CN105727719A - 用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔及其工作方法，脱硫塔设有侧壁烟气入口和侧壁导流装置，侧壁烟气入口通过旁路烟道连接脱硫塔前的主烟道；对应侧壁烟气入口处的脱硫塔塔体内设有侧壁导流装置，侧壁导流装置由沿脱硫塔塔体高向设置的多级导流金属环组成，各级导流金属环之间形成环形烟道，且环形烟道的开口方向朝向脱硫塔塔体的内下方。本发明自脱硫塔前引出一部分烟气作为二次风从脱硫塔塔体侧壁进入碗型喷雾区，经过侧壁导流装置导流作用，以不干扰碗型喷雾区气流正常流动的烟气方向参与到脱硫过程中，通过调控两路烟气进气量及侧壁导流装置，有效解决旋转喷雾脱硫净化过程中的粘壁问题，并可保证两路烟气的最佳脱硫效果。

Description

用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种旋转喷雾脱硫塔，尤其涉及一种用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔及其工作方法。

背景技术

使用化石燃料作为能源的冶金类或化工类工厂，通常会放出大量含有飞灰以及SO₂等有害酸性气体的烟道废气。为了脱除烟道气中的大气污染物SO₂成分，目前主流的脱硫方法主要有三种：湿法脱硫、半干法脱硫以及干法脱硫。其中半干法脱硫所用的旋转喷雾吸收净化烟气法由于在能耗、占地面积和产物处理方面比湿法脱硫更占优势，而且对中低温烟气的脱硫性能优于干法脱硫，因此日益受到人们的重视。

旋转喷雾吸收脱硫工艺中，旋转雾化器上的雾化盘高速转动，将脱硫液雾化成小液滴，液滴与烟气接触后蒸发，烟气中的SO₂成分与液滴中的脱硫有效成分反应生成粉末状固体而被除去。

在旋转喷雾吸收脱硫工艺中，强调的是“精确控制”，即根据脱硫***入口的烟气量、烟气温度和SO₂浓度等确定脱硫液的配制浓度和输送流量，从而达到较好的脱硫效果。为了达到“精确控制”，可以对入口烟气量进行适量调控，从而保证最佳的脱硫效果。然而传统工艺中要么没有对入口烟气进行旁通分流，要么直接将多余烟气分流到脱硫工艺的后续工段，直接影响了这部分烟气的脱硫效率。

脱硫塔是烟气净化过程中的主要设备之一，也是旋转喷雾吸收脱硫工艺的反应容器。传统旋转喷雾吸收脱硫工艺的脱硫塔设备一直受到结垢问题困扰，由于工艺中的喷雾液滴具有粘性，且目前技术下不能保证所有的液滴能够完美地被烟气蒸发，因此导致了物料挂壁结垢现象的发生。结垢现象会导致脱硫效率大幅下降，并造成脱硫塔设备寿命降低等问题发生。

发明内容

本发明提供了一种用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔及其工作方法，脱硫塔前引出的一部分烟气作为二次风从脱硫塔塔体侧壁进入碗型喷雾区，经过侧壁导流装置导流作用，以不干扰碗型喷雾区气流正常流动的烟气方向参与到脱硫过程中，通过调控两路烟气进气量及侧壁导流装置，能够有效解决旋转喷雾脱硫净化过程中的粘壁问题，并可保证两路烟气的最佳脱硫效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔，包括脱硫塔塔体、设于脱硫塔塔体顶部的烟气分配器和旋转雾化器，烟气分配器的烟气入口连接主烟道，脱硫塔塔体底部设烟气出口；还包括侧壁烟气入口和侧壁导流装置，所述侧壁烟气入口通过旁路烟道连接脱硫塔前的主烟道；对应侧壁烟气入口处的脱硫塔塔体内设有侧壁导流装置，侧壁导流装置由沿脱硫塔塔体高向设置的多级导流金属环组成；每级导流金属环沿脱硫塔塔体周向设置，各级导流金属环之间形成环形烟道，且环形烟道的开口方向朝向脱硫塔塔体的内下方。

所述导流金属环的断面形状为直线形、折线形或曲线形；导流金属环沿周向设有多个金属环形状控制装置，通过改变金属环形状可以调整环形烟道的开口方向及开口度。

所述金属环形状控制装置为气动推杆、电动推杆或液压推杆。

所述烟气分配器烟气入口前的主烟道内设主烟道流速或压力测点，旁路烟道内设旁路烟道流速或压力测点，脱硫塔塔体上部可选择地设脱硫塔上部压力测点，环形烟道内可选择地设环形烟道压力测点；旁路烟道上还设有控制阀门；所述主烟道流速或压力测点、旁路烟道流速或压力测点、脱硫塔上部压力测点、环形烟道压力测点处的对应检测装置分别连接控制单元，控制单元另外连接旁路烟道上的控制阀门和金属环形状控制装置。

所述侧壁烟气入口和侧壁导流装置设于旋转雾化器的碗型喷雾区下方，对应的脱硫塔侧壁部分突出于脱硫塔塔体。

所述脱硫塔烟气出口与侧壁烟气入口相对设置，烟气出口低于侧壁烟气入口设置，烟气出口上方设圆拱形挡板。

用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔的工作方法，包括：

1)经主烟道输送的烟气通过烟气入口切向进入烟气分配器，在烟气分配器的作用下，主烟道烟气与旋转雾化器高速雾化盘甩出的液滴接触，烟气中的SO₂在接触反应过程中被高效去除；旋转雾化器产生的喷雾区形状为碗型，即喷雾区位于高处的液滴具有较大的径向速度分量，而位于低处的液滴具有较大的下行速度分量；

2)从主烟道引出的二次风烟气从侧壁烟气入口进入脱硫塔，通过侧壁导流装置后，以非纯径向速度进入脱硫塔，从而阻止撞向脱硫塔塔壁的粘性液滴接触塔壁；二次风烟气进入脱硫塔即处在喷雾反应区域，同时控制单元通过金属环形状控制装置调节环形烟道的开口方向及开口度，实现最佳的导流效果，使二次风烟气与雾化液滴充分接触，达到较好的脱硫效果；

3)二次风烟气的进风量可调，其由控制单元根据检测***反馈的检测信息控制旁路烟道上的控制阀门进行调节；具体分为以下两种调节方式：

a.由设在主烟道流速测点和旁路烟道流速测点的检测装置将两路烟气的截面流速信息传递给控制单元，控制单元将测点流速转换成烟气流量，并判断两路烟气量的分配比例，从而对控制阀门实施调控；

b.由设在主烟道压力测点和脱硫塔上部压力测点的检测装置测量烟气分配器前后的压差并传递给控制单元，由设在旁路烟道压力测点和环形烟道压力测点的检测装置测量侧壁导流装置前后的压差并传递给控制单元；控制单元根据压差计算出主烟道烟气的进气量和旁路烟道中二次风烟气的进气量，并判断两路烟气量的分配比例，从而对控制阀门实施调控；

4)通过环形烟道的二次风烟气，以近乎垂直的方向贴近脱硫塔侧壁向下流动；脱硫后的主烟道烟气和二次风烟气在脱硫塔内部汇合后，由上向下继续流动，并最终从脱硫塔底部的烟气出口流出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)能够适应更多工况，在入口烟气量剧烈变化的工况下仍可达到较高的脱硫效率；

2)可以在不借助其他外部资源的情况下，尽可能地减少脱硫塔塔壁结垢现象，而且不会影响整体脱硫效果；

3)通过调整烟气入口的进气量，可增加旋转喷雾脱硫***的配液灵活性，在达到高效脱硫的同时减少物料消耗。

附图说明

图1是本发明所述脱硫塔的结构示意图一。(对应实施例1)

图2是本发明所述脱硫塔的结构示意图二。(对应实施例2)

图中：1.主烟道2.烟气分配器烟气入口3.烟气分配器4.旋转雾化器5.脱硫塔塔体6.旁路烟道7.控制阀门8.侧壁烟气入口9.主烟道流速测点10.旁路烟道流速测点11.控制单元12.侧壁导流装置13.导流金属环14.金属环固定件15.环形烟道16.检修门17.烟气出口18.主烟道压力测点19.脱硫塔上部压力测点20.旁路烟道压力测点21.环形烟道压力测点22.金属环形状控制装置23.圆拱形挡板

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1及图2所示，本发明所述用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔，包括脱硫塔塔体5、设于脱硫塔塔体5顶部的烟气分配器3和旋转雾化器4，烟气分配器的烟气入口2连接主烟道1，脱硫塔塔体5底部设烟气出口17；还包括侧壁烟气入口8和侧壁导流装置12，所述侧壁烟气入口8通过旁路烟道6连接脱硫塔前的主烟道1；对应侧壁烟气入口8处的脱硫塔塔体5内设有侧壁导流装置12，侧壁导流装置12由沿脱硫塔塔体5高向设置的多级导流金属环13组成；每级导流金属环13沿脱硫塔塔体5周向设置，各级导流金属环13之间形成环形烟道15，且环形烟道15的开口方向朝向脱硫塔塔体5的内下方。

所述导流金属环13的断面形状为直线形、折线形或曲线形；导流金属环13沿周向设有多个金属环形状控制装置22，通过改变金属环形状可以调整环形烟道15的开口方向及开口度。

所述金属环形状控制装置22为气动推杆、电动推杆或液压推杆。

所述烟气分配器烟气入口2前的主烟道1内设主烟道流速或压力测点9/18，旁路烟道6内设旁路烟道流速或压力测点10/19，脱硫塔塔体5上部可选择地设脱硫塔上部压力测点19，环形烟道15内可选择地设环形烟道压力测点21；旁路烟道6上还设有控制阀门7；所述主烟道流速或压力测点9/18、旁路烟道流速或压力测点10/19、脱硫塔上部压力测点19、环形烟道压力测点21处的对应检测装置分别连接控制单元11，控制单元11另外连接旁路烟道6上的控制阀门7和金属环形状控制装置22。

所述侧壁烟气入口8和侧壁导流装置12设于旋转雾化器4的碗型喷雾区下方，对应的脱硫塔侧壁部分突出于脱硫塔塔体5。

所述脱硫塔烟气出口17与侧壁烟气入口8相对设置，烟气出口17低于侧壁烟气入口8设置，烟气出口17上方设圆拱形挡板23。

用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔的工作方法，包括：

1)经主烟道1输送的烟气通过烟气入口2切向进入烟气分配器3，在烟气分配器3的作用下，主烟道烟气与旋转雾化器4高速雾化盘甩出的液滴接触，烟气中的SO₂在接触反应过程中被高效去除；旋转雾化器4产生的喷雾区形状为碗型，即喷雾区位于高处的液滴具有较大的径向速度分量，而位于低处的液滴具有较大的下行速度分量；

2)从主烟道1引出的二次风烟气从侧壁烟气入口8进入脱硫塔，通过侧壁导流装置12后，以非纯径向速度进入脱硫塔，从而阻止撞向脱硫塔塔壁的粘性液滴接触塔壁；二次风烟气进入脱硫塔即处在喷雾反应区域，同时控制单元11通过金属环形状控制装置22调节环形烟道15的开口方向及开口度，实现最佳的导流效果，使二次风烟气与雾化液滴充分接触，达到较好的脱硫效果；

3)二次风烟气的进风量可调，其由控制单元11根据各部检测装置反馈的检测信息控制旁路烟道6上的控制阀门7进行调节；具体分为以下两种调节方式：

a.由设在主烟道流速测点9和旁路烟道流速测点19的检测装置将两路烟气的截面流速信息传递给控制单元11，控制单元11将测点流速转换成烟气流量，并判断两路烟气量的分配比例，从而对控制阀门7实施调控；

b.由设在主烟道压力测点18和脱硫塔上部压力测点19的检测装置测量烟气分配器3前后的压差并传递给控制单元11，由设在旁路烟道压力测点20和环形烟道压力测点21的检测装置测量侧壁导流装置12前后的压差并传递给控制单元11；控制单元11根据压差计算出主烟道1烟气的进气量和旁路烟道6中二次风烟气的进气量，并判断两路烟气量的分配比例，从而对控制阀门7实施调控；

4)通过环形烟道15的二次风烟气，以近乎垂直的方向贴近脱硫塔侧壁向下流动；脱硫后的主烟道烟气和二次风烟气在脱硫塔内部汇合后，由上向下继续流动，并最终从脱硫塔底部的烟气出口17流出。

本发明在烟气入口2前的主烟道1上引出一条旁路烟道6，旁路烟道6上设有控制烟气流量用的控制阀门7，其作用是使二次风烟气进气量在实现防止脱硫塔结垢的情况下足够小。二次风烟气进气量过大会使塔内烟气的整体脱硫效率降低，所以两路烟道的烟气量分配要根据现场实际需要确定，如果由于工艺原因，引出的二次风烟气量不足以满足防止脱硫塔结垢的需要时，可以考虑通过其他方式补风。

所述脱硫塔底部为平面，距地面2米以上，下部设有方便人员进入脱硫塔的可开闭检修门16。烟气出口17上方设圆拱形挡板23，可防止沉积物料阻塞烟气出口17，检修门16也可设于圆拱形挡板下方，同样可防止飞灰堵塞检修门16。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

如图1所示，是本发明所述用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔的一个具体实施例，脱硫塔顶烟气分配器烟气入口2前的主烟道1上引出一条旁路烟道6，由此烟气被分为两路分别进入脱硫塔。

第一路主烟道烟气的烟气量较大，其从烟气入口2以切向速度进入脱硫塔顶部的烟气分配器3后，烟气与旋转喷雾器4产生的喷雾液滴接触，发生剧烈的物理化学反应，达到高效脱硫、净化烟气的效果。

第二路旁路烟道烟气为二次风烟气，进风量由控制阀门7调节，具体调节过程由控制单元11完成。主烟道流速测点9和旁路烟道流速测点10将两路烟气的截面流速信息传递给控制单元11，控制单元11通过将测点流速转换成流量，并结合***的其他参数，判断两路烟气量的分配比例，从而指导控制阀门7进行调控。

旁路烟道二次风烟气从脱硫塔侧壁入口8进入脱硫塔内，经过本实施例中的侧壁导流装置12的作用，通过环形烟道15后，以近乎于垂直的方向贴近塔壁向下流动。两路烟气在脱硫塔内部汇合后，继续向下流动，并最终从脱硫塔烟气出口17流出。

本实施例中，脱硫塔侧壁导流装置12处突出于脱硫塔塔体5，图1为了说明其内部的气流流向而进行了夸张显示。实际实施过程中侧壁导流装置12可以突出脱硫塔塔体5，也可以不突出脱硫塔塔体5。导流金属环13的数量和高度根据工程实际需要决定。

图1中，侧壁导流装置12处于旋转雾化器4产生的碗型喷雾区的四周。多层导流金属环13布置在脱硫塔突出部分。各层导流金属环13之间互不接触，并形成环形烟道15。每层导流金属环13都通过金属环固定件14固定在塔壁上，每层导流金属环13的底部都向内弯曲呈10°～20°角。最上层导流金属环13的顶部和最下层导流金属环13的底部另外与脱硫塔突出部分塔壁固定，防止径向气流产生。由于侧壁导流装置12不同部分的气流压力不同，离烟气入口较远处的环形烟道15空隙应较大，离烟气入口较近处的环形烟道15空隙应较小。

侧壁导流装置12在高向上应距离脱硫塔烟气出口17一定距离，防止侧壁烟气短路。

图1中的箭头详细显示了本发明所述脱硫塔的内部烟气流向。

【实施例2】

如图2所示，是本发明所述用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔的另一个具体实施例。同样地，图中脱硫塔突出部分为夸张显示。

本实施例与实施例1仅在控制***的配置上有所区别。本实施例是通过压强估算烟气量：通过主烟道压力测点18和脱硫塔上部压力测点19测量烟气分配器3前后压差，根据压差进一步计算第一路主烟道烟气的烟气量；通过旁路烟道压力测点20和环形烟道压力测点21测量侧壁导流装置12的前后压差，从而计算二次风烟气的进气量。然后根据脱硫***的工艺要求，控制单元11将控制信号传递给控制阀门7，进而调节两路烟气的分配量。另外，控制单元11也可以通过金属环形状控制装置22控制导流金属环13的形状，从而使侧壁导流装置12达到更佳的导流效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔，包括脱硫塔塔体、设于脱硫塔塔体顶部的烟气分配器和旋转雾化器，烟气分配器的烟气入口连接主烟道，脱硫塔塔体底部设烟气出口；其特征在于，还包括侧壁烟气入口和侧壁导流装置，所述侧壁烟气入口通过旁路烟道连接脱硫塔前的主烟道；对应侧壁烟气入口处的脱硫塔塔体内设有侧壁导流装置，侧壁导流装置由沿脱硫塔塔体高向设置的多级导流金属环组成；每级导流金属环沿脱硫塔塔体周向设置，各级导流金属环之间形成环形烟道，且环形烟道的开口方向朝向脱硫塔塔体的内下方。

2.根据权利要求1所述的用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔，其特征在于，所述导流金属环的断面形状为直线形、折线形或曲线形；导流金属环沿周向设有多个金属环形状控制装置，通过改变金属环形状可以调整环形烟道的开口方向及开口度。

3.根据权利要求2所述的用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔，其特征在于，所述金属环形状控制装置为气动推杆、电动推杆或液压推杆。

4.根据权利要求1所述的用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔，其特征在于，所述烟气分配器烟气入口前的主烟道内设主烟道流速或压力测点，旁路烟道内设旁路烟道流速或压力测点，脱硫塔塔体上部可选择地设脱硫塔上部压力测点，环形烟道内可选择地设环形烟道压力测点；旁路烟道上还设有控制阀门；所述主烟道流速或压力测点、旁路烟道流速或压力测点、脱硫塔上部压力测点、环形烟道压力测点处的对应检测装置分别连接控制单元，控制单元另外连接旁路烟道上的控制阀门和金属环形状控制装置。

5.根据权利要求1所述的用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔，其特征在于，所述侧壁烟气入口和侧壁导流装置设于旋转雾化器的碗型喷雾区下方，对应的脱硫塔侧壁部分突出于脱硫塔塔体。

6.根据权利要求1所述的用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔，其特征在于，所述脱硫塔烟气出口与侧壁烟气入口相对设置，烟气出口低于侧壁烟气入口设置，烟气出口上方设圆拱形挡板。

7.根据权利要求1所述的用于中低温烟气旋转喷雾吸收净化的脱硫塔的工作方法，其特征在于，包括：

1)经主烟道输送的烟气通过烟气入口切向进入烟气分配器，在烟气分配器的作用下，主烟道烟气与旋转雾化器高速雾化盘甩出的液滴接触，烟气中的SO₂在接触反应过程中被高效去除；旋转雾化器产生的喷雾区形状为碗型，即喷雾区位于高处的液滴具有较大的径向速度分量，而位于低处的液滴具有较大的下行速度分量；

2)从主烟道引出的二次风烟气从侧壁烟气入口进入脱硫塔，通过侧壁导流装置后，以非纯径向速度进入脱硫塔，从而阻止撞向脱硫塔塔壁的粘性液滴接触塔壁；二次风烟气进入脱硫塔即处在喷雾反应区域，同时控制单元通过金属环形状控制装置调节环形烟道的开口方向及开口度，实现最佳的导流效果，使二次风烟气与雾化液滴充分接触，达到较好的脱硫效果；

3)二次风烟气的进风量可调，其由控制单元根据检测***反馈的检测信息控制旁路烟道上的控制阀门进行调节；具体分为以下两种调节方式：

a.由设在主烟道流速测点和旁路烟道流速测点的检测装置将两路烟气的截面流速信息传递给控制单元，控制单元将测点流速转换成烟气流量，并判断两路烟气量的分配比例，从而对控制阀门实施调控；

b.由设在主烟道压力测点和脱硫塔上部压力测点的检测装置测量烟气分配器前后的压差并传递给控制单元，由设在旁路烟道压力测点和环形烟道压力测点的检测装置测量侧壁导流装置前后的压差并传递给控制单元；控制单元根据压差计算出主烟道烟气的进气量和旁路烟道中二次风烟气的进气量，并判断两路烟气量的分配比例，从而对控制阀门实施调控；

4)通过环形烟道的二次风烟气，以近乎垂直的方向贴近脱硫塔侧壁向下流动；脱硫后的主烟道烟气和二次风烟气在脱硫塔内部汇合后，由上向下继续流动，并最终从脱硫塔底部的烟气出口流出。