一種對衝式噴槍強制氧化裝置的製作方法

2023-04-24 15:00:51 1

專利名稱：一種對衝式噴槍強制氧化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於溼法煙氣脫硫強制氧化領域，尤其是指一種在吸收塔漿液區採取
對衝式噴槍強制氧化亞硫酸鈣的裝置。 石灰石/石膏溼法煙氣脫硫技術(WFGD)目前應用廣泛，它採用石灰石做吸收劑，與煙氣中的S02發生反應，經S02溶解與吸收、CaS03氧化、CaC03中和、石膏結晶等過程，生成副產品石膏。在CaS03氧化過程中，煙氣自身含氧可完成部分自然氧化；如果氧化率達不到一定程度，則不能產生足夠可供石膏附著生長的晶種，導致石膏在脫硫設備內形成CSS垢(Calcium Sulfate and Sulfite, CaS03與CaS04的混合晶體)。脫硫系統的結垢和堵塞在溼法脫硫工藝中經常發生，高硫煤電廠中尤為突出。 實施強制氧化，加快已溶解S02的電離和氧化，降低石膏漿液中CaS03的含量是防止CSS垢的關鍵。在強制氧化中，通過向漿液中鼓入空氣，使SO/—的氧化反應趨於完全，並保持足夠的槳液含固量(約12wt^)，以提供石膏結晶所需的晶種。此時，石膏晶體的生長佔優勢，可有效控制結垢。強制氧化的引入還有助於提高脫硫效率、改善脫硫漿液的處理性能、提升石膏質量，並使得脫硫系統對煙氣參數具有較大的負荷適應性。[0004] 根據空氣導入和分散方式不同，強制氧化裝置大致有管網噴射式(spargegrids)又稱固定噴射器(fixed air sparger,縮寫FAS);攪拌器和空氣噴槍組合式(agitator air lance assemilies，縮寫ALS);噴氣混合器/曝氣器(jet-mixer/
aerators);徑向口十輪下方噴身寸式(sparging beneathradial impellers);多孑L板式
(perforated plates);多孔噴射器式(porousdiffusers);旋轉式空氣噴射器/葉輪臂式(arm rotary air sparger/impellerarms)等。其中前兩禾中在大型工禾呈中應用最為廣泛。[0005] FAS強制氧化裝置是在吸收塔漿液氧化區底部的斷面上均布若干根氧化空氣母管，母管上有眾多分支管。空氣噴嘴均布於整個斷面上(3.5個/tf左右)，通過固定管網將氧化空氣分散鼓入氧化區，再由頂進式攪拌器混合分散。其缺點是空氣管網布置複雜、投資昂貴、附屬支撐部件多，施工和檢修困難；母管和支管因受到劇烈擾動漿液和高速氣流的頻繁衝刷而容易發生撓曲變形或摩擦損壞；各支管因承受風壓和流場不同，容易發生脫落或結垢堵塞；漿液區易發生氧化空氣分布不均，從而導致塔內局部結垢，影響脫硫效率和石膏質量。連州發電廠1、2號機組的脫硫裝置運行時間不長，即發生了 FAS氧化風管及其支架斷裂事故，嚴重影響了系統脫硫效率。 ALS強制氧化裝置採取側進式攪拌器，每臺攪拌器的左下方配置一根噴槍，氧化空氣經噴槍末端高速衝入吸收塔漿液中，迅即被高速旋轉的槳葉切割分裂成細小氣泡，並推流彌散至整個漿液區。其缺點是噴槍因管徑過粗、伸入漿液區的垂直段過長而難以固定支撐；氧化空氣通道過大，氣泡剪切不徹底，氧化空氣利用效率低，氧氣停留時間短，迅速逸散的氣體會對液面造成強烈擾動；高速噴射的氣流易造成塔底防腐層或支撐部件的損壞；此外，因為氧化空氣流量太大且超過液流分散能力時會導致大量氣泡湧出，出現泛氣現象，嚴
背景技術重時攪拌器葉片吸入側也匯集大量氣泡，使得葉片輸送流量性能下降，易於造成漿液循環泵或石膏取出泵發生氣蝕事故。 另一方面，傳統的FAS和ALS強制氧化裝置，均是基於穩定的煙氣參數而設計，通過氧化空氣管路系統與脫硫島內氧化風機(如空氣壓縮機、羅茨風機或離心風機等)配合應用的。但在具體脫硫工程中，配煤配礦品質不同、煙氣產生工況各異，煙氣量、煙氣含氧量、S02濃度等煙氣參數也有較大波動，在這種情況下，既定的氧化空氣量和氧化空氣分配模式就難以滿足工程的實際需要，往往出現氧化程度不足或過量的情況，由此給系統順行和石膏質量帶來一系列問題(CN 1587057A)。

發明內容針對溼法煙氣脫硫工藝中，傳統FAS和ALS強制氧化裝置所存在一系列問題，如管路布置複雜、投資昂貴、施工和檢修困難、附屬部件多、長期穩定可靠性不佳；或安裝固定不易、氧化空氣利用率低、液面擾動大，易於泛氣並引起氣蝕事故；以及對煙氣參數變化的適應性差等問題。 本實用新型的目的是設計一種對衝式噴槍強制氧化裝置，完成漿液區亞硫酸鈣的氧化過程。具有固定安裝簡單、氧化風量調節方便、氧化效率高、對液面波動影響小、可消除氣泵出現氣蝕、可促進漿液流場加速擾動和石膏結晶過程加速進行等特點。[0010] 本實用新型的技術方案是 —種對衝式噴槍強制氧化裝置，其包括，氧化風機；氧化空氣母管，其一端接氧化風機，氧化空氣母管的管道上設冷卻裝置；兩根氧化空氣支管，對稱設置， 一端相連接並連接於氧化空氣母管，支管埠開設噴孔；氣體流量計、氣量調節閥、氣體放空閥、旁路調節閥分別設置於氧化空氣母管與氧化空氣支管之間的管路中；兩支對衝式噴槍，分別設置於兩根氧化空氣支管；攪拌葉片器，設置於兩支對衝式噴槍噴孔之間一側區域。[0012] 進一步，兩根氧化空氣支管平行對稱布置。[0013] 又，所述的對衝式噴槍端部橫截面為圓形。[0014] 所述的對衝式噴槍末端的噴孔為圓孔、均勻布置。[0015] 所述的對衝式噴槍末端的噴孔的開孔率為10 100%。 另外，本實用新型所述的對衝式噴槍與氧化空氣支管為一體化結構，或採取內螺紋連接。 本實用新型所述的氧化空氣母管上氣體放空閥連接的氣體放空管路裝設消音器。[0018] 所述的攪拌器為攪拌葉輪或攪拌葉片。 在石灰石-石膏溼法煙氣脫硫吸收塔漿液區，氧化空氣經流量調節後，經由氧化空氣母管分配至每臺側進式攪拌器兩側平行布置的支管中，氧化空氣通過對衝式噴槍末端
的氣噴孔噴射而出，兩股氣流在攪拌器輪轂附近發生激蕩碰撞，同時被高速旋轉的葉片切割打碎成微小氣泡，推流彌散至整個漿液區，從而實現漿液區亞硫酸鈣的強制氧化，以確保脫硫系統的穩定順行。 在強烈擾動的吸收塔漿液氧化區，主要發生S02吸收和溶解、H2S03電離、CaS03氧化、CaC(^溶解與中和，及石膏結晶等5種反應過程，1)所述的對衝式噴槍，以每臺側進攪拌器輪轂為中心對稱安裝，水平布置於攪拌器兩側，兩側噴槍埠中心在一個水平線上，噴槍材質與支撐、末端開口形狀完全相同。 為防止噴槍末端出現石膏垢物高溫脫水沉積，在氧化空氣母管內，可裝設工藝水冷卻裝置，使得氧化風入漿液溫度降至70°C以下。[0022] 本實用新型的有益效果 在常規煙氣溼法脫硫工程中吸收塔漿液氧化區，多採用固定管網格柵噴射式(FAS)和攪拌器和空氣噴槍組合式(ALS)強制氧化裝置，由此帶來一系列問題，如FAS的管路布置複雜、投資昂貴、施工和檢修困難、附屬部件多、長期穩定可靠性不佳；ALS的安裝固定不易、氧化空氣利用率低、液面擾動大，易於泛氣並引起氣蝕事故；以及兩者共有的、對煙氣參數變化的適應性差的問題。 本實用新型完成漿液區亞硫酸鈣的氧化過程，具有如下優點 (1)適應煙氣參數的變化，氧化風量調節方便本裝置裝設有氣體放空管路，可根據煙氣量、煙氣S02濃度以及煙氣自身含氧量調節氧化空氣入塔量； (2)可與多種側進攪拌器匹配運行側進攪拌器選型不同，軸轉速、葉端線速度、葉輪直徑、軸向推流量等也有差異，為使得側進攪拌和氧化空氣的破碎切割處於最佳的匹配區間，需調整氧化空氣的噴射速度。本裝置可以通過兩種手段來實現一是調節母管路的氧化風量，二是在管路和噴槍系統確定的情況下，改變噴槍末端氣噴孔的開孔率，使得強制攪拌和氣泡切割始終處於較好的水平； (3)固定安裝簡單與傳統兩種裝置相比，本裝置進入吸收塔漿液區的材料最少、噴槍可直接固定在塔壁上，更換和維修也較為簡單； (4)氧氣利用效率高，亞硫酸鈣氧化更為徹底對衝式噴槍管徑較細，末端為更細小的氣噴孔均勻布置，且兩側氣流本身就會發生激蕩碰撞，再加上側進攪拌器高速旋轉產生的切割破碎作用，氣泡平均粒徑更小，氧氣的溶解度更高，氣液兩相傳質效率更好，由此導致亞硫酸鈣氧化更為徹底； (5)氧化空氣在塔內停留時間更長，對液面波動影響更小由於氧化空氣的入塔方式為水平噴射，氣噴瞬間即沿著吸收塔圓周迅速擴散，因此對液面垂直方向的波動更小(對於鼓泡塔、氣噴旋衝吸收塔等吸收塔系統，液面波動的控制至關重要。)，微小氣泡在塔內停留時間更長； (6)漿液區流場更為優化，避免了塔內結垢堵塞的隱患對衝式噴槍的強制氧化方式，使得漿液區流場更加紊亂，有利於石灰石溶解、石膏結晶等三相傳質，可消除漿液循環泵或石膏取出泵出現氣蝕現象； (7)對衝式噴槍結構更合理噴槍末端的若干個均勻開孔，相當於若干個單孔噴槍，增加了氧化空氣與漿液的接觸面積，同時，由於埠截面垂直於塔底，消除了石膏附著
其上沉積結垢的風險。
圖1為本實用新型單套對衝式噴槍強制氧化裝置管路示意圖；[0033] 圖2a 圖2d為本實用新型四種氣噴孔的示意圖。
具體實施方式
參見圖1、圖2a 圖2d，本實用新型的對衝式噴槍強制氧化裝置，其包括，氧化風機1 ;氧化空氣母管2，其一端接氧化風機1 ，氧化空氣母管2的管道上設冷卻裝置3 ;兩根氧化空氣支管4、5，對稱設置， 一端相連接並連接於氧化空氣母管2，支管4、5埠開設噴孔；氣體流量計6、氣量調節閥7、氣體放空閥8、旁路調節閥9分別設置於氧化空氣母管2與氧化空氣支管4、5之間的管路中；兩支對衝式噴槍10、11，分別設置於兩根氧化空氣支管4、5 ;攪拌器12，設置於兩支對衝式噴槍10、11噴孔之間一側區域，該攪拌器為攪拌葉輪或攪拌葉片。 兩根氧化空氣支管4、5平行對稱布置。 參見圖2a 圖2d，所述的對衝式噴槍10 (以對衝式噴槍10為例)端部橫截面為圓形。所述的對衝式噴槍末端的噴孔101為圓孔、均勻布置；所述的對衝式噴槍末端的噴孔101的開孔率為10 100%。 另外，本實用新型所述的對衝式噴槍10與氧化空氣支管4為一體化結構，或採取內螺紋連接。 本實用新型所述的氧化空氣母管上氣體放空閥連接的氣體放空管路裝設消音器。[0039]某鋼鐵企業小型燒結機燒結煙氣量5 9萬NmVh， S02濃度為300 800mg/Nm3，煙氣含氧量4. 0 7. 5%採用氣噴旋衝吸收塔溼法脫硫工藝進行脫硫除塵處理，以滿足排放要求。 工藝流程為燒結煙氣經冷卻處理後，從原煙氣進口進入氣噴旋衝吸收塔，通過煙氣噴射管進入漿液池，原煙氣中的S02溶於漿液後，與石灰石反應生成亞硫酸鈣，繼而被氧化成二水硫酸鈣；淨煙氣經煙氣上升管，由淨煙氣出口排出吸收塔。 氣噴旋衝吸收塔塔高12m，直徑4m，液位高4m，沿塔身均勻布置有兩臺側進式攪拌器(功率5KW，攪拌器法蘭口距塔底0.8m)。原先吸收塔漿液區的強制氧化裝置採用的是固定管網格柵噴射式(FAS)，運行數月後，出現母管撓曲變形、部分支管堵塞、塔內局部結垢、系統脫硫效率下降( 2% )含量偏高等問題，經分析後認定，強制氧化裝置效能不佳，影響了整個系統運行。於是，在此脫硫島內引入了對衝式噴槍強制氧化裝置。 在石灰石-石膏溼法煙氣脫硫吸收塔槳液區，氧化風機(羅茨風機，流量3. 91m3/min，風壓47KPa)所產生的氧化空氣，通過氣體放空閥準確調節母管流量，氧化空氣經流量計，分別進入位於側進式攪拌器兩側水平對稱布置的支管中，通過與支管分別連接的兩隻對衝式噴槍末端埠的噴孔噴射而出，兩股氣流在攪拌器輪轂附近發生激蕩碰撞，同時被高速旋轉的葉片切割打碎成微小氣泡，推流彌散至整個漿液區。 應用本實用新型，脫硫島內氧化風量可根據煙氣參數合理調節，氧氣利用效率提高了一倍，液面波動幅度減少了一半，塔內再無局部結垢產生，脫硫效率始終保持在95%以上，脫硫石膏中亞硫酸鈣含量小於0. 5%，碳酸鈣含量低於1. 0%。
權利要求一種對衝式噴槍強制氧化裝置，其特徵在於包括，氧化風機；氧化空氣母管，其一端接氧化風機，氧化空氣母管的管道上設冷卻裝置；兩根氧化空氣支管，對稱設置，一端相連接並連接於氧化空氣母管，支管埠開設噴孔；氣體流量計、氣量調節閥、氣體放空閥、旁路調節閥分別設置於氧化空氣母管與氧化空氣支管之間的管路中；兩支對衝式噴槍，分別設置於兩根氧化空氣支管；攪拌器，設置於兩支對衝式噴槍噴孔之間一側區域。
2. 如權利要求1所述的對衝式噴槍強制氧化裝置，其特徵在於所述的兩根氧化空氣 支管平行對稱布置。
3. 如權利要求1所述的對衝式噴槍強制氧化裝置，其特徵在於所述的對衝式噴槍端 部橫截面為圓形。
4. 如權利要求1或3所述的對衝式噴槍強制氧化裝置，其特徵在於所述的對衝式噴 槍末端的噴孔為圓孔、均勻布置。
5. 如權利要求4所述的對衝式噴槍強制氧化裝置，其特徵在於所述的對衝式噴槍末 端的噴孔的開孔率為10 100%。
6. 如權利要求1或2或3所述的對衝式噴槍強制氧化裝置，其特徵在於所述的對衝 式噴槍與氧化空氣支管為一體化結構，或採取內螺紋連接。
7. 如權利要求1所述的對衝式噴槍強制氧化裝置，其特徵在於所述的氧化空氣母管 上氣體放空閥連接的氣體放空管路裝設消音器。
8. 如權利要求1所述的對衝式噴槍強制氧化裝置，其特徵在於所述的攪拌器為攪拌 葉輪或攪拌葉片。
專利摘要一種對衝式噴槍強制氧化裝置，其包括，氧化風機；氧化空氣母管，其一端接氧化風機，氧化空氣母管的管道上設冷卻裝置；兩根氧化空氣支管，對稱設置，一端相連接並連接於氧化空氣母管，支管埠開設噴孔；氣體流量計、氣量調節閥、氣體放空閥、旁路調節閥分別設置於氧化空氣母管與氧化空氣支管之間的管路中；兩支對衝式噴槍，分別設置於兩根氧化空氣支管；攪拌器，設置於兩支對衝式噴槍噴孔之間一側區域。本實用新型完成漿液區亞硫酸鈣的氧化過程。具有固定安裝簡單、氧化風量調節方便、氧化效率高、對液面波動影響小、可消除氣泵出現氣蝕、可促進漿液流場加速擾動和石膏結晶過程加速進行等特點。
文檔編號B01D53/80GK201482416SQ20092020863
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者劉道清, 沈曉林, 王如意, 石洪志, 石磊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司