CN201394426Y - 一种带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，使净化烟气可以不经过原烟囱排放，而直接从脱硫或净化设备出口连接顶排烟囱直接排放，不需要对原烟囱进行防腐蚀处理，不中断生产。所说的直排烟囱带有去除烟雨的结构，该结构具有保温和绝热功能，从上到下包裹在所述直排烟囱体外，厚度在10～200mm之间，可以显著减少烟囱内壁的烟气冷凝水，从而显著减少烟气对冷凝水的夹带，不会像现有的直排烟囱那样出现明显的烟雨和泥雨现象，进而使得净化排放一体化设备能被正常应用。

Description

一种带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备

技术领域

本实用新型涉及一种带有消烟雨构件的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，和钢铁厂烧结机排放大量烟道气，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℃。

而且，大量酸性烟气排放必然带来严重酸雨污染，中国国土面积的近40％已经由于大量烟气的排放出现酸雨，对国民经济造成了巨大的经济损失。一种解决酸雨污染的办法就是烟气的净化，尤其采用碱性物质为原料的烟气脱硫(FGD，Flue Gas Desulfurization)。FGD中，常见的碱性物质是天然矿石原料，比如石灰石，即碳酸钙，还有菱镁矿石，一种碳酸钙和碳酸镁的混合矿石，还有人工合成的碱性物质，包括弱碱氨和烧碱氢氧化钠，为便于论述，分别将它们成为钙法，镁法，氨法和钠法。FGD的净化效率可以达到95-99％以上，因此是广泛被采用的方法。

但是，高效率的FGD装置必须是湿式操作，即所采用的碱性物质必须和水混合成为一种碱性水溶液，再使之与烟气密切接触，而且为了提高接触效率确保净化效率，都采用极低浓度的水溶液，比如钙法中，每公斤烟气需要10-30公斤的水溶液。如此操作条件下，烟气经过接触设备，或称为净化设备和脱硫设备后，温度显然会低于酸露点，更严重的是，原存在于烟气中的SO₃会变为硫酸酸雾，使净化后的烟气显示出强烈的酸腐蚀性。

现有的解决这个问题的办法主要有两种，一种是对原来的直接排放原烟气(未经净化，且温度在酸露点以上，比如大于120℃)的烟囱(称为原烟囱)进行防腐蚀处理，再使得净化烟气回到原烟囱排放，但其投资高，且对于老设备，比如老机组，锅炉或烧结机，会存在长时间运行中断，影响生产。这样，出现了另外一种方法，就是直接在净化设备上设置一根烟囱，称为直排烟囱，或顶排烟囱，使得净化设备具有净化排放一体化的功能，这种方法投资低，且不会影响生产。

但是，实践中，人们发现这种带有直排烟囱的净化排放一体化设备存在一个严重的缺点，就是会带来明显的白色烟羽，且在温度低的天气会产生明显的“烟雨”，即在烟囱周围一定距离范围内，尤其烟羽的下方，有严重下雨现象。由于烟气中会夹带有固体浆液，使得烟雨成为泥雨，造成周围设备甚至民居被严重污染，甚至腐蚀。这种现象严重制约了这种方法的应用。因此，寻求解决这个问题的方法具有重要的应用价值。

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塔顶排放式烟气脱硫排放一体化设备，尤其公开了一种带有去除烟雨构件的塔顶排放式烟气脱硫排放一体化设备。

本实用新型的实质在于，使净化烟气可以不经过原烟囱排放，而直接从脱硫或净化设备出口连接的直立烟筒，称为直排烟囱或顶排烟囱直接排放，不需要对原烟囱进行防腐蚀处理，不中断生产。

本实用新型的主要技术创新在于，所说的直排烟囱带有去除烟雨的结构，具体地该结构是一个具有保温和绝热功能的结构，可以显著减少烟囱内壁的烟气冷凝水，从而显著减少烟气对冷凝水的夹带，这样就不会像现有的直排烟囱那样出现明显的烟雨和泥雨现象，进而使得净化排放一体化设备能被正常应用。

具体地，本实用新型公开的带有消除烟雨构件的烟气净化排放一体化设备包括一个净化塔，也称为脱硫塔，在所说的净化塔的顶上设置有直排烟囱，其创新性还包括：

圆筒形塔体；

连接在塔体最底端的底板；

连接在塔体最顶端的锥形塔顶；

连接在塔体上的进烟接口，位置在塔体总高度的四分之一到三分之二之间；

连接在塔顶上的出烟接口，位置在塔顶中心位置，或中心附近；

设置在进烟接口和出烟接口之间的塔体内的除液构件，除液构件中设置了两段填料，使得烟气夹带的细小液滴，甚至浆状或泥状液滴撞击在填料上凝并为大液滴而被回收下来，并且每段填料之上都布置有喷水器，以便对填料进行即时冲洗，防止泥浆粘附在填料表面，堵塞烟气通道；

设置在进烟接口和除液构件之间的塔体内的液体分散构件，液体分散构件带有液体分配母管和支管，以及雾化喷嘴，使得与烟气接触的具有净化烟气中酸性气体作用的吸收液，或称洗涤吸收液得到均匀分布和细密的雾化，提高传质效率；

设置在进烟接口下部的位于塔体内的鼓泡构件，或称鼓泡空气分散器；

设置在出烟接口之上，并与出烟接口直接相连接的直排烟囱，直排烟囱的横截面为圆形，或者近似圆形，其高度在20～100m之间，以保证恰当的烟气排放标高；

连接在塔体上的出液接口，位置在距离底板0.20～2.0m之间，并且该出液接口的内壁直径在塔体内壁直径的三十分之一至十分之一之间；

连接在塔体上的进液接口，它与塔体内的液体分散构件相连接，尤其与液体分配母管相连接，其直径是出液接口直径的0.75～1.25倍之间，较好地，两个接口的直径相同；

设置在塔体外，并连接出液接口和进液接口的吸收液循环管，以及与吸收液循环管相连接的吸收液输送机；

而且，

所述塔体上的进烟接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，以降低塔体的整体高度；

尤其是，

直排烟囱体外，最好是从上至下包裹有消烟雨构件，并且在该构件外还包裹有保护壳层，所述消烟雨构件的厚度在10～200mm之间，优化地在30～150mm，最好在50～120mm之间，所述消烟雨构件采用导热系数小于0.5W/C.m的材料制成，以便有效降低烟囱内壁的烟气冷凝水量，从而减少烟气夹带进而消除烟雨，所述保护壳层采用铝质材料制成，该保护层的厚度在0.3～1.5mm，确保较轻的质量和良好防护性能。

本实用新型公开的带有消除烟雨构件的烟气净化排放一体化设备按照如下方式操作：

含有SO₂，SO₃，NO₂，HCl/HF，烟尘等污染物的烟气，从进烟接口进入净化塔(也称为脱硫塔)，向上流动，与液体分散构件分散的洗涤吸收液(吸收液中含有碱性物质)逆流接触，发生气-液两相的传质、传热和液相中的化学反应，脱出污染物。烟气中的SO₂变为亚硫酸盐，SO₃变为硫酸雾，也有部分变为硫酸盐，HCl变为氯化物。这些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％。

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，而且一般都是接近硫酸盐饱和，最好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，烟气必须经过多组吸收液分散器，再进一步向上流动与除液构件相接触，除去烟气夹带的液滴，大都是含有固体的泥浆状液滴。同时对除液构件还定期或间隙采用比较清洁的水冲洗，确保除液构件中的气体通道保持通畅。

离开除液构件后，烟气继续向上流动，穿过位于净化塔顶部的出烟接口，进入位于净化塔之上的直排烟囱，直接排入大气。由于直排烟囱体外，尤其之从上至下都被消烟雨构件包围着，确保了烟囱内壁较少出现冷凝水，或很少出现冷凝水，这样，烟气通过烟囱就不回夹带冷凝水滴而出现烟雨了。

另一方面，洗涤吸收液向下流动，与烟气逆流接触，回流到进烟接口下面的塔体内，被鼓入的空气氧化，使亚硫酸盐变为硫酸盐，比如亚硫酸钙变为硫酸钙并形成石膏(即带有两个结晶水的硫酸钙晶体)，或亚硫酸铵被氧化为硫酸铵，进而结晶为对应的晶体。因此，这一段也被称为氧化池，或氧化结晶池，尤其是吸收液循环槽。新鲜的脱硫剂比如粒度在250-325目以上的石灰石粉沫浆液，氧化镁/碳酸镁浆液，或液化氨/气化氨/氨水，直接加到进烟接口循环槽内。吸收液在通过设置在净化塔体外，通过循环管道与塔体相连接的循环液输送机被重复输送到位于进烟接口上的塔体内的液体输送构件，以便使得净化塔实现烟气净化的连续和稳定运行。

同时也必须从循环槽不断排除吸收液，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构件、吸收液分散构件、除液构件和带有消烟雨作用的直排烟囱，使在净化设备中去除污染物质，尤其SO₂之后，尾气不经过原烟囱排放，从而避免了现有技术需要对原烟囱防腐，不影响正常生产的问题。

附图说明

图1为带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备的结构示意图。

图2为带消烟雨构件的直排烟囱的结构立面图。

图3为带消烟雨构件的直排烟囱的结构俯视图。

具体实施方式

参见附图1-3，本实用新型的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，包括：

圆筒形塔体1；

连接在塔体1最底端的底板4；

连接在塔体1最顶端的锥形塔顶10；

连接在塔体1上的进烟接口2，位置在塔体1总高度的二分之一；

连接在塔顶10上的出烟接口9，位置在塔顶中心位置；

设置在进烟接口2和出烟接口9之间的塔体1内的除液构件11，除液构件11中设置了两段填料；

设置在进烟接口2和除液构件11之间的塔体1内的液体分散构件12，液体分散构件12带有液体分配母管和支管，以及雾化喷嘴；

设置在进烟接口2下部的位于塔体1内的鼓泡构件3；

设置在出烟接口9之上，并与出烟接口9直接相连接的直排烟囱8，直排烟囱8的横截面为圆形，其高度为60m；

连接在塔体1上的出液接口5，位置在距离底板1.0m处，并且出液接口5的内壁直径是塔体1内壁直径的十二分之一；

连接在塔体1上的进液接口13，它与塔体1内的液体分散构件11的液体分配母管相连接，其直径是出液接口直径的1.0倍；

设置在塔体1外，并连接出液接口5和进液接口13的吸收液循环管7，以及与吸收液循环管7相连接的吸收液输送机6；

所述塔体1上的进烟接口2的流通截面为矩形，并且所述矩形的短边与长边之比在0.33；

直排烟囱8的筒体801外，从上至下包裹有消烟雨构件802，并且在该构件802外还包裹有保护壳层803，所述消烟雨构件802的厚度为120mm，所述消烟雨构件802采用导热系数为0.12W/C.m的保温材料制成，所述保护壳层803采用铝质材料制成，厚度为0.7mm。

Claims (8)

1、一种带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，包括净化塔和在所述净化塔顶上设置的直排烟囱，其特征在于，在所述直排烟囱体外包裹有消烟雨构件。

2、根据权利要求1所述的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，其特征在于，所述的消烟雨构件从上到下包裹在所述直排烟囱体外。

3、根据权利要求1所述的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，其特征在于，所述消烟雨构件的厚度在10～200mm之间。

4、根据权利要求3所述的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，其特征在于，所述消烟雨构件的厚度在50～120mm之间。

5、根据权利要求1所述的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，其特征在于，所述消烟雨构件外包裹一保护层，并且所述保护层的厚度在0.3～1.5mm之间。

6、根据权利要求1至5任一项所述的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，其特征在于，所述净化塔包括：

圆筒形塔体；

连接在所述塔体最底端的底板；

连接在所述塔体最顶端的锥形塔顶；

连接在所述塔体上的进烟接口，位置在所述塔体总高度的四分之一到三分之二之间；

连接在所述塔顶上的出烟接口，位置在所述塔顶中心或中心附近位置；

设置在所述进烟接口和所述出烟接口之间的所述塔体内的除液构件；

设置在所述进烟接口和所述除液构件之间的所述塔体内的液体分散构件；

设置在所述进烟接口下部的位于所述塔体内的鼓泡构件；

连接在所述塔体上的出液接口，位置在距离所述底板0.20～2.0m之间，并且所述出液接口的内壁直径在所述塔体内壁直径的三十分之一至十分之一之间；

连接在所述塔体上的进液接口，所述进液接口与所述塔体内的所述液体分散构件相连接，并且所述进液接口的直径在所述出液接口的直径的0.75～1.25倍之间。

7、根据权利要求6所述的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，其特征在于，所述净化塔体外设置有连接所述出液接口和所述进液接口的吸收液循环管。

8、根据权利要求7所述的带有消烟雨构件的烟气净化排放一体化设备，其特征在于，所述吸收液循环管连接着吸收液输送机。

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