一种单循环双湍流双喷淋超净脱硫除尘塔的制作方法

本发明属于锅炉烟气净化技术领域，特别涉及一种单循环双湍流双喷淋超净脱硫除尘塔。

背景技术：

湿法脱硫系统的主体设备是吸收塔，国内外在各种工艺流程中采用了多种形式的塔，从早期的水浴塔到喷淋塔、格栅塔以及近来多用的喷雾塔，其目的都是为了改进塔中so2和液体的传质吸收过程。其中旋流塔比空塔脱硫除尘的技术含量要高。旋流脱硫除尘塔基本的工作原理是锅炉排出的烟气从旋流器下方进入后，凭旋流器旋转上升，同时吸收液从旋流器上方引入后向下流动，烟气和吸收液在吸收塔内相互高速旋切掺混，液体不断被气体破碎，并愈切愈细，使液体比表面积增大，扩大了气体与液体的接触表面，比表面积高于一般空塔湿法脱硫除尘技术十几倍甚至几十倍，气液固三相掺混，增强了它们之间的传质过程，烟气通过过滤管时，使吸收液呈乳化状态，在旋流器上方形成一悬浮的吸收液乳化层区，烟气中so2在此液中被吸收中和达到脱硫除尘目的。当此乳化层堆积到一定重量后向下排走，而从上边流下来的吸收液替换它，形成新的乳化层，如此新旧交替乳化层在不断更新中保持较高的脱硫效率，同时又能比一般锅炉旋风除尘器清除更细小的粉尘，将脱硫除尘两种功能融为一体。但要达到超洁净烟尘排放标准从技术上还有难度。

为了去除经旋流器作用后脱硫烟气中夹杂的液滴，在脱硫塔内部或外部还设有湿电除雾器。现有的湿电除雾器主要由进出口烟道、除尘器壳体、导流板、整流格栅、阳极收尘板阴极线、绝缘箱、冲洗水系统、电源及控制系统组成，因湿电除雾器结构复杂，对设备的安装、运行、管理等方面都具有较高要求，且投资大，受到脱硫场地限制通常架设在脱硫塔内的顶部，进一步增加了脱硫塔的结构成本，并存在安全隐患。

本申请人于2015年申请、2017年取得专利权的“一种双湍流超净脱硫除尘复合塔”(申请号：201510658837.x)解决了以上问题，该专利公开的脱硫除尘复合塔的整体结构如图1所示，包括：喷淋副塔1和喷淋主塔2，在该副塔体下部侧壁，顶部及锥型塔底部分别设置有烟气进口101，烟气出口102和排浆口103，排浆口103通过管道连接到主塔2储液罐的最底部侧壁；在副塔烟气进口101的烟道内安装脱硫乳液与烟气掺混的起文丘里管作用的喷射装置105，喷射装置通过管线与渣浆泵连接，渣浆泵的入口接在主塔储液罐的底部；在副塔烟气进口101烟道的上方的塔体内布置有多个旋流器组成的涡轮增压复合脱硫除尘装置104，在涡轮增压复合脱硫除尘装置104的上方布置多层喷淋管106，喷淋管上安装多个喷头；每层喷淋管通过管线与一个循环泵107相连，循环泵的入口通过带有阀门的管道连接在主塔储液罐的下部侧壁，副塔1的烟气出口102通过烟道连接到主塔2烟气烟道的入口；在主塔2塔体下部侧壁，顶部及底部分别设置有烟气进口201，烟气出口202和排浆口203，主塔烟气进口201设置在副塔的循环泵107入口管道的上方；在该主塔设置有与塔底排浆口203相连的排浆泵2071；设置在主塔内底部由反应池和管槽构成的储液区209，储液区209中设置有曝气管2091，与曝气管相连的罗茨风机2092构成的扰动装置，扰动装置通过带阀门的管线相连的扰动泵2093；主塔的烟气进口烟道布置喷射装置205，主塔入口烟道的上方布置多个湍流旋流装置204，该湍流旋流装置的上方布置多排喷淋装置206，每排喷淋装置通过管线与一台循环泵相连2072，每台循环泵2072的入口均通过带阀门的管道与储液区209连通，每台循环泵2072的入口还通过带阀门的管道与电石渣泵2073相连，电石渣泵2073的入口连接到电石渣液池；主塔喷淋装置206上部布置多层除雾器208；副塔的烟道入口布置喷射装置105，通过管线与主塔的渣浆泵相连。该双塔虽然脱硫除尘效率高但占地面积大钢材耗量大，设备多，一次性投资大。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种单循环双湍流双喷淋超净脱硫除尘塔。该塔可实现在最小阻力、最短的时间、最小的空间和最小的液气比条件下，达到气液充分接触、烟气在高速的气液固乳化传质中、在最小能耗下高效的最大限度的提高脱硫除尘效果，脱硫除尘效率可达到超洁净烟气排放标准甚至可以达到零排放烟气。

本发明采用的技术方案如下：

一种单循环双湍流双喷淋超净脱硫除尘塔，包括喷淋塔体，在该塔体下部侧壁、顶部及底部分别设置有烟气进口、烟气出口和排浆口；该喷淋塔体设置有与塔底排浆口相连的排浆泵；塔体内底部设置有由反应池和管槽构成的储液区，储液区中设置有曝气管，该曝气管和罗茨风机相连构成曝气增氧装置；储液区底部还设置有扰动管，该扰动管与浆液扰动泵相连，浆液扰动泵的入口通过带阀门的管道与储液区连通形成循环回路；脱硫塔的烟气进口烟道布置具有文丘里管效应的喷射装置，该喷射装置通过带有阀门和喷射泵的管道与储液区连通，形成脱硫液带动烟气喷射区；其特征在于，塔体内位于烟气进口上方从下至上依次设置有一级旋流装置、由多层喷淋管构成的一级喷淋区、二级旋流装置、由多层喷淋管构成的二级喷淋区以及多层除雾器，一级、二级喷淋区内的各层喷淋管分别通过管线与各自的循环泵相连，各循环泵的入口分别通过带阀门的管道与储液区连通，各循环的入口管道与石灰石浆液泵出口相连，该石灰石浆液泵入口与制浆池相连。

本发明的特点及有益效果：

本发明的单循环双湍双喷淋超净脱硫除尘装置脱硫塔是一个高效脱硫除尘塔。烟气在两级旋流装置的作用下，高速旋转和脱硫浆液高速撞击旋搓形成乳化液，经过化学分解反应，高效脱硫除尘。经旋流装置出来的洁净空气，再经过二级脱硫浆液喷淋，得到超洁净的烟气，再经过三级除雾器水洗去除微细水滴和除雾，得到符合国家要求的超洁净烟气排放。设置的三级除雾器可取代现有的湿电除雾器，该三级除雾器结构简单，运行安全，可以达到捕捉细小微粒的效果。

本发明与其它形式的脱硫塔相比，塔内流阻略高于其它塔，正是利用旋流器使烟气形成高流速的原理，和脱硫浆液强烈撞击，高速旋搓形成乳化液，与其它形式的脱硫塔相比本脱硫除尘塔的特点是脱硫除尘效率高，液气比小，液气比是其它塔型的1/3～1/2，本塔的塔内阻力在2200pa左右。由于本塔的入口烟气在喷射泵的作用下形成文丘里管效应，减少了锅炉引风机的作功阻力，等同于减少塔内阻力，在喷射泵的作用下，可减少塔内的阻力300pa左右，塔内实际阻力在1800pa～1900pa左右，利用这个阻力可以得到烟气的高速旋转，旋搓的脱硫除尘乳液，达到高效脱硫除尘超洁净烟气的目的。

本发明相比于目前的双塔(如申请号：201510658837.x)和单塔(如申请号：20120303582.1)的不同区别是：双塔虽然脱硫除尘效率高但占地面积大钢材耗量大，设备多，一次性投资大。而单塔单湍流塔达不到双塔的脱硫除尘效率因而得不到超净烟气排放的国家新标准。本发明单塔单循环双湍流塔积双塔单塔之大成综合了它们的优点舍弃了各自不足之处，即减少了占地面积减少设备数量减少了钢材耗量减少一次性投资，而在减省湿电除尘器的情况下可以达到烟气超净排放的国家颁布的最新标准。

附图说明

图1是已有双湍流超净脱硫除尘复合塔的整体结构示意图。

图2是本发明提出的单循环双湍流双喷淋超净脱硫除尘塔的整体结构示意图。

图3是本发明实施例的一级旋流装置的结构示意图。

图4是本发明实施例的二级旋流装置的结构示意图。

图5是本发明实施例单个旋流器的剖面结构示意图。

图6是本发明实施例单个旋流器的俯视图。

具体实施方式

本发明提出的一种单循环双湍流双喷淋超净脱硫除尘塔结合附图及实施例详细说明如下：

本发明实施例的整体结构如图2所示，该脱硫除尘塔包括喷淋塔体2，在该塔体下部侧壁、顶部及底部分别设置有烟气进口201、烟气出口202和排浆口203；该喷淋塔体设置有与塔底排浆口203相连的排浆泵2071；塔体内底部设置有由反应池和管槽构成的储液区209，储液区209中设置有曝气管2091，该曝气管和罗茨风机2092相连构成曝气增氧装置；储液区底部还设置有扰动管2094，该扰动管与浆液扰动泵2093相连，浆液扰动泵2093的入口通过带阀门的管道与储液区209连通形成循环回路，以防止储液区底部沉积；脱硫塔的烟气进口烟道布置具有文丘里管效应的喷射装置205，该喷射装置205通过带有阀门和喷射泵2074的管道与储液区209连通，形成脱硫液带动烟气喷射区；塔体2内位于烟气进口上方从下至上依次设置有一级旋流装置204-1、由3层喷淋管206构成的一级喷淋区、二级旋流装置204-2、由2层喷淋管206构成的二级喷淋区以及3层除雾器208，一级、二级喷淋区内的共计5层喷淋管分别通过管线与5台循环泵2072-1～2072-5相连，该5台循环泵2072的入口分别通过带阀门的管道与储液区209连通，5台循环泵2072的入口管道与石灰石浆液泵2073的出口相连，该石灰石浆液泵2073的入口与制浆池相连。

本脱硫除尘塔的工作原理是：来自锅炉引风机的烟气进入本塔的烟气进口201烟道，与喷射泵2074喷射的来自本喷淋塔体内储液区209的脱硫剂混合后，呈u型状进入塔内，浆液落入塔内储液区209。经降温脱硫除尘后的烟气进入一级旋流装置204-1，与上方来自喷淋管的脱硫浆液高速旋搓乳化混合离开一级旋流装置204-1，经过三层喷淋脱硫除尘后的洁净烟气进入二级旋流装置204-2；同理烟气在二级旋流装置204-2内经过与脱硫剂高速旋搓乳化，浆液由于自重落入下方的一级旋流装置204-1内继续脱硫除尘；离开二级旋流装置204-2的洁净烟气先经过二层喷淋，超洁净的烟气再进入上方的二层烟气除雾器，经水洗除雾除去小水滴后上升一定的空间，最后进入一层除雾器经甩干水滴除雾后得到超洁净的烟气进入烟囱后直接向大气排放。这时已达到超洁净的烟气甚至已达到零排放的标准。塔内储液区209经罗茨风机2092的氧化曝气和扰动泵2093不间断的搅拌，脱硫乳液的密度和ph值达到设计值时经排浆泵2071输送到真空皮带机制成石膏成品。

本脱硫除尘塔各部件的具体实施方式分别说明如下：

喷淋塔体在烟气进口201的烟道内设有由两排喷淋管构成的喷射装置205，主要具有以下作用：1)根据文丘里效应，通过喷射装置喷射出的脱硫浆液速度大于烟气进口烟道内烟气速度，该脱硫浆液带动烟气向一级旋流装置方向运动，减轻烟气进口处风机的功率(或压头)，从而减少了塔内阻力；2)该喷射装置喷射出的脱硫浆液与烟气混合达到初步脱硫效果；3)通过该喷射装置还可降低烟气进口201烟道内烟气的温度，从而避免一级旋流装置底部因温差大引起的结垢现象；4)该喷射装置通过与其相连的喷射泵2074直接抽取储液区209内的浆液，即喷淋管的浆液是来自塔底储液区，由循环泵2072-1～2072-5从下至上循环，热烟气带走的部分水分，由除雾器的冲洗水补充，即除雾器补充的水为外来水，与热烟气带走的水分互为补充，以达到水平衡。

喷淋塔体在烟气进口之上设置的一级旋流装置由43个旋流器构成，如图3所示，二级旋流装置由37个旋流器构成，如图4所示，每个旋流器的总体结构如图5、6所示，均包括：壳体2041、固定在该壳体中心的管道2042、安装在该壳体与管道之间的多个叶片2043、每个叶片的上端与壳体2041相连、下端与管道2042相连；该管道2042的上端由一个顶盖2047密封，该管道2042的下端连接一遮烟罩2045，在遮烟罩2045外周的壳体2041下端连接一遮烟罩2046。通过顶盖2047可防止烟气短路，让烟气仅从有叶片的通道通过，产生扰流效果。该顶盖的形状不限，如：伞形、圆弧形或平面形，本实施例采用伞形顶盖。

各旋流器的壳体直径一般为400-800毫米(例如800mm)，中心的管道直径为100-200毫米(例如150mm)；每个叶片表面可呈150-180(例如165)弧度，短轴与水平面加角为28°～45°(例如35°)，一级旋流装置中旋流器的长轴与水平面加角为45°～55°(例如50°)，二级旋流装置中旋流器的长轴与水平面加角为40°～50°(例如45°)；叶片的宽度达100-400毫米(例如200mm)，两相邻叶片相重叠0-20毫米(例如10mm)。各旋流器均采用316l不锈钢制作。除316l不锈钢件外，塔内其它一切裸露的碳钢件都要衬玻璃鳞片进行防腐。

本塔的直径由所设计的塔内处理烟气量和烟气流速所决定，根据塔直径进行旋流器间隔尺寸在合理的范围内均匀布置确定旋流器的个数。本实施例的塔内最大处理烟气量设计为880000m³/h，空塔内烟气流速按2.9m/s塔直径设计为9500mm，相邻两旋流器之间距离以不影响安装施工即可。一级旋流装置中设计43个旋流器，考虑到一级旋流装置内的各旋流器承受的浆液压力大于二级旋流装置内的各旋流器，在保证安全稳定性和保证脱硫效率的条件下，一级旋流装置内的各旋流器中的叶片与水平面夹角为50°，较二级旋流装置内的各旋流器中的叶片与水平面夹角45°大，可减小塔内的流通阻力。

一、二级旋流装置上方布置分别布置3层、2层喷淋，每一层喷淋通过管线与塔体的循环泵相连。二级喷淋区上方布置三层除雾器。储液池底布置扰动装置通过管线与扰动泵相连，扰动装置上方布置鼓氧装置通过管线与罗茨风机相连。塔底布置排浆管与排浆泵相连。氧化后的脱硫浆液由排浆泵抽往真空皮带机制作石膏。塔出口烟道连接烟囱脱硫除尘后超洁净烟气通过烟囱排往大气。

本发明的单循环双湍双喷淋超净脱硫除尘塔实施例应用于480t/h燃煤锅炉或循环流化床锅炉脱硫除尘新建或改造项目。脱硫剂可使用氨，碱，氧化镁，石灰，石灰石，电石渣等。本实施例采用石灰石。本实施例所采用各个设备的具体参数如下表所示：

表1脱硫塔设备清单