CN115414776B - 一种湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，通过滞留破碎装置，增加氧化风滞留时间，减少气泡尺寸。本发明通过设置了翼展结构的氧化风滞留破碎装置，不仅提高了氧化风气泡的滞留时间、降低了气泡尺寸，还能有效降低机组变工况时，不同氧化风需求量下的供风量，提高了氧化空气的利用率。

Description

一种湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法

技术领域

本发明涉及一种湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，属于湿法脱硫技术领域。

背景技术

亚硫酸根的氧化是石灰石-石膏湿法脱硫工艺中的一个重要反应，吸收塔浆液中的溶解氧将亚硫酸盐氧化成硫酸盐，最终以石膏的形式结晶析出，对脱硫浆液品质、脱硫效率及石膏品质起着至关重要的作用。石灰石-石膏湿法脱硫设施的氧化***均采用强制氧化工艺，脱硫浆液中的溶解氧主要来源于喷入吸收塔氧化区的氧化空气，氧化空气不足或过量或分布不均匀都会对湿法脱硫的安全经济运行造成不利的影响。

目前脱硫氧化风管的布置主要分为管网式及喷枪式两种方式，喷枪式存在一定的问题，而管网式氧化风管较喷枪式结构复杂，施工安装工艺要求较高、极易发生堵塞、断裂的现象，为了避免喷气孔堵塞，氧化风机必须连续运行，对风机的可靠性要求较高。氧气为难溶气体，通过管网式氧化风管进入吸收塔浆液中的气泡较大，尤其在低液位工况下，大量的大气泡来不及溶解入脱硫浆液中，便通过液面逃逸掉，导致气泡在浆液中的滞留时间较短，仅为2.5s～3.3s，这导致了氧化风***溶解氧的利用率偏低，仅为25%～33%，提高了氧化风机的能耗，尤其是在长期运行中，由于氧化风管堵塞、断裂等问题的产生，导致空气气泡过大，则加剧了这一现象，进一步提升了氧化风机的能耗，氧化风机的节能降耗具有较大的提升空间，在脱硫设施运行过程中，如何避免管网式氧化风管堵塞、如何提高氧化空气利用率是降低氧化风机能耗的重要措施，也是管网式氧化风***目前亟需解决的技术难题。

为了解决其问题，如申请号 202020255671.3一种湿法脱硫氧化风管装置中，氧化风管包括立管、主管及与主管相连通的若干个支管，主管具有进风口，立管的一端与主管的进风口连通，立管的另一端穿过脱硫塔与设于脱硫塔外的氧化风机的出风口相连通，各支管上均间隔设有多个喷嘴，各喷嘴均开口朝下设置。从结构能够看出，该专利将风管布置与喷头结合使用。氧化风管布置能够有效减少氧化吸收塔盲区，使氧化空气分配均匀，使氧化效率大大提高；喷嘴能够使氧化空气***成细小的气泡，有利于溶解，增大传质系数，提高亚硫酸钙浆液吸收氧化的效率，从而脱硫氧化率得到极大的改善，提高了石膏品质和降低不必要的石灰石消耗；降低了氧化风机的风量以及氧化风机的压力，能够降低相应的投资成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，主要用于解决管网式氧化风管运行中存在风管堵塞、氧化空气利用率低的问题。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，通过滞留破碎装置，增加氧化风滞留时间，减少气泡尺寸。

进一步的，所述滞留破碎装置，包括若干安装在管网式氧化风支管上，且位于氧化风支管上部的滞留破碎模块，所述滞留破碎模块包括一块挡板，挡板上依次设置有安装区、气泡滞留区、气泡破碎区及气泡均布区，氧化风支管的出气孔位于挡板下方，所述安装区用于固定在氧化风支管上，在气泡破碎区的挡板上沿与氧化风支管轴线的平行线设置若干间隔布置的破碎孔，在破碎孔上安装破碎组件，在气泡均布区的挡板上沿与氧化风支管轴线的平行线设置若干间隔布置的通气孔，通气孔具有小于出气孔的孔径尺寸。

更进一步的，所述出气孔与破碎孔和通气孔错位排列。

更进一步的，所述挡板以安装区为中间区域，在该中间区域两侧对称设置气泡滞留区、气泡破碎区、气泡均布区，气泡滞留区、气泡破碎区及气泡均布区所在挡板向远离氧化风支管的方向延伸形成悬翼，且氧化风支管两侧的悬翼均朝向氧化风支管倾斜。

更进一步的，所述挡板由内侧板、外侧板和两块边缘封板连接构成，其中内侧板的中部与氧化风支管外圆周连接，外侧板两边均设置一块竖直板用于连接内侧板的两边，两块边缘封板分别安装在内侧板和外侧板围成的板两端面上。

更进一步的，所述挡板内侧板的截面结构为位于中部的弧形和位于弧形两侧的六个内凹梯形，六个内凹梯形每侧各设置三个，分别对应气泡滞留区、气泡破碎区及气泡均布区。

更进一步的，所述挡板远离氧化风支管一侧的外侧板为波纹板。

更进一步的，所述破碎组件包括一块安装板、一个镂空锥体和两个安装孔，所述镂空锥体包括若干个扇形面和中心圆管，扇形面的顶部固定在中心圆管上，扇形面的弧形部分悬空，两个相邻扇形面之间留有空隙；中心圆管的另一端固定在安装板上，安装孔设置在安装板上并以镂空锥体中心对称设置，破碎组件由螺栓通过安装孔固定在挡板上，且镂空锥体穿过破碎孔。

更进一步的，所述滞留破碎装置应用于冷却塔冷却水雾化或旋转喷吹雾化中。

本发明的有益技术效果是：通过设置了翼展结构的氧化风滞留破碎装置，不仅提高了氧化风气泡的滞留时间、降低了气泡尺寸，还能有效降低机组变工况时，不同氧化风需求量下的供风量，提高了氧化空气的利用率。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明应用结构示意图；

图2为本发明滞留破碎模块与氧化风支管安装结构剖面示意图；

图3为本发明滞留破碎模块与氧化风支管安装结构的仰视图；

图4为本发明破碎组件的结构视图；

图中：1、氧化风支管，2、出气孔，3、滞留破碎模块，4、挡板，5、安装区，6、外侧板，7、边缘封板，8、气泡滞留区，9、气泡破碎区，10、气泡均布区，11、通气孔，12、安装孔，13、破碎孔，14、扇形面。

具体实施方式

实施例1

一种湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，通过滞留破碎装置，增加氧化风滞留时间，减少气泡尺寸。

本实施例中，只需通过滞留破碎装置，该装置能实现增加氧化风滞留时间，减小气泡尺寸即可实现氧化效率的提高。

实施例2

在630MW机组脱硫***配备双塔***，一级、二级塔均采用了管网式的氧化风***，一级塔氧化风机为2台大功率罗茨风机，氧化风机功率为450kW，压头为119.08kPa，额定电流为55A，罗茨风机输出风量不可调节，能耗较高，并且频繁发生氧化风支管堵塞的问题。

亚硫酸根的氧化是石灰石-石膏湿法脱硫工艺中的一个重要反应，吸收塔脱硫浆液中的溶解氧将亚硫酸根氧化为硫酸根，其反应式为：

(1)

(2)

吸收塔脱硫浆液中的溶解氧来自于氧化风机鼓入的空气，其中少部分氧气溶解入浆液中，大部分氧气最后溢出浆液池，与进入脱硫吸收塔的烟气混合，而溶解入浆液中氧气中的一部分与SO₃ ^2-进行氧化反应，未反应部分的氧气是维持SO₃ ^2-氧化的反应推动力，气泡在浆液中的溶解量越大，则对SO₃ ^2-氧化的反应推动力越高，则氧化空气利用率越高，在氧化风支管出来的空气气泡越小且在浆液中的滞留时间越长，则在浆液中的溶解量越高。目前，管网式氧化风***风管堵塞、出风口设置不合理导致的气泡过大、气泡在浆液中的滞留时间短是导致氧化风利用率低的主要原因，因此，如何防止氧化风管堵塞、如何降低气泡尺寸以及提高气泡在浆液中的滞留时间是提高石灰石-石膏湿法脱硫设施氧化风利用率的技术关键。

因此，作为实施例1的一种具体设计，我们设计了管网式氧化风管滞留破碎装置，如图1所示，在7条氧化风支管1上均设置了滞留破碎模块3，滞留破碎模块3形成的整***于氧化风支管1的上部。如图2、3所示，滞留破碎模块3包括一块3mm厚度的挡板4，挡板4上依次设置有安装区5、气泡滞留区8、气泡破碎区9及气泡均布区10，氧化风支管1的出气孔2位于挡板4下方，安装区5用于固定在氧化风支管1上，在气泡破碎区9的挡板上沿与氧化风支管轴线的平行线设置8个间隔布置的破碎孔13，在破碎孔13上安装破碎组件，在气泡均布区10的挡板上沿与氧化风支管轴线的平行线设置若干间隔布置的通气孔11，通气孔11具有小于出气孔2的孔径尺寸。

挡板4由内侧板、外侧板6和两块边缘封板7连接构成的具有一定厚度的板体，本实施例中为3mm，其中内侧板的中部与氧化风支管1外圆周连接，外侧板6两边均设置一块竖直板用于连接内侧板的两边，两块边缘封板7分别安装在内侧板和外侧板6围成的板两端面上。

本实施例采用了模块化组装设计，多组模块沿氧化风支管轴线方向布满整个支管，挡板4采取分区设计，气泡滞留区8、气泡破碎区9及气泡均布区10将区域分为三级设计，其中，靠近氧化风支管的气泡滞留区8为第一级翼展挡板，向外依次为第二级、第三级，第一级翼展挡板不设通气孔，为气泡滞留区；第二级翼展挡板凸起处等距开设具有一定尺寸的破碎孔13，各破碎孔13在凸起处线性排列，破碎孔13内加装气泡破碎组件；第三级翼展挡板各凸起处仅开设具有一定尺寸的圆形通气孔，不加装气泡破碎单元。

通过氧化风支管出气孔2进入浆液的大尺寸空气气泡，在浆液内上升过程中，在滞留破碎装置的阻挡作用下，提高了气泡在浆液中的滞留时间，通过氧化风支管进入浆液的大尺寸空气气泡，首先聚集在滞留破碎装置挡板的气泡滞留区，当大气泡充满该区域后，过量的大气泡顺序进入到气泡破碎区，大气泡在破碎区破碎组件中被物理分割形成独立的小气泡，减小了气泡体积，增大了气泡与浆液的接触面积，在破碎区的阻力作用下，进一步提高了气泡在浆液中的滞留时间，在机组低负荷、低氧化风需求量时，绝大部分的空气气泡经过气泡破碎区域继续在浆液内上升，在机组高负荷、高氧化风需求量时，过量的气泡来不及通过气泡破碎区，则顺序进入到气泡均布区，通过均布区通气孔后在浆液内继续上升，极微量的气泡通过边缘部分逃逸，滞留破碎装置不仅提高了氧化风气泡的滞留时间、降低了气泡尺寸，有效降低了机组变工况时，不同氧化风需求量下供风量，提高了氧化空气的利用率。

实施例3

作为一种具体设计，如图2所示，所述挡板4以安装区5为中间区域，在该中间区域5两侧对称设置气泡滞留区8、气泡破碎区9、气泡均布区10，气泡滞留区8、气泡破碎区9及气泡均布区10所在挡板向远离氧化风支管1的方向延伸形成悬翼，且氧化风支管1两侧的悬翼均朝向氧化风支管倾斜。

挡板4内侧板的截面结构为位于中部的弧形和位于弧形两侧的六个内凹梯形，六个内凹梯形每侧各设置三个，分别对应气泡滞留区8、气泡破碎区9及气泡均布区10。

试验表明，由氧化风支管出气孔2进入浆液的氧化空气，绝大部分通过气泡滞留区8、气泡破碎区9、气泡均布区10进入浆液，气泡在浆液池中的滞留时间约8.6s，气泡滞留时间大于没有内凹梯形方案的7.7s。

挡板4的外侧板6为波纹板，用于辅助气泡滞留。

实施例4

作为一种具体设计，如图4所示，破碎组件包括一块安装板、一个镂空锥体和两个安装孔12，所述镂空锥体包括若干个扇形面14和中心圆管，扇形面14的顶部固定在中心圆管上，扇形面14的弧形部分悬空，两个相邻扇形面14之间留有空隙；中心圆管的另一端固定在安装板上，安装孔设置在安装板上并以镂空锥体中心对称设置，破碎组件由螺栓通过安装孔固定在挡板上，且镂空锥体穿过破碎孔13。

破碎组件采用磨具注塑工艺一体加工成型，材质为加强PP，镂空锥体破碎孔由5个45°的变截面扇形锥体构成，锥顶外切于圆管内壁，锥底悬空设置，破碎组件由安装孔通过螺栓固定于翼展挡板上，氧化风支管出气孔2与破碎装置的破碎孔、通气孔错列布置。

从氧化风支管出气孔进入浆液的大尺寸气泡，在浆液内上升过程中，首先聚集在气泡滞留区8，当大气泡充满该区域后，过量的大气泡顺序进入到气泡破碎区9，大气泡在破碎区镂空锥体破碎孔中被变截面锥体物理分割形成独立的小气泡，减小了气泡体积，增大了气泡与浆液的接触面积，在破碎区的阻力作用下，进一步提高了气泡在浆液中的滞留时间，在机组低负荷、低氧化风需求量时，绝大部分的空气气泡经过气泡破碎区域继续在浆液内上升，在机组高负荷、高氧化风需求量时，过量的气泡会绕过气泡破碎区进入到气泡均布区，通过均布区通气孔后在浆液内继续上升，极微量的气泡通过翼展区域及边缘封版的边缘部分逃逸。

作为一种拓展，本发明的氧化风滞留破碎装置及方法不仅适用于脱硫浆液氧化过程中的气泡破碎场景，还适用于液滴的破碎场景，如冷却塔冷却水雾化、旋转喷吹雾化等。在冷却塔雾化喷嘴下方加装氧化风滞留破碎装置，被雾化的液滴在氧化风滞留破碎装置的破碎作用下，大液滴被破碎成小液滴，有效提高了液滴的传热效率。

本发明采用了氧化风滞留及气泡破碎，显著提高了氧化空气在浆液中的滞留时间，有效降低了氧化风管出口的气泡尺寸，提高了气泡与脱硫浆液的接触面积及接触时间，从而提高了氧化风利用率。

上述实施例仅仅作为对本发明技术方案的解释，并不能作为对本发明技术方案的限制，凡是在本发明基础上的简单改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，其特征在于：通过滞留破碎装置，增加氧化风滞留时间，减少气泡尺寸，所述滞留破碎装置，包括若干安装在管网式氧化风支管上，且位于氧化风支管上部的滞留破碎模块，所述滞留破碎模块包括一块挡板，挡板上依次设置有安装区、气泡滞留区、气泡破碎区及气泡均布区，氧化风支管的出气孔位于挡板下方，所述安装区用于固定在氧化风支管上，在气泡破碎区的挡板上沿与氧化风支管轴线的平行线设置若干间隔布置的破碎孔，在破碎孔上安装破碎组件，在气泡均布区的挡板上沿与氧化风支管轴线的平行线设置若干间隔布置的通气孔，通气孔具有小于出气孔的孔径尺寸；所述挡板以安装区为中间区域，在该中间区域两侧对称设置气泡滞留区、气泡破碎区、气泡均布区，气泡滞留区、气泡破碎区及气泡均布区所在挡板向远离氧化风支管的方向延伸形成悬翼，且氧化风支管两侧的悬翼均朝向氧化风支管倾斜。

2.根据权利要求1所述的湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，其特征在于：所述出气孔与破碎孔和通气孔错位排列。

3.根据权利要求1所述的湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，其特征在于：所述挡板由内侧板、外侧板和两块边缘封板连接构成，其中内侧板的中部与氧化风支管外圆周连接，外侧板两边均设置一块竖直板用于连接内侧板的两边，两块边缘封板分别安装在内侧板和外侧板围成的板两端面上。

4.根据权利要求3所述的湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，其特征在于：所述挡板内侧板的截面结构为位于中部的弧形和位于弧形两侧的六个内凹梯形，六个内凹梯形每侧各设置三个，分别对应气泡滞留区、气泡破碎区及气泡均布区。

5.根据权利要求3所述的湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，其特征在于：所述挡板的外侧板为波纹板。

6.根据权利要求1所述的湿法脱硫工艺中提高氧化效率的方法，其特征在于：所述破碎组件包括一块安装板、一个镂空锥体和两个安装孔，所述镂空锥体包括若干个扇形面和中心圆管，扇形面的顶部固定在中心圆管上，扇形面的弧形部分悬空，两个相邻扇形面之间留有空隙；中心圆管的另一端固定在安装板上，安装孔设置在安装板上并以镂空锥体中心对称设置，破碎组件由螺栓通过安装孔固定在挡板上，且镂空锥体穿过破碎孔。