專利名稱:一種煙氣處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種煙氣處理設(shè)備,尤其是凈化排放一體化設(shè)備,屬于電力、冶金、環(huán) 保和化工技術(shù)領(lǐng)域,尤其適合煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
燃燒化石燃料的鍋爐,比如火力發(fā)電廠或熱電廠,和冶金工業(yè)排放的煙道氣,含有SOx、 NOx、 HC1和HF等酸性氣態(tài)物質(zhì),尤其其中的S03氣體,使得煙氣表現(xiàn)出酸露點腐蝕性。 煙氣的酸露點在100 15(PC之間。為了確保煙氣排放過程中不出現(xiàn)酸露點腐蝕,煙氣排放時 的溫度比露點高15 25°C。
大量煙氣排放導(dǎo)致了酸雨污染。 一種解決酸雨污染的辦法就是煙氣處理,或稱煙氣凈化, 尤其采用堿性物質(zhì)為原料的煙氣脫硫(FGD, Flue Gas Desulfurization)。 FGD中,常見的堿 性物質(zhì)是天然礦石原料,比如石灰石,即碳酸鈣,還有菱鎂礦石, 一種碳酸鈣和碳酸鎂的混 合礦石,還有人工合成的堿性物質(zhì),包括弱堿氨和燒堿氫氧化鈉,為便于論述,分別將它們 稱為鈣法,鎂法,氨法和鈉法。FGD的凈化效率可以達到95-99%以上,因此是廣泛被采用 的方法。
常規(guī)FGD過程大都是濕式操作,即所采用的堿性物質(zhì)必須和水混合成為一種堿性水溶 液,再使之與煙氣密切接觸,而且為了提高接觸效率確保凈化效率,都采用極低濃度的水溶 液,比如鈣法中,每公斤煙氣需要10-30公斤的水溶液。如此操作條件下,煙氣經(jīng)過接觸設(shè) 備,或稱為處理設(shè)備和脫硫設(shè)備后,溫度顯然會低于酸露點,更嚴(yán)重的是,原存在于煙氣中 的S03會變?yōu)榱蛩崴犰F,使凈化后的煙氣顯示出強烈的酸腐蝕性。
解決這個問題的方法有兩種, 一是對原來的直接排放原煙氣(未經(jīng)凈化,且溫度在酸露 點以上,比如大于120°C)的煙囪(稱為原煙囪)進行防腐蝕處理,再使得凈化煙氣回到原 煙囪排放,但其投資高,且對于老設(shè)備,比如老機組,鍋爐或燒結(jié)機,會存在長時間運行中 斷,影響生產(chǎn)。為了彌補這種方法的缺陷,人們提出了另一種方法,就是直接在處理設(shè)備上 設(shè)置一根煙囪,稱為直排煙囪,或頂排煙囪,使得處理設(shè)備具有凈化排放一體化的功能,這 種方法投資低,且不會影響生產(chǎn)。
不過,實踐中,人們發(fā)現(xiàn)這種帶有直排煙囪的凈化排放一體化設(shè)備運行較為困難,很難 達到預(yù)設(shè)的效果,包括凈化即脫硫效率低,原料消耗高,而且還會帶來白色煙羽污染,甚至 會產(chǎn)生煙雨,因而嚴(yán)重制約了這種設(shè)備的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型需要解決的技術(shù)問題是公開一種新型的煙氣處理設(shè)備,具體地公開了一種帶 有直排煙囪的煙氣凈化排放一體化設(shè)備。
本實用新型的實質(zhì)在于,使凈化煙氣可以不經(jīng)過原煙囪排放,而直接從脫硫或處理設(shè)備 出口連接的直立煙筒,稱為直排煙囪或頂排煙囪直接排放,不需要對原煙囪進行防腐蝕處理, 不中斷生產(chǎn)。
本實用新型的主要技術(shù)創(chuàng)新在于,優(yōu)化了煙氣進入所述處理設(shè)備的進煙接口的定位方式, 以確保足夠的煙氣和吸收液接觸的時間,還不會使設(shè)備復(fù)雜化,同時在所說的直排煙囪體外設(shè)置了去除煙雨的結(jié)構(gòu),具體地該結(jié)構(gòu)是一個具有保溫和絕熱功能的結(jié)構(gòu),可以顯著減少煙 囪內(nèi)壁的煙氣冷凝水,從而顯著減少煙氣對冷凝水的夾帶,這樣就不會像現(xiàn)有的直排煙囪那 樣出現(xiàn)明顯的煙雨和泥雨現(xiàn)象,進而使得凈化排放一體化設(shè)備能被正常應(yīng)用。
具體地,本實用新型公開的煙氣處理設(shè)備包括一個凈化塔,也稱為脫硫塔,在所說的凈 化塔的頂上設(shè)置有直排煙囪,其創(chuàng)新性還包括
圓筒形塔體;
連接在塔體底端的底板;
連接在塔體頂端的塔頂;
連接在塔體上的矩形進煙接口,位置在距離地板的位置為塔體總高度的四分之一到三分 之二之間,所述進煙接口的矩形短邊與矩形長邊的長度比例在0.25~0.5倍之間,且矩形長邊 長度是所述塔體內(nèi)徑的0.55 1.0倍之間,以便確保煙氣和吸收液具有足夠的接觸時間,確保 較高的凈化效率,同時也不會使處理設(shè)備復(fù)雜化,即既有較好的效率也有較低的投資;
連接在塔頂上的圓形或矩形出煙接口,位置在塔頂中心位置,或中心附近,所述出煙接 口面積(即與煙氣流通方向垂直的截面面積)是所述塔體面積(即與煙氣流通方向垂直的截 面面積)的0.10 0.30倍之間,這樣可以確保凈化塔有較低的阻力;
在所述進煙接口下方的塔體內(nèi)部設(shè)置了空氣鼓泡元件,以便實施氧化,將脫硫或凈化過 程中形成的亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽;
在所述進煙接口上方的塔體內(nèi)部設(shè)置了液體霧化元件,該液體霧化元件帶有液體分配母 管和支管,以及霧化噴嘴,使得與煙氣接觸的具有凈化煙氣中酸性氣體作用的吸收液,或稱 洗滌吸收液得到均勻分布和細(xì)密的霧化,提高傳質(zhì)效率
并且在所述液體霧化元件的上方還設(shè)置了氣液分離元件,該氣液分離元件中設(shè)置了兩段 填料,使得煙氣夾帶的細(xì)小液滴,甚至漿狀或泥狀液滴撞擊在填料上凝并為大液滴而被回收 下來,并且在氣液分離元件的部分的塔體上設(shè)置了進水接口,其內(nèi)徑是所述塔體內(nèi)徑的 0.5 2.5%,與其中設(shè)置噴水器相連接,以便對填料進行即時沖洗,防止泥漿粘附在填料表面, 堵塞煙氣通道;
在所述進煙接口下方的塔體上還設(shè)置了空氣進口和吸收液出口 ,并且所述空氣進口距離 底板1.0 5.0m,所述吸收液出口距離底板0.5~2.5m,所述吸收液出口在所述空氣進口的下 方,兩者在豎直方向上相距1.0~4.0m,并且該吸收液出口的內(nèi)壁直徑在塔體內(nèi)壁直徑的三十 分之一至十分之一之間,這樣可以防止鼓入的空氣從吸收液出口進入塔體外設(shè)置的吸收液輸 送機,造成輸送困難;
設(shè)置在出煙接口之上,并與出煙接口直接相連接的直排煙囪,直排煙囪的橫截面為圓形, 或者近似圓形,其高度在20 100m之間,以保證恰當(dāng)?shù)臒煔馀欧艠?biāo)高;
連接在塔體上的吸收液進口,它與塔體內(nèi)的液體霧化元件相連接,尤其與液體分配母管 相連接,其直徑是吸收液出口直徑的0.75~1.25倍之間,較好地,兩個接口的直徑相同;
設(shè)置在塔體外,并連接吸收液出口和進口的吸收液循環(huán)管,以及與吸收液循環(huán)管相連接 的吸收液輸送機;
而且,
直排煙囪體外,最好是從上至下包裹有消煙雨構(gòu)件,并且在該構(gòu)件外還包裹有保護殼層, 所述消煙雨構(gòu)件的厚度在10~200mm之間,優(yōu)化地在80~150mm,最好在50~120mm之間,所述消煙雨構(gòu)件采用導(dǎo)熱系數(shù)小于0.5W/C.m的材料制成,以便有效降低煙囪內(nèi)壁的煙氣冷 凝水量,從而減少煙氣夾帶進而消除煙雨,所述保護殼層采用鋁質(zhì)材料制成,該保護層的厚 度在0.3 1.5mm,確保較輕的質(zhì)量和良好防護性能。
本實用新型公開的煙氣處理設(shè)備按照如下方式操作-
含有S02, S03, N02, HCVHF,煙塵等污染物的煙氣,從迸煙接口進入凈化塔(也稱為 脫硫塔),向上流動,與液體霧化元件分散霧化的洗滌吸收液(吸收液中含有堿性物質(zhì))逆流 接觸,發(fā)生氣-液兩相的傳質(zhì)、傳熱和液相中的化學(xué)反應(yīng),脫出污染物。煙氣中的S02變?yōu)閬?硫酸鹽,S03變?yōu)榱蛩犰F,也有部分變?yōu)榱蛩猁},HC1變?yōu)槁然?。這些酸性污染物的脫出 效率可達到95%。煙氣中的粉煤灰(塵)的脫出效率大于60%-90%。
洗滌吸收液為含有堿性脫硫劑、硫酸鹽及其結(jié)晶固體的漿狀水溶液,而且一般都是接近 硫酸鹽飽和,最好是被硫酸鹽飽和或過飽和的漿狀水混合物。
對于機組或鍋爐容量大,或者煙氣中S02濃度高的情況,如果采用溶解度極低的鈣原料 (^5法)或鎂原料(鎂法),洗滌液流量將十分巨大,煙氣必須經(jīng)過多組吸收液分散器,再進 一步向上流動與氣液分離元件相接觸,除去煙氣夾帶的液滴,大都是含有固體的泥漿狀液滴。 同時對除液構(gòu)件還定期或間隙采用比較清潔的水沖洗,確保氣液分離元件的氣體通道通暢。
離開氣液分離元件后,煙氣繼續(xù)向上流動,穿過位于凈化塔頂部的出煙接口,進入位于 凈化塔之上的直排煙囪,直接排入大氣。由于直排煙囪體外,尤其之從上至下都被消煙雨構(gòu) 件包圍著,確保了煙囪內(nèi)壁較少出現(xiàn)冷凝水,或很少出現(xiàn)冷凝水,這樣,煙氣通過煙囪就不 回夾帶冷凝水滴而出現(xiàn)煙雨了。
另一方面,洗滌吸收液向下流動,與煙氣逆流接觸,回流到進煙接口下面的塔體內(nèi),被 空氣鼓泡元件分散鼓入的空氣氧化,使亞硫酸鹽變?yōu)榱蛩猁},比如亞硫酸鈣變?yōu)榱蛩徕}并形 成石膏(即帶有兩個結(jié)晶水的硫酸鈣晶體),或亞硫酸銨被氧化為硫酸銨,進而結(jié)晶為對應(yīng)的 晶體。因此,這一段也被稱為氧化池,或氧化結(jié)晶池,尤其是吸收液循環(huán)槽。新鮮的脫硫劑 比如粒度在250-325目以上的石灰石粉沫漿液,氧化鎂/碳酸鎂漿液,或液化氨/氣化氨/氨水, 直接加到進煙接口循環(huán)槽內(nèi)。吸收液在通過設(shè)置在凈化塔體外,通過循環(huán)管道與塔體相連接 的循環(huán)液輸送機被重復(fù)輸送到位于進煙接口上方的塔體內(nèi)的液體霧化元件,以便使得凈化塔 實現(xiàn)煙氣凈化的連續(xù)和穩(wěn)定運行。
同時也必須從循環(huán)槽不斷排除吸收液,進入后續(xù)的硫酸鹽固體分離和加工設(shè)備,以獲得 脫硫產(chǎn)品,固體硫酸鹽。
由上述公開的技術(shù)方案可見,本實用新型的煙氣凈化排放一體化設(shè)備包括了四個部分-從下至上分別為空氣鼓泡元件、吸收液霧化元件、氣液分離元件和帶有消煙雨作用的直排煙 囪,使處理設(shè)備效率高,能耗低,投資低,同時還可以克服現(xiàn)有設(shè)備的缺點。
圖1為煙氣處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為直排煙囪的結(jié)構(gòu)立面圖。 圖3為直排煙囪的結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實施方式
參見附圖1-3,本實用新型的煙氣處理設(shè)備包括 圓筒形塔體l;連接在塔體1底端的底板4; 連接在塔體1頂端的塔頂10;
連接在塔體1上的矩形進煙接口 2,位置在塔體1總高度的二分之一,且該矩形接口的
長邊是塔體1內(nèi)徑的0.86倍;
連接在塔頂10上的圓形出煙接口9,位置在塔頂中心位置,且出煙接口的內(nèi)徑是所述塔 體內(nèi)徑的0.5倍;
在進煙接口 2下方的塔體1內(nèi)部設(shè)置了空氣鼓泡元件3;
在進煙接口 2上方的塔體1內(nèi)部設(shè)置了液體霧化元件12,液體霧化元件12包括液體分
配母管、支管以及霧化噴嘴;
在液體霧化元件12的上方還設(shè)置了氣液分離元件11,氣液分離元件11包括兩段填料, 并且該氣液分離元件11對應(yīng)的塔體1上還布置了進水接口15,其內(nèi)徑是塔體1內(nèi)徑的0.125%;
設(shè)置在出煙接口9之上,并與出煙接口9直接相連接的直排煙囪8,直排煙囪8的橫截 面為圓形,其高度為6Qm;
在進煙接口 2下方的塔體1上設(shè)置了空氣進口 14和吸收液出口 5,并且空氣進口 14距 離所述底板43.0m,吸收液出口 5距離底板41.0m,即吸收液出口 5在空氣進口 14的下方, 兩者在豎直方向上相距2.0m,此外,吸收液出口5的內(nèi)壁直徑是塔體1內(nèi)壁直徑的十二分之
設(shè)置在塔體1外,并連接吸收液出口 5和吸收液進口 13的吸收液循環(huán)管7,以及與吸收 液循環(huán)管7相連接的吸收液輸送機6;
直排煙囪8的筒體801夕卜,從上至下包裹有消煙雨構(gòu)件802,并且在該構(gòu)件802外還包 裹有保護殼層803,所述消煙雨構(gòu)件802的厚度為120mm,所述消煙雨構(gòu)件802采用導(dǎo)熱系 數(shù)為0.12W/C.m的保溫材料制成,所述保護殼層803采用鋁質(zhì)材料制成,保護層厚度為0.6mm。
權(quán)利要求1、一種煙氣處理設(shè)備,包括凈化塔,并且所述凈化塔包括圓筒形塔體,連接在所述塔體底端的底板,連接在所述塔體頂端的塔頂,連接在所述塔體上的矩形進煙接口,連接在所述塔頂上的圓形或者矩形出煙接口,在所述進煙接口下方的塔體內(nèi)部設(shè)置有空氣鼓泡元件,在所述進煙接口上方的塔體內(nèi)部設(shè)置有液體霧化元件,在所述液體霧化元件的上方還設(shè)置有氣液分離元件,其特征在于,所述進煙接口位于所述塔體總高度的四分之一到三分之二之間,并且所述進煙接口的矩形長邊長度是所述塔體內(nèi)徑的0.55~1.0倍之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,所述出煙接口面積是所述塔體面 積的0.10 0.30倍之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,所述進煙接口的矩形短邊與矩形 長邊的長度比例在0.25~0.5倍之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,在所述進煙接口下方的塔體上設(shè) 置了空氣進口和吸收液出口。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,所述空氣進口距離所述底板 1.0~5.0m,并且所述吸收液出口距離所述底板0.5 2.5m。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,所述吸收液出口在所述空氣進口 的下方,兩者在豎直方向上相距1.0 4.0m。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,在所述氣液分離元件的部分的所 述塔體上設(shè)置了進水接口,并且所述進水接口內(nèi)徑是所述塔體內(nèi)徑的0.5 2.5%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,在所述凈化塔頂上設(shè) 置有直排煙囪,并且所述直排煙囪與出煙接口相連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,在所述直排煙囪體外包裹有消煙 雨構(gòu)件。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的煙氣處理設(shè)備,其特征在于,所述的消煙雨構(gòu)件從上到下包 裹在所述直排煙囪體外,且所述消煙雨構(gòu)件的厚度在10 200mm之間,并在所述消煙雨構(gòu)件 外包裹一保護層,所述保護層的厚度在0.3 1.5mm之間。
專利摘要本實用新型涉及一種新型的煙氣處理設(shè)備,包括凈化塔和在凈化塔頂上設(shè)置的直排煙囪,并且所述凈化塔還包括圓筒形塔體,連接在塔體底端的底板,連接在塔體頂端的錐形塔頂,連接在塔體上的矩形進煙接口和連接在塔頂上的圓形出煙接口,而且矩形進煙接口位于塔體總高度的四分之一到三分之二之間,矩形長邊是所述塔體內(nèi)徑的0.55~1.0倍之間,煙接口面積是所述塔體面積的0.10~0.30倍之間,尤其是,直排煙囪帶有去除煙雨的構(gòu)件,可以顯著減少煙囪內(nèi)壁的煙氣冷凝水,從而顯著減少煙氣對冷凝水的夾帶,消除煙雨或泥雨現(xiàn)象。
文檔編號B01D53/50GK201394420SQ20082015546
公開日2010年2月3日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者婁愛娟 申請人:婁愛娟