CN206837843U - 脱硫除雾一体化吸收塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种脱硫除雾一体化吸收塔，包括作为烟气通路的一塔体，具有一烟气入口及一烟气出口；所述塔体内沿烟气流向依次布置有：一增效构件层，用以使烟气形成湍流状态；若干喷淋层；一管列式除雾器层，通过间隔布置的管列去除烟气中液滴；一屋脊式除雾器层。能进一步提高脱硫吸收塔对SO₂和烟气携带雾滴的脱除。将燃煤烟气中SO₂排放浓度降低至小于35mg/Nm³，将燃煤烟气中的雾滴携带降低至小于10mg/Nm³。

Description

脱硫除雾一体化吸收塔

技术领域

本实用新型涉及燃煤烟气污染物脱除技术领域，尤其涉及脱硫除雾吸收塔，具体涉及一种脱硫除雾一体化吸收塔。

背景技术

由于我国贫油少气富煤的能源结构，以煤炭为主的能源消费结构在我国仍将持续很长一段时间，煤炭的消费主要集中在电力、钢铁、水泥等行业。煤炭燃烧是我国雾霾天气频发、大气污染排放形势日趋严峻的主要原因。

为此，在环保排放要求日益严格的压力下，2014年9月12日，三部委联合下发《煤电节能减排升级与改造计划(2014-2020年)》，要求东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6％条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米)。中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。

到2020年，东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组，改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。鉴于中国燃煤品质，对所有的燃煤电厂产生的烟气都需要进行脱硫处理，并使排放的烟气中二氧化硫含量符合上述相关环保要求。

燃煤电厂脱硫方法中石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术由于技术成熟、脱硫效率高等特点应用最为广泛。多数电厂多采用喷淋空塔脱硫系统，脱硫效率常在95％～98％之间，对于二氧化硫含量高于2000mg/Nm³的燃煤烟气，采用上述技术是难以实现达标排放的。并且，喷淋空塔脱硫系统排放烟气的雾滴携带普遍都在50mg/Nm³以上，容易造成“石膏雨现象”。

中国实用新型专利ZL 20132002891.4公开了一种可用于脱硫吸收塔中的复合式除雾器，构成包括最上层喷淋层，最上层喷淋层上方依次设有下层支撑梁和上层支撑梁，下层支撑梁的上部设有一级屋脊式除雾器和一级屋脊式除雾器冲洗机构，下层支撑梁的下部设有管式除雾器，上层支撑梁的上部设有二级屋脊式除雾器和二级屋脊式除雾器冲洗机构。虽然能够在一定程度上保证屋脊式除雾器的使用寿命，但是其除雾效果提升并不明显，而且其主要去除大于400-500μm的雾滴，最主要的是，该专利的复合式除雾器结构非常复杂，需要将管式除雾器与屋脊式除雾器组合为一个整体，显然不适应于改造工程，如果要对现有设备改造，需要的造价较高，工期较长，改造难度也大。并且，由于其结构的复杂性，对于除雾器冲洗的需要也有所增加，需要配置大量的冲洗水以防止阻塞现象，因此，很可能影响脱硫设备的供水系统。

随着超低排放标准的提出，现有的喷淋空塔脱硫系统已无法满足超低排放要求，亟需开发一种新的吸收塔系统，能够同时满足超低排放标准，并且降低雾滴的携带量。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种脱硫除雾一体化吸收塔，能进一步提高脱硫吸收塔对SO₂和烟气携带雾滴的脱除。将燃煤烟气中SO₂排放浓度降低至小于35mg/Nm³，将燃煤烟气中的雾滴携带降低至小于10mg/Nm³。

为了达到上述目的，本实用新型采取的具体技术方案是：

一种脱硫除雾一体化吸收塔，包括作为烟气通路的一塔体，具有一烟气入口及一烟气出口；

所述塔体内沿烟气流向依次布置有：

一增效构件层，包括沿烟气流向依次布置的若干层管列，各管列中包括多根平行布置的管，任一管列中的各管与其他管列中的管平行交错或投影交叉；任一管列中相邻管间距随通过烟气的流场变化，烟气流速高的区域的管间距小于烟气流速低的区域的管间距；

若干喷淋层；

一管列式除雾器层，包括沿烟气流向依次布置的若干层除雾管列，各除雾管列中包括多根平行布置的除雾管，任一除雾管列中的各除雾管与其他除雾管列中的除雾管平行交错或投影交叉；任一除雾管列在其所在塔体的水平截面内的开孔率使通过的烟气流速范围在5m/s～8m/s之间；

一屋脊式除雾器层。

进一步地，所述管为等径的耐腐蚀圆管或类圆形管。

进一步地，在任一管列中，靠近塔体内部的外围区域的管间距小于中间区域的管间距。

进一步地，所述增效构件层的整体开孔率为25％～60％。

进一步地，所述喷淋层的层数为3～5层，喷淋浆液的覆盖率为250％以上。具体层数根据入口含硫量的大小进行选择；喷淋层上选用高雾化喷嘴，每层喷淋层上的喷嘴均匀分布。

进一步地，所述除雾管为等径的耐腐蚀圆管或类圆形管。

进一步地，所述除雾管优选椭圆管，所述椭圆管的短轴水平方向布置；椭圆管的短轴与长轴之比为1:1.2～2.5。

进一步地，所述管与除雾管的管径之比为1:1.1～1.8。

通过采取上述技术方案，加入增效构件层，通过调整增效构件层各管列的管间距布置，有效地均布了烟气的流场分布，配合高效雾化喷淋，增加了浆液与烟气的强化传质，增加了SO₂的脱除效率，能够实现SO₂浓度小于35mg/Nm³排放。而采用基于椭圆管的管列式除雾器，由于椭圆管相对于圆管，可降低烟气的阻力，并且椭圆管的侧面积大，增大了雾滴与椭圆管的碰撞，进而增大了细雾滴的凝并长大，促进了雾滴的脱除。将排放烟气的雾滴携带降低至10mg/Nm³以下，有效避免了“石膏雨”现象的发生。

并且，非常适宜由现有设备改造获得，仅需在现有的屋脊式除雾器和喷淋层之间加装管列式除雾器即可，并适当调整塔体高度即可。另外，由于管列式除雾器发生阻塞的几率几乎为零，因此，改进后的除雾系统不会增加额外的冲洗水需求，避免因为改造除雾装置而联锁影响供水系统。

附图说明

图1本实用新型一实施例中带有增效构件的脱硫除雾一体化吸收塔的结构示意图。

附图标记说明：1-塔体，2-增效构件层，3-喷淋层，4-管列式除雾器，5-屋脊式除雾器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所述，在一实施例中，提供一种脱硫除雾一体化吸收塔，包括作为烟气通路的塔体1，具有一烟气入口及一烟气出口；塔体1内沿烟气流向依次布置有：增效构件层2，包括沿烟气流向依次布置的若干层管列，各管列中包括多根平行布置的管，任一管列中的各管与其他管列中的管平行交错或投影交叉；任一管列中相邻管间距随通过烟气的流场变化，烟气流速高的区域的管间距小于烟气流速低的区域的管间距；若干喷淋层3；管列式除雾器层4，包括沿烟气流向依次布置的若干层除雾管列，各除雾管列中包括多根平行布置的除雾管，任一除雾管列中的各除雾管与其他除雾管列中的除雾管平行交错或投影交叉；任一除雾管列在其所在塔体的水平截面内的开孔率使通过的烟气流速范围在5m/s～8m/s之间；屋脊式除雾器层5。

具体地，管为等径的耐腐蚀圆管或类圆形管。在任一管列中，靠近塔体内部的外围区域的管间距小于中间区域的管间距。增效构件层2的整体开孔率为25％～60％。配合管间距的调整，能够使烟气流场更加均匀，通过Fluent流场模拟实验表明，变化管间距的增效构件层较等间距布置的增效构件层而言，能够使通过后的烟气均匀度更高，以更有利于下一步与喷淋层喷射的浆液接触反应，使脱硫反应更加充分。

喷淋层的层数不限于图中的三层，一般可选设置二至七层，具体层数根据入口含硫量的大小进行选择；确保喷淋浆液的覆盖率为250％以上。喷淋层上选用高雾化喷嘴，每层喷淋层上的喷嘴均匀分布。

管列式除雾器中，除雾管为等径的耐腐蚀圆管或类圆形管。优选椭圆管，所述椭圆管的短轴水平方向布置；椭圆管的短轴与长轴之比为1:1.2～2.5。

另外，管与除雾管的管径之比为1:1.1～1.8，增效构件层与管列式除雾器二者遵循这样的规格配合，更有利于提高除雾效果。

下面具体介绍几组Fluent流场模拟实验分析结果：

实验1：以圆管排列参照前述实施例构成为增效构件层，管径Φ45～Φ100mm，一层中的管间距为合金圆管直径的0.5-1.0倍，相邻层的管列层间距为所述合金圆管直径的0.5～1.0倍，增效构件层位于喷淋层下方1.5～2.5m处，布置方式为均布，烟气在通过前的分布情况是流场不均匀，存在烟气偏流和短路的现象，通过后，通过流场模拟分析，其烟气分布结果流场分布状况大幅改善，气液接触效果好。

实验2：以椭圆管排列为增效构件，进一步地，椭圆棒的长轴为60mm～80mm，每层湍流栅的开孔率为30％～60％，每层湍流栅的孔距为25.7mm～97.5mm，相邻两层湍流栅间距为80mm～120mm，增效构件层位于喷淋层下方1.5～2.5m处，布置方式为均布，烟气在湍流层构件上形成强烈的湍流，但是，在靠近塔体内壁附近，仍有略显不均匀的流场分布，浆液在湍流层构件上形成持液层，烟气鼓泡穿过持液层，将常规的气包液的传质过程变为液包气的传质过程，增加了气液传质面积，强化了SO₂向浆液的传质，进而提高脱硫效率。

实验3：以实验2的增效构件为基础，调整布置间距，增大中间区域的管间距(可理解为布置在一截面内的位于靠近中间位置的几根长管)，减小靠近塔壁的区域的管间距(可理解为布置在一截面内位于远离中间位置的几根短管)。消除了不均匀情况，整个流通通道中均形成均匀的湍流。

试验结果表明，与脱硫喷淋空塔相比，采用增效构件层至少可使脱硫效率提高2.5个百分点以上，可减少一层喷淋层，液气比降低25％以上，有效的降低浆液循环泵的功率，减少电耗。另外，烟气通过增效构件在于喷淋层的喷淋浆液接触反应，由于反应更加均匀充分，导致反应后烟气携带雾滴的粒径也都比较均匀，一般在260μm以下。而这样的均匀液滴更适于通过上述实施例描述的管列式除雾器复合屋脊式除雾器去除。

下面通过具体的工程应用实例说明上述实施例描述脱硫除雾一体化吸收塔的使用效果。

工程应用实例1：

一燃煤发电机组锅炉烟气排放量为1218400mg/Nm³，烟气进入吸收塔后，其二氧化硫含量为2980mg/Nm³，粉尘浓度为14.9mg/Nm³，烟气通过入口烟道进入脱硫塔，经过增效构件，通过喷淋层，椭圆管除雾器、屋脊式除雾器，最终通过出口烟道排出。通过布置的增效构件，该增效构件的采用双层布置的椭圆管，布置方式为等间距平行错列布置，喷淋层设计5层，实际投运4层，管式除雾器中椭圆管长轴为80，椭圆管的短轴为40，水平轴间距100，在经过屋脊式除雾器后排出的烟气中，二氧化硫含量降低为17.3mg/Nm³，粉尘浓度为3.8mg/Nm³，雾滴携带为8.9mg/Nm³。

工程应用实例2：

一燃煤发电机组锅炉烟气排放量为1218400mg/Nm³，烟气进入吸收塔后，其二氧化硫含量为2980mg/Nm³，粉尘浓度为14.9mg/Nm³，烟气通过入口烟道进入脱硫塔，经过增效构件，通过喷淋层，椭圆管除雾器、屋脊式除雾器，最终通过出口烟道排出。通过布置的增效构件，该增效构件的采用双层布置的椭圆管，布置方式为等间距平行错列布置，喷淋层设计5层，实际投运4层，管式除雾器中椭圆管长轴为48mm，椭圆管的短轴为40mm，水平轴间距80mm，在经过屋脊式除雾器后排出的烟气中，二氧化硫含量降低为18.2mg/Nm³，粉尘浓度为3.7mg/Nm³，雾滴携带为11.2mg/Nm³。

工程应用实例3：

一燃煤发电机组锅炉烟气排放量为1218400mg/Nm³，烟气进入吸收塔后，其二氧化硫含量为2980mg/Nm³，粉尘浓度为14.9mg/Nm³，烟气通过入口烟道进入脱硫塔，经过增效构件，通过喷淋层，椭圆管除雾器、屋脊式除雾器，最终通过出口烟道排出。通过布置的增效构件，该增效构件的采用双层布置的椭圆管，布置方式为等间距平行错列布置，喷淋层设计5层，实际投运4层，管式除雾器中椭圆管长轴为100mm，椭圆管的短轴为40mm，水平轴间距85mm，在经过屋脊式除雾器后排出的烟气中，二氧化硫含量降低为17.2mg/Nm³，粉尘浓度为3.6mg/Nm³，雾滴携带为8.6mg/Nm³。

工程应用实例4：

一燃煤发电机组锅炉烟气排放量为1218400mg/Nm³，烟气进入吸收塔后，其二氧化硫含量为2980mg/Nm³，粉尘浓度为14.9mg/Nm³，烟气通过入口烟道进入脱硫塔，经过增效构件，通过喷淋层，椭圆管除雾器、屋脊式除雾器，最终通过出口烟道排出。通过布置的增效构件，该增效构件的采用双层布置的椭圆管，布置方式为等间距平行错列布置，喷淋层设计5层，实际投运4层，管式除雾器中椭圆管长轴为75mm，椭圆管的短轴为40mm，水平轴间距90mm，在经过屋脊式除雾器后排出的烟气中，二氧化硫含量降低为17.1mg/Nm³，粉尘浓度为3.7mg/Nm³，雾滴携带为9.1mg/Nm³。

工程应用实例5：

一燃煤发电机组锅炉烟气排放量为1218400mg/Nm³，烟气进入吸收塔后，其二氧化硫含量为2980mg/Nm³，粉尘浓度为14.9mg/Nm³，烟气通过入口烟道进入脱硫塔，经过增效构件，通过喷淋层，椭圆管除雾器、屋脊式除雾器，最终通过出口烟道排出。通过布置的增效构件，该增效构件的采用双层布置的椭圆管，布置方式为等间距平行错列布置，喷淋层设计5层，实际投运4层，管式除雾器中椭圆管长轴为120mm，椭圆管的短轴为40mm，水平轴间距90mm，在经过屋脊式除雾器后排出的烟气中，二氧化硫含量降低为17.3mg/Nm³，粉尘浓度为3.8mg/Nm³，雾滴携带为8.7mg/Nm³。

对比例1：

一燃煤发电机组锅炉烟气排放量为1218400mg/Nm³，烟气进入吸收塔后，其二氧化硫含量为2960mg/Nm³，入口粉尘含量为15.3mg/Nm³，烟气通过入口烟道进入脱硫塔，经过增效构件，通过喷淋层，经过屋脊式除雾器，最终通过出口烟道排出脱硫塔。通过布置的增效构件，该增效构件的采用双层布置的椭圆管，布置方式为平行错列均布形式，喷淋层为5层，实际投运4层，只布置屋脊式除雾器后排出，二氧化硫含量降低为20.5mg/Nm³，粉尘浓度为7.8mg/Nm³，雾滴携带为14.6mg/Nm³

对比例2：

一燃煤发电机组锅炉烟气排放量为1218400mg/Nm³，烟气进入吸收塔后，其二氧化硫含量为2985mg/Nm³，烟气通过入口烟道进入脱硫塔，经过增效构件，通过喷淋层，经过管式除雾器(已有)、屋脊式除雾器，最终通过出口烟道排出脱硫塔。通过布置的增效构件，该增效构件的采用双层布置的椭圆管，布置方式为平行错列均布形式，喷淋层为5层，实际投运4层，布置现有的背景技术中实用新型专利公开的管式除雾器+屋脊式除雾器后排出，二氧化硫含量降低为19.8mg/Nm³，粉尘浓度为6.2mg/Nm³，雾滴携带为12.5mg/Nm³。

由上述工程实施例及对比例可以看出，管列式除雾器配合增效构件，能够明显减少烟气携带液滴，从而实现脱硫过程协同除雾的理想效果。另外，通过不限于上述工程实例及对比例，发现，将除雾的椭圆管的短轴与长轴之比限定为1:1.2～2.5比较合理，随着长轴的增长，除雾效果逐渐提升，但当超过一定界限后就基本没有明天的提升效果了，具体而言，超过1:2.5后，基本除雾效果不再提升。

综上，采用本实用新型的脱硫除雾一体化吸收塔，能够大幅降低各种污染物的浓度，可实现SO₂浓度小于35mg/Nm³、粉尘浓度小于5mg/Nm³、雾滴携带小于10mg/Nm³排放。并在一定程度上能够降低脱硫治理的能耗及治理成本，达到超低排放的要求，并符合节能减排的行业发展方向和治国理念。而且，适用于由现有脱硫设备改造获得，因为目前我国不断在提高燃煤烟气的排放指标，所以改造工程量非常之大，在设计产品结构时，考虑其可实现性及实现成本是非常重要的，针对这样的实际需求，本申请提供的吸收塔无疑即具有高效除雾性能，又易实现，改造成本和难度都较低，具有重大的推广意义。

显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1.一种脱硫除雾一体化吸收塔，其特征在于，包括作为烟气通路的一塔体，具有一烟气入口及一烟气出口；

所述塔体内沿烟气流向依次布置有：

一增效构件层，包括沿烟气流向依次布置的若干层管列，各管列中包括多根平行布置的管，任一管列中的各管与其他管列中的管平行交错或投影交叉；任一管列中相邻管间距随通过烟气的流场变化，烟气流速高的区域的管间距小于烟气流速低的区域的管间距；

若干喷淋层；

一管列式除雾器层，包括沿烟气流向依次布置的若干层除雾管列，各除雾管列中包括多根平行布置的除雾管，任一除雾管列中的各除雾管与其他除雾管列中的除雾管平行交错或投影交叉；任一除雾管列在其所在塔体的水平截面内的开孔率使通过的烟气流速范围在5m/s～8m/s之间；

一屋脊式除雾器层。

2.如权利要求1所述的脱硫除雾一体化吸收塔，其特征在于，所述管为等径的耐腐蚀圆管或类圆形管。

3.如权利要求1所述的脱硫除雾一体化吸收塔，其特征在于，在任一管列中，靠近塔体内部的外围区域的管间距小于中间区域的管间距。

4.如权利要求1所述的脱硫除雾一体化吸收塔，其特征在于，所述增效构件层的整体开孔率为25％～60％。

5.如权利要求1所述的脱硫除雾一体化吸收塔，其特征在于，所述喷淋层的层数为3～5层，喷淋浆液的覆盖率为250％以上。

6.如权利要求1所述的脱硫除雾一体化吸收塔，其特征在于，所述除雾管为等径的耐腐蚀圆管或类圆形管。

7.如权利要求6所述的脱硫除雾一体化吸收塔，其特征在于，所述除雾管为椭圆管，所述椭圆管的短轴水平方向布置；椭圆管的短轴与长轴之比为1:1.2～2.5。

8.如权利要求1所述的脱硫除雾一体化吸收塔，其特征在于，所述管与除雾管的管径之比为1:1.1～1.8。