CN214681022U - 一种高效湿法脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效湿法脱硫装置，所述脱硫装置为脱硫吸收塔，包括位于吸收塔底部的浆液池和位于浆液池上方的喷淋层，所述吸收塔一侧设有烟气进口，所述烟气进口位于浆液池和喷淋层之间，所述烟气进口与喷淋层之间设有涡流反应器，所述烟气由烟气进口进入吸收塔向上流动，浆液由喷淋层喷射成小颗粒自由落体下落，烟气与浆液颗粒除在对流过程中反应外，又在涡流反应器中反应脱硫；所述喷淋层上方设有除雾器，所述除雾器上方为吸收塔的净烟气出口。本实用新型其浆液反应强度高，脱硫效率高，浆液需求量低，可以实现大幅度节约浆液量，进而大幅度节约脱硫浆液循环泵电耗的能力；节能能力在25％～75％；同时可以进一步降低排放浓度，满足环保排放标准。

Description

一种高效湿法脱硫装置

技术领域

本实用新型属于湿法脱硫技术领域，尤其涉及一种高效湿法脱硫装置。

背景技术

至2019年底，我国燃煤火电装机容量超过11.9亿千瓦，燃煤火电中绝大多数采用湿法石灰石脱硫工艺，满足国家环保排放标准(超低排放)和各省陆续出台更加严格的标准。脱硫系统消耗电量占总发电量1％以上，浆液循环泵消耗电量占脱硫电量2/3左右，2019年全国规模以上火力电厂发电量71422.1亿千时，全国规模电厂脱硫浆液循环泵每年消耗电量约476亿千瓦时，能耗消耗巨大。

湿法石灰石脱硫工艺采用脱硫吸收塔，脱硫吸收塔为圆柱形外壳，下部为浆液池，浆液池上部为吸收塔侧面进烟气，烟气进入后向上流动，向上依次经过多级喷淋层，普遍设置3～8层喷淋层，每级喷淋层布置很多喷嘴，喷嘴内带有一定压力的浆液在喷出时雾化成小颗粒下落，下降的小颗粒浆液与上升的烟气SO₂发生化学反应，达到烟气脱硫的目的。

每台浆液循环泵将浆液池中的浆液经过升压，经管道打入对应喷淋层，分布至各级喷嘴后雾化成小颗粒降落，降落过程中参与化学反应形成脱硫，继续下降至浆液池中。浆液池中的反应物不断补充，化学反应后生成物不断排出形成平衡。

现有技术的缺点：

1、烟气进入吸收塔后流动不均。进口侧流速高、流量大、浓度高，进口侧对侧流速低、流量小、浓度低，造成总体效率低，需要增加喷淋层来满足排放需求。

2、浆液雾化颗粒在吸收塔反应区空间密度不均。中间密度大，周边密度小。

3、浆液雾化颗粒在下降过程中参与化学反应时间短。平均小于1秒，反应效率低。

4、浆液雾化颗粒仅表面参与反应。浆液颗粒内部无反应，反应效率低，需要浆液总量大，需要能耗高。

5、反应强度低。烟气为平流，雾化浆液为固定下降，容易形成低脱硫通道，反应效率低，需要增加喷淋层进行弥补，增加了能耗。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种高效湿法脱硫装置。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种高效湿法脱硫装置，其浆液反应强度高，脱硫效率高，浆液需求量低，可以实现大幅度节约浆液量，进而大幅度节约脱硫浆液循环泵电耗的能力。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高效湿法脱硫装置，所述脱硫装置为脱硫吸收塔，包括位于吸收塔底部的浆液池和位于浆液池上方的喷淋层，所述吸收塔一侧设有烟气进口，所述烟气进口位于浆液池和喷淋层之间，所述烟气进口与喷淋层之间设有涡流反应器，所述烟气由烟气进口进入吸收塔向上流动，浆液由喷淋层喷射成颗粒自由落体下落，烟气与浆液颗粒除在对流过程中反应外，又在涡流反应器中反应脱硫；所述喷淋层上方设有除雾器，所述除雾器上方为吸收塔的净烟气出口。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

1.上述方案中，所述涡流反应器为板式涡流反应器或管式涡流反应器。

2.上述方案中，所述板式涡流反应器包括导流板、支架护板和涡流板，所述支架护板两端固定在吸收塔内壁上，所述涡流板固定在支架护板上，所述导流板倾斜安装在支架护板与吸收塔内壁之间，所述涡流板分布在周向导流板内侧。

3.上述方案中，所述涡流板包括若干块并列放置的波形板，相邻波形板之间形成弯曲的气液通道，所述烟气与浆液颗粒在此气液通道内反应。

4.上述方案中，所述管式涡流反应器包括导流板、支架护板和涡流管，所述支架护板两端固定在吸收塔内壁上，所述涡流管固定在支架护板上，所述导流板倾斜安装在支架护板与吸收塔内壁之间，所述涡流管分布在周向导流板内侧。

5.上述方案中，所述涡流管包括多模块并列放置的管道，每根管道内部设有一涡旋器，所述涡旋器与管道侧壁之间形成气液通道，所述烟气与浆液在此气液通道内反应。

6.上述方案中，所述喷淋层包括至少两级喷淋层，每级喷淋层上设有若干个喷淋头，所述喷淋头通过管道连接在浆液池中，所述管道上设有浆液循环泵。

7.上述方案中，所述喷淋层包括2～8级喷淋层。

8.上述方案中，所述涡流管中相邻管道之间为密封状态。

9.上述方案中，所述涡流反应器中的波形板或管道均为竖向排布。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型高效湿法脱硫装置，其浆液反应强度高，脱硫效率高，浆液需求量低，可以实现大幅度节约浆液量，进而大幅度节约脱硫浆液循环泵电耗的能力；节能能力在25％～75％；同时可以进一步降低排放浓度，满足更严格环保排放标准，或提高烟气进口SO₂浓度，降低燃料成本。

2、本实用新型高效湿法脱硫装置，其设置涡流反应器，可以使烟气流量在吸收塔横截面上更加均匀，同时增加烟气阻力，根据阻力和流道相匹配，达到最大限度均分烟气流量的功能，为提高反应效率提供良好条件，每个工程处阻力与流道相匹配的过程，需要根据设计参数进行模型建立、有限元分析、仿真、优化，最终提供结果；另外，所有液滴在降落过程中全部产生飞溅甚至多次飞溅，可以形成新的液体表面参与反应，也可以在装置通道内产生多次飞溅，使新的液膜与气流产生高强度反应。

3、本实用新型高效湿法脱硫装置，其设置涡流反应器，大幅度增加浆液反应时间，该烟气涡流装置在装置内部表面产生液膜，液膜流速大幅度降低，反应时间大幅度增加；同时烟气在装置内形成涡流强扰流(紊流)，冲击液膜表面，反应强度高。

4、本实用新型高效湿法脱硫装置，其烟气涡流装置全部设置在强浆液颗粒密度区，同时在烟气高SO₂浓度区，减少脱硫偏差，提高脱硫效率。

附图说明

附图1为本实用新型实施例1结构示意图。

附图2为本实用新型实施例1中涡流板局部放大图。

附图3为本实用新型实施例2结构示意图。

附图4为本实用新型实施例2中涡流管局部放大示意图。

图中：1、浆液池；2、烟气进口；3、涡流反应器；4、喷淋层；5、除雾器；6、浆液循环泵；7、净烟气出口；8、导流板；9、支架护板；10、涡流板；11、涡流管；12、气液通道；13、管道；14、涡旋器。

具体实施方式

在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利的具体含义。

下面结合实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例1：一种高效湿法脱硫装置，所述脱硫装置为脱硫吸收塔，包括位于吸收塔底部的浆液池1和位于浆液池1上方的喷淋层4，浆液池1内储放有大量含有碱性浆液，可与烟气中的SO₂发生反应，达到烟气脱硫的目的。

所述吸收塔一侧设有烟气进口2，所述烟气进口2位于浆液池1和喷淋层4之间，所述烟气进口2与喷淋层4之间设有涡流反应器3，所述烟气由烟气进口2进入吸收塔向上流动，浆液由喷淋层4喷射降落，烟气与浆液在涡流反应器3中反应脱硫；

其中，所述涡流反应器3为板式涡流反应器，所述板式涡流反应器包括导流板8、支架护板9和涡流板10，所述支架护板9两端固定在吸收塔内壁上，所述涡流板10固定在支架护板9上，所述涡流板10包括若干块竖向并列放置的波形板，相邻波形板之间形成弯曲的气液通道12，所述烟气与浆液在此气液通道12内反应，该涡流板10可以调整烟气局部阻力，根据阻力和流道相匹配，达到最大限度均分烟气流量的功能。

所述导流板8倾斜安装在支架护板9与吸收塔内壁之间，可将靠近吸收塔边缘的浆液喷雾集中在吸收塔中部区域，所述涡流板10分布在两侧导流板中间，这样设计可使涡流反应器3位于强浆液颗粒密度区，同时在烟气高SO₂浓度区，提高脱硫反应效率，减少脱硫偏差。

该烟气涡流反应器3能够将上方下降的浆液颗粒全部产生飞溅，形成新的液体表面参与反应，同时该烟气涡流反应器3在装置内部表面能够产生液膜，液膜流速大幅度降低，反应时间大幅度延长，提高脱硫效率。

所述喷淋层4包括五级喷淋层，每级喷淋层上设有若干个喷淋头，所述喷淋头通过管道连接在浆液池1中，所述管道上设有浆液循环泵6，反应结束后的浆液回落至浆液池1，通过浆液循环泵6再次输送至喷淋层4上；浆液池1中会持续从外界补充浆液。

所述喷淋层4上方设有除雾器5，所述除雾器5上方为吸收塔的净烟气出口7。

实施例2：一种高效湿法脱硫装置，所述脱硫装置为脱硫吸收塔，包括位于吸收塔底部的浆液池1和位于浆液池1上方的喷淋层4，浆液池1内储放有大量含有碱性浆液，可与烟气中的SO₂发生反应，达到烟气脱硫的目的。所述喷淋层4包括8级喷淋层，每级喷淋层上设有若干个喷淋头，所述喷淋头通过管道连接在浆液池1中，所述管道上设有浆液循环泵6。

所述吸收塔一侧设有烟气进口2，所述烟气进口2位于浆液池1和喷淋层4之间，所述烟气进口2与喷淋层4之间设有涡流反应器3，所述涡流反应器3为管式涡流反应器，所述管式涡流反应器包括导流板8、支架护板9和涡流管11，所述支架护板9两端固定在吸收塔内壁上，所述涡流管11固定在支架护板9上，所述涡流管11包括多模块并列放置的管道13，每根管道13内部设有一涡旋器14，所述涡旋器14与管道13侧壁之间形成气液通道12，所述烟气与浆液在此气液通道12内反应，所述涡流管11中相邻管道13之间为密封状态，可以保证气液只能从管道13中通过；

所述导流板8倾斜安装在支架护板9与吸收塔内壁之间，可将靠近吸收塔边缘的浆液喷雾集中在吸收塔中部区域，所述涡流管11分布在两侧导流板中间，这样设计可使涡流反应器3位于强浆液颗粒密度区，同时在烟气高SO₂浓度区，提高脱硫效率，减少脱硫偏差。

该烟气涡流反应器3能够将上方下降的浆液颗粒全部产生飞溅，形成新的液体表面参与反应，同时该烟气涡流反应器3在装置内部表面能够产生液膜，液膜流速大幅度降低，反应时间大幅度延长，提高脱硫效率。

所述烟气由烟气进口2进入吸收塔向上流动，浆液由喷淋层4喷射降落，烟气与浆液在涡流反应器3中反应脱硫；脱硫后的烟气继续上升，在喷淋层4与浆液再次发生反应，进一步提高脱硫效率。

所述喷淋层4上方设有除雾器5，脱硫后的烟气中携带大量浆液，通过除雾器5进行脱雾，使烟气保持干燥，所述除雾器5上方为吸收塔的净烟气出口7。

本实用新型上述内容进一步解释如下：

如图1～4所示，在脱硫吸收塔内，分别安装板式涡流反应器或管式涡流反应器，位置设置在喷淋层4下部，烟气进口2上部。

烟气进口2在脱硫吸收塔中下部，烟气自侧面进入吸收塔，折向上流动通过板式涡流反应器或管式涡流反应器，在涡流反应器内产生大量反应，然后进入喷淋层4反应空间继续反应，经过除雾器5后由净烟气出口7排出吸收塔。

浆液循环泵6将浆液池1中浆液升压，通过管道进入喷淋层4，通过各个喷嘴雾化成很多细小浆液颗粒液滴，液滴在重力作用下降落，降落的液滴中碱溶液与上升的烟气中SO₂产生化学反应。根据双膜反应原理，在液体与气体的表面薄膜很小厚度形成化学反应，内部则无法进行反应，仅可以浓度渗透进行内外部交流，速度缓慢。

当液滴降落至板式涡流反应器或管式涡流反应器上时，全部产生液滴飞溅，原液滴表面可能已经饱和或接近饱和，产生飞溅后，形成全新欠饱和状态，可以提高反应的能力。液滴在气流通道12内可以多次产生飞溅，气流与飞溅液滴形成侧面冲击，提高反应强度同时增加反应时间，达到提高脱硫反应能力的效果。

液滴飞溅散落在涡流板10、涡流管11表面上，形成液膜根据重力、粘附力、气流吹动力等进行流动，受涡流板10、涡旋器14导向的气流冲击，液膜流速降低，液膜受烟气冲击，液膜和气膜反应后迅速脱离，形成新的未反应液膜和气膜，使得反应一直维持在高速范围内，提高反应效率。

涡流反应器，可以通过有限元模拟仿真计算各位置流通阻力和流量，通过调整间距达到烟气流量均匀，与浆液流量均匀相匹配，实现最大反应能效。

通过导流板8，将烟气在涡流反应器中的流道全部集中在内部，并全部集中在强浆液颗粒密度区，同时在烟气高SO₂浓度区，提高脱硫效率，减少脱硫偏差。

该装置使用中，涡流反应器起到以下作用：

1、烟气流量在吸收塔横截面上更加均匀：烟气涡流反应器调整烟气局部阻力，通过有限元计算、仿真、优化，实现阻力和流道相匹配，达到最大限度均分烟气流量的功能。为提高反应效率提供良好条件。

2、所有液滴在降落过程中全部产生飞溅甚至多次飞溅：烟气涡流反应器能够将上方下降的浆液颗粒全部产生飞溅，形成新的液体表面参与反应。在装置通道内可以产生多次飞溅。新的液膜与气流产生高强度反应。

3、大幅度增加浆液反应时间：该烟气涡流反应器在装置内部表面产生液膜，液膜流速大幅度降低，反应时间大幅度增加。

4、涡流强扰流(紊流)：烟气在装置内想成涡流强扰流(紊流)，冲击液膜表面，反应强度高。

5、新液面与新气面不断形成：液膜表面被不断冲击，反应后的表面被冲击后流走，新的未反应液体不断参与反应，提高反应强度。

6、强浆液颗粒密度区反应：该烟气涡流装置全部设置在强浆液颗粒密度区，同时在烟气高SO₂浓度区，提高脱硫效率，减少脱硫偏差，提高脱硫效率；该烟气涡流装置出口进入上部，分散至低浆液颗粒密度区，烟气SO₂浓度区较低，与低浆液颗粒密相匹配，提高反应效率。

7、本装置浆液反应强度高，脱硫效率高，浆液需求量低，可以实现大幅度节约浆液量，进而大幅度节约脱硫浆液循环泵电耗的能力。节能能力在25％-75％范围。同时可以进一步降低排放浓度，满足更严格环保排放标准。或提高原烟气进口SO₂浓度，降低燃料成本。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述脱硫装置为脱硫吸收塔，包括位于吸收塔底部的浆液池(1)和位于浆液池(1)上方的喷淋层(4)，所述吸收塔一侧设有烟气进口(2)，所述烟气进口(2)位于浆液池(1)和喷淋层(4)之间，所述烟气进口(2)与喷淋层(4)之间设有涡流反应器(3)，所述烟气由烟气进口(2)进入吸收塔向上流动，浆液由喷淋层(4)喷射降落，烟气与浆液在涡流反应器(3)中反应脱硫；所述喷淋层(4)上方设有除雾器(5)，所述除雾器(5)上方为吸收塔的净烟气出口(7)。

2.根据权利要求1所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述涡流反应器(3)为板式涡流反应器或管式涡流反应器。

3.根据权利要求2所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述板式涡流反应器包括导流板(8)、支架护板(9)和涡流板(10)，所述支架护板(9)两端固定在吸收塔内壁上，所述涡流板(10)固定在支架护板(9)上，所述导流板(8)倾斜安装在支架护板(9)与吸收塔内壁之间，所述涡流板(10)分布在周向导流板内侧。

4.根据权利要求3所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述涡流板(10)包括若干块并列放置的波形板，相邻波形板之间形成弯曲的气液通道(12)，所述烟气与浆液在此气液通道(12)内反应。

5.根据权利要求2所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述管式涡流反应器包括导流板(8)、支架护板(9)和涡流管(11)，所述支架护板(9)两端固定在吸收塔内壁上，所述涡流管(11)固定在支架护板(9)上，所述导流板(8)倾斜安装在支架护板(9)与吸收塔内壁之间，所述涡流管(11)分布在周向导流板内侧。

6.根据权利要求5所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述涡流管(11)包括多模块并列放置的管道(13)，每根管道(13)内部设有一涡旋器(14)，所述涡旋器(14)与管道(13)侧壁之间形成气液通道(12)，所述烟气与浆液在此气液通道(12)内反应。

7.根据权利要求1或2所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述喷淋层(4)包括至少两级喷淋层，每级喷淋层上设有若干个喷淋头，所述喷淋头通过管道连接在浆液池(1)中，所述管道上设有浆液循环泵(6)。

8.根据权利要求7所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述喷淋层(4)包括2～8级喷淋层。

9.根据权利要求6所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述涡流管(11)中相邻管道(13)之间为密封状态。

10.根据权利要求4或6所述的高效湿法脱硫装置，其特征在于：所述涡流反应器(3)中的波形板或管道(13)均为竖向排布。

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