CN101099922B - 污染气体脱硫设备 - Google Patents

Abstract

一种紧凑且耗能经济的污染气体脱硫设备，所述设备能够减少气流压力损失和电能消耗。滚筒在其径向中心通过水平轴可旋转地支撑在固定管中，所述固定管一端具有进气口，另一端具有出气口。所述滚筒的左右两侧及其圆周面为格子状结构，且滚筒的内部空间填充有气液接触填充件。浆料储存槽设置在旋转滚筒的下面。通过循环装置向上泵送的浆料在沿径向轴线从水平轴偏移的点处排出到滚筒的上部圆周面上，从而形成能够仅依靠浆料的重量来旋转滚筒的机构，因此不再需要电动机。

Description

污染气体脱硫设备

技术领域

本发明涉及一种环境净化脱硫设备，该设备能够显著减少气流压力损失以及污染气体洗涤过程的电能消耗，更具体地说，涉及一种用于洗涤从工厂、发电厂、废物焚化厂以及其他类似的工厂排出的烟和颗粒状排出物的二氧化硫气体洗涤过程。

背景技术

本发明人曾经发明一种设备，该设备为本领域所公知并且在日本实用新型专利No.53-19171中进行了描述，用于去除由工厂、发电厂以及其他类似工厂采用的燃烧过程产生的排烟中的污染成分硫。

前述设备包括可旋转的滚筒，所述滚筒包括连接于使待处理气体进入的一端的圆形端板、连接于使所述气体排出的另一端的圆形端板、以及由多个平行于轴向设置在滚筒壁的内侧的升降部件形成且连接两个圆形端板的U型通道。所述通道用于在旋转滚筒内向上输送脱硫剂。围绕水平轴旋转的所述滚筒填充有多个单独的填充件，每个填充件都具有孔和/或槽。脱硫浆料供应装置安装在旋转滚筒的一端，浆料排出装置安装在另一端。滚筒的旋转使得处于旋转滚筒底部的填充件浸在滚筒的脱硫浆料储存部分中，从而允许浆料沿平行和交叉流动方向与待处理的气体接触。

参考文献1日本实用新型专利No.53-19171

发明内容

由于参考文献1中描述的排烟脱硫设备包括设置在所述旋转滚筒的一个端板上的进气口、设置在所述旋转滚筒的另一端板上的出气口、以及位于所述旋转滚筒底部的浆料储存部分，待处理气体流过的通道非常窄，因此导致气流压力明显损失，从而对脱硫过程的效率产生不利影响。

此外，由于为使滚筒旋转以及使浆料向上输送所需的动力，所以参考文献1中描述的排烟脱硫设备的整体尺寸相当大，并且需要使用相当大的机构以旋转滚筒。由于增大了电能消耗以及维护需要，所以上述因素导致操作成本增加。

本说明书中描述的本发明是一种简单的烟脱硫设备，该设备通过具有操作经济、气流压力损失小、有效除氧化以及维护简单等优点的有效的脱硫过程，因而可以消除上述缺点。本发明包括：

可旋转的滚筒，所述滚筒具有多孔格子状结构的侧面和圆周面，并且在所述滚筒的径向中心通过水平轴可旋转地支撑在特定长度的固定管内，所述水平轴从所述固定管的进气口侧延伸到出气口侧；

可旋转的填充物层，由位于所述滚筒中的气液接触填充件形成；

浆料储存槽，所述浆料储存槽具有气体密封板、供应管以及排出管，所述气体密封板安装在所述可旋转的填充物层的进气口侧和出气口侧，作为轴向引导气体通过所述填充物层流动的装置，所述供应管用于供送含有吸收剂的浆料，所述排出管用于排出浆料中的产物，并且所述供应管和排出管安装在所述填充物层的下面；以及

再循环装置，所述再循环装置具有泵，所述泵用于在沿径向轴线从水平轴偏移的点处将浆料从所述浆料储存槽向上泵送到所述滚筒的上部圆周面上，以将更多重量体积的浆料施加到所述滚筒的一侧，以使滚筒中浆料的重量不平衡，因此具有可使所述填充物层旋转的效果，进而使得气液接触。

由于所述滚筒可通过供送到滚筒顶部并再循环的污染气体吸收浆料的重量而旋转，所以本发明不再需要大型的机械驱动***以旋转所述填充物层，因此也不再需要单独的电源，并显著减少了该设备所需的电能。

此外，设置在滚筒中的填充件通过在滚筒旋转的过程中使填充件彼此撞击和摩擦能够提供有效的防氧化作用。另外，在每个填充件中包括可单独自由移 动的内填充件，因此可使填充件和内填充件彼此冲击，从而提供更好的抗氧化作用。

附图说明

图1是表示根据本发明的污染气体脱硫设备的实施方式的截面图。

图2是沿图1中面A-A截取的截面图。

图3是根据本发明的液气接触填充件的放大的前视图和侧视图。

图4是滚筒的截面图，表示通过浆料再循环装置施加浆料。

图5是本发明所采用的滚筒的另一实施方式的截面图。

标记数字说明

1固定管，2进气口，3出气口，4湿气分离器，

5a轴承， 5b轴承， 6水平轴，7a凸耳，  7b凸耳，

8滚筒(笼型)， 9气液接触填充件， 9a格子状壳体，

9b内填充件，  10浆料储存槽，    11空气喷射泵，

12搅拌单元，  13浆料循环泵，    13a管，    13b管，

14a气体防护板，14b气体防护板，  15阀门，   16管，

17石灰石浆料供应管。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实施方式。图1是污染气体脱硫设备的纵截面图，其中截面是沿旋转滚筒的轴线中心截取的。该实施方式包括固定管1、笼型旋转滚筒8(以下称为“滚筒8”)、安装在滚筒8中的气液接触填充件9、设置在滚筒8下面的浆料储存槽10(以下称为“储存槽10”)、以及将浆料从所述储存槽10循环到所述滚筒8的一侧上部圆周的循环装置13。

所述固定管1具有特定的长度且水平设置，所述固定管1包括位于一端的进气口2和位于相对端的出气口3。所述滚筒8安装在固定管1内的空间中，该 空间当向上延伸时向前后方向扩宽。为了将直径大约110mm、长度大约110mm的填充件9置于滚筒8内，所述滚筒8的圆周面形成具有90mm至100mm尺寸开口的格子状结构。

滚筒8可旋转地支撑在固定管1中的一对凸耳7a，7b上，所述凸耳7a，7b固定在位于进气口2和出气口3之间的水平轴6的中部。为了防止气液接触填充件9漏出，所述滚筒8的左右侧形成具有90mm至100mm尺寸开口的格子状结构。

此外，如图5所示，滚筒8可能具有大的直径，则可以通过与水平轴6同心的小直径圆筒结构8a和中直径圆筒结构8b，并利用径向隔壁8c，8d将滚筒8的内部区域分成多个内部空间。这种结构可以防止滚筒8中的气液接触填充件9分布不均匀，稳定气液接触填充件9在滚筒8中的均匀布置，从而提高脱硫过程的效率。

水平轴6通过轴承5a，5b支撑滚筒8，所述轴承5a，5b分别位于滚筒8的进气口2侧和相对的出气口3侧。此外，如图3所示，每个气液接触填充件9可以包括格子状壳体9a，一个或多个单独的可自由移动的内填充件9b装在所述格子状壳体9a中，从而形成这样一种结构，在此结构中，在滚筒8中向下流动的浆料可以更容易地形成薄膜，所述薄膜使得经过的气体和滚筒8中的浆料之间进行最大程度的气液接触。

如图3所示，格子状壳体9a为中空的圆筒状结构，直径110mm，长90mm，可以由合成树脂或类似的塑料材料制成，并且所述格子状壳体9a在圆周和左右端分别具有至少18个窗口状开口9c，9d。置于格子状壳体9a中的两个内填充件9b也具有圆筒形状和足够的尺寸(即，在图3的实施方式中直径50mm，长度50mm)，以防止其从格子状壳体9a中漏出。格子状壳体9a和内填充件9b可以由如上所述的塑料材料以及金属或橡胶制成。

而且，滚筒8中的气液接触填充件9也可以构造成如拉西环(Rashig ring)、鲍尔环或网环(net ring)的具有多个空心处(air space)的整体料、金属筛网或 具有多个开口的柱状结构的一个或多个板。

储存槽10设置在固定管1的下部、滚筒8的下面，并且具有空气喷射泵11、搅拌单元12以及气体防护板14a，14b。管16连接到储存槽10底部的阀门15，作为允许从储存槽10中可控制地排出石膏的装置。贮存在储存槽10中的浆料为通过浆料供应管17送入储存槽10中的石灰石浆料。

浆料循环装置13用于将储存槽10中的浆料向上输送到滚筒8，并将浆料排出到滚筒8的上部圆周和侧面。磨液泵(media pump)“P”通过管13a和13b将储存槽10中容纳的浆料向上泵送，并在沿径向轴线从水平轴6偏移的点处将浆料排出到滚筒8的上部圆周和侧面，从而向滚筒8的一侧供送比另一侧更多重量体积的浆料。

为了向滚筒8的一侧供送更多重量体积的浆料，在沿径向轴线从水平轴6偏移的点处将浆料喷洒到滚筒8的上部圆周面和侧面。调节在沿径向轴线从水平轴6偏移的点处喷洒到滚筒中的浆料的量、也就是重量，以控制滚筒8中重量不平衡的程度，从而控制旋转速度。

上述结构用于从供应管17向储存槽10连续供送颗粒状石灰石浆料。通过由空气喷射泵11喷射的空气和由搅拌单元12执行的空气净化，储存槽10中的浆料富含氧。然后利用循环泵13通过管13a，13b泵送浆料，并以扩散的液体状态喷洒到滚筒8上。关于循环浆料的重量，已发现液气比适合大于11L/Nm3。

扩散的浆料不需要仅仅通过喷洒喷嘴供送，还可以从供送管的端部简单地向下倾注。在此种情况下，容纳有气液接触填充件9或其他类似填充物质的滚筒8为通过施加小量扭矩即可围绕其中心轴线在水平轴6上容易进行旋转的对称结构。因此，连续循环并在沿径向轴线从水平轴6偏移的点处将大量扩散的液体浆料施加到滚筒8的上部圆周和侧面，可使滚筒8中重量不平衡，从而使其以与通过水的流动使水轮旋转相同的方式开始旋转。

此外，由于向下流过浆料的半个滚筒8的重量大于另一半滚筒8的重量，所以在滚筒8中形成重量不平衡，因此产生扭矩，以使滚筒8连续旋转。

关于滚筒8的旋转速度，每分钟3转的速度足以为滚筒8中的浆料和流过其中的气体之间提供适当的气液接触。由于在旋转速度低于每分钟1转时气液接触不起作用，而且由于旋转速度高于每分钟7转时不会带来更好的效果，因此滚筒8的理想旋转速度在每分钟1转到7转的范围内。

关于用于设定滚筒8所需旋转速度的机构，可以通过调节由浆料循环装置13的泵“P”向上泵送的浆料的体积来控制旋转速度，而且还可以通过调节冲击安装在滚筒8周围的叶片和/或压力板的浆料的体积以向前或反向旋转来容易地控制旋转速度。由图中未示出的风扇推进的目标气体从进气口2进入固定管1，穿过设置在固定管1中心的滚筒8，然后穿过湿气分离器4，从出气口3排出。

通过滚筒8循环的浆料向下流到滚筒8中的气液接触填充件9的表面上，同时使滚筒8的重心在旋转方向偏移，因此形成大面积浆料，以与流过固定管1的气体接触，从而使气体与液体反应，同时浆料向下流入储存槽10中。落入储存槽10中的浆料由于气液接触而含有大量的石膏。在储存槽10中，浆料通过进气单元11的操作而被洗气，同时通过搅拌单元12混合，因此使得石灰石颗粒在浆料循环的同时通过添加的新鲜氧气而被溶解。

目标气体和浆料之间发生的反应可以表达为：

SO₂+1/2O₂+CaCO₃+2H₂O→CaSO₄·2H₂O+CO₂

控制该反应的方式如下：

1.根据浆料的提取率或PH值来控制石灰石浆料供送的体积。

2.通过排出的石膏浆料的体积来控制储存槽中的液面。

比较例

以下四组数据以对之前在日本实用新型专利No.53-19171中记录的石灰石-石膏脱硫设备进行的测试为基础，其中一台设备具有直径为1米的滚筒，一台设备具有直径为3.2米的滚筒，另两台设备具有直径为4.5米的滚筒。

目前使用的大多数石灰石-石膏型脱硫设备为喷淋塔型，其缺点为气流压力损失相当大，需要使用高压排风扇，并且需要使用大容量泵以将浆料向上泵送到塔顶。本申请中描述的本发明，如图3所示，在通过浆料的流动驱动旋转的滚筒中使用了多个气液接触填充件，其中浆料通过浆料再循环装置从浆料储存槽向上泵送，并排出到滚筒的上部圆周面上。施加到滚筒的沿径向轴线从水平轴偏移的一侧的浆料向下流动，使得滚筒旋转，从而形成减少脱硫设备能量消耗量的机构。

Thermal and Nuclear Power杂志公布了以下与Matsuura热核发电站2号机(由Electric Power Development Co，Ltd.运营)和Hitachinaka发电站1号机(由Tokyo Electric Power Company Inc.运营)有关的信息。它们都是300万Nm3/h级的发电厂。Matsuura热核发电站2号机拥有12台72.5m3/min容量的循环泵，以及39,200m3/min×560mmAg容量的风扇，提供52,200m3/h的总流量。Hitachinaka发电站1号机拥有5台127.5m3/mn容量的循环泵，提供38,250m3/h 的总流量。

与上述的3,000,000Nm³/h相比，泵的容量大于设计规格所需的泵容量。也就是说，本发明所描述的结构由于使用循环浆料以旋转滚筒8，因而只用相当少的能量。比较风扇容量，本发明仅需要200mmAg，这比之前纪录的Matsuura热核发电站2号机所需的560mmAg少50％。因此，本发明还减少了风扇所需的能量。

如之前说明书所述的，本发明具有简单的机械机构，特别是风扇和浆料循环泵13是降低设备成本的一个因素。本发明还提供了经济的烟脱硫过程，其消耗少于发电机输出功率的0.5％的很少量电能，因此能够显著降低发电厂的运营成本。

此外，通过增加浆料的密度可以减小液气比，并且可以以小到每分钟1转的速度操作滚筒8，而且还可以减少氧化。此外，在维持液气反应效率方面，可以增加旋转速度，以在增加吸收效率的同时减小液气比。

Claims (1)

1.一种排烟脱硫设备，包括：

可旋转的滚筒，所述滚筒具有多孔格子状结构的侧面和圆周面，并且在所述滚筒的径向中心通过水平轴可旋转地支撑在特定长度的固定管内，所述水平轴从所述固定管的进气口侧延伸到出气口侧；

可旋转的填充物层，由位于所述滚筒中的气液接触填充件形成；

浆料储存槽，所述浆料储存槽具有气体密封板、供应管以及排出管，所述气体密封板安装在所述可旋转的填充物层的进气口侧和出气口侧，作为轴向引导气体通过所述填充物层流动的装置，所述供应管用于供送含有吸收剂的浆料，所述排出管用于排出浆料中的产物，并且所述供应管和排出管安装在所述填充物层的下面；以及

再循环装置，所述再循环装置具有泵，所述泵用于在沿径向轴线从水平轴偏移的点处将浆料从所述浆料储存槽向上泵送到所述滚筒的上部圆周面上，以将更多重量体积的浆料施加到所述滚筒的一侧，以使滚筒中浆料的重量不平衡，因此具有可使所述填充物层旋转的效果，进而使得气液接触。

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