一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器的制造方法
【专利摘要】一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，设置于吸收塔的中间部分，包括上面的开槽集液盘、下面的底层集液盘和返浆管，开槽集液盘和底层集液盘为碟形结构，中心分别预留有浆液回流孔和出浆口；开槽集液盘自上而下包括多层，上层集液盘的外径大于下层外径，上层浆液回流孔大于下层浆液回流孔；在开槽集液盘的盘面内沿均匀设V形开口，其开口朝向浆液回流孔并与之连通；上下层盘体之间对应V形开口的位置设有V形导流槽；浆液回流孔、出浆口和返浆管连通形成浆液回流通道。本发明集液器代替原有的锥斗形集液器，烟气的入口截面积增大，烟气流速分布更加均匀，过流烟气的流速降低，对石灰石浆液的挟带作用降低，脱硫效率高。
【专利说明】
一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器
技术领域
[0001]本发明涉及单塔双循环脱硫工艺领域，特别涉及一种用于收集上部脱硫循环石灰石浆液的集液器。
【背景技术】
[0002]目前，我国能源结构以煤炭为主，截止2009年底燃煤机组占总装机容量的75%以上，大量的燃煤和煤中较高的含硫量必然导致大量SO2排放，由此造成了严重的环境污染。
[0003]为了适应在电力行业快速发展的情况下做好环境保护工作的需要，控制燃煤电厂的污染物排放，改善我国大气质量和控制酸雨污染，国家环保部2003年底发布了GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》，新标准分三个时段对不同时期的火力发电厂建设项目分别规定了对应的大气污染物排放控制要求。现有的脱硫工艺一般采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术，一炉单塔布置方式，设置或不设置GGH。全烟气的脱硫效率设计值不低于95%。工艺水系统、石灰石浆液制备系统、压缩空气系统、石膏脱水系统、废水处理系统和排空系统为两套脱硫装置公用。
[0004]随着我国经济的增长，大气环境污染问题日益严重，酸雨及灰霾已严重危害人民的身体健康甚至危及生存。2013年，国务院发布了《关于加快发展节能环保产业的意见》(国发〔2013〕30号)和《大气污染防治行动计划》(国发〔2013〕37号)，国家财政拿出4.7万亿元用于环境治理，并出台最为严厉的环保政策与措施，要求2017年7月I日前，所有火力电厂锅炉烟气SO2排放由现在的400mg/m3下降到100mg/m 3，重点地区(京津唐，长三角，珠三角，各一、二线大城市)降低到50mg/m3。据统计，仅火力发电行业，2017年前，全国就有2万多台30万千瓦机组急需深度脱硫改造。综上所述，对于现有燃煤电厂脱硫装置急需一种在立足现有FGD脱硫岛工艺设备条件下的脱硫效率高、燃煤含硫量适应性强的高效烟气脱硫工艺技术。
[0005]单塔双循环湿法烟气脱硫工艺最早是美国Research-Cottre丨(RC)公司20世纪60年代开发的，自70年代以来应用于美国的各种电站上，80年代初该技术转让给德国诺尔-克尔茨(N0ELL-KRC)公司，并得到了进一步发展。迄今为止，全世界己有26000MW的机组应用了诺尔的单塔双循环烟气脱硫技术。该工艺采用石灰石作为反应剂，运行极为可靠，适用于燃用高硫煤机组。该工艺的基本原理为:烟气进入吸收塔后，经过下部冷却预洗回路(下段)，得到冷却和预洗气，然后经过集液斗导流板，进入吸收回路(上段)，吸收大部分的S02。净化后的烟气经除雾器排出吸收塔。吸收塔中部的集液器将吸收塔分为两个回路并将吸收回路的浆液收集下来送回外部浆液池。亚硫酸钙的氧化在吸收塔内进行。
[0006]目前，单塔双循环的吸收塔脱硫浆液集液器多采用锥形漏斗形式，集液器底部与浆液回收管相连回到浆液循环箱。烟气在吸收塔内通过集液器与吸收塔壁之间的环形截面进入上部吸收区，在集液器的上部的吸收塔壁有一收缩段约束循环浆液大部分汇集到浆液集液器避免循环浆液直接喷淋至下部净化冷却区，提高循环浆液的利用率。但由于烟气只是通过吸收塔壁与集液器之间的环隙进入吸收区，造成烟气通过环隙截面的流速过高，烟气流速分布不均，对喷淋的循环浆液冲击扰流过大，影响浆液对烟气中二氧化硫的吸收效率，过高的气速甚至将浆液挟带至除雾器。因此有必要对单塔双循环烟气脱硫吸收塔的浆液集液器进行改进，改善烟气分布状况，适当扩大烟气过流面积，避免烟气对浆液的挟带作用，提高单塔双循环烟气脱硫工艺的脱硫效率。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于提供一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺的吸收塔内部浆液集液器，克服现有技术中锥斗形集液器存在的烟气过流面积小、压降大、流速分布不均、局部流速过高的问题，以及由此造成的浆液挟带、返混和脱硫效率低的问题。
[0008]为实现上述技术目的，本发明用多层碟形集液器代替原有锥斗形集液器，具体方案如下:
一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，设置于单塔双循环烟气脱硫吸收塔的中间部分，其特征在于:包括上面的开槽集液盘、下面的底层集液盘和连接在底层集液盘底部的返浆管，所述开槽集液盘和底层集液盘均为从中心到外沿高度逐渐增大的碟形结构，中心点均位于集液器的中轴线上，开槽集液盘的外径大于底层集液盘的外径;所述开槽集液盘的中心预留有浆液回流孔，所述底层集液盘的中心预留有出浆口，所述浆液回流孔的水平截面直径大于所述出浆口的水平截面直径;在开槽集液盘的盘面上、沿浆液回流孔均匀设V形开口，所说V形开口朝向浆液回流孔并与之连通;在所述开槽集液盘和底层集液盘之间、对应V形开口的位置设有V形导流槽，所述V形导流槽与V形开口的尺寸和形状均相同，其顶端面与V形开口周围的开槽集液盘底面无缝固定，底端面与下层集液盘上表面无缝固定;所述返浆管安装在出浆口内，所述出浆口的水平截面内径与返浆管的外径相适应;所述浆液回流孔、出浆口和返浆管连通形成浆液回流通道。
[0009]作为本发明的优选技术方案，所述开槽集液盘自上而下包括2?5层，上下相邻层中的上层集液盘的外径大于下层集液盘的外径，上层集液盘的第一浆液回流孔大于下层集液盘的第二浆液回流孔;上下相邻层的集液盘之间对应V形开口的位置设有V形导流槽，所述V形导流槽的顶端面与V形开口周围的上层集液盘的底面无缝固定，底端面与下层集液盘的上表面无缝固定。
[0010]进一步优选的，所述V形导流槽的两条内侧沿与其上端连接的上层集液盘的内沿位于同一条垂线上，V形导流槽的外侧沿与与其下端连接的下层集液盘或底层集液盘的外沿位于同一条垂线上；同一盘面上相邻两个V形导流槽中间的集液盘内沿高于与V形导流槽相连接的内沿。
[0011 ]进一步优选的，所述开槽集液盘自上而下共有两层，每层集液盘的盘面上、沿浆液回流孔均匀设三个V形开口，上下层之间的V形开口错开60°布置。
[0012]进一步优选的，所述开槽集液盘所有层的浆液回流孔的水平截面积之和不小于最上层开槽集液盘的外圆水平截面积的40%。
[0013]进一步优选的，所述开槽集液盘和底层集液盘的盘面倾角相同，与水平面的夹角为25。?35。，优选30。。
[0014]进一步优选的，所述开槽集液盘中，最上层开槽集液盘中心的浆液回流孔的直径大于最上层开槽集液盘的外圆半径；最上层开槽集液盘的外圆半径占吸收塔内壁半径的80%?90%;最上层开槽集液盘与吸收塔内壁之间通过防腐蚀处理过的碳钢拉杆固定。
[0015]进一步优选的，所述开槽集液盘上的所有V形开口或V形导流槽的尺寸均相同，水平方向最大跨度均为最上层开槽集液盘水平方向最大跨度的40%?60%。
[0016]进一步优选的，所述开槽集液盘、底层集液盘和V形导流槽的材质相同，都选择碳钢衬胶或玻璃钢。
[0017]更优选的，最上层开槽集液盘的外沿设有防止浆液溅出的浆液挡板。
[0018]与现有技术相比，本发明的技术优势在于:
1、从吸收塔下部经初步喷淋净化的烟气通过多层碟形集液器进入吸收塔的上部，在烟气上升过程中与喷淋的石灰石浆液发生吸收反应达到脱除烟气中二氧化硫的目的，与原有的锥斗形集液器相比，烟气的入口截面积增大、烟气流速分布更加均匀，系统动力能耗降低，过流烟气的流速降低对石灰石浆液的挟带作用降低，提高了脱硫效率。
[0019]2、使用本发明多层碟形集液器时，集液器收集石灰石浆液的有效截面积也大于原有的锥斗形集液器，使得吸收塔的收缩段向内收缩程度小于原有的锥斗形集液器的收缩段向内收缩程度，使得收缩段对烟气的扰流作用降低，烟气的分布更加均匀有利于提高吸收塔的脱硫效率。
【附图说明】
[0020]通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中:
图1是本发明示涉及的多层碟形集液器的立面结构示意图；
图2是上层碟集液盘的俯视结构示意图；
图3是下层碟集液盘的俯视结构示意图；
图4是底层碟集液盘的俯视结构示意图；
图5是现有技术中锥斗形集液器在吸收塔内的烟气流向示意图；
图6是本发明示涉及的多层碟形集液器在吸收塔内的烟气流向示意图。
[0021 ]附图标记:1-开槽集液盘、1.1-上层集液盘、1.2-下层集液盘、2- V形导流槽、2.1-上层V形导流槽、2.2-下层V形导流槽、3-V形开口、4-浆液回流孔、4.1-第一浆液回流孔、4.2-浆液回流孔、5-底层集液盘、6-出浆口、7-浆液挡板、8-返浆管、9-吸收塔塔壁、I O-吸收塔内壁收缩段、11-锥斗形集液器、12-多层碟式集液器、13-循环浆液流向、14-烟气流向。
【具体实施方式】
[0022]在下文中，将参照附图描述本发明的一种室内墙面石材免焊接钢架体系的实施例。
[0023]在此记载的实施例为本发明的特定的【具体实施方式】，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
[0024]本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
[0025]如图1，本发明涉及一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，设置于单塔双循环烟气脱硫吸收塔的中间部分，其特征在于:包括开槽集液盘1、底层集液盘5和连接在底层集液盘5底部的返浆管8，所述开槽集液盘I和底层集液盘5均为从中心到外沿高度逐渐增大的碟形结构，中心点均位于集液器的中轴线上，开槽集液盘I的外径大于底层集液盘5的外径;所述开槽集液盘I和底层集液盘5的盘面倾角相同，与水平面的夹角为25°?35°，优选30°;所述开槽集液盘I的中心预留有浆液回流孔4，所述底层集液盘5的中心预留有出浆口 6，所述浆液回流孔4的水平截面直径大于所述出浆口 6的水平截面直径;在开槽集液盘I的盘面上、沿浆液回流孔4一周均匀设V形开口 3，所说V形开口3的开口朝向浆液回流孔并与之连通;在所述开槽集液盘I和底层集液盘5之间、对应V形开口 3的位置设有V形导流槽2，所述V形导流槽2与V形开口 3的尺寸和形状均相同，其顶端面与V形开口 3周围的开槽集液盘底面无缝固定，底端面与下层集液盘上表面无缝固定；V形导流槽的两条内侧沿与其上端连接的上层集液盘1.1的内沿位于同一条垂线上，V形导流槽的外侧沿与与其下端连接的下层集液盘1.2或底层集液盘5的外沿位于同一条垂线上。所述返浆管8安装在出浆口 6内，所述出浆口 6的水平截面内径与返浆管8的外径相适应;所述浆液回流孔4、出浆口6和返浆管8连通形成浆液回流通道。
[0026]其中，所述开槽集液盘I可以根据吸收塔的处理能力及设备尺寸，由一层或多层集液盘组成，优选包括自上而下的2?5层，如图2-3所示，本实施例涉及的所述开槽集液盘I自上而下共有两层，每层集液盘的盘面上、沿浆液回流孔4 一周均匀设三个V形开口 3，上下层之间的V形开口 3错开60°布置，相应的，所述的V形导流槽也为三个360°均布，上下相邻的支撑腿错开60°布置。V形导流槽主要起到导流石灰石浆液、对上下层之间的集液盘起到连接和支撑作用。上下相邻层中的上层集液盘1.1的外径大于下层集液盘1.2的外径，上层集液盘1.1的第一浆液回流孔4.1大于下层集液盘1.2的第二浆液回流孔4.2;上下相邻层的集液盘之间对应V形开口 3的位置设有V形导流槽2，所述V形导流槽2的顶端面与V形开口 3周围的上层集液盘1.1的底面无缝固定，底端面与下层集液盘1.2的上表面无缝固定，其顶端面曲率与V形开口周围的开槽集液盘底面的曲率相适应，并沿V形开口固定在开槽集液盘的底面上，底端面的曲率与下层集液盘上表面的曲率相同并与其固定。图2是上层碟集液盘1.1的俯视结构示意图，图3是下层碟集液盘1.2的俯视结构示意图，图4是底层碟集液盘5的俯视结构示意图；图3中A-A和图4中的B-B剖面对应图1中的A-A和B-B剖面。
[0027]所述开槽集液盘I所有层的浆液回流孔4的水平截面积之和不小于最上层开槽集液盘的外圆水平截面积的40%。最上层开槽集液盘中心的浆液回流孔4的直径大于最上层开槽集液盘的外圆半径;最上层开槽集液盘的外圆半径占吸收塔内壁半径的80%?90%。所述的开槽集液盘I之间及开槽集液盘I与底层集液盘5之间均通过V形导流槽2连接，V形导流槽2开口与上层集液盘的浆液回流孔4连通，所有V形开口 3或V形导流槽2的尺寸均相同，水平方向最大跨度均为最上层开槽集液盘水平方向最大跨度的40%?60%。
[0028]在实际应用过程中，V形导流槽2的尖角部分应做倒圆角处理，同时为了更好地实现导流浆液的目的，在两个V形导流槽2中间的集液盘内沿应高于与V形导流槽2相连接的内沿，使得落到集液盘上的浆液可以更大程度的汇流到V形导流槽2而不是直接流到下一层集液盘，必要时可以在集液盘的外沿设置浆液挡板，防止顺烟气流向14向上的烟气流对沿循环浆液13流向的浆液产生挟带作用。
[0029]所述的返浆管6的流量应根据烟气脱硫所需的石灰石浆液循环流量确定，管内石灰石楽液的流速一般为1.5m/s?2.5m/s，考虑到实际运行过程中管内楽液非满管流动，设计时应以半满管或更低关节面积计算，对于管径的确定可以适当放大。
[0030]本发明涉及的多层碟式集液器设置于单塔双循环烟气脱硫吸收塔的中间部分，代替原有的锥斗形集液器，其材质多采用碳钢衬胶或玻璃钢，也可以是其他经防腐蚀处理的金属材料。图5是现有技术中锥斗形集液器11在吸收塔内的烟气流向示意图；图6是本发明涉及的多层碟形集液器12在吸收塔内的烟气流向示意图，图中集液器内的黑色实心箭头代表烟气自下而上的流动路径。从吸收塔下部经初步喷淋净化的烟气通过本发明多层碟形集液器进入吸收塔的上部，在烟气上升过程中与喷淋的石灰石浆液发生吸收反应达到脱除烟气中二氧化硫的目的。与原有的锥斗形集液器11相比，烟气的入口截面积增大、烟气流速分布更加均匀，系统动力能耗降低，过流烟气的流速降低对石灰石浆液的挟带作用降低，提高了脱硫效率。使用本发明涉及的多层碟形集液器12时，集液器收集石灰石浆液的有效截面积也大于原有的锥斗形集液器11，使得吸收塔塔壁9上的吸收塔内壁收缩段10向内收缩程度小于原有的锥斗形集液器11的收缩段向内收缩程度，使得收缩段对烟气的扰流作用降低，烟气的分布更加均匀有利于提高吸收塔的脱硫效率。
[0031]此外，为了保证本发明集液器在运行过程中的稳定性，在最上层开槽集液盘与吸收塔之间可设三个或多个拉杆固定，拉杆的材质为碳钢，同时应采取必要的防腐蚀措施。
[0032]上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。
【主权项】
1.一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，设置于单塔双循环烟气脱硫吸收塔的中间部分，其特征在于:包括上面的开槽集液盘(I)、下面的底层集液盘(5)和连接在底层集液盘(5)底部的返浆管(8)，所述开槽集液盘(I)和底层集液盘(5)均为从中心到外沿高度逐渐增大的碟形结构，中心点均位于集液器的中轴线上，开槽集液盘(I)的外径大于底层集液盘(5)的外径;所述开槽集液盘(I)的中心预留有浆液回流孔(4)，所述底层集液盘(5)的中心预留有出浆口(6)，所述浆液回流孔(4)的水平截面直径大于所述出浆口(6)的水平截面直径;在开槽集液盘(I)的盘面上、沿浆液回流孔(4)均匀设V形开口(3)，所说V形开口(3)朝向浆液回流孔并与之连通;在所述开槽集液盘(I)和底层集液盘(5)之间、对应V形开口(3)的位置设有V形导流槽(2)，所述V形导流槽(2)与V形开口(3)的尺寸和形状均相同，其顶端面与V形开口(3)周围的开槽集液盘底面无缝固定，底端面与下层集液盘上表面无缝固定;所述返浆管(8)安装在出浆口(6)内，所述出浆口(6)的水平截面内径与返浆管(8)的外径相适应;所述浆液回流孔(4)、出浆口(6)和返浆管(8)连通形成浆液回流通道。2.根据权利要求1所述的一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:所述开槽集液盘(I)自上而下包括2?5层，上下相邻层中的上层集液盘(1.1)的外径大于下层集液盘(1.2)的外径，上层集液盘(1.1)的第一浆液回流孔(4.1)大于下层集液盘(1.2)的第二浆液回流孔(4.2);上下相邻层的集液盘之间对应V形开口(3)的位置设有V形导流槽(2)，所述V形导流槽(2)的顶端面与V形开口(3)周围的上层集液盘(1.1)的底面无缝固定，底端面与下层集液盘(1.2)的上表面无缝固定。3.根据权利要求1或2所述的一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:所述V形导流槽(2)的两条内侧沿与其上端连接的上层集液盘(1.1)的内沿位于同一条垂线上，V形导流槽(2)的外侧沿与与其下端连接的下层集液盘(1.2)或底层集液盘(5)的外沿位于同一条垂线上；同一盘面上相邻两个V形导流槽(2)中间的集液盘内沿高于与V形导流槽(2)相连接的内沿。4.根据权利要求3所述的一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:所述开槽集液盘(I)自上而下共有两层，每层集液盘的盘面上、沿浆液回流孔(4)均匀设三个V形开口(3)，上下层之间的V形开口(3)错开60°布置。5.根据权利要求3所述的一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:所述开槽集液盘(I)所有层的浆液回流孔(4)的水平截面积之和不小于最上层开槽集液盘的外圆水平截面积的40%。6.根据权利要求3所述的一种用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:所述开槽集液盘(I)和底层集液盘(5)的盘面倾角相同，与水平面的夹角为25°?35°，优选 30°。7.根据权利要求3所述的用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:所述开槽集液盘(I)中，最上层开槽集液盘中心的楽液回流孔(4)的直径大于最上层开槽集液盘的外圆半径;最上层开槽集液盘的外圆半径占吸收塔内壁半径的80%?90% ；最上层开槽集液盘与吸收塔内壁之间通过防腐蚀处理过的碳钢拉杆固定。8.根据权利要求3所述的用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:所述开槽集液盘(I)上的所有V形开口(3)或V形导流槽(2)的尺寸均相同，水平方向最大跨度均为最上层开槽集液盘水平方向最大跨度的40%?60%。9.根据权利要求3所述的用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:所述开槽集液盘(I)、底层集液盘(5)和V形导流槽(2)的材质相同，为碳钢衬胶或玻璃钢。10.根据权利要求4?9任意一项所述的用于单塔双循环烟气脱硫工艺中的多层碟形集液器，其特征在于:最上层开槽集液盘的外沿设有防止浆液溅出的浆液挡板(7)。
【文档编号】B01D53/50GK106000065SQ201610515776
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】张平凡, 杨超峰, 李洋, 赵立辉, 马玉强, 夏长亮
【申请人】北京中新国能环保科技有限公司