CN201371033Y

CN201371033Y - 一种混流型烟气洗涤塔

Info

Publication number: CN201371033Y
Application number: CN200920067191U
Authority: CN
Inventors: 娄爱娟
Original assignee: Individual
Current assignee: Shanghai Shen Xin River Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2019-01-20

Abstract

本实用新型公开一种新型的混流型烟气洗涤塔，烟气从洗涤塔顶部进入，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烟气均布器，和具有向上安装的雾化喷嘴的吸收液喷淋器，尤其提供五个不同的气液接触区：无吸收液的气体均流区，气液混流区，气液并流区，气液分离区和无烟气的液体储存区。其有益结果是，简化脱硫塔的结构，节省投资，并可以优化水的利用，在氨法烟气净化领域具有较好的应用前景。

Description

一种混流型烟气洗涤塔

技术领域

本实用新型涉及一种混流型烟气洗涤塔，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CN1178735C公开了一种以易挥发弱碱性的氨为原料的脱硫方法和装置，尤其脱硫塔分为氧化段，浓缩段，吸收段，水洗段和除雾段，而且气液比为2000-5000，但是实际应用中，此类脱硫塔由于结构过于复杂存在设备易堵塞，脱硫原料氨易挥发浪费，原料利用率不高的问题。专利CN2790569Y和CN1648049A提出了带有氨回收段的脱硫塔，试图解决氨的损失问题，且气液比降低到200-2000，但实际应用中也仍然由于设备内部构件过多，设备结构过于复杂，具有设备容易堵塞的缺点，因而难以进一步推广应用。

专利CN1648048A和CN2768881Y公开了一种结构较为简单且具有控制氨挥发损失优点的脱硫塔，烟气从塔顶进入脱硫塔，并且氧化段耦合了结晶段，其中气液两相为顺流，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。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，如何设计一种氨挥发损耗能有效控制，内部构件更少，更具有抗堵塞性，且具有更高传质效率的氨法脱硫塔，是氨法烟气脱硫技术推广应用的重要保证，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烟气洗涤塔，具体为一种混流型烟气洗涤塔，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。

本实用新型的混流型烟气洗涤塔，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，构成一种既包括气液逆流，也包括气液并流或称顺流的气液混合流接触模式，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：

所述烟气洗涤塔包括塔体，连接在塔体下端的塔底和连接塔体上端的塔顶，还包括，设置在塔顶上或紧靠塔顶的塔体上的烟气进口，

设置在塔体内紧靠塔顶的烟气分布器，

设置在塔体内位于烟气分布器下方的吸收液喷淋器，

设置在塔体中部或位于吸收液喷淋器下方的烟气出口，

设置在塔体上位于烟气出口下方的吸收液溢流出口，

其特征在于，吸收液喷淋器由吸收液输送主管，与主管相连接的支管和连接在支管上的雾化喷嘴组成，尤其是，雾化喷嘴向上安装，即雾化喷嘴的喷口向上。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，简化脱硫塔的结构，节省投资，并可以优化水的利用。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。

而且，喷嘴的数量与所述塔体内烟气流通面积的比例为0.5～1.5，优选地为0.75～1.0。这样，可以确保喷嘴的分布均匀，提供足够的气液接触面积，并且不会使得结构过于复杂。

由于以上结构上的特征，脱硫塔体内自烟气进口塔底便依次形成了五个功能区域：气体均流区，气液混流区，气液并流区，气液分离区，和液体储存区。

具体而言，自烟气进口至吸收液喷淋器之间可以形成气体均流区起着气体均匀流动的作用，和气液混流区作为主要的气液传质区即主要脱硫区，且气液混流区在气体均流区的下方。所谓混流区是指同时包括气液的逆流和气液的并流，因此液体流与烟气存在两次接触，提供了较高的效率。自吸收液喷淋器至烟气出口之间为气液并流区，成为次脱硫区，具有控制氨逃逸，即氨挥发浪费的功效。自烟气出口至吸收液溢流出口之间为气液分离区，烟气净化后离开脱硫塔，吸收烟气中SO₂后的吸收液进入后续的液体储存区，即自吸收液溢流出口以下的区间。

尤其是，所述吸收液储存区具有氧化的功能，因此，其中设置有氧化空气鼓泡管和搅拌机，将从混流区和并流区获得的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，而且可以在硫酸铵浓度超过其对应条件的溶解度情况下结晶析出固体硫酸铵，因而还表现为结晶功能，使得吸收液成为含有固体的浆态状液体。其中的搅拌器具有使得吸收液中的固体悬浮不沉积结巴的功能，和分散空气鼓泡的功能。此外，吸收液储存区主要还具有吸收液的循环槽的功能，使得脱硫过程具有良好的操作弹性和安全运行可靠性，并且节约占地面积。

同时，为了确保有效或高效的氧化功能，吸收液储存区的塔体直径(指内径)可以大于气液分离区或者气液并流区或者气液混流区或者气体均流区的塔体直径，其比例为1.0～1.5倍，优化地为1.0～1.25。而且，吸收液储存区中的液位高度，或者述吸收液溢流出口距离塔底都为6.0～18.0m，优选地为10.0～15.0m；吸收液喷淋器和烟气分布器在竖直方向上相距2.0～8.0m，优选地为4.0～6.0m。

此外，脱硫过程所需的工艺水补水口设置在吸收液储存区的塔体上，并且在吸收液溢流出口上方或下方，可以及时调整脱硫系统的水平衡。在吸收液溢流出口下方还依次设置有空气进口，搅拌器接口和吸收液出口，空气鼓泡管与空气进口相连接，搅拌器与搅拌器接口相连接。而且，在吸收液储存区还可以设置脱硫原料氨的进料口，即进料接管。

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。尤其是可以提供五个不同的气液接触区：无液体(吸收液)的气体均流区，气(烟气)液(吸收液)混流(逆流或撞击流，和并流共存)，气液并流区，气液分离区和无烟气的液体储存区。从而可以取消现有其他技术方案中设置的冷激水喷淋构件，简化脱硫塔的结构，节省投资，并可以优化水的利用。

本实用新型是这样操作的：

含有二氧化硫的烟气，从位于脱硫塔顶部或靠近顶部的烟气进口进入脱硫塔体内，经过烟气分布器进入烟气均流区，使烟气在塔体内流通截面或称横截面上均匀分布，或近似均匀地分布，再进入气液混流区，与由吸收液喷淋器经雾化喷嘴高度雾化喷洒出来的吸收液撞击接触，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。离开混流区，烟气和吸收液进入气液并流区，烟气和吸收液继续接触，进一步吸收。在并流区，挥发在烟气中的氨和二氧化硫一并进入吸收液，反应变为亚硫酸铵，因此，只要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。

烟气和吸收液继续进入气也分离区，烟气从设置在塔体上的烟气出口离开脱硫塔，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。液体与烟气相互分离后进入位于脱硫塔下部的吸收液储存区。在所述的吸收液储存区，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。同时在吸收液储存区，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吸收液储存区抽送到塔体上部的吸收液喷淋器，使得脱硫过程不断进行，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为混流型烟气洗涤塔的示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的混流型烟气洗涤塔包括塔体，连接在塔体下端的塔底和连接在塔体上端的塔顶，还包括，

设置在塔顶上或紧靠塔顶的塔体上的烟气进口101，

设置在塔体内紧靠塔顶的烟气分布器102，

设置在塔体内位于烟气分布器102下方的吸收液喷淋器103，

设置在塔体中部和吸收液喷淋器103下方的烟气出口104，

设置在塔体上位于烟气出口104下方的吸收液溢流出口109，

吸收液喷淋器103由吸收液输送主管，与主管相连接的支管和连接在支管上的雾化喷嘴组成，并且喷嘴向上安装，喷嘴的喷口向上，喷嘴的数量与塔体内烟气流通面积的比例为1.0。

塔体内自烟气进口101至吸收液喷淋器103之间包括气体均流区10和气液混流区20，且气液混流区20在气体均流区10下方，

塔体内自吸收液喷淋器103至烟气出口104之间为气液并流区30，

塔体内自烟气出口104至吸收液溢流出口109之间为气液分离区40，

塔体内自吸收液溢流出口109以下为吸收液储存区50，

吸收液储存区50的塔体直径是气液分离区40，气液并流区30，气液混流区20，气体均流区10的塔体直径的1.25倍，

吸收液储存区50中的液位高度，即吸收液溢流出口109距离塔底12.0m，所述吸收液喷淋器103和烟气分布器102在竖直方向上相距4.0m。

而且，吸收液储存区50的塔体上在吸收液溢流出口109上方还设置有补水进口105，在吸收液溢流出口109下方依次设置有空气进口106，搅拌器接口107和吸收液出口108，

在吸收液储存区50塔体内还设置有空气鼓泡管1011和搅拌器1012，空气鼓泡管1011与空气进口106相连接，搅拌器1012与搅拌器接口107相连接。

Claims

1、一种混流型烟气洗涤塔，包括塔体，连接在所述塔体下端的塔底和连接在所述塔体上端的塔顶，其特征在于，还包括：

设置在所述塔顶上或紧靠所述塔顶的所述塔体上的烟气进口(101)，

设置在所述塔体中部的烟气出口(104)，

设置在所述塔体内紧靠所述塔顶的烟气分布器(102)，

设置在所述塔体内位于所述烟气分布器(102)下方的吸收液喷淋器(103)，

设置在所述塔体上位于所述烟气出口(104)下方的吸收液溢流出口(109)，并且，

吸收液喷淋器(103)由吸收液输送主管，与所述主管相连接的支管和连接在支管上的雾化喷嘴组成，并且所述喷嘴的喷口向上，喷嘴的数量与所述塔体内烟气流通面积的比例为0.5～1.5。

2、根据权利要求1所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述塔体内自所述烟气进口(101)至所述吸收液喷淋器(103)之间包括气体均流区(10)和气液混流区(20)，且所述气液混流区(20)在所述气体均流区(10)下方。

3、根据权利要求2所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述塔体内自所述吸收液喷淋器(103)至所述烟气出口(104)之间为气液并流区(30)。

4、根据权利要求3所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述塔体内自所述烟气出口(104)至所述吸收液溢流出口(109)之间为气液分离区(40)。

5、根据权利要求4所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述塔体内自所述吸收液溢流出口(109)以下为吸收液储存区(50)。

6、根据权利要求5所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述吸收液储存区(50)的塔体直径是所述气液分离区(40)，或者所述气液顺流区(30)，或者所述气液混流区(20)或者所述气体均流区(10)的塔体直径的1.0～1.5倍。

7、根据权利要求6所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述吸收液喷淋器(103)和所述烟气分布器(102)在竖直方向上相距2.0～8.0m。

8、根据权利要求7所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述吸收液储存区(50)的塔体上在所述吸收液溢流出口(109)上方或下方还设置有补水进口(105)，在所述吸收液溢流出口(109)下方依次设置有空气进口(106)，搅拌器接口(107)和吸收液出口(108)。

9、根据权利要求8所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述吸收液储存区(50)塔体内还设置有空气鼓泡管(1011)和搅拌器(1012)，所述空气鼓泡管(1011)与所述空气进口(106)相连接，所述搅拌器(1012)与所述搅拌器接口(107)相连接。

10、根据权利要求6至9任一项所述的混流型烟气洗涤塔，其特征在于，所述吸收液溢流出口(109)距离所述塔底6.0～18.0m。