專利名稱：用于煙道氣脫硫系統(tǒng)的單層噴淋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙道氣脫硫，特別是關(guān)于在矮吸收塔中達到這一脫硫作用的裝置和方法。
煙道氣脫硫(FGD)主要發(fā)生在煙道氣吸收塔中，利用一種能使硫沉淀出來的混合物噴淋煙道氣。這一噴淋是通過安裝穿經(jīng)塔中直接在煙道氣通路上開孔的噴淋總管完成的。在早期的體系，一般是屬于小型的，因為氣體的流率低，所以只需有單層的噴淋就可滿足需要。然而，當(dāng)系統(tǒng)變大時，煙道氣的流率增大了，噴淋體積增加到泵的生產(chǎn)能力范圍以內(nèi)時，就需要有另外的噴淋層。
噴淋層的增加是受抵制的，因為每增加一層，吸收塔的高度就要提高五英尺或者更多，這在一有限的地方是很難做到的。然而，雖然有這一難度，但迫切的需要是取決于煙道氣的流率以及要求在煙道氣釋放到大氣中之前盡可能多地脫出硫來。因此，一個煙道氣脫硫系統(tǒng)含有5個或更多的噴淋層以適應(yīng)煙道氣的體積和硫的密度就變成很普通的了。遺憾的是，這就造成吸收塔的高度要提高20英尺，或者更多，而且這些多重的噴淋層相應(yīng)地需要增加泵送和管路的必需裝置。因此，為了適應(yīng)較大的煙道氣流管。塔高(還有塔徑)需要增大，這也就需要更大的泵送功率。
除了這種多層的噴淋層外，在某些系統(tǒng)還需要有一個備用的噴淋層，以供其它一層不能使用或待修時使用。這又增加了費用和吸收塔的高度。
在某些情況下，煙道氣脫硫系統(tǒng)同其它較常使用低液-氣化(L/G)的系統(tǒng)相比，使用了高的液氣比。液氣比(L/G)是一個有關(guān)液體流率對氣體體積的標(biāo)記，它們的單位是每分鐘加侖數(shù)對每分鐘每1000立方英尺實際體積，這一L/G比值，是取決于一些工藝參數(shù)的，包括反應(yīng)劑類型，pH值，固體顆粒尺寸，反應(yīng)活性，氯離子濃度，二氧化硫濃度，二氧化硫的脫除，使用的反應(yīng)劑，噴淋液滴尺寸等。高L/G比值意味著液體流率對氣體體積的比值高，一般這一比值在40至140，或者更大些。因此，低L/G比值，一般是在20以下。達到高L/G比值的一個方法是通過簡單地增加吸收塔的噴淋層，以使更多的混合液可噴淋在煙道氣上。然而，這樣就避免不了需要有較高的塔，也避免不了需要更多的泵送功率，以便混合物能夠輸送到較高的高程上。
因為每一英尺高吸收塔高度是昂貴的，而且，因為每一點點將混合物輸送到指定高程的必需能量必須支付，所以要求每一套安裝的煙道氣脫硫系統(tǒng)，既要降低吸收塔的高度，又要減少能量需要量。這正是本發(fā)明的一個目的，即提供一套既能降低吸收塔高度，又能減少能源成本的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個目的，是提供一套含有一備用噴淋而不致增加吸收塔高度的煙道氣脫硫系統(tǒng)。本發(fā)明的這些以及其它特點在以下陳述。
本發(fā)明涉及用于煙道氣脫硫吸收塔的一種單層的噴淋裝置，它帶有一個或多個總管固定在吸收塔的附近。每一個總管上固定著許多延長的供液管線，從每一總管上延伸出來的供液管線彼此之間是相互錯開的，以便交替地延伸通過煙道氣的流路。這些供液管線也以同吸收塔相同或近乎相同的平面延伸在吸收塔內(nèi)。每一根供液管線上都固定有許多噴咀，這些噴咀都成形成能噴淋在塔內(nèi)的煙道氣上的形狀。


圖1是一臺典型的煙道氣吸收塔部分剖開示圖，示出其中一般所含有的多層噴淋裝置。
圖2是本發(fā)明裝置的部分剖開示圖，示出這里公開報道的單層噴淋裝置。
圖3是這里公開報道的單層噴淋裝置的部分剖開平面圖。
圖4a至4c是沿圖3的4-4線截取的部分剖開的截面圖，示出總管的可能位置。
圖5是沿圖3的5-5線截取的部分剖開的截面圖。
圖6a至6e是可在本發(fā)明中安裝的一些不同的噴淋簡圖。
圖7是只有兩根總管的備用實施方案的單層噴淋裝置的部分剖開的平面圖。
圖8是只有兩根總管的又一個實施方案單層噴淋裝置的部分剖開的平面圖。
首先，參考圖1，所示的是一套500千瓦的煙道氣脫硫系統(tǒng)用的典型吸收塔10。這一典型塔從地面向上伸出的121英尺，直徑約60英尺。它含有多重的噴淋層12，每一層一般是其上、下層的復(fù)制品，每層的間距約五英尺。
在這種先有技術(shù)中，需要有多重的噴淋層12，以使整個吸收塔10的面積能夠被噴淋所復(fù)蓋，以使期望的二氧化硫吸收所需的液-氣流率(L/G)能夠由獨立大容量的泵所輸送。正是這一噴淋，才使煙道氣中的硫磺得以脫出，這樣需要噴淋同全部的煙道氣接觸，以便系統(tǒng)起作用。
同這一典型的結(jié)構(gòu)相反，圖2公開報道的本發(fā)明，它只需要單層噴淋就可操作。這一單層的噴淋層所要求的結(jié)構(gòu)也是約60英尺直徑，但是它從地面伸出僅約97英尺-吸收塔的高度約減少了24英尺。再有，本發(fā)明的設(shè)計仍然能完成噴淋全部的煙道氣以便脫硫的目的，同時還含有必備的備用噴淋容量。
現(xiàn)在翻到圖3至圖5，它公開了吸收塔的高度用什么方法使之縮短。在這一實施方案中，單層噴淋裝置12含有四根獨立的外部總管14，每一根總管有一些平行的供液管線16連在上面。每一單獨的供液管線16，從離開它們的相應(yīng)總管14起，離得愈遠其直徑就變得愈小(見圖4)。這一直徑的縮小是為了適應(yīng)當(dāng)每一根供液管線16穿經(jīng)吸收塔10時所發(fā)生的流體流量的下降。其目的是要使沿每一根供液管線16的長度，壓力能夠盡可能地維持穩(wěn)定，以及維持合理的線速度。同樣，也要注意，因為許多相同的理由，每一總管14，沿其長度，直徑也變小。
正如指出的那樣，這一實施方案在吸收塔10的兩側(cè)各含有兩根總管14(在這一實施方案總共有四根相似的總管14)。本發(fā)明的對側(cè)，彼此是互成鏡像的(本質(zhì)上相同，但轉(zhuǎn)動180度)。在吸收塔10同一側(cè)的一對總管，彼此是相互在垂直方向上，有時是水平方向上，隔開一個小距離。正是如此，才使從一側(cè)(最好是從兩側(cè))伸出的供液管線16能在塔內(nèi)與塔處于同一平面上。
在圖4a中，低位的總管14是位于要求的平面上，而上位的總總管14，是既水平方式又垂直方向地偏離低位總管14。這就要求上總管14的供液管線16要在其上配有管件，以便它們能同從低位總管14伸出的供液管線16處在同一平面上。在圖4b中，供液管線16的平面是位于兩根總管14之間，因此要求每一供液管線必須相應(yīng)地擺正方向。在4c圖上，是上總管位于供液管線平面上。在任何情況下，不管總管14的方法如何，供液管線16的構(gòu)造，要如圖5所示，延伸在吸收塔10里，彼此處在同一平面上。煙道氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計，將確定所需的泵數(shù)和總管數(shù)。所示的組合情況是每一側(cè)有兩根總管。其它的組合情況是一側(cè)有兩根總管14，另一側(cè)有一根，或者三根在一側(cè)，而另一側(cè)則沒有，或者任何其它的組合，即吸收塔10的每一對側(cè)，有從0至4根總管的布置。
現(xiàn)在參閱圖3，這些各自的供液管16是錯開排列的，以便在吸收塔10里不致重復(fù)地復(fù)蓋。吸收塔10的對面，基本上也含有轉(zhuǎn)動180度的這種布置的完全相同的總管，但從全部四根總管14伸出的供液管線16在吸收塔10里總是處在相同(或近于相同)的程高上。在這種彼此相關(guān)和錯開的形式下，整個吸收塔10內(nèi)部面積都是被從每根操作著的總管14和供液管16的噴淋所復(fù)蓋。然而，實際上有不少重疊的噴灑面積，因而任何一根總管14和它的相應(yīng)供液管線16都可以從使用中撤出，當(dāng)作備用對待而不致于影響硫的脫出。也就是只從三根總根噴淋就可達到所要求的脫硫，所以任何一根總管都可撤出使用而不影響硫的脫除。總管14的取向方式可以是沿它們長度的任一端或任何點上進液。一般是，進液一端的總管14做得較大，然后逐漸縮小，如前已提到的。
這里公開報道的噴淋結(jié)構(gòu)可用于任何濕法煙道氣脫硫系統(tǒng)，包括二元堿供液法，鎂促進氧化鈣或碳酸鈣法，碳酸鈣法，碳酸鈣強制氧化法。氧化鈣法，鈉法等。本發(fā)明的優(yōu)點是同多層噴淋系統(tǒng)12相比，塔高可以縮短，總能量消耗少。同時，不需要有另外的噴淋層12就可保留備用的生產(chǎn)能力。
還必須注意，每一根總管14一般是同它自己的泵(未示出)相連，因而獨立于其它每一根總管14。在這一方式下，如果有要求只需要有來自兩根總管14的噴淋，則其它的兩根總管的泵就可停下，而不致影響正在操作的兩根總管的噴淋速度和流量。另外，如果系統(tǒng)中有一根總管發(fā)生問題，則可把它從使用中撤出直到問題解決為止，而不致影響吸收塔10的整個操作。同時，因為全部總管14都是在一個程高上，所以本發(fā)明同多層吸收塔相比，泵送功率需要量就比較少。這是因為本發(fā)明，每臺泵只需將混合物送到一個高程，也就是最低的高程，而不象多層吸收塔所要求的那樣，送至高而又高的程高上。
最為理想的是，本發(fā)明的噴淋層可以是頂部支持或自支持，以便消除由于噴淋沖擊而發(fā)生的任何磨損，但它也可以是下部支持的。另外，用于構(gòu)造的材料(包括噴咀的材料)，可以是任何適用于吸收塔10內(nèi)部環(huán)境想要的成分材料?？偣艿臉?gòu)造可采用任何適用的方法，包括法蘭、燥接、粘合、螺紋等聯(lián)接方法。本發(fā)明裝置也適合于用或不用氣體分布裝置，托架，減震，預(yù)飽和器，或者如所示的采用在下面的噴淋裝置。在圖1和圖2也示有托架22。在采用下方噴淋裝置18的情況下，在下方噴淋裝置18上也要有大致如上所述的備用生產(chǎn)能力。
現(xiàn)在參閱圖6a至6e，其中示出適用于供液管線16的噴咀20的選擇。圖6a示出的是單螺旋型噴咀，而6b所示的是簡單的直噴咀，圖6c，6d和6e所示的分別是雙連的螺旋(或直)噴咀，雙連的直角噴咀偏心地聯(lián)在供液管線16上，和雙連的直角噴咀正切地連在供液管16上。當(dāng)然，噴咀的數(shù)量、型式和安排是隨煙道氣脫硫設(shè)計和要求的備用生產(chǎn)能力而變的。當(dāng)噴咀20彼此緊密相處，則總有效區(qū)域就得到改善。在所示的實施方案中，由于供液管線16和噴咀20的位置，備用能力達到了25%。在一些系統(tǒng)中，每一根總管14上總共有約250個噴咀并不罕見，這意味著在整個系統(tǒng)中總共有約1000個噴咀。這些噴咀可以按照要求用法蘭、粘接，焊接、或螺紋聯(lián)接在供液管16上，并且可以采取向上、向下或任何側(cè)向角度噴淋的取向。
也可考慮在本發(fā)明的范圍內(nèi)，采用內(nèi)總管的設(shè)計以代替所示的外總管14設(shè)計?？梢韵胂螅饪偣苡兴鼈兊闹Ч茉谖账?0的外面，而內(nèi)總管設(shè)計一般只有一根管子穿經(jīng)吸收塔，而許多支管是布置在吸收塔內(nèi)部來保證完全的噴淋有效區(qū)域。
從圖3的平面圖好像可以看出吸收塔10里的整個面積都被供液液管線16堵塞著，但實際并非如此。實際上，這一對稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，其自由流通面積可達到近乎50%。此外，如果有要求，也有可能建造一臺帶有所公開的2或3層獨立層12的吸收塔10，而仍然保留矮吸收塔和低能量消耗的特點。備用的生產(chǎn)能力也應(yīng)包含在這兩或三層獨立層其中，同時又保持住總有效區(qū)域。在這一情況下，兩或三層獨立的噴淋層可以相互疊置起來，使之從頂部向下看似乎正好一樣，或者噴淋層可以轉(zhuǎn)動任何角度以適應(yīng)布局。如果備用生產(chǎn)能力是結(jié)合在下方噴淋總管18上，一般就需要有兩根供液的總管14，其中的一根是作為備用的。含有備用生產(chǎn)能力的下方噴淋總管18的取向可以同一至三層獨立噴淋層12的取向不同。
現(xiàn)在參閱圖7和8，示出的是同上述不同結(jié)構(gòu)的單層噴淋裝置12。這類噴淋層12只采用兩根總管14，而不是前面所述的四根總管。它們的供液管線16也是不相同的。符合本發(fā)明的這類或許多其它的噴淋層12的設(shè)計也都是可能的，圖7和8所示的設(shè)計僅是可能變化的代表。
權(quán)利要求
1.用于煙道氣脫硫吸收塔的單層或多層噴淋裝置，每一該噴淋層，包含a)至少兩根固定在吸收塔附近的延長的總管；b)每一根該總管上都固定有許多延長的供液管線，從該總管伸出的該供液管線是彼此錯開的，以便交替地在相同或近乎相同的平面內(nèi)延伸穿過塔內(nèi)的煙道氣的流路；以及c)每一該供液管線上都固定有許多噴咀，該噴咀都成形成能噴淋到塔內(nèi)的煙道氣上的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中每一該總管都是從一套單一的泵送裝置供應(yīng)其相應(yīng)液體的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中每一該總管及其相應(yīng)的該供液管線，其直徑沿其長度而縮小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中至少有一根該總管是同該平面處在同一平面上的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中兩根該總管是處在同一平面上的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中沒有一根總管是在同一平面上的。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中該總管位于吸收塔的外面。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中該總管位于吸收塔的里面。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中至少有兩根總管是處于吸收塔的同一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中在塔同一側(cè)的該總管，彼此在垂直方向上，和可能是在水平方向上，稍有一些偏離。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中該總管是位于吸收塔的對側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中在吸收塔的每一對側(cè)有多至四根該總管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中至少兩根位于吸收塔對側(cè)的該總管是處在同一平面上的。
14.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，該裝置還包含有流量分配裝置，以使塔內(nèi)的流動分配近乎相等。
15.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中一根該總管是備用總管。
16.一種在煙道氣脫硫吸收塔中噴淋煙道氣的方法，該方法包括下列步驟a)至少固定兩根總管于吸收塔中;b)固定許多供液管線在每一根該總管上，從每一根該總管上伸出的供液管線是相互錯開的，以便交替地在同一平面或近乎同一平面延伸穿過塔內(nèi)的煙道氣流路;以及c)固定一系列的噴咀到每一根該供液管線上，該噴咀都成形成能噴淋塔內(nèi)煙道氣的形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，該法還包括在吸收塔的同一側(cè)安置至少兩根該總管的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中在塔同一側(cè)的兩根該總管，彼此在垂直方向上，和可能在水平方向上，稍為偏離一點。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，該法還包括在塔的對側(cè)安置兩根該總管的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中總共有四根該總管，在塔的對側(cè)各有兩根。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中在塔對側(cè)的至少兩根該總管是處在同一平面上的。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，該法還包括塔里煙道氣的分布近乎相等的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中一根該總管是備用的總管。
全文摘要
本發(fā)明涉及在煙道氣脫硫吸收塔內(nèi)的一種單層噴淋裝置。這一噴淋裝置含有許多總管，每一總管上聯(lián)有許多供液管線。這些供液管線在同一平面且以交替錯開的形狀伸展在煙道氣的流路上。有一系列的噴嘴固定在每一根供液管線上，把一種混合物噴淋到煙道氣上。如有要求，噴淋裝置也含有備用的生產(chǎn)能力。
文檔編號B05B1/14GK1068971SQ9210502
公開日1993年2月17日 申請日期1992年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月26日
發(fā)明者D·W·約翰遜, P·J·利布 申請人:巴布考克和威爾科斯公司