一種高效脫硫吸收塔噴淋裝置的製作方法

2024-04-03 11:01:05 1

本實用新型涉及一種大氣超低排放汙染防治領域的設備，具體是指一種可用於火電廠及排放類似大氣汙染物的化工廠、水泥廠、煉鋼廠等的脫硫吸收塔噴淋裝置。

背景技術：

隨著霧霾天氣等越來越嚴重，環保問題也越來越受到國家重視。根據環境保護部、國家發改委、國家能源局聯合下發的《關於印發的通知》(環發[2015]164號)規定，火力發電廠在2018年底前完成環保超低排放改造工作，要求在基準含氧量6％條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高於10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。很多火力發電廠環保設備裝置處理能力存在無法滿足最新排放標準的可能性，特別是脫硫吸收塔等裝置。

以往的吸收塔上方的噴淋層噴嘴一般採用單噴噴頭平均布置形式。

因為通過吸收塔截面單位面積的煙氣量差別很大，而這種布置形式的噴淋層單位面積的噴嘴數量一樣，單個噴嘴覆蓋面積又有局限性，會導致吸收塔局部液氣比偏差大，各區域煙氣脫硫效率有較大偏差，使吸收塔出口二氧化硫達不到超低排放標準。

目前，燃煤鍋爐煙氣淨化最常用的是石灰石-石膏溼法脫硫工藝，其工藝流程中的吸收裝置大多採用噴淋塔。噴淋塔內相互接觸的氣液兩相間發生酸鹼中和的化學反應，氣相中的SO2轉化為液相中的硫化物，從化工過程分析是氣液兩相間進行的化學吸收過程。同時，懸浮在氣相中的固體微粒與吸收劑液滴相遇被溼潤並進入液滴。噴淋層是吸收塔內最為核心的部件之一，噴淋層的合理設計對溼法煙氣脫硫系統的整體性能起著至關重要的作用。

所以，上述各種問題將直接影響企業的生產成本，設備改造成本等現實問題。如何降低設備成本、運行成本，同時能實現較好的效果是擺在企業面前需要解決的關鍵。

技術實現要素：

本實用新型提出對原吸收塔噴淋層進行差異化改造布置，保持噴淋層形狀不 變，根據塔內煙氣流場分布情況，針對性的移位或增加若干噴嘴，同時將原有普通的單向單噴噴嘴換為高效單向雙噴空心錐噴嘴，增加單個噴嘴的覆蓋面積，當然，這種噴嘴數量的改變並不是簡單的替換。由於在塔內噴嘴數量較多，若經過無數次的償試才得出相應的技術方案，在經濟效果上也無法實現。所以本申請所解決此問題的技術基礎是通過對塔內流體的動態狀況進行分析，以不同噴嘴的特點來確定分布情況，以期得到良好的效果。

決定噴淋層淨化效率的三個關鍵因素：

噴霧顆粒大小：目前常用類型是空心錐和實心錐兩種，噴霧顆粒大小與壓力成反比、與噴嘴角度成正比、與流量成反比。單向雙噴噴嘴的粒徑比單向單噴噴嘴的粒徑更小，通常約為1700um，更有利於氣液接觸反應，但是成本是單向單噴的8-10倍。

以90°噴嘴為例，單個噴嘴的覆蓋面積A0＝3.14×(1×tg(90°/2)2＝3.14m2噴淋層覆蓋率：

噴淋層覆蓋率為單層噴淋層噴嘴的有效覆蓋總面積與吸收塔截面積的比值。噴淋層覆蓋率不夠高時，會造成氣液無法充分接觸，降低液滴對氣體的捕集能力。但是噴淋層覆蓋率也不是越高越好，因為噴淋面積的重疊覆蓋可使霧滴因碰撞產生凝聚和破碎，而凝聚發生的機率大於破碎，主要原因在於自噴嘴噴出的液滴由於受重力和上升煙氣阻力的作用逐漸形成向下的減速運動，再作勻速運動，液滴間相撞的破碎效果較弱。顯然多層的覆蓋使液滴間的凝聚更易於發生，凝聚使液滴直徑增大，液相表面積減少，這對於淨化效率不利。噴淋覆蓋率通常控制在300％。

有效噴淋高度：

有效噴淋高度是指收塔入口煙道中心線到最上層噴淋層中心線的距離。煙氣進入吸收塔時會產生偏流，往往在吸收塔入口煙道上部形成低速旋窩，煙氣流場越低越不均勻，因此有效噴淋高度越高，流場均勻性相對高，氣液接觸相對均勻。

本實用新型解決的方案是：保持原噴淋層形狀不變，根據塔內煙氣流場分布情況，針對性的移位或增加若干噴嘴，同時將原有普通的單向單噴噴嘴換為高效單向雙噴空心錐噴嘴，增加單個噴嘴的覆蓋面積。使吸收塔內局部液氣比均衡，同時提高塔內各區域原來不均衡的煙氣脫硫效率，從而增加脫硫系統穩定性，協 助提高吸收塔的脫硫除塵效率，達到超低排放要求。本實用新型是通過下述技術方案得以實現的：

一種高效脫硫吸收塔噴淋裝置，包括塔壁、噴淋層支管、噴嘴、吸收塔入口煙道、支撐梁，其特徵在於：噴淋層的中間位置有一噴淋層母管，在噴淋層母管的兩側對稱布置噴淋支管，在噴淋支管上分布的噴嘴有單向單噴噴嘴和單向雙噴噴嘴混合搭配；在距離吸收塔壁最近一周的噴嘴為單向單噴型噴嘴，且與塔壁成45°角安裝；在各噴淋層上的單向雙噴型噴嘴數量少於單向單噴型噴嘴數量。

作為優選，上述一種高效脫硫吸收塔噴淋裝置中靠近噴淋梁兩側位置的噴嘴為單向單噴型噴嘴。

作為優選，上述一種高效脫硫吸收塔噴淋裝置中噴嘴之間的間距為400mm-800mm之間，使煙氣低速區噴淋層的覆蓋率250％-300％，煙氣高速區噴淋層的覆蓋率300％-350％；

作為優選，上述一種高效脫硫吸收塔噴淋裝置中單向單噴型噴嘴實心錐型式噴嘴，有效噴淋高度不得低於2.5m。

作為優選，上述一種高效脫硫吸收塔噴淋裝置中單向單噴型噴嘴上還配有流速控制裝置，且最外層單向單噴型噴嘴與塔壁的間距為500mm。

作為優選，上述一種高效脫硫吸收塔噴淋裝置中吸收塔入口煙道上方的噴嘴為單向單噴型噴嘴和單向雙噴型噴嘴混合布置。

噴淋層支管

根據塔內煙氣流場分布情況，針對性的調整噴淋層支管長度，以利於高效噴嘴的布置。

高效單向雙噴噴嘴

高效噴淋層採用高效單向雙噴噴嘴，通過每層設置數量充足的噴嘴，充足的噴嘴保證了噴淋覆蓋率，同時噴嘴霧化效果更好，對粒徑PM5以上的粉塵可實現100％脫除率。

以上裝置協同作用，可以實現均衡吸收塔內局部液氣比，提高塔內各區域煙氣脫硫效率，從而增加脫硫系統穩定性，協助提高吸收塔的脫硫除塵效率，達到超低排放要求。尤其是本申請中單向單噴型噴嘴3和單向雙噴型噴嘴4的布置，既要考慮設備的各部件是否會受到衝擊，還要考慮實際的噴淋效果，所以其中的 布置與結構方向等設計都是技術人員在進行流體試驗的基礎上得出的結果。

本實用新型的有益效果是：

1、可以實現均衡吸收塔內局部液氣比，提高塔內各區域煙氣脫硫效率，從而增加脫硫系統穩定性，協助提高吸收塔的脫硫除塵效率，達到超低排放要求。

2、基於已建的溼法煙氣脫硫系統，具有改造簡單，投資小等優點。本實用新型能協助提高吸收塔的脫硫除塵效率，達到超低排放的要求。

附圖說明

圖1本實用新型的橫截面結構示意圖

圖2本實用新型的側面結構示意圖

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型的實施作具體說明：

實施例1

根據附圖1、圖2所示結構，設計製作一種高效脫硫吸收塔噴淋裝置，某電廠脫硫超低排放改造項目，根據本實用新型設計思路，首先對吸收塔進出口及塔內截面進行濃度分布、流場測試，再依據測試結果進行計算，重新確定噴淋層噴嘴數量，同時依據測試結果對噴嘴的分布進行重新排布。移位或調整噴淋層支管1長度，並將原噴淋層噴嘴跟換為高效單向雙噴噴嘴2。包括塔壁1、噴淋層支管2、噴嘴、吸收塔入口煙道7、支撐梁，其中噴淋層的中間位置有一噴淋層母管6，在噴淋層母管6的兩側對稱布置噴淋支管2，在噴淋支管2上分布的噴嘴有單向單噴噴嘴3和單向雙噴噴嘴4混合搭配；在距離塔壁1最近一周的噴嘴為單向單噴型噴嘴3，且與塔壁1成45°角安裝；在各噴淋層上的單向雙噴型噴嘴4數量少於單向單噴型噴嘴3數量。靠近噴淋梁5兩側位置的噴嘴為單向單噴型噴嘴3。

通過計算，移位或增減噴淋層噴嘴的分布與煙氣中二氧化硫濃度分布和煙氣流速相匹配，在中心區增加並替換若干噴嘴，同時配合移位並更換若干噴嘴，使噴嘴在噴淋層上的分布為非均勻性布置，在噴淋層中間部位的數量比外圍多。噴嘴移位或增減的位置為對稱布置，減小了加工及施工難度。同時為了防止施工造成吸收塔壁及噴淋層梁防腐被衝刷破壞，根據精度計算後，儘量保留吸收塔壁及噴淋層梁附近噴嘴不變。這樣在既減少了施工難度節約改造成本費用的同時提高 了脫硫效率，並使石灰石漿液達到最大使用效率，避免浪費。

經過一個月的運行，以上實用新型裝置協同作用，最終實現均衡吸收塔內局部液氣比，提高塔內各區域煙氣脫硫效率，從而增加脫硫系統穩定性，協助提高吸收塔的脫硫除塵效率，達到超低排放要求。

實施例2

在實施例1的基礎上，控制噴嘴之間的間距為400mm之間，使煙氣低速區噴淋層的覆蓋率280％，煙氣高速區噴淋層的覆蓋率330％；且單向單噴型噴嘴3實心錐型式噴嘴，有效噴淋高度不得低於2.5m。

經過工廠實際測試，效果也非常明顯，取得預先設計的目標。

實施例3

在實施例1的基礎上，單向單噴型噴嘴3上還配有流速控制裝置，這樣可以方便調節流速，以實現經濟、效果雙滿足，且最外層單向單噴型噴嘴3與塔壁1的間距為500mm；吸收塔入口煙道7上方的噴嘴為單向單噴型噴嘴3和單向雙噴型噴嘴4混合布置。

經過上述實施例的試驗，本申請中對於現有設備的改造將有效控制成本，且效果也大幅提高，而且改造周期也大為降低。