一種煙氣脫硫后的除霧、除塵裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種煙氣脫硫后的除霧、除塵裝置。本申請適用于濕法脫硫技術(shù)(鈣法、氨法、鎂法等)，屬于環(huán)境保護中的大氣污染治理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國鋼鐵廠、電廠煙氣脫硫技術(shù)中濕法脫硫技術(shù)的市場占有率約為85%左右。濕法脫硫技術(shù)的優(yōu)點是運行費用低、脫硫效率高。但脫硫處理后的煙氣被增濕冷卻，濕度較大，溫度較低。從脫硫塔出來的凈煙氣液滴夾帶現(xiàn)象(指煙氣中的液滴在煙囪出口被煙氣帶至大氣環(huán)境中，其中一些來不及擴散的大液滴降落至地面)較嚴(yán)重。煙氣中液滴在煙囪出口被帶至大氣環(huán)境，其中一些來不及擴散、蒸發(fā)的大液滴降落至煙囪周邊的地面，這種現(xiàn)象被稱為“煙囪下雨”或“酸霧”。落在地面的液滴中含有S02、SO3、及脫硫漿液、粉塵等雜質(zhì)，SO2, SO3與水反應(yīng)形成硫酸或亞硫酸，使得液滴呈酸性，對周邊的建筑物、車輛漆面都有一定的污染損害作用；含脫硫漿液、粉塵的液滴滴落至地面，也會使煙囪周邊區(qū)域的衛(wèi)生情況惡化。被帶至煙囪出口的煙氣中液滴對煙囪本身也有一定的影響，主要表現(xiàn)為煙囪出口液滴流淌對煙囪外壁的腐蝕以及出現(xiàn)“煙羽下洗”現(xiàn)象(飽和的濕煙氣下灌并與煙囪筒體接觸，煙囪筒體結(jié)構(gòu)材料受到煙氣中酸性液滴的腐蝕發(fā)生損壞；同時氣溫降低時會增加煙囪結(jié)冰的概率)。此外，煙氣中液滴也會造成排放至大氣的凈煙氣內(nèi)顆粒物超標(biāo)。
[0003]煙氣中液滴形成的直接原因是煙氣中攜帶有未被除霧器除去的水分，與煙氣中的粉塵、S02、S03等物質(zhì)混合形成了顆粒物。進入煙囪的煙氣的水分一部分是由除霧器中逃逸的霧滴組成，目前國際上先進水平的脫硫塔除霧器除霧性能的保證值為75mg/m3。當(dāng)除霧器進行沖洗，特別是最上層的除霧器沖洗時，煙氣中的游離水含量還要增大2?3倍。煙氣中液滴形成的間接原因是煙氣中的水蒸氣由于溫降凝結(jié)成水滴。引起溫降的引物有很多:首先，煙氣在煙囪的上升過程中，壓力降低，絕熱膨脹后使煙氣降溫；其次，溫度較高的煙氣和溫度較低的煙囪內(nèi)襯接觸換熱，造成外側(cè)煙氣溫度下降；另外，由于溫度梯度的存在，煙道及煙囪中部的煙氣與外側(cè)的低溫?zé)煔鈸Q熱，造成中部煙氣溫度下降。當(dāng)煙氣溫度降至濕煙氣飽和溫度以下時，煙氣中的水蒸氣將凝結(jié)成水滴。
[0004]煙囪出口煙氣內(nèi)液滴夾帶現(xiàn)象的嚴(yán)重程度受濕法脫硫系統(tǒng)是否配置煙氣換熱器(GGH)裝置影響較大。早期國內(nèi)投運的濕法脫硫系統(tǒng)大多配置了 GGH裝置，但實際運行中GGH的結(jié)垢、堵塞問題較為嚴(yán)重，對脫硫系統(tǒng)整體可用率的影響也大，因此近期國內(nèi)投運的濕法脫硫系統(tǒng)大多采取了無GGH的方案。取消GGH后使得脫硫塔出口的飽和濕煙氣直接進入煙囪，隨著煙氣溫度的降低更易凝結(jié)出液滴，加劇了煙氣液滴的夾帶現(xiàn)象。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了降低煙囪出口凈煙氣中液滴的濃度，解決凈煙氣顆粒物超標(biāo)、設(shè)備腐蝕的問題，可以對傳統(tǒng)的脫硫塔與煙囪的連接方式進行改造:改造后煙氣在吸收塔出口段形成旋轉(zhuǎn)流場，通過旋風(fēng)除塵原理，實現(xiàn)氣液、氣固分離。利用離心力脫除煙氣中夾帶的水、粉塵等顆粒物，達到除霧、除塵的效果。
[0006]本實用新型是一種通過改變煙道與煙囪的連接方式而去除濕法脫硫凈煙氣中霧滴和粉塵等顆粒物的的裝置。在濕法脫硫的流程中:煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機后進入脫硫塔，在脫硫塔中脫除大部分S02、部分NOx和粉塵后從脫硫塔出來，沿?zé)煹肋M入煙囪，凈煙氣從煙囪頂部排放，進入大氣。現(xiàn)有技術(shù)中煙氣從脫硫塔出來后經(jīng)過煙道在煙囪底部沿軸線方向進入煙囪，然后從頂端煙囪口排出。煙氣從脫硫塔出來時溫度約為70°C，在煙囪內(nèi)上升的過程中溫度降低，其中的水冷凝后形成液滴，與粉塵、SO2, SO3, NOx等物質(zhì)一起從煙囪口排出，煙囪口就形成了 “冒白煙”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象導(dǎo)致煙羽下洗，不僅造成廠區(qū)及周邊的空氣污染，還對附近的建筑物形成腐蝕。
[0007]根據(jù)本實用新型的第一個實施方案，提供一種煙氣脫硫裝置，該裝置包括煙氣脫硫塔、增壓風(fēng)機、用于輸送已脫硫的煙氣的煙道和煙囪，煙道沿?zé)焽璧南露蔚膬?nèi)壁切線方向與煙囪的下段連接。這樣，使得煙氣基本上沿內(nèi)壁切線方向進入煙囪的下段空間之內(nèi)。
[0008]煙道與煙囪的下段結(jié)合處的入口橫截面面積SI與煙道(矩形或圓形)橫截面的面積S2之比為1: 1.0-8，優(yōu)選1:1.5-7，進一步優(yōu)選1:2-6，更優(yōu)選1:3-5。
[0009]優(yōu)選的是，煙道與煙囪的下段結(jié)合處設(shè)有可調(diào)節(jié)開度的閘門。閘門的主平面呈現(xiàn)矩形、圓形或橢圓形。
[0010]當(dāng)閘門的主平面呈現(xiàn)矩形時，閘門的開度設(shè)為a (單位:m)，和閘門的高度設(shè)為c(單位:m)，因此，煙道與煙囪的下段結(jié)合處的入口橫截面面積SI是aXc(m2)。
[0011]當(dāng)煙道(指內(nèi)部通道最窄處)的內(nèi)部截面為矩形時，煙道(指內(nèi)部通道最窄處)的寬度設(shè)為b (單位:m)，和煙道(指內(nèi)部通道最窄處)的高度設(shè)為d (單位:m)，因此，煙道(指內(nèi)部通道最窄處)的橫截面的面積S2是bXd(m2)。
[0012]—般，煙道的高度d彡閘門的高度C。
[0013]—般來說，煙囪的下段的半徑(Ra)大于煙囪的上段的半徑(Rb)，兩者之比為3-1.2:1，更優(yōu)選 2.5-1.3:1，更優(yōu)選 2.0-1.4:1。
[0014]作為優(yōu)選，煙囪的下段的半徑(Ra)為l-10m，優(yōu)選2_8m，進一步優(yōu)選2.5_7m，更優(yōu)選3_7m，更優(yōu)選3-6.5m。
[0015]作為優(yōu)選，煙囪的上段的半徑(Rb)為0.35-7m，優(yōu)選0.5_6m，進一步優(yōu)選0.8_5m，優(yōu)選l-5m，更優(yōu)選2-4m。
[0016]當(dāng)煙道的內(nèi)部截面為圓形時，煙道橫截面的面積S2等于R2，其中R是煙道的半徑。煙道與煙囪的下段結(jié)合處的入口橫截面面積SI與煙道橫截面的面積S2之比為1:1.0-8，優(yōu)選 1:1.5-7，進一步優(yōu)選 1:2-6，更有選 1:3-5。
[0017]作為優(yōu)選，煙道半徑R與煙囪的下段的半徑(Ra)比為1:2-15，優(yōu)選1:2.5-10，進一步優(yōu)選1:3-8，更有選1:3.5-6。
[0018]作為優(yōu)選，脫硫塔產(chǎn)生煙氣，煙氣在增壓風(fēng)機的作用下以一定的流速進入煙道。
[0019]作為優(yōu)選，煙氣進入煙道的流速為l_25m/s，優(yōu)選1.5_22m/s，進一步優(yōu)選2_20m/s，更有選 3_18m/s。
[0020]進一步優(yōu)選，上述煙囪還包括灰倉，灰倉位于煙囪的下段的底部。
[0021 ] 煙氣從脫硫塔出口出來后進入煙道，沿?zé)焽鑳?nèi)壁切線方向進入煙囪，煙氣在煙囪入口段形成旋流流場，利用旋風(fēng)除塵原理脫除煙氣中的固體顆粒和液滴。其原理為:流場產(chǎn)生離心力，根據(jù)離心力計算公式F = mv2/r (式中F為物體受到的離心力大小，m為物體的質(zhì)量，V表示物體的線速度，r為造成離心力的圓筒半徑)，煙氣中的水蒸氣、粉塵、空氣等成分從煙道進入煙囪時速度都一樣，煙囪的半徑也是一定的，但不同的成分由于顆粒大小不同、密度不同從而質(zhì)量也不一樣，因此受到的離心力也不一樣，質(zhì)量越大受到的離心力越大。煙氣中夾帶的液滴、粉塵等顆粒物由于質(zhì)量比空氣大，在離心力的作用下被分離出來，沿?zé)焽璞谙禄稍锏臒煔鈩t在煙囪中向上流動，直到從煙囪出口進入大氣。
[0022]當(dāng)煙囪尺寸已經(jīng)確定時，影響脫除效率的參數(shù)主要是顆粒物(包括液滴、粉塵等)的質(zhì)量m以及煙囪入口處煙氣的線速度V。根據(jù)離心力的計算公式，顆粒物受到的離心力為:
[0023]Fp= mpv2/r(I)
[0024](式中Fp為顆粒物受到的離心力大小，mp為顆粒物的質(zhì)量，V表示顆粒物的線速度，r為造成離心力的圓筒半徑)
[0025]空氣受到的離心力為:
[0026]Fair= mairv2/r(2)
[0027]式中Falr為空氣受到的離心力大小，malr為空氣的質(zhì)量，V表示空氣的線速度，r為造成離心力的圓筒半徑)
[0028]則顆粒物與空氣受到的離心力之差為:
[0029]DF = Fp-Fair= m pv2/r-mairv2/r = (mp-mair) v2/r (3)
[0030](式中VF為顆粒物與空氣受到的離心力之差)
[0031]離心力的差別越大，則顆粒物越容易被脫離出來。由式(3)可知，當(dāng)煙囪尺寸已經(jīng)確定時，要使顆粒物去除率更高，可以提高顆粒物的質(zhì)量或提高煙氣流速。顆粒物的質(zhì)量難以控制，而入口處的煙氣流速可以通過調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機或調(diào)整煙囪與煙道連接處的面積而實現(xiàn)。
[0032]根據(jù)質(zhì)量守恒定理，煙道內(nèi)和煙囪-煙道連接處的流量是一定的，取煙道內(nèi)任意一點的煙氣流量為Qwi，連接處的煙氣流量為，則有:
[0033]Q麵=Q雜處⑷
[0034]又有
[0035]Q = vA(5)
[0036]式(5)中Q為流量，V為煙氣的流速，A為煙道橫截面的面積或連接處的面積。可見當(dāng)增壓風(fēng)機功率和煙道尺寸一定時，煙囪與煙道連接處的尺寸越小，則進入煙囪時煙氣流速越大，即脫除效率越高。但煙氣從煙道出來進入煙囪時連接處的面積變小，會造成較大的壓降損失。增壓風(fēng)機功率一定時，提供的壓頭一定，若連接處面積過小造成壓降損失大于風(fēng)機所能提供的壓頭，則會造成煙氣倒灌。因此連