CN1958132A - 一种湿法烟气脱硫反应塔 - Google Patents
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Abstract
一种湿法烟气脱硫反应塔，属于烟气脱硫技术领域。本发明包括浆液收集段、烟气混合段、浆液喷淋段、烟气除雾段、烟气出口段以及烟气出口，在烟气混合段设有烟气入口，在浆液喷淋段布置若干层喷淋管和浆液喷嘴，浆液收集段与置于塔外的浆液循环泵连接。本发明的技术特点是在烟气混合段布置一块或若干块的入口烟气导流板，并在烟气混合段和浆液喷淋段之间布置至少一层的收缩过渡段，以改善塔体壁面附近烟气和液滴的流动，减轻烟气短路现象和液滴粘壁现象。本发明不仅可以提高脱硫效率和降低流动阻力，而且使得塔体直径有所减小，降低塔内昂贵的耐腐蚀合金钢耗量，从而具有提高***脱硫性能、减少运行费用和节省初投资等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧设备排放烟气的脱硫反应装置，特别涉及一种湿法烟气脱硫反应塔，属于烟气脱硫技术领域。
背景技术
煤燃烧所产生的污染物是造成我国生态环境破坏的最大污染源。我国二氧化硫排放90％来自燃煤，排放总量连续多年超过2000万吨，酸雨区面积约占国土面积的1/3。燃煤二氧化硫污染治理已经成为了我国空气污染治理的当务之急。
湿法烟气脱硫技术是世界上应用最多、最成熟的脱硫技术，适应各种含硫煤种和各种功率的机组，国内外市场占有率达85％以上，是我国重点发展的烟气脱硫技术之一。其中，烟气脱硫反应塔是实现湿法脱硫技术性能指标的核心装置。湿法脱硫反应塔主要有喷淋塔、鼓泡塔、填料塔和液柱塔等不同类型。喷淋塔由于烟气流速高，***阻力小和结构简单等优点而得到广泛应用，目前常用的两种喷淋塔形式为空喷淋塔和托盘喷淋塔。
对于空喷淋塔，已投运脱硫工程实测结果表明，对于塔内横截面上的中心区域，由于多层喷淋管以及与之连接的喷浆喷嘴的均匀布置，使得喷浆喷嘴所喷出的浆液在塔内横截面上的重叠度达150％以上，其脱硫效率高达99-100％；而在靠近塔体壁面的圆周区域内，由于从浆液喷嘴喷出的浆液大部分与塔体壁面碰撞而沿着塔体壁面向下流动，使得该圆周区域内浆液浓度较低，烟气与浆液的接触机会降低，同时会使得该区域的烟气流动阻力较低，烟气发生短路现象，烟气沿着该区域逃逸出脱硫反应塔，最终导致该圆周区域的脱硫效率相对低很多。
对于托盘喷淋塔，如美国巴布考克及威尔考克斯公司的发明专利CN1050173C和CN1496753A，通过在塔体内布置一层或若干层覆盖整个塔体横截面的带穿孔的托盘，利用托盘重新引导向上流动的烟气，以增加塔内烟气和浆液的接触面积和接触时间，从而实现塔内充分的气液接触反应。其不足之处在于：由于塔内中心区域的脱硫效率高达99-100％，在塔内中心区域设置带穿孔的托盘，对提高脱硫效率的贡献微乎其微，反而使得***流动阻力大大增加。
另外，目前湿法烟气脱硫反应塔通常采用一个单方向的烟气入口，烟气经过烟气入口进入脱硫反应塔后，由于气流运动的惯性，使得靠近烟气入口侧的塔内区域气流速度低，而距离烟气入口较远的那一侧塔内区域的气流速度高，导致整个塔内横截面上的气流分布极不均匀，不仅恶化了气液接触条件，影响***脱硫效率，而且由于气流运动较为紊乱，导致***运行阻力增加。
由上可见，在湿法烟气脱硫***中，脱硫反应塔内的气液两相流场组织，尤其是烟气刚进入塔体后的气相流场以及塔体壁面附近的气液两相流场组织，是决定***能否同时实现高脱硫效率和低运行成本的关键因素。
发明内容
针对现有湿法烟气脱硫反应塔在工程应用中存在的脱硫效率较低或者是***流动阻力较大的问题，本发明提出一种湿法烟气脱硫反应塔，可以较好地改善塔体壁面附近烟气和液滴的流动，减轻塔壁附近的烟气短路现象和液滴粘壁现象，有效组织烟气脱硫塔内气液两相的充分混合，从而同时实现提高***脱硫率和降低***流动阻力的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种湿法烟气脱硫反应塔，包括浆液收集段、烟气混合段、浆液喷淋段、烟气除雾段和烟气出口段，在烟气混合段设有烟气入口，在浆液喷淋段布置若干层喷淋管和浆液喷嘴、在烟气出口段设有烟气出口，浆液收集段与置于塔外的浆液循环泵连接，在浆液循环泵和喷淋管之间设有浆液循环管道，其特征是在烟气混合段布置一块或若干块的入口烟气导流板，并在烟气混合段和浆液喷淋段之间布置一层或若干层的收缩过渡段。
本发明所述的入口烟气导流板由上部垂直段和下部倾斜段组成，下部倾斜段的倾斜方向迎着烟气入口，所述下部倾斜段的形状采用直线型或弧线型，直线型的下部倾斜段与塔体中心线的夹角β为10～45°。
本发明所述的收缩过渡段的高度与烟气混合段的塔体直径之比为0.01～0.15；所述的浆液喷淋段与烟气混合段的塔体直径之比为0.7～0.9。
本发明所述的收缩过渡段的底面与烟气入口的底面之间的距离为3～10m。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：
通过在湿法烟气脱硫反应塔的烟气混合段布置一块或若干块的入口烟气导流板，并在烟气混合段和浆液喷淋段之间布置一层或若干层的收缩过渡段，从而引导进入脱硫反应塔的烟气改变流动方向并向上运动，使得塔体横截面上气流分布较为均匀，并且通过烟气混合段和浆液喷淋段之间所布置的收缩过渡段，改善塔体壁面附近烟气和液滴的流动，减轻塔壁附近的烟气短路现象和液滴粘壁现象，增强液滴和烟气在塔体内壁附近的接触机会，有效组织烟气脱硫塔内气液两相的充分混合，从而同时实现提高***脱硫效率和降低***流动阻力的目的。本发明可以在较低的液气比(L/G＝8-12L/m3)下，达到较高的脱硫效率(95％以上)。另外，在烟气混合段和浆液喷淋段之间布置收缩过渡段，增强了塔壁附近区域的气液混合程度，使得塔体直径减小，脱硫反应塔昂贵的耐腐蚀合金钢材耗量减少，从而达到提高***脱硫性能、减少运行费用和节省初投资等优点。
附图说明
图1为本发明所提供的湿法烟气脱硫反应塔结构示意图。
图2为入口烟气导流板的结构示意图。
图3为图1的A-A剖面图。
图中：1-浆液收集段；2-烟气混合段；3-浆液喷淋段；4-烟气除雾段；5-烟气出口段；6-烟气入口；7-喷淋管；8-浆液喷嘴；9-烟气出口；10-浆液循环泵；11-浆液循环管道；12-入口烟气导流板；13-收缩过渡段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理、具体结构和优选实施方式做进一步说明。
图1为本发明所提供的湿法烟气脱硫反应塔结构示意图。该湿法烟气脱硫反应塔从下至上依次包括：浆液收集段1、烟气混合段2、收缩过渡段13、浆液喷淋段3、烟气除雾段4和烟气出口段5和烟气出口9，在烟气混合段2设有烟气入口6，在浆液喷淋段3布置若干层喷淋管7和浆液喷嘴8，浆液收集段1与置于塔外的浆液循环泵10连接，在浆液循环泵10和喷淋管7之间设有浆液循环管道11，并在烟气混合段2内布置一块或若干块入口烟气导流板12。在烟气混合段2和浆液喷淋段3之间布置收缩过渡段13，减轻了塔壁附近的烟气短路现象和液滴粘壁现象，增强了液滴和烟气在塔体内壁附近的接触机会，有效组织烟气脱硫塔内气液两相的充分混合，从而同时实现了改善***脱硫效果和降低***流动阻力。在较低的液气比(L/G＝8-12L/m3)下，实现较高的脱硫效率(95％以上)。另外，在烟气混合段2和浆液喷淋段3之间布置收缩过渡段13，大大增强了塔壁附近区域的气液混合程度，气液传质效率增加，使得塔体直径有所减小，从而降低了塔内昂贵的耐腐蚀合金钢材耗量。在烟气混合段2布置一块或若干块的入口烟气导流板12，在入口烟气导流板12的导向作用下引导进入脱硫反应塔的烟气改变流动方向并向上运动，使得塔内横截面上气流分布较为均匀，不仅显著改善了塔内气流分布不均匀的问题，而且由于采用近流线型的导向作用大大降低了烟气混合段2内的***流动阻力损失。
在上述方案的基础上，为了更好地提高***脱硫效率和降低***流动阻力，设置在烟气混合段2和浆液喷淋段3之间的收缩过渡段根据实际情况可以布置一层或若干层，其收缩过渡段13的底面与烟气入口6的底面之间的距离为3～10m。收缩过渡段13的高度与烟气混合段2的塔体直径之比为0.01～0.15。浆液喷淋段3与烟气混合段2的塔体直径之比为0.7～0.9。
图2和图3给出了入口烟气导流板12的结构示意图和其在脱硫反应塔内布置的俯视图。图2中，入口烟气导流板12由上部垂直段和下部倾斜段组成，下部倾斜段的倾斜方向迎着烟气入口2，下部倾斜段的形状采用直线型或弧线型，直线型的下部倾斜段与塔体中心线的夹角β为10～45°。图3中，入口烟气导流板12在宽度方向上与烟气混合段2的塔体壁面相连接。根据入口烟气流量和速度方向的具体情况，入口烟气导流板12之间的距离可以相等或不等。
本发明的工作原理是：
从燃烧设备排出的需脱硫烟气，进入设在烟气混合段2上的烟气入口6，烟气在烟气入口6内的平均速度为10m/s。烟气经过烟气进口6进入脱硫反应塔的烟气混合段2后，在入口烟气导流板12的导向作用下改变流动方向并向上流动，使得塔内横截面上气流分布较为均匀，不仅显著改善了塔内气流分布不均匀的问题，而且由于采用近流线型的导向作用大大降低了烟气混合段2内的***流动阻力损失。气流分布较为均匀的烟气与从喷淋管7相连接的浆液喷嘴8向下喷出的浆液液滴充分接触。脱硫反应塔的浆液喷淋段3内烟气的平均流速为2-4m/s，浆液液滴垂直向下的速度分量约为7m/s，液滴和烟气的相对速度为9-11m/s。浆液液滴的粒径范围为1-3mm。烟气中的二氧化硫(SO2)与吸收剂浆液中的碳酸钙(CaCO3)以及鼓入的空气中的氧气(O2)发生化学反应，生成石膏(CaSO4·2H2O)。由于气流分布均匀性的改善，增强了烟气和浆液液滴的接触时间，使得同时达到了***流动阻力降低和***脱硫效率增加的良好效果。
脱硫后的烟气进入脱硫反应塔上部的烟气除雾段4，烟气所携带的全部或几乎全部的液滴被分离出来，随后烟气通过与脱硫反应塔顶部的烟气出口段5连接的烟气出口9离开脱硫反应塔。布置在浆液喷淋段3的喷淋管7连接的浆液喷嘴8所喷出的浆液液滴则流入脱硫反应塔体底部的浆液收集段1，浆液收集段1中的浆液在浆液循环泵10的作用下，经过浆液输送管11循环输送到脱硫反应塔浆液喷淋段3上的三层喷淋管7中。吸收剂浆液经浆液循环泵10反复与烟气在塔内接触，钙利用率高，钙硫比低(一般为1.03)。
Claims (5)
1.一种湿法烟气脱硫反应塔，该反应塔从下至上依次含有浆液收集段(1)、烟气混合段(2)、浆液喷淋段(3)、烟气除雾段(4)、烟气出口段(5)以及烟气出口(9)，在所述的烟气混合段(2)设有烟气入口(6)，在浆液喷淋段(3)布置有若干层喷淋管(7)和浆液喷嘴(8)，所述的浆液收集段(1)与置于塔外的浆液循环泵(10)连接，在浆液循环泵(10)和喷淋管(7)之间设有浆液循环管道(11)，其特征在于：在烟气混合段(2)内布置一块或若干块入口烟气导流板(12)，并在烟气混合段(2)和浆液喷淋段(3)之间布置至少一层收缩过渡段(13)。
2.根据权利要求1所述的湿法烟气脱硫反应塔，其特征在于：所述的入口烟气导流板由上部垂直段和下部倾斜段组成，下部倾斜段的倾斜方向迎着烟气入口。
3.根据权利要求2所述的湿法烟气脱硫反应塔，其特征在于：所述下部倾斜段的形状采用直线型或弧线型，直线型的下部倾斜段与塔体中心线的夹角β为10～45°。
4.根据权利要求1、2或3所述的湿法烟气脱硫反应塔，其特征在于：所述的收缩过渡段的高度与烟气混合段的塔体直径之比为0.01～0.15；所述的浆液喷淋段与烟气混合段的塔体直径之比为0.7～0.9。
5.根据权利要求1所述的湿法烟气脱硫反应塔，其特征在于：所述的收缩过渡段的底面与烟气入口的底面之间的距离为3～10m。
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