具有气体导流和液柱湍冲的烟气脱硫塔制造技术

具有气体导流和液柱湍冲的烟气脱硫塔，涉及一种利用气体导流装置和液柱湍冲技术强化传质的烟气脱硫塔设备。本发明专利技术的技术特征是在烟气进口区内设有对气体进行导流均布的蜂窝格栅填料；在循环喷头区内布置喷嘴，喷嘴采用双层布置，同一层内相邻的两个喷嘴所成的角度α为３０°～８０°。由于该系统布置有气体分布装置和特殊的喷嘴设置，与普通液柱塔相比，在相同塔径下传质效率提高２０～３０％，气体处理量可增加１５～２０％，液气比可下降２０～３０％，而且压降只增加了３００Ｐａ，大大降低了设备固定投资和操作成本，使得脱硫剂得到充分利用。尤其适用于塔径大于１０ｍ的烟气脱硫塔。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用气体导流装置和液柱湍冲技术强化传质的烟气脱硫塔设备，特别涉及大型发电厂的燃煤锅炉的烟气脱硫及环境保护技术；尤其适用于塔径大于10m的烟气脱硫塔，主要应用领域是针对大型火电厂。
技术介绍
2000年我国SO2的排放总量为2000万吨，由于SO2排放所造成的酸雨对我国的生态环境和工农业生产带来了巨大损失，当前我国的酸雨区已经接近国土面积的40％，因此减少SO2排放已经迫在眉睫。其中由火电厂的燃煤锅炉排放的SO2占有很大比重。火电厂的烟气脱硫工艺大体可分为干法、湿法和半干法。其中湿法石灰/石灰石脱硫技术具有脱硫率高，对煤的适应性好，吸收剂来源广及利用率高，装置运行的可靠性好等优点，因此在烟气脱硫装置中占有很大比重。在湿法工艺中，吸收和氧化发生在气-液-固三相系统，因此十分复杂。在工艺确定之后，设计和发展高效气液接触设备就成为关键。当前的脱硫塔有喷淋空塔、填料塔和液柱塔。喷林空塔结构简单，但传质效率较低；填料塔的传质效率高，但容易结垢，因为烟气脱硫是一个气-液-固三相反应体系。其中液柱塔近几年发展较快。中国专利技术专利公开号CN1117889A和CN1221647A公开了一种液柱喷射烟气脱硫技术，其主要特点是改填料塔为喷射塔，在塔内设置喷射装置，将脱硫剂浆液通过喷嘴向上喷射，在此过程中使其与烟气中二氧化硫充分反应，实现高效脱硫，并能防止结垢和堵塞。同时，将脱硫反应区和脱硫副产物氧化区设置在同一塔体内，能有效节省系统的占地面积，因此该系统得到了较好的应用。在应用过程中发现，液柱塔的传质效率比较低，液气比较大，操作费用高，有待于进一步改进。传质效率低有两个原因，一个是由于烟气量很大，所需的烟气脱硫塔的直径非常大，而塔的高度一般较低，容易存在沟流；另外一个原因是气液传质效率低，对于垂直向上喷射的液柱塔，由于液柱在下落的过程中分散成的液滴较大，因此传质比表面积较小，传质系数也小，需要大量的吸收液循环以增加液气比，这使得操作费用大大增加。综上所述很有必要对液柱烟气脱硫塔进行传质强化。传质强化可以从两方面入手，对于沟流的影响可以利用填料减小，同时填料可以增加气液传质的接触面积，但增加的填料一定要能防止结垢；增大传质面积的措施，可以利用喷嘴成一定角度设置，使得向上喷射的液柱形成撞击，撞击会生成小的液滴，使得传质面积增大，另外在撞击过程中发生液滴或者气泡的强烈湍动和更新，增大传质系数。在烟气脱硫塔中，尤其需要表面更新，因为随着吸收的进行，液滴表面的pH会很低，此时液相的传质阻力很大，需要对液滴表面迅速进行更新。
技术实现思路
本专利技术的目的是为大型火电厂提供一种具有气体导流和液柱湍冲的烟气脱硫塔，使其有效的克服现有技术中由于塔径较大而存在的传质效率比较低，液气比较大，操作费用高等缺陷。本专利技术的技术方案如下一种具有气体导流和液柱湍冲的烟气脱硫塔，自下而上依次分为循环氧化区，烟气进口区，循环喷头区，液气接触传质区和除沫区；在所述的循环氧化区设有烟气入口通道，在循环喷头区设有循环浆液入口，烟气脱硫塔的顶部设有烟气出口，其底部设有循环浆液出口，其特征在于在所述的烟气进口区内设有对气体进行导流均布的蜂窝格栅填料；在循环喷头区内布置喷嘴，喷嘴采用双层布置，同一层内相邻的两个喷嘴所成的角度α为30°～80°。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果由于该系统布置有气体分布装置和特殊的喷嘴设置，与普通液柱塔相比，在相同塔径下传质效率提高20～30％，气体处理量可增加15～20％，液气比可下降20～30％，而且压降只增加了400Pa，大大降低了设备固定投资和操作成本，使得脱硫剂得到充分利用。附图说明图1为本专利技术提供的具有气体导流和液体湍冲的烟气脱硫塔的结构示意图。图2为喷嘴布置的示意图。图中1.烟气入口通道；2.循环浆液入口；3.烟气出口；4.除沫区；5.液气接触传质区；6.循环喷头区；7.格栅填料；8.烟气进口区；9.循环氧化区；10.循环浆液出口；11.喷嘴。具体实施例方式本专利技术涉及一种利用格栅填料(专利号ZL93213845.4)进行气体均布导流并利用吸收液湍冲碰撞强化传质的塔器结构。本专利技术在烟气进口区8内采用蜂窝格栅填料7对气体进行导流均布，这种格栅采用了高压聚乙烯等高分子材料，耐腐蚀且不容易结垢；同时选用的格栅的网格较大(格栅空格大小为30cm～70cm)，使得气体通过格栅时的压降较小，与空塔相比，格栅同时增大气液接触面积。喷嘴11采用双层布置，同一层内相邻的两个喷嘴成的角度α从30°到80°，使向上喷射的两股流产生碰撞，分散成更小的液滴使传质表面积增加，并且同时使液滴进行表面更新；两层喷嘴喷出的液体覆盖了整个截面，防止沟流产生。本烟气脱硫塔操作过程如下，从电除尘器来的烟气经过烟气入口通道1进入烟气脱硫塔的烟气进口区8，烟气进口区8内放置有格栅填料7，烟气经过蜂窝格栅填料7进行气体均布后进入液气传质区5，含有碳酸钙或其他吸收剂的循环浆液经过循环浆液入口2进入循环浆液区6，由喷嘴11向上喷洒形成循环浆液的液柱，液柱在上升过程中或上升到最高端后发生碰撞，迅速分散成小液滴，小液滴在下降的过程中和上升的烟气气流进行接触传质，脱硫后的气体进入除沫区4，将夹带的小液滴过滤，然后从烟气出口3出去；吸收二氧化硫后的液滴通过蜂窝格栅进入循环氧化区9，在循环氧化区内，亚硫酸钙经过空气强制氧化变成硫酸钙，含有硫酸钙的浆液通过循环浆液出口10流出烟气脱硫塔。下面的实验结果充分说明本专利技术的技术方案所具有的突出性效果. 首先进行了格栅填料进行气体均布的实验。将蜂窝格栅填料(专利号ZL93213845.4)装入直径为600mm的塔中，以水中氧的解吸为实验体系，研究结果表明加入高度为0.8m的格栅间隔为60mm的蜂窝格栅填料后，在液体流量为7.5m3/hr到31m3/hr范围内，气体流量在1000Nm3/hr到5000Nm3/hr范围内，与空塔相比，传质效率提高20～30％，最大气体通量可以提高30～40％，而且压降只增加了400Pa。因此蜂窝格栅填料既可以实现气体均布，又可以提高气液接触的传质效率。接着进行了液柱单股喷射与液柱两股撞击进料的传质效果的比较实验。在直径为50mm，高为200cm的有机玻璃塔中，以纯水吸收空气中的SO2做为实验体系，进行了液柱从下向上的单股液柱的喷射实验，还进行了液体分成两股从塔的两边以对撞方式进料的强化实验，其中单股液柱喷射实验时的进料口在塔的下部，对撞实验时的进料口在塔的上部，两个实验中采用的喷射管的内径均为0.47mm。实验结果表明在相同气液量的条件下，对撞时的体积传质系数比液柱向上喷射时的体积传质系数提高了2～3倍，SO2吸收率提高了30～40％，实验结果充分表明液柱撞击可以强化传质。基于以上的实验研究，我们提出了通过喷嘴的布置实现塔内液柱的撞击以强化传质。具体方式如下喷嘴分两层布置，同一层喷嘴两两之间呈一定角度相对布置(两个喷嘴连线相交所成的角度α从30°到80°)，这样在喷嘴之间喷出的液体发生碰撞，通过碰撞产生更小的液滴，同时碰撞使液滴发生强烈的湍动，迅速进行表面更新，在此基础上，通过两层布置可以大大增加液体喷淋密度，提供更大的气液接触面积。权利要求1.一种具有气体导流和液柱湍冲的烟气脱硫塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有气体导流和液柱湍冲的烟气脱硫塔，自下而上依次分为循环氧化区（９），烟气进口区（８），循环喷头区（６），液气接触传质区（５）和除沫区（４），在循环氧化区８设有烟气入口通道（１），在循环喷头区设有循环浆液入口（２），烟气脱硫塔的顶部设有烟气出口（３），其底部设有循环浆液出口（１０），其特征在于：在所述的烟气进口区（８）内设有对气体进行导流均布的蜂窝格栅填料（７）；在循环喷头区（６）内布置喷嘴，喷嘴采用双层布置，同一层内相邻的两个喷嘴所成的角度α为３０°～８０°。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉军，吴国华，朴香兰，朱慎林，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]