囱排放。在所述的氧化结晶区，吸收液中的亚硫酸铵被鼓入的空气氧化为硫酸铵，并且在硫酸铵浓度超过其溶解度情况下结晶为固体硫酸铵，使得吸收液成为浆态状水溶液。搅拌器的搅动一方面促进传质，另一方面防止固体沉积。同时在氧化结晶槽，还有工艺水不断补给，确保系统的水平衡，以及脱硫原料氨不断补给，确保脱硫效率的稳定。硫铵浆液经过塔体外联结的循环泵不断从氧化结晶槽抽送到塔体上部的洗涤液喷淋器，使得脱硫和洗涤净化过程不断进行，同时也不断或间断向塔体外输送硫铵浆液，以便分离出硫铵产品。
由以上步骤便可充分地实现本实用新型提出的烟气氨法脱硫，其效率高，氨浪费极少。
由以上可见，本实用新型的烟气洗涤塔不仅用于氨法脱硫过程，还可以用于其他脱硫过程，比如以石灰石为原料的钙法脱硫过程，以氧化镁或者碳酸镁为原料的镁法脱硫过程等。
附图说明
图1为改进的烟气顺流洗涤塔的示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的一种改进的烟气顺流洗涤塔，包括圆筒形塔体101，连接在所述塔体101上端的塔顶102，连接在所述塔体101下端的塔底103，塔顶102上连接的烟气进口接管104，塔体101中部连接的烟气出口接管105，而且；
烟气进口接管104下方的塔体101内设置有烟气均布器11；
烟气均布器11下方设置有洗涤液喷淋器12，以及位于塔体101上并与洗涤液喷淋器13相连接有洗涤液进口接管106；
烟气出口接管105下方的塔体101上，由上而下依次设置有洗涤液溢流接管107，空气进口接管1011，搅拌器接管1010和洗涤液出口接管109；
烟气出口接管105下方的塔体101内，与空气进口接管1011相连接有空气鼓泡管13，与搅拌器接管1010相连接有搅拌器14；
还有，烟气均布器11的气体流通口面积为所述塔体101的气体流通面积的22％，搅拌器连接口1011和搅拌器14为4个；洗涤液喷淋器12、洗涤液进口接管106和洗涤液出口接管109的数量为2；
所述洗涤液喷淋器12包括2根母管，与所述两根母管相连有22根支管，在母管和支管上连接着100只雾化喷嘴，且所述雾化喷嘴的喷口向上；
所述洗涤液进口接管106在所述烟气均布器11下方，且在竖直方向上的距离为4.0m；洗涤液出口接管109在空气进口接管1011下方，且在竖直方向上的距离为2.0m；洗涤液溢流接管107与塔底103在竖直方向上的距离为12.0m；搅拌器连接口1011与塔底103在竖直方向上的距离为1.3m；
此外，所述洗涤液喷淋器12的上方和下方的塔体101内壁都连接有挡板，并且所述挡板与所述内壁形成75度的角度。
Claims (10)
1、一种改进的烟气顺流洗涤塔，包括圆筒形塔体(101)，连接在所述塔体(101)上端的塔顶(102)，连接在所述塔体(101)下端的塔底(103)，所述塔顶(102)上或靠近所述塔顶(102)的塔体(101)上连接的烟气进口接管(104)，所述塔体(101)中部连接的烟气出口接管(105)，其特征在于：
所述烟气进口接管(104)下方的塔体(101)内设置有烟气均布器(11)，
所述烟气均布器(11)下方设置有洗涤液喷淋器(12)，以及位于所述塔体(101)上并与所述洗涤液喷淋器(13)相连接有洗涤液进口接管(106)，
所述烟气出口接管(105)下方的所述塔体(101)上，由上而下依次设置有洗涤液溢流接管(107)，空气进口接管(1011)，搅拌器接管(1010)和洗涤液出口接管(109)，
所述烟气出口接管(105)下方的所述塔体(101)内，与所述空气进口接管(1011)相连接有空气鼓泡管(13)，与所述搅拌器接管(1010)相连接有搅拌器(14)。
2、根据权利要求1所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，所述烟气均布器(11)的气体流通口面积为所述塔体(101)的气体流通面积的15～35％。
3、根据权利要求1所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，所述洗涤液喷淋器(12)包括母管，与所述母管相连的支管和连接在所述支管上的雾化喷嘴，且所述雾化喷嘴的喷口向上。
4、根据权利要求1所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，所述搅拌器连接口(1011)或所述搅拌器(14)的个数为2～4个。
5、根据权利要求1所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，所述洗涤液喷淋器(12)，所述洗涤液进口接管(106)或洗涤液出口接管(109)的数量为2或为3。
6、根据权利要求1所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，所述洗涤液进口接管(106)在所述烟气均布器(11)下方，且在竖直方向上的距离为3.0～8.0m。
7、根据权利要求1所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，所述洗涤液出口接管(109)在所述空气进口接管(1011)下方，且在竖直方向上的距离为1.0～5.0m。
8、根据权利要求1所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，所述洗涤液溢流接管(107)与所述塔底(103)在竖直方向上的距离为6.0～18.0m。
9、根据权利要求1所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，所述搅拌器连接口(1011)与所述塔底(103)在竖直方向上的距离为1.0～2.5m。
10、根据权利要求1至9任一项所述的烟气顺流洗涤塔，其特征在于，在所述洗涤液喷淋器(12)的上方或下方的所述塔体(101)内壁连接有挡板，并且所述挡板与所述内壁形成45～90度的角度。
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