CN201394420Y - 一种烟气处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型的烟气处理设备，包括净化塔和在净化塔顶上设置的直排烟囱，并且所述净化塔还包括圆筒形塔体，连接在塔体底端的底板，连接在塔体顶端的锥形塔顶，连接在塔体上的矩形进烟接口和连接在塔顶上的圆形出烟接口，而且矩形进烟接口位于塔体总高度的四分之一到三分之二之间，矩形长边是所述塔体内径的0.55～1.0倍之间，烟接口面积是所述塔体面积的0.10～0.30倍之间，尤其是，直排烟囱带有去除烟雨的构件，可以显著减少烟囱内壁的烟气冷凝水，从而显著减少烟气对冷凝水的夹带，消除烟雨或泥雨现象。

Description

一种烟气处理设备

技术领域

本实用新型涉及一种烟气处理设备，尤其是净化排放一体化设备，属于电力、冶金、环保和化工技术领域，尤其适合烟气脱硫技术领域。

背景技术

燃烧化石燃料的锅炉，比如火力发电厂或热电厂，和冶金工业排放的烟道气，含有SOx、NOx、HCl和HF等酸性气态物质，尤其其中的SO₃气体，使得烟气表现出酸露点腐蚀性。烟气的酸露点在100～150℃之间。为了确保烟气排放过程中不出现酸露点腐蚀，烟气排放时的温度比露点高15～25℃。

大量烟气排放导致了酸雨污染。一种解决酸雨污染的办法就是烟气处理，或称烟气净化，尤其采用碱性物质为原料的烟气脱硫(FGD，Flue Gas Desulfurization)。FGD中，常见的碱性物质是天然矿石原料，比如石灰石，即碳酸钙，还有菱镁矿石，一种碳酸钙和碳酸镁的混合矿石，还有人工合成的碱性物质，包括弱碱氨和烧碱氢氧化钠，为便于论述，分别将它们称为钙法，镁法，氨法和钠法。FGD的净化效率可以达到95-99％以上，因此是广泛被采用的方法。

常规FGD过程大都是湿式操作，即所采用的碱性物质必须和水混合成为一种碱性水溶液，再使之与烟气密切接触，而且为了提高接触效率确保净化效率，都采用极低浓度的水溶液，比如钙法中，每公斤烟气需要10-30公斤的水溶液。如此操作条件下，烟气经过接触设备，或称为处理设备和脱硫设备后，温度显然会低于酸露点，更严重的是，原存在于烟气中的SO₃会变为硫酸酸雾，使净化后的烟气显示出强烈的酸腐蚀性。

解决这个问题的方法有两种，一是对原来的直接排放原烟气(未经净化，且温度在酸露点以上，比如大于120℃)的烟囱(称为原烟囱)进行防腐蚀处理，再使得净化烟气回到原烟囱排放，但其投资高，且对于老设备，比如老机组，锅炉或烧结机，会存在长时间运行中断，影响生产。为了弥补这种方法的缺陷，人们提出了另一种方法，就是直接在处理设备上设置一根烟囱，称为直排烟囱，或顶排烟囱，使得处理设备具有净化排放一体化的功能，这种方法投资低，且不会影响生产。

不过，实践中，人们发现这种带有直排烟囱的净化排放一体化设备运行较为困难，很难达到预设的效果，包括净化即脱硫效率低，原料消耗高，而且还会带来白色烟羽污染，甚至会产生烟雨，因而严重制约了这种设备的应用。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是公开一种新型的烟气处理设备，具体地公开了一种带有直排烟囱的烟气净化排放一体化设备。

本实用新型的实质在于，使净化烟气可以不经过原烟囱排放，而直接从脱硫或处理设备出口连接的直立烟筒，称为直排烟囱或顶排烟囱直接排放，不需要对原烟囱进行防腐蚀处理，不中断生产。

本实用新型的主要技术创新在于，优化了烟气进入所述处理设备的进烟接口的定位方式，以确保足够的烟气和吸收液接触的时间，还不会使设备复杂化，同时在所说的直排烟囱体外设置了去除烟雨的结构，具体地该结构是一个具有保温和绝热功能的结构，可以显著减少烟囱内壁的烟气冷凝水，从而显著减少烟气对冷凝水的夹带，这样就不会像现有的直排烟囱那样出现明显的烟雨和泥雨现象，进而使得净化排放一体化设备能被正常应用。

具体地，本实用新型公开的烟气处理设备包括一个净化塔，也称为脱硫塔，在所说的净化塔的顶上设置有直排烟囱，其创新性还包括：

圆筒形塔体；

连接在塔体底端的底板；

连接在塔体顶端的塔顶；

连接在塔体上的矩形进烟接口，位置在距离地板的位置为塔体总高度的四分之一到三分之二之间，所述进烟接口的矩形短边与矩形长边的长度比例在0.25～0.5倍之间，且矩形长边长度是所述塔体内径的0.55～1.0倍之间，以便确保烟气和吸收液具有足够的接触时间，确保较高的净化效率，同时也不会使处理设备复杂化，即既有较好的效率也有较低的投资；

连接在塔顶上的圆形或矩形出烟接口，位置在塔顶中心位置，或中心附近，所述出烟接口面积(即与烟气流通方向垂直的截面面积)是所述塔体面积(即与烟气流通方向垂直的截面面积)的0.10～0.30倍之间，这样可以确保净化塔有较低的阻力；

在所述进烟接口下方的塔体内部设置了空气鼓泡元件，以便实施氧化，将脱硫或净化过程中形成的亚硫酸盐氧化为硫酸盐；

在所述进烟接口上方的塔体内部设置了液体雾化元件，该液体雾化元件带有液体分配母管和支管，以及雾化喷嘴，使得与烟气接触的具有净化烟气中酸性气体作用的吸收液，或称洗涤吸收液得到均匀分布和细密的雾化，提高传质效率；

并且在所述液体雾化元件的上方还设置了气液分离元件，该气液分离元件中设置了两段填料，使得烟气夹带的细小液滴，甚至浆状或泥状液滴撞击在填料上凝并为大液滴而被回收下来，并且在气液分离元件的部分的塔体上设置了进水接口，其内径是所述塔体内径的0.5～2.5％，与其中设置喷水器相连接，以便对填料进行即时冲洗，防止泥浆粘附在填料表面，堵塞烟气通道；

在所述进烟接口下方的塔体上还设置了空气进口和吸收液出口，并且所述空气进口距离底板1.0～5.0m，所述吸收液出口距离底板0.5～2.5m，所述吸收液出口在所述空气进口的下方，两者在竖直方向上相距1.0～4.0m，并且该吸收液出口的内壁直径在塔体内壁直径的三十分之一至十分之一之间，这样可以防止鼓入的空气从吸收液出口进入塔体外设置的吸收液输送机，造成输送困难；

设置在出烟接口之上，并与出烟接口直接相连接的直排烟囱，直排烟囱的横截面为圆形，或者近似圆形，其高度在20～100m之间，以保证恰当的烟气排放标高；

连接在塔体上的吸收液进口，它与塔体内的液体雾化元件相连接，尤其与液体分配母管相连接，其直径是吸收液出口直径的0.75～1.25倍之间，较好地，两个接口的直径相同；

设置在塔体外，并连接吸收液出口和进口的吸收液循环管，以及与吸收液循环管相连接的吸收液输送机；

而且，

直排烟囱体外，最好是从上至下包裹有消烟雨构件，并且在该构件外还包裹有保护壳层，所述消烟雨构件的厚度在10～200mm之间，优化地在80～150mm，最好在50～120mm之间，所述消烟雨构件采用导热系数小于0.5W/C.m的材料制成，以便有效降低烟囱内壁的烟气冷凝水量，从而减少烟气夹带进而消除烟雨，所述保护壳层采用铝质材料制成，该保护层的厚度在0.3～1.5mm，确保较轻的质量和良好防护性能。

本实用新型公开的烟气处理设备按照如下方式操作：

含有SO₂，SO₃，NO₂，HCl/HF，烟尘等污染物的烟气，从进烟接口进入净化塔(也称为脱硫塔)，向上流动，与液体雾化元件分散雾化的洗涤吸收液(吸收液中含有碱性物质)逆流接触，发生气-液两相的传质、传热和液相中的化学反应，脱出污染物。烟气中的SO₂变为亚硫酸盐，SO₃变为硫酸雾，也有部分变为硫酸盐，HCl变为氯化物。这些酸性污染物的脱出效率可达到95％。烟气中的粉煤灰(尘)的脱出效率大于60％-90％。

洗涤吸收液为含有碱性脱硫剂、硫酸盐及其结晶固体的浆状水溶液，而且一般都是接近硫酸盐饱和，最好是被硫酸盐饱和或过饱和的浆状水混合物。

对于机组或锅炉容量大，或者烟气中SO₂浓度高的情况，如果采用溶解度极低的钙原料(钙法)或镁原料(镁法)，洗涤液流量将十分巨大，烟气必须经过多组吸收液分散器，再进一步向上流动与气液分离元件相接触，除去烟气夹带的液滴，大都是含有固体的泥浆状液滴。同时对除液构件还定期或间隙采用比较清洁的水冲洗，确保气液分离元件的气体通道通畅。

离开气液分离元件后，烟气继续向上流动，穿过位于净化塔顶部的出烟接口，进入位于净化塔之上的直排烟囱，直接排入大气。由于直排烟囱体外，尤其之从上至下都被消烟雨构件包围着，确保了烟囱内壁较少出现冷凝水，或很少出现冷凝水，这样，烟气通过烟囱就不回夹带冷凝水滴而出现烟雨了。

另一方面，洗涤吸收液向下流动，与烟气逆流接触，回流到进烟接口下面的塔体内，被空气鼓泡元件分散鼓入的空气氧化，使亚硫酸盐变为硫酸盐，比如亚硫酸钙变为硫酸钙并形成石膏(即带有两个结晶水的硫酸钙晶体)，或亚硫酸铵被氧化为硫酸铵，进而结晶为对应的晶体。因此，这一段也被称为氧化池，或氧化结晶池，尤其是吸收液循环槽。新鲜的脱硫剂比如粒度在250-325目以上的石灰石粉沫浆液，氧化镁/碳酸镁浆液，或液化氨/气化氨/氨水，直接加到进烟接口循环槽内。吸收液在通过设置在净化塔体外，通过循环管道与塔体相连接的循环液输送机被重复输送到位于进烟接口上方的塔体内的液体雾化元件，以便使得净化塔实现烟气净化的连续和稳定运行。

同时也必须从循环槽不断排除吸收液，进入后续的硫酸盐固体分离和加工设备，以获得脱硫产品，固体硫酸盐。

由上述公开的技术方案可见，本实用新型的烟气净化排放一体化设备包括了四个部分：从下至上分别为空气鼓泡元件、吸收液雾化元件、气液分离元件和带有消烟雨作用的直排烟囱，使处理设备效率高，能耗低，投资低，同时还可以克服现有设备的缺点。

附图说明

图1为烟气处理设备的结构示意图。

图2为直排烟囱的结构立面图。

图3为直排烟囱的结构俯视图。

具体实施方式

参见附图1-3，本实用新型的烟气处理设备包括：

圆筒形塔体1；

连接在塔体1底端的底板4；

连接在塔体1顶端的塔顶10；

连接在塔体1上的矩形进烟接口2，位置在塔体1总高度的二分之一，且该矩形接口的长边是塔体1内径的0.86倍；

连接在塔顶10上的圆形出烟接口9，位置在塔顶中心位置，且出烟接口的内径是所述塔体内径的0.5倍；

在进烟接口2下方的塔体1内部设置了空气鼓泡元件3；

在进烟接口2上方的塔体1内部设置了液体雾化元件12，液体雾化元件12包括液体分配母管、支管以及雾化喷嘴；

在液体雾化元件12的上方还设置了气液分离元件11，气液分离元件11包括两段填料，并且该气液分离元件11对应的塔体1上还布置了进水接口15，其内径是塔体1内径的0.125％；

设置在出烟接口9之上，并与出烟接口9直接相连接的直排烟囱8，直排烟囱8的横截面为圆形，其高度为60m；

在进烟接口2下方的塔体1上设置了空气进口14和吸收液出口5，并且空气进口14距离所述底板43.0m，吸收液出口5距离底板41.0m，即吸收液出口5在空气进口14的下方，两者在竖直方向上相距2.0m，此外，吸收液出口5的内壁直径是塔体1内壁直径的十二分之一；

设置在塔体1外，并连接吸收液出口5和吸收液进口13的吸收液循环管7，以及与吸收液循环管7相连接的吸收液输送机6；

直排烟囱8的筒体801外，从上至下包裹有消烟雨构件802，并且在该构件802外还包裹有保护壳层803，所述消烟雨构件802的厚度为120mm，所述消烟雨构件802采用导热系数为0.12W/C.m的保温材料制成，所述保护壳层803采用铝质材料制成，保护层厚度为0.6mm。

Claims (10)

1、一种烟气处理设备，包括净化塔，并且所述净化塔包括：圆筒形塔体，连接在所述塔体底端的底板，连接在所述塔体顶端的塔顶，连接在所述塔体上的矩形进烟接口，连接在所述塔顶上的圆形或者矩形出烟接口，在所述进烟接口下方的塔体内部设置有空气鼓泡元件，在所述进烟接口上方的塔体内部设置有液体雾化元件，在所述液体雾化元件的上方还设置有气液分离元件，其特征在于，所述进烟接口位于所述塔体总高度的四分之一到三分之二之间，并且所述进烟接口的矩形长边长度是所述塔体内径的0.55～1.0倍之间。

2、根据权利要求1所述的烟气处理设备，其特征在于，所述出烟接口面积是所述塔体面积的0.10～0.30倍之间。

3、根据权利要求1所述的烟气处理设备，其特征在于，所述进烟接口的矩形短边与矩形长边的长度比例在0.25～0.5倍之间。

4、根据权利要求1所述的烟气处理设备，其特征在于，在所述进烟接口下方的塔体上设置了空气进口和吸收液出口。

5、根据权利要求4所述的烟气处理设备，其特征在于，所述空气进口距离所述底板1.0～5.0m，并且所述吸收液出口距离所述底板0.5～2.5m。

6、根据权利要求5所述的烟气处理设备，其特征在于，所述吸收液出口在所述空气进口的下方，两者在竖直方向上相距1.0～4.0m。

7、根据权利要求1所述的烟气处理设备，其特征在于，在所述气液分离元件的部分的所述塔体上设置了进水接口，并且所述进水接口内径是所述塔体内径的0.5～2.5％。

8、根据权利要求1至7任一项所述的烟气处理设备，其特征在于，在所述净化塔顶上设置有直排烟囱，并且所述直排烟囱与出烟接口相连接。

9、根据权利要求8所述的烟气处理设备，其特征在于，在所述直排烟囱体外包裹有消烟雨构件。

10、根据权利要求9所述的烟气处理设备，其特征在于，所述的消烟雨构件从上到下包裹在所述直排烟囱体外，且所述消烟雨构件的厚度在10～200mm之间，并在所述消烟雨构件外包裹一保护层，所述保护层的厚度在0.3～1.5mm之间。

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