CN201454396U - 集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的喷淋脱硫塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种喷淋脱硫塔。公开了一种采用石灰石、石灰、氨(包括液氨或氨水)或电石渣为原料集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的湿法烟气脱硫塔。包括在脱硫塔1内的上部设有SO2吸收段和烟气降温耦合段2；在SO2吸收段和烟气降温耦合段2上设置除雾段5；在SO2吸收段和烟气降温耦合段2的下方设有氧化和结晶耦合段6；在氧化和结晶耦合段6中设置清液区63和稠液区64。本实用新型的独特之处在于：热烟气的增湿降温与SO2的吸收两个功能区在一个区域内，提高了脱硫塔的利用率，可以节省投资；另外将氧化和结晶两个功能耦合在脱硫塔下部一个区域内完成，氧化和结晶同时进行，最终形成了一个集吸收、氧化、结晶、除雾和降温于一体的多功能脱硫塔，不仅节省投资，节约占地面积，也节约能耗。
Description
技术领域
本实用新型发明涉及一种喷淋脱硫塔，主要针对火电厂、工业锅炉及其他含二氧化硫的烟道气的二氧化硫脱出(Flue Gas Desulfurizaiton，FGD)，尤其是采用石灰石、石灰和氨(包括液氨或氨水)或电石渣为原料集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的湿法烟气脱硫塔。
背景技术
含硫矿物及燃料燃烧时，排放的烟气中含有SO2。典型例子是以煤和石油(一般是重油)为燃料的锅炉烟气以及有色和黑色金属冶炼的烧结机烟气。烟气脱硫目前归纳起来有三大类：①燃烧前脱硫，比如洗选脱硫、焦化脱硫和生物脱硫；②燃烧中脱硫，即炉内脱硫；③燃烧后烟气脱硫。目前，烟气脱硫是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。烟气脱硫技术繁多，根据采用的吸收剂不同，烟气湿法脱硫包括：①以CaO/CaCO3为基础的钙法；②以MgO为基础的镁法；③以Na2CO3为基础的钠法；④以NH3为基础的氨法；⑤以有机碱为基础的有机碱法等。
湿法烟气脱硫技术主要优点是：(1)脱硫效率高；(2)吸收剂利用率高，石灰石利用率一般达到95％以上；(3)设备运转率高，一般达到95％。
但是湿法烟气脱硫技术投资高，运行费用高，其中在投资方面主要是脱硫塔的造价成本高。目前国内外一般的湿法烟气脱硫均是将脱硫吸收，氧化，结晶，降温，除雾等工段部分分开成几个反应塔，这样造成一次性投资高，占地宽，运行费用高。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术问题，设计一种集吸收、氧化、结晶、除雾和降温于一体的多功能脱硫塔，以克服现有的湿法烟气脱硫塔将吸收，氧化，结晶，降温，除雾等工段部分分开成几个反应塔，这样造成一次性投资高，占地宽，运行费用高的缺点和不足，提供一种能耗低，运行可靠，多功能的新型湿法烟气脱硫装置。
一种集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的喷淋脱硫塔，以石灰石、石灰、液氨、氨水或电石渣为原料，包括：
上部设有SO2吸收段和烟气降温耦合段；
在所述的SO2吸收段和烟气降温耦合段包括与脱硫塔壳体入口相连通的吸收液喷淋雾化构件；
在SO2吸收段和烟气降温耦合段上设置除雾段，除雾段采用二级波纹板高效除雾器，并带自动清洗喷淋装置，工艺水通过泵将水通过入口送入喷淋装置；
在SO2吸收段和烟气降温耦合段的下方设有氧化和结晶耦合段；
在脱硫塔的顶部除雾段的上部设有烟气出口，产生的净烟气从烟气出口排出；
在SO2吸收段和烟气降温耦合段和氧化和结晶耦合段之间设有烟气入口；
在氧化和结晶耦合段中一侧的由直板和折板构成的分隔板，所说的折板与脱硫塔壳体内壁密封连接，直板插入氧化及结晶耦合段中，直板与脱硫塔壳体内壁之间为清液区，直板下部为稠液区；清液区和稠液区起着结晶体的筛分作用，使大颗粒集中在稠液区，细颗粒集中在清液区；
在直板下部稠液区、脱硫塔壳体上设置硫酸钙或硫酸铵浆料出口；
在清液区、脱硫塔壳体上设置循环吸收液出口；
在氧化和结晶耦合段、折板上部设有吸收剂浆液入口；
在氧化和结晶耦合段中部设有鼓压缩空气的压缩空气入口。
所说的吸收液喷淋雾化构件为螺旋喷嘴。
吸收液喷淋雾化构件的内径为10-100mm。
氧化和结晶段的上部设有开孔的筛板或栅板。
在氧化和结晶耦合段中部设有与空气入口相连接的空气分布器，以均匀输送氧化空气，提高氧化率，并将氧化空气的压力提高到0.09-0.15MPa。
在氧化和结晶耦合段下部设有搅拌装置。
本实用新型的独特之处在于：热烟气的增湿降温与SO2的吸收两个功能区在一个区域内，提高了脱硫塔的利用率，可以节省投资；另外将氧化和结晶两个功能耦合在脱硫塔下部一个区域内完成，氧化和结晶同时进行，充分利用氧化反应器需要的停留时间，也为结晶提供足够的停留时间，不仅节省投资，节约占地面积，也节约能耗。
由于上述功能的有机结合，最终形成了一个集吸收、氧化、结晶、除雾和降温于一体的多功能脱硫塔。
本实用新型的效果：
采用本实用新型的集吸收、氧化、结晶、除雾和降温于一体的多功能脱硫塔处理，烟气中主要污染物的净化率可以达到：SO2：90-99.5％；SO3：60-80％；HCl：90-100％；HF：95-100％；NOX：10-30％；尘：70-85％。因此本实用新型的脱硫塔具有烟气降温，烟气净化，SO2吸收，亚硫酸钙(亚硫酸铵)氧化，硫酸钙(硫酸铵)结晶，除尘，除雾等功能，并具有脱硫效率高，吸收剂利用率高，节能，占地小，无二次污染，具有较大工业化前景。
附图说明
图1为集吸收、氧化、结晶、除雾和降温于一体的喷淋脱硫塔结构示意图
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的集吸收、氧化、结晶、除雾和降温于一体的喷淋脱硫塔的具体实施方式进行详细说明。
参见图1，图1为集吸收、氧化、结晶、除雾和降温于一体的喷淋脱硫塔结构示意图。
脱硫塔1按逆流式喷淋设计。在脱硫塔1内的上部设有SO2吸收段和烟气降温耦合段2；在所述的SO2吸收段和烟气降温耦合段2包括与脱硫塔壳体入口3相连通的吸收液喷淋雾化构件，所说的吸收液喷淋雾化构件优选喷嘴4，所说的喷嘴4优选螺旋喷嘴，即在喷嘴4内设有螺纹，喷嘴4内径为10-100mm，喷嘴4的数量可根据需要处理的吸收液量决定，每个喷嘴液体喷淋量10-100m3/h，喷嘴材质为耐磨耐腐蚀材料，包括SiC，陶瓷，聚氨酯，聚四氟和超高分子量聚乙烯等，其中优选SiC，陶瓷，聚氨酯.喷嘴的数量按每个喷嘴液体喷淋量10-100m3/h，喷嘴内径10-100mm确定。吸收液的喷淋密度在10-200m3/m2/h，优选20-80m3/m2/h之间；
在SO2吸收段和烟气降温耦合段2上设置除雾段5，除雾段5采用二级波纹板高效除雾器，并带自动清洗喷淋装置51，工艺水通过泵(未图示)将水通过入口52送入喷淋装置51，提供除雾器的冲洗水和烟气洗涤水。在脱硫塔1未进入烟气之前，该喷淋装置51将脱硫塔1氧化和结晶耦合段6内注满水，待需脱硫的烟气进入脱硫塔1后称为吸收循环液；
在脱硫塔1的顶部(即除雾段5的上部)设有烟气出口11，产生的净烟气从烟气出口11排出；
在SO2吸收段和烟气降温耦合段2的下方设有氧化和结晶耦合段6；
在SO2吸收段和烟气降温耦合段2和氧化和结晶耦合段6之间设有烟气入口12，供需脱硫的烟气进入脱硫塔1内，待脱硫的烟气经挡板门(未图示)调节，增压风机(未图示)增压后送入脱硫塔1内；
在氧化和结晶耦合段6中一侧的由直板61和折板62构成的分隔板，所说的折板62与脱硫塔1壳体内壁密封连接，直板61插入氧化及结晶耦合段6中，直板61与脱硫塔1壳体内壁之间为清液区63，直板61下部为稠液区64；清液区63和稠液区64起着结晶体的筛分作用，使大颗粒集中在稠液区64，细颗粒集中在清液区63；
在直板61下部稠液区64、脱硫塔1壳体上设置硫酸钙或硫酸铵浆料出口13，并与排浆泵相连，排浆泵将硫酸钙或硫酸铵浆料送入后续处理工序(蒸发，干燥工序)。
在清液区63、脱硫塔1壳体上设置循环吸收液出口14；
在氧化和结晶耦合段6、折板上部设有吸收剂浆液(石灰石，石灰或氨)入口16；
在氧化和结晶耦合段6中部设有鼓压缩空气的压缩空气入口15；在压缩空气入口15设有与空气入口相连接的空气分布器，对进入脱硫塔的空气进行分布；优选的，在氧化和结晶耦合段6的上部设有开孔的筛板或栅板，筛板或栅板的数量为3-5块，将氧化和结晶耦合段6分为3-5级，含亚硫酸钙或亚硫酸铵的液体从上往下，空气从下往上，形成逆流，形成多级鼓泡氧化反应器，在达到同样的90％氧化率的情况下，氧化反应器体积可以减小50-80％；
在氧化和结晶耦合段6中部设有吸收剂浆液(石灰石，石灰或氨)入口16；吸收剂浆液(石灰石，石灰或氨)由浆液池经泵，并通过分析吸收循环液的pH值(控制在pH值：5.0-6.0)来调节进入氧化和结晶耦合段6中吸收液的流量；
在氧化和结晶耦合段6中发生氧化的同时也发生结晶。结晶本身也相当于一个化学反应。因此，多级鼓泡反应器结构也有利于结晶反应。增加反应速度，提高结晶体粒度的均匀性，同时在脱硫反应器的最底部，为了防止晶体沉积结块，在在氧化和结晶耦合段6下部设有搅拌装置8；
下面简单描述脱硫塔1对烟气吸收、吸收、氧化、结晶、除雾和降温的过程。
将浓度为1000-10000mg/Nm3，温度为100-150℃的锅炉烟气，从脱硫塔1的烟气入口12进入烟气降温区及SO2吸收耦合段2，与通过所说的吸收液喷雾化构件喷淋而下的含吸收浆液的吸收液接触，烟气降温，同时其中的SO2被吸收；烟气离开降温区及SO2吸收耦合段2后，经除雾段5从烟气出口11排向烟囱。
吸收液离开降温区及SO2吸收耦合段2后，进入氧化和结晶耦合段6中，与从鼓压缩空气的压缩空气入口15鼓入的空气进行氧化反应，生成的亚硫酸钙或亚硫酸铵被鼓入的空气氧化为硫酸钙或硫酸铵，随着时间的进行，硫酸钙或硫酸铵浓度不断增加，达到并超过其饱和度。由于吸收液中含有粉煤灰，可以作为硫酸钙或硫酸铵结晶的晶核，使硫酸钙或硫酸铵能够结晶析出。当硫酸钙或硫酸铵在吸收液中的浓度超过一定程度后，硫酸钙或硫酸铵晶体可以稳定增长。
循环吸收液从清液区63的循环吸收液出口14取出，经循环泵输送与新加入的吸收剂浆液混合后进入喷嘴4喷淋与烟气接触，吸收烟气中的SO2，得到新的亚硫酸钙或亚硫酸铵，有进入氧化和结晶耦合段6中，有被氧化结晶析出，如此不断循环；
硫酸钙或硫酸铵料浆从浆料出口13取出，输送到蒸发、干燥装置，采用常规方法，分离收集其中的固体颗粒，分离后分母液氧化和结晶耦合段6中的吸收剂浆液(石灰石，石灰或氨)入口16送回氧化和结晶耦合段6中。
Claims (6)
1.一种集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的喷淋脱硫塔，以石灰石、石灰、液氨、氨水或电石渣为原料，其特征在于包括：
上部设有SO2吸收段和烟气降温耦合段(2)；
在所述的SO2吸收段和烟气降温耦合段(2)包括与脱硫塔壳体入口(3)相连通的吸收液喷淋雾化构件；
在SO2吸收段和烟气降温耦合段(2)上设置除雾段(5)，除雾段(5)采用二级波纹板高效除雾器，并带自动清洗喷淋装置(51)，工艺水通过泵将水通过入口(52)送入喷淋装置(51)：
在SO2吸收段和烟气降温耦合段(2)的下方设有氧化和结晶耦合段(6)；
在脱硫塔的顶部除雾段(5)的上部设有烟气出口(11)，产生的净烟气从烟气出口排出；
在SO2吸收段和烟气降温耦合段(2)和氧化和结晶耦合段(6)之间设有烟气入口(12)；
在氧化和结晶耦合段(6)中一侧的由直板(61)和折板(62)构成的分隔板，所说的折板(62)与脱硫塔(1)壳体内壁密封连接，直板(61)插入氧化及结晶耦合段(6)中，直板(61)与脱硫塔(1)壳体内壁之间为清液区(63)，直板(61)下部为稠液区(64)；清液区(63)和稠液区(64)起着结晶体的筛分作用，使大颗粒集中在稠液区(64)，细颗粒集中在清液区(63)；
在直板(61)下部稠液区(64)、脱硫塔(1)壳体上设置硫酸钙或硫酸铵浆料出口(13)；
在清液区(63)、脱硫塔(1)壳体上设置循环吸收液出口(14)；
在氧化和结晶耦合段(6)、折板上部设有吸收剂浆液入口(16)；
在氧化和结晶耦合段(6)中部设有鼓压缩空气的压缩空气入口(15)。
2.根据权利要求1所述的集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的喷淋脱硫塔，其特征在于，所说的吸收液喷淋雾化构件为螺旋喷嘴。
3.根据权利要求1所述的集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的喷淋脱硫塔，其特征在于，吸收液喷淋雾化构件的内径为10-100mm。
4.根据权利要求1所述的集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的喷淋脱硫塔，其特征在于，氧化和结晶段的上部设有开孔的筛板或栅板。
5.根据权利要求1所述的集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的喷淋脱硫塔，其特征在于，在氧化和结晶耦合段(6)中部设有与空气入口相连接的空气分布器。
6.根据权利要求1所述的集吸收、氧化、结晶、除雾和降温一体化的喷淋脱硫塔，其特征在于，在氧化和结晶耦合段(6)下部设有搅拌装置。
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