一种喷雾干燥脱硫塔及其脱硫方法与流程

本发明涉及烟气脱硫净化领域，具体涉及一种喷雾干燥脱硫塔及其脱硫方法。

背景技术：

喷雾干燥脱硫法喷入浆液与污染物反应，脱除效率与湿法脱硫接近，优于半干法脱硫，已在燃煤、钢铁等行业的烟气脱硫方面得到广泛应用。

现有喷雾干燥脱硫塔多采用顶部旋转喷雾、底部进气、底部出气的方式，烟气在脱硫塔内分布均匀性不佳，与液滴接触时间短，反应不完全，脱硫剂用量大；且顶部旋转喷雾方式中的关键设备旋转喷雾盘磨损大、设备造价高，基本依赖进口。

CN2228183A公开了一种锅炉排烟气流喷雾干燥脱硫装置，脱硫塔顶盖部位安装2、4或者6个双流体喷雾器，烟气从顶部进入，从底部排出，该装置中喷雾器仅有单层布置，喷雾器数量较少，若烟气中SO2浓度提高，增大脱硫液喷淋量，会出现脱硫液干燥及反应不完全、易在脱硫塔内壁结垢的问题。

CN2787293A公开了一种高效喷雾旋流脱硫除尘装置，烟气从脱硫塔底部切向进入圆柱形脱硫塔，烟气进口烟道内布置喷嘴，待烟气进入脱硫塔后，布置多级旋流装置，并在旋流装置下方布置一个喷嘴，喷嘴位于脱硫塔水平截面的圆心，脱硫液与烟气逆流接触，上述的旋流装置系统复杂，增加烟气阻力，提高引风机能耗，仅有初步的除尘作用。

CN104888599A公开了一种用于水泥厂的喷雾干燥脱硫装置及工艺方法，该发明重点在于生石灰储存、消化、制浆等装置及方法，对于喷雾方式未做说明，与普通湿法脱硫的单层喷淋层相似。

现有的喷雾干燥脱硫装置普遍存在着脱硫效率低，脱硫液损耗大，设备复杂等问题，因此急需开发一种兼具高脱硫效率以及低投入成本等优点的新型干燥脱硫装置，以满足工业上迫切的需求。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种喷雾干燥脱硫塔及其脱硫方法，减小了烟气在脱硫塔内遇到的阻力，增加了烟气与脱硫液的接触时间和接触面积，使得反应进行完全，降低了脱硫剂的用量，减少了设备的磨损，在提高脱硫效率的同时降低生产成本，具有良好的应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种喷雾干燥脱硫塔，包括脱硫塔壳体，所述脱硫塔壳体内壁设置多个喷射装置，所述喷射装置沿脱硫塔轴向多级布置，同一级喷射装置在同一水平面上环绕脱硫塔对称排布，相邻两级的喷射装置交错布置。

本发明可以采用数值模拟或冷态实验等手段了解烟气在脱硫塔内的偏转和分布情况，通过上述布置，在烟气分布多的区域布置喷射装置，在烟气分布少的区域减少布置或不布置，喷射装置的布置随烟气分布的变化而调节，更为灵活；同时还可以根据烟气在脱硫塔内的偏转和分布情况对脱硫液流量进行调节，在提高除硫效率的同时节省了成本。

本发明中所述多级布置是指布置一级或至少两级，出于对烟气进行更彻底净化，提高脱硫效率的目的，本发明所述喷雾干燥脱硫塔优选选用至少两级布置，例如可以是两级、三级、四级、五级或六级，以及其他更高等级，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

本发明所述多级布置的次序为，从喷雾干燥脱硫塔顶部至底部依次记为第一级，第二级，第三级，第四级，第五级等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，所述相邻两级的喷射装置的出液口到壳体内壁的距离不同。

根据本发明，所述喷射装置在垂直于脱硫塔壳体内壁的方向上水平布置。

根据本发明，所述同一级喷射装置的出液口到壳体内壁的距离相同。

本发明中喷射装置的出液口到壳体内壁的距离是指喷淋管在脱硫塔内垂直于脱硫塔内壁探入脱硫塔内的长度。

根据本发明，所述喷射装置的出液口到壳体内壁的距离与脱硫塔半径的比值为0.05-0.5，例如可以是0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

根据本发明，所述同一级喷射装置中包含偶数个喷射装置，例如可以是4个、6个、8个、10个、12个、14个或16个等，以及上述数值之外的其他数值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

根据本发明，所述同一级喷射装置中包含至少四个喷射装置。

同一级喷射装置设置偶数个喷射装置的目的是为了使之环绕脱硫塔壳体内壁对称分布，对称布置能够防止脱硫液直接喷射到脱硫塔壳体内壁，在内壁结垢，同时提高烟气与液滴的接触概率，进而提高了脱硫效率。

根据本发明，相邻两级的喷射装置交错布置，目的是使脱硫液与烟气接触的更均匀，有利于提高脱硫效率

根据本发明，所述喷射装置包括喷淋管和喷嘴，所述喷淋管设置进液口与出液口，所述出液口位于脱硫塔壳体内，与喷嘴相连，所述进液口位于脱硫塔壳体外。

本发明减少了传统喷淋层或喷雾干燥盘等内构件在脱硫塔内占据的空间，使烟气在脱硫塔流动的过程中受到的阻力减小。

根据本发明，所述喷射装置还包括调节阀，所述调节阀设置于喷淋管上，并位于脱硫塔壳体外部。

通过控制调节阀，可以对每一个喷射装置的脱硫液流量进行控制，在烟气浓度大的地方增加喷液量，在烟气浓度较小的地方减少喷液量或停止喷液，能够增加脱硫液的脱硫效率，减少脱硫液的使用量，进而节省了成本。

根据本发明，所述喷嘴为空心锥形、实心锥形或扇形。

根据本发明，所述喷射装置通过浆液泵与脱硫浆液罐相连，本发明通过浆液泵将脱硫浆液罐中的脱硫液输送到喷射装置中。

根据本发明，所述脱硫塔壳体下部设置有灰斗，灰斗的设置是为了收集脱硫反应后掉落的脱硫灰以及其他杂质。

本发明所述的脱硫液为本领域常用的脱硫液，如碱液、氨水等，对此不做特殊限定，

根据本发明，所述脱硫塔壳体顶部和底部分别设置通气口，烟气由喷雾干燥脱硫塔顶部的通气口进入，由底部的通气口流出，或由喷雾干燥脱硫塔底部的通气口进入，由顶部的通气口流出。

本发明中烟气可以从喷雾干燥脱硫塔的顶部或底部进入，有利于根据现场情况灵活设计脱硫塔结构。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的喷雾干燥脱硫塔进行脱硫的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)向喷雾干燥脱硫塔中通入烟气；

(2)将脱硫液从喷射装置喷入喷雾干燥脱硫塔中，脱硫液与烟气中的SO₂和SO₃反应，脱硫液被烟气热量干燥为脱硫灰，脱硫后的烟气离开喷雾干燥脱硫塔。

根据本发明，在喷雾干燥脱硫塔中与烟气通入方向相对一侧的喷射装置的喷淋量比与烟气通入方向相同侧的喷射装置的喷淋量高30-120m³/h，例如可以是30m³/h、40m³/h、50m³/h、60m³/h、70m³/h、80m³/h、90m³/h、100m³/h、110m³/h或120m³/h，以及上述数值之外的其他数值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

在本发明中，喷射装置的喷淋量与烟气通入方式有关，例如，当烟气从喷雾干燥脱硫塔顶部或底部左侧通入时，与烟气通入方向相对的脱硫塔右侧布置的喷射装置的喷淋量较脱硫塔左侧喷射装置的喷淋量大一些；同样，当烟气从喷雾干燥脱硫塔顶部或底部右侧通入时，与烟气通入方向相对的脱硫塔左侧布置的喷射装置的喷淋量较脱硫塔右侧的大一些。目的是根据烟气在喷雾干燥脱硫塔内的分布情况对应地进行喷淋，局部烟气量大的时候，喷淋量增大，使烟气和液滴充分接触，不浪费烟气的热量并尽量提高脱硫效率。

根据本发明，步骤(1)所述烟气的流量为100000-1500000m³/h，例如可以是100000m³/h、200000m³/h、300000m³/h、500000m³/h、700000m³/h、900000m³/h、1000000m³/h、1200000m³/h、1400000m³/h或1500000m³/h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

根据本发明，步骤(2)所述脱硫液从喷射装置喷入喷雾干燥脱硫塔中的过程中单个喷射装置的喷淋量为200-1000m³/h，例如可以是200m³/h、300m³/h、400m³/h、500m³/h、600m³/h、700m³/h、800m³/h、900m³/h或1000m³/h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

本发明提供的喷雾干燥脱硫塔，取消了顶部旋转喷雾设备，节省设备投资；在脱硫塔壳体内对称布置多级喷射装置，可以根据烟气在脱硫塔内的偏转和分布情况对喷射装置的位置和脱硫液流量进行调节；烟气入口可设置在顶部或底部，有利于根据现场情况灵活设计脱硫塔结构；减少了内构件在脱硫塔内占据的空间，使烟气在流动的过程中受到的阻力减小；水平布置和对称喷射防止脱硫液滴直接喷射到脱硫塔内壁，在内壁结垢；相邻两级的喷射装置交错布置，使脱硫液与烟气接触的更均匀；在脱硫过程中，在脱硫塔中与烟气通入方向相对一侧的喷射装置的喷淋量比另一侧的喷淋量高30-120m³/h，不浪费烟气的热量并尽量提高脱硫效率。结合上述特征，本发明提高了脱硫效率，同时降低了脱硫成本。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的喷雾干燥脱硫塔大大提高了脱硫效率，其脱硫效率在95％以上，最高可达99％。同时减少了设备投资，降低了除硫的成本，适用于工业化推广，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例2提供的喷雾干燥脱硫塔的结构示意图。

图2为本发明实施例2提供的喷雾干燥脱硫塔水平截面图。

其中：1-第一级单个喷射装置；2-第二级单个喷射装置；3-灰斗；4-脱硫塔壳体；5-浆液泵；6-脱硫浆液罐；7-流量调节阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明中具的体脱硫方法为：烟气从喷雾干燥脱硫塔顶部或底部通气口通入脱硫塔，浆液泵将脱硫液从浆液罐中输送到喷射装置，经流量调节阀调节流量由喷嘴喷入脱硫塔中，脱硫液与烟气接触后与烟气中的SO₂、SO₃或其他酸性气体反应，同时脱硫液滴被烟气热量干燥为脱硫灰，脱硫完成后，经过净化的烟气离开脱硫塔，而脱硫灰落到灰斗中。

实施例1

一种喷雾干燥脱硫塔：

在脱硫塔壳体内壁设置一级喷射装置，所述一级喷射装置包括四个喷射装置，所述四个喷射装置在同一水平面上环绕脱硫塔壳体内壁对称布置。每个喷射装置的出液口到脱硫塔壳体内壁的距离与脱硫塔半径的比值为0.4。喷射装置包括喷淋管和喷嘴，喷淋管设置进液口与出液口，出液口位于脱硫塔壳体内，与喷嘴相连，进液口位于脱硫塔壳体外，通过浆液泵与脱硫浆液罐相连，在喷淋管上设置调节阀，并位于脱硫塔壳体外部。在脱硫塔壳体下部设置有灰斗，在脱硫塔壳体右侧顶部和左侧底部分别设置通气口。

按照以下方法进行脱硫：

从喷雾干燥脱硫塔底部通气口通入烟气，入口处烟气流量为100000m³/h，入口处SO₂浓度为400mg/m³，SO₃浓度为40mg/m³，烟气自脱硫塔右侧顶部进入，脱硫塔左侧两个喷嘴每一个喷淋量为270m³/h，脱硫塔右侧两个喷嘴每一个喷淋量为230m³/h，烟气自脱硫塔左侧底部排出，出口处SO₂浓度为20mg/m³，SO₃浓度为2mg/m³，总脱硫效率为95％。

实施例2

一种喷雾干燥脱硫塔：

如图1和图2所示，在脱硫塔壳体4内壁设置二级喷射装置，包括第一级喷射装置和第二级喷射装置，所述二级喷射装置沿脱硫塔轴向自上而下依次布置。每一级喷射装置均包含八个喷射装置，同一级喷射装置在同一水平面上环绕脱硫塔壳体内壁对称布置，相邻两级的喷射装置交错布置。第一级喷射装置出液口到脱硫塔壳体内壁的距离与脱硫塔半径的比值为0.5，第二级喷射装置出液口到脱硫塔壳体内壁的距离与脱硫塔半径的比值为0.2。每个喷射装置包括喷淋管和喷嘴，喷淋管设置进液口与出液口，出液口位于脱硫塔壳体内，与喷嘴相连，进液口位于脱硫塔壳体外，通过浆液泵5与脱硫浆液罐6相连，在喷淋管上设置调节阀7，并位于脱硫塔壳体外部。在脱硫塔壳体下部设置有灰斗3，在脱硫塔壳体左侧顶部和右侧底部分别设置通气口。

按照以下方法进行脱硫：

从喷雾干燥脱硫塔顶部通气口通入烟气，入口处烟气流量为500000m³/h，入口处SO₂浓度为800mg/m³，SO₃浓度为40mg/m³，烟气自脱硫塔右侧底部进入，脱硫塔左侧八个喷嘴每一个喷淋量为700m³/h，脱硫塔右侧八个喷嘴每一个喷淋量为600m³/h，烟气自脱硫塔左侧顶部排出，出口处SO₂浓度为30mg/m³，SO₃浓度为2mg/m³，总脱硫效率96.19％。

实施例3

一种喷雾干燥脱硫塔：

在脱硫塔壳体内壁设置三级喷射装置，包括第一级喷射装置、第二级喷射装置以及第三级喷射装置，所述三级喷射装置沿脱硫塔轴向自上而下依次布置。每一级喷射装置均包含十个喷射装置，同一级喷射装置在同一水平面上环绕脱硫塔壳体内壁对称布置，相邻两级的喷射装置交错布置。第一级喷射装置的出液口到脱硫塔壳体内壁的距离与脱硫塔半径的比值为0.2，第二级喷射装置的出液口到脱硫塔壳体内壁的距离与脱硫塔半径的比值为0.3，第三级喷射装置的出液口到脱硫塔壳体内壁的距离与脱硫塔半径的比值为0.05。每个喷射装置包括喷淋管和喷嘴，喷淋管设置进液口与出液口，出液口位于脱硫塔壳体内，与喷嘴相连，进液口位于脱硫塔壳体外，通过浆液泵与脱硫浆液罐相连，在喷淋管上设置调节阀，并位于脱硫塔壳体外部。在脱硫塔壳体下部设置有灰斗，在脱硫塔壳体右侧顶部和左侧底部分别设置通气口。

按照以下方法进行脱硫：

从喷雾干燥脱硫塔底部通气口通入烟气，入口处烟气流量为1500000m³/h，入口处SO₂浓度为1500mg/m³，SO₃浓度为60mg/m³，烟气自脱硫塔左侧底部进入，脱硫塔右侧十五个喷嘴每一个喷淋量为750m³/h，脱硫塔左侧十五个喷嘴每一个喷淋量为650m³/h，烟气自脱硫塔右侧顶部排出，出口处SO₂浓度为30mg/m³，SO₃浓度为3mg/m³，总脱硫效率97.8％。

对比例1

一种喷雾干燥脱硫塔：

与实施例1相比，除了四个喷射装置在同一水平面上不对称布置，其他结构设置与实施例1均相同。

脱硫方法与实施例1完全相同，测得总脱硫效率为73.1％。

对比例2

一种喷雾干燥脱硫塔：

与实施例2相比，除了相邻两级的喷射装置在自上而下同一轴线上布置外，其他结构设置与实施例2均相同。

脱硫方法与实施例2完全相同，测得总脱硫效率为82.5％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。