CN201537454U - 用于氨法脱硫的脱硫塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及用于氨法脱硫的脱硫塔,其通过氨水从含SO2的气体中脱除SO2的脱硫塔,包括内塔(21)、环绕内塔(21)的外塔、气体入口(19)、气体出口(12)和至少一个氨水喷淋装置(15),所述气体从气体入口(19)进入脱硫塔,流经内塔(21)以及内塔与外塔之间的空间(9),与所述至少一个氨水喷淋装置喷出的氨水接触,经气体出口(12)排出。该脱硫塔具有结构紧凑、占地小、脱硫除尘效果好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于氨法脱硫的脱硫塔,更具体地,涉及具有脱硫和除尘功能的一体化脱硫塔。
背景技术
冶金工业的前处理工序包括焦化、烧结等工序。一方面焦化工序的焦炉煤气中含有较大量的氨(NH3·H2O)需要处理,另一方面,烧结工序排出的废气中含有大量的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和烟尘,这些都属于污染大气的物质。
过去在处理这些废水和废气时大多采用石灰乳吸收的方法,除硫除氮的效率不高,并且在处理后生成的CaSO4和Ca(NO3)2没有实际的工业用途,填埋后占用土地面积较大。
由于过去对焦化工序的焦炉煤气和烧结工序的烧结烟气是分别在不同的工艺系统中进行处理的,因此造成设备的成本高、占地面积大。所以希望开发一种设备成本低又运行成本低、占地面积小并且能够同时处理上述两种废物的新装置。
CN 201101940Y公开了一种喷淋脱硫塔,含有主筒和副筒。该主筒和副筒的上端相连通,以构成倒U字型烟道。主筒和副筒的底部分别有进烟口和出烟口,主筒内腔中部有若干环形喷水管,环形喷水管上均布有喷水口。其特点是每个环形喷水管之上均有若干呈螺旋状布置的旋流板。该塔可特别用于对燃煤型锅炉或窑炉所排烟气进行脱硫除尘。
CN 2439901Y公开了一种双循环两段式烟气脱硫塔,它包括塔身,塔身侧下部设有锅炉烟气入口,塔身的下部设有空气给进装置以及脱硫副产品处理回收装置,塔身入口上部、塔身内的漩流板以及漩流板上方所设脱硫喷洒导管的组成脱硫吸收段,塔身上部设有引风机构以及排气出口,其特征在于所述脱硫吸收段可为两段。
CN 1408464A公开了烟气中SO2的脱除和回收方法及装置,所述装置包括一个脱硫塔,该脱硫塔包括SO2吸收段、亚硫酸铵氧化段、硫酸铵溶液浓缩段、水洗段和除雾沫段。
尽管已提出了上述脱硫装置,但仍需要具有脱硫和除尘功能的一体化脱硫塔,这种脱硫塔应具有结构紧凑、占地小、脱硫除尘效果良好的特点,以满足当前工业上的需要。
实用新型内容
为了解决上述技术问题,本实用新型设计人经过不懈努力,提出了一种具有脱硫和除尘功能的一体化脱硫塔,由此实现了本实用新型的目的。
在一个方面,本实用新型涉及一种用于通过氨水从含SO2的气体中脱除SO2的脱硫塔,包括内塔、环绕内塔的外塔、气体入口、气体出口和至少一个氨水喷淋装置,所述气体从气体入口进入脱硫塔,流经内塔以及内塔与外塔之间的空间,与所述至少一个氨水喷淋装置喷出的氨水接触,经气体出口排出。
由于所述含SO2的气体流经内塔以及内塔与外塔之间的空间,因此,在塔身高度一定的情况下,这种内、外双塔筒的设计可以提供较长的气体通路,含SO2的气体有更多的机会与氨水接触,因而脱硫、脱尘效果好。并且在有限的塔身高度下,塔内可设置较多的其它装置,例如除雾、除尘装置,因此,从脱硫塔排出的气体含有较少的灰尘或夹带水分。
使含SO2的气体流既经内塔又流经内塔与外塔之间的空间的方式有多种,例如,可使所述气体的入口和出口位于不同的塔体上,例如,气体入口位于内塔而气体出口位于外塔。
在一个具体实施方式中,气体入口位于内塔的上部,气体出口位于外塔的上部,内塔在底部与外塔保持流体连通。
所谓塔的上部,是指该部分高于塔高度的1/2、或2/3、或3/4,等等。
为使内塔在底部与外塔保持流体连通,可在内塔底部设有至少一个通孔,使得经过氨洗以后的气体以及吸收了SO2和烟尘以后的液体可以继续流向下一阶段。优选地,内塔塔底保持完全敞开,即内塔不具有塔底板。
在一个具体实施方式中,气体入口位于内塔的顶部。气体入口的截面优选为正方形。
在本实用新型的一个实施方式中,内塔中设有至少一个文丘里管。
文丘里管又称为文丘里涤气器,主要包括收缩管(或称收缩段)、喉管(或称反应段)和扩大管(或称扩散段)三部分。这三部分截面大小不同,其中从收缩管向喉管的截面逐渐缩小,至喉管处为最小,然后从喉管向扩大管逐渐扩大。当气体从收缩管流入时,由于管的截面缩小,流速增大而压力降低,至喉管处压力最低。如果在此处安装可通入液体的支管,液体就被高速气流吸入并雾化。气体中的尘粒与液滴接触而被润湿。进入扩大管后,流速逐渐减小,尘粒互相黏合,使得颗粒增大而易除去。
根据本实用新型的优选实施方式,内塔中文丘里管的个数优选为3至7个,更优选3个。
如果设有两个或更多个文丘里管,这些文丘里管优选在气体流动方向上并联排列。
优选地,前述至少一个氨水喷淋装置位于所述至少一个文丘里管反应段(喉管)中。在此,含SO2的气体中的SO2与氨水发生反应,从而达到从气体中脱硫的目的。
可以设计本实用新型中所用的文丘里管,使得气体在各文丘里管反应段(喉管)中的流速为23至33米/秒。由于氨水与SO2反应的特性,经过本实用新型设计人比较发现,23至33米/秒的气体流速是较佳的流速范围。在这个流速下气体和混合的雾滴呈湍流状态,传热、传质的效果较好。
实现上述流速范围的手段有多种,例如,可调节收缩段和反应段的截面积,调节气体入口的流速等。本领域技术人员可根据需要自由选择。
气体在进入各文丘里管时的速度例如可以为15米/秒。
根据本实用新型的优选实施方式,在气体流动方向上在文丘里管的上游设有气体均匀分布器,其作用是在将水平方向的烟气转为竖直向下的过程中保证不发生偏流,从而将气体均匀分配至各个文丘里管中。
所述气体均匀分布器优选为60°的锥体。其长度优选为4米。
在气体均匀分布器与气体入口之间优选具有天方地圆结构,用于实现气体入口与气体均匀分布器的过渡。
根据本实用新型的优选实施方式,在脱硫塔塔底或在脱硫塔外部设有循环液池,用于盛装氨水与含SO2的气体反应之后获得的液体。该液体含有尚未完全反应的氨,可用作循环液返回塔内继续与含SO2的气体反应,从而节省氨的投资。因此,优选地,脱硫塔中具有至少一个循环液喷淋装置,用于喷淋来自循环液池的循环液。在一个优选方式中,在各文丘里管的反应段中设有至少一个循环液喷淋装置。
本实用新型的脱硫塔还优选具有旋流器,该旋流器优选在气体流动方向上位于文丘里管的下游。
旋流器结构使气体切向运动而产生离心力,改变了增大后的粉尘的运动方向,将其甩向塔壁被水带向塔底。同时循环液经循环泵再次打入脱硫塔,反应液与剩余反应气体在旋流器的作用下呈旋风状循环流动,在塔壁处形成二道水幕以捕捉逃逸氨、硫铵等微粒。进一步增加了气液的反应时间,防止未反应的氨的逃逸。这一独特设计延长了吸收反应时间,使脱硫反应更彻底。
旋流器优选镶嵌于内外塔之间,旋流器外壁靠近外塔内壁并保持一定空隙,保证旋流器旋转和除雾器下来的液体沿外塔壁流下,旋流器内壁靠近内塔外壁并保持有一定空隙,保证旋流器旋转和反应后气体顺利进入旋流器。旋流器内部沿外壁切线方向均匀分布旋流板,保证气液沿筒壁切线方向流动,旋流流下。
本实用新型的脱硫塔还优选具有至少一个脱水除雾装置。
除雾器用于分离塔中气体夹带的液滴,进一步捕捉逃逸氨及硫铵和进行气液分离。
优选地,除雾器位于气体出口下方,同样环绕在外塔与内塔之间。除雾器成“Z”字型,气体及其携带液滴撞击除雾器壁,流动方向发生几次改变,同时液滴被捕捉流下,由此可有效除去气体中携带的液滴。
所述至少一个脱水除雾装置优选位于旋流器的下游,更优选地,气体流动方向的最下游是脱水除雾装置,即紧靠气体出口设有脱水除雾装置。
优选地,本实用新型的脱硫塔处理的所述含SO2的气体是冶金工业烧结工序排出的烧结烟气。另外,还优选所述氨水来自冶金工业焦化工序排出的废液,这样可样充分利用废物,节省氨成本,还可以省去单独处理焦化废液的工艺设备。
如本领域中已知的那样,本实用新型脱硫塔的内塔和外塔可以具有各种合适的形状,但通常为圆柱形。
附图说明
图1是根据本实用新型一个优选实施方案的脱硫塔的截面图。
图2是图1所示脱硫塔沿A-A的截图。
图1中各标记的含义如下:
1-曝气装置
2-排污口
3-循环液出口
4-循环液进泵管
5-循环液池
6-旋流器
7、13、16-循环液喷淋装置
8-文丘里管扩散段
9-内塔与外塔之间的空间
10-双层脱水除雾器
11-第三级脱水除雾器
12-气体出口
14-文丘里管反应段
15-氨水喷淋装置
17-文丘里管收缩段
18-气体均匀分布器
19-气体入口
20-排气口
21-内塔
具体实施方式
下面结合图1具体描述本实用新型的优选实施方案,但本实用新型不限于此。
通过具有正方形截面的气体入口19将来自冶金工业烧结工序排出的烧结烟气引入本实用新型的脱硫塔。所述烟气含有SO2和灰尘。
如图1所示,脱硫塔具有内塔21和外塔,内塔21没有设置塔底板,由此与外塔保持连通。气体入口19位于内塔21的顶部。
烟气进入内塔之后,向下流过天方地圆结构,然后经气体均匀分布器18均匀地进入三个并联的文丘里管中。所述气体均匀分布器18是一顶角为60°的锥体。
各文丘里管的反应段14设有循环液喷淋装置13、16和至少一个氨水喷淋装置15。循环液喷淋装置与下文所述的循环液池5相连,从中吸取循环液。氨水喷淋装置15中的氨水来自冶金工业焦化工序排出的废液。由于气体在文丘里管反应段14的高速作用,循环液和氨水分别从各自的喷淋装置中喷出,并被雾化,从而与进入气体中所含SO2充分接触并反应。
烟气进入各文丘里管收缩段17时速度为15米/秒,在反应段14中的速度为23米/秒。
至少脱除了部分SO2的气体向下流过各文丘里管的扩散段8,折而向上流向内塔与外塔之间的空间9。氨水和循环液在吸收了SO2和烟尘之后向下流入位于塔底的循环液池5。
在文丘里管的扩散段8,液相中所含前述SO2与氨的反应产物亚硫酸铵与烟气中所含NO2发生氧化反应,生成硫酸铵。如下式所示:
NO2+(NH4)2SO3=(NH4)2SO4+NO
循环液池5底部设有曝气装置1,通过该曝气装置通入富氧气体,例如空气,将尚未参与反应的亚硫酸铵氧化生成硫酸铵。如下式所示:
(NH4)2SO3+1/2 O2=(NH4)2SO4
循环液池5还设有循环液出口3、循环液进泵管4。其中循环液出口与所述循环液喷淋装置相连,用于从循环液池向循环液喷淋装置输送循环液。在必要时,循环液池和循环液喷淋装置之间还可以设有泵,用于从循环液池抽取循环液。
脱硫塔(外塔)的塔底还可设有排污口2。
流向内塔与外塔之间空间的气体首先经过旋流器6,在此喷淋液与气体分离,雾水被甩向塔壁流至塔底的循环液中,气体旋转向上,被循环喷淋装置7的逆向喷淋液捕捉。旋流器6的作用是:延长反应时间,又起到脱水作用。
向上流动的气体在被循环喷淋装置7进一步脱硫之后流向双层脱水除雾器10和第三级脱水除雾器11,最后经气体出口12排出脱硫塔。
外塔上还可设有排气口20,以将流过文丘里管扩散段8的气体重新送回气体入口19,以增强脱硫效果。
本实用新型特殊设计的脱硫塔反应器结构,会产生多种效应。除了氨与SO2发生化学反应外,粉尘进入脱硫塔后产生剧烈扰动,互相碰撞集聚,使得尘粒增大,同时也使尘的表面由原来的气-固界面被液-固界面代替,粉尘的表面由水膜代替气膜,产生吸附、凝聚现象,并在粉尘间形成液桥,从而增强了亚微米粉尘的捕集能力。在烟气返向过程中粉尘穿越双层循环液膜时,又捕集效果进一步增强,提高了除尘系统的总除尘效率。
实施例
采用图1所示脱硫塔进行实验。
1)脱硫塔主要技术参数:
脱硫塔型式 喷雾塔
设计承受压力 4000Pa
脱硫塔直径 13.9m
脱硫塔总高度 40.5m
单塔除雾器级数 3
除雾器冲洗方式 断续
2)该脱硫塔在表1所示的工况条件下运行:
表1脱硫塔工况条件
烟气量 | m3/h | 2100000(工况) |
烟气温度 | ℃ | 130 |
瞬时高温 | ℃ | 150 |
故障温度 | ℃ | 180 |
含尘量 | mg/m3 | ≤120mg/Nm3 |
SO2浓度 | mg/Nm3 | 500~1500 |
含湿量 | 体积% | 6.27 |
3)脱硫效果如下:
氨水浓度5%,进入脱硫塔中的流量为10m3/h,此时进入文丘里管反应段中的流速为23米/秒。在烧结废气中,烟气量为210万风量,如此运行了一个月。结果脱硫率95%以上,在排出废气中的SO2为100mg/Nm3以下,含尘量30mg/Nm3以下。
由此可以看出,本实用新型的脱硫除尘设备有很好的除尘脱硫效果,而且操作简单、维修方便,净化后的烟气可以达到国家排放标准。
Claims (14)
1.用于氨法脱硫的脱硫塔,其通过氨水从含SO2的气体中脱除SO2,其特征在于包括内塔(21)、外塔、气体入口(19)、气体出口(12)和至少一个氨水喷淋装置(15),其中外塔环绕内塔(21),并且在内塔与外塔之间具有空间(9)。
2.权利要求1所述的脱硫塔,其中气体入口(19)位于内塔(21)上,气体出口(12)位于外塔上。
3.权利要求1或2所述的脱硫塔,其中气体入口(19)位于内塔(21)的上部,气体出口(12)位于外塔的上部,内塔(21)在底部与外塔保持流体连通。
4.权利要求1或2所述的脱硫塔,其中内塔(21)中设有至少一个文丘里管,各文丘里管包括收缩段(17)、反应段(14)和扩散段(8)。
5.权利要求4所述的脱硫塔,其中内塔(21)中设有3至7个文丘里管。
6.权利要求4所述的脱硫塔,其中内塔(21)中设有3个文丘里管。
7.权利要求4所述的脱硫塔,其中所述至少一个氨水喷淋装置(15)位于文丘里管反应段(14)中。
8.权利要求4所述的脱硫塔,其中在气体流动方向上在文丘里管的上游设有气体均匀分布器(18)。
9.权利要求8所述的脱硫塔,其中所述气体均匀分布器(18)为60°的锥体。
10.权利要求1或2所述的脱硫塔,其中在该脱硫塔塔底或在脱硫塔外部设有循环液池(5)。
11.权利要求1或2所述的脱硫塔,其中该脱硫塔具有至少一个循环液喷淋装置(7、13、16)。
12.权利要求1或2所述的脱硫塔,其中该脱硫塔具有旋流器(6)。
13.权利要求12所述的脱硫塔,其中旋流器(6)在气体流动方向上位于文丘里管的下游。
14.权利要求1或2所述的脱硫塔,其中该脱硫塔具有脱水除雾装置(10、11)。
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