溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置的製作方法

2023-05-09 21:53:16

專利名稱：溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力行業中的燃煤火力發電廠煙氣處理，具體地指是一種溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置。
背景技術：
目前國內新建燃煤電廠脫硫工藝普遍採用石灰石/石膏法工藝，並且不配備GGH(煙氣-煙氣換熱器)，此時進入煙囪的煙氣為飽和煙氣，配置的煙囪稱常規為「溼煙囪」。國內大量配備溼法脫硫裝置的燃煤電廠未設置GGH裝置，由於對於「溼煙囪」的設計認識不足，國內「溼煙囪」出口煙氣液滴攜帶現象極為普遍，即煙囪出口的煙氣帶有液滴，由 於液滴中含有粉塵、石膏顆粒和酸性物質等，會對電廠及周邊環境造成較大的不利影響，對煙囪周邊造成了環境危害，本質上是增加了相關汙染物的排放；同時，帶腐蝕性的液滴若淌流至無防腐的煙囪外壁，會造成外表面腐蝕、損傷，也影響煙囪的安全性。

實用新型內容本實用新型的目的就是要提供一種結構簡單、安裝方便、高效節能的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置。為實現上述目的，本實用新型所設計的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，包括套管煙 和主煙道，其特殊之處在於所述套管煙 包括煙 外筒和煙 內筒，在所述套管煙 內部設有液滴回收裝置，所述液滴回收裝置包括第一級酸液排出裝置和第二級酸液排出裝置，所述液滴回收裝置下還設有防堵塞清洗裝置。作為優選方案，所述煙囪內筒套在所述煙囪外筒內，所述煙囪內筒包括出口段和下部排煙管，所述出口段包括出口收縮段和出口直段，所述下部排煙管的直徑大於所述出口直段的直徑，出口收縮段位於出口直段和下部排煙管之間。進一步地，所述出口直段高度H4不小於出口直段內徑D0。更進一步地，所述出口收縮段內筒壁面坡度不大於O. 06 ;所述煙 外筒內設置至少一個煙囪內筒。作為又一種優選方案，所述第二級酸液排出裝置設置在煙 內筒下部，所述第一級酸液排出裝置設置在所述第二級酸液排出裝置下方，所述第一級酸液排出裝置穿過所述煙囪內筒筒壁與所述主煙道連接。進一步地，所述第二級酸液排出裝置包括設置在所述煙 內筒下部的沿煙 內筒管壁圓周布置的環形集液槽和與所述環形集液槽底部連接的酸液排出管，所述第一級酸液排出裝置包括與所述主煙道呈傾角α的導流底板和位於所述主煙道底部的排出管。更進一步地，所述傾角α取值為30 45° ;所述酸液排出管沿所述煙囪內筒壁圓周分布；所述酸液排出管沿所述煙囪內筒壁圓周均勻分布2 4根。作為再又一種優選方案，所述防堵衝洗裝置包括衝洗水管道，所述衝洗水管道穿過煙 內筒上的開孔並位於所述主煙道內，所述衝洗水管道包括沿所述導流底板鋪設的主管道和垂直於主管道的支管道。進一步地，所述所述支管道上設有指向所述導流底板的彎頭管，所述彎頭管的頭部與所述導流底板底面呈夾角β。更進一步地，所述夾角β取值為10 30° ;所述彎頭管通過螺紋接頭與清洗噴嘴連接。進一步地，所述衝洗水管道為單側設置或雙側對稱設置。更進一步地，所述衝洗水管道設有至少一個支管道。作為又一種優選方案，所述煙囪內筒的材料採用複合鈦鋼板。本實用新型中煙囪內筒的材料優選採用複合鈦鋼板，這是由於一方面「溼煙囪」中 腐蝕性較強；其次，不同材料的二次攜帶臨界速度不同，相對於耐酸磚、耐酸膠泥等材料，鋼板的二次攜帶臨界速度更高，同時鋼板材料更易於實現筒體收縮結構。本實用新型的優點在於本實用新型通過合理的套管煙囪內筒筒形方案、液滴回收裝置和防堵塞清洗裝置設計解決煙 出口的煙氣液滴攜帶現象。本實用新型能有效地避免液滴攜帶現象的發生，推廣使用本實用新型的技術方案，可以大大改善電廠及周邊的環境狀況，減少清掃及維護工作量，能取得很好的社會效益和經濟效益。

圖I是本實用新型的結構示意圖圖2是圖I的A-A向示意圖圖3是本實用新型的局部放大示意圖圖4是本實用新型的局部結構示意圖圖5是本實用新型的局部結構俯視示意圖圖中1、套管煙囪，11、煙囪外筒，12、煙囪內筒，120、出口段，121、出口收縮段，122、出口直段，123、下部排煙管，124、開孔，2、液滴回收裝置，21、第一級酸液排出裝置，211、導流底板，212、排出管，22、第二級酸液排出裝置，221、環形集液槽，222、酸液排出管，
3、漿液池，4、主煙道，5、防堵塞清洗裝置，51、衝洗水管道，511、主管道，512、支管道，52、彎頭管，521、頭部，53、螺紋接頭，54、清洗噴嘴。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。圖中所示的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，包括套管煙囪I和主煙道4，套管煙囪I包括煙囪外筒11和煙囪內筒12，在套管煙囪I內部設有液滴回收裝置2，液滴回收裝置2包括第一級酸液排出裝置21和第二級酸液排出裝置22，液滴回收裝置2下還設有防堵塞清洗裝置5。煙囪內筒12套在煙囪外筒11內，煙囪內筒12包括出口段120和下部排煙管123，出口段120包括出口收縮段121和出口直段122，下部排煙管123的直徑大於出口直段122的直徑，出口收縮段121位於出口直段122和下部排煙管123之間；出口直段122高度Η4不小於出口直段122內徑DO ;出口收縮段121內筒壁面坡度不大於O. 06 ;煙囪外筒11內設置至少一個煙囪內筒12。[0028]第二級酸液排出裝置22設置在煙 內筒12下部，第一級酸液排出裝置21設置在第二級酸液排出裝置22下方，第一級酸液排出裝置21穿過煙 內筒12筒壁與主煙道4連接；第二級酸液排出裝置22包括設置在煙 內筒12下部的沿煙 內筒12管壁圓周布置的環形集液槽221和與環形集液槽221底部連接的酸液排出管222，酸液排出管222內的酸液流入前端溼法脫硫工藝裝置中的漿液池3內，第一級酸液排出裝置21包括與主煙道4呈傾角α的導流底板211和位於主煙道4底部的排出管212 ;傾角α取值為30 45° ;酸液排出管222沿所述煙囪內筒12壁圓周分布；酸液排出管222沿煙囪內筒12壁圓周均勻分布2 4根。防堵衝洗裝置5包括衝洗水管道51，衝洗水管道51穿過煙囪內筒12上的開孔124並位於主煙道4內，衝洗水管道51包括沿導流底板211鋪設的主管道511和垂直於主管道511的支管道512 ;支管道512上設有指嚮導流底板211的彎頭管52，彎頭管52的頭部521與導流底板211底面呈夾角β ;夾角β取值為10 30° ;彎頭管52通過螺紋接頭53與清洗噴嘴54連接；衝洗水管道51為單側設置或雙側對稱設置；衝洗水管道51設有至少一個支管道512。 煙囪內筒12的材料採用複合鈦鋼板。本實用新型的工作原理和過程如下本實用新型中筒形方案的設計主要考慮合理地控制煙氣流速。(I)上部收縮變截面煙 防止酸液液滴攜帶的機理採用上部收縮變截面煙囪解決了煙囪出口要求較高的煙氣流速與煙囪下部筒體為防止液滴攜帶而要求較低的煙氣流速之間的矛盾。不同材質的煙氣攜帶液滴的臨界流速見下表所示
材料臨界流速(m/s)
耐酸磚(磚砌結構的徑向允差為3mm) 13 17 硼桂酸玻璃磚15 18
玻璃鋼15 18
合金、鈦或不鏽鋼18 22
塗料18 22對於內襯鈦鋼板的煙囪，煙囪下部筒體直徑按照煙氣流速為18 20m/s (鍋爐BRL工況，多臺鍋爐接入同一個煙囪內筒時，應按照多臺鍋爐的煙氣量)進行設計。(2)上部收縮變截面煙囪降低煙囪內的運行壓力的機理採用變截面煙囪後，由於煙囪下部筒體加大，煙氣流速降低，煙囪的阻力下降，通過合理控制煙囪的內筒型線，可降低煙囪的運行阻力，使煙囪入口處或煙囪全高程範圍內在負壓狀態下工作。當煙氣流速低於二次攜帶臨界速度時，煙囪筒壁凝結出的液滴不易被煙氣帶走，而是會沿筒壁下流，因此，應合理控制煙 直徑，將煙氣速度控制在二次攜帶臨界速度以下；對於內襯鈦鋼板的煙囪，煙囪下部筒體直徑按照煙氣流速為18 20m/s (鍋爐BRL工況，多臺鍋爐接入同一個煙囪內筒時，應按照多臺鍋爐的煙氣量)進行設計；另一方面，為了避免「煙羽下洗」(大氣中的側風會使煙羽垂直的流向發生偏轉甚至下灌現象)現象，煙囪出口的煙氣流速應不低於當地煙囪出口標高處環境風速的I. 5倍(鍋爐THA工況，多臺鍋爐接入同一個煙囪內筒時，應按照單臺最小容量的鍋爐的煙氣量)；因此，煙囪內筒的筒形應採用帶收縮段的方案，即在煙 下部採用相對較大的直徑，在煙 出口段採用相對較小的直徑。煙囪口徑變化比例優點常規溼煙囪多採用直筒型內筒(煙囪內筒下部筒體內徑與煙囪出口內徑相同)，採用上部收縮變截面煙囪一方面可以防止酸液液滴攜帶出煙囪汙染環境，另一方面可以降低煙囪內的運行壓力，使煙囪入口處為負壓運行狀態或煙囪全高程範圍內為負壓運行狀態(煙囪內存在負壓是較為有利的運行工況)。煙囪口徑及煙囪筒體收縮坡度範圍設計的有效效果上部收縮變截面煙囪的收縮 段的坡度、下部筒體直段的高度的取值的主要原則如下首先，為保證煙氣內的液滴充分冷凝、聚集並回收，應使下部的大直徑直段越長越好(但大直徑直段長度增加會帶來投資增加)，理想設計是上部僅留5 10米的小直徑直段；另外，為了控制煙囪內煙氣的運行壓力，保證煙 入口處或煙 全高程範圍內為負壓運行狀態，下部筒體直段的高度、收縮段的高度越大越有利於煙囪內煙氣運行壓力的下降，設計時為降低現場施工製造煙囪的工作量，煙 收縮段的坡度一般應不大於O. 06。本實用新型中液滴回收裝置設計採用兩級液滴回收裝置,分級回收液滴。第一級液滴回收裝置煙氣在煙囪底部轉向90°後進入煙囪內筒，在離心力及慣性力的作用下，部分較大顆粒的液滴首先在煙 底部被分離下來，煙氣在上行過程中部分液滴在重力作用下返回煙 底部，因此在煙 內筒的主煙道底板接口標高處設置坡向主煙道的導向底板，導向底板收集的液滴流向主煙道內，最終通過主煙道底部的排出管回收液滴。第二級液滴回收裝置理論分析及工程實踐均表明，當煙氣速度低於二次攜帶臨界速度時，凝結的液滴主要沿煙囪筒壁下流。為了有效回收煙囪內的液滴，在水平煙道接入口的上方設置一圓環形集液槽，並通過集液槽底部的排管將回收液接至溼法脫硫系統的漿液池中去。液滴回收裝置分級與不分級在回收效果上的不同脫硫後飽和溼煙氣為氣液兩相流動，並含部分脫硫還原劑漿液液滴，吸收塔後的煙氣在流經煙道時，在煙道轉彎及變徑處經過了初步分離，所分離出的液滴經過排出管(即第一級酸液排出裝置)進行收集。煙氣進入煙 後，在煙 底部經過90 °彎頭垂直上行，在慣性力的作用下，部分大顆粒液滴再次經過分離，分離出的大顆粒液滴經煙囪底部的導流板及排出管(即第一級酸液排出裝置)進行收集；細小顆粒的液滴隨煙氣繼續上行，細小顆粒液滴隨煙氣的上升過程中，一方面煙氣由於絕熱膨脹溫度下降，另一方面由於煙囪存在散熱損失，煙氣溫度沿煙囪高程逐漸下降，由於煙囪同一截面中煙囪壁面是溫度最低的區域，主要的液滴凝結在煙囪內壁形成、並匯集向下流動，同時煙 內壁形成的液膜也捕獲部分煙氣中攜帶的液滴，這部分液滴由煙道入口上部的集液槽排出(即第二級酸液排出裝置)；煙囪中部的煙氣隨著溫度下降也會析出液滴，較小的液滴在氣流中碰撞、聚合成較大液滴後也會從煙 中部下落，此部分液滴也通過排出管(即第一級酸液排出裝 置)進行收集。煙囪內筒設置兩級液滴回收裝置的目的是提高酸液的收集效率、降低煙氣攜帶液滴的數量，改善煙囪內的運行工況。僅在煙囪底部設置液滴回收裝置時(即為常規的僅設置一級液滴回收裝置)，煙囪內壁液膜下行至煙囪入口煙窗時(煙囪內筒與煙道的接口截面，稱之為煙囪入口煙窗)，由於液膜從煙窗下落，原已形成的液膜將在煙窗處被分裂為細小液滴，大部分細小液滴將重新被煙氣攜帶，因此在煙 入口煙窗上部設置積液槽(即第二級酸液排出裝置)收集酸液，可以有效地減少煙氣攜帶液滴的數量。同時由於煙 壁面是液滴析出的主要區域，大量凝結液滴通過集液槽(即第二級酸液排出裝置)回收，避免其落至煙 底部的導流板及排出管(即第一級酸液排出裝置)進行收集，也大大降低了煙道酸液排出管堵塞的可能性(根據調研，很多工程的排出管由於液滴內的漿液、粉塵積聚而堵塞)。煙 底部收集物為液滴、脫硫漿液液滴及粉塵的混合物，為防止煙 底部積液流動不暢，煙囪底部導流平板及煙道底板設置了 30 45°的夾角。本實用新型中煙囪內防堵衝洗裝置設計為防止煙囪底部導流板、環形積液槽及酸液排出管結垢堵塞，煙囪內設置了必要的衝洗水系統，定期對上述設備進行衝洗。為保證煙囪底部的收集物及時排出，防止固態物質積聚，煙囪底部設置了防堵塞衝洗裝置，包括衝洗水管道、彎頭、噴嘴等，為保證衝洗效果，衝洗水流與煙 底部導流平板之間的設置10 30°的夾角，每排衝洗噴嘴的間距為2000 3000mm ;為防止噴嘴出口被收集物堵塞，噴嘴出口距離煙囪底板或煙道底板的距離為250mm。本裝置的主要目的是防止煙氣攜帶出煙囪汙染環境，且能有效地收集酸液。
權利要求1.一種溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，包括套管煙囪(I)和主煙道(4)，其特徵在於所述套管煙囪(I)包括煙囪外筒(11)和煙囪內筒(12)，在所述套管煙囪(I)內部設有液滴回收裝置(2)，所述液滴回收裝置(2)包括第一級酸液排出裝置(21)和第二級酸液排出裝置(22)，所述液滴回收裝置(2)下還設有防堵塞清洗裝置(5)。
2.根據權利要求I所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述煙囪內筒(12)套在所述煙囪外筒(11)內，所述煙囪內筒(12)包括出口段(120)和下部排煙管(123)，所述出口段(120)包括出口收縮段(121)和出口直段(122)，所述下部排煙管(123)的直徑大於所述出口直段(122)的直徑，出口收縮段(121)位於出口直段(122)和下部排煙管(123)之間。
3.根據權利要求2所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述出口直段(122)高度H4不小於出口直段(122)內徑D0。
4.根據權利要求3所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述出口收縮段(121)內筒壁面坡度不大於O. 06。
5.根據權利要求2所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述煙囪外筒(11)內設置至少一個煙囪內筒(12)。
6.根據權利要求I所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述第二級酸液排出裝置(22)設置在煙 內筒(12)下部，所述第一級酸液排出裝置(21)設置在所述第二級酸液排出裝置(22)下方，所述第一級酸液排出裝置(21)穿過所述煙 內筒(12)筒壁與所述主煙道(4)連接。
7.根據權利要求6所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述第二級酸液排出裝置(22)包括設置在所述煙囪內筒(12)下部的沿煙囪內筒(12)管壁圓周布置的環形集液槽(221)和與所述環形集液槽(221)底部連接的酸液排出管(222)，所述第一級酸液排出裝置(21)包括與所述主煙道(4)呈傾角α的導流底板(211)和位於所述主煙道(4)底部的排出管(212)。
8.根據權利要求7所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述傾角α取值為30 45°。
9.根據權利要求7所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述酸液排出管(222)沿所述煙囪內筒(12)壁圓周分布。
10.根據權利要求7或9所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述酸液排出管(222)沿所述煙囪內筒(12)壁圓周均勻分布2 4根。
11.根據權利要求I所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述防堵衝洗裝置(5)包括衝洗水管道(51)，所述衝洗水管道(51)穿過煙囪內筒(12)上的開孔(124)並位於所述主煙道(4)內，所述衝洗水管道(51)包括沿所述導流底板(211)鋪設的主管道(511)和垂直於主管道(511)的支管道(512)。
12.根據權利要求11所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述所述支管道(512)上設有指向所述導流底板(211)的彎頭管(52)，所述彎頭管(52)的頭部(521)與所述導流底板(211)底面呈夾角β。
13.根據權利要求12所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述夾角β取值為10 30°。
14.根據權利要求12或13所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述彎頭管(52)通過螺紋接頭(53)與清洗噴嘴(54)連接。
15.根據權利要求11所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述衝洗水管道(51)為單側設置或雙側對稱設置。
16.根據權利要求11或15所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述衝洗水管道(51)設有至少一個支管道(512)。
17.根據權利要求I所述的溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，其特徵在於所述煙囪內筒(12)的材料採用複合鈦鋼板。
專利摘要本實用新型公開了一種溼法脫硫後煙囪出口防煙氣液滴攜帶裝置，包括套管煙囪和主煙道，其特殊之處在於所述套管煙囪包括煙囪外筒和煙囪內筒，在所述套管煙囪內部設有液滴回收裝置，所述液滴回收裝置包括第一級酸液排出裝置和第二級酸液排出裝置，所述液滴回收裝置下還設有防堵塞清洗裝置。本實用新型通過合理的套管煙囪內筒筒形方案、液滴回收裝置和防堵塞清洗裝置設計解決煙囪出口的煙氣液滴攜帶問題。本實用新型能有效地避免液滴攜帶現象的發生，推廣使用本實用新型的技術方案，可以大大改善電廠及周邊的環境狀況，減少清掃及維護工作量，能取得很好的社會效益和經濟效益。
文檔編號B01D45/12GK202511303SQ20122003066
公開日2012年10月31日 申請日期2012年1月31日 優先權日2012年1月31日
發明者張習強, 田慶峰, 賈燕, 郭建, 陳佳樂, 陳牧 申請人:中國電力工程顧問集團中南電力設計院