CN202751925U - 用于烟气净化的塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于烟气净化的塔，以解决现有烟气脱硫塔使用丝网或折流板式除雾器时分别存在的容易被烟气中的粉尘堵塞、除沫效果较差的问题。本实用新型在塔体(9)内设有除沫单元、吸收液喷头(6)、冷却除尘液喷头(5)、文丘里管除尘器(3)和烟气分布器(1)。除沫单元由丝网填料(8)和位于其下方的除沫格栅填料(7)组成。除沫格栅填料为带立体网格通道的填料层，由成排并列排列的条形板组成；各条形板沿长度方向倾斜于水平面。同一排条形板中的条形板相互平行，相邻两排条形板中的条形板与水平面的倾斜方向相反并且相互交叉。本实用新型主要用于对烟气进行除尘、脱硫和/或脱硝以及除沫。

Description

用于烟气净化的塔

技术领域

本实用新型涉及石油化工、热电、钢铁等行业所用的一种用于烟气净化的塔，用于对烟气进行除尘、脱硫和/或脱硝以及除沫。

背景技术

石油化工、热电、钢铁等行业排放的烟气，通常含有粉尘、硫氧化物(SOx，主要是二氧化硫)和氮氧化物(NOx，主要是一氧化氮、二氧化氮等)。国家和有关行业对烟气排放的要求十分严格；例如要求排放烟气的粉尘浓度低于50毫克/标准立方米，NOx低于200毫克/标准立方米，二氧化硫低于200毫克/标准立方米。现有的烟气除尘脱硫脱硝技术，主要是喷淋式除尘、吸收液脱硫脱硝、丝网除沫器进行气液分离，使用结果往往不尽如人意。随着污染物排放标准日趋严格，尤其是PM2.5标准即将实施，继续提高烟气除尘脱硫脱硝的效果就非常必要。

中国专利CN201088903Y公开了一种湿法烟气脱硫塔，包括塔体和数层石灰浆液喷淋装置。石灰浆液喷淋装置的上方设有除雾器，下方的塔体内侧壁上设有浆液再分布板，浆液再分布板向内侧环状凸出。浆液再分布板可使沿脱硫塔内壁流下的浆液重新会聚与分布，也起到了烟气导流板的功能。CN201711084U公开了一种湿法烟气脱硫塔，包括脱硫塔本体、烟气脱硫装置及烟气除雾器，脱硫塔本体的外侧壁上设有烟气预喷淋降温装置。烟气预喷淋降温装置倾斜向上并与脱硫塔本体的外侧壁呈60度夹角，内部设有喷淋管。烟气脱硫装置及烟气除雾器依次设置在脱硫塔内、烟气预喷淋降温装置上方。上述烟气脱硫塔存在的主要问题是：①除雾器如果使用常用的丝网式除雾器，容易被烟气中的粉尘堵塞，造成烟气脱硫塔的运行周期较短。为避免堵塞，就需要在烟气脱硫塔前单独设置烟气除尘装置(如静电除尘装置)；这就增加了设备投资和占地面积。另外，在烟气脱硫塔内的空塔气速较高时，丝网式除雾器的除沫效果较差；吸收液容易被烟气夹带出去，造成浪费并污染环境。通常，当空塔气速达到1.85米/秒时就有液体被烟气夹带出去。②除雾器如果使用常用的折流板式除雾器，在烟气脱硫塔内的空塔气速较低时除沫效果就较差；空塔气速较高时除沫效果更差。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于烟气净化的塔，以解决现有烟气脱硫塔使用丝网式除雾器或折流板式除雾器时分别存在的容易被烟气中的粉尘堵塞、除沫效果较差的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于烟气净化的塔，设有塔体，塔体内设有吸收液喷头，吸收液喷头的上方设有除沫单元，其特征在于：吸收液喷头的下方设有冷却除尘液喷头，冷却除尘液喷头的下方设有文丘里管除尘器，文丘里管除尘器的下方设有烟气分布器，除沫单元由丝网填料和位于其下方的除沫格栅填料组成，除沫格栅填料为带立体网格通道的填料层，由成排并列排列的条形板组成，除沫格栅填料中的各条形板沿长度方向倾斜于水平面，同一排条形板中的条形板相互平行，相邻两排条形板中的条形板与水平面的倾斜方向相反并且相互交叉，任意一排条形板两侧的两排条形板中的条形板错开布置。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：(1)本实用新型的塔体内设有冷却除尘液喷头和文丘里管除尘器，可以对经烟气分布器进入塔体内的含有粉尘以及SOx和/或NOx的待处理烟气进行除尘(同时将烟气冷却)，因此本实用新型除沫单元(包括丝网填料和除沫格栅填料)不容易被烟气中的粉尘堵塞，从而使塔的运行周期较长。本实用新型不需要在塔的前面单独设置烟气除尘装置，占地面积小；设置冷却除尘液喷头和文丘里管除尘器所增加的投资较少。(2)脱硫和/或脱硝后的烟气依次通过除沫格栅填料和丝网填料进行两级除沫后，所含的液沫(以及粉尘)基本上可以被除净；空塔气速较高(达3.21米/秒)时，液体仍不会被烟气夹带出去。

另外，本实用新型的丝网填料和文丘里管除尘器可以使用现有的丝网填料和文丘里管除尘器。除沫格栅填料的结构简单规整、易于制造；而且由于其本身结构方面的因素以及空隙率较高、条形板之间的垂直距离相对较大，所以烟气可以顺畅地通过除沫格栅填料、压降较小，使本实用新型的整塔压降也较小。同时，除沫格栅填料本身不容易被粉尘堵塞，且有一定的除尘功能。在对相同的含有粉尘的烟气进行除沫时，本实用新型除沫单元的持续使用时间约为现有丝网式除沫器的2～3倍。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型用于烟气净化的塔的结构示意图。

图2是除沫格栅填料的局部立体结构示意图(放大)。

图3是除沫格栅填料中任意一排条形板两侧的两排条形板中的条形板错开布置的示意图。

图4是一种吹扫孔的示意图；吹扫孔的底孔为矩形，出气孔为半椭圆形。

图5是图4中的A-A剖视图(放大)。

图6是第二种吹扫孔的示意图；吹扫孔的底孔为矩形，出气孔为梯形。

图7是第三种吹扫孔的示意图；吹扫孔的底孔和出气孔均为梯形。

图8是第四种吹扫孔的示意图；吹扫孔的底孔和出气孔均为半椭圆形。

图1至图8中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图1，本实用新型用于烟气净化的塔设有塔体9。塔体9包括立式圆筒形的筒体，筒体设有顶部封头和底部封头；顶部封头上设有净化烟气出口管10，底部封头上设有紧急泄放管16。塔体9内设有吸收液喷头6，吸收液喷头6的上方设有除沫单元，除沫单元设于塔体9的上部。吸收液喷头6的下方设有冷却除尘液喷头5，冷却除尘液喷头5的下方设有文丘里管除尘器3和浆液收集盘14。文丘里管除尘器3和浆液收集盘14的下方设有烟气分布器1，烟气分布器1位于塔体9的下部。吸收液喷头6、冷却除尘液喷头5设于塔体9的中部区域。

参见图1，浆液收集盘14呈倒置圆锥面形，顶部边缘连接于塔体9的内侧壁上，底部设有浆液排出管15；浆液排出管15经塔体9的侧壁伸出塔体9外。文丘里管除尘器3由下部的收缩管、中部的喉管和上部的扩张管组成。文丘里管除尘器3穿过浆液收集盘14并与之固定连接；文丘里管除尘器3的底部入口位于浆液收集盘14的下方，顶部出口位于浆液收集盘14的上方。图1所示的烟气分布器1为半管式烟气分布器；烟气分布器1还可以使用现有其它型式的烟气分布器。

参见图1，除沫单元由丝网填料8和位于其下方的除沫格栅填料7组成。参见图1、图2和图3，除沫格栅填料7为带立体网格通道的填料层，由成排并列排列的条形板20组成，条形板20均为平面形长条板。除沫格栅填料7中的各条形板沿长度方向倾斜于水平面，沿宽度方向垂直于一个共同的垂直平面。同一排条形板中的条形板相互平行，相邻两排条形板中的条形板与水平面的倾斜方向相反并且相互交叉。任意一排条形板两侧的两排条形板中的条形板错开布置；即在沿条形板宽度方向的垂直投影面上，所述两侧的两排条形板，一排条形板中的各条形板分别位于另一排条形板中相邻的两块条形板之间(最好是正中)的位置。如图3所示，涂黑的一排条形板位于中间，空白的一排条形板和涂灰的一排条形板分别位于其两侧；在沿条形板宽度方向的垂直投影面上，各空白条形板分别位于相邻两块涂灰的条形板之间(正中)的位置，各涂灰的条形板分别位于相邻两块空白条形板之间(正中)的位置。除沫格栅填料7中的条形板采用上述的设置方式，总的目的是：可以强化进入除沫格栅填料7中的烟气所含的液沫和细小颗粒粉尘与条形板的碰撞，促进所述液沫与细小颗粒粉尘的积聚。

参见图2，除沫格栅填料7中，相邻两排条形板的交叉处一般采用榫槽连接或焊接连接。

丝网填料8和除沫格栅填料7均为圆盘形，上下表面均为平面；丝网填料8放置于除沫格栅填料7的上表面上。

参见图2以及图4至图8，在进入除沫格栅填料7中的烟气粉尘含量较高时，本实用新型可以在除沫格栅填料7中的条形板上均设置吹扫孔30。吹扫孔30包括平面形的底孔31，底孔31的上方设有顶盖32。底孔31和顶盖32各有一个下边缘，两个下边缘之间形成出气孔33；底孔31和顶盖32其余的边缘相互连接。图4所示的吹扫孔30，底孔31为矩形，出气孔33为半椭圆形。图6所示的吹扫孔30，底孔31为矩形，出气孔33为梯形。图7所示的吹扫孔30，底孔31和出气孔33均为梯形。图8所示的吹扫孔30，底孔31和出气孔33均为半椭圆形。上述各种吹扫孔30，一般均采用冲压方法制造。图6至图8所示的吹扫孔30在相当于图4中A-A位置的剖视图，均与图5相同。由图5可见，出气孔33基本上垂直于条形板20。底孔31和出气孔33为梯形时，最好为等腰梯形。各种吹扫孔30的底孔31的面积一般均为30～150平方毫米，出气孔33的面积一般均为底孔31面积的1/5～1/3。一块条形板上设置多个吹扫孔30，相邻两个吹扫孔30之间的距离一般为30～200毫米。

在进入除沫格栅填料7中的烟气粉尘含量不是很高时，本实用新型就不需要在除沫格栅填料7中的条形板上设置吹扫孔30，如图1、图3所示。

参见图1至图3，本实用新型的主要结构参数一般如下：在除沫格栅填料7中，相邻两排条形板之间的夹角α一般为20～170度；夹角α最好为30度、45度或60度。同一排条形板中相邻两块条形板之间的垂直距离s一般为30～200毫米，取相同的数值。相邻两排条形板之间的所述垂直距离s，可取相同或不同的数值。条形板20的宽度e均为20～200毫米。除沫格栅填料7的空隙率一般为99.1％～99.6％，比表面积一般为50～125平方米/立方米。所述空隙率是指单位体积的除沫格栅填料7中空隙所占的体积百分数，比表面积是指单位体积的除沫格栅填料7中条形板总的表面积。除沫格栅填料7中条形板的厚度，一般均为1～3毫米。

文丘里管除尘器3中，收缩管的大小头管径比一般为1.1～1.5(最好为1.2)，扩张管的大小头管径比一般为2.0～3.0(最好为2.5)；可根据塔体9内直径D的大小和除尘效果要求，调整上述的管径比以及收缩管和扩张管大小头的管径。文丘里管除尘器3一般均匀设置多个，设置数量主要根据塔体9的内直径D确定。相邻两个文丘里管除尘器3轴心线的间距一般为300～600毫米。

参见图1，本实用新型用于烟气净化的塔，丝网填料8的高度a一般为50～100毫米(最好为100毫米)，除沫格栅填料7的高度b一般为200～600毫米(最好为400毫米)。丝网填料8可以使用中国行业标准《HG/T21618-1998丝网除沫器》中规定的气液过滤丝网，如SP、HP、DP或HR型的气液过滤丝网。

参见图1，丝网填料8和除沫格栅填料7安装于本实用新型的塔体9内。除沫格栅填料7的直径d要略小于塔体9的内直径D，以便于安装；D一般为0.8～12米。丝网填料8未安装时，直径略大于塔体9的内直径D；安装后，其侧面紧贴塔体9的内侧壁。除沫格栅填料7的下表面支撑于支撑件2上，丝网填料8的上表面用压圈4压紧，以此将丝网填料8和除沫格栅填料7固定于塔体9内。支撑件2和压圈4可以使用现有常用的支撑件和压圈，例如可以使用工字钢梁一立板式格栅结构的支撑件以及立板式格栅结构的压圈。文丘里管除尘器3可以使用各种常用的构件固定于塔体9内。

本实用新型，冷却除尘液喷头5和吸收液喷头6可以使用现有的各种液体喷头。冷却除尘液喷头5设置一组，一组设置一层或上下几层，每层设置一个或多个，按常规方式布置，保证喷淋出的冷却除尘液12能够将塔体9的水平截面覆盖。冷却除尘液12通常为水。

本实用新型除对烟气进行除尘、除沫外，当只进行烟气脱硫或只进行烟气脱硝时，吸收液喷头6设置一组，一组设置一层或上下几层，每层设置一个或多个，按常规方式布置，保证喷淋出的吸收液13能够将塔体9的水平截面覆盖。烟气脱硫时，吸收液13使用脱硫吸收液，烟气中的SOx与之反应被除去。脱硫吸收液为脱硫剂与水混合形成的溶液，脱硫剂为氢氧化钠、胺液或氨等。烟气脱硝时，吸收液13使用脱硝吸收液，烟气中的NOx与之反应被除去。脱硝吸收液为脱硝剂与水混合形成的溶液，脱硝剂为氨或尿素等。

同时进行烟气脱硫脱硝时，吸收液喷头6设置上下两组。下面一组吸收液喷头用于喷淋脱硫吸收液，上面一组吸收液喷头用于喷淋脱硝吸收液。每组吸收液喷头的设置如上文所述。

参见图1，冷却除尘液喷头5一般是使用向下喷淋冷却除尘液12的单向喷头，比如使用CN201454359U所述的液体喷头。操作过程中，冷却除尘液12通过管道进入冷却除尘液喷头5，冷却除尘液喷头5向下喷淋出冷却除尘液，形成圆锥体形的冷却除尘液喷淋区(圆锥顶角最大可达到165度)，将下方的塔体9的水平截面覆盖。

参见图1，吸收液喷头6一般是使用能够同时向上和向下喷淋吸收液13的双向喷头，比如使用CN201702049U所述的液体喷头。操作过程中，吸收液13通过管道进入吸收液喷头6，吸收液喷头6同时向上和向下喷淋吸收液13。向下喷淋出的吸收液，形成圆锥面形的吸收液喷淋区(圆锥顶角最大可达到165度)，将下方的塔体9的水平截面覆盖；向上喷淋出的吸收液，形成倒置圆锥面形的吸收液喷淋区(圆锥顶角最大可达到165度)，将上方的塔体9的水平截面覆盖。

CN201454359U所述的液体喷头用作冷却除尘液喷头5、CN201702049U所述的液体喷头用作吸收液喷头6的主要优点是，结构简单、占位高度低，冷却除尘液和吸收液的喷淋面积大、分布均匀。在塔体9的内直径较小时，一个冷却除尘液喷头5喷淋出的冷却除尘液、一个吸收液喷头6喷淋出的吸收液，就可以将塔体9的水平截面覆盖(如图1所示)。冷却除尘液喷头5和吸收液喷头6成组设置的附图省略，参见前文的说明。另外，冷却除尘液喷头5也可以使用能够同时向上和向下喷淋冷却除尘液的双向喷头，吸收液喷头6也可以使用向下喷淋吸收液的单向喷头；有关的附图省略。

本实用新型各部件的材料，一般均为不锈钢(如316L、321型不锈钢)。

下面参照图1所示的用于烟气净化的塔、以烟气除尘-脱硫-除沫为例，说明本实用新型的操作过程。待处理的含有粉尘和SOx的烟气11(温度一般为180～250℃)经烟气分布器1进入塔体9内，自下而上流动。首先流经文丘里管除尘器3，在收缩管内加速流动；然后再通过喉管进入扩张管，在扩张管内减速流动。烟气由文丘里管除尘器3流出后，向上流经冷却除尘液喷头5向下喷淋出的冷却除尘液所形成的圆锥体形的冷却除尘液喷淋区；烟气中的粉尘被冷却除尘液液滴裹挟，向下落入浆液收集盘14中，同时烟气被冷却。上述过程，使烟气冷却至50～60℃，并使烟气中的大颗粒粉尘(占烟气中粉尘总量的大部分)被除去。

上述冷却除尘后的烟气向上流动进入吸收液喷头6的喷淋区；首先流经吸收液喷头6向下喷淋出的吸收液所形成的圆锥面形的吸收液喷淋区，再向上流经吸收液喷头6向上喷淋出的吸收液所形成的倒置圆锥面形的吸收液喷淋区，与吸收液13接触。吸收液13为脱硫吸收液；烟气中的SOx与吸收液13反应被除去，反应产物随反应后的吸收液向下流走。在上述过程中，烟气先后两次与吸收液接触，提高了气液接触机会以及传质和反应效率；同时，冷却除尘后烟气中剩余的细小颗粒粉尘被吸收液清洗掉一部分，防止了烟气夹带着它们继续上逸。

脱硫后的烟气含有少量液沫和细小颗粒粉尘，继续向上流动，依次通过除沫格栅填料7和丝网填料8。烟气在除沫格栅填料7中的立体网格通道内曲折流动，所含的大液滴和细小颗粒粉尘碰到除沫格栅填料7中的条形板后积聚在条形板的上表面上；待积聚到一定程度时，液滴与粉尘的积聚物顺着条形板的上表面向下滑落，不会被烟气大量夹带到除沫格栅填料7上方的丝网填料8上，避免了粉尘过快地堵塞丝网填料8。由除沫格栅填料7流出的烟气只剩有少量细微液滴和微量细小颗粒粉尘，继续随烟气向上流动，通过丝网填料8时大部分被过滤下来；细微液滴积聚成大液滴而落下，微量粉尘随之一同落下。这样，脱硫后的烟气通过除沫格栅填料7和丝网填料8两级除沫后，所含的液沫和粉尘基本上被除净，成为净化烟气。净化烟气最后由塔体9顶部的净化烟气出口管10流出，排放到大气中。

在上述的整个烟气除尘-脱硫-除沫过程中，用过的冷却除尘液、被除去的烟气中的粉尘、脱硫反应产物和反应后的吸收液，都积聚于浆液收集盘14内，形成浆液17。浆液17最终由设于浆液收集盘14底部的浆液排出管15连续排出塔体9外。

图1、图2以及图4至图8中，未注明附图标记的箭头表示烟气的流动方向。

本实用新型的烟气除尘-脱硝-除沫过程以及烟气除尘-脱硫脱硝-除沫过程，与上述的烟气除尘-脱硫-除沫过程类似，详细说明从略。

参见图2以及图4至图8，在进入除沫格栅填料7中的经冷却除尘并经脱硫和/或脱硝后的烟气粉尘含量较高、除沫格栅填料7中的条形板上设置吹扫孔30的情况下，所述烟气在除沫格栅填料7中的立体网格通道内流动时，一部分烟气由底孔31进入吹扫孔30，由出气孔33流出，沿除沫格栅填料7中条形板的上表面倾斜向下流动。这有助于积聚在所述条形板上表面上的液滴和粉尘顺着条形板的上表面倾斜向下滑落，以保持除沫格栅填料7的除沫、除尘效果。在除沫格栅填料7中的条形板上设置吹扫孔30，还有利于降低除沫格栅填料7的压降。

本实用新型用于烟气净化的塔，主要用于石油化工、热电、钢铁等行业，用于对烟气进行除尘、脱硫和/或脱硝以及除沫。

Claims (3)

1.一种用于烟气净化的塔，设有塔体(9)，塔体(9)内设有吸收液喷头(6)，吸收液喷头(6)的上方设有除沫单元，其特征在于：吸收液喷头(6)的下方设有冷却除尘液喷头(5)，冷却除尘液喷头(5)的下方设有文丘里管除尘器(3)，文丘里管除尘器(3)的下方设有烟气分布器(1)，除沫单元由丝网填料(8)和位于其下方的除沫格栅填料(7)组成，除沫格栅填料(7)为带立体网格通道的填料层，由成排并列排列的条形板(20)组成，除沫格栅填料(7)中的各条形板沿长度方向倾斜于水平面，同一排条形板中的条形板相互平行，相邻两排条形板中的条形板与水平面的倾斜方向相反并且相互交叉，任意一排条形板两侧的两排条形板中的条形板错开布置。

2.根据权利要求1所述的用于烟气净化的塔，其特征在于：除沫格栅填料(7)中的条形板上均设有吹扫孔(30)，吹扫孔(30)包括平面形的底孔(31)，底孔(31)的上方设有顶盖(32)，底孔(31)和顶盖(32)各有一个下边缘，两个下边缘之间形成出气孔(33)，底孔(31)和顶盖(32)其余的边缘相互连接。

3.根据权利要求1或2所述的用于烟气净化的塔，其特征在于：冷却除尘液喷头(5)设置一组，吸收液喷头(6)设置一组或设置上下两组。

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