塔頂排放式廢氣脫硫方法及其脫硫塔的製作方法

2023-09-16 00:29:55

專利名稱：塔頂排放式廢氣脫硫方法及其脫硫塔的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種塔頂排放式鍋爐廢氣逆流淨化排放一體化脫硫方法，尤其涉及從鍋爐廢 氣中回收硫氧化物的工藝，還涉及塔頂排放式逆流廢氣淨化脫硫塔，屬於電力、環保和化工 技術領域，尤其適合鍋爐廢氣脫硫的技術領域。
背景技術：
龐大的煙囪一直是廣大鍋爐、火電廠的必備裝置。而且，煙囪的施工工藝非常複雜，影 響工業生產的維護、加固、增強性施工一般受到排斥。例如，以煤或石油為燃料的火力發電 廠排放大量鍋爐煙道氣，經過煙囪直接排向大氣。電廠鍋爐的排放煙囪高度在120 250m之 間， 一般都採用鋼筋混泥土材料作為強度外殼。由於廢氣中含有SOx、 NOx、 HC1和HF等 酸性氣態物質，尤其其中的S03氣體，使得廢氣表現出酸露點腐蝕性。廢氣的酸露點隨廢氣 屮S03和水汽含量增加而增加， 一般在100 150。C之間。為了確保廢氣排放過程中不出現酸 露點腐蝕，從鍋爐系統出口，即通常的鍋爐引風機出口的廢氣溫度比露點高15 25。C。但是， 為了安全和設計保守起見，煙囪內壁都需要內襯保溫，尤其是防腐材料，在與廢氣接觸的最 裡層襯以耐酸膠泥，次裡層襯以耐酸磚。
隨著環保要求越來越嚴格，電廠或鍋爐都需要安裝廢氣脫硫裝置，且主流的廢氣脫硫技 術都是含水漿液洗滌吸收的方法，或稱為溼法，脫硫劑是鹼性物質，比如天然的石灰石，即 碳酸鈣，氧化鎂/碳酸鎂，氫氧化鈉/碳酸鈉，或者合成氨等，脫硫產品分別是石膏(二水硫酸 鈣晶體)，七水硫酸鎂晶體，硫酸鈉或硫酸銨。這些方法的一個共同點都是，脫硫尾氣排放溫 度低於酸露點腐蝕溫度，而且接近廢氣水飽和的水露點溫度，在40 60。C之間，儘管在脫硫 脫硫塔，通常稱為脫硫塔中，S03的脫除效率也很高，但是由於S03遇水會形成酸霧，不可 能100%去除，脫硫後的尾氣含有硫酸霧，仍然表現出明顯的腐蝕性。
消除脫硫尾氣酸霧不能採用加熱的辦法，因為硫酸的沸點大於320°C，不可能消耗巨大 的能量將尾氣加熱到超過硫酸的沸點。
現有的方法是對鍋爐原有煙囪進一步實施防腐蝕處理，比如在原有的耐酸膠泥層再內襯 防腐材料，增強其防腐蝕能力。對於新建機組，增強性防腐使施工周期大大延長，而且增強 性防腐使煙囪建設費用增加，後續維護和防腐材料更新的難度也很大。對於老機組，如果對 原有煙囪進行新的防腐處理，施工難度大，施工周期長，更關鍵的是，這對機組或鍋爐的生 產會造成較大影響，在實踐中缺乏應用價值。

發明內容
本發明公開了一種塔頂排放式鍋爐廢氣逆流淨化脫硫方法，還公開了使用該方法的新型 塔頂排放式鍋爐廢氣逆流淨化排放一體化脫硫塔，尤其公開了一種從鍋爐廢氣中回收硫氧化 物的脫硫塔。該方法使廢氣在淨化脫硫塔內部逆流向上，淨化廢氣最後直接從淨化脫硫塔的 排煙道排放，不再需要經原來龐大的煙囪排放。這樣，原來的煙囪不再需要進行防腐增強處 理，甚至原來的煙囪被完全廢棄，克服了現有技術存在的上述缺陷。
該方法還通過並聯噴淋器提高了廢氣淨化效果，通過雙級除沫器去除淨化廢氣中的液沫。 本發明的主要技術創新在於，它公開了一種由上至下布置有填料段、噴淋段和鼓泡段的塔頂排放式逆流廢氣淨化脫硫方法。其中，廢氣進口布置再噴淋段和鼓泡段之間，且鼓泡段 設置在廢氣淨化脫硫塔的下部或者底部。通過配件布置和流程設計，該鼓泡段能夠使洗滌吸 收液迸行塔體內部的上下循環、塔體內外之間的循環，同時發揮承接洗滌吸收原劑、溶解槽、 氧化處理、吸收液循環槽四大功能，極大地提高了洗滌吸收原劑的使用效率，提高了廢氣洗 滌吸收效率。通過向鼓泡段加入不同的脫硫原料，鼓泡段可以配合其他部件，通過物理、化
學、生物方法吸收灰塵、NOx、 HC1和HF等有害成份，還能夠大量回收硫氧化物，生產硫銨 化肥副產品。
本發明使廢氣在淨化脫硫塔內部，相對於向下流動的洗滌吸收液逆流向上，淨化廢氣最 後直接從淨化脫硫塔上方的直排煙囪排放，不再需要經原來的煙囪排放。因此，本發明提到 的直排煙囪，或者直排煙筒，或者直排煙道，都是指直接連接廢氣淨化脫硫塔的排煙口並直 接向大氣排放尾氣的構件，安裝該構件的淨化脫硫塔可以直接排放淨化氣體，完全廢棄鍋爐 或者電廠原來使用的煙囪。它還通過並聯的多級噴淋器使洗漆吸收液高度分散為細小液滴， 提高了廢氣淨化效果，還通過兩級除沫器高效去除淨化廢氣中的霧狀液體。
參照附圖1、附圖2，本發明公開的塔頂排放式鍋爐廢氣逆流淨化脫硫方法主要包括如下 工藝步驟-
第一，廢氣進入
含有S02 (含量一般在500-15000mg/Nm3)， S03 (含量一般在10-300 mg/Nm3)， N0x (含 量一般在100-1000 mg/Nm3 )， HC1/HF (含量一般在10-100 mg/Nm3 )，塵(含量一般在50-500 mg/Nm勺等汙染物，且溫度為100-160°C的鍋爐廢氣，從廢氣進口 (3)進入淨化脫硫塔(10)， 優選採用鼓風設備(30)把未處理的廢氣送入淨化脫硫塔(10)。
第二，噴淋洗滌吸收
廢氣進入淨化脫硫塔(10)後，向上流經淨化脫硫塔(10)內設置的噴淋段(4)，與從 噴淋段(4)的噴淋器噴淋下來的洗滌吸收液霧滴逆流接觸，發生氣-液傳質和液相中的化學 反應，吸收和脫出以上汙染物。在噴淋段(4)，廢氣中的S02變為亞硫酸鹽，S03變為硫酸 鹽，HC1變為氯化物，比如氯化鈣，氯化銨，氯化鎂或氯化鈉等，由不同的方法而定。這些 強酸性汙染物的脫出效率可達到95%。廢氣中的粉煤灰(塵)的脫出效率大於60%-90%。廢 氣被洗滌吸收液冷激，溫度降低到40-60。C。
第三，洗滌吸收液循環
洗滌吸收液為含有鹼性脫硫劑、硫酸鹽及其結晶固體的漿狀水溶液，而且一般都是被硫 酸鹽飽和或過飽和的漿狀水溶液。洗滌吸收液在循環泵(40)的作用下，在位於淨化脫硫塔 (10)下部的鼓泡段(2)和位於淨化脫硫塔(10)的廢氣進口 (3)之上的噴淋段(4)之間 實現洗滌吸收液在淨化脫硫塔內外，和上下的兩個循環。
第四，噴淋器並聯多層噴淋
對於機組或鍋爐容量大，或者廢氣中S02濃度高的情況，如果採用溶解度極低的鈣原料 (鈣法)或鎂原料(鎂法)，洗滌液流量將十分巨大，現有的泵技術難以滿足大流量的要求， 通常採用多臺循環泵(40)並聯的方法。尤其是，每一臺循環泵(40)都對應一套洗滌液進 口和洗滌液噴淋器。因此，這種情況下，廢氣必須經過多級噴淋器，再進入填料段(5)。 第五，廢氣除沫
廢氣向上逆流經過噴淋段(4)後，繼續向上，進入填料段(5)，目的是除去從噴淋段(4)帶來的液滴，或稱液沫，除沫效率大於95%。填料段(5)有兩層填料，每層填料上方都有一 組噴水器，用以衝洗除沫填料上粘附的固體，比如石膏，硫酸銨或硫酸鎂等，防止持續累積 堵塞填料中的氣體通道。連續運行狀態下，下層填料的噴水器運行，停車時，必須運行上層 填料的噴水器一段時間，優選上、下層填料的噴水器同時運行。 第六，廢氣直排
經過填料段(5)後的廢氣稱為淨化廢氣，通過淨化廢氣出口 (6)直接從塔頂上方的直 排煙囪(7)排入大氣，不再通過原煙囪排入大氣。 第七，氧化結晶
從噴淋段(3)下來的洗滌吸收液，直接進入位於淨化脫硫塔(10)下部的鼓泡段(2)。 在鼓泡段(2)，氧化空氣送風設備(20)通過空氣鼓泡器向洗滌吸收液鼓入氧化空氣，設置 在鼓泡段(2)的側進軸攪拌器持續攪動，促進廢氣中物質的化學、物理吸收效果，吸收液經 過空氣氧化後，亞硫酸鹽變為硫酸鹽，並在過飽和情況下析出硫酸鹽晶體。鼓泡段(2)還充 當了脫硫劑溶解槽的功能。 一般情況下，新鮮的脫硫劑比如粒度在250-325目以上的石灰石 粉末漿液，氧化鎂/碳酸鎂漿液，或液化氨/氣化氨/氨水，直接加到鼓泡段(2)，與吸收液混 合、溶解、稀釋。鼓泡段(2)還充當了吸收液循環槽的作用，經過淨化處理塔(10)外的循 環泵(40)不斷將含有脫硫劑的吸收液輸送到噴淋段(2)，不斷吸收廢氣中的汙染物，尤其 S02，再回到淨化處理塔(10)底部的鼓泡段(2)。
第八，硫酸鹽固體分離
從鼓泡段(20)通過料漿排出泵(50)必須不斷排出吸收液，使它包含的物質進入固化 分離程序，例如進入後續的硫酸鹽固體分離和加工設備(60)，以維持洗滌吸收液中硫酸鹽固 體的含量，並使得本發明的方法不產生廢水，或產生很少的廢水。
由上述技術方案可見，本發明的塔頂排放式鍋爐廢氣淨化脫硫方法所使用的淨化脫硫塔 (10)內部從上至下分別設置了填料段(5)、噴淋段(4)和鼓泡段(2)，並在脫硫塔(10) 塔體上方設置了直排煙囪(7)，使在淨化脫硫塔(10)中脫出鍋爐廢氣中的汙染物質，尤其 S02之後，淨化尾氣不經過原來的鍋爐煙囪排放，從而避免了現有技術需要對鍋爐煙囪增強 防腐，進而影響鍋爐或電力正常生產的問題。
具體而言，本發明公開的塔頂排放式鍋爐廢氣脫硫方法，優選使用如下塔頂排放式鍋爐 廢氣脫硫塔，該塔的橫截面為圓形、近似圓形、方形或近似方型，其創新性設計還包括
塔體(1);
塔體(1)上的廢氣進口 G)，位置在塔體(1)中下部或者中下部至中上部之間，優選 中部；
塔體(1)上的廢氣出口 (6)，位置在塔體(1)上部或頂部，優選頂部； 設置在廢氣進口 (3)和廢氣出口 (6)之間的塔體(1)內的填料段(5); 設置在廢氣進口 (3)和填料段(5)之間的塔體(1)內的噴淋段(4); 設置在廢氣進口 (3)下部的位於塔體(1)內的鼓泡段(2);
填料段(5)用波紋狀塑料板片平行排列而成，片間距20 50mrn，填料的空隙率不小於 90.0%,所選塑料為聚丙烯或者玻璃纖維增強的聚丙烯材料，塑料板片的厚度介於 1.0mm 5.0mm之間，優選在2.0mm 3.5mm之間；
此外，填料段(5)中設置了兩層填料，並且每層填料之上都布置有噴水器；噴淋段(4)中設置有氣體分布器，洗滌吸收液噴淋器和液體壁流擋環； 鼓泡段(2)中設置有了空氣鼓泡器，和側進軸攪拌器； 尤其是，還包括設置在淨化廢氣出口 (6)之上方的直排煙囪(7); 直排煙囪(7)的橫截面為圓形、橢圓形、方形，或者矩形；
直排煙囪(7)的橫截面積是噴淋段(4)橫截面積的0.05-0.35倍，較好地是0.10-0.25 倍，最好是0.125-0.15倍；
直排煙囪(7)的高度在20 100m之間，較好地在30 70m之間。


圖1為塔頂排放式廢氣脫硫塔的結構示意圖。
圖2為塔頂排放式廢氣脫硫方法的工藝流程示意圖。
具體實施例方式
實施例l
參見圖1，本發明提出的鍋爐廢氣淨化排放一體化淨化脫硫塔，為圓筒形或方形的塔， 包括
塔體(1);
設置在塔體(1)下部的位於塔體內的鼓泡段(2)，鼓泡段(2)中設置有空氣鼓泡器， 和側進軸攪拌器；
設置在塔體(1)中部或者中下部的廢氣進口 (3);
設置在塔體(1)中上部的位於塔體內的噴淋段(4)，噴淋段(4)中設置有氣體分布器， 兩組吸收液噴淋器和液體壁流擋環；
設置塔體(1)上部的位於塔體內的填料段(5)，填料段(5)中設置兩段填料，每段填 料之上都布置有噴水器；
設置在塔體(1)頂部的淨化廢氣出口 (6);
設置在淨化廢氣出口 (6)上方的直排煙囪(7)，直排煙囪(7)的橫截面積是圓形，並 且從其進氣口到其排氣口，橫截面積不斷減小，與噴淋段(4)的橫截面積的比例從0.25減 小到0.125倍；
直排煙囪的高度是50米。
實施例2
一種逆流直排式淨化含S02有害氣體的鍋爐廢氣的方法，參見圖2，其具體工藝流程設
計如下
鼓風設備(30)把含有S02 5000mg/Nm3, S03 50 mg/Nm3， NOx 500 mg/Nm3， HC1和 HF含量30 mg/Nm3，塵含量100 mg/Nm3汙染物，且溫度為135°C的鍋爐原廢氣，從廢氣進 口 (3)鼓入淨化排放一體化的淨化塔(10);
脫硫原料為液化合成氨，循環的洗滌吸收液為含硫酸銨結晶固體的硫酸銨、氯化銨漿狀 水溶液，並且該循環吸收液還含有從廢氣中洗滌下來的粉煤灰；
洗滌吸收液在循環泵(40)的作用下，在淨化塔(10)的鼓泡段(2)、噴淋段(4)之間 實現塔體(1)上下、塔體(1)內外兩個循環；
廢氣進入淨化塔(10)的塔體(1)後，向上流經塔內設置的噴淋段(4)，在噴淋段，兩 級洗滌液噴淋器持續噴淋(每一個洗滌液噴淋器都對應各自的循環泵，對應各自的洗滌液進
6Q)，把廢氣中的S02變為亞硫酸銨。廢氣被洗滌吸收液冷激，溫度降低到50。C; 廢氣向上逆流經過噴淋段(4)後，繼續向上，進入填料段(5); 填料段(5)有兩層填料，每層填料上方都有一組噴水器；
廢氣淨化設備連續運行狀態下，下層填料的噴水器持續運行；停車時，上層填料的噴水 器運行3分鐘；
噴水器的運行方式和時間以塔下部的鼓泡段(2)的液位為基準來調節，當液位低於設 定液位時，開啟噴水器，既衝洗除霧填料層，又向吸收塔(10)補充工藝水；
經過填料段(5)後的廢氣通過淨化廢氣出口 (6)直接從直排煙囪(7)排入大氣；
從噴淋段(4)下來的洗滌吸收液，直接進入位於淨化塔(10)下部的鼓泡段(2),在 鼓泡段(2)，氧化空氣送風設備(20)通過空氣鼓泡器向吸收液鼓入氧化空氣，設置在鼓泡 段(2)的側進軸攪拌器持續攪動，促進廢氣中物質的化學、物理吸收效果，吸收液經過空氣 氧化後，亞硫酸銨變為硫酸銨，並在過飽和情況下析出硫酸銨晶體，硫酸銨固體產品被料漿 排出泵(50)送入固液分離、乾燥和包裝設備(60)，得到硫酸銨固體產品；
分離固體後剩餘的液體，為含有硫酸銨的過飽和溶液，稱為母液，回流到淨化塔(10) 下部的鼓泡段(2),進一步被新吸收和氧化得到的硫酸銨過飽和，並再結晶為固體硫酸鈸；
脫硫原料，液氨，從位於淨化塔(10)下部的鼓泡段(2)的塔體(1)上的脫硫原料進 口直接進入淨化塔(10)，以確保可以連續吸收廢氣中的酸性氣體，包括硫氧化物，滷化氫， 氧化氮等，尤其SQ2，最後得到相應的銨鹽。
權利要求
1、一種塔頂排放式廢氣脫硫塔，其特徵在於，所述脫硫塔體內部從上往下依次設置有填料段、噴淋段和鼓泡段，並且所述噴淋段和所述鼓泡段之間設置有廢氣進口。
2、 根據權利要求1所述的塔頂排放式廢氣脫硫塔，其特徵在於，所述脫硫培體上方議置 一個排放淨化廢氣的直排煙囪，並且所述直排煙囪的高度在20 100m之間，優選30 70m之問。
3、 根據權利要求2所述的塔頂排放式廢氣脫硫塔，其特徵在於，所述廢氣脫硫塔體的橫 截面形狀為圓形、近似圓形、方型或者近似方形。
4、 根據權利要求2所述的塔頂排放式廢氣脫硫塔，其特徵在於，所述填料段由波紋狀塑 料板片平行排列而成，片間距20 50mm，所選塑料為聚丙烯或者玻璃纖維增強聚丙烯材料， 塑料板片的厚度介於1.0mm 5.0mm之間，優選在2.0mm 3.5mm之間。
5、 根據權利要求4所述的塔頂排放式廢氣脫硫塔，其特徵在於，所述填料段中設置有上、 下兩層填料，每層填料之上都布置有噴水器。
6、 一種塔頂排放式廢氣脫硫方法，其特徵在於，原廢氣從廢氣進口進入廢氣脫硫塔體， 所述原廢氣在所述廢氣脫硫塔體內部向十.流動，相對於所述噴淋段噴淋而下的洗滌吸收液逆 流，依次經過噴淋段和填料段，從設置在塔頂的廢氣出口進入直排煙囪排入大氣，洗滌吸收 液則從噴淋段向下落入鼓泡段。
7、 根據權利要求6所述的塔頂排放式廢氣脫硫方法，其特徵在於，所述鼓泡段設置有空 氣鼓泡器和側進軸攪拌器。
8、 根據權利要求6所述的塔頂排放式廢氣脫硫方法，其特徵在於，所述鼓泡段的塔體上 設置有多個物料進口或出口，至少包括氧化空氣進口、洗滌吸收液去循環泵的出口、塔體外 回收固體產品後的母液回流進口 、控制液位的溢流出口 。
9、 根據權利要求6所述的塔頂排放式廢氣脫硫方法，其特徵在於，所述廢氣進口位於所 述廢氣脫硫塔塔體的中部或者中下部，優選位於所述廢氣脫硫塔塔體的中部。
10、根據權利要求6所述的塔頂排放式廢氣脫硫方法，其特徵在於，所述直排煙囪的廢 氣進口位於所述廢氣脫硫塔體的上部或者頂部，優選位於所述廢氣脫硫塔體的頂部。
全文摘要
本發明涉及一種塔頂排放式廢氣脫硫方法及其脫硫塔。它公開了一種由上至下布置有填料段、噴淋段和鼓泡段的塔頂排放式逆流廢氣脫硫塔，廢氣進口布置在噴淋段和鼓泡段之間，且鼓泡段設置在廢氣脫硫塔的下部。廢氣從廢氣進口進入脫硫塔，向上流經噴淋段，與從噴淋器噴淋下來的洗滌吸收液逆流接觸，發生氣-液兩相傳質和液相化學反應，脫出汙染物。廢氣繼續從噴淋段向上進入填料段除沫，形成的淨化廢氣從脫硫塔頂部設置的廢氣出口進入直排煙囪，從該直排煙囪直接排入大氣，避免了現有技術需對鍋爐原煙囪增強防腐的問題。
文檔編號F23J15/02GK101306318SQ200810033598
公開日2008年11月19日 申請日期2008年2月14日 優先權日2008年2月14日
發明者婁愛娟 申請人:婁愛娟