用于控制湿法烟气脱硫中垢堆积的系统和方法
【专利说明】用于控制湿法烟气脱硫中垢堆积的系统和方法
[0001]相关文件的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2012年10月23日提交的、名称为“用于在湿法烟气脱硫中控制垢堆积的系统和方法(System and Method for Controlling Scale Build-Up in aWFGD) ”的美国临时专利申请第61/717，133号的优先权。该申请的全部文本以参见方式纳入本文，如同其全部内容在本文中阐述一样。
[0003]技术领域和
【背景技术】
[0004]1.
技术领域
[0005]本发明总体上涉及烟气清洁，并且在一个实施例中涉及一种减轻并且/或者防止浆料沉积到通入湿法烟气脱硫(WFGD)单元的烟道入口处，以保持该入口干燥并最小化通AWFGD塔的烟道入口处的沉积的装置、系统和方法。在一个实施例中，根据本发明的湿法烟气脱硫(WFGD)单元、系统和/或方法包括防垢系统等特征，该防垢系统包括位于入口过渡区域附近的充气装置和/或强迫通风箱。在另一个实施例中，根据本发明的湿法烟气脱硫(WFGD)单元、系统和/或方法包括防垢系统等特征，该防垢系统包括位于入口过渡区域附近的至少一个冷却板。在又一个实施例中，根据本发明的湿法烟气脱硫(WFGD)单元、系统和/或方法包括防垢系统等特征，该防垢系统包括充气装置和/或强迫通风箱和至少一个冷却板，其中该强迫通风箱和至少一个冷却板都位于入口过渡区域附近。
[0006]2.相关技术的说明
[0007]图1是典型的湿法烟气脱硫(WFGD)和位于其中的各种零件和特征的示意图。如图1所示，经由图1所示的入口进入WFGD塔中的载有二氧化硫的烟气与WFGD塔中使用的浆料接触。由于进入该WFGD塔的热烟气，该入口周围的烟气温度和气流路径会导致浆料沉积在入口喷嘴的壁/顶上。然后，浆料会快速干燥在该表面上，由此留下一层或多层沉积，即，极其坚硬的垢。该垢可能会在塔负载摆动或工厂停运期间断开，由此导致一片或多片硬材料和磨蚀材料落入WFGD罐中，并且进入工艺流中。
[0008]虽然不希望限于任何一种理论，但是认为垢在WF⑶入口的两个下角部中开始形成，两个下角部具有最低气流并且因此在该入口处具有停滞的最大可能性和液体变为气体的最大可能。一种非限制的理论是充满瓦转的WFGD塔的具体情形允许垢更好地粘附，因为用于其中的瓦转和/或泥浆具有多孔特性。此允许大片的垢一次形成并脱落。
[0009]考虑到此，美国专利第5，403，523号公开了对上述问题的一个可能解决方案，其中使用了偏转系统来维持较清洁的WFGD入口。考虑到此，图2至图5示出了示例性现有技术解决方案。
[0010]转向各图，图1是示例性湿法烟气脱硫(WFGD)单元的总体图，而图2是已知湿法烟气脱硫(WFGD)系统10的一部分的横截面示意图，其中，具有圆筒形壳体14的湿式除尘模块12接收位于入口烟道18和壳体之间的过渡处的烟气16。入口烟道18通常以向下与水平面成角度的方式接近圆筒形壳体14，该角度在从0°到90°的范围内。入口烟道18横截面通常是矩形的，具有宽度W，该宽度W是烟道入口的高度H的约2.5倍(即宽度比高度的宽高比为大约2.5)。在圆筒形壳体14和入口烟道18的相应上下表面24、26的交叉处附近的位置20、22处，入口烟道18是斜接的，使得它以90°的角度与圆筒形壳体14相交并附连到圆筒形壳体14 ;即入口烟道18基本垂直于圆筒形壳体14。此垂直定向简化了湿式除尘模块12的过渡、结构设计和制造。在入口烟道18之前，位于入口烟道18上游的烟道系统的其它部分(未示出)可以包括端截形过渡部、肘形部、扇形部和/或其它液压装置以将烟道气体16供应到入口烟道18。
[0011]如图3A和图3B所示，在圆筒形壳体14内，进口遮蓬28用以导引热烟气16的一部分，热烟气16的该部分通常在大约300° F的温度下以相对于水平成45°角被向下提供到湿式除尘模块12。在湿式除尘模块12中喷射和/或从湿式除尘模块12中的包装、托盘或其它表面排放的液体浆料30向下流到入口遮蓬28的上表面32上。位于入口遮蓬28的尖部36上方的堰板34提供液体浆料30穿过的一间隙38，并且因此调节和改善液体浆料幕40的均匀性，液体浆料幕40向下排放到热烟气流16中。当热烟气16进入湿式除尘模块12时，它被液体浆料幕40快冷并且润湿，从而将液体浆料幕40中存在的水的一小部分蒸发了。
[0012]如果没有入口遮蓬28，沿着湿式除尘模块12的各壁向下流动的液体浆料30的薄液膜接触热烟气16。然而，存在于经由进口落到湿式除尘模块12的液体浆料30的薄液膜中的水量不足以完全快冷并且润湿热烟气16。入口遮蓬28收集落在其顶部上的所有液体浆料30并且将液体浆料30引导到间隙38以形成较厚的液体浆料幕40。由该入口遮蓬28释放并形成液体浆料幕40的较大量的水超过完全并瞬间快冷和润湿热烟气16所需要的量。该完全并突然的快冷和润湿减少了湿润/干燥界面和固体沉积的可能性。
[0013]在没有入口遮蓬28的情况下，如果液体浆料30和热烟气16的组合接触入口烟道18或壳体14的任意表面，固体沉积物会随着液体浆料30蒸发而形成。固体形成在湿润/干燥的界面处，因为存在的水不足以持续并完全地润湿进气。这些固体沉积物随时间堆积，此需要湿式除尘模块12关闭，以使维护人员能够进入湿式除尘模块12并去除沉积物。关闭湿式除尘模块12需要任一备用湿式除尘模块12可用以清洁烟气16，需要锅炉负载减小使得所产生的烟气量不超过剩余的在线湿式除尘模块12的能力，或需要部分地或直接地将未经处理的烟气16排放到大气中。所有这些替代形式都是不理想的并且不被行业接受。因此，优选的是，维持带有热烟气16的液体浆料30的湿润/干燥界面远离这些表面，并且入口遮蓬28通过产生液体浆料幕40而实现该结构。将液体浆料幕40维持远离这些表面，因为入口遮蓬28向下延伸并进入湿式除尘模块12的圆筒形壳体14中。液体浆料幕40也提供比用于润湿所需的更多的水。
[0014]如图4和图5所示，在入口遮蓬28的侧端42处，侧壁44从入口遮蓬28延伸到壳体14中并且向下延伸到入口烟道18的下表面26的下方的点。这些侧壁44防止液体浆料30远离入口遮蓬28的侧端42流动或者沿壳体14的内表面46进入入口烟道18。这些侧壁44需要维持可接受的湿润/干燥界面远离这些表面以避免上面讨论的沉积问题。另外，入口遮蓬28设置有加强件48，加强件48与侧壁44结合进一步将浆料流30均匀地分布到这些表面上。
[0015]上述已知的入口烟道18和入口遮蓬28装置的液压试验揭示了烟气侧的总体大幅压降。高烟气侧压降需要增加的扇形压力承载功能，从而导致用于该单元寿命的增加的扇形和电动机容量以及增加的操作成本。此是非常不理想的，因为即使1.0英寸的水气侧压降也可能评估为需要可达一百万美元的成本。因此，减少在湿式除尘设备中的烟气侧压降是降低成本的有效方式。然而，此类降低必须仍旧以防止干燥浆料不期望地沉积在过渡界面和/或区域处的方式实现。
[0016]考虑到以上因素，本领域需要一种装置、系统和/或方法，通过该装置、系统和/或方法，来降低沉积在过渡界面和/或区域中的浆料的数量，在过渡界面和/或区域中，烟气入口与WFGD塔相接。
【发明内容】
[0017]本发明总体上涉及烟气清洁，并且在一个实施例中涉及一种减轻并/或者防止浆料沉积到通入湿法烟气脱硫(WFGD)单元的烟道入口处以保持该入口干燥并最小化在通入WFGD塔的烟道入口处的沉积(例如沉积垢)的装置、系统和方法。在一个实施例中，根据本发明的湿法烟气脱硫(WFGD)单元、系统和/或方法包括防垢系统等特征，该防垢系统包括位于入口过渡区域附近的充气装置和/或强迫通风箱。在另一个实施例中，根据本发明的湿法烟气脱硫(WFGD)单元、系统和/或方法包括防垢系统等特征，该防垢系统包括位于入口过渡区域附近的至少一个冷却板。在又一个实施例中，根据本发明的湿法烟气脱硫(WFGD)单元、系统和/或方法包括防垢系统等特征，该防垢系统包括充气装置和/或强迫通风箱和至少一个冷却板，其中该强迫通风箱和至少一个冷却板都位于入口过渡区域附近。
[0018]由此，本发明的一个方面设计一种用于湿法烟气脱硫(WFGD)单元的防垢系统，该系统包括:烟道结构，其中该烟道结构连接到湿法烟气脱硫单元的入口 ；至少两个空气喷嘴，每个空气喷嘴具有相应的空气供应管线，其中所述至少两个空气喷嘴位于烟道的内部，以提供贯穿通入湿法烟气脱硫单元的烟道入口的水平宽度的空气覆盖区；以及至少一个入口遮蓬，其设计成将来自湿法烟气脱硫单元的浆料偏转，所述至少一个入口遮蓬位于通入湿法烟气脱硫单元的烟道入