專利名稱：一種對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于濕法煙氣脫硫強(qiáng)制氧化領(lǐng)域，尤其是指一種在吸收塔漿液區(qū)采取
對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化亞硫酸鈣的裝置。 石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)(WFGD)目前應(yīng)用廣泛，它采用石灰石做吸收劑，與煙氣中的S02發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)S02溶解與吸收、CaS03氧化、CaC03中和、石膏結(jié)晶等過程，生成副產(chǎn)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(dá)不到一定程度，則不能產(chǎn)生足夠可供石膏附著生長的晶種，導(dǎo)致石膏在脫硫設(shè)備內(nèi)形成CSS垢(Calcium Sulfate and Sulfite, CaS03與CaS04的混合晶體)。脫硫系統(tǒng)的結(jié)垢和堵塞在濕法脫硫工藝中經(jīng)常發(fā)生，高硫煤電廠中尤為突出。 實(shí)施強(qiáng)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(guān)鍵。在強(qiáng)制氧化中，通過向漿液中鼓入空氣，使SO/—的氧化反應(yīng)趨于完全，并保持足夠的槳液含固量(約12wt^)，以提供石膏結(jié)晶所需的晶種。此時(shí)，石膏晶體的生長占優(yōu)勢(shì)，可有效控制結(jié)垢。強(qiáng)制氧化的引入還有助于提高脫硫效率、改善脫硫漿液的處理性能、提升石膏質(zhì)量，并使得脫硫系統(tǒng)對(duì)煙氣參數(shù)具有較大的負(fù)荷適應(yīng)性。[0004] 根據(jù)空氣導(dǎo)入和分散方式不同，強(qiáng)制氧化裝置大致有管網(wǎng)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(zhuǎn)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(yīng)用最為廣泛。[0005] FAS強(qiáng)制氧化裝置是在吸收塔漿液氧化區(qū)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?？諝鈬娮炀加谡麄€(gè)斷面上(3.5個(gè)/tf左右)，通過固定管網(wǎng)將氧化空氣分散鼓入氧化區(qū)，再由頂進(jìn)式攪拌器混合分散。其缺點(diǎn)是空氣管網(wǎng)布置復(fù)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(dòng)漿液和高速氣流的頻繁沖刷而容易發(fā)生撓曲變形或摩擦損壞；各支管因承受風(fēng)壓和流場(chǎng)不同，容易發(fā)生脫落或結(jié)垢堵塞；漿液區(qū)易發(fā)生氧化空氣分布不均，從而導(dǎo)致塔內(nèi)局部結(jié)垢，影響脫硫效率和石膏質(zhì)量。連州發(fā)電廠1、2號(hào)機(jī)組的脫硫裝置運(yùn)行時(shí)間不長，即發(fā)生了 FAS氧化風(fēng)管及其支架斷裂事故，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)脫硫效率。 ALS強(qiáng)制氧化裝置采取側(cè)進(jìn)式攪拌器，每臺(tái)攪拌器的左下方配置一根噴槍，氧化空氣經(jīng)噴槍末端高速?zèng)_入吸收塔漿液中，迅即被高速旋轉(zhuǎn)的槳葉切割分裂成細(xì)小氣泡，并推流彌散至整個(gè)漿液區(qū)。其缺點(diǎn)是噴槍因管徑過粗、伸入漿液區(qū)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(shí)間短，迅速逸散的氣體會(huì)對(duì)液面造成強(qiáng)烈擾動(dòng)；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?yàn)檠趸諝饬髁刻笄页^液流分散能力時(shí)會(huì)導(dǎo)致大量氣泡涌出，出現(xiàn)泛氣現(xiàn)象，嚴(yán)
背景技術(shù)重時(shí)攪拌器葉片吸入側(cè)也匯集大量氣泡，使得葉片輸送流量性能下降，易于造成漿液循環(huán)泵或石膏取出泵發(fā)生氣蝕事故。 另一方面，傳統(tǒng)的FAS和ALS強(qiáng)制氧化裝置，均是基于穩(wěn)定的煙氣參數(shù)而設(shè)計(jì)，通過氧化空氣管路系統(tǒng)與脫硫島內(nèi)氧化風(fēng)機(jī)(如空氣壓縮機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)等)配合應(yīng)用的。但在具體脫硫工程中，配煤配礦品質(zhì)不同、煙氣產(chǎn)生工況各異，煙氣量、煙氣含氧量、S02濃度等煙氣參數(shù)也有較大波動(dòng)，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(shí)際需要，往往出現(xiàn)氧化程度不足或過量的情況，由此給系統(tǒng)順行和石膏質(zhì)量帶來一系列問題(CN 1587057A)。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)濕法煙氣脫硫工藝中，傳統(tǒng)FAS和ALS強(qiáng)制氧化裝置所存在一系列問題，如管路布置復(fù)雜、投資昂貴、施工和檢修困難、附屬部件多、長期穩(wěn)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(dòng)大，易于泛氣并引起氣蝕事故；以及對(duì)煙氣參數(shù)變化的適應(yīng)性差等問題。 本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，完成漿液區(qū)亞硫酸鈣的氧化過程。具有固定安裝簡(jiǎn)單、氧化風(fēng)量調(diào)節(jié)方便、氧化效率高、對(duì)液面波動(dòng)影響小、可消除氣泵出現(xiàn)氣蝕、可促進(jìn)漿液流場(chǎng)加速擾動(dòng)和石膏結(jié)晶過程加速進(jìn)行等特點(diǎn)。[0010] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 —種對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其包括，氧化風(fēng)機(jī)；氧化空氣母管，其一端接氧化風(fēng)機(jī)，氧化空氣母管的管道上設(shè)冷卻裝置；兩根氧化空氣支管，對(duì)稱設(shè)置， 一端相連接并連接于氧化空氣母管，支管端口開設(shè)噴孔；氣體流量計(jì)、氣量調(diào)節(jié)閥、氣體放空閥、旁路調(diào)節(jié)閥分別設(shè)置于氧化空氣母管與氧化空氣支管之間的管路中；兩支對(duì)沖式噴槍，分別設(shè)置于兩根氧化空氣支管；攪拌葉片器，設(shè)置于兩支對(duì)沖式噴槍噴孔之間一側(cè)區(qū)域。[0012] 進(jìn)一步，兩根氧化空氣支管平行對(duì)稱布置。[0013] 又，所述的對(duì)沖式噴槍端部橫截面為圓形。[0014] 所述的對(duì)沖式噴槍末端的噴孔為圓孔、均勻布置。[0015] 所述的對(duì)沖式噴槍末端的噴孔的開孔率為10 100%。 另外，本實(shí)用新型所述的對(duì)沖式噴槍與氧化空氣支管為一體化結(jié)構(gòu)，或采取內(nèi)螺紋連接。 本實(shí)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(shè)消音器。[0018] 所述的攪拌器為攪拌葉輪或攪拌葉片。 在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫吸收塔漿液區(qū)，氧化空氣經(jīng)流量調(diào)節(jié)后，經(jīng)由氧化空氣母管分配至每臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器兩側(cè)平行布置的支管中，氧化空氣通過對(duì)沖式噴槍末端
的氣噴孔噴射而出，兩股氣流在攪拌器輪轂附近發(fā)生激蕩碰撞，同時(shí)被高速旋轉(zhuǎn)的葉片切割打碎成微小氣泡，推流彌散至整個(gè)漿液區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)漿液區(qū)亞硫酸鈣的強(qiáng)制氧化，以確保脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定順行。 在強(qiáng)烈擾動(dòng)的吸收塔漿液氧化區(qū)，主要發(fā)生S02吸收和溶解、H2S03電離、CaS03氧化、CaC(^溶解與中和，及石膏結(jié)晶等5種反應(yīng)過程，1)所述的對(duì)沖式噴槍，以每臺(tái)側(cè)進(jìn)攪拌器輪轂為中心對(duì)稱安裝，水平布置于攪拌器兩側(cè)，兩側(cè)噴槍端口中心在一個(gè)水平線上，噴槍材質(zhì)與支撐、末端開口形狀完全相同。 為防止噴槍末端出現(xiàn)石膏垢物高溫脫水沉積，在氧化空氣母管內(nèi)，可裝設(shè)工藝水冷卻裝置，使得氧化風(fēng)入漿液溫度降至70°C以下。[0022] 本實(shí)用新型的有益效果 在常規(guī)煙氣濕法脫硫工程中吸收塔漿液氧化區(qū)，多采用固定管網(wǎng)格柵噴射式(FAS)和攪拌器和空氣噴槍組合式(ALS)強(qiáng)制氧化裝置，由此帶來一系列問題，如FAS的管路布置復(fù)雜、投資昂貴、施工和檢修困難、附屬部件多、長期穩(wěn)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(dòng)大，易于泛氣并引起氣蝕事故；以及兩者共有的、對(duì)煙氣參數(shù)變化的適應(yīng)性差的問題。 本實(shí)用新型完成漿液區(qū)亞硫酸鈣的氧化過程，具有如下優(yōu)點(diǎn) (1)適應(yīng)煙氣參數(shù)的變化，氧化風(fēng)量調(diào)節(jié)方便本裝置裝設(shè)有氣體放空管路，可根據(jù)煙氣量、煙氣S02濃度以及煙氣自身含氧量調(diào)節(jié)氧化空氣入塔量； (2)可與多種側(cè)進(jìn)攪拌器匹配運(yùn)行側(cè)進(jìn)攪拌器選型不同，軸轉(zhuǎn)速、葉端線速度、葉輪直徑、軸向推流量等也有差異，為使得側(cè)進(jìn)攪拌和氧化空氣的破碎切割處于最佳的匹配區(qū)間，需調(diào)整氧化空氣的噴射速度。本裝置可以通過兩種手段來實(shí)現(xiàn)一是調(diào)節(jié)母管路的氧化風(fēng)量，二是在管路和噴槍系統(tǒng)確定的情況下，改變噴槍末端氣噴孔的開孔率，使得強(qiáng)制攪拌和氣泡切割始終處于較好的水平； (3)固定安裝簡(jiǎn)單與傳統(tǒng)兩種裝置相比，本裝置進(jìn)入吸收塔漿液區(qū)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(jiǎn)單； (4)氧氣利用效率高，亞硫酸鈣氧化更為徹底對(duì)沖式噴槍管徑較細(xì)，末端為更細(xì)小的氣噴孔均勻布置，且兩側(cè)氣流本身就會(huì)發(fā)生激蕩碰撞，再加上側(cè)進(jìn)攪拌器高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)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(zhì)效率更好，由此導(dǎo)致亞硫酸鈣氧化更為徹底； (5)氧化空氣在塔內(nèi)停留時(shí)間更長，對(duì)液面波動(dòng)影響更小由于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(kuò)散，因此對(duì)液面垂直方向的波動(dòng)更小(對(duì)于鼓泡塔、氣噴旋沖吸收塔等吸收塔系統(tǒng)，液面波動(dòng)的控制至關(guān)重要。)，微小氣泡在塔內(nèi)停留時(shí)間更長； (6)漿液區(qū)流場(chǎng)更為優(yōu)化，避免了塔內(nèi)結(jié)垢堵塞的隱患對(duì)沖式噴槍的強(qiáng)制氧化方式，使得漿液區(qū)流場(chǎng)更加紊亂，有利于石灰石溶解、石膏結(jié)晶等三相傳質(zhì)，可消除漿液循環(huán)泵或石膏取出泵出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象； (7)對(duì)沖式噴槍結(jié)構(gòu)更合理噴槍末端的若干個(gè)均勻開孔，相當(dāng)于若干個(gè)單孔噴槍，增加了氧化空氣與漿液的接觸面積，同時(shí)，由于端口截面垂直于塔底，消除了石膏附著
其上沉積結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。
圖1為本實(shí)用新型單套對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置管路示意圖；[0033] 圖2a 圖2d為本實(shí)用新型四種氣噴孔的示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2a 圖2d，本實(shí)用新型的對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其包括，氧化風(fēng)機(jī)1 ;氧化空氣母管2，其一端接氧化風(fēng)機(jī)1 ，氧化空氣母管2的管道上設(shè)冷卻裝置3 ;兩根氧化空氣支管4、5，對(duì)稱設(shè)置， 一端相連接并連接于氧化空氣母管2，支管4、5端口開設(shè)噴孔；氣體流量計(jì)6、氣量調(diào)節(jié)閥7、氣體放空閥8、旁路調(diào)節(jié)閥9分別設(shè)置于氧化空氣母管2與氧化空氣支管4、5之間的管路中；兩支對(duì)沖式噴槍10、11，分別設(shè)置于兩根氧化空氣支管4、5 ;攪拌器12，設(shè)置于兩支對(duì)沖式噴槍10、11噴孔之間一側(cè)區(qū)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(duì)稱布置。 參見圖2a 圖2d，所述的對(duì)沖式噴槍10 (以對(duì)沖式噴槍10為例)端部橫截面為圓形。所述的對(duì)沖式噴槍末端的噴孔101為圓孔、均勻布置；所述的對(duì)沖式噴槍末端的噴孔101的開孔率為10 100%。 另外，本實(shí)用新型所述的對(duì)沖式噴槍10與氧化空氣支管4為一體化結(jié)構(gòu)，或采取內(nèi)螺紋連接。 本實(shí)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(shè)消音器。[0039]某鋼鐵企業(yè)小型燒結(jié)機(jī)燒結(jié)煙氣量5 9萬NmVh， S02濃度為300 800mg/Nm3，煙氣含氧量4. 0 7. 5%采用氣噴旋沖吸收塔濕法脫硫工藝進(jìn)行脫硫除塵處理，以滿足排放要求。 工藝流程為燒結(jié)煙氣經(jīng)冷卻處理后，從原煙氣進(jìn)口進(jìn)入氣噴旋沖吸收塔，通過煙氣噴射管進(jìn)入漿液池，原煙氣中的S02溶于漿液后，與石灰石反應(yīng)生成亞硫酸鈣，繼而被氧化成二水硫酸鈣；凈煙氣經(jīng)煙氣上升管，由凈煙氣出口排出吸收塔。 氣噴旋沖吸收塔塔高12m，直徑4m，液位高4m，沿塔身均勻布置有兩臺(tái)側(cè)進(jìn)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(qū)的強(qiáng)制氧化裝置采用的是固定管網(wǎng)格柵噴射式(FAS)，運(yùn)行數(shù)月后，出現(xiàn)母管撓曲變形、部分支管堵塞、塔內(nèi)局部結(jié)垢、系統(tǒng)脫硫效率下降(< 90% )、脫硫石膏中亞硫酸鈣(> 2% )含量偏高等問題，經(jīng)分析后認(rèn)定，強(qiáng)制氧化裝置效能不佳，影響了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。于是，在此脫硫島內(nèi)引入了對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置。 在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫吸收塔槳液區(qū)，氧化風(fēng)機(jī)(羅茨風(fēng)機(jī)，流量3. 91m3/min，風(fēng)壓47KPa)所產(chǎn)生的氧化空氣，通過氣體放空閥準(zhǔn)確調(diào)節(jié)母管流量，氧化空氣經(jīng)流量計(jì)，分別進(jìn)入位于側(cè)進(jìn)式攪拌器兩側(cè)水平對(duì)稱布置的支管中，通過與支管分別連接的兩只對(duì)沖式噴槍末端端口的噴孔噴射而出，兩股氣流在攪拌器輪轂附近發(fā)生激蕩碰撞，同時(shí)被高速旋轉(zhuǎn)的葉片切割打碎成微小氣泡，推流彌散至整個(gè)漿液區(qū)。 應(yīng)用本實(shí)用新型，脫硫島內(nèi)氧化風(fēng)量可根據(jù)煙氣參數(shù)合理調(diào)節(jié)，氧氣利用效率提高了一倍，液面波動(dòng)幅度減少了一半，塔內(nèi)再無局部結(jié)垢產(chǎn)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于0. 5%，碳酸鈣含量低于1. 0%。
權(quán)利要求一種對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其特征在于包括，氧化風(fēng)機(jī)；氧化空氣母管，其一端接氧化風(fēng)機(jī)，氧化空氣母管的管道上設(shè)冷卻裝置；兩根氧化空氣支管，對(duì)稱設(shè)置，一端相連接并連接于氧化空氣母管，支管端口開設(shè)噴孔；氣體流量計(jì)、氣量調(diào)節(jié)閥、氣體放空閥、旁路調(diào)節(jié)閥分別設(shè)置于氧化空氣母管與氧化空氣支管之間的管路中；兩支對(duì)沖式噴槍，分別設(shè)置于兩根氧化空氣支管；攪拌器，設(shè)置于兩支對(duì)沖式噴槍噴孔之間一側(cè)區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其特征在于所述的兩根氧化空氣 支管平行對(duì)稱布置。
3. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其特征在于所述的對(duì)沖式噴槍端 部橫截面為圓形。
4. 如權(quán)利要求1或3所述的對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其特征在于所述的對(duì)沖式噴 槍末端的噴孔為圓孔、均勻布置。
5. 如權(quán)利要求4所述的對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其特征在于所述的對(duì)沖式噴槍末 端的噴孔的開孔率為10 100%。
6. 如權(quán)利要求1或2或3所述的對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其特征在于所述的對(duì)沖 式噴槍與氧化空氣支管為一體化結(jié)構(gòu)，或采取內(nèi)螺紋連接。
7. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其特征在于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(shè)消音器。
8. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其特征在于所述的攪拌器為攪拌 葉輪或攪拌葉片。
專利摘要一種對(duì)沖式噴槍強(qiáng)制氧化裝置，其包括，氧化風(fēng)機(jī)；氧化空氣母管，其一端接氧化風(fēng)機(jī)，氧化空氣母管的管道上設(shè)冷卻裝置；兩根氧化空氣支管，對(duì)稱設(shè)置，一端相連接并連接于氧化空氣母管，支管端口開設(shè)噴孔；氣體流量計(jì)、氣量調(diào)節(jié)閥、氣體放空閥、旁路調(diào)節(jié)閥分別設(shè)置于氧化空氣母管與氧化空氣支管之間的管路中；兩支對(duì)沖式噴槍，分別設(shè)置于兩根氧化空氣支管；攪拌器，設(shè)置于兩支對(duì)沖式噴槍噴孔之間一側(cè)區(qū)域。本實(shí)用新型完成漿液區(qū)亞硫酸鈣的氧化過程。具有固定安裝簡(jiǎn)單、氧化風(fēng)量調(diào)節(jié)方便、氧化效率高、對(duì)液面波動(dòng)影響小、可消除氣泵出現(xiàn)氣蝕、可促進(jìn)漿液流場(chǎng)加速擾動(dòng)和石膏結(jié)晶過程加速進(jìn)行等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/80GK201482416SQ20092020863
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者劉道清, 沈曉林, 王如意, 石洪志, 石磊 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司