CN103908888B - 喷雾喷淋脱硫塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷雾喷淋脱硫塔，塔身的上部设有除雾器,烟气出口位于除雾器的上方；塔身中部设有喷淋级和喷雾级,所述喷淋级设有多个向下喷洒的喷头,喷雾级侧面的塔壁分布有多个侧向喷洒的雾化喷嘴，所述喷雾级中设有汇流除雾挡板，根据喷淋级和喷雾级上下顺序不同，挡板结构设置也不相同;塔身的底部为浆液区,位于喷淋级和喷雾级之下。本发明的设计方案灵活利用汇流除雾烟气挡板，有效地结合了喷淋工艺和喷雾工艺技术，对脱硫塔进行改进。改进后的塔体能够有效克服目前脱硫塔单一采用喷淋或喷雾技术时脱硫效率低下的问题，满足较高标准的二氧化硫排放浓度。且本发明方案简易，容易实施，适合推广使用或对现有喷淋塔进行改造，改造成本低。

Description

喷雾喷淋脱硫塔

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫设备，具体为一种高效的喷雾、喷淋脱硫塔。

背景技术

目前，我国各种工业锅炉、炉窑均通过以煤为主的燃料燃烧进行工作，该过程会产生大量的含有二氧化硫和烟尘的废气，直接排放到大气中会导致严重的环境污染问题，如酸雨，雾霾天气等。随着国家以及民众对环保问题的日益重视，污染废气的排放标准及其执行的力度都越来越严格，在众多的湿法脱硫装置中，喷淋塔系统占有突出的地位，然而，面临新的二氧化硫排放标准(GB13223-2011)，将会有一大批的喷淋塔脱硫装置难以满足要求。

现有的脱硫塔大多采用喷淋塔，由于喷淋液滴粒径较大等因素，常存在雾液接触不充分、烟气容易逃逸等问题。而如采用喷雾工艺，由于雾滴粒径很小，上升的烟气往往会抑制雾滴的下落，影响气液反应效果，烟气携带大量雾滴上行还容易造成除雾器的阻塞等问题。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术中存在的问题，克服现有技术的弊端和不足，提供一种能够达到排放要求且处理效率高的喷雾喷淋脱硫塔，本发明提供的方案如下：

一种喷雾喷淋脱硫塔，塔身的上部设有除雾器,烟气出口位于除雾器的上方,其特征在于:

塔身中部设有喷淋级和喷雾级,所述喷淋级设有多个向下喷洒的喷头,喷雾级侧面的塔壁分布有多个侧向喷洒的雾化喷嘴;塔身的底部为浆液区,位于喷淋级和喷雾级之下;

所述喷雾级中设有汇流除雾挡板,喷淋级和喷雾级的结构设置为以下两种设置方式中的任一种:

A)所述喷雾级设置在喷淋级的下方,烟气进口设置在喷雾级的侧面，所述汇流除雾挡板呈筒状，挡板外侧与喷雾级塔壁之间留有供烟气流动的环形空间，挡板的上部逐渐向塔壁倾斜，直至顶端与塔壁接触连接，挡板的底端口面为倾斜的口面，位于浆液区的液面之上，所述底端口面的最低点位于靠近烟气进口的一侧，且该点不高于烟气进口的最低点;

B)所述喷雾级位于喷淋级的上方,烟气进口设置在喷淋级下方的侧面塔壁上，所述汇流除雾挡板为圆锥形、棱锥形或蝶形板,汇流除雾挡板侧面与塔壁之间留有供烟气通过的空间。

在上述的结构A）中，待处理烟气进入塔内后被汇流除雾挡板阻挡，在风压的作用下，烟气流向浆液区，部分烟气直接与浆液区的吸收液反应。同时在挡板作用下，烟气分布于挡板和塔壁之间的空间，而挡板底端口面设计呈倾斜状，促使烟气流向远离进口的空间，与塔壁四周雾化喷嘴喷出的雾化液接触，充分反应，有效提高了烟气与雾化液的反应效率。

含浆液雾滴的烟气在绕过汇流除雾挡板时，多数雾滴由于惯性被浆液、塔壁和挡板收集，降低了除雾器的负荷。上行的烟气继续进入喷淋级，被喷淋级净化，最终经过除雾器去除水雾后，净化烟气经出口排出。

所述汇流除雾挡板可采用直筒形，或在底部增加一个弯折，将其底部设计为渐扩形，有益于烟气在挡板和塔壁之间的均布，并增加了烟气朝向塔壁方向的速度分量，同时使烟气在绕过挡板折向上方的拐弯处流速增大，提高了雾液滴的惯性，使更多的雾液滴被塔壁或浆液区收集。

所述汇流除雾挡板的筒体可由一段以上的锥台形或柱形筒组合构成，所述锥台形或柱形筒可为圆锥台、圆柱筒或多边形的棱锥台、棱柱筒等。

在上述的结构B）中，所述喷雾级位于喷淋级上方时，烟气进入塔内首先被喷淋级液滴净化，经过喷淋级的烟气在汇流除雾挡板的作用下提高速度，并分布于汇流除雾挡板和塔壁之间与塔壁上雾化喷嘴喷出的雾滴反应。同时，经喷淋级后上行的烟气中携带的部分雾滴被汇流除雾挡板除去。

作为优选，在结构B）中，所述除雾器可通过调整间距、级数等方法形成中部阻力小、四周阻力大的结构形式或者采取在除雾器与喷雾级之间增加整流挡板，采用中心出气等方式，以利于喷雾级烟气在除雾器内均匀分布，平衡除雾器的负荷。

上述喷雾喷淋脱硫塔的几种结构形式中，通过对喷淋喷头或雾化喷嘴型号以及进水管流量、压力等参数的设置，所述喷淋级的液滴平均粒径优选控制在1mm～2mm左右，一般不小于1mm；所述喷雾级的液滴粒径平均控制在0.1～0.5mm左右，一般不大于1mm。

进一步的，通过控制烟气进塔速度和对汇流除雾挡板与塔壁、浆液区的尺寸参数进行设计，在结构A）的喷雾级中，使汇流除雾挡板下方与浆液区之间烟气拐弯处的气流速度大于汇流除雾挡板与塔壁之间烟气的下行平均流速和汇流除雾挡板筒内烟气的上行平均速度，以提高烟气的惯性力，使更多的雾液滴被浆液捕集。汇流除雾挡板与塔壁之间烟气下行平均流速以及汇流除雾挡板筒内烟气上行平均速度控制在5～20m/s，同时，汇流除雾挡板下方与浆液区之间烟气拐弯处的气流速度可控制在10～35m/s。在结构B）中的喷雾级中，汇流除雾挡板与塔壁之间的烟气平均流速优选控制在5～20m/s。

所述喷淋级和喷雾级可通过设有循环泵的管道分别与浆液区连接，提高吸收液的使用效率。若塔外有浆液池，循环泵也可以从塔外浆液池取水。

本发明的有益效果：

本发明方案通过灵活利用烟气挡板，有效的结合了喷淋工艺和喷雾工艺，大幅提高了脱硫效率，在处理量较大及原烟气二氧化硫浓度较高的情况下，亦能满足排放要求。且本发明脱硫塔结构简易、容易实施、造价成本低，尤其适合传统喷淋脱硫塔的改造项目。

附图说明

图1为喷雾喷淋脱硫塔实施例一的结构示意图；

图2为喷雾喷淋脱硫塔实施例二的结构示意图；

图3为喷雾喷淋脱硫塔实施例三的结构示意图。

上图中，1、浆液区，2、烟气进口，3、喷淋级，4、除雾器，5、烟气出口，6、喷雾级，6-1、汇流除雾挡板，7-循环泵。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案、技术目的及技术效果，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

实施例一：

如图1所示的一种喷雾喷淋脱硫塔，其塔体自上至下依次为除雾器4、喷淋级3、喷雾级6和浆液区1四个部分。烟气进口1设置在喷雾级的侧面，烟气出口5设置在除雾器4的上方，塔身顶部的侧面。

所述喷雾级6位于浆液区1的上方，包括设置在塔壁四周的多组高效雾化喷嘴和位于喷雾级中间的汇流除雾挡板6-1。所述汇流除雾挡板6-1呈筒状，上口面与喷淋级3空间连通，下口面位于浆液区1之上。汇流除雾挡板6-1的筒体分为上下两段，上段为一倒圆锥台形筒，筒壁与塔壁的夹角一般设置在30°～85°之间，下段为一圆柱形筒，位于圆柱形筒底端的下口面为倾斜口面，所述倾斜口面最接近烟气进口2的一端为最低点，然后沿着远离烟气进口2的方向逐渐升高。

所述汇流除雾挡板6-1与喷雾级6塔壁之间留有供烟气流动的环形空间，上段倒锥台形筒的顶部和塔壁密封连接，避免烟气从该处逃逸。所述雾化喷嘴均布在塔壁上，侧方向喷向烟气，并通过管路与浆液区1连接，管路上设有循环泵7。

所述喷淋级3在喷雾级6上方设有多组喷头向下喷淋，所述喷头也通过设有循环泵的管路与浆液区1连接。

脱硫浆液通过循环泵7分别输送至喷淋级3和喷雾级6处。烟气通过进口烟道进入塔体，在汇流除雾挡板6-1的阻挡下分布在挡板周围。实施中，控制烟气的进口流入速度，使烟气在汇流除雾挡板6-1与塔壁之间的下行平均流速和在汇流除雾挡板6-1筒内的上行平均流速控制在5～15m/s，而烟气在汇流除雾挡板板壁的下方与浆液区1之间拐弯处的流速控制在10～35m/s。

烟气在喷雾级6的流动过程中，经过气液反应后的雾滴被浆液、塔壁和挡板收集，继续上行的烟气通过汇流除雾挡板6-1的筒体内部进入喷淋级3，被喷淋级3继续净化，最终经过除雾器去除水雾后，由烟气出口5排出。

现有的喷淋式脱硫塔的处理效率约在90%～96%之间，而本发明脱硫塔的处理效率达到99%以上，与现有设备相比，净化效果进步显著。

实施例二：

在例一结构的基础上，将汇流除雾挡板6-1下段的底端加设一渐扩部，而下口面则变为该渐扩部的底端口面，其倾斜设置方法同例一。

通过设计各部件的几何参数，控制所述汇流除雾挡板6-1与浆液区1之间烟气拐弯前和烟气拐弯时的气流速度大于汇流除雾挡板6-1与塔壁之间烟气下行平均流速和汇流除雾挡板筒内烟气上行平均速度。烟气在汇流除雾挡板6-1与塔壁之间的下行平均流速和在汇流除雾挡板6-1筒内的上行平均流速控制在5～10m/s，在汇流除雾挡板板壁下方与浆液区之间烟气拐弯前和拐弯处流速控制在10～15m/s，优选的，可控制在15m/s左右。

实施例三：

如图3所示的一种喷雾喷淋脱硫塔，其塔体自上至下依次设有除雾器4、喷雾级6、喷淋级3和浆液区1四个部分。烟气进口2设置在喷淋级3与浆液区1之间的侧面塔壁上，烟气出口5设置在除雾器4上方塔身顶壁的中心位置，所述塔身顶壁自周侧向中心向上倾斜，使烟气的出口空间减缩。

所述喷淋级3在浆液区1上方设有多组喷头向下喷淋，所述喷头通过设有循环泵的管路与浆液区1连接。

所述喷雾级6位于喷淋级3的上方，包括安装在塔壁四周的多组雾化喷嘴和位于喷雾级中间的汇流除雾挡板6-1。所述汇流除雾挡板6-1为圆锥形，顶部朝上。所述雾化喷嘴均布在汇流除雾挡板6-1周侧的塔壁上，侧方向喷向烟气，并通过管路与浆液区1连接，管路上设有循环泵7。

脱硫浆液通过循环泵7分别输送至喷淋级3和喷雾级6处。烟气通过进口进入塔体，与喷淋级3向下喷洒的脱硫浆液液滴反应。继续上行的烟气进入喷雾级，在锥形汇流除雾挡板的阻挡作用下，烟气中携带的部分雾滴被捕集，同时烟气分布在汇流除雾挡板6-1与塔壁之间，继续与雾化喷嘴喷出的雾滴反应。最终烟气经除雾器4除去水雾后由塔顶出口排出。

在本实施例中，为了平衡除雾器4的负荷，所述除雾器可通过调整间距、级数等方法形成四周阻力大、中部阻力小的结构形式。以采用折流板除雾器为例，从侧面向中心，其可设置叶片间距逐渐增加或级数递减或者二者结合的形式，使除雾器阻力自四周向中间递减。或者，所述除雾器4采用常规除雾器，在除雾器4与喷雾级6之间设置整流挡板(未图示)，促使烟气均布于除雾器4前。例如，采用由若干排具有一定倾斜角度的直板或弧形叶板构成的百叶窗式挡板，通过调整各叶板的间距和/或叶板水平倾斜角度,使其自周侧向中心呈递增的变化趋势，使挡板对烟气的阻力自周侧向中心逐步递减，促使在喷雾级6中主要集中在塔壁处的烟气上升后，逐渐向整流挡板中部流动，平均除雾器4各处的烟气负荷。

上述三个实施例中，所述喷淋级3的液滴粒径可控制在1mm～2mm左右，所述喷雾级的雾化粒径进一步控制在0.5mm以下。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种喷雾喷淋脱硫塔，塔身的上部设有除雾器,烟气出口位于除雾器的上方,其特征在于:

塔身中部设有喷淋级和喷雾级,所述喷淋级设有多个向下喷洒的喷头,喷雾级侧面的塔壁分布有多个侧向喷洒的雾化喷嘴；塔身的底部为浆液区,位于喷淋级和喷雾级之下；

所述喷雾级中设有汇流除雾挡板,喷淋级和喷雾级的结构设置为:

所述喷雾级设置在喷淋级的下方,烟气进口设置在喷雾级的侧面，所述汇流除雾挡板呈筒状，挡板外侧与喷雾级塔壁之间留有供烟气流动的环形空间，挡板的上部逐渐向塔壁倾斜，直至顶端与塔壁接触连接，挡板的底端口面为倾斜的口面，位于浆液区的液面之上，所述底端口面的最低点位于靠近烟气进口的一侧，且该点不高于烟气进口的最低点。

2.根据权利要求1所述的一种喷雾喷淋脱硫塔，其特征在于，所述汇流除雾挡板的底部为直筒形或渐扩形。

3.根据权利要求1所述的一种喷雾喷淋脱硫塔，其特征在于，汇流除雾挡板的上部与塔壁的夹角为30°～85°。

4.根据权利要求1-3中任一权项所述的一种喷雾喷淋脱硫塔，其特征在于，所述汇流除雾挡板的筒体由一段以上的锥台形或柱形筒构成。

5.根据权利要求1-3中任一权项所述的一种喷雾喷淋脱硫塔，其特征在于，所述喷淋级的平均液滴粒径不小于1mm，所述喷雾级的平均液滴粒径不大于1mm。

6.根据权利要求1-3中任一权项所述的一种喷雾喷淋脱硫塔，其特征在于，所述汇流除雾挡板与浆液区之间烟气拐弯处的气流速度大于汇流除雾挡板与塔壁之间烟气下行平均流速和汇流除雾挡板筒内烟气上行平均速度。

7.根据权利要求6所述的一种喷雾喷淋脱硫塔，其特征在于，汇流除雾挡板与塔壁之间烟气下行平均流速以及汇流除雾挡板筒内烟气上行平均速度控制在5～20m/s，汇流除雾挡板与浆液区之间烟气拐弯处的气流速度控制在10～35m/s。

8.根据权利要求1-3中任一权项所述的一种喷雾喷淋脱硫塔，其特征在于，所述喷淋级、喷雾级分别通过设有循环泵的管道与浆液区连接。