專利名稱：煙氣折流型雙漿液池吸收塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于火電廠煙氣石灰石-石膏濕法脫硫(WFGD)吸收塔用于分段控制反應(yīng)的設(shè)備，具體而言是涉及一種煙氣折流型雙漿液池吸收塔，屬于環(huán)保設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
未來幾年中國將保持以燃煤發(fā)電機(jī)組為主的電力能源結(jié)構(gòu)局面，會導(dǎo)致空氣污染嚴(yán)重的特點(diǎn)，主要污染物之一是so2。在火電廠煙氣脫硫領(lǐng)域，應(yīng)用最廣泛的技術(shù)是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)，脫硫效率可達(dá)95%以上。在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中，采用的脫硫塔是傳統(tǒng)的逆流噴淋塔。該噴淋塔從下往上分為三個部分，依次是漿液池、煙氣吸收區(qū)和除霧區(qū)，在煙氣吸收區(qū)和除霧區(qū)之間設(shè)置噴淋層。其中，漿液池用于儲存脫硫劑漿液，脫硫劑漿液由石灰石，部分硫酸鈣和亞硫酸鈣組成；煙氣在煙氣吸收區(qū)與脫硫漿液氣液接觸，完成氣液傳質(zhì)；煙氣在除霧區(qū)除去夾帶水分從而變?yōu)閮魺煔馀懦雒摿蛩Ｃ摿蜻^程是漿液循環(huán)泵將脫硫塔漿液池中的脫硫漿液抽取至煙氣吸收區(qū)上方的噴淋管中，漿液由噴嘴霧化后噴出，與吸收區(qū)下部進(jìn)入的高溫原煙氣(無GGH :110°C 150°C，有GGH :80°C 90°C )成逆流接觸，原煙氣中溶解于噴淋漿液中；在漿液池內(nèi)液相的與溶解的CaCO3發(fā)生系列反應(yīng)生成CaSO3,風(fēng)管鼓入的空氣氧化下溶解的CaSO3生成CaSO4 ；與噴淋層的霧化漿液逆流接觸后，煙氣夾帶較多的漿液液滴，此時(shí)通過塔內(nèi)除霧器將大部分的液滴分離除去，凈化后的煙氣從塔頂出口煙道排出。在上述過程中，煙氣脫硫是通過SO2W吸收和氧化來體現(xiàn)，具體體現(xiàn)在漿液中發(fā)生的三個主要反應(yīng)過程，分別是石灰石溶解反應(yīng)、吸收反應(yīng)、CaSO3的生成和氧化反應(yīng)。其中，的吸收反應(yīng)發(fā)生在吸收區(qū)內(nèi)，煙氣與霧化脫硫漿液在逆流接觸中完成氣液傳質(zhì)的過程；灰石溶解反應(yīng)及CaSO3的生成和氧化反應(yīng)則發(fā)生在吸收區(qū)下方的漿液池內(nèi)。以上三個反應(yīng)程度與塔內(nèi)漿液的PH值環(huán)境有密切關(guān)系，因此反應(yīng)條件的控制直接影響到整個脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。 但目前最為棘手的也是反應(yīng)條件的控制上。原因在于該三類反應(yīng)對漿液PH環(huán)境要求不盡相同，甚至互相制約。比如漿液的高PH環(huán)境有利于Sh的吸收，當(dāng)pH值達(dá)到6時(shí)，漿液對 SO2的吸收效果最佳；但漿液的低pH環(huán)境有利于石灰石溶解和CaSO3的氧化，當(dāng)漿液pH值低于3. 5時(shí)，氧化速率和溶解速率極高，但此時(shí)漿液對的吸收卻非常困難。傳統(tǒng)的逆流噴淋塔存在以下缺陷1.單一漿液池的設(shè)置勢必導(dǎo)致漿液PH值的折中選取，壓制漿液對的吸收能力，即PH值的選取是從改善漿液中石灰石的溶解和CaSO3 的氧化出發(fā)，一定程度上犧牲了漿液對SO2的最大吸收能力，系統(tǒng)脫硫能力受到限制；2.在塔內(nèi)煙氣流速受限情況下，氣液的純逆流接觸方式導(dǎo)致煙氣攜帶的漿液量較多，容易發(fā)生煙氣夾帶大量漿液排出煙囪導(dǎo)致“石膏雨”現(xiàn)象。為了確保脫硫系統(tǒng)的高脫硫效率，一般采用增大液氣比、增加噴淋層的數(shù)量等措施，但也衍生出一系列的問題液氣比的增大，使氣液接觸后煙氣中夾帶漿液量增大，“石膏雨”現(xiàn)象更易發(fā)生，同時(shí)漿液池容積及漿液循環(huán)量也相應(yīng)增大，導(dǎo)致循環(huán)泵和氧化風(fēng)機(jī)電耗增加，噴淋層數(shù)增加會導(dǎo)致吸收塔高度的抬升，最終導(dǎo)致脫硫裝置的造價(jià)以及脫硫電耗增加，運(yùn)行成本增大，這給電廠的帶來沉重的運(yùn)行負(fù)擔(dān)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。此外，隨著近年來我國能源供應(yīng)出現(xiàn)問題，很多電廠無法控制煤炭來源，燃煤品質(zhì)較差，煤含硫量較高，造成電廠鍋爐燃用的煤質(zhì)成分變化很大，煙氣中的SO2會產(chǎn)生很大波動，脫硫裝置甚至需要超負(fù)荷運(yùn)行處理高含硫量的煙氣，其脫硫能力會大打折扣。因此，尋求一種對SO2負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)、 脫硫效率高且沒有塔內(nèi)純逆流導(dǎo)致煙氣大量夾帶漿液的“石膏雨”現(xiàn)象的脫硫吸收塔非常必要而意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種對脫硫系統(tǒng)SA負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)、 能保持較高的脫硫劑的利用率和脫硫效率、有效避免“石膏雨”現(xiàn)象的煙氣折流型雙漿液池吸收塔。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
煙氣折流型雙漿液池吸收塔，包括漿液區(qū)域、吸收區(qū)域、除霧區(qū)域以及進(jìn)出口煙道， 在漿液區(qū)域由塔內(nèi)擋板隔為預(yù)洗滌區(qū)漿液池和吸收區(qū)漿液池，其中預(yù)洗滌區(qū)漿液池中漿液 PH值低于吸收區(qū)漿液池中漿液pH值；吸收區(qū)域由擋板隔為預(yù)洗滌區(qū)和吸收區(qū)，其中擋板與吸收塔頂部預(yù)留有一定距離；進(jìn)口煙道設(shè)置在預(yù)洗滌區(qū)的側(cè)壁，出口煙道設(shè)置在吸收區(qū)側(cè)壁，其中除霧器設(shè)置在出口煙道內(nèi)；
所述的煙氣折流型雙漿液池吸收塔，其特征在于所述的預(yù)洗滌區(qū)漿液池中漿液PH值在3. 5 4. 8，吸收區(qū)漿液池中漿液pH值在5. 8 6. 3 ；
所述的煙氣折流型雙漿液池吸收塔，其特征在于所述預(yù)洗滌區(qū)漿液池的與吸收區(qū)漿液池中設(shè)置單向漿液輸送管道，管道出口設(shè)置在塔內(nèi)預(yù)洗滌區(qū)漿液池上方，管道進(jìn)口與吸收區(qū)漿液池連通。用以上技術(shù)方案，入口和出口煙道均與塔體保持一定的傾斜角度，防止塔內(nèi)煙氣回流導(dǎo)致漿液倒灌入煙道中。煙氣進(jìn)入預(yù)洗區(qū)后，自下向上流動經(jīng)過噴淋區(qū)域，與向下噴淋的脫硫吸收劑進(jìn)行逆流接觸，在該區(qū)設(shè)置一層或一層以上噴淋層(噴淋層的數(shù)量根據(jù)具體情況而定)，每層噴淋對應(yīng)一臺漿液循環(huán)泵，漿液循環(huán)泵將預(yù)洗滌區(qū)漿液池的底部漿液打到噴淋層。在該區(qū)域，初步去除的同時(shí)能夠降低煙氣溫度使其快速達(dá)到飽和煙溫，同時(shí)能夠?qū)煔庵械腍F、HCL —并洗去。在預(yù)洗滌漿液池內(nèi)主要完成CaSO3完全氧化以及CaSO4的生成，該區(qū)漿液的PH值一般控制在4. 5左右。經(jīng)過預(yù)洗滌區(qū)噴淋層后，從下往上的煙氣經(jīng)塔頂通道區(qū)域設(shè)置的導(dǎo)流葉片的導(dǎo)流，煙氣折流翻轉(zhuǎn)向下進(jìn)入吸收區(qū)，向下流動的煙氣與噴淋層的噴射的霧化漿液呈順流接觸。在PH值約為6的情況下，由于吸收區(qū)漿液池中含有過量的CaCO3,漿液的緩沖容量大， 煙氣中的幾乎可以全部被噴淋層噴射的霧化漿液所吸收而除去，這種緩沖作用使系統(tǒng)自動控制在一個穩(wěn)定的最佳PH值范圍內(nèi)，不隨煙氣流量及負(fù)荷的變化而波動。向下流動的煙氣經(jīng)過吸收區(qū)噴淋層后，與下方漿液池的液面發(fā)生對沖，折流后的煙氣進(jìn)入出口煙道。由于煙氣在塔內(nèi)為“ ω ”形的折流路徑，煙氣經(jīng)過預(yù)洗滌區(qū)的逆流氣液接觸和吸收區(qū)的順流氣液接觸后，其所攜帶的漿液液滴較之傳統(tǒng)噴淋塔的純逆流噴淋氣液接觸方式有所降低，尤其是由于出口煙道設(shè)置在吸收塔中部，煙道出口傾斜向上布置，吸收區(qū)內(nèi)向下流動的煙氣會與下方漿池液面發(fā)生對沖折流進(jìn)入出口煙道，煙氣中攜帶的漿液液滴在重力和慣性力的作用下大部分直接進(jìn)入塔內(nèi)的漿液池，另一部分則由塔外出口煙道里的除霧器除去，最終凈煙氣經(jīng)煙囪排出。在吸收塔中部的出口煙道內(nèi)設(shè)置兩級除霧器，均設(shè)有沖洗水管和噴嘴，定時(shí)對其進(jìn)行沖洗，以避免除霧器堵塞。和傳統(tǒng)吸收塔的塔上方設(shè)置除霧器的方式相比較，除霧器在塔中部的出口煙道中有以下幾個優(yōu)點(diǎn)，一是煙氣進(jìn)入出口煙道前，已經(jīng)通過折流甩脫一部分漿液液滴，降低除霧器運(yùn)行負(fù)荷；二是除霧器設(shè)置在出口煙道內(nèi)，除霧區(qū)前后煙氣的氣速均勻，除霧器效率不受到影響，可以有效避免因煙氣流量和流速分布不均衡導(dǎo)致的“石膏雨”的發(fā)生；三是出口除霧器的布置高度的降低，更有利于日常的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和檢修。通過塔外設(shè)置單向漿液輸送管道，將吸收區(qū)漿液池的上層漿液定量補(bǔ)充輸送至預(yù)洗滌區(qū)漿液內(nèi)。預(yù)洗滌區(qū)和吸收區(qū)內(nèi)的噴淋層的層數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)，不同的噴淋層配備不同規(guī)格的循環(huán)泵。預(yù)洗滌區(qū)漿液池的氧化條件較好，該池內(nèi)可采用常規(guī)氧化方式以及側(cè)進(jìn)式攪拌裝置，而吸收區(qū)漿液池體積較大，選用大葉片的攪拌器，無需設(shè)置氧化裝置?？傊景l(fā)明將塔內(nèi)漿液池分為獨(dú)立的預(yù)洗滌區(qū)漿液池(即低pH值漿液池區(qū)，pH 值一般在4. 5左右)和吸收區(qū)漿液池(即高pH值漿液池區(qū)，pH值一般在6左右)，吸收塔內(nèi)的氣液接觸區(qū)分為預(yù)洗滌區(qū)和吸收區(qū)，兩個區(qū)域由塔內(nèi)擋板部分隔離，頂部連通。煙氣速度控制一個合適的氣液紊流接觸的速度范圍里，煙氣在塔內(nèi)路徑為“ Ω ”形，除霧器設(shè)置在出口煙道中。本發(fā)明有益效果在于
1.在塔內(nèi)不同PH環(huán)境里，SO2的吸收和氧化反應(yīng)都能在最佳的化學(xué)條件下進(jìn)行，漿液可以完成對的大容量吸收以及CaSO4的完全氧化生成。在吸收區(qū)的漿液池中，由于漿液處于高PH值，具有很強(qiáng)的緩沖能力，能有效保證最高的SA脫除率，即使SA負(fù)荷發(fā)生顯著變化也不會造成脫硫率的波動。在預(yù)洗滌區(qū)漿液池中，漿液的低PH值則有利于石灰石的溶解及CaSO3氧化，有利于提高石灰石利用率和石膏的純度。2.吸收區(qū)漿液池在高的pH值下運(yùn)行，在同樣脫硫率時(shí)，較之傳統(tǒng)逆流噴淋塔，所需的液氣比較小，減少了漿液循環(huán)泵的數(shù)量以及噴淋層數(shù)量，同時(shí)由于吸收塔高度降低，循環(huán)泵所需壓頭變小。并且在預(yù)洗滌區(qū)漿液池內(nèi)，石膏生成區(qū)的氧化條件好，可以有效降低預(yù)洗滌漿液池的液位以及氧化風(fēng)機(jī)的壓頭。3.吸收塔內(nèi)氣液接觸區(qū)設(shè)置為預(yù)洗滌區(qū)和吸收區(qū)，煙氣依次與脫硫劑漿液呈逆流和順流接觸，塔內(nèi)煙氣路徑的“ Ω ”形路徑更利于煙氣中二氧化硫的洗脫和漿液液滴的分離，有效避免“石膏雨”現(xiàn)象發(fā)生。因此，采用該種脫硫塔，不僅可以適應(yīng)現(xiàn)今電廠脫硫需求，還可以有效降低脫硫系統(tǒng)的工程造價(jià)和運(yùn)行成本。


圖1是本發(fā)明的裝置示意圖。其中1-循環(huán)泵、2-預(yù)洗滌區(qū)漿液池?cái)嚢杵鳌?-氧化裝置、4-預(yù)洗滌區(qū)漿液池、5-進(jìn)口煙道、6-煙氣預(yù)洗滌區(qū)、7-預(yù)洗滌區(qū)噴淋層、8-塔體擋板、9-塔頂導(dǎo)流葉片、10-煙氣吸收區(qū)噴淋層、11-吸收區(qū)、12-吸收塔出口煙道、13-除霧器、14-吸收區(qū)漿液池、15-攪拌器、16-吸收區(qū)漿液池的漿液循環(huán)泵、17-單向漿液輸送管道。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明
如圖ι所示，一種煙氣折流型雙漿液池吸收塔，包括預(yù)洗滌區(qū)漿液池4、預(yù)洗滌區(qū)6、吸收區(qū)11、吸收區(qū)漿液池14 ；洗滌區(qū)漿液池4與吸收區(qū)漿液池14、洗滌區(qū)漿液池4與預(yù)洗滌區(qū)6通過塔體擋板8隔開，隔板與吸收塔頂部預(yù)留有一定距離，在塔頂布置導(dǎo)流葉片。預(yù)洗滌區(qū)6、吸收區(qū)11的上部分別設(shè)置噴淋層7、10，噴淋層的數(shù)量根據(jù)實(shí)際情況確定，噴淋層7、 10與預(yù)洗滌區(qū)漿液池4、吸收區(qū)漿液池14之間設(shè)置管道，管道上安裝循環(huán)泵1、16，便于將漿液輸送至噴淋層。預(yù)洗滌區(qū)6的側(cè)面設(shè)置進(jìn)口煙道5，吸收區(qū)11的液面上方設(shè)置出口煙道 12，在出口煙道12內(nèi)設(shè)置兩級除霧器13。每級除霧器均設(shè)有沖洗水管和噴嘴，定時(shí)對其進(jìn)行沖洗，以避免除霧器堵塞進(jìn)口煙道5和出口煙道12的底部向下傾斜10°，防止塔內(nèi)煙氣回流導(dǎo)致漿液倒灌入煙道中。兩煙道均由圓柱邊緣焊接形成一個整體。預(yù)洗滌區(qū)漿液池4 的液位比吸收區(qū)漿液池14液位略低，隔板8上設(shè)置缺口，缺口上安裝輸送管道17，預(yù)洗滌區(qū)漿液池4中漿液的通過單向漿液輸送管道17補(bǔ)充，由其定時(shí)定量將吸收區(qū)漿液池14的上層低PH值漿液補(bǔ)充至預(yù)洗滌區(qū)漿液池4中。使用時(shí)，煙氣由進(jìn)口煙道5進(jìn)入預(yù)洗滌區(qū)6，經(jīng)過噴淋層7后，通過導(dǎo)流葉片9調(diào)整氣流方向后，煙氣折流翻轉(zhuǎn)向下進(jìn)入吸收區(qū)11，垂直向下穿過噴淋層10后，與吸收區(qū)漿液池14液面發(fā)生對流碰撞后折流進(jìn)入出口煙道12，由除霧器13脫除煙氣中攜帶的漿液液滴。以一個600MW的脫硫工程為例，對傳統(tǒng)逆流噴淋塔以及本發(fā)明的雙漿液池脫硫塔的脫硫系統(tǒng)塔體進(jìn)行詳細(xì)對比說明，表1列出不同吸收塔外形尺寸以及設(shè)備參數(shù)。該電廠600MW鍋爐的煙氣狀態(tài)參數(shù)如下 吸收塔入口煙氣流量2140000Nm7h (濕) 吸收塔入口煙氣溫度126°C
吸收塔入口煙氣的含量6300mg/Nm3 (6%02，干) 表1 (a)不同塔體外形尺寸
權(quán)利要求
1.煙氣折流型雙漿液池吸收塔，包括漿液區(qū)域、吸收區(qū)域、除霧區(qū)域以及進(jìn)出口煙道，其特征在于漿液區(qū)域由塔內(nèi)擋板隔為預(yù)洗滌區(qū)漿液池和吸收區(qū)漿液池，其中預(yù)洗滌區(qū)漿液池中漿液PH值低于吸收區(qū)漿液池中漿液pH值；吸收區(qū)域由擋板隔為預(yù)洗滌區(qū)和吸收區(qū)，其中擋板與吸收塔頂部預(yù)留有一定距離；進(jìn)口煙道設(shè)置在預(yù)洗滌區(qū)的側(cè)壁，出口煙道設(shè)置在吸收區(qū)側(cè)壁，其中除霧器設(shè)置在出口煙道內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣折流型雙漿液池吸收塔，其特征在于所述的預(yù)洗滌區(qū)漿液池中漿液PH值為3. 5 4. 8，吸收區(qū)漿液池中漿液pH值為5. 8 6. 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣折流型雙漿液池吸收塔，其特征在于所述預(yù)洗滌區(qū)漿液池的與吸收區(qū)漿液池中設(shè)置單向漿液輸送管道，管道出口設(shè)置在塔內(nèi)預(yù)洗滌區(qū)漿液池上方，管道進(jìn)口與吸收區(qū)漿液池連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煙氣折流型雙漿液池吸收塔，其特征在于吸收塔內(nèi)部由擋板分隔為獨(dú)立的預(yù)洗滌區(qū)漿液池和吸收區(qū)漿液池，對應(yīng)的上部氣液接觸區(qū)被分隔為預(yù)洗滌區(qū)和吸收區(qū)，擋板距離塔頂一定距離，塔頂布置導(dǎo)流葉片；出口煙道內(nèi)設(shè)置除霧器；預(yù)洗滌區(qū)漿液池的漿液pH值低于吸收區(qū)漿液池，兩漿液池之間設(shè)置單向輸送管道連通。在本發(fā)明中，通過不同的pH值漿液池以及折流型煙氣路徑，使脫硫系統(tǒng)具有很強(qiáng)的SO2緩沖能力，其脫硫效率不隨煙氣流量以及煙氣中SO2負(fù)荷的變化而波動，石灰石的利用率得到大幅度提高，有效避免“石膏雨”現(xiàn)象發(fā)生。
文檔編號B01D53/78GK102350198SQ201110201099
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者于愛華, 代旭東, 盧作基, 王文超, 鐘學(xué)進(jìn) 申請人:中環(huán)(中國)工程有限公司