CN210057764U - 烟气除尘、脱硫及消白烟塔 - Google Patents

烟气除尘、脱硫及消白烟塔 Download PDF

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李磊
金平
刘忠生
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李欣
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Abstract

本实用新型公开了一种烟气除尘、脱硫及消白烟塔,由上至下依次为烟气排放区、换热区、除雾区、喷淋区和鼓泡区;所述的烟气排放区为烟囱结构;所述的换热区内水平方向设置烟气入口管,竖直方向设置烟气竖管,烟气入口管经弯管、扩张管与烟气竖管顶部连通,烟气竖管向下贯穿除雾区、喷淋区至鼓泡区顶部,烟气竖管底部连通鼓泡区内的烟气分布管。位于换热区内的烟气竖管内设置若干换热管,换热管经烟气竖管管壁延伸至塔内,换热区下部的烟气竖管内设置有至少一个急冷雾化喷嘴。本实用新型通过特殊结构设置以及换热区、除雾区、喷淋区和鼓泡区功能分区,各区相互协同配合,实现了除尘、脱硫和消白烟一体化功能。

Description

烟气除尘、脱硫及消白烟塔
技术领域
本实用新型属于工业废气净化领域,涉及一种烟气除尘、脱硫及消白烟装置。
背景技术
锅炉烟气及工厂排放的烟气中含有二氧化硫及粉尘,二氧化硫及粉尘均是大气污染物的主要组成粉尘,二氧化硫是形成酸雨的主要原因,粒径较小的粉尘是形成的雾霾罪魁祸首之一。
湿法脱硫具有脱硫率高、装置运行可靠、操作简单等优点,因而世界各国现有的烟气脱硫技术主要以湿法脱硫为主。传统的湿法脱硫技术主要有石灰石-石膏法、双碱法脱硫、钠碱法脱硫、氨法脱硫法等。上述烟气脱硫技术主要采用逆流喷淋,碱性浆液从脱硫塔上方进行喷淋,在重力作用下自由沉降与烟气逆流接触实现脱硫反应,但由于喷淋出的液滴直径相对较大,单个液滴与烟气的接触面积很小,为了提高脱硫效率,需要提高浆液循环喷淋的次数,使液滴多次与烟气接触以提高液滴对二氧化硫的吸收效果,因而塔底浆液循环泵的流量很大,电机功率也很大,浆液循环泵的电耗很大,操作费用较高。
烟气中粉尘的粒径较小,大部分在0.1~200µm之间,目前烟气除尘技术主要是布袋式除尘技术、静电除尘技术、湿式除尘技术。由于烟气中含有水分,粉尘在布袋式除尘器的滤袋上吸湿黏结,堵塞滤袋的孔隙,因而需频繁对滤袋进行清理或更换,布袋式除尘器的应用受到极大的限制;静电除尘器的主要缺点是造价偏高,安装、维护、管理要求严格,需要高压变电及整流控制设备,电耗较高,且占地面积较大;湿式除尘技术主要通过喷淋水除去烟气中携带的粉尘,粒径较小的液滴与粉尘结合后仍然会随烟气排出烟囱。
随着湿式脱硫技术在我国的大规模推广应用,湿式脱硫技术的一个明显且难以克服的缺点逐渐显露出来,该缺点就是排放烟气在烟囱口会产生“白烟”现象,“白烟”长度一般为几十至几百米,甚至有时会形成数公里的“白烟长龙”,给人带来强烈的视觉冲击,有时地面还会出现“尘雨”现象。湿法脱硫后的烟气含有大量的水蒸气,基本为饱和烟气,并且烟气中还夹带少量的液态小水滴,“白烟”实际就是烟气中的水蒸气冷凝形成的含酸和含盐小液滴,对烟囱周边的钢结构平台及建筑产生直接的腐蚀,大大缩短其使用寿命,所以,如何能够消除“白烟”现象是目前亟待解决的一个问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本实用新型提供一种烟气除尘、脱硫及消白烟塔,本实用新型集烟气除尘、脱硫及消白烟于一体,流程短、设备少、占地面积少,具有广阔的应用前景。
本实用新型的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,由上至下依次为烟气排放区、换热区、除雾区、喷淋区和鼓泡区;所述的烟气排放区为烟囱结构;所述的换热区内水平方向设置烟气入口管,竖直方向设置烟气竖管,烟气入口管经弯管、扩张管与烟气竖管顶部连通,烟气竖管向下贯穿除雾区、喷淋区至鼓泡区顶部,烟气竖管底部连通鼓泡区内的烟气分布管。位于换热区内的烟气竖管内设置若干换热管,换热管经烟气竖管管壁延伸至塔内,换热区下部的烟气竖管内设置有至少一个急冷雾化喷嘴。
所述的烟气排放区与换热区通过锥体形变径相连,所述的换热区与烟气排放区的塔径比为1.3~5。
所述的换热管为光管、翅片管、螺纹管、波纹管、热管等中的一种或几种,优选为热管;所述的换热管采用热管时,热管倾斜或水平设置,倾斜设置时,烟气竖管与塔壁之间空腔内的热管高于烟气竖管内的热管,热管与水平面存在一定夹角β,β为5~75°,优选10~60°。所述的换热管将烟气竖管内的烟气热量传递给烟气竖管与塔壁之间空腔内的烟气,实现原烟气对除尘脱硫除雾后的净化烟气进行加热。
所述的烟气竖管横截面积与换热区横截面积比例为0.05~0.8,优选0.1~0.6。
所述的烟气竖管内的急冷雾化喷嘴喷淋面积大于烟气竖管的横截面积,急冷雾化喷嘴优选设置2~6个,喷淋的方向与烟气流向相同或/和相反。
所述的烟气竖管内急冷雾化喷嘴的下部设置有持液槽,用于收集急冷雾化喷嘴所喷淋的液滴;所述的持液槽内设置若干通气管,烟气竖管内的烟气经通气管进入鼓泡区;所述的持液槽内设置一个或多个溢流管,溢流管高度低于通气管高度,当持液槽内的液位高于溢流管高度时,持液槽内的液体就会通过溢流管进入鼓泡区。
所述的除雾区与烟气竖管之间的区域设置除雾设备,用于除去烟气携带的液滴,所述的除雾设备可以为旋流除雾器、丝网除雾器、管式除雾器或折流式除雾器等中的一种或几种。
所述的喷淋区内设置一层或多层喷淋管线,设置多层喷淋管线时,喷淋管线之间的距离为0.5~5m,优选距离为1~3m;所述的喷淋管线上设置有多个雾化喷嘴;所述的喷淋区用于将循环浆液雾化,雾化后的小液滴与烟气逆流接触,脱除烟气中携带的二氧化硫和粉尘。
所述的鼓泡区的烟气分布管包括水平主管和竖直支管,竖直支管顶部与水平主管连通,底部开口浸没于塔底浆液液面之下,烟气经烟气分布管后从竖直支管下部进入塔底浆液中。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:通过特殊结构设置以及换热区、除雾区、喷淋区和鼓泡区功能分区,各区相互协同配合,实现了除尘、脱硫和消白烟一体化功能。
1、鼓泡区是一个由大量不断形成和破碎的气泡组成的连续气泡层,烟气中的二氧化硫溶解在气泡表面的液膜中,烟气中的粉尘也在接触液膜后被润湿脱除;大量的气泡形成巨大的气液接触面积,气泡大量的生成和破裂使气液接触能力进一步加强,从而不断产生新的接触面积,提高了二氧化硫和粉尘的脱除效率。
2、在鼓泡区上部设置喷淋区,在一个塔内实现了烟气的鼓泡脱硫和喷淋脱硫,经过鼓泡区除尘脱硫后的烟气与雾化后的循环浆液接触进行二次除尘脱硫,实现烟气的深度净化。
3、换热区内实现原烟气对除尘脱硫除雾后的净化烟气进行换热,通过提高净化烟气的温度来提高烟气的不饱和度,净化烟气离开烟气排放区时仍然处于不饱和状态(相对湿度较低),避免烟气中的水蒸汽冷凝析出,达到“消白烟”的效果;烟气温度升高后,烟气流经烟囱时,烟气中的水蒸汽不会冷凝析出,因而不会对烟囱产生腐蚀,烟囱的材质等级可适当降低,因而制造成本也会随之降低;净化烟气外排温度升高,烟囱的抽力增强,烟气的提升高度增加,增强了烟气的快速扩散能力。
4、烟气竖管内设置有急冷雾化喷嘴,在烟气竖管内烟气实现急冷降温和粉尘脱除,烟气进入鼓泡区后实现粉尘的二次脱除,离开鼓泡区的烟气进入喷淋区后实现粉尘的三次脱除,本实用新型在一个装置内实现粉尘的三级脱除,提高烟气中粉尘的脱除效率。
5、在烟气竖管内设置持液槽,收集对烟气进行急冷降温和除尘后的液体,液体内含有大量粉尘,因而持液槽内的液体直接外排以降低装置内液体中所含的粉尘总量;鼓泡区内液体的粉尘含量远远低于持液槽内液体的粉尘含量,将含有大量粉尘的持液槽液体直接外排,避免持液槽内液体进入鼓泡区,鼓泡区内液体的粉尘含量维持在较低的范围,有利于鼓泡区和喷淋区对粉尘的深度脱除及烟气中二氧化硫的脱除效率。
6、利用原烟气对净化烟气进行加热,有效回收了烟气中的热量,降低装置的能耗;原烟气经换热区后温度降低,进入鼓泡区后塔底浆液中水的气化率降低,因而降低了装置的新鲜水耗量及烟气中的水蒸气含量。
7、烟气排放区与换热区设置锥体形变径,有利于提高烟气的流速,烟气的气速越大,烟气离开烟气排放区后的抬升高度越高,越有利于烟气的扩散,减少“白烟”生成量。
附图说明
图1为本发明的烟气除尘、脱硫及消白烟塔的结构示意图。
图2为一种烟气竖管内急冷雾化喷嘴的布置图。
图3为一种烟气竖管内急冷雾化喷嘴的布置图。
图中:1-烟气排放区;2-换热区;3-除雾区;4-喷淋区;5-鼓泡区;6-锥体形变径;7-烟气入口;8-烟气入口管;9-弯管;10-扩张管;11-烟气竖管;12-换热管;13-除雾设备;14-喷淋管线;15-雾化喷嘴;16-烟气分布管;16-1-水平主管;16-2-竖直支管;17-急冷雾化喷嘴;18-持液槽;19-通气管;20-溢流管;21-固定件。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述,可以使本领域的技术人员更全面地理解本实用新型,但不以任何方式限制本实用新型。
烟气除尘、脱硫及消白烟塔,由上至下依次为烟气排放区1、换热区2、除雾区3、喷淋区4和鼓泡区5;所述的烟气排放区1为烟囱结构;所述的换热区2内水平方向设置烟气入口管8,竖直方向设置烟气竖管11,烟气入口管8经弯管9、扩张管10与烟气竖管11顶部连通,烟气竖管11向下贯穿除雾区3、喷淋区4至鼓泡区5顶部,烟气竖管11底部连通鼓泡区5内的烟气分布管16。 位于换热区2内的烟气竖管11内设置若干换热管12,换热管12经烟气竖管11管壁延伸至塔内,换热区2下部的烟气竖管11内设置有至少一个急冷雾化喷嘴17。
所述的烟气排放区1与换热区2通过锥体形变径6相连,所述的换热区2与烟气排放区1的塔径比为1.3~5。
所述的换热管12为光管、翅片管、螺纹管、波纹管、热管等中的一种或几种,优选为热管;所述的换热管12采用热管时,热管倾斜或水平设置,倾斜设置时,烟气竖管11与塔壁之间空腔内的热管高于烟气竖管11内的热管,热管与水平面存在一定夹角β,β为0~75°,优选5~60°。所述的换热管12将烟气竖管11内的烟气热量传递给烟气竖管11与塔壁之间空腔内的烟气,实现原烟气对除尘脱硫除雾后的净化烟气进行加热。
所述的烟气竖管11横截面积与换热区2横截面积比例为0.05~0.8,优选0.1~0.6。
所述的烟气竖管11内的急冷雾化喷嘴17喷淋面积大于烟气竖管11的横截面积,急冷雾化喷嘴17优选设置2~6个,喷淋的方向与烟气流向相同或/和相反。
所述的烟气竖管11内急冷雾化喷嘴17的下部设置有持液槽18,用于收集急冷雾化喷嘴17所喷淋的液滴;所述的持液槽18内设置若干通气管19,烟气竖管11内的烟气经通气管19进入鼓泡区5;所述的持液槽18内设置一个或多个溢流管20,溢流管20高度低于通气管19高度,当持液槽18内的液位高于溢流管20高度时,持液槽18内的液体就会通过溢流管20进入鼓泡区5。
所述的除雾区3内设置除雾设备13,用于除去烟气携带的液滴,所述的除雾设备可以为旋流除雾器、丝网除雾器、管式除雾器或折流式除雾器等中的一种或几种。
所述的喷淋区4内设置一层或多层喷淋管线14,设置多层喷淋管线14时,喷淋管线14之间的距离为0.5~5m,优选距离为1~3m;所述的喷淋管线14上设置有多个雾化喷嘴15;所述的喷淋区4用于将循环浆液雾化,雾化后的小液滴与烟气逆流接触,脱除烟气中携带的二氧化硫和粉尘。
所述的鼓泡区5的烟气分布管16包括水平主管16-1和竖直支管16-2,竖直支管16-2顶部与水平主管16-1连通,底部开口浸没于塔底浆液液面之下,烟气经烟气分布管16后从竖直支管16-2下部进入塔底浆液中。
本实用新型的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,具体工作流程如下:
烟气由烟气入口7进入烟气除尘、脱硫及消白烟塔,经烟气入口管8、弯管9及扩张管10进入烟气竖管11,与烟气竖管11外除尘脱硫除雾后的净化烟气进行换热,换热后的烟气沿烟气竖管11向下流动,与急冷雾化喷嘴17喷淋出的雾化液滴接触进行急冷降温,烟气中粉尘被脱除下来,除尘后的烟气通过持液槽 18的通气管19进入烟气分布管16,从烟气分布管16的水平主管16-1进入竖直支管16-2,烟气从竖直支管16-2下端进入鼓泡区5,与塔底浆液进行接触产生气泡形成气泡层,在鼓泡区5形成巨大的气液接触区,烟气中的二氧化硫和粉尘被除去,穿过浆液的烟气进入喷淋区4,与经雾化喷嘴15雾化后的循环浆液逆流进行深度除尘脱硫,除尘脱硫后的烟气进入除雾区3脱除烟气中携带的雾滴,除雾后的烟气进入换热区2与原烟气进行换热,换热后的烟气从烟气排放区1顶部排放。
实施例1
如图1所示,某催化裂化烟气温度为180℃,其中SO2浓度为1500mg/Nm3、粉尘浓度为160mg/Nm3,采用本实用新型所述的烟气除尘、脱硫及消白烟装置,换热区2与烟气排放区1的塔径比为2,烟气竖管11内设置有两个急冷雾化喷嘴17,急冷雾化喷嘴17的方向与烟气流向相反,烟气竖管11横截面积与换热区2横截面积比例为0.5,换热管12为热管,热管与水平面的夹角β为45°,除雾区3内设置CN201621043983.8所述的除雾器。
对外排烟气中的SO2含量采用德图烟气分析仪(型号Testo-350)进行测量,粉尘含量按照HJ 836-2017《固定污染源废气低浓度颗粒物的测定 重量法》进行测量,经测量,经除雾区3后的净化烟气温度为50℃,从烟气排放区1排放的烟气温度为75℃,粉尘含量为3.5mg/Nm3,SO2含量为4.8mg/Nm3。在环境温度为29℃、环境湿度为50%的情况下,烟囱口基本无“白烟”现象。
对比例1
换热区2内不设置换热管,其余同实施例1,经除雾区3后的净化烟气温度为55℃,从烟气排放区1排放的烟气温度为57℃,粉尘含量为4.2mg/Nm3,SO2含量为5.1mg/Nm3,烟囱口的“白烟”长度约为60m。
实施例2
如图1~2所示,某锅炉烟气温度为145℃,其中SO2浓度为1100mg/Nm3、粉尘浓度为130mg/Nm3,采用本实用新型所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,换热区2与烟气排放区1的塔径比为3,烟气竖管11内设置有两个急冷雾化喷嘴17,急冷雾化喷嘴17的方向与烟气流向相同,烟气竖管11横截面积与换热区2横截面积比例为0.25,换热管为翅片管,翅片管与水平面的夹角β为60°,除雾区3内设置CN201610810116.0所述的除雾器。
经测量,经除雾区3后的净化烟气温度为50℃,从烟气排放区1排放的烟气温度为56℃,粉尘含量为3.2mg/Nm3,SO2含量为4.6mg/Nm3。在环境温度为28℃、环境湿度为40%的情况下,烟囱口的“白烟”长度约为15m。
对比例2
烟气竖管11内不设置急冷雾化喷嘴17和持液槽18,其余同实施例2,经除雾区3后的净化烟气温度为50℃,从烟气排放区1排放的烟气温度为55℃,粉尘含量为6.5mg/Nm3,SO2含量为6.2mg/Nm3,烟囱口的“白烟”长度约为25m。
实施例3
如图1、3所示,某燃煤锅炉烟气温度为135℃,其中SO2浓度为890mg/Nm3、粉尘浓度为125mg/Nm3,采用本实用新型所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,烟气竖管11内设置有两个急冷雾化喷嘴17,一个急冷雾化喷嘴17的方向与烟气流向相同,另一个急冷雾化喷嘴17的方向与烟气流向相反,烟气竖管11横截面积与换热区2横截面积比例为0.4,换热管为热管,热管与水平面的夹角β为30°,除雾区3内设置CN201610990967.8所述的除雾器。
经除雾区3后的净化烟气温度为45℃,从烟气排放区1排放的烟气温度为65℃,粉尘含量为2.5mg/Nm3,SO2含量为3.8mg/Nm3。在环境温度为30℃、环境湿度为50%的情况下,烟囱口基本无“白烟”。

Claims (10)

1.一种烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:由上至下依次为烟气排放区、换热区、除雾区、喷淋区和鼓泡区;所述的烟气排放区为烟囱结构;所述的换热区内水平方向设置烟气入口管,竖直方向设置烟气竖管,烟气入口管经弯管、扩张管与烟气竖管顶部连通,烟气竖管向下贯穿除雾区、喷淋区至鼓泡区顶部,烟气竖管底部连通鼓泡区内的烟气分布管;位于换热区内的烟气竖管内设置若干换热管,换热管经烟气竖管管壁延伸至塔内,换热区下部的烟气竖管内设置有至少一个急冷雾化喷嘴。
2.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的烟气排放区与换热区通过锥体形变径相连,所述的换热区与烟气排放区的塔径比为1.3~5。
3.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的换热管为光管、翅片管、螺纹管、波纹管或热管中的一种或几种;所述的换热管采用热管时,热管倾斜或水平设置,倾斜设置时,烟气竖管与塔壁之间空腔内的热管高于烟气竖管内的热管,热管与水平面存在一定夹角β,β为5~75°。
4.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的烟气竖管横截面积与换热区横截面积比例为0.05~0.8。
5.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的烟气竖管内的急冷雾化喷嘴喷淋面积大于烟气竖管的横截面积,喷淋的方向与烟气流向相同或/和相反。
6.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的烟气竖管内的急冷雾化喷嘴设置2~6个。
7.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的烟气竖管内急冷雾化喷嘴的下部设置有持液槽,用于收集急冷雾化喷嘴所喷淋的液滴;所述的持液槽内设置若干通气管,烟气竖管内的烟气经通气管进入鼓泡区;所述的持液槽内设置一个或多个溢流管,溢流管高度低于通气管高度,当持液槽内的液位高于溢流管高度时,持液槽内的液体通过溢流管进入鼓泡区。
8.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的除雾区与烟气竖管之间的区域设置除雾设备;所述的除雾设备为旋流除雾器、丝网除雾器、管式除雾器或折流式除雾器中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的喷淋区内设置一层或多层喷淋管线,设置多层喷淋管线时,喷淋管线之间的距离为0.5~5m;所述的喷淋管线上设置有多个雾化喷嘴。
10.根据权利要求1所述的烟气除尘、脱硫及消白烟塔,其特征在于:所述的鼓泡区的烟气分布管包括水平主管和竖直支管,竖直支管顶部与水平主管连通,底部开口浸没于塔底浆液液面之下,烟气经烟气分布管后从竖直支管下部进入塔底浆液中。
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