CN203816500U - 一种具有高效除尘性能的脱硫塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有高效除尘性能的脱硫塔，包括塔体，所述塔体的中部设有烟气入口(9)，所述塔体的上部设有烟气出口(10)，所述塔体内从上至下依次设有除雾器(1)、喷淋层(3)和除尘及脱硫反应器(4)，所述除尘及脱硫反应器(4)位于烟气入口(9)的上方，所述除尘及脱硫反应器(4)上设有多个筛板(401)；所述塔体的底部设有氧化结晶浆池，所述氧化结晶浆池内设有氧化空气分布装置(5)。本实用新型将脱硫塔的除尘效率从50％提高到70％以上，在脱硫塔入口烟气尘含量低于30mg/Nm3时，脱硫塔出口烟尘含量可以降低到10mg/Nm3以下，实现了脱硫塔的高效除尘。
Description
技术领域
本实用新型涉及脱硫塔，更具体地说，涉及一种具有高效除尘性能的脱硫塔。
背景技术
燃煤烟气中含有大量的SO2、烟尘，还含有少量的HCl、HF、SO3、重金属等污染物，目前烟气脱硫普遍采用湿法烟气脱硫装置，湿法脱硫中又以石灰石-石膏湿法应用最广，其脱硫塔主要功能为脱除SO2，同时也具有脱除烟尘及其它污染物的辅助功能，但常规脱硫塔的除尘效率一般只有50％左右，排放烟尘含量一般地区按30mg/Nm3控制，重点地区按20mg/Nm3控制，但部分正在运行的脱硫塔出口烟尘含量超过50mg/Nm3，甚至超过100mg/Nm3，对大气环境造成了恶劣影响。因此，提高脱硫塔除尘性能，使排放烟尘低于10mg/Nm3，甚至实现低于烟尘5mg/Nm3超净烟尘排放，对缓解雾霾现象，改善大气环境质量，具有积极的作用。
石灰石-石膏法脱硫工艺一般采用喷淋塔的形式，逆流方式布置。烟气通过脱硫塔入口从浆液池上部进入塔内，依次通过喷淋层、除雾器后，经烟囱排放。浆液由各喷淋层多个喷嘴喷出，向下运动，与烟气逆流接触发生物理及化学作用，对烟气中的二氧化硫进行洗涤脱除，同时烟气中的烟尘与液滴之间发生惯性碰撞、拦截、扩散、凝聚以及重力沉降等作用，使烟尘被捕集。浆液从烟气中吸收硫的氧化物、烟尘以及其它污染物后落入脱硫塔下段浆池，并在浆池中被强制氧化、结晶。
常规脱硫塔除尘效率不高有两个主要原因：1)脱硫塔喷淋洗涤除尘效率低；2)排放烟气中携带脱硫浆液，而浆液中含有石膏等固体颗粒物，使最终排放的烟尘增加。
脱硫塔的除尘效率主要与入口烟尘粒径及其分布、脱硫塔的结构型式、烟气气速及其分布、喷淋浆液液滴直径及其分布、液气比等因素有关。
脱硫塔除尘效率随着入口烟烟尘粒径的增大而增大，对于大于3μm可以达到90％以上的除尘效率；而对于PM2.5及更小的烟尘，除尘效率较低，一般小于50％。锅炉烟尘经常规电除尘器后排放烟尘浓度越低，其中PM2.5及更小的烟尘所占比例越大，从而大大影响了脱硫塔对该浓度烟尘的捕集。
脱硫塔内的烟气流速直接影响除尘效率，当入口烟烟尘粒径小于3μm时，脱硫除尘效率随着空塔流速的增大而减小；当入口烟烟尘粒径大于3μm时，脱硫除尘效率随着空塔流速的增大而增大，因此合理选择气速对实现高效除尘起着重要作用。
当含尘烟气进入脱硫塔时会存在严重的横向偏流，导致烟气进入喷淋层上游截面处的速度分布存在较大偏差，使除尘效率大幅降低；另一方面，烟气在脱硫塔内的边壁效应使靠近塔壁部分的除尘效率很低。
目前，国内脱硫塔除雾器出口雾滴携带量保证值一般为75mg/Nm3，而雾滴中含有石膏等固体颗粒物，按雾滴含固量为7.5％计算，75mg/Nm3雾滴约含烟尘约6mg/Nm3，实际上很多在运脱硫项目除雾器出口实际雾滴含量超过75mg/Nm3，出口烟气携带石膏烟尘的含量会更高。因此，除雾器的除雾性能对脱硫塔的除尘性能也存在影响。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种具有高效除尘性能的脱硫塔。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有高效除尘性能的脱硫塔，包括塔体，所述塔体的中部设有烟气入口，所述塔体的上部设有烟气出口，所述塔体内从上至下依次设有除雾器、喷淋层和除尘及脱硫反应器，所述除尘及脱硫反应器位于烟气入口的上方，所述除尘及脱硫反应器上设有多个筛板；所述塔体的底部设有氧化结晶浆池，所述氧化结晶浆池内设有氧化空气分布装置。
上述方案中，所述除雾器和喷淋层之间设有气流均布装置，所述气流均布装置为单排管或筛板。
上述方案中，所述喷淋层设有多层，相邻的两个喷淋层之间设有流体分布增效环，所述流体分布增效环固定在塔体的内壁上，呈环形分布。
上述方案中，所述喷淋层上的喷嘴为双头雾化喷嘴，所述双头雾化喷嘴的两个出口喷出来的喷雾方向相反。
上述方案中，所述除雾器为屋脊折板除雾器。
上述方案中，所述氧化结晶浆池内还设有搅拌器。
实施本实用新型的具有高效除尘性能的脱硫塔，具有以下有益效果：
1、除尘及脱硫反应器上设有多个筛板，使烟气在筛板的阻碍下，沿着筛板向四周扩散，脱硫塔截面上较大流速烟气和较小流速烟气流速进行再混合，达到流量再分配的作用，使通过筛板后的烟气在脱硫塔截面上分配均匀。因此，本实用新型除尘及脱硫反应器能够均布烟气，不会出现烟气流速高低不均的现象，从而解决烟气偏流的问题，提高脱硫和除尘效率。
2、另一方面，液体由塔上部喷入落到筛板上形成一定厚度的液膜，含SO2和烟尘气体进入塔后，少量的SO2和烟尘被筛孔泄漏下来的液滴所捕获，而大部分SO2和微细烟尘通过筛板的筛孔进入液膜，激起大量的气泡形成泡沫层，SO2在泡沫层被浆液吸收，而烟尘在惯性、扩散作用的同时又不断地受到泡沫的扰动，不断改变方向，增加了烟尘与液体的接触机率，烟气得到净化。由于筛板的除尘包括气泡、液膜对烟尘的捕集作用，一般的鼓泡式除尘器的除尘效果比喷雾塔除尘器的除尘效率高，尤其是脱除PM2.5及以下细小烟尘的性能很高，远高于喷淋层的除尘效率。
3、氧化结晶浆池内设有氧化空气分布装置，以实现氧化结晶浆池中亚硫酸钙的高效氧化，保证除雾效果，提高了脱硫和除尘效率。
4、本实用新型将脱硫塔的除尘效率从50％提高到70％以上，在脱硫塔入口烟尘含量低于30mg/Nm3时，脱硫塔出口烟尘含量可以降低到10mg/Nm3以下，实现了脱硫塔的高效除尘。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型具有高效除尘性能的脱硫塔的结构示意图；
图2是除尘及脱硫反应器的结构示意图；
图3是氧化空气分布装置的结构示意图；
图4a、图4b是气流均布装置的两种实施例的结构示意图；
图5是流体分布增效环的结构示意图；
图6是双头雾化喷嘴的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型具有高效除尘性能的脱硫塔，包括塔体，塔体的中部设有烟气入口9，塔体的上部设有烟气出口10。塔体内从上至下依次设有除雾器1、喷淋层3和除尘及脱硫反应器4，除尘及脱硫反应器4位于烟气入口9的上方，除尘及脱硫反应器4上设有多个筛板401。塔体的底部设有氧化结晶浆池，氧化结晶浆池内设有氧化空气分布装置5。
烟气从脱硫塔的烟气入口9进入，向上依次逆流通过除尘及脱硫反应器4、喷淋层3、除雾器1，脱除烟气中的二氧化硫、烟尘及其它污染物，并经过除雾后离开脱硫塔排放氧化结晶浆池中亚硫酸钙被氧化，并形成石膏结晶。
如图2所示，除尘及脱硫反应器4上设有开孔分区结构402和多个筛板401。除尘及脱硫反应器4通过脱硫和除尘控制要求计算出的开孔率(5％～50％)设计筛板401，开孔方式可以是圆孔、方孔等规则几何体或者是不等边多边形等不规则几何体。烟气在筛板401的阻碍下，沿着筛板401向四周扩散，脱硫塔截面上较大流速烟气和较小流速烟气流速进行再混合，达到流量再分配的作用，使通过筛板401后的烟气在脱硫塔截面上分配均匀。因此，本实用新型除尘及脱硫反应器4能够均布烟气，不会出现烟气流速高低不均的现象，从而解决烟气偏流的问题，提高了除尘效率。另一方面，液体由塔上部喷入落到筛板401上形成一定厚度的液膜，含SO2和烟尘气体进入塔后，少量的SO2和烟尘被筛孔泄漏下来的液滴所捕获，而大部分SO2和微细烟尘通过筛板401的筛孔进入液膜，激起大量的气泡形成泡沫层，SO2在泡沫层被浆液吸收，而烟尘在惯性、扩散作用的同时又不断地受到泡沫的扰动，不断改变方向，增加了烟尘与液体的接触机率，气体得到净化。由于筛板401的除尘包括气泡、液膜对烟尘的捕集作用，一般的泡沫除尘器的除尘效果比喷雾塔除尘器的除尘效率高，尤其是脱除PM2.5及以下细小烟尘的性能很高，远高于喷淋层3的除尘效率。同时，筛板401式烟气分布器均布气流的作用，对提高后续除雾器1的除雾效果也有良好的帮助，提高了除尘效率。
如图3所示，氧化结晶浆池中亚硫酸钙被氧化，并形成石膏结晶。由于亚硫酸钙不易结晶，浆液中亚硫酸钙含量过大会影响石膏结晶，除雾器1效果降低，从而导致排放烟气中携带颗粒物含量增加。因此，在氧化结晶浆池内设有氧化空气分布装置5，以实现氧化结晶浆池中亚硫酸钙的高效氧化，保证除雾效果，提高了除尘效率。为了进一步提高效率，还可以在氧化结晶浆池内设置搅拌器6，本实例中设置了侧进式搅拌器6。
进一步的，本实施例中的除雾器1为屋脊折板除雾器1，可以将出口烟气中液滴含量从普通除雾器1的75mg/Nm3降低到20mg/Nm3。除雾器1和喷淋层3之间可以设置气流均布装置2，进一步提高除雾器1的除雾性能，气流均布装置2可以为单排管(图4a)或筛板(图4b)，材料为FRP(Fiber ReinforcedPlastics，纤维增强复合塑料)。
进一步的，请参阅图1和图5，喷淋层3通入浆液，喷淋层3可以设置多层。相邻的两个喷淋层3之间设有流体分布增效环7，流体分布增效环7固定在塔体的内壁上，呈环形分布。每两层喷淋层3之间设置流体再分布增效环7，不仅可以有效减少烟气的边壁效应，还可以对喷淋到增效环7上的浆液进行二次再分布，提高浆液分布的均匀性和接触面积，从而进一步提高脱硫和除尘效率。
流体分布增效环7一般设置在两层喷淋层3之间，是按照塔径和流场分布要求，在塔壁11上设计的一个环形结构，环形结构的宽一般为0～D/2(D为脱硫塔塔径)。脱硫塔中的喷淋层3向下喷射浆液，其中靠近塔中心浆液覆盖率较大，远离塔中心的浆液覆盖率较小。脱硫塔内烟气向上运动，与浆液逆流接触，当烟气通过喷淋层3后，由于塔中心浆液流量较大而靠近塔壁11浆液流量较小，使烟气向塔壁11扩散，造成塔壁11周围烟气流量过大，从而致使塔壁11烟气流速较高，易造成烟气边壁效应。在两层喷淋层3之间增设流体分布增效环7，可以使塔壁11周围流速较高的烟气再均布，从而可以有效的减少烟气的边壁效应。
进一步的，如图6所示，喷淋层3上的喷嘴8为双头雾化喷嘴8。喷嘴8喷出的液滴直径越小，雾滴与SO2和烟尘接触的比表面积越大，脱硫及除尘效率就越高。提高喷嘴8压力，也可以减小喷淋雾滴的直径，但运行能耗同时也会增大。而采用双头雾化喷嘴8，同等能耗下，就能获得更小的雾滴直径。
双头雾化喷嘴8是一个喷嘴8有两个出口，两个出口喷出来的喷雾方向是相反的。传统喷嘴8的单头喷嘴8，喷出的液滴直径一般为2500μm和2000μm，而双头雾化喷嘴8通过二次雾化，喷出的液滴直径为1600μm，这就增加了液滴与烟气接触的比表面积，强化了传质效果，在同等压力条件下提高了脱硫和除尘效率。
本实用新型应用的具体实施例如下：
1、进口烟气参数：
1)流量：2813472Nm3/h
2)温度：90℃
3)压力：3000Pa
4)烟尘含量：20mg/Nm3
5)SO2：2692mg/Nm3
2、除尘脱硫塔参数：
1)直径：底部18.2m，上部16.2m
2)高度：43.75m
3)除雾器：3层屋脊式
4)除雾器气流均布装置：1层
5)喷淋层：4层
6)除尘脱硫反应器：2层
7)脱硫塔侧进式搅拌器：5个
8)氧化空气分布装置：5根
9)流体再分布增效环：2层
10)双头雾化喷嘴：每层176个
3、主要操作参数：
1)浆液循环量：4x7900m3/h
2)烟气压降：吸收塔烟气阻力2730Pa3)水耗量：75.4t/h
4)电耗量：4121kW/h
4、出口净化烟气参数：
1)流量：2813472Nm3/h
2)温度：48.8℃
3)压力：200Pa
4)烟尘含量：5mg/Nm3
5)SO2：35mg/Nm3
6)雾滴含量：20mg/Nm3
从上述实施例中可以看出，本实用新型将脱硫塔的除尘效率从50％提高到70％以上，在脱硫塔入口烟气尘含量低于30mg/Nm3时，脱硫塔出口烟尘含量可以降低到10mg/Nm3以下，实现了脱硫塔的高效除尘。在前端可以低温电除尘、脱硫塔入口烟气尘含量低于15mg/Nm3时，脱硫塔出口烟尘含量甚至可以降低到5mg/Nm3以下，实现了脱硫塔超净排放。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (6)
1.一种具有高效除尘性能的脱硫塔，包括塔体，所述塔体的中部设有烟气入口(9)，所述塔体的上部设有烟气出口(10)，其特征在于，所述塔体内从上至下依次设有除雾器(1)、喷淋层(3)和除尘及脱硫反应器(4)，所述除尘及脱硫反应器(4)位于烟气入口(9)的上方，所述除尘及脱硫反应器(4)上设有多个筛板(401)；所述塔体的底部设有氧化结晶浆池，所述氧化结晶浆池内设有氧化空气分布装置(5)。
2.根据权利要求1所述的具有高效除尘性能的脱硫塔，其特征在于，所述除雾器(1)和喷淋层(3)之间设有气流均布装置(2)，所述气流均布装置(2)为单排管或筛板(401)。
3.根据权利要求1所述的具有高效除尘性能的脱硫塔，其特征在于，所述喷淋层(3)设有多层，相邻的两个喷淋层(3)之间设有流体分布增效环(7)，所述流体分布增效环(7)固定在塔体的内壁上，呈环形分布。
4.根据权利要求1所述的具有高效除尘性能的脱硫塔，其特征在于，所述喷淋层(3)上的喷嘴(8)为双头雾化喷嘴(8)，所述双头雾化喷嘴(8)的两个出口喷出来的喷雾方向相反。
5.根据权利要求1所述的具有高效除尘性能的脱硫塔，其特征在于，所述除雾器(1)为屋脊折板除雾器(1)。
6.根据权利要求1所述的具有高效除尘性能的脱硫塔，其特征在于，所述氧化结晶浆池内还设有搅拌器(6)。
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