CN201880482U - 氨法脱硫阶梯喷淋塔 - Google Patents

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孙玮
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Abstract

本实用新型涉及一种氨法脱硫阶梯喷淋塔,所述脱硫阶梯喷淋塔为逆流塔,其中部设有烟气进口,顶部设有烟气出口,所述脱硫阶梯喷淋塔的内部自下而上依次设有氧化池、降温段、喷淋段和除雾段,所述喷淋段采用阶梯喷淋法设计,所述喷淋段内自下而上依次设有多层由喷淋管组成的喷淋层,所述喷淋层上还设有喷嘴,位于所述喷淋段中的最上层喷淋层的喷嘴的喷射角小于等于90°。所述氨法脱硫阶梯喷淋塔相比传统的湿法脱硫所采用的喷淋塔,液气比降可降低4~5倍,大大降低所需吸收液循环泵的功率,经处理,烟气中主要污染物的净化率可达到:SO2:90~99%,而气溶胶的逃逸可降低20%~32%。

Description

氨法脱硫阶梯喷淋塔

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种脱硫喷淋塔,具体涉及一种氨法脱硫阶梯喷淋塔。 背景技术

[0002] 我国燃煤电厂众多,特别是供热、大型石化、化工、冶金等企业建有的中小机组 (100MW机组一下)更是星罗棋布。燃煤产生的SO2给大气造成严重污染,为减少SO2危害, 国家要求新建燃煤电厂锅炉必须同时建设烟气脱硫装置,在役电厂也要限期治理。由于脱 硫装置投资较大,目前主导的石灰石-石膏法脱硫工艺,中小热电厂难于承受,且运行成本 较高,脱硫副产物石膏受品质、产量及成本的限制,用途有限,造成额外的处理成本。因此寻 求一种与钙法相比,具有较低的运行成本,同时副产硫铵化肥的氨法脱硫工艺,将大大降低 烟气脱硫成本。

[0003] 目前,国内一些中小锅炉采用一种氨法喷淋塔脱硫装置,脱硫效率尚可,但排放 的烟气夹带的游离氨和大量以气溶胶形式逃逸的铵盐,很难回收硫铵产品,造成脱硫剂大 量流失,运行成本高,而且还形成了排放的二次污染。中国实用新型专利授权公告号为 CN2014M395U、实用新型名称为“组合式氨法脱硫塔”提供一种按逆流式喷淋塔设计的组 合式氨法脱硫塔,所述脱硫塔整体呈圆筒状,脱硫塔的中部设有烟气进口,顶部设有烟气出 口,脱硫塔的内部自上而下依次设有除雾段、吸收段、降温段和氧化池,所述除雾段设置在 脱硫塔内烟气出口的下方,采用两级波纹板高效除雾器,且所述除雾器配有自动清洗喷淋 装置,所述吸收段内依次设有一层水喷淋洗涤层和三层循环吸收喷淋层,所述降温段设置 在对应烟气进口的位置,所述氧化池设置在脱硫塔底部,内装有循环吸收混合液,还设有用 于输送氧化空气的氧化空气分布排管和泵搅拌装置。该脱硫塔的液汽比较石灰-石膏法烟 气脱硫装置降低8-10倍,增大了脱硫效率,减少了后续处理硫铵的能耗,同时避免在塔内 生成硫铵结晶而造成设备堵塞。但是由于脱硫塔的脱硫得以实现的关键在于:雾化成细小 液滴功能的喷嘴这一技术难点的攻克,才使得气液两相膜的传热传质面积足以吸收烟气中 的S02。在使用过程中,其弊端也同时显现:排放的烟气夹带的游离氨和大量以气溶胶形式 逃逸的铵盐。初步解决方案是将气速放低,以减小气溶胶的夹带。但是,当气速低于3. 5m/ s时,除雾器就不在最佳除雾效率上,造成含液率超标,由此所得的硫铵自然偏少,还二次污 染了大气。如何将高脱硫效率与排放逃逸这对矛盾恰如其分的处理好,是当前各家脱硫公 司发展的瓶颈。

[0004] 国外一些公司,所采用的氨法脱硫装置,由于要满足较高的传质、传热要求,所以 脱硫塔的液气比很大,接近石灰石-石膏法脱硫工艺,使得吸收循环液的流量很大,能耗较 大,同时由于液膜夹带严重,脱硫塔的除雾要求很高,甚至采用了电除雾,加之整个装置防 腐要求高,使得氨法脱硫的工程造价比同等的石灰石-石膏法脱硫工艺还要高〜20%,严 重制约了氨法脱硫技术的推广。

3实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于提供一种氨法脱硫阶梯喷淋塔,以克服现有氨法烟气脱硫 装置存在的脱硫装置吸收效率不高、游离氨和铵盐大量逃逸、脱硫剂大量流失、脱硫技术消 耗成本高的缺点和不足。

[0006] 氨法脱硫阶梯喷淋塔,所述脱硫阶梯喷淋塔的中部设有烟气进口,顶部设有烟气 出口,所述脱硫阶梯喷淋塔的内部自下而上依次设有氧化池、降温段、喷淋段和除雾段,所 述喷淋段采用阶梯喷淋法设计,所述喷淋段内自下而上依次设有多层由喷淋管组成的喷淋 层,所述喷淋层上还设有喷嘴,位于所述喷淋段中的最上层喷淋层的喷嘴的喷射角小于等 于 90°。

[0007] 进一步地,所述喷嘴的形状为空心锥切流形或同心螺旋环流形。

[0008] 进一步地,所述喷淋段内自下而上依次设有的喷淋层为三层,分别为第一喷淋层、 第二喷淋层和第三喷淋层,所述第一喷淋层和第二喷淋层之间的间距为H1,所述第二喷淋 层和第三喷淋层之间的间距为H2。

[0009] 进一步地,根据烟气量和含SA浓度来调整H1和H2,当SA浓度为1500〜4800mg/ Nm3, H1 是 1. 8m, H2 是 1. 6 〜1. 8m。

[0010] 进一步地,根据烟气量和含SA浓度来调整H1和H2,当SA浓度为4900〜8800mg/ Nm3, H1 是 2. 0m, H2 是 2. 0 〜2. 2m。

[0011] 进一步地,所述喷淋段内自下而上依次设有的喷淋层为四层,分别为第一喷淋层、 第二喷淋层、第三喷淋层和第四喷淋层,所述第一喷淋层和第二喷淋层之间的间距为H1,所 述第二喷淋层和第三喷淋层之间的间距为H2,根据烟气量和含浓度来调整H1和H2,当 SO2 浓度为 8900 〜14000mg/Nm3, H1 是 2. 0m, H2 是 2. 2 〜2. 4m。

[0012] 进一步地,所述除雾段分成两部分,下端为圆柱部分,与所述圆柱部分连接的上端 为内腔截面向上渐缩的渐缩部分。

[0013] 进一步地,所述除雾段的圆柱部分内自下而上依次设有第一除雾层和第二除雾层。

[0014] 进一步地,所述除雾层采用波纹板高效除雾器。

[0015] 本实用新型是对现有技术的进一步改进,与现有技术相比,本实用新型的氨法脱 硫阶梯喷淋塔的有益效果是:

[0016] 1、根据烟气量和含SO2浓度计算确定喷淋层的初选液气比(L°/G —般在2. 4〜 2. 6,这根据含量定),并选择确定所述喷淋层之间的间距,并且最上层喷淋层的喷嘴的 喷射角采用特殊角度(小于等于90° ),烟气雾化成液滴的Sauter直径增大,最终得到的 整体液气比(L7G)。该液气比降可降低4-5倍,大大降低所需吸收液循环泵的功率,而在喷 淋覆盖率上,由于最上层喷淋层的喷嘴的喷射角采用特殊角度(小于等于90° ),最上层喷 淋层的喷淋覆盖率(大于等于300%)要比下层的喷淋层的覆盖率(约200%)有较大的 提尚;

[0017] 2、极大的减低气溶胶逃逸,同时也减少铵盐液膜夹带;

[0018] 3、通过新型氨法脱硫阶梯喷淋塔的应用,能高效地完成的烟气脱硫过程,同时有 效的回收硫酸铵作为化肥,既达到烟气净化环保,又对复合肥的添加做出有偿功效,具有较 大的工业化前景;

[0019] 4、经处理,烟气中主要污染物的净化率可达到:90〜99%,而气溶胶的逃逸可降低20%〜32%。 附图说明

[0020] 图1为本实用新型氨法脱硫阶梯喷淋塔的结构示意图。

[0021] 图2为本实用新型氨法脱硫阶梯喷淋塔的喷嘴的一优选结构示意图。

[0022] 图3为图2的俯视图。

[0023] 图4为本实用新型氨法脱硫阶梯喷淋塔的喷嘴的另一优选结构示意图。

[0024] 图5为图4的俯视图。

[0025] 图6为本实用新型氨法脱硫阶梯喷淋塔的最上层喷淋层的喷淋覆盖率示意图。

[0026] 图7为本实用新型氨法脱硫阶梯喷淋塔的下层喷淋层的喷淋覆盖率示意图。

具体实施方式

[0027] 以下结合附图,对本实用新型的氨法脱硫阶梯喷淋塔作进一步详细说明。应理解, 以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。

[0028] 如图1所示,氨法脱硫阶梯喷淋塔,所述脱硫阶梯喷淋塔的中部设有烟气进口 100,顶部设有烟气出口 200,所述脱硫阶梯喷淋塔的内部自下而上依次设有氧化池300、降 温段400、喷淋段500和除雾段600,所述喷淋段500采用阶梯喷淋法设计,所述喷淋段500 内自下而上依次设有三层由喷淋管(未图示)组成的喷淋层,分别为第一喷淋层510、第二 喷淋层520和第三喷淋层530,所述第一喷淋层510和第二喷淋层520之间的间距为H1,所 述第二喷淋层520和第三喷淋层530之间的间距为H2。根据烟气量和含浓度来调整H1 和H2,当浓度为1500〜480011^/½!!3,¾是1. 8m, H2是1. 6〜1. 8m。根据烟气量和含 浓度来调整H1和H2,当SO2浓度为4900〜8800mg/Nm3,H1是2. 0m, H2是2. 0〜2. 2m。当SO2 浓度为8900〜14000mg/Nm3,H1是2. 0m, H2是2. 2〜2.細(此时优选采用四层喷淋层)。

[0029] 所述喷淋层510、520、530上还设有喷嘴M0,所述喷淋管与喷嘴540之间的连接为 对接缠绕粘接,位于所述喷淋段500中的最上层喷淋层(即第三喷淋层530)的喷嘴540的 喷射角小于等于90°。如图2-5所示,所述喷嘴MO的形状为空心锥切流形或同心螺旋环 流形。这主要取决于流体特性,两种皆可:

[0030] 当烟气含浓度在 1500 〜4800mg/Nm3,H2 = 1. 6 〜1. 8m ;

[0031] 当烟气含浓度在 4900 〜8800mg/Nm3,H2 = 2. 0 〜2. 2m ;

[0032] 当烟气含浓度在8900〜14000mg/Nm3,H2 = 2. 2〜2.細(优选采用四层喷淋层)

[0033] L/G通常在3. 0〜4. 2之间,具体要根据两相膜传质理论,将大液滴表面积大于等 于下二层雾化成细液滴表面积,喷淋层喷嘴MO的流量特性、压降特性、Sauter直径、粒径 分布所决定,并且必须要用PDPA或等同方法检测。由此得出L7G= (Li+Lfl^/G。

[0034] 喷淋覆盖率设计计算方法:喷淋覆盖率=(喷嘴个数X喷嘴Im的覆盖面积)/塔 截面。最上层喷淋层(即第三喷淋层530)喷嘴MO的喷淋覆盖率见附图6,下二层喷淋层 (即第一、第二喷淋层510、520)喷嘴MO的喷淋覆盖率如图7所示。第三喷淋层530的喷 淋覆盖率大于等于304%,第一、第二喷淋层510、520的覆盖率约204%,第三喷淋层530的 喷淋覆盖率要比第一、第二喷淋层510、520的覆盖率有较大的提高。

[0035] 所述除雾段600分成两部分,下端为圆柱部分610,与所述圆柱部分610连接的上端为内腔截面向上渐缩的渐缩部分620。所述除雾段600的圆柱部分610内自下而上依次 设有第一除雾层611和第二除雾层612。所述除雾层611、612采用波纹板高效除雾器。

[0036] 根据烟气量和含浓度计算确定喷淋层的初选液气比(L°/G —般在2. 4〜2. 6, 这根据含SA量定),并选择确定所述三层喷淋层510、520、530之间的间距H1和H2,并且最 上层喷淋层(即第三喷淋层530)的喷嘴540的喷射角采用特殊角度(小于等于90° ),烟 气雾化成液滴的Sauter直径增大,最终得到的整体液气比(L7G),该液气比降可降低4_5 倍,大大降低所需吸收液循环泵的功率,而在喷淋覆盖率上,由于最上层喷淋层(即第三喷 淋层530)的喷嘴540的喷射角采用特殊角度(小于等于90° ),最上层喷淋层(即第三喷 淋层530)的喷淋覆盖率(大于等于300%)要比下二层喷淋层(即第一、第二喷淋层510、 520)的覆盖率(约200% )有较大的提高。

[0037] 通过本实用新型氨法脱硫阶梯喷淋塔的应用,能高效地完成的烟气脱硫过程,极 大的减低气溶胶逃逸,同时也减少铵盐液膜夹带,同时有效的回收硫酸铵作为化肥,既达到 烟气净化环保,又对复合肥的添加做出有偿功效,具有较大的工业化前景。经处理,烟气中 主要污染物的净化率可达到:90〜99%,而气溶胶的逃逸可降低20%〜32%。

[0038] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,凡依本实用新型权利要求范围所做的均 等变化与修饰,皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (8)

1.氨法脱硫阶梯喷淋塔,所述脱硫阶梯喷淋塔为逆流塔,其中部设有烟气进口,顶部设 有烟气出口,所述脱硫阶梯喷淋塔的内部自下而上依次设有氧化池、降温段、喷淋段和除雾 段,所述喷淋段采用阶梯喷淋法设计,其特征在于,所述喷淋段内自下而上依次设有多层由 喷淋管组成的喷淋层,所述喷淋层上还设有喷嘴,位于所述喷淋段中的最上层喷淋层的喷 嘴的喷射角小于等于90°。
2.根据权利要求1所述的氨法脱硫阶梯喷淋塔,其特征在于,所述喷嘴的形状为空心 锥切流形或同心螺旋环流形。
3.根据权利要求1所述的氨法脱硫阶梯喷淋塔,其特征在于,所述喷淋段内自下而上 依次设有的喷淋层为三层,分别为第一喷淋层、第二喷淋层和第三喷淋层,所述第一喷淋层 和第二喷淋层之间的间距为H1,所述第二喷淋层和第三喷淋层之间的间距为H2,根据烟气 量和含SO2浓度来调整H1和H2,当SO2浓度为1500〜4800mg/Nm3,H1是1. 8m, H2是1. 6〜1. 8m。
4.根据权利要求1所述的氨法脱硫阶梯喷淋塔,其特征在于,所述喷淋段内自下而上 依次设有的喷淋层为三层,分别为第一喷淋层、第二喷淋层和第三喷淋层,所述第一喷淋层 和第二喷淋层之间的间距为H1,所述第二喷淋层和第三喷淋层之间的间距为H2,根据烟气 量和含SO2浓度来调整H1和H2,当SO2浓度为4900〜8800mg/Nm3,H1是2. 0m, H2是2. 0〜2. 2mο
5.根据权利要求1所述的氨法脱硫阶梯喷淋塔,其特征在于,所述喷淋段内自下而上 依次设有的喷淋层为四层,分别为第一喷淋层、第二喷淋层、第三喷淋层和第四喷淋层,所 述第一喷淋层和第二喷淋层之间的间距为H1,所述第二喷淋层和第三喷淋层之间的间距为 H2,根据烟气量和含浓度来调整H1和H2,当浓度为8900〜14000mg/Nm3,H1是2. Om, H2 是 2. 2 〜2. 4m。
6.根据权利要求1所述的氨法脱硫阶梯喷淋塔,其特征在于,所述除雾段分成两部分, 下端为圆柱部分,与所述圆柱部分连接的上端为内腔截面向上渐缩的渐缩部分。
7.根据权利要求6所述的氨法脱硫阶梯喷淋塔,其特征在于,所述除雾段的圆柱部分 内自下而上依次设有第一除雾层和第二除雾层。
8.根据权利要求7所述的氨法脱硫阶梯喷淋塔,其特征在于,所述除雾层采用波纹板 高效除雾器。
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