專利名稱：煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，特別涉及一種用于鋼 鐵冶金燒結(jié)煙氣的濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置。
背景技術(shù)：
鋼鐵冶金燒結(jié)煙氣中含有大量的S02，這使其成為現(xiàn)今我國S02排放的重
要污染源，因此需對鋼鐵冶金燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫。不同于燃煤鍋爐煙氣，依
據(jù)燒結(jié)礦的不同，每立方米燒結(jié)煙氣中還含有十幾甚至幾百毫克的HF氣體。 常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)是在吸收塔內(nèi)對S02、 HF、 HC1及煙塵同時進(jìn)行凈 化脫除，該工藝雖具有較高的脫除效率，但塔內(nèi)的腐蝕性問題比較突出。尤 其是HF具有很強(qiáng)的腐蝕性溶于水后生成的氫氟酸中的F—與吸收塔內(nèi)的金屬 材料反應(yīng)生成可溶性鹽，使塔內(nèi)金屬構(gòu)件逐漸破壞；這種化學(xué)腐蝕在溫度較 高的情況下更為嚴(yán)重。F還能對金屬表面產(chǎn)生電化學(xué)點(diǎn)腐蝕，點(diǎn)腐蝕是目前 濕式吸收塔內(nèi)最常見最嚴(yán)重的腐蝕。對于燃煤電廠的一般濕法吸收塔更是不 耐氟腐蝕。因此，現(xiàn)有的在一個脫硫塔內(nèi)同時凈化S02、 HF、 HC1等污染物 的濕法脫硫技術(shù)，對塔內(nèi)防腐材料的要求極高，尤其是在煙氣中HF濃度較高 的情況下。由此增加了系統(tǒng)投資，對系統(tǒng)的可靠性和利用率也有不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種位于煙氣濕式吸收塔前的冷卻脫氟 裝置，將煙氣濕法脫硫裝置前的冷卻器與脫除HF的功能相結(jié)合，降低煙氣 溫度的同時除去煙氣中的HF，從而降低對煙氣濕式吸收塔內(nèi)材料的防腐要 求，降低系統(tǒng)投資，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性和利用率。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案如下設(shè)置一種煙氣濕法脫硫前的冷卻 脫氟裝置，其包括筒體前段和筒體后段，所述筒體前段上依次設(shè)有煙氣進(jìn)口、 沖洗噴嘴、若干個堿液噴嘴；所述筒體后段上依次設(shè)有冷卻水噴嘴、煙氣出 口；在該裝置下部設(shè)有廢液出口。
在筒體前段中，煙氣與從堿液噴嘴中噴出的堿液霧滴充分接觸。HF氣 體雖然在常溫下能無限制地溶于水，但在冷卻脫氟裝置中，隨著水滴的蒸發(fā)， 原先溶于水中的HF氣體又會被重新釋放出來。因此，為有效去除HF氣體， 用堿液洗滌。HF氣體先溶于堿液中，并和堿液中的堿性物質(zhì)反應(yīng)生成CaF2 沉淀，從而使HF被捕集并固定下來。筒體前段在進(jìn)行堿液洗滌過程的同時， 使煙氣溫度也得以部分降低。
由于煙氣中的HC1氣體亦具有很高的溶解度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1體積水能溶 解505體積的HC1氣體)，因此在筒體前段內(nèi)還能實(shí)現(xiàn)較高的HC1脫除效率， 從而大大減輕了脫硫系統(tǒng)的氯離子富集效應(yīng)，緩解了后續(xù)設(shè)備的氯腐蝕問題 并提高了脫硫副產(chǎn)石膏的品位。同時，根據(jù)同離子效應(yīng)理論，可溶性的CaCl2 能有效地提高筒體前段洗滌液中的C^+濃度，強(qiáng)化CaF2的沉淀效果，這也 使得洗滌廢液的水處理過程更加簡單。
筒體前段的洗滌過程中，堿液也會和煙氣中S02發(fā)生反應(yīng)。但與HF和 HC1相比，S02的溶解度較低(常溫常壓下，1體積水只能溶解40體積的S02)， 因此S02與堿液的化學(xué)反應(yīng)勢低于HF和HC1，在筒體前段中僅有少部分 CaSCb會生成，由此導(dǎo)致的沉淀和結(jié)垢也由沖洗水消除。
由于燒結(jié)煙氣入口溫度較高，會在筒體前段的干濕交界面尤其是煙氣流 動死角區(qū)形成結(jié)垢甚至發(fā)生灰堵，因此在距煙氣進(jìn)口不遠(yuǎn)處設(shè)上下兩排噴嘴 沖洗筒內(nèi)上、下側(cè)壁面。
除去大部分HF和HC1的煙氣再進(jìn)入筒體后段，與從冷卻水噴嘴噴出的 工藝水充分接觸，進(jìn)一步增濕冷卻到8(TC以下進(jìn)入脫硫塔。該煙溫能滿足耐 熱性能較低的玻璃鋼的要求，從而保證玻璃鋼內(nèi)襯吸收塔的安全可靠。筒體 后段中，煙氣中殘留的HF、 HC1和S02被進(jìn)一步洗滌，從而保證了對防腐材 料破壞性最強(qiáng)的HF被基本去除。煙塵經(jīng)過前后兩級洗滌，也有很大一部分 被除下，確保了脫硫副產(chǎn)石膏的質(zhì)量。
前后兩級洗滌廢水沿傾斜的筒體底面匯流至廢液出口管排出。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，堿液噴嘴和冷卻水噴嘴均勻分布于噴嘴架上，
該噴嘴架垂直于煙氣流動方向固定在筒體上，保證噴出的漿液能完全覆蓋整 個筒體截面。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述堿液噴嘴為實(shí)心錐霧化噴嘴，冷卻水噴嘴
為空心錐霧化噴嘴。
作為本發(fā)明另外的改進(jìn)，堿液噴嘴和冷卻水噴嘴采用順煙氣流動方向噴
射，以避免噴嘴堵塞。
作為本發(fā)明另外的改進(jìn)，沖洗噴嘴為上下兩排，向筒內(nèi)上、下側(cè)壁面噴 射。作為本發(fā)明的另外的改進(jìn)，所述沖洗噴嘴為高速低壓頭噴嘴。
作為本發(fā)明另外的一種改進(jìn)，所述筒體前段的防腐材質(zhì)的等級要求高于 筒體后段。由于筒體前段和筒體后段不同的功能，使得前后兩段的腐蝕條件 不同筒體前段較高的煙溫、洗滌廢液中含有較高濃度的HF和結(jié)露的硫酸 液滴、堿液中固相顆粒對筒體內(nèi)壁的沖刷等因素，使得該段的腐蝕情況比較 嚴(yán)重，需采用防腐等級高的材質(zhì)。筒體后段煙溫較低，洗滌液中HF、硫酸 結(jié)露液滴濃度較低，且顆粒沖刷磨損腐蝕較小，故采用防腐等級低一些的材 質(zhì)。筒體前后兩段根據(jù)其不同功能而采用不同的材質(zhì)，有效地降低了裝置的 建造成本。
作為本發(fā)明另外的改進(jìn)，所述堿液為石灰石或石灰漿液。 作為本發(fā)明另外的改進(jìn)，所述堿液包括鈉基、鎂基、銨基溶液。 本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的 優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1. 在吸收塔前的煙氣冷卻器內(nèi)將HF氣體基本除去，有效地減輕了吸收 塔內(nèi)的腐蝕情況，降低了對防腐材料的等級要求，提高了系統(tǒng)的可靠性和可 用率。
2. 通過前后兩級冷卻，將煙氣迅速增濕冷卻到8(TC以下，保證了吸收 塔內(nèi)防腐材質(zhì)的耐熱性能，并為后續(xù)的脫硫提供了最佳的反應(yīng)條件。
3. 該發(fā)明裝置為價格優(yōu)勢明顯但耐熱性能較差的玻璃鋼材料在吸收塔內(nèi) 的應(yīng)用提供了保障。
4. 在該發(fā)明裝置中同時實(shí)現(xiàn)了對HC1和煙塵的較高的脫除效率，有效 地減輕了脫硫系統(tǒng)后續(xù)設(shè)備的氯腐蝕問題，并大大提高了脫硫副產(chǎn)石膏的品 位。
5. 根據(jù)該發(fā)明裝置前后兩段不同的功能結(jié)構(gòu)和腐蝕性條件，采用不同的 防腐材質(zhì)，降低了裝置制造成本。
6. 工藝水的沖洗保證了該發(fā)明裝置的可靠運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置由筒體前段4和筒體后 段6組成。筒體前段上依次設(shè)有煙氣進(jìn)口 2、沖洗噴嘴1、若干個堿液噴嘴3。 堿液噴嘴3均勻分布于噴嘴架上，該噴嘴架垂直于煙氣流動方向固定在筒體 上。煙氣由煙氣進(jìn)口 2進(jìn)入筒體前段4，在筒體前段4中，煙氣與從堿液噴 嘴3中噴出的堿液霧滴充分接觸，堿液噴嘴3中的堿液由堿液管10提供。由 于HF氣體常溫下能無限制地溶于水，在筒體前段4的堿液洗滌過程中，HF 氣體首先溶于堿液，進(jìn)而與堿液發(fā)生反應(yīng)從而被捕集下來，堿液洗滌阻止了 HF氣體的再揮發(fā)。大部分HF氣體在這一過程中被除去，同時煙氣溫度也得 以部分降低。這里采用的堿液指石灰石或石灰漿液，由脫硫漿液制備系統(tǒng)提 供。堿液也可以包括鈉基、鎂基、銨基溶液。噴入的堿液量根據(jù)燒結(jié)煙氣中 HF的濃度而定。堿液噴嘴3均勻地焊接在堿液管10上，保證噴出的槳液能 完全覆蓋整個筒體截面。堿液噴嘴3為實(shí)心錐霧化噴嘴，采用順煙氣流動方 向噴射，以避免噴嘴堵塞。脫氟反應(yīng)生成的CaF2以固體沉淀的形式析出。由 于煙氣中的HC1氣體亦具有極高的溶解度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1體積水能溶解505 體積的HC1氣體)，因此在筒體前段4內(nèi)還能實(shí)現(xiàn)較高的HC1脫除效率，從 而大大減輕了脫硫系統(tǒng)的氯離子富集效應(yīng)，緩解了后續(xù)設(shè)備的氯腐蝕問題并 提高了脫硫副產(chǎn)石膏的品位。同時，根據(jù)同離子效應(yīng)理論，可溶性的CaCl2 能有效地提高筒體前段洗滌液中的(^2+濃度，強(qiáng)化CaF2的沉淀效果，這也 使得洗滌廢液的水處理過程更加簡單?？紤]到燒結(jié)煙氣入口溫度較高，會在 筒體前段的千濕交界面尤其是煙氣流動死角區(qū)形成結(jié)標(biāo)甚至發(fā)生灰堵，因此 在距煙氣進(jìn)口不遠(yuǎn)處設(shè)上下兩排沖洗噴嘴l沖洗筒內(nèi)上、下側(cè)壁面，沖洗水 由脫硫系統(tǒng)工藝水槽提供，并由沖洗水管11引入沖洗噴嘴，沖洗噴嘴采用高 速低壓頭噴嘴，沿筒壁方向噴射。下排噴嘴噴射方向沿?zé)煔饬鲃臃较蝽槙r針 45° ，上排噴嘴噴射方向沿?zé)煔饬鲃臃较蚰鏁r針45。。筒體前段的洗滌過程 中，堿液也會和煙氣中S02發(fā)生反應(yīng)。但與HF和HC1相比，S02的溶解度 較低(常溫常壓下，l體積水只能溶解40體積的SO2)，因此S02與堿液的
化學(xué)反應(yīng)勢低于HF和HC1，在筒體前段中僅有少部分CaS03會生成，由此 導(dǎo)致的沉淀和結(jié)垢也由沖洗水消除。
除去大部分HF和HC1的煙氣再進(jìn)入筒體后段6。筒體后段6上依次設(shè) 有冷卻水噴嘴5、煙氣出口 7。煙氣與從冷卻水噴嘴5噴出的工藝水充分接觸， 進(jìn)一步增濕冷卻到8(TC以下后進(jìn)入脫硫塔，該工藝水由冷卻水管8引入冷卻 水噴嘴。8(TC以下煙溫能滿足耐熱性能較低的玻璃鋼的要求，從而保證玻璃 鋼內(nèi)襯吸收塔的安全可靠。筒體后段中，冷卻水也順氣流方向噴射，煙氣中 殘留的HF、 HC1和S02被進(jìn)一步洗滌，從而保證了對防腐材料破壞性最強(qiáng)的 HF被基本去除。煙塵經(jīng)過前后兩級洗滌，也有很大一部分被除下，確保了 脫硫副產(chǎn)石膏的質(zhì)量。
筒體前段4的底部設(shè)有廢液出口9，在筒體前段4生成的CaF2、 CaCl2、 煙塵和少量CaS03等從該廢液出口及時排出，筒體后段洗滌下來的廢水也匯 流至廢液出口管9排出，排出液不進(jìn)入吸收塔而直接流入澄清池，澄清后的 清液送廢水處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理后外排。澄清池底部的重金屬污泥可進(jìn)一步 分離后利用。
筒體前段4和筒體后段6的不同功能，使得對材質(zhì)的要求也有所不同 筒體前段4較高的煙溫、洗滌廢液中含有較高濃度的HF和結(jié)露的硫酸液滴、 堿液中固相顆粒對筒體內(nèi)壁的沖刷等因素，使得該段的腐蝕情況比較嚴(yán)重， 需采用防腐等級高的材質(zhì)。筒體后段6煙溫較低，洗滌液中HF、硫酸結(jié)露 液滴濃度較低，且顆粒沖刷磨損腐蝕較小，故采用防腐等級稍低的材質(zhì)。筒 體前后兩段根據(jù)其不同功能而釆用不同的材質(zhì)，有效地降低了裝置的建造成 本。
在本冷卻脫氟裝置的尾部即煙氣出口處裝有實(shí)時煙溫和煙氣成分監(jiān)測儀 表，并將監(jiān)測信號送入控制器，由控制器調(diào)節(jié)堿液噴入量和其后的冷卻水噴
針對一燒結(jié)煙氣脫硫的熱態(tài)試驗(yàn)裝置試驗(yàn)用煙氣取自某燒結(jié)廠排放煙 氣，流量為90000m3/h，溫度為80 150°C，煙氣中S02濃度為300 800 mg/Nm3, HF濃度為50 90mg/Nm3， HC1濃度為80 150 mg/Nm3，粉塵濃 度為50 120mg/Nm3。采用的冷卻脫氟裝置為功能不同的兩段式直筒結(jié)構(gòu)。
筒體前段材質(zhì)采用316L，筒體后段材質(zhì)采用碳鋼Q235A內(nèi)襯玻璃鱗片樹脂。 筒體前段布置有一層堿液噴嘴，從上至下共4排，每排均布數(shù)4個噴嘴，采 用實(shí)心錐霧化噴嘴，噴射方向順煙氣流動方向。噴入的堿液取自石灰石制漿 罐，流量為120 250kg/h。筒體后段布置有一層冷卻水噴嘴，從上至下共5 排，每排均布數(shù)5個噴嘴，采用空心錐霧化噴嘴，噴射方向順煙氣流動方向。 冷卻水取自工藝水槽，流量為2t/h。在距煙氣進(jìn)口不遠(yuǎn)處設(shè)上下兩排工藝水 沖洗噴嘴，每排均布8個噴嘴，采用高速射流噴嘴。下排噴嘴噴射方向沿?zé)?氣流動方向順時針45。，上排噴嘴噴射方向沿?zé)煔饬鲃臃较蚰鏁r針45。。沖 洗水每間隔15 30min開啟一次，每次持續(xù)沖洗1 min，最大瞬時流量為10 t/h。經(jīng)冷卻脫氟后的煙氣，溫度降至8(TC以下，煙氣中HF和HC1氣體的脫 除效率達(dá)90%以上，除塵效率達(dá)85%， S02脫除效率在10 20%。
權(quán)利要求
1.一種煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于包括筒體前段和筒體后段，所述筒體前段上依次設(shè)有煙氣進(jìn)口、沖洗噴嘴、若干個堿液噴嘴；所述筒體后段上依次設(shè)有冷卻水噴嘴、煙氣出口；在該裝置下部設(shè)有廢液出口。
2. 如權(quán)利要求1所述的煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于所述 堿液噴嘴和冷卻水噴嘴均勻分布于噴嘴架上，該噴嘴架垂直于煙氣流動方 向固定在筒體上。
3. 如權(quán)利要求2所述的煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于所述 堿液噴嘴為實(shí)心錐霧化噴嘴，冷卻水噴嘴為空心錐霧化噴嘴。
4. 如權(quán)利要求3所述的煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于所述 噴嘴和噴射方向順煙氣流動方向。
5. 如權(quán)利要求1所述的煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于所述 沖洗噴嘴為上下兩排，向筒內(nèi)上、下側(cè)壁面噴射。
6. 如權(quán)利要求5所述的煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于所述沖洗噴嘴為高速低壓頭噴嘴。
7. 如權(quán)利要求1所述的煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于所述 筒體前段的防腐材質(zhì)的等級要求高于筒體后段。
8. 如權(quán)利要求1所述的煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于所述 堿液為石灰石或石灰漿液。
9. 如權(quán)利要求1所述的煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置，其特征在于所述 堿液包括鈉基、鎂基、銨基溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙氣濕法脫硫前的冷卻脫氟裝置。該裝置為水平直筒式結(jié)構(gòu)，包括功能不同的前后兩段；直筒前段中噴出堿液將煙氣中的大部分HF除去，堿液的蒸發(fā)使煙氣得到一級冷卻；直筒后段中噴出的工藝水將煙氣進(jìn)一步冷卻到80℃以下，冷卻后的煙氣以安全煙溫進(jìn)入脫硫塔；根據(jù)裝置前后兩段不同的腐蝕性條件，采用不同的防腐材質(zhì)。本發(fā)明裝置集煙氣降溫、增濕、除塵、解決干濕交界面的灰堵和結(jié)垢、解決脫硫塔入口腐蝕嚴(yán)重問題等功能于一體，更是一種具有除F^-、除Cl^-等功能的新裝置，有效地降低了對濕式脫硫塔內(nèi)防腐材料的要求，減少了系統(tǒng)投資并增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。
文檔編號B01D53/78GK101168119SQ20061011751
公開日2008年4月30日 申請日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者劉道清, 常嘉勇, 戴爾烈, 瑜 林, 沈曉林, 王興甫, 王如意, 磊 石, 羅也凡, 蔚 葛, 閻喜勤, 陸慶忠, 陳海中 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;北京中航泰達(dá)科技有限公司