脱硫吸收塔及其建立方法和运行方法与流程

本发明涉及一种具有防腐结构的脱硫吸收塔、特别是氨法脱硫吸收塔。本发明还涉及这样的脱硫吸收塔的建立方法和运行方法。

背景技术：

脱硫吸收塔例如氨法脱硫吸收塔是一个用于酸碱中和反应的反应釜，包含酸性物质例如so2和hcl的烟气与碱性物质例如氨水在脱硫吸收塔中彼此沿相反的方向流动，在相互接触中发生酸碱中和反应，反应物为盐。当在塔室内的盐溶液的浓度升高到一定程度时，从盐溶液中会析出晶体颗粒。这些酸性物质、碱性物质、盐溶液和晶体颗粒都会对塔体有腐蚀和磨蚀的作用。

在脱硫吸收塔中广泛采用玻璃鳞片或橡胶作为脱硫吸收塔的防腐内衬。由于在脱硫吸收塔运行时在塔室内的环境恶劣，致使内衬玻璃鳞片或者橡胶的脱硫吸收塔连续运行周期短、使用寿命短。根据国内外长期使用经验，塔体的使用寿命在5～10年不等，防腐内衬每3～5年需要更换一次，日常维护工作量大。另外，这种脱硫吸收塔的原材料及助剂易燃、易挥发、有毒，因此施工环境恶劣，在施工过程中有发生火灾的风险。

专利文献cn201288543y公开一种钢筋混凝土结构的脱硫吸收塔，其塔体包括内部的防腐内衬和与防腐内衬连接的外部的钢筋混凝土层，所述防腐内衬为由高分子材料制成的防腐板，该防腐板随钢筋混凝土层一起浇筑，而且通过浇筑在钢筋混凝土层中的锚爪固定。在这种脱硫吸收塔中，防腐内衬易受损害，防腐内衬的破损难以及时发现。由于在防腐内衬破损之后脱硫吸收液可能进入到钢筋混凝土中，腐蚀钢筋混凝土，塔体易受损害。这样的脱硫吸收塔连续运行周期较短、使用寿命较短、材料易燃有毒性、在受到损害时修复困难。专利文献cn201208545y也公开一种与此类似的脱硫吸收塔，其技术缺陷也是类似的。

专利文献cn203090733u公开一种脱硫吸收塔，其包括由玻璃钢制成的塔体，在塔体的底部的内表面设置耐磨层，以增强底部内表面的耐磨性能。这种脱硫吸收塔强度难以得到保证，在同等尺寸的情况下能够处理的烟气量较小。在需要处理的烟气量超过500000nm³/h时，由玻璃钢制成的脱硫吸收塔的直径超过9m，而大塔径的玻璃钢塔有整体垮塌的风险。

专利文献cn201959715u公开一种用于处理烧结机烟气的由不锈钢制成的脱硫吸收塔，其中，整个塔体采用不锈钢材料。这种脱硫吸收塔存在投资成本高、施工难度大、难以满足不同工况需要等等缺陷。

专利文献cn204816188u也公开一种脱硫吸收塔，其塔体由不锈钢板焊接而成。这种脱硫吸收塔同样存在投资成本高、施工难度大、难以满足不同工况需要等等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种能长周期稳定运行的、安全风险低的、投资和运行费用低的脱硫吸收塔。此外，本发明的目的还在于，提供一种用于建立这样的脱硫吸收塔的方法以及一种用于运行这样的脱硫吸收塔的方法。

为此，上述目的通过一种脱硫吸收塔达到，其包括塔体，在塔体内部形成塔室，在塔体上设置有用于引导烟气的下方的烟气进口和上方的烟气出口、用于引导脱硫吸收液的上方的循环液进口和下方的循环液出口以及用于补充工艺水的工艺水进口，所述塔体包括内部的、用于与烟气和脱硫吸收液接触的、限定塔室的、由厚度为1.0mm～6.0mm不锈钢板制成的防腐层和外部的、用于支撑防腐层的、由碳钢制成的支撑层，所述支撑层和防腐层设计成用于共同承担载荷，其中，所述支撑层设计成用于承担大部分的载荷，而所述防腐层设计成用于承担小部分的载荷。

本发明的有益效果在于，按本发明的脱硫吸收塔能够长周期稳定运行、使用寿命较长，而且投资成本较低、施工周期较短。

按本发明的一种进一步方案，所述脱硫吸收塔是氨法脱硫吸收塔，其中，所述工艺水是生产补充水。氨法脱硫效率高，而且还具有脱除烟气中的一部分氮氧化物的能力。氨水例如可以在循环管道或氧化槽内补入。

按本发明的一种进一步方案，所述不锈钢板的厚度为2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm、4.5mm或5.0mm。

按本发明的一种进一步方案，所述防腐层由多块不锈钢板连接而成，优选焊接而成。

按本发明的一种进一步方案，所述防腐层包括底板、筒体和顶板，优选的是，所述筒体沿高度方向由两个或更多个分段构成，优选的是，各分段的不锈钢材料与在脱硫吸收塔工作时预期的脱硫吸收液的氯离子浓度相关地选择。通过选择适宜的不锈钢材料，可以在确保必要的性能的同时最大限度地降低脱硫吸收塔的建造成本。

按本发明的一种进一步方案，所述防腐层的不锈钢材料从以下牌号的不锈钢中选择：316l、2205、2605n、2507，优选的是，所述不锈钢材料与在脱硫吸收塔工作时预期的脱硫吸收液的氯离子浓度相关地选择，其中，在脱硫吸收液的氯离子浓度小于10000mg/l时选用316l，在脱硫吸收液的氯离子浓度为10000～20000mg/l时选用2205或2605n，在脱硫吸收液的氯离子浓度为20000mg/l以上时选用2507。

按本发明的一种进一步方案，所述碳钢是牌号为q235或q345的碳钢。

按本发明的一种进一步方案，所述支撑层是外筒和/或支撑框架；优选的是，所述外筒与防腐层具有相同形状，尤其是具有2～20mm例如4mm、6mm、9mm、12mm、15mm的厚度；优选的是，所述支撑框架由多个在圆周方向上分布设置的、特别是均匀分布设置的支撑柱构成，尤其是所述支撑柱具有不小于0.5m、优选1～2m的间距，优选所述支撑柱是h型钢。廉价的坚固的支撑层使得较为昂贵的防腐层的厚度得到最小化并因此最大限度地降低脱硫吸收塔的建造成本。

所述目的还通过一种用于建立脱硫吸收塔的方法达到，所述方法包括以下步骤：

预定在脱硫吸收塔运行时处理的烟气的参数，所述参数包括：烟气量、烟气压力、烟气二氧化硫浓度、烟气氯离子浓度；

根据烟气参数求得在脱硫吸收塔运行时预期的脱硫吸收液的氯离子浓度；

根据烟气参数确定脱硫吸收塔的塔室的尺寸以及确定烟气进口、烟气出口、循环液进口和循环液出口以及工艺水进口的尺寸和位置；

根据预期的脱硫吸收液的氯离子浓度确定脱硫吸收塔的防腐层的分段以及分段的不锈钢材料；

根据烟气参数确定脱硫吸收塔的载荷，接着确定防腐层和支撑层的载荷分配，接着确定防腐层的厚度和支撑层的尺寸；

根据脱硫吸收塔的总重量建立脱硫吸收塔的基础；

根据防腐层和支撑层的确定的尺寸和材料，在脱硫吸收塔的基础上建立防腐层和支撑层，优选的是，防腐层的建立过程和支撑层的建立过程是交叉进行的。

通过本发明的方法能够低成本地较为快速地建立能长周期稳定运行的安全风险低的脱硫吸收塔。

所述目的还通过一种用于运行脱硫吸收塔的方法达到，其包括以下步骤：

将原烟气经由烟气进口引入到脱硫吸收塔的塔室内，其中，烟气在塔室内从下往上流动，并且将净烟气经由烟气出口从脱硫吸收塔引出；

将脱硫吸收液经由循环液进口在塔室内从上往下喷淋，其中，烟气被降温洗涤、洗涤脱硫、除去细微颗粒物，优选的是，在烟气经由烟气出口离开塔室之前，对烟气进行除雾；

经由工艺水进口补入工艺水；

将具有预定硫酸铵含量的脱硫吸收液经由循环液出口引导到硫酸铵后处理系统。

通过本发明的运行方法能够对环境友好地消除烟气中的有害物质，有益于环境和公众。

在本申请中记载的各个技术特征可以任意地相互组合，只要这种组合不是自相矛盾的。所有这些组合都是本申请记载的内容。

与现有技术相比，在本发明中，通过选用较薄的不锈钢板作为脱硫吸收塔的内部的防腐层的材料，基本上避免了在具有玻璃鳞片或者橡胶作为内衬的脱硫吸收塔中出现的连续运行周期较短、使用寿命较短、施工过程中易发生火灾、施工环境恶劣、施工人员易中毒等等问题。同时，在本发明中，通过设置由碳钢制成的支撑层来支撑防腐层，使得载荷主要由支撑层承担，因此不仅能够可靠地确保脱硫吸收塔能够长周期稳定运行、使用寿命较长，而且投资成本较低、施工周期较短、所需维护少、维护成本低。

附图说明

下面借助于实施例参照附图示例性地详细地解释本发明。这些实施例对于本发明不是限制性的，而是用于更好地理解本发明。示意性的附图简要说明如下：

图1为按本发明的脱硫吸收塔的实施例的示意前视图；

图2为按本发明的脱硫吸收塔的实施例的示意俯视图，其中，支撑层构成为支撑框架；

图3为按本发明的脱硫吸收塔的实施例的示意前视图，其中，支撑层构成为外筒。

具体实施方式

图1为按本发明的脱硫吸收塔的实施例的示意前视图。图2为按本发明的脱硫吸收塔的实施例的示意俯视图，其中，支撑层构成为支撑框架。图3为按本发明的脱硫吸收塔的实施例的示意前视图，其中，支撑层构成为外筒。

如图1所示，脱硫吸收塔1包括塔体，在塔体内部形成塔室。在塔体上设置有用于引导烟气的下方的烟气进口7和上方的烟气出口10、用于引导脱硫吸收液的上方的循环液进口6和下方的循环液出口8以及用于补充工艺水的工艺水进口9。脱硫吸收塔构造成基本上圆柱形的，烟气出口10构成为细长的颈部，在图1中仅仅描述烟气出口10的一部分长度。

所述塔体包括内部的、用于与烟气和脱硫吸收液接触的、限定塔室的、由厚度为1.0mm～6.0mm不锈钢板制成的防腐层和外部的、用于支撑防腐层的、由碳钢制成的支撑层，所述支撑层和防腐层设计成用于共同承担载荷，其中，所述支撑层设计成用于承担大部分的载荷，而所述防腐层设计成用于承担小部分的载荷。

脱硫吸收塔既可以是带烟囱的直排式脱硫吸收塔，其例如具有60～120m、尤其是70～100m、例如80m或90m的高度；也可以是不带烟囱的侧排式脱硫吸收塔，其例如具有20～80m、尤其是30～50m、例如40m或60m的高度。脱硫吸收塔的直径可以为1m或若干米，可以为30m以下，例如5m、10m、15m、20m或25m。脱硫吸收塔的直径和高度可以根据需要处理的烟气的参数进行选择。

如图1所示，所述防腐层包括底板2、筒体4和顶板3。防腐层例如可以由厚度为2mm的不锈钢板构成。筒体4可以由多块不锈钢板构成，底板2和顶板3也可以由单独的不锈钢板构成。各个不锈钢板密封地相互连接，特别是焊接在一起。在图1中，支撑层由沿圆周方向围绕防腐层均匀分布地设置的支撑柱5构成，这些支撑柱5形成支撑框架。由不锈钢板焊接而成的防腐层固定和支撑在支撑框架内，特别是支撑在各个支撑柱5上。如图2所示，24根支撑柱5沿圆周方向围绕防腐层均匀分布地设置。在脱硫吸收塔的圆周方向上，各支撑柱5彼此连接，尤其是焊接和/或用螺栓连接。按照一种有利的方式，在相邻支撑柱之间在不同高度上设有多根横梁，这些横梁将相邻支撑柱相互连接。横梁可以水平地布置，或相对于支撑柱倾斜，例如与支撑柱形成15°～75°的角度。横梁与支撑柱可以焊接和/或用螺栓连接。

支撑柱5的高度与防腐板的高度基本上对应，例如支撑柱的高度为防腐板的高度±10m，优选±5m，特别是±1m。有利的是，支撑柱的高度为防腐板的高度的95～105％。

在图3所示实施例中，支撑层由外筒构成，该外筒与防腐层具有相同形状，用于固定和支撑防腐层。在图3中省略了脱硫吸收塔1的诸多部件，对此可以参考图1的实施例。

另外也可能的是，支撑层既包括外筒，也包括支撑柱，但不同于图1所示的实施例，现在支撑柱对外筒进行支撑并从而间接地支撑防腐层。

如上面已经提及的，防腐层被支撑层支撑。作为补充，防腐层也可以与支撑层机械地相互连接，并因此固定在一起。例如，防腐层可以与支撑层焊接在一起。

有利的是，所述筒体4沿高度方向由两个或更多个分段构成，各分段的不锈钢材料与在脱硫吸收塔工作时预期的脱硫吸收液的氯离子浓度相关地选择。氯离子浓度可以通过数学建模方式根据烟气参数来近似计算。此外也可以利用在现有脱硫吸收塔的运行中收集的数据来近似地估计，例如可以利用用于处理类似烟气的类似尺寸的现有脱硫吸收塔的已有数据。

例如，在以下参数——原烟气量为48000nm³/h，原烟气中的so2浓度为4200mg/nm³，原烟气中的hcl含量为5.3mg/nm³，原烟气中的总尘浓度为28.4mg/nm³；净烟气中的so2浓度为21.4mg/nm³，净烟气中的总尘浓度(含气溶胶)为2.6mg/nm³；氨逃逸量为1.3mg/nm³，氨回收率为99.43％——的情况下，脱硫吸收液的氯离子浓度主要有13000～18000mg/l和4000～8000mg/l两个范围。例如筒体4的预期与氯离子浓度为13000～18000mg/l的脱硫液接触的分段可以采用牌号为2205的不锈钢板，筒体4的预期与氯离子浓度为4000～8000mg/l的脱硫液接触的分段可以采用牌号为316l的不锈钢板。支撑柱5可以采用h型钢，其宽度例如为250mm，相邻支撑柱5的间距例如为1.9m。不言而喻，其他截面的型钢也是可以考虑的。

按照一种有利的具体的实施方案，按本发明的脱硫吸收塔可以如下实现：

收集预期处理的烟气的参数，例如烟气量、烟气压力、烟气温度、烟气二氧化硫浓度、烟气氯离子浓度等等；

根据烟气参数设计脱硫吸收塔的尺寸，例如直径和高度；

沿高度方向求得脱硫吸收液的氯离子浓度，根据求得的氯离子浓度确定防腐层在高度方向上的分段以及各分段的不锈钢材料；

设计脱硫吸收塔的内部部件和各个管口；

确定脱硫吸收塔的载荷，继而确定防腐层和支撑层的载荷分配比例，选择支撑层的方案(外筒或支撑框架)，计算防腐层厚度；

脱硫吸收塔基础施工、脱硫吸收塔防腐层施工、脱硫吸收塔支撑层施工，其中，防腐层施工和支撑层施工交叉进行。

按照一种有利的实施方案，按本发明的脱硫吸收塔可以按如下方式运行：

原烟气从脱硫吸收塔的处于下方的烟气进口7进入到塔室内，烟气从下往上流动，被经由循环液进口6喷淋的脱硫吸收液降温洗涤、洗涤脱硫、除去细微颗粒物，烟气在到达烟气出口10之前经过除雾，然后在很大程度上被脱硫的净烟气从处于塔顶的烟气出口10排出，烟气出口10可以构造为直排烟囱。脱硫吸收液经由循环液出口8回流至相应的循环槽和氧化槽。工艺水连续从工艺水进口9补入，氨水补入循环管道以及氧化槽内，硫酸铵浓度达到预定程度之后的脱硫吸收液通过循环液出口8被最终输送到硫酸铵后处理系统，经增浓、离心分离、干燥、包装，得到产品硫酸铵，在某些情况下，可以在增浓工序前设置蒸发结晶。

例如在以下参数——原烟气量为510000nm³/h，原烟气中的so2浓度为2200mg/nm³，原烟气中的hcl含量为7.6mg/nm³，原烟气中的总尘浓度为15.3mg/nm³，净烟气中的so2浓度为20.1mg/nm³，净烟气中的总尘浓度(含气溶胶)为1.7mg/nm³；氨逃逸量为0.8mg/nm³，氨回收率为99.6％——的情况下，一种适宜的脱硫吸收塔具有如下构造：脱硫吸收塔包括内部的防腐层和外部的支撑层，支撑层由形成为一个钢制支撑框架的24根支撑柱5构成。防腐层由厚度为4mm的不锈钢板构成，其包括底板2、顶板3、筒体4。防腐层固定和支撑在外部的支撑层上，载荷主要由支撑层承担。筒体4由多块不锈钢钢板构成，钢板厚度为4mm，高度为2/3m，不锈钢板彼此焊接。支撑柱采用h型钢，h型钢的宽度为350mm。相邻支撑柱的间距为2.5m。

由于在该脱硫吸收塔中不锈钢板厚度小，脱硫吸收塔的总造价相比传统的具有玻璃鳞片内衬的碳钢塔降低10％以上，建设周期可以缩短大约1/3。

在这种脱硫吸收塔中，根据烟气参数近似确定在脱硫吸收液中的氯离子浓度，根据预期的脱硫吸收液的氯离子浓度选择防腐层材料。在此确定，氯离子浓度主要有23000～31000mg/l、14000～17000mg/l两个范围，筒体4的预期与氯离子浓度为23000～31000mg/l的脱硫吸收液接触的分段采用牌号为2507的不锈钢板，筒体4的预期与氯离子浓度为14000～17000mg/l的分段采用牌号为2205的不锈钢板。对于这种脱硫吸收塔，可实现三年不需要检修。

例如在上例提到的参数条件下，一种适宜的脱硫吸收塔具有如下构造：与前面刚刚提及的脱硫吸收塔基本上相同，主要区别在于，防腐层的钢板厚度为3.5mm，支撑层构成为外筒，外筒由牌号为q235的碳钢制成并且具有9mm的厚度。与传统的具有玻璃鳞片内衬的碳钢塔相比，脱硫吸收塔的总造价和建设周期都得到降低。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员可以理解，这些具体实施方式仅是举例说明。本领域的技术人员在不背离本发明的原理的前提下，可以对这些具体实施方式做出多种变更或修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。