一种高效脱硫吸收塔喷淋装置的制作方法

本实用新型涉及一种大气超低排放污染防治领域的设备，具体是指一种可用于火电厂及排放类似大气污染物的化工厂、水泥厂、炼钢厂等的脱硫吸收塔喷淋装置。

背景技术：

随着雾霾天气等越来越严重，环保问题也越来越受到国家重视。根据环境保护部、国家发改委、国家能源局联合下发的《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》(环发[2015]164号)规定，火力发电厂在2018年底前完成环保超低排放改造工作，要求在基准含氧量6％条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。很多火力发电厂环保设备装置处理能力存在无法满足最新排放标准的可能性，特别是脱硫吸收塔等装置。

以往的吸收塔上方的喷淋层喷嘴一般采用单喷喷头平均布置形式。

因为通过吸收塔截面单位面积的烟气量差别很大，而这种布置形式的喷淋层单位面积的喷嘴数量一样，单个喷嘴覆盖面积又有局限性，会导致吸收塔局部液气比偏差大，各区域烟气脱硫效率有较大偏差，使吸收塔出口二氧化硫达不到超低排放标准。

目前，燃煤锅炉烟气净化最常用的是石灰石-石膏湿法脱硫工艺，其工艺流程中的吸收装置大多采用喷淋塔。喷淋塔内相互接触的气液两相间发生酸碱中和的化学反应，气相中的SO₂转化为液相中的硫化物，从化工过程分析是气液两相间进行的化学吸收过程。同时，悬浮在气相中的固体微粒与吸收剂液滴相遇被湿润并进入液滴。喷淋层是吸收塔内最为核心的部件之一，喷淋层的合理设计对湿法烟气脱硫系统的整体性能起着至关重要的作用。

所以，上述各种问题将直接影响企业的生产成本，设备改造成本等现实问题。如何降低设备成本、运行成本，同时能实现较好的效果是摆在企业面前需要解决的关键。

技术实现要素：

本实用新型提出对原吸收塔喷淋层进行差异化改造布置，保持喷淋层形状不 变，根据塔内烟气流场分布情况，针对性的移位或增加若干喷嘴，同时将原有普通的单向单喷喷嘴换为高效单向双喷空心锥喷嘴，增加单个喷嘴的覆盖面积，当然，这种喷嘴数量的改变并不是简单的替换。由于在塔内喷嘴数量较多，若经过无数次的偿试才得出相应的技术方案，在经济效果上也无法实现。所以本申请所解决此问题的技术基础是通过对塔内流体的动态状况进行分析，以不同喷嘴的特点来确定分布情况，以期得到良好的效果。

决定喷淋层净化效率的三个关键因素：

喷雾颗粒大小：目前常用类型是空心锥和实心锥两种，喷雾颗粒大小与压力成反比、与喷嘴角度成正比、与流量成反比。单向双喷喷嘴的粒径比单向单喷喷嘴的粒径更小，通常约为1700um，更有利于气液接触反应，但是成本是单向单喷的8-10倍。

以90°喷嘴为例，单个喷嘴的覆盖面积A₀＝3.14×(1×tg(90°/2)²＝3.14m²喷淋层覆盖率：

喷淋层覆盖率为单层喷淋层喷嘴的有效覆盖总面积与吸收塔截面积的比值。喷淋层覆盖率不够高时，会造成气液无法充分接触，降低液滴对气体的捕集能力。但是喷淋层覆盖率也不是越高越好，因为喷淋面积的重叠覆盖可使雾滴因碰撞产生凝聚和破碎，而凝聚发生的机率大于破碎，主要原因在于自喷嘴喷出的液滴由于受重力和上升烟气阻力的作用逐渐形成向下的减速运动，再作匀速运动，液滴间相撞的破碎效果较弱。显然多层的覆盖使液滴间的凝聚更易于发生，凝聚使液滴直径增大，液相表面积减少，这对于净化效率不利。喷淋覆盖率通常控制在300％。

有效喷淋高度：

有效喷淋高度是指收塔入口烟道中心线到最上层喷淋层中心线的距离。烟气进入吸收塔时会产生偏流，往往在吸收塔入口烟道上部形成低速旋窝，烟气流场越低越不均匀，因此有效喷淋高度越高，流场均匀性相对高，气液接触相对均匀。

本实用新型解决的方案是：保持原喷淋层形状不变，根据塔内烟气流场分布情况，针对性的移位或增加若干喷嘴，同时将原有普通的单向单喷喷嘴换为高效单向双喷空心锥喷嘴，增加单个喷嘴的覆盖面积。使吸收塔内局部液气比均衡，同时提高塔内各区域原来不均衡的烟气脱硫效率，从而增加脱硫系统稳定性，协 助提高吸收塔的脱硫除尘效率，达到超低排放要求。本实用新型是通过下述技术方案得以实现的：

一种高效脱硫吸收塔喷淋装置，包括塔壁、喷淋层支管、喷嘴、吸收塔入口烟道、支撑梁，其特征在于：喷淋层的中间位置有一喷淋层母管，在喷淋层母管的两侧对称布置喷淋支管，在喷淋支管上分布的喷嘴有单向单喷喷嘴和单向双喷喷嘴混合搭配；在距离吸收塔壁最近一周的喷嘴为单向单喷型喷嘴，且与塔壁成45°角安装；在各喷淋层上的单向双喷型喷嘴数量少于单向单喷型喷嘴数量。

作为优选，上述一种高效脱硫吸收塔喷淋装置中靠近喷淋梁两侧位置的喷嘴为单向单喷型喷嘴。

作为优选，上述一种高效脱硫吸收塔喷淋装置中喷嘴之间的间距为400mm-800mm之间，使烟气低速区喷淋层的覆盖率250％-300％，烟气高速区喷淋层的覆盖率300％-350％；

作为优选，上述一种高效脱硫吸收塔喷淋装置中单向单喷型喷嘴实心锥型式喷嘴，有效喷淋高度不得低于2.5m。

作为优选，上述一种高效脱硫吸收塔喷淋装置中单向单喷型喷嘴上还配有流速控制装置，且最外层单向单喷型喷嘴与塔壁的间距为500mm。

作为优选，上述一种高效脱硫吸收塔喷淋装置中吸收塔入口烟道上方的喷嘴为单向单喷型喷嘴和单向双喷型喷嘴混合布置。

喷淋层支管

根据塔内烟气流场分布情况，针对性的调整喷淋层支管长度，以利于高效喷嘴的布置。

高效单向双喷喷嘴

高效喷淋层采用高效单向双喷喷嘴，通过每层设置数量充足的喷嘴，充足的喷嘴保证了喷淋覆盖率，同时喷嘴雾化效果更好，对粒径PM5以上的粉尘可实现100％脱除率。

以上装置协同作用，可以实现均衡吸收塔内局部液气比，提高塔内各区域烟气脱硫效率，从而增加脱硫系统稳定性，协助提高吸收塔的脱硫除尘效率，达到超低排放要求。尤其是本申请中单向单喷型喷嘴3和单向双喷型喷嘴4的布置，既要考虑设备的各部件是否会受到冲击，还要考虑实际的喷淋效果，所以其中的 布置与结构方向等设计都是技术人员在进行流体试验的基础上得出的结果。

本实用新型的有益效果是：

1、可以实现均衡吸收塔内局部液气比，提高塔内各区域烟气脱硫效率，从而增加脱硫系统稳定性，协助提高吸收塔的脱硫除尘效率，达到超低排放要求。

2、基于已建的湿法烟气脱硫系统，具有改造简单，投资小等优点。本实用新型能协助提高吸收塔的脱硫除尘效率，达到超低排放的要求。

附图说明

图1本实用新型的横截面结构示意图

图2本实用新型的侧面结构示意图

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的实施作具体说明：

实施例1

根据附图1、图2所示结构，设计制作一种高效脱硫吸收塔喷淋装置，某电厂脱硫超低排放改造项目，根据本实用新型设计思路，首先对吸收塔进出口及塔内截面进行浓度分布、流场测试，再依据测试结果进行计算，重新确定喷淋层喷嘴数量，同时依据测试结果对喷嘴的分布进行重新排布。移位或调整喷淋层支管1长度，并将原喷淋层喷嘴跟换为高效单向双喷喷嘴2。包括塔壁1、喷淋层支管2、喷嘴、吸收塔入口烟道7、支撑梁，其中喷淋层的中间位置有一喷淋层母管6，在喷淋层母管6的两侧对称布置喷淋支管2，在喷淋支管2上分布的喷嘴有单向单喷喷嘴3和单向双喷喷嘴4混合搭配；在距离塔壁1最近一周的喷嘴为单向单喷型喷嘴3，且与塔壁1成45°角安装；在各喷淋层上的单向双喷型喷嘴4数量少于单向单喷型喷嘴3数量。靠近喷淋梁5两侧位置的喷嘴为单向单喷型喷嘴3。

通过计算，移位或增减喷淋层喷嘴的分布与烟气中二氧化硫浓度分布和烟气流速相匹配，在中心区增加并替换若干喷嘴，同时配合移位并更换若干喷嘴，使喷嘴在喷淋层上的分布为非均匀性布置，在喷淋层中间部位的数量比外围多。喷嘴移位或增减的位置为对称布置，减小了加工及施工难度。同时为了防止施工造成吸收塔壁及喷淋层梁防腐被冲刷破坏，根据精度计算后，尽量保留吸收塔壁及喷淋层梁附近喷嘴不变。这样在既减少了施工难度节约改造成本费用的同时提高 了脱硫效率，并使石灰石浆液达到最大使用效率，避免浪费。

经过一个月的运行，以上实用新型装置协同作用，最终实现均衡吸收塔内局部液气比，提高塔内各区域烟气脱硫效率，从而增加脱硫系统稳定性，协助提高吸收塔的脱硫除尘效率，达到超低排放要求。

实施例2

在实施例1的基础上，控制喷嘴之间的间距为400mm之间，使烟气低速区喷淋层的覆盖率280％，烟气高速区喷淋层的覆盖率330％；且单向单喷型喷嘴3实心锥型式喷嘴，有效喷淋高度不得低于2.5m。

经过工厂实际测试，效果也非常明显，取得预先设计的目标。

实施例3

在实施例1的基础上，单向单喷型喷嘴3上还配有流速控制装置，这样可以方便调节流速，以实现经济、效果双满足，且最外层单向单喷型喷嘴3与塔壁1的间距为500mm；吸收塔入口烟道7上方的喷嘴为单向单喷型喷嘴3和单向双喷型喷嘴4混合布置。

经过上述实施例的试验，本申请中对于现有设备的改造将有效控制成本，且效果也大幅提高，而且改造周期也大为降低。