CN201371031Y - 一种顶进式烟气脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种顶进式烟气脱硫装置，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，通过烟气出口接管连接除沫器，而且在除沫器和接管内都布置了水喷淋器，以及在脱硫塔内布置烟气均布器，和具有向上安装的雾化喷嘴的吸收液喷淋器，强化了气液接触的效率，取消传统技术中的水冷激喷淋器，提高了除沫效率，降低了阻力和设备结疤和堵塞的可能性，简化结构，同时节约水耗，在氨法烟气脱硫过程中具有明显的应用价值。

Description

一种顶进式烟气脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种顶进式烟气脱硫装置，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)，或称烟气净化(Scrubbing)。

专利CN1648048A和CN2768881Y公开了一种烟气和净化吸收液在净化设备即净化塔(或称脱硫塔)中自上而下顺流，烟气从塔顶进入脱硫塔，或称为顶进式脱硫塔，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，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，用水平衡很难维持。此外，还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脱硫效率低下的问题；而且还由于除沫器或称气液分离器布置在烟气出口管道或称净化烟道上，由于烟气流速过大，没有兼顾除沫器的特点，除沫效果低，设备易堵塞，阻力也较大；尤其是对于大规模烟气处理量的情况，比如大型发电机组，蒸汽锅炉或者铁矿石烧结机，烟气量巨大，其烟气管道与净化塔的连接，以及吸收液循环泵及循环泵与净化塔的连接很容易出现因膨胀系数不一致，或设备自身或外力引起的震动导致连接部位撕裂，严重者导致系统停车影响生产。

这样，这种净化或脱硫装置的构型在应用上也受到了限制，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，设计一种新的顶进式烟气脱硫装置，以克服现有技术的上述缺陷，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新型的顶进式烟气脱硫装置，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。

本实用新型顶进式烟气脱硫装置，烟气从脱硫塔顶部进入，其创新的实质在于在脱硫塔的塔体外，尤其在其烟气出口接管外连接有除沫器，而且在除沫器和接管内都布置了水喷淋器；本实用新型还为净化塔设计了烟气均布器，和具有向上安装的雾化喷嘴的吸收液喷淋器，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：

本实用新型的一种顶进式烟气脱硫装置，包括脱硫塔。

所述脱硫塔包括圆筒形或方筒形塔体，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，在所述烟气进口接管和烟气出口接管之间的塔体内部，由上至下依次设置有，烟气均布器和吸收液喷淋器，且两者之间的距离在2.0～8.0m之间；所述烟气出口接管和所述塔底之间的塔体内部，由上至下依次设置有，空气鼓泡管和搅拌器；进一步地，在脱硫塔的所述烟气出口接管内还设置有水喷淋器。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，净化或净化效率提供最主要的性能保证；还可以在一个脱硫塔中实现烟气净化或脱硫的全过程，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，从而在净化塔的上段表现为烟气净化吸收的净化功能，而在下段则表现为脱硫产物的加工功能即氧化和结晶功能，同时由于出口接管中的水喷淋器可以确保烟气离开脱硫塔不至于因过量的液沫(尤其是浆沫)夹带导致设备结疤或堵塞的问题，以克服现有其他技术的缺点。

其特征还在于，所述脱硫塔的烟气出口接管在塔体外连接着除沫器，且除沫器内设置有两组或三组填料层，或称为气液分离组件，以及填料层前方设置的水喷淋器。所述水喷淋器，包括烟气出口接管内的水喷淋器都是由水分布管和与所述水分布管相连接的雾化喷嘴构成，并且所述喷嘴的个数与所述烟气出口接管的气体流通面积之比为1.0～3.0。尤其是除沫器中烟气流速低于烟气管道，或称烟道中的流速，本实用新型采用的两者的比例为0.3～0.6。这样可以高效分离烟气中夹带的液滴，尤其吸收液的液沫，或称为雾沫夹带，降低烟气的二次污染；水喷淋器可以有效冲洗可能附着在气液分离组件上的固体，防止堵塞气体流道；设置两组分离填料组件是为了更好地冲洗，且可防止冲洗水的雾沫夹带。所述的气液分离组件可以是常规的波纹板片平行组合而成，波纹板片用塑料板或玻璃纤维增强的塑料板制成，板间距在20-50mm之间，板厚在2-4mm之间。

此外，所述烟气进口接管通过一个柔性连接元件连接有烟气进口管道，所述烟气出口接管也通过一个柔性连接元件连接有气液分离器，而且，烟气进口管道包括了1～4个弯管管接，较好地为2个或3个。这样，可以很有效地消除因材质，或受力不均而引起的膨胀差别，进而导致连接部位撕裂，甚至出现烟气泄漏的问题，还确保进口烟道的灵活连接和布置。

本实用新型的脱硫装置的创新特点还表现在，所述脱硫塔配置有1～4个吸收液循环回路，它由所述吸收液喷淋器，设置在塔体上的吸收液循环进口接管，设置在塔体外的吸收液循环管线和吸收液循环泵，以及设置在下部塔体上的吸收液循环出口接管依次连接而成。这样，其中至少一个为常开回路，至少一个为备用回路，优化地为2个回路或3个回路，可以节省投资或占地面积。

本实用新型的一个特征在于，所述的吸收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，雾化喷嘴的数量为所述脱硫塔内横截面积的0.5～2.0倍。这样，在吸收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，在喷淋器上方，吸收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，烟气与吸收液成并流状态，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。

还在于，所述脱硫塔下部塔体上还设置有补水进口，并且补水进口通过管线与除沫器的水出口相连接。这样，可以确保脱硫过程水平衡，并且使得新鲜水，或称工艺水经过除沫器使用后再进入脱硫塔用于烟气的增湿降温，从而避免了现有其他技术直接使用新鲜水增湿降温而出现的水平衡难以控制的问题。

特别是，脱硫原料进口，或称氨进口，或原料补充口可以设置在所述吸收液循环管线上，也可以在脱硫塔下部塔体上，优选地，最好在吸收液循环出口和循环泵进口之间的循环管线上。这样，可以使原料氨同吸收液快速混合，避免了由于原料氨流量很小，而循环的吸收液过大易出现的混合不均问题(实际上相当于可以溶解原料氨的溶剂，主要是硫酸铵的水溶液，更确切点是含硫铵固体的浆状硫铵溶液)。所说的原料氨可以是氨水溶液，也可以是液化氨。

此外，所述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。这样就更能适应大型处理规模的需要，确保净化塔的稳定连续运行。

而且，同样地，所述吸收液出口接管或者所述吸收液进口接管通过一个柔性连接元件与吸收液循环管线相连接，吸收液循环管线也通过柔性连接元件和循环泵的进出口相连接，尤其是，所述的柔性连接元件，包括用在烟气管道和吸收液循环管道上的，或者为软质连接件，或者为波纹形状的硬质连接件。所述软质连接件其材质为橡胶，包括天然橡胶和合成橡胶，比如丁基橡胶，氯丁橡胶或乙丙橡胶，氟橡胶或硅橡胶等；所述波纹形状的硬质连接件，其材质为不锈钢，优选高镍合金不锈钢，比如316L和双相钢。这样使得净化塔与循环管线，循环管线与循环泵之间连接消除膨胀或振动的应力，而且耐腐蚀，耐磨损。

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，净化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，最大限度提高净化塔内构件的抗堵塞性，克服现有技术的缺点。

本实用新型的有益效果是，通过烟气出口接管连接除沫器，而且在除沫器和接管内都布置了水喷淋器，以及在脱硫塔内布置烟气均布器，和具有向上安装的雾化喷嘴的吸收液喷淋器，强化了气液接触的效率，取消传统技术中的水冷激喷淋器，提高了除沫效率，降低了阻力和设备结疤和堵塞的可能性，简化结构，同时节约水耗，在氨法烟气脱硫过程中具有明显的应用价值。

附图说明

图1为顶进式烟气脱硫装置的示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型所述的顶进式烟气脱硫装置，包括脱硫塔1。

所述脱硫塔1包括圆筒形塔体101，连接在塔体101上端的塔顶102，连接在塔体101下端的塔底103，还包括，在塔顶102上设置的烟气进口接管104，在塔体101中部设置的烟气出口接管。

尤其是，所述烟气进口接管104和烟气出口接管105之间的塔体101内由上至下依次设置有烟气均布器11和吸收液喷淋器12，且两者相距4.0m；所述烟气出口接管105和塔底103之间的塔体101内由上至下依次设置有空气鼓泡管13和搅拌器14；所述脱硫塔1的所述烟气出口接管105内设置有水喷淋器(15)；所述烟气出口接管105在塔体101外连接着除沫器7，且所述除沫器7内设置有两组填料层16，所述填料层16前方设置有水喷淋器17。

还有，所述水喷淋器15和17由水分布管和与所述水分布管相连接的雾化喷嘴构成，并且所述喷嘴的个数与所述烟气出口接管105的气体流通面积之比分别为1.0和2.25；所述烟气进口接管104通过柔性连接元件5连接着烟气进口管道4，且所述烟气进口管道4包括了3个弯管管接。

而且，所述脱硫塔1配置有3个吸收液循环回路，由所述吸收液喷淋器12，设置在塔体101上的吸收液循环进口接管106，设置在塔体101外的吸收液循环管线3和吸收液循环泵2，以及设置在下部塔体101上的吸收液循环出口接管109依次连接而成，因而以上设备或元件都是三套；

所述的吸收液喷淋器13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，所述雾化喷嘴的数量为所述脱硫塔1内横截面积的1.0倍。

此外，脱硫塔1下部塔体101上还设置有补水进口1012，并且补水进口1012通过管线与所述除沫器7的水出口相连接；在所述吸收液循环出口109和循环泵2进口之间的循环管线3上设置有脱硫原料进口108。

Claims (10)

1、一种顶进式烟气脱硫装置，包括脱硫塔(1)，所述脱硫塔(1)包括塔体(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)，还包括，在所述塔顶(102)上或者紧靠所述塔顶(102)的塔体(101)上设置的烟气进口接管(104)，在所述塔体(101)中部设置的烟气出口接管(105)，其特征在于，所述烟气进口接管(104)和所述烟气出口接管(105)之间的所述塔体(101)内由上至下依次设置有烟气均布器(11)和吸收液喷淋器(12)，所述烟气出口接管(105)和所述塔底(103)之间的所述塔体(101)内由上至下依次设置有空气鼓泡管(13)和搅拌器(14)。

2、根据权利要求1所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(1)的所述烟气出口接管(105)内设置有水喷淋器(15)。

3、根据权利要求1或2所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(1)的所述烟气出口接管(105)在所述塔体(101)外连接着除沫器(7)，且所述除沫器(7)内设置有两组或三组填料层(16)，以及所述填料层(16)前方的水喷淋器(17)。

4、根据权利要求3所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述水喷淋器(15)或(17)由水分布管和与所述水分布管相连接的雾化喷嘴构成，并且所述喷嘴的个数与所述烟气出口接管(105)的气体流通面积之比为1.0～3.0。

5、根据权利要求4所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述烟气进口接管(104)通过柔性连接元件(5)连接着烟气进口管道(4)，且所述烟气进口管道(4)包括了1～4个弯管管接。

6、根据权利要求5所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(1)配置有1～4个吸收液循环回路，所述的吸收液循环回路由所述吸收液喷淋器(12)，设置在所述塔体(101)上的吸收液循环进口接管(106)，设置在所述塔体(101)外的吸收液循环管线(3)和吸收液循环泵(2)，以及设置在所述脱硫塔(1)下部塔体(101)上的吸收液循环出口接管(109)依次连接而成。

7、根据权利要求6所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液喷淋器(13)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，所述雾化喷嘴的数量为所述脱硫塔(1)内横截面积的0.5～2.0倍。

8、根据权利要求7所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔(1)下部塔体(101)上还设置有补水进口(1012)，并且所述补水进口(1012)通过管线与所述除沫器(7)的水出口相连接。

9、根据权利要求6所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环管线(3)上或者所述脱硫塔(1)下部塔体(101)上设置有脱硫原料进口(108)。

10、根据权利要求9所述的烟气脱硫装置，其特征在于，所述吸收液循环出口(109)和所述循环泵(2)进口之间的循环管线(3)上设置有脱硫原料进口(108)。

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