CN202460462U - 一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔，属于资源与环境保护领域，装置包括吸收塔，吸收塔上设有烟气入口、烟气出口和脱硫剂入口，吸收塔内从上自下依次设有除雾层、喷淋层、筛板和浆池，脱硫剂入口位于烟气入口上方，筛板位于脱硫剂入口和烟气入口之间，筛板上方设有溢流堰，溢流堰将筛板分为溢流区和气液接触区，筛板的筛孔设于气液接触区，气液接触区位于筛板靠近脱硫剂入口的一侧，溢流区下方设有溢流管。本实用新型用于脱去烧结机烟气中的二氧化硫，提高了烟气脱硫效率，降低了脱硫能耗。

Description

一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔

技术领域

本实用新型涉及资源与环境保护领域，具体涉及一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔。

背景技术

烧结机烟气是烧结混合料点火后随台车运行、在高温烧结过程中产生的含尘废气，烧结过程是在完全开放及富氧环境下进行的，过量的空气通过染料层进入风箱，进入废气系统经除尘后排放，烧结机烟气具有烟气量大、含氧量高、SO₂排放浓度低、波动范围大、含尘量高及含有多种腐蚀性气体和重金属污染物。每吨烧结矿大约可产生4000～6000m³的烟气，烧结机烟气的含氧量为15～18％，SO₂浓度一般为500～3000mg/Nm³，烧结机烟气粉尘中主要含有FeO、Al₂O₃、Fe₂O₃等多种金属氧化物及重金属。

在我国已经投运和在建的烧结机烟气脱硫装置中，钙基湿法脱硫工艺在目前应用最为广泛。钙基湿法脱硫工艺主要将脱硫剂石灰石、或石灰与水制成质量浓度在10～15％的脱硫剂浆液，经循环泵及喷淋层的均匀布液后与烧结机烟气逆向接触、吸收实现去除烟气中SO₂目的。吸收SO₂后，浆液液滴中的碳酸钙与SO₂生成亚硫酸钙；亚硫酸钙是难容物质，会逐渐包裹碳酸钙颗粒阻止碳酸钙的继续溶出，阻止了浆液继续吸收SO₂的能力；浆液进入浆池后，氧化空气被强制送入吸收塔内将亚硫酸钙氧化，生成二水硫酸钙，此时碳酸钙颗粒得以溶出，继续具有脱硫功效。

湿法脱硫采用的都是喷淋吸收塔，浆液经循环泵在一定压力送入喷淋层的喷嘴，浆液经喷嘴雾化成细小的浆液液滴后以90度或者120度的张角向四周均匀布液，在重力作用下浆液液滴向下移动，并与向上运动的烟气充分接触反应。浆液在经喷淋层喷淋过程中，沿吸收塔塔壁附近的浆液会直接撞击塔壁，并沿塔壁滑落，这部分浆液无法与烟气进行接触反应，为无效浆液，湿法烟气脱硫喷淋塔的无效浆液占浆液总循环量的12～15％，为了能达到预期的脱硫效率，必须提高对应的液气比，浪费了大量的能耗。

烧结机烟气钙基湿法脱硫工艺中，脱硫效率主要受脱硫剂的溶解速率、吸收浆液pH值及循环液气比的影响。脱硫剂的溶解速率越快、吸收浆液pH值越高、液气比越大时脱硫效率就越高，但是过高的pH值和过大的液气比会大大增加脱硫装置的投资成本及运行成本。

目前在建或已建的烧结机烟气脱硫装置大部分都是直接套用燃煤锅炉烟气脱硫工艺的设计理念来设计。烧结机烟气中SO₂的浓度一般低于燃煤锅炉烟气，而含氧量则远大于燃煤锅炉烟气，烧结机烟气中的大量氧气在吸收过程中也会参与亚硫酸钙的氧化反应。导致目前的烧结机烟气脱硫装置系统设计液气比和氧化风量都严重偏大，增加了烧结机烟气湿法脱硫的投资和运行成本。

授权公告号为CN201940170U的实用新型专利公开了一种带筛板的烟气脱硫塔，包括吸收塔、与吸收塔连通的石灰石浆液罐和石灰石浆液循环系统，吸收塔下部连通有进气管道，上部连通有出气管道，石灰石浆液循环系统包括于石灰石浆液罐连通的循环泵和与循环泵连通的位于吸收塔内上部的喷嘴，吸收塔内中部设有带筛孔的筛板。该发明对脱硫效率有所提高，但是也存在以下不足之处：①将石灰石浆液罐与吸收塔连通，吸收塔内没有浆液池，吸收区与氧化区分开，很难控制系统浆液的pH值。②没有对筛板的孔径、阻力及停留时间进行控制，在不设置溢流堰时，会导致每层筛板上的液体层厚度过大，增加了筛板层对烟气的阻力，浪费系统的能耗。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔，提高了烟气脱硫的效率，同时降低了烟气脱硫的能耗和成本。

一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔，包括吸收塔，所述的吸收塔上设有烟气入口、烟气出口和脱硫剂入口，所述的吸收塔内从上自下依次设有除雾层、喷淋层、筛板和浆池，所述的脱硫剂入口位于烟气入口上方，所述的筛板位于脱硫剂入口和烟气入口之间，所述的筛板上方设有溢流堰，所述的溢流堰将筛板分为溢流区和气液接触区，所述筛板的筛孔设于气液接触区，所述的气液接触区位于筛板靠近脱硫剂入口的一侧，所述的溢流区下方设有溢流管。

所述的溢流堰的高度为20-40cm。溢流堰的设计能很好的控制气液接触区的体积、气液接触区内浆液的厚度及阻力，溢流堰在这个高度时，烧结机烟气气泡能在较低阻力下穿过气液接触区，与浆液接触反应，烟气中的大部分SO₂被碳酸钙吸收生成亚硫酸钙沉淀，同时烧结机烟气中的高含量氧气在气泡的剧烈扰动下迅速将亚硫酸钙氧化为硫酸钙，使得碳酸钙能快速溶出，保证了浆液的高吸收活性，实现烟气脱硫与氧化的同步进行。

所述筛板的筛孔孔径为5-8cm。筛板的孔径直接决定了穿过孔板的烟气气泡大小，孔径过大会降低气液接触的比表面积，影响气液接触区的脱硫效率与氧化速率，孔径过小会增加筛板的阻力，将孔径设计在5-8cm范围内时，筛板阻力较小，气液接触的比表面积也非常理想，能实现较高的脱硫效率和亚硫酸钙氧化速率。

所述的气液接触区中筛孔的开孔率为45-50％。开孔率为筛孔总面积占气液接触区面积的百分比，开孔率的大小直接决定了气泡穿过气液接触区的速度，气速过大则反映时间短，无法实现较高的脱硫效率和氧化效率，气速过低则气泡在穿过气液接触区时无法实现扰动浆液。当开孔率设计在45-50％时，气泡能在气液接触区内有充足的停留时间实现较高的脱硫效率与氧化速率，此时的气泡速度也能为浆液的扰动提供足够的能量，增加了浆液的湍流程度和浆液中颗粒物的碰撞频率，也能较好的提高烟气的脱硫速率和氧化速率。

所述的筛板安装于烟气入口上方1.8-2.5m处，所述的脱硫剂入口安装在筛板上方0.5-0.8m处。高浓度的烟气主要在筛板上反应，在筛板上进浆不会因为浆液pH值过高而导致筛孔堵塞，而且还能大大提高筛板的脱硫量，减少了上方喷淋层需要达到的脱硫量。

所述的气液接触区与溢流区的面积比为2∶1-3.5∶1。溢流区保证了反应后的浆液迅速进入浆池，能很好的控制气液接触区的厚度，保证了筛板一直处于低阻力、高反应速率的状态下运行。

所述的溢流管下端伸入浆池内。保证溢流管底部伸入吸收塔的浆池液面以下，防止烧结机烟气穿过溢流管，不能与脱硫剂充分反应，对烟气的脱硫效率造成影响。

筛板的气液接触区设有若干筛孔，在脱硫装置运行过程中，沿塔壁流下的无效浆液和喷淋吸收后的反应浆液均被截流至筛板的气液接触区上，并被向上流动的烟气气流托住，形成一定厚度的浆液吸收层。烟气气流在增压风机的压力推动下穿筛板上的筛孔，并以气泡的形式穿过气液接触区内的浆液吸收层，形成由烟气气泡、浆液的混合区，烟气气泡起到了搅拌浆液的作用。在混合区内每个烟气气泡均被浆液所包围，烟气中SO₂大部分被气液接触区的脱硫剂吸收生成亚硫酸钙的同时，烧结机烟气中的高浓度氧气也迅速的参与了氧化亚硫酸钙的氧化反应。

脱硫浆液在气液接触区的停留时间通过筛板上溢流堰的高度来控制，停留时间为气液接触区浆液的体积/(循环泵循环的浆液量+脱硫剂的进入流量)，气液接触区浆液的体积由溢流堰的高度决定。溢流堰过低时，具有较高活性的浆液在气液接触区停留时间过短，无法充分吸收SO₂和充分氧化亚硫酸钙，溢流堰过高时又大大增加了筛板的烟气阻力，脱硫浆液停留时间设计为80-200s时，筛板能吸收烟气中大部分的SO₂，脱硫浆液中的亚硫酸钙在这个停留时间内也能被完全氧化。

本实用新型的有益效果：

(1)气液接触区内的每个烟气气泡均被浆液所包围，大大的增加了液气接触的比表面积，提高了SO₂的吸收效率；

(2)烟气中大部分SO₂在筛板被去除，加快了筛板上浆液pH值的下降速度，同时也加快了亚硫酸钙的氧化速率和石灰石的溶出速率，实现筛板上SO₂的高效吸收、亚硫酸钙的高效氧化、石灰石的快速溶出同步进行的一个动态平衡，石灰石颗粒表面亚硫酸钙的快速氧化也保持了气液接触区内浆液处于较高活性(石灰石具有较高的溶出速率)；

(3)烟气中SO₂大部分被气液接触区吸收生成亚硫酸钙的同时，在烟气气泡与浆液的强烈湍流扰动作用下，烧结机烟气中的高浓度氧气也迅速将吸收反应生成的亚硫酸钙全部氧化为硫酸钙，使得本装置不需要设置氧化风机就能将脱硫浆液全部氧化，降低了脱硫系统的投资运行成本。

(4)新鲜脱硫剂直接进入气液接触反应区，保证了气液接触反应区的pH值，增加了该区内的脱硫容量和脱硫效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1所示筛板的俯视图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔，包括吸收塔3，吸收塔3选用喷淋塔，吸收塔3内顶部设有两层除雾层，每层除雾层都是由一系列厚度在0.5厘米左右PP材质的塑料板组成，每个塑料板成折叠状，下层的折叠板间距偏大，间距在4厘米左右，上层的折叠板间距较小，在2厘米左右，除雾层设有折叠烟道；除雾层下方设有三层喷淋层，每层喷淋层都由管道及管道上的若干个喷嘴组成，喷嘴的喷射角度为90°或120°；底部设有浆池，浆池内设有3个搅拌器；吸收塔3上设有3个循环泵4，每个循环泵4的入口端连通吸收塔2的浆池，出口端分别于各层的喷淋层连通；

吸收塔3顶部设有烟气出口7，烟气出口7连通出口烟道9，位于喷淋层下方1.2m处的塔壁上设有脱硫剂入口6，脱硫剂入口6下方0.5-0.8m处的塔内设有筛板5，筛板5的厚度为2cm，筛板5上方由溢流堰53分为气液接触区51和溢流区52，气液接触区51位于靠近脱硫剂入口6一侧，气液接触区51与溢流区52的面积比为2∶1-3.5∶1，溢流堰的高度为20-40cm，气液接触区51为多孔板，其上有若干筛孔，筛孔的孔径为5-8cm，开孔率为45-50％，溢流区52底部连通有溢流管54，溢流管54的管径为60-100cm，为了防止底部烟气直接从溢流管54穿过筛板5，溢流管54长度设计为350-400cm，保证溢流管54底部伸入吸收塔3的浆池液面以下，溢流管54将从气液接触区51溢流过来的浆液导入浆池；位于筛板5下方1.8-2.5m处设有烟气入口1，烟气入口1与入口烟道8连通，在入口烟道8上设有增压风机2。

本实用新型的工艺流程：

如图1所示，烧结机烟气从入口烟道8经增压风机2由烟气入口1进入吸收塔3，烟气以向下的一定角度撞击液面和塔壁后向上运动并穿过筛板5的气液接触区51。吸收塔3内浆液经循环泵4送入喷淋层，并将浆液雾化成细小的浆液液滴下落至筛板5上。烧结机烟气在增压风机2提供的压力下穿过筛板5的气液接触区51，进行充分的气液接触反应。气液接触区51内的浆液为来自脱硫剂入口6的脱硫剂新鲜浆液、塔壁无效浆液和喷淋浆液的混合物，在气液接触区51内烧结机烟气中的SO₂和氧气都迅速参与反应，大部分SO₂被浆液吸收生成亚硫酸钙，氧气能迅速氧化脱硫剂颗粒表面的亚硫酸钙生成石膏，同时促进脱硫剂的快速溶出，保持了脱硫剂浆液处于较高的活性，大大增加了脱硫效率和亚硫酸钙的氧化速率。反应后的难溶出脱硫剂和石膏浆液一起进入溢流区52内，并沿着溢流管54进入吸收塔3的浆池中继续溶出。烧结机烟气经过筛板5吸收反应后，SO₂浓度大幅降低，烟气继续上升，并被喷淋浆液进一步脱硫，经除雾层除雾后由烟气出口7进入出口烟道排除，实现烟气中SO₂的达标排放。

以下实施例中SO₂浓度检测采用GB/T 21508-2008；石膏纯度和石膏中脱硫剂残余量的检测采用GBT5484-2000。

实施例1

某钢铁集团1×200m²烧结机烟气脱硫工程，采用本实用新型的筛板塔进行烟气脱硫，脱硫剂为石灰石。湿法脱硫液气比为6L/m³，pH控制为5.4，气液接触区浆液停留时间为100s(即溢流堰的高度为33cm)，筛板的厚度为2cm，开孔率为45％，孔径为6cm，气液接触区与溢流区的面积比为7∶3，溢流管的管径为70cm，长度为400cm，入口SO₂浓度为2360mg/Nm³，脱硫后SO₂浓度为86mg/Nm³，石膏纯度为92.8％，石膏中脱硫剂残余量少于0.2％。

实施例2

某钢铁集团2×160m²烧结机烟气脱硫工程，采用本实用新型的筛板塔进行烟气脱硫，脱硫剂为石灰。湿法脱硫液气比为5L/m³，pH控制为5.2，气液接触区浆液停留时间为130s(即溢流堰的高度为35cm)，筛板的厚度为2cm，开孔率为48％，孔径为7cm，气液接触区与溢流区的面积比为13∶5，溢流管的管径为60cm，长度为380cm，入口SO₂浓度为1830mg/Nm³，脱硫后SO₂浓度为65mg/Nm³，石膏纯度为93.1％，石膏中脱硫剂残余量少于0.2％。

实施例3

某钢铁集团1×180m²烧结机烟气脱硫工程，采用本实用新型的筛板塔进行烟气脱硫，脱硫剂为石灰石。湿法脱硫液气比为7L/m³，pH控制为5.4，气液接触区浆液停留时间为90s(即溢流堰的高度为32cm)，筛板的厚度为2cm，开孔率为50％，孔径为6cm，气液接触区与溢流区的面积比为7∶3，溢流管的管径为65cm，长度为370cm，入口SO₂浓度为2010mg/Nm³。脱硫后SO₂浓度为71mg/Nm³，石膏纯度为91.6％，石膏中脱硫剂残余量少于0.2％。

Claims (7)

1.一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔，包括吸收塔(3)，所述的吸收塔(3)上设有烟气入口(1)、烟气出口(7)和脱硫剂入口(6)，所述的吸收塔(3)内从上自下依次设有除雾层、喷淋层、筛板(5)和浆池，其特征在于，所述的脱硫剂入口(6)位于烟气入口(1)上方，所述的筛板(5)位于脱硫剂入口(6)和烟气入口(1)之间，所述的筛板(5)上方设有溢流堰(53)，所述的溢流堰(53)将筛板(5)分为溢流区(52)和气液接触区(51)，所述筛板(5)的筛孔设于气液接触区(51)，所述的气液接触区(51)位于筛板(5)靠近脱硫剂入口(6)的一侧，所述的溢流区(52)下方设有溢流管(54)。

2.根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于，所述的溢流堰(53)的高度为20-40cm。

3.根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于，所述筛板(5)的筛孔孔径为5-8cm。

4.根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于，所述的气液接触区(51)中筛孔的开孔率为45-50％。

5.根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于，所述的筛板(5)安装于烟气入口(1)上方1.8-2.5m处，所述的脱硫剂入口(6)安装在筛板(5)上方0.5-0.8m处。

6.根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于，所述的气液接触区(51)与溢流区(52)的面积比为2∶1-3.5∶1。

7.根据权利要求1所述的筛板塔，其特征在于，所述的溢流管(54)下端伸入浆池内。

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