锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，该装置包括安装于锅炉烟气脱硫塔喷淋层支撑梁下的若干个挂钩，每个挂钩上均连接有一个吊杆，所述吊杆为柔性材质，其底部连接有金属板网，所述金属板网上均布有多个超声波雾化器，超声波雾化器的电源线集中引出塔外至超声波配电装置。该装置及方法通过超声波振动能在脱硫浆液中产生无数细小冲击气泡，强化了脱硫浆液与含硫烟气的混合传质，可达到提高锅炉脱硫效率、降低浆液循环泵电耗、设备安全可靠、布置改造便利、炉烟二氧化硫环保排放达标的目标。
【专利说明】
锅妒烟气脱硫塔超声波强化传质装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质提效的超声波装置，属于环 保设备达标提效与节能改造的技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的高速发展，煤炭在我国能源结构中的比例高达76.2%，燃煤排放 的二氧化硫（占总排放S0290%)也在不断增加，连续多年超过2000万吨，导致我国酸雨污染 面积（占国±面积的30%)迅速扩大，对我国农作物、森林和人体健康等方面造成巨大损害。 二氧化硫对我国国民经济造成的直接经济损失已占 GDP的2%，严重地阻碍了我国经济的向 前发展，成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素，因此，对SO油巧义的控制已势在必 行。为控制燃煤电厂大气污染物排放，改善我国空气质量和控制酸雨污染，国家环境保护总 局和国家发展和改革委员采取了多项旨在进一步加强燃煤电厂二氧化硫污染防治的新措 施。
[0003] 为严控大气污染，产生了对SO油巧义标准日益提高的情况:2004年1月1日开始执行 的《火电厂大气污染物排放标准KGB13223-2003)把新建电厂锅炉烟气中二氧化硫排放浓 度由W前的1200mg/Nm3降到了 400mg/Nm3;燃煤锅炉烟气二氧化硫排放，根据国家标准《火电 厂大气污染物排放标准KGB13223-2011，替代GB13223-2003)规定：S〇2《200mg/Nm3(已有 炉），S〇2《 l〇〇mg/Nm3(新建炉）；而《锅炉大气污染物排放标准KGB 13271-2014,替代 GB13271-2001)，又强调了重点地区烟气二氧化硫排放标准提高。国务院批复实施的《重点 区域大气污染防治"十二五"规划》其中明确:烟气脱硫设施要按照规定取消烟气旁路，强化 对脱硫设施的监督管理，确保综合脱硫效率达到90% W上；重点控制区按照《50mg/Nm3标 准，对烟尘排放浓度不能稳定达标的燃煤机组须进行达标改造。
[0004] 环境保护部2013年第14号关于执行大气污染物特别排放限值的公告，对重点地区 范围进行了明确，并涵盖了大部分燃煤锅炉。
[0005] 重点控制区范围
[0006]
[0007] 由此可见，从2004年至今，锅炉烟气S〇2的排放，从1200mg/Nm3降到了 400mg/Nm3， 400mg/Nm3降到了 200mg/Nm3，200mg/Nm3降到了 lOOmg/Nm3，重点区域从lOOmg/Nm3降到了 50mg/Nm3;环保收费由"两控区"试点收费变为全国范围收费，S化的排放收费价格由0.211 元Ag提为0.633元/kg，近年又提价至不低于1.2632元/kg。各地环保部口在监控排放的同 时，对超标排放的罚款力度不断加大甚至严令停产整改。2015年12月3日国家环境保护部、 国家发展和改革委员会、国家能源局联合发布了关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和 节能改造工作方案》的通知，要求到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超 低排放即二氧化硫排放浓度《35mg/Nm3。
[000引由于环保标准的日益提高，许多有锅炉的企业出现了刚新建投运不久的脱硫塔就 难于满足烟气脱硫排放要求，不得不花费重金进行重建W满足环保部口所定的环保达标要 求。
[0009]目前我国燃煤锅炉的脱硫方式主要工艺为石灰石-石膏法（约占烟气脱硫的 95%)，此外少量生石灰-石膏法、碱法或双碱法、氧化儀法、氨法等，运类湿法脱硫塔占烟气 脱硫的98% W上。故本技术方法与装置主要应用于锅炉脱硫塔的效率提升改造，W满足日 益提高的环保排放要求，达到环保与节能的效果，并节俭大规模改造的投资与运行成本，社 会效益亦显著。
[0010] 为此，本实用新型研究了一种新颖的锅炉烟气脱硫塔超声波提效方法和装置，可 更好利用已有燃煤锅炉脱硫塔内烟气与浆液喷淋换质区的空间层，在保障原系统安全、可 靠、长周期运行的前提下，通过添加超声波强化传质方法和装置，可持续改进，达到提升燃 煤锅炉脱硫塔的脱硫效率，降低投资与运行成本，满足环保日趋严格的要求与二氧化硫排 放达标的目标。 【实用新型内容】
[0011] 本实用新型的目的是提供一种锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，该装置使得 脱硫提效改造的系统简捷可靠、操作安全连续、节俭投资与运行成本、能耗低、环保性好。
[0012] 为实现上述目的，本实用新型采用W下技术方案：
[0013] -种锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，包括安装于锅炉烟气脱硫塔喷淋层支 撑梁下的若干个挂钩，每个挂钩上均连接有一个吊杆，所述吊杆为柔性材质，其底部连接有 金属板网，所述金属板网上均布有多个超声波雾化器，超声波雾化器的电源线集中引出塔 外至超声波配电装置。
[0014] 进一步的，所述超声波雾化器为耐溫、耐腐蚀、防水、小功率型，其产生高频振荡频 率在1.7MHz~2.4MHz范围可调;并固定在金属板网上。
[0015] 进一步的，所述超声波配电装置接入锅炉烟气脱硫塔的DCS。
[0016] 进一步的，所述锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置为多个，均匀布置并安装于 脱硫塔内的超声波强化布置区，所述超声波强化布置区位于脱硫塔内的浆液喷淋与烟气逆 流混合截面内。
[0017] 进一步的，所述挂钩通过玻璃纤维绳和耐高溫乙締基脂玻璃鱗片胶泥，均布并柔 性悬挂在喷淋层支撑梁上;所述吊杆为尼龙绳。
[0018] 进一步的，所述金属板网的材质为31化不诱钢，金属板网的网孔的尺寸约20mmX 20mm 〇
[0019] 本实用新型的有益效果是：
[0020] 为满足我国环保部口与社会公众对锅炉烟气二氧化硫排放日趋严苛格排放的标 准与监管要求，多层喷淋式脱硫塔添加超声波强化传质装置，比目前的新增喷淋层或加大 喷淋量、采用双塔结构，加大塔径降低烟气流速、添加脱硫增效剂等改造工艺相比较，优势 明显。如W增加喷淋层的技术进行比较，本实用新型具有如下优点：
[0021 ] 1、新增喷淋层等改造技术，改造投资大、工期长达数月，虽可提升脱硫效率，且运 行成本加大。而本方法的优点首先在于可直接在现有的多层喷淋式脱硫塔内添加超声波强 化传质装置，其系统设备安全可靠，且金属网组件还可卷曲后通过人孔口入塔进行安装，使 改造施工更为简捷可行，改造施工工期在1周左右，且投资省、运行成本降低。
[0022] 2、新增1层喷淋层的脱硫效果，与增设1层/套强化传质装置相当。增加喷淋层只是 增大了脱硫塔的液气比，增加了脱硫剂的反应接触面;而超声波强化传质装置，则将超声波 雾化器所产生的高频振荡均匀地在金属板网上传递至浆液滴，将对此截面区域液滴的水分 子间分子键打散而产生无数细小冲击气泡，靠冲击雾化气泡的"空化"、冲击、揽拌混合作 用，来强化换质效果;同时，金属板网还具有一定均流与混扰作用。
[0023] 3、新增1层喷淋层的耗电量，远高于增设1层/套超声波强化传质装置。就6米直径 的脱硫塔而言，1层喷淋层的浆液循环累功率约150kw，而超声波强化传质装置的电功率约 lkw(按每只超声波雾化器50w计）；其耗电量仅为新增1层喷淋层的1/150,可见大大降低运 行成本与节能效益。
[0024] 4、新增喷淋层，其喷淋量、耗电量为固定不可调，如要采用减小浆液循环累出口阀 的方式来降低喷淋量与耗电量，则会影响喷嘴雾化效果，得不偿失;而超声波强化传质装 置的发生器数量、功率与振荡频率、层数等，均可根据脱硫效果进行增减与优化配置，W达 成更好脱硫效率提升功效。
[0025] 5、新增喷淋层，其浆液循环累的磨损腐蚀后的更换，喷嘴磨损冲蚀后的更换等，均 需大量的维修费用，累的机封与冷却水也长期耗能;而超声波强化传质装置无易损件，即使 个别超声波雾化器故障，因金属板网的一体振动，也不影响整体对液滴的雾化"空化"、冲 击、揽拌作用。
【附图说明】
[0026] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0027] 图2为所实用新型在脱硫塔内的安装与工作区域示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0029] 如图1所示为一种锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，包括安装于锅炉烟气脱 硫塔喷淋层支撑梁下的若干个挂钩5,每个挂钩5上均连接有一个吊杆4,吊杆4为柔性材质， 其底部连接有金属板网1，金属板网1上均布有多个超声波雾化器2，W保障超声波高频振荡 覆盖无死角;超声波雾化器2的电源线集中引出塔外至超声波配电装置3。
[0030] 超声波雾化器2为耐溫、耐腐蚀、防水、小功率型，其产生高频振荡频率在1.7MHz~ 2.4MHz范围可调;并固定在金属板网上。
[0031] 超声波雾化器2运行时，其陶瓷雾化片将产生高频谐振（振荡频率为1.7M化~ 2.4MHz，超过人的听觉范围）并通过金属板网将此区间的脱硫喷淋下浆液滴水分子间的分 子键打散而产生无数细小冲击气泡，靠冲击雾化气泡来强化换质效果，加速脱硫化学反应， W提升脱硫效率。
[0032] 超声波配电装置3接入锅炉烟气脱硫塔的DCS。
[0033] 如图2,锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置为多个，均匀布置并安装于脱硫塔内 的超声波强化布置区，所述超声波强化布置区位于脱硫塔内的浆液喷淋与烟气逆流混合截 面内。由超声波雾化器2的陶瓷雾化片所产生高频谐振并通过金属板网，将此区间的脱硫喷 嘴下喷液态浆液的水分子间的分子键打散而产生无数细小冲击气泡，强化其与含硫烟气的 混合传质。
[0034] 所述挂钩5通过玻璃纤维绳和耐高溫乙締基脂玻璃鱗片胶泥，均布并柔性悬挂在 喷淋层支撑梁上;所述吊杆4为尼龙绳。具有隔阻超声波雾化器2的陶瓷雾化片所产生高频 谐振传递到支撑梁上的效果。
[0035] 所述金属板网1的材质为31化不诱钢，其网孔的尺寸约20mmX20mm。不仅可通过高 频谐振，将所处区域浆液的水分子间的分子键打散而产生自然飘逸的水雾W强化传质，同 时其还具有多孔板的烟气均流作用。
[0036] 本实用新型的基于上述的装置的锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质提效方法为:如 图2所示，装置直接安装于脱硫塔内各喷淋层下截面的强化传质布置区，从脱硫浆液喷淋层 雾化喷嘴下落的浆液与上升的含硫烟气在此混合时，经过多支均布的金属板网1上的超声 波雾化器2所发生振荡频率为1.7MHz~2.4M化的高频谐振，并通过金属板网1的扩散，将此 区间的脱硫喷嘴下喷液态浆液的水分子间的分子键打散而产生自然飘逸的水雾，强化其与 含硫烟气的混合传质，加速脱硫化学反应，达到提升脱硫效率的功效。
[0037] 流经金属板网与超声波雾化组构成的高频振荡区，故对交汇中的气液产生无数细 小冲击气泡，进行揽拌、雾化"空化"与揽拌作用，从而强化了此截面处的气液传质，脱硫浆 液与含硫烟气混合的强化提高了其脱硫反应效果，故可提升脱硫效率。
[0038] 在同一超声波强化传质布置区内，金属板网1及超声波雾化器2配置有1~3层。发 生器数量、功率与振荡频率、层数等，均可根据脱硫效果进行增减与优化配置，W达成更好 脱硫效率提升功效。鉴于金属板网的网孔设置较小(尺寸约20mmX20mm)，还具有一定均流 与混扰作用。
[0039] 置于液滴中的超声波雾化片工作时发生高频谐振，会将液态水分子间的分子键打 散而产生自然飘逸的水雾，正是超声波运种每秒上万次的压缩力和减压力交互性的高频变 换方式向液体的透射，"空化"效应而打散水分子，形成冲击、揽拌与混合，将在脱硫塔内达 到强化传质的效果。
[0040] W上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，其特征在于:包括安装于锅炉烟气脱硫 塔喷淋层支撑梁下的若干个挂钩(5)，每个挂钩(5)上均连接有一个吊杆(4)，所述吊杆(4) 为柔性材质，其底部连接有金属板网（1 )，所述金属板网（1)上均布有多个超声波雾化器 (2)，超声波雾化器(2)的电源线集中引出塔外至超声波配电装置(3)。2. 如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，其特征在于:所述超声波 雾化器(2)为耐温、耐腐蚀、防水、小功率型;并固定在金属板网上。3. 如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，其特征在于:所述超声波 配电装置(3)接入锅炉烟气脱硫塔的DCS。4. 如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，其特征在于:所述锅炉烟 气脱硫塔超声波强化传质装置为多个，均匀布置并安装于脱硫塔内的超声波强化布置区， 所述超声波强化布置区位于脱硫塔内的浆液喷淋与烟气逆流混合截面内。5. 如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，其特征在于：所述挂钩 (5)通过玻璃纤维绳和耐高温乙烯基脂玻璃鳞片胶泥，均布并柔性悬挂在喷淋层支撑梁上； 所述吊杆(4)为尼龙绳。6. 如权利要求1所述的锅炉烟气脱硫塔超声波强化传质装置，其特征在于:所述金属板 网（1)的材质为316L不锈钢，其网孔尺寸为20mm X 20mm。
【文档编号】B01D53/80GK205613276SQ201620104920
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】丁立波, 鲁维加, 高庆坤, 印胜伟
【申请人】江苏宁绿节能环保有限公司