海水白泥乳脫硫塔的製作方法

2023-11-08 06:15:07

專利名稱：海水白泥乳脫硫塔的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種脫硫塔，特別是一種以廢治廢利用氨鹼法純鹼生產的廢渣 對發電廠鍋爐和工業鍋爐及窯爐的煙氣進行脫硫的海水白泥乳脫硫塔。
(二)
背景技術：
我國是世界上少數幾個以煤炭為主要能源的國家之一，煤炭在我國一次能
源和消耗比例中一直在70%以上，煤炭及其它各種燃料產生的二氧化硫排放形 成巨大的汙染，從根本上治理二氧化硫排放汙染已勢在必行。在沿海地區有些 熱電站採用了海水法脫硫，即利用海水吸收煙氣中二氧化硫，並與海水中的鹼 度中和後充入空氣曝氣，使所生成的還原物氧化後煙氣和排水達標排放，該工 藝缺點是耗用海水量大，脫除lkg二氧化硫耗用海水M8m3，提升海水和曝氣的 電耗等費用高，而且只能適用於燃用低硫煤的熱電站脫硫。近年來沿海地區有 在海水中加入氧化鎂、石灰粉等脫硫劑的煙氣脫硫工業應用，但原料成本高。 氨鹼法純鹼生產的廢渣(俗稱"白泥")量大，在全世界範圍內至今普遍做法仍 是排海或築壩堆存，造成公害，其處理是世界各國共同面臨的難題。中國專利 申請號為97121098.5所公開的"一種純鹼廠白泥與煙氣中有害氣體的雙向治理 方法"，利用含有純鹼生產廢渣(白泥)製作的海水白泥乳脫除鍋爐煙氣中的 二氧化硫，以廢治廢，實現白泥和二氧化硫的雙向治理的目的。但一直無工業 化應用，尚需開發生產裝置實現工業生產。由於海水白泥乳中有效脫硫成份是 一種在水中溶解度非常小的碳酸鈣等懸浮物，脫硫過程中需要足夠的停留時間， 使懸浮物溶解，進行脫硫反應，並使生成的亞硫酸鹽被氧化生成穩定的硫酸鹽， 還要分離脫硫過程中捕集的煙氣中的粉煤灰，最終使煙氣和排液達標排放，傳統脫硫塔所具備的功能少，有的脫硫裝置設備多、流程複雜、動力消耗高、佔 地面積大，均不適合海水白泥乳脫硫需要。至今尚無國內外使用海水白泥乳進 行煙氣脫硫的一體化生產裝置的報導。
發明內容
本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種海水白泥乳脫硫塔，該塔 具有多種功能，既是吸收裝置又是反應器，還是曝氣和澄清設備，能使出塔煙 氣中二氧化硫煙塵達標，同時使出塔排液不需要後處理而pH值與懸浮物達標直 接排放的生產裝置。
本發明的目的由以下技術方案實現該海水白泥乳脫硫塔包括塔體及塔體 內由上往下依次設有除霧段、海水吸收段、海水白泥乳吸收段、氧化段和澄清 段的五個功能段。位於海水白泥乳吸收段和氧化段之間的塔體側部設有煙氣入 口，塔體頂部設有煙氣出口，塔體底部設有沉澱物出口，位于澄清段上部的塔 體側部設有澄清液出口。其中，海水白泥乳吸收段包括海水白泥乳進液管、布 水槽、噴淋槽、填料和支承板，海水白泥乳進液管、布水槽和噴淋槽位於填料 的上方，支承板在填料的下面，該段是本塔主要功能區，它要進行換熱、二氧 化硫的吸收、白泥的溶解以及產生亞硫酸鹽等的化學反應。海水吸收段包括海 水進液管、布水槽、噴淋槽、填料和支承板，海水進液管、布水槽和噴淋槽位 於填料的上方，支承板在填料的下面，該段主要的作用是吸收煙氣中殘留二氧 化硫。除霧段包括除霧器和清洗管，清洗管在除霧器的下方，煙氣經該段達標 排放。氧化段包括白泥乳進液管、氣體分布板和壓縮空氣分布器，氣體分布板 的上方為白泥乳進液管，其下方為壓縮空氣分布器，該段主要作用為將亞硫酸 鹽全部氧化為硫酸鹽。澄清段包括中心筒、環行頂蓋和蜂窩斜管型填料，中心 筒的上端與環行頂蓋固定連接，蜂窩斜管型填料設置在中心筒外中下部，該段結構簡單，清除該段上方流下的液體中的水不溶物，使之達標排放，澄清效率 很高。
根據塔內液氧化需要，氣體分布板可設置零層或一層或多層，板上均布多 個小孔。
本發明的優點是
1) 該塔功能多，集吸收、氧化、澄清、除霧多種功能於一體，使脫硫工藝 流程簡化，節省了曝氣池、澄清池及其液體輸送泵，具有設備投資小、佔地面 積省、操作方便的優點。
2) 該塔連續運行、平穩、可靠，脫硫吸收效率高達95%，不僅煙氣達標排
放，澄清液也達標直接排放。
3) 該塔使脫硫運行費用大大降低。脫除lkg二氧化硫僅耗海水0.5m3，與 海水法脫硫(需海水M8m3)相比，節約海水提升及曝氣氧化的電力X).75kwh， 與海水石灰法相比，能節約石灰粉l.lkg，具有很大節能降耗優勢。
該塔實現了純鹼生產廢渣"白泥"與煙氣中的二氧化硫雙向治理的目的。不 僅減少了二氧化硫的排放，而且消除了白泥對環境的汙染，白泥資源化全部可
以得到有效的綜合利用，特別適用於有氨鹼法純鹼工廠濱海地區的大、中、小 型火力發電廠鍋爐及工礦企業工業鍋爐和窯爐的煙氣脫硫。

圖l是本發明的結構示意圖2是圖1B向局部放大結構示意圖3是圖2C-C剖視結構示意圖4是圖1A向局部放大結構示意圖5是圖1D向局部放大結構示意圖6是圖5 E-E剖視結構示意圖。圖中l-澄清段；l.l-環形頂蓋；1.2-中心筒；1.3-蜂窩斜管型填料；1.4-澄 清液出口； 1.5-沉澱物出口； 2-氧化段；2.1-白泥乳進液管；2.2-氣體分布板；2.3-壓縮空氣分布器；3-海水白泥乳吸收段；3.1-煙氣入口； 3.2-支承板；3.3-填料; 3.4-海水白泥乳進液管；3.5-布水槽；3.6-噴淋槽；3.7-缺口； 3.8-齒形缺口； 4-海水吸收段；4.1-支承板；4.2-填料；4.3-海水進液管；4.4-布水槽；4.5-噴淋槽； 5-除霧段；5.1-清洗管；5.2-除霧器；5.3-煙氣出口； 6-塔體。
具體實施方式
圖1顯示該塔體6內從上往下有除霧段5、海水吸收段4、海水白泥乳吸收 段3、氧化段2和澄清段1五個功能段。除霧段5中的除霧器5.2可以是絲網波 紋填料，也可以是波形板除霧器，本實施例採用絲網波紋填料。除霧器5,2下方 有清洗管5.1，清洗管5.1在塔內兩側有多個支管，管的上方有多個噴嘴，能將 整個除霧器5.2清洗乾淨。海水白泥乳吸收段3是該塔的主要功能段，布水槽 3.5是通用溢流槽式液體分配裝置，如"王"字型、"H"型等條狀水槽皆可，本 實施例釆用王"字"型條狀水槽，布水槽3.5兩側上方均勻分布多個缺口 3.7。 噴淋槽3.6是兩側上方為齒型的條狀，其數量與布水槽的溢水缺口3.7相同，噴 淋槽3.6排列布滿塔的整個截面。圖2、圖3顯示，海水白泥乳進液管3.4下口 與布水槽3.5中心重合。海水白泥乳從進液管3.4進入布水槽3.5 ，從布水槽3.5 各缺口 3.7溢流進入下方噴淋槽3.6，再從整條噴淋槽兩側上方齒形缺口 3.8溢 流出，使海水白泥乳能均布進入下方的填料3.3。填料3.3可採用板波紋等規整 填料，也可採用其它如鮑爾環等散堆填料，本實施例採用板波紋規整填料。填 料3.3下面有支撐板3.2支撐填料3.3，圖5、圖6顯示，支撐板3.2為梁形氣體 噴射式結構，支承板3.2為連續波形板，在波形板上開多個圓孔，開孔總面積和 塔截面積接近，其作用均布煙氣。海水吸收段4中的海水進液管4.3、布水槽4.4、噴淋槽4.5、填料4.2和支撐板4.1,其結構與海水白泥乳吸收段3結構相同。氧 化段2中的壓縮空氣分布器2.3，其主管在塔內兩側有多個支管，管的上方開有 多個小孔，可向上均布氣體。白泥乳進液管2.1,其主管在塔內兩側有多個支管, 管的下方開有多個小孔，可向下均布白泥乳。圖4顯示氣體分布板2.2板上均布 多個小孔。設置一層或多層的氣體分布板可使氣液更加均勻地逆流接觸，不設 置氣體分布板可降低塔內運行的阻力。本實施例氣體分布板2.2設置二層，每層 板上均布多個小孔，使氣液均勻接觸。澄清段1中的中心筒1.2是上下開口的圓 筒，其上端固定連接在環形頂蓋1.1上，中心筒1.2外中下部為蜂窩斜管型填料 1.3。
結合附圖敘述該塔內氣液流程
(1) 煙氣從塔體側部煙氣入口 3.1進入並上升通過海水白泥乳吸收段3的支承 板3.2被均勻分布進入板波紋填料3.3內，煙氣中二氧化硫被海水白泥乳吸收生
成的亞硫酸鹽留在該段內，煙氣攜帶剩餘二氧化硫和捕集夾帶海水白泥乳中的 水不溶物上升通過海水吸收段4的支承板4.1進入板波紋填料4.2內，二氧化硫 和水不溶物被海水吸收，使煙氣中二氧化硫和煙塵的含量極少，煙氣繼續上升 進入除霧段5的絲網波紋填料5.2，捕集煙氣中微小水滴和夾帶的極少量煙塵及 白泥，煙氣達標從塔頂煙氣出口 5.3排入煙道。
(2) 壓縮空氣通過壓縮空氣分布器2.3均布進入氧化段2內，壓縮空氣內氧氣 大都被塔內液消耗，氣體攜帶剩餘氧氣通過二層氣體分布板2 .2的孔上升至海 水白泥乳吸收段3內，剩餘氧氣被繼續消耗，氣體隨煙氣經海水吸收段4、除霧 段5從塔頂煙氣出口 5.3排出。
(3) 海水白泥乳通過海水白泥乳進液管3.4、分配槽3.5和噴淋槽3.6溢流均 布進入填料3.3與煙氣進行換熱和氣、液、固三相各種物理、化學變化，煙氣中二氧化硫被水吸收生成亞硫酸，海水白泥乳中水不溶物碳酸鈣與氫氧化鎂溶解 並與亞硫酸反應生成亞硫酸鈣和亞硫酸鎂，並有一部分被氧化段上升的氣體中 剩餘氧氣氧化為硫酸鈣及硫酸鎂。海水白泥乳經反應變成塔內液往下流入氧化
段2，塔內液中亞硫酸鹽不穩定，易分解逸出二氧化硫，通過白泥乳進液管2.1 補充適量白泥乳，與塔內液中剩餘二氧化硫反應生成亞硫酸鹽，該氧化段也是 塔內液儲槽，有足夠停留時間使來自海水白泥乳吸收段殘餘的水不溶物碳酸鈣 與氫氧化鎂全部溶解與亞硫酸反應生成亞硫酸鈣和亞硫酸鎂，壓縮空氣分布器 2.3及氣體分布板2.2都能使下降的塔內液和上升的壓縮空氣均勻地逆流接觸發 生化學反應，亞硫酸鹽全部被壓縮空氣內氧氣氧化生成化學性能穩定的硫酸鹽， 且使塔內液PH值達到6-9。塔內液繼續往下流入澄清段l，塔內液經中心筒1.2 進入蜂窩斜管型填料1.3內，經過蜂窩斜管型填料1.3加速澄清，使澄清液中水 不溶物降低，符合排放標準從清液出口管1.4排放，而在塔內液中的粉煤灰等沉 降形成數量較小的沉澱物從塔底沉澱物出口 1.5排出待處理。
(4) 海水通過海水吸收段4的海水進液管4.3、布水槽4.4和噴淋槽4.5溢流 均布進入填料4.2，海水吸收煙氣中剩餘二氧化硫和捕集夾帶的白泥不溶物後， 往下流入海水白泥乳吸收段3，隨該段塔內液經氧化段2、澄清段1排放和排出。
(5) 為防止除霧段5內的除霧器5.2被雜物堵塞，定期用海水通過清洗管5.1 向上的噴嘴噴射絲網波紋填料，清洗乾淨。
設計二臺海水白泥乳脫硫塔分別在130t/h和220t/h煤粉鍋爐系統中試用， 入脫硫塔前煙氣含二氧化硫2000-4000mg/Nm3，煙塵200mg/Nm3，經該塔處理 後，排煙中二氧化硫〈200mg/Nm3，煙塵〈50mg/Nm3，脫硫效率高達90-95%，脫 硫後排水中懸浮物〈100mg/1， pH6-9，排煙及排水均達國家頒發的2010年1 月後將執行的新排放標準。
權利要求
1. 一種海水白泥乳脫硫塔，其特徵在於它包括塔體(6)及塔體(6)內由上往下依次設有除霧段(5)、海水吸收段(4)、海水白泥乳吸收段(3)、氧化段(2)和澄清段(1)，位於海水白泥乳吸收段(3)和氧化段(2)之間的塔體(6)側部設有煙氣入口(3.1)，塔體(6)頂部設有煙氣出口(5.3)，塔體(6)底部設有沉澱物出口(1.5)，位于澄清段(1)上部的塔體(6)側部設有澄清液出口(1.4)，其中各段結構為
2. 根據權利要求1所述的海水白泥乳脫硫塔，其特徵在於氣體分布板(2.2) 可設置零層或一層或多層，板上均布多個小孔。
全文摘要
本發明公開了一種海水白泥乳脫硫塔，其要點是該塔體內由上往下依次設有除霧段、海水吸收段、海水白泥乳吸收段、氧化段和澄清段的五個功能段。位於海水白泥乳吸收段和氧化段之間的塔體側部設有煙氣入口，塔體頂部設有煙氣出口，塔體底部設有沉澱物出口，位于澄清段上部的塔體側部設有澄清液出口。其優點是該塔功能多，集吸收、氧化、澄清、除霧多種功能，使脫硫工藝流程簡化，設備投資小、佔地面積省、操作方便，運行費用低，煙氣脫硫效率高達95％，排煙及排水均達國標。實現了純鹼生產廢渣「白泥」與煙氣中的二氧化硫雙向治理的目的。適用於有氨鹼法純鹼工廠濱海地區的大、中、小型火力發電廠鍋爐及工礦企業工業鍋爐和窯爐的煙氣脫硫。
文檔編號B01D53/75GK101444698SQ200810237758
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月5日 優先權日2008年12月5日
發明者伊盛鑫, 劉成功, 劉鵬霄, 尹小春, 楊鵬飛, 羅書凱, 郭漢光, 馬國臣 申請人:青島鹼業股份有限公司;青島海灣化工設計研究院有限公司