一種噴霧乾燥脫硫塔及其脫硫方法與流程

2023-05-20 15:21:01 2

本發明涉及煙氣脫硫淨化領域，具體涉及一種噴霧乾燥脫硫塔及其脫硫方法。

背景技術：

噴霧乾燥脫硫法噴入漿液與汙染物反應，脫除效率與溼法脫硫接近，優於半乾法脫硫，已在燃煤、鋼鐵等行業的煙氣脫硫方面得到廣泛應用。

現有噴霧乾燥脫硫塔多採用頂部旋轉噴霧、底部進氣、底部出氣的方式，煙氣在脫硫塔內分布均勻性不佳，與液滴接觸時間短，反應不完全，脫硫劑用量大；且頂部旋轉噴霧方式中的關鍵設備旋轉噴霧盤磨損大、設備造價高，基本依賴進口。

CN2228183A公開了一種鍋爐排煙氣流噴霧乾燥脫硫裝置，脫硫塔頂蓋部位安裝2、4或者6個雙流體噴霧器，煙氣從頂部進入，從底部排出，該裝置中噴霧器僅有單層布置，噴霧器數量較少，若煙氣中SO2濃度提高，增大脫硫液噴淋量，會出現脫硫液乾燥及反應不完全、易在脫硫塔內壁結垢的問題。

CN2787293A公開了一種高效噴霧旋流脫硫除塵裝置，煙氣從脫硫塔底部切向進入圓柱形脫硫塔，煙氣進口煙道內布置噴嘴，待煙氣進入脫硫塔後，布置多級旋流裝置，並在旋流裝置下方布置一個噴嘴，噴嘴位於脫硫塔水平截面的圓心，脫硫液與煙氣逆流接觸，上述的旋流裝置系統複雜，增加煙氣阻力，提高引風機能耗，僅有初步的除塵作用。

CN104888599A公開了一種用於水泥廠的噴霧乾燥脫硫裝置及工藝方法，該發明重點在於生石灰儲存、消化、製漿等裝置及方法，對於噴霧方式未做說明，與普通溼法脫硫的單層噴淋層相似。

現有的噴霧乾燥脫硫裝置普遍存在著脫硫效率低，脫硫液損耗大，設備複雜等問題，因此急需開發一種兼具高脫硫效率以及低投入成本等優點的新型乾燥脫硫裝置，以滿足工業上迫切的需求。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種噴霧乾燥脫硫塔及其脫硫方法，減小了煙氣在脫硫塔內遇到的阻力，增加了煙氣與脫硫液的接觸時間和接觸面積，使得反應進行完全，降低了脫硫劑的用量，減少了設備的磨損，在提高脫硫效率的同時降低生產成本，具有良好的應用前景。

為達此目的，本發明採用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種噴霧乾燥脫硫塔，包括脫硫塔殼體，所述脫硫塔殼體內壁設置多個噴射裝置，所述噴射裝置沿脫硫塔軸向多級布置，同一級噴射裝置在同一水平面上環繞脫硫塔對稱排布，相鄰兩級的噴射裝置交錯布置。

本發明可以採用數值模擬或冷態實驗等手段了解煙氣在脫硫塔內的偏轉和分布情況，通過上述布置，在煙氣分布多的區域布置噴射裝置，在煙氣分布少的區域減少布置或不布置，噴射裝置的布置隨煙氣分布的變化而調節，更為靈活；同時還可以根據煙氣在脫硫塔內的偏轉和分布情況對脫硫液流量進行調節，在提高除硫效率的同時節省了成本。

本發明中所述多級布置是指布置一級或至少兩級，出於對煙氣進行更徹底淨化，提高脫硫效率的目的，本發明所述噴霧乾燥脫硫塔優選選用至少兩級布置，例如可以是兩級、三級、四級、五級或六級，以及其他更高等級，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉。

本發明所述多級布置的次序為，從噴霧乾燥脫硫塔頂部至底部依次記為第一級，第二級，第三級，第四級，第五級等，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉。

根據本發明，所述相鄰兩級的噴射裝置的出液口到殼體內壁的距離不同。

根據本發明，所述噴射裝置在垂直於脫硫塔殼體內壁的方向上水平布置。

根據本發明，所述同一級噴射裝置的出液口到殼體內壁的距離相同。

本發明中噴射裝置的出液口到殼體內壁的距離是指噴淋管在脫硫塔內垂直於脫硫塔內壁探入脫硫塔內的長度。

根據本發明，所述噴射裝置的出液口到殼體內壁的距離與脫硫塔半徑的比值為0.05-0.5，例如可以是0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5，以及上述數值之間的具體點值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述範圍包括的具體點值。

根據本發明，所述同一級噴射裝置中包含偶數個噴射裝置，例如可以是4個、6個、8個、10個、12個、14個或16個等，以及上述數值之外的其他數值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉。

根據本發明，所述同一級噴射裝置中包含至少四個噴射裝置。

同一級噴射裝置設置偶數個噴射裝置的目的是為了使之環繞脫硫塔殼體內壁對稱分布，對稱布置能夠防止脫硫液直接噴射到脫硫塔殼體內壁，在內壁結垢，同時提高煙氣與液滴的接觸概率，進而提高了脫硫效率。

根據本發明，相鄰兩級的噴射裝置交錯布置，目的是使脫硫液與煙氣接觸的更均勻，有利於提高脫硫效率

根據本發明，所述噴射裝置包括噴淋管和噴嘴，所述噴淋管設置進液口與出液口，所述出液口位於脫硫塔殼體內，與噴嘴相連，所述進液口位於脫硫塔殼體外。

本發明減少了傳統噴淋層或噴霧乾燥盤等內構件在脫硫塔內佔據的空間，使煙氣在脫硫塔流動的過程中受到的阻力減小。

根據本發明，所述噴射裝置還包括調節閥，所述調節閥設置於噴淋管上，並位於脫硫塔殼體外部。

通過控制調節閥，可以對每一個噴射裝置的脫硫液流量進行控制，在煙氣濃度大的地方增加噴液量，在煙氣濃度較小的地方減少噴液量或停止噴液，能夠增加脫硫液的脫硫效率，減少脫硫液的使用量，進而節省了成本。

根據本發明，所述噴嘴為空心錐形、實心錐形或扇形。

根據本發明，所述噴射裝置通過漿液泵與脫硫漿液罐相連，本發明通過漿液泵將脫硫漿液罐中的脫硫液輸送到噴射裝置中。

根據本發明，所述脫硫塔殼體下部設置有灰鬥，灰鬥的設置是為了收集脫硫反應後掉落的脫硫灰以及其他雜質。

本發明所述的脫硫液為本領域常用的脫硫液，如鹼液、氨水等，對此不做特殊限定，

根據本發明，所述脫硫塔殼體頂部和底部分別設置通氣口，煙氣由噴霧乾燥脫硫塔頂部的通氣口進入，由底部的通氣口流出，或由噴霧乾燥脫硫塔底部的通氣口進入，由頂部的通氣口流出。

本發明中煙氣可以從噴霧乾燥脫硫塔的頂部或底部進入，有利於根據現場情況靈活設計脫硫塔結構。

第二方面，本發明提供一種如第一方面所述的噴霧乾燥脫硫塔進行脫硫的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)向噴霧乾燥脫硫塔中通入煙氣；

(2)將脫硫液從噴射裝置噴入噴霧乾燥脫硫塔中，脫硫液與煙氣中的SO2和SO3反應，脫硫液被煙氣熱量乾燥為脫硫灰，脫硫後的煙氣離開噴霧乾燥脫硫塔。

根據本發明，在噴霧乾燥脫硫塔中與煙氣通入方向相對一側的噴射裝置的噴淋量比與煙氣通入方向相同側的噴射裝置的噴淋量高30-120m3/h，例如可以是30m3/h、40m3/h、50m3/h、60m3/h、70m3/h、80m3/h、90m3/h、100m3/h、110m3/h或120m3/h，以及上述數值之外的其他數值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉。

在本發明中，噴射裝置的噴淋量與煙氣通入方式有關，例如，當煙氣從噴霧乾燥脫硫塔頂部或底部左側通入時，與煙氣通入方向相對的脫硫塔右側布置的噴射裝置的噴淋量較脫硫塔左側噴射裝置的噴淋量大一些；同樣，當煙氣從噴霧乾燥脫硫塔頂部或底部右側通入時，與煙氣通入方向相對的脫硫塔左側布置的噴射裝置的噴淋量較脫硫塔右側的大一些。目的是根據煙氣在噴霧乾燥脫硫塔內的分布情況對應地進行噴淋，局部煙氣量大的時候，噴淋量增大，使煙氣和液滴充分接觸，不浪費煙氣的熱量並儘量提高脫硫效率。

根據本發明，步驟(1)所述煙氣的流量為100000-1500000m3/h，例如可以是100000m3/h、200000m3/h、300000m3/h、500000m3/h、700000m3/h、900000m3/h、1000000m3/h、1200000m3/h、1400000m3/h或1500000m3/h，以及上述數值之間的具體點值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述範圍包括的具體點值。

根據本發明，步驟(2)所述脫硫液從噴射裝置噴入噴霧乾燥脫硫塔中的過程中單個噴射裝置的噴淋量為200-1000m3/h，例如可以是200m3/h、300m3/h、400m3/h、500m3/h、600m3/h、700m3/h、800m3/h、900m3/h或1000m3/h，以及上述數值之間的具體點值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述範圍包括的具體點值。

本發明提供的噴霧乾燥脫硫塔，取消了頂部旋轉噴霧設備，節省設備投資；在脫硫塔殼體內對稱布置多級噴射裝置，可以根據煙氣在脫硫塔內的偏轉和分布情況對噴射裝置的位置和脫硫液流量進行調節；煙氣入口可設置在頂部或底部，有利於根據現場情況靈活設計脫硫塔結構；減少了內構件在脫硫塔內佔據的空間，使煙氣在流動的過程中受到的阻力減小；水平布置和對稱噴射防止脫硫液滴直接噴射到脫硫塔內壁，在內壁結垢；相鄰兩級的噴射裝置交錯布置，使脫硫液與煙氣接觸的更均勻；在脫硫過程中，在脫硫塔中與煙氣通入方向相對一側的噴射裝置的噴淋量比另一側的噴淋量高30-120m3/h，不浪費煙氣的熱量並儘量提高脫硫效率。結合上述特徵，本發明提高了脫硫效率，同時降低了脫硫成本。

與現有技術方案相比，本發明至少具有以下有益效果：

本發明提供的噴霧乾燥脫硫塔大大提高了脫硫效率，其脫硫效率在95％以上，最高可達99％。同時減少了設備投資，降低了除硫的成本，適用於工業化推廣，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明實施例2提供的噴霧乾燥脫硫塔的結構示意圖。

圖2為本發明實施例2提供的噴霧乾燥脫硫塔水平截面圖。

其中：1-第一級單個噴射裝置；2-第二級單個噴射裝置；3-灰鬥；4-脫硫塔殼體；5-漿液泵；6-脫硫漿液罐；7-流量調節閥。

具體實施方式

下面結合附圖並通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

本發明中具的體脫硫方法為：煙氣從噴霧乾燥脫硫塔頂部或底部通氣口通入脫硫塔，漿液泵將脫硫液從漿液罐中輸送到噴射裝置，經流量調節閥調節流量由噴嘴噴入脫硫塔中，脫硫液與煙氣接觸後與煙氣中的SO2、SO3或其他酸性氣體反應，同時脫硫液滴被煙氣熱量乾燥為脫硫灰，脫硫完成後，經過淨化的煙氣離開脫硫塔，而脫硫灰落到灰鬥中。

實施例1

一種噴霧乾燥脫硫塔：

在脫硫塔殼體內壁設置一級噴射裝置，所述一級噴射裝置包括四個噴射裝置，所述四個噴射裝置在同一水平面上環繞脫硫塔殼體內壁對稱布置。每個噴射裝置的出液口到脫硫塔殼體內壁的距離與脫硫塔半徑的比值為0.4。噴射裝置包括噴淋管和噴嘴，噴淋管設置進液口與出液口，出液口位於脫硫塔殼體內，與噴嘴相連，進液口位於脫硫塔殼體外，通過漿液泵與脫硫漿液罐相連，在噴淋管上設置調節閥，並位於脫硫塔殼體外部。在脫硫塔殼體下部設置有灰鬥，在脫硫塔殼體右側頂部和左側底部分別設置通氣口。

按照以下方法進行脫硫：

從噴霧乾燥脫硫塔底部通氣口通入煙氣，入口處煙氣流量為100000m3/h，入口處SO2濃度為400mg/m3，SO3濃度為40mg/m3，煙氣自脫硫塔右側頂部進入，脫硫塔左側兩個噴嘴每一個噴淋量為270m3/h，脫硫塔右側兩個噴嘴每一個噴淋量為230m3/h，煙氣自脫硫塔左側底部排出，出口處SO2濃度為20mg/m3，SO3濃度為2mg/m3，總脫硫效率為95％。

實施例2

一種噴霧乾燥脫硫塔：

如圖1和圖2所示，在脫硫塔殼體4內壁設置二級噴射裝置，包括第一級噴射裝置和第二級噴射裝置，所述二級噴射裝置沿脫硫塔軸向自上而下依次布置。每一級噴射裝置均包含八個噴射裝置，同一級噴射裝置在同一水平面上環繞脫硫塔殼體內壁對稱布置，相鄰兩級的噴射裝置交錯布置。第一級噴射裝置出液口到脫硫塔殼體內壁的距離與脫硫塔半徑的比值為0.5，第二級噴射裝置出液口到脫硫塔殼體內壁的距離與脫硫塔半徑的比值為0.2。每個噴射裝置包括噴淋管和噴嘴，噴淋管設置進液口與出液口，出液口位於脫硫塔殼體內，與噴嘴相連，進液口位於脫硫塔殼體外，通過漿液泵5與脫硫漿液罐6相連，在噴淋管上設置調節閥7，並位於脫硫塔殼體外部。在脫硫塔殼體下部設置有灰鬥3，在脫硫塔殼體左側頂部和右側底部分別設置通氣口。

按照以下方法進行脫硫：

從噴霧乾燥脫硫塔頂部通氣口通入煙氣，入口處煙氣流量為500000m3/h，入口處SO2濃度為800mg/m3，SO3濃度為40mg/m3，煙氣自脫硫塔右側底部進入，脫硫塔左側八個噴嘴每一個噴淋量為700m3/h，脫硫塔右側八個噴嘴每一個噴淋量為600m3/h，煙氣自脫硫塔左側頂部排出，出口處SO2濃度為30mg/m3，SO3濃度為2mg/m3，總脫硫效率96.19％。

實施例3

一種噴霧乾燥脫硫塔：

在脫硫塔殼體內壁設置三級噴射裝置，包括第一級噴射裝置、第二級噴射裝置以及第三級噴射裝置，所述三級噴射裝置沿脫硫塔軸向自上而下依次布置。每一級噴射裝置均包含十個噴射裝置，同一級噴射裝置在同一水平面上環繞脫硫塔殼體內壁對稱布置，相鄰兩級的噴射裝置交錯布置。第一級噴射裝置的出液口到脫硫塔殼體內壁的距離與脫硫塔半徑的比值為0.2，第二級噴射裝置的出液口到脫硫塔殼體內壁的距離與脫硫塔半徑的比值為0.3，第三級噴射裝置的出液口到脫硫塔殼體內壁的距離與脫硫塔半徑的比值為0.05。每個噴射裝置包括噴淋管和噴嘴，噴淋管設置進液口與出液口，出液口位於脫硫塔殼體內，與噴嘴相連，進液口位於脫硫塔殼體外，通過漿液泵與脫硫漿液罐相連，在噴淋管上設置調節閥，並位於脫硫塔殼體外部。在脫硫塔殼體下部設置有灰鬥，在脫硫塔殼體右側頂部和左側底部分別設置通氣口。

按照以下方法進行脫硫：

從噴霧乾燥脫硫塔底部通氣口通入煙氣，入口處煙氣流量為1500000m3/h，入口處SO2濃度為1500mg/m3，SO3濃度為60mg/m3，煙氣自脫硫塔左側底部進入，脫硫塔右側十五個噴嘴每一個噴淋量為750m3/h，脫硫塔左側十五個噴嘴每一個噴淋量為650m3/h，煙氣自脫硫塔右側頂部排出，出口處SO2濃度為30mg/m3，SO3濃度為3mg/m3，總脫硫效率97.8％。

對比例1

一種噴霧乾燥脫硫塔：

與實施例1相比，除了四個噴射裝置在同一水平面上不對稱布置，其他結構設置與實施例1均相同。

脫硫方法與實施例1完全相同，測得總脫硫效率為73.1％。

對比例2

一種噴霧乾燥脫硫塔：

與實施例2相比，除了相鄰兩級的噴射裝置在自上而下同一軸線上布置外，其他結構設置與實施例2均相同。

脫硫方法與實施例2完全相同，測得總脫硫效率為82.5％。

申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細結構特徵，但本發明並不局限於上述詳細結構特徵，即不意味著本發明必須依賴上述詳細結構特徵才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。