一種高效低阻的錯流式移動床脫硫塔的製作方法

2023-05-23 01:36:46

專利名稱：一種高效低阻的錯流式移動床脫硫塔的製作方法
技術領域：
本專利涉及一種為電廠鍋爐、冶金以及化工行業廢氣進行脫硫的活性焦幹法脫硫塔，尤其涉及一種對各種含SO2工業廢煙氣進行脫硫並可實現硫資源化的錯流式移動床脫 硫塔。
背景技術：
煙氣脫硫是目前世界上控制SO2汙染的主要手段。目前電力及冶金行業大多採用 石灰石-石膏溼式脫硫工藝，該方法採用石灰石作為脫硫劑，脫硫產物為石膏。然而該工藝 過程中存在耗水量大，脫硫石膏因無法利用致使大量堆積造成二次汙染以及硫資源浪費等 問題，隨著節能減排及循環經濟理念的深入，該工藝的使用在很大部分地區受到了一定程 度的限制。活性焦幹法脫硫工藝採用活性焦作為吸附劑，在一定溫度條件下，活性焦吸附煙 氣中SO2、氧和水蒸氣，在活性焦表面活性點的催化作用下SO2氧化為S03，SO3與水蒸汽反應 生成硫酸，吸附在活性焦的表面上。吸附後的活性焦高溫加熱解析生成S02、CO2和H2O等， 氣體中SO2含量20% 40%可以根據需要加工為硫酸、單質硫等化工產品，脫附後的活性 焦可以循環使用。該工藝過程基本不消耗水，活性焦可循環使用，脫硫效率高，系統阻力低， 可回收硫資源等優點越來越被廣泛的應用在電力、冶金及化工行業。吸附式脫硫塔是活性焦幹法脫硫工藝的核心設備，工業應用較多的是固定床脫硫 塔和移動床脫硫塔，其中固定床脫硫塔的間歇式操作方式不能適應處理大煙氣量情況，而 移動床脫硫塔具有處理煙氣量大、阻力低等特點得到廣泛的應用。按照煙氣與活性焦接觸 方式移動床脫硫塔又可分為並流、逆流以及錯流三種形式，錯流移動床集逆流移動床和徑 向固定床反應器的優點於一體，該床型由於氣體與固體的流路分離，便於氣固相的分離處 理；它的優點是氣固接觸面積大、處理氣量大、壓降小、催化吸附反應速率快，且為採用小顆 粒的催化劑提高空間速度創造了條件，從而提高了設備的空時產率。目前的錯流式移動床脫硫塔採用側進側出進氣方式，見附圖1，進氣煙道7從一側 進氣，進入進氣室6，活性焦層2從上而下有移動的活性焦移動，煙氣從進氣室6穿過活性焦 層2進入到位於兩邊的出氣室3，然後匯聚後再從另一側的出氣煙道1排出。這種結構的錯 流式移動床脫硫塔存在的問題如下1、進出口煙道(1、7)為兩側布置，整體結構不夠緊湊，佔地面積較大，無法適應場 地有限制的情況。2、現有技術中的進氣方式存在一定缺陷，一方面由於進氣煙道7無導流裝置難以 保證進氣室6內氣流分布的均勻性，而且容易在進氣煙道內產生渦流，從而增加系統阻力； 另一方面由於活性焦從上而下落下，最上層的活性焦吸附能力較強，越向下活性焦吸附能 力越弱，但是煙氣是從側面進入，與活性焦層2進行接觸，這樣沿活性焦層2高度方向上的 煙氣負荷分布無法與該方向上活性焦的吸附能力相匹配，從而導致難以獲得較高的脫硫效 率。

發明內容
本發明的目的是提供一種高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，這種裝置煙氣處理量 大、阻力低、氣流分布均勻、可顯著提高脫硫效率。為了達到上述目的，本發明提供了如下技術方案一種高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，包括一脫硫塔主體，以及設置在所述主 上的進氣煙道與出氣煙道，設置在所述主體下方的出料鬥，所述脫硫塔主體包括設置在中 間的進氣室、設置在所述進氣室兩側的活性焦層、分別設置在所述活性焦層側面的出氣室、 所述進氣煙道與所述進氣室連接，所述進氣室與與所述活性焦層導通，所述活性焦層與所 述出氣室導通，所述出氣室的頂端通過至少一對導通煙道與所述出氣煙道連接。作為本技術方案的進一步改進，所述進氣煙道設置在所述脫硫塔主體的底端，所 述出氣煙道設置在所述脫硫塔主體的頂端。作為本技術方案的進一步改進，所述進氣煙道內設置至少一個導流板。本專利中 採用三個導流板。進一步地，所述導流板包括用於對氣流進行轉向的弧形段與用於對轉向 後的氣流進行穩流的直邊形段。作為本技術方案的進一步改進，所述導通煙道設置在所述活性焦層的上方，所述 出氣煙道設置在所述進氣室的上方，所述出氣室、所述導通煙道、所述出氣煙道這三者的頂 端均處於同一水平面使所述脫硫塔主體頂部為一平面。進一步地，所述脫硫塔主體為類似長方體，所述導通煙道為3對，所述導流板為3 個。進一步地，所述導通煙道與所述出氣室及所述出氣通道圍成4個活性焦堆料區。更進一步地，所述堆料區的縱截面為上窄下寬的梯形形狀。本發明的脫硫塔採用類似長方體形，矩形截面，煙氣過流面積大，通過在進氣室兩 側分別設置活性焦層及出氣層，可滿足工業過程中處理大煙氣量的情況，現有的脫硫塔往 往高數十米，施工時往往需要現場製作，安裝，費時費力，本專利的整個裝置中每個部件均 可以直接組裝連接，結構簡單緊湊，容易實現模塊化生產，這樣安裝方便快捷，維修也極為 方便。脫硫塔進氣方式一般有三種側向進氣、頂部進氣底部出氣，底部進氣頂部出氣， 對這三種進氣方式採用流場數值模擬計算，結果表明採用底部進氣頂部出氣方式下的煙氣 從底部進氣後沿活性焦流動方向過床流速逐漸減小，而活性焦從上而下的吸附能力正好由 強而弱，這樣接近頂部流速相對較高的煙氣與吸附能力較強的新鮮活性焦可迅速接觸發生 吸附反應，而接近底部流速相對較低的煙氣則與活性焦可以緩慢而充分的接觸反應，從而 實現了合理分配沿活性焦層高度方向的煙氣負荷，匹配了不同床層高度上的活性焦吸附能 力，實現了活性焦吸附能力最大化，大大提高系統的脫硫效率。同時在脫硫塔底部進氣煙道內設置導流板，導流板的形狀及安裝位置根據優化計 算設計出來，可確保沿塔長度方向上進氣室及活性焦層內煙氣流速分布均勻，避免發生氣 流漩渦及煙氣短路等流場缺陷。出氣室後的導通煙道流通面積大，煙氣流速低，匯合過程壓 力損失小，導致整個脫硫塔整體阻力低。脫硫塔活性焦層除去頂部堆料段外分別有三處空腔，為充分利用空間，實現脫硫塔結構的緊湊化，將此三處空腔製作為導通煙道，對稱的兩側出氣室頂部煙氣分別經多對 並聯煙道後匯集到位於進氣室頂部的出氣煙道後流出脫硫塔。導通煙道頂部、出氣煙道頂 部、出氣室三者頂部平齊為一水平面，脫硫塔整體為類似長方體，這樣頂部平面可作為檢修 平臺，結構緊湊規整。


圖1為現有技術中脫硫塔的結構示意圖；圖2為本專利脫硫塔的結構示意圖；圖3為圖2的縱截面剖面圖；圖4為圖2的A-A剖面圖；圖5為圖2的B-B剖面圖；圖6為本專利裝置的模塊化組裝示意圖；圖中標號說明1-出氣煙道 2-活性焦層 3-出氣室 4-導通煙道 5-堆料區6-進氣室 7_進氣煙道8-出料鬥9-導流板
具體實施例方式現結合附圖與具體實施方式
對本專利做進一步詳細說明實施例一本實施例為使用在冶金行業環境集煙系統的脫硫塔，如圖2所示，脫硫塔主體由 進氣室6、活性焦層2、出氣室3、出料鬥8、頂部導通煙道4、進氣煙道7及出氣煙道1組成。 環集煙氣溫度為60°C，直接自進氣煙道7經弧形直邊導流板9導向後向上流動進入進氣室 3，分流後側向穿越兩側對稱的活性焦層2，活性焦受重力作用從加料口經堆料區5以一定 速度向下移動，與側向流入的煙氣形成錯流接觸，發生吸附反應脫除其中絕大部分有害氣 體SO2,脫硫後的煙氣流入出氣室3經過兩側導通煙道4匯合進入出氣煙道7流出脫硫塔， 吸附飽和的活性焦向下流動進入底部出料鬥8。參閱圖3，底部進氣煙道7內設置多塊弧形直邊導流板9，一方面對進氣煙道7流 入的煙氣合理導向，消除漩渦流；另外導流板9可起到合理分配沿吸收塔長度方向的煙氣 負荷，實現在該方向上煙氣流場的均布。參閱圖4、圖5，可以清楚的看出本專利裝置的具體結構，結合圖6，可以看出，本專 利裝置中，活性焦層2上方設置有導通煙道4，導通煙道4與出氣室3、出氣通道1分別圍成 四個堆料區5，堆料區5的縱截面或者為上窄下寬的梯形形狀或者為長方形，設置成截面為 梯形的堆料區主要是考慮實際使用中堆料的具體情況，這樣充分利用堆料空間。本專利裝置的一個顯著特點是模塊化，參見圖6，實際使用中，脫硫塔的高度一般為數十米，整體建造費時費力，如果採用模塊化生產，則極為方便快捷，如圖6，將整個脫硫 塔分為上中下三組，每組約4米高度，分別將活性焦層2、出氣室3組裝到位於中央的進氣 室6上，對於最上面的這組，將出氣煙道1組裝到進氣室6上，將導通煙道4分別組裝到出 氣室3與出氣煙道1之間，然後將中間這組疊置到下面這組上，將上面那組疊置到中間這組 上，結合部位可以採用焊接或者密封固定的方式。
實施結果表明，該脫硫塔內流場分布合理，沿床高方向自上而下呈遞減趨勢的煙氣分布形式對吸附反應十分有利，系統脫硫效率比現有技術中的脫硫塔可提高2-5%。脫硫 塔系統阻力下降50-100Pa，脫硫系統風機能耗顯著下降。實施例二 本實施例為一硫酸製備裝置尾部使用本發明的脫硫塔進行煙氣脫硫，脫硫塔的整 體結構如實施例1，增溼降溫後的煙氣進入脫硫塔經活性焦吸附後脫除SO2,脫硫效率可達 95%以上，而現有技術的脫硫塔的脫硫效率一般只有90%左右。本領域技術人員應該認識到，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了使本領 域技術人員能夠更好的理解本專利內容，不應理解為是對本專利保護範圍的限制，只要是 根據本專利所揭示精神所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護範圍。
權利要求
一種高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，包括一脫硫塔主體，以及設置在所述主體上的進氣煙道與出氣煙道，設置在所述主體下方的出料鬥，其特徵在於所述脫硫塔主體包括設置在中間的進氣室、設置在所述進氣室兩側的活性焦層、分別設置在所述活性焦層側面的出氣室、所述進氣煙道與所述進氣室連接，所述進氣室與與所述活性焦層導通，所述活性焦層與所述出氣室導通，所述出氣室的頂端通過至少一對導通煙道與所述出氣煙道連接。
2.根據權利要求1所述高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，其特徵在於所述進氣煙道 設置在所述脫硫塔主體的底端，所述出氣煙道設置在所述脫硫塔主體的頂端。
3.根據權利要求2所述高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，其特徵在於所述進氣煙道 內設置至少一個導流板。
4.根據權利要求3所述高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，其特徵在於所述導流板包 括用於對氣流進行轉向的弧形段與用於對轉向後的氣流進行穩流的直邊形段。
5.根據權利要求1至4任一權項所述高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，其特徵在於 所述導通煙道設置在所述活性焦層的上方，所述出氣煙道設置在所述進氣室的上方，所述 出氣室、所述導通煙道、所述出氣煙道這三者的頂端均處於同一水平面使所述脫硫塔主體 頂部為一平面。
6.根據權利要求5所述高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，其特徵在於所述脫硫塔主 體為類似長方體，所述導通煙道為3對，所述導流板為3個。
7.根據權利要求6所述高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，其特徵在於所述導通煙道 與所述出氣室及所述出氣通道圍成4個活性焦堆料區。
8.根據權利要求7所述高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，其特徵在於所述堆料區的 縱截面為上窄下寬的梯形形狀。
全文摘要
本發明公開了一種高效低阻的錯流式移動床脫硫塔，包括一脫硫塔主體，以及設置在所述主體上的進氣煙道與出氣煙道，設置在所述主體下方的出料鬥，所述脫硫塔主體包括設置在中間的進氣室、設置在所述進氣室兩側的活性焦層、分別設置在所述活性焦層側面的出氣室、所述進氣煙道與所述進氣室連接，所述進氣室與與所述活性焦層導通，所述活性焦層與所述出氣室導通，所述出氣室的頂端通過至少一對導通煙道與所述出氣煙道連接。這種裝置煙氣處理量大、阻力低、氣流分布均勻、可顯著提高脫硫效率。
文檔編號B01D53/08GK101810981SQ20091021567
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者劉靜, 唐夕山, 陸大慶 申請人:上海克硫環保科技股份有限公司