CN1068971A - 用于烟道气脱硫系统的单层喷淋装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在烟道气脱硫吸收塔内的一种单层 喷淋装置。这一喷淋装置含有许多总管，每一总管上 联有许多供液管线。这些供液管线在同一平面且以 交替错开的形状伸展在烟道气的流路上。有一系列 的喷嘴固定在每一根供液管线上，把一种混合物喷淋 到烟道气上。如有要求，喷淋装置也含有备用的生产 能力。

Description

本发明涉及烟道气脱硫，特别是关于在矮吸收塔中达到这一脱硫作用的装置和方法。

烟道气脱硫（FGD）主要发生在烟道气吸收塔中，利用一种能使硫沉淀出来的混合物喷淋烟道气。这一喷淋是通过安装穿经塔中直接在烟道气通路上开孔的喷淋总管完成的。在早期的体系，一般是属于小型的，因为气体的流率低，所以只需有单层的喷淋就可满足需要。然而，当系统变大时，烟道气的流率增大了，喷淋体积增加到泵的生产能力范围以内时，就需要有另外的喷淋层。

喷淋层的增加是受抵制的，因为每增加一层，吸收塔的高度就要提高五英尺或者更多，这在一有限的地方是很难做到的。然而，虽然有这一难度，但迫切的需要是取决于烟道气的流率以及要求在烟道气释放到大气中之前尽可能多地脱出硫来。因此，一个烟道气脱硫系统含有5个或更多的喷淋层以适应烟道气的体积和硫的密度就变成很普通的了。遗憾的是，这就造成吸收塔的高度要提高20英尺，或者更多，而且这些多重的喷淋层相应地需要增加泵送和管路的必需装置。因此，为了适应较大的烟道气流管。塔高（还有塔径）需要增大，这也就需要更大的泵送功率。

除了这种多层的喷淋层外，在某些系统还需要有一个备用的喷淋层，以供其它一层不能使用或待修时使用。这又增加了费用和吸收塔的高度。

在某些情况下，烟道气脱硫系统同其它较常使用低液-气化（L/G）的系统相比，使用了高的液气比。液气比（L/G）是一个有关液体流率对气体体积的标记，它们的单位是每分钟加仑数对每分钟每1000立方英尺实际体积，这一L/G比值，是取决于一些工艺参数的，包括反应剂类型，pH值，固体颗粒尺寸，反应活性，氯离子浓度，二氧化硫浓度，二氧化硫的脱除，使用的反应剂，喷淋液滴尺寸等。高L/G比值意味着液体流率对气体体积的比值高，一般这一比值在40至140，或者更大些。因此，低L/G比值，一般是在20以下。达到高L/G比值的一个方法是通过简单地增加吸收塔的喷淋层，以使更多的混合液可喷淋在烟道气上。然而，这样就避免不了需要有较高的塔，也避免不了需要更多的泵送功率，以便混合物能够输送到较高的高程上。

因为每一英尺高吸收塔高度是昂贵的，而且，因为每一点点将混合物输送到指定高程的必需能量必须支付，所以要求每一套安装的烟道气脱硫系统，既要降低吸收塔的高度，又要减少能量需要量。这正是本发明的一个目的，即提供一套既能降低吸收塔高度，又能减少能源成本的系统。本发明的另一个目的，是提供一套含有一备用喷淋而不致增加吸收塔高度的烟道气脱硫系统。本发明的这些以及其它特点在以下陈述。

本发明涉及用于烟道气脱硫吸收塔的一种单层的喷淋装置，它带有一个或多个总管固定在吸收塔的附近。每一个总管上固定着许多延长的供液管线，从每一总管上延伸出来的供液管线彼此之间是相互错开的，以便交替地延伸通过烟道气的流路。这些供液管线也以同吸收塔相同或近乎相同的平面延伸在吸收塔内。每一根供液管线上都固定有许多喷咀，这些喷咀都成形成能喷淋在塔内的烟道气上的形状。

图1是一台典型的烟道气吸收塔部分剖开示图，示出其中一般所含有的多层喷淋装置。

图2是本发明装置的部分剖开示图，示出这里公开报道的单层喷淋装置。

图3是这里公开报道的单层喷淋装置的部分剖开平面图。

图4a至4c是沿图3的4-4线截取的部分剖开的截面图，示出总管的可能位置。

图5是沿图3的5-5线截取的部分剖开的截面图。

图6a至6e是可在本发明中安装的一些不同的喷淋简图。

图7是只有两根总管的备用实施方案的单层喷淋装置的部分剖开的平面图。

图8是只有两根总管的又一个实施方案单层喷淋装置的部分剖开的平面图。

首先，参考图1，所示的是一套500千瓦的烟道气脱硫系统用的典型吸收塔10。这一典型塔从地面向上伸出的121英尺，直径约60英尺。它含有多重的喷淋层12，每一层一般是其上、下层的复制品，每层的间距约五英尺。

在这种先有技术中，需要有多重的喷淋层12，以使整个吸收塔10的面积能够被喷淋所复盖，以使期望的二氧化硫吸收所需的液-气流率（L/G）能够由独立大容量的泵所输送。正是这一喷淋，才使烟道气中的硫磺得以脱出，这样需要喷淋同全部的烟道气接触，以便系统起作用。

同这一典型的结构相反，图2公开报道的本发明，它只需要单层喷淋就可操作。这一单层的喷淋层所要求的结构也是约60英尺直径，但是它从地面伸出仅约97英尺-吸收塔的高度约减少了24英尺。再有，本发明的设计仍然能完成喷淋全部的烟道气以便脱硫的目的，同时还含有必备的备用喷淋容量。

现在翻到图3至图5，它公开了吸收塔的高度用什么方法使之缩短。在这一实施方案中，单层喷淋装置12含有四根独立的外部总管14，每一根总管有一些平行的供液管线16连在上面。每一单独的供液管线16，从离开它们的相应总管14起，离得愈远其直径就变得愈小（见图4）。这一直径的缩小是为了适应当每一根供液管线16穿经吸收塔10时所发生的流体流量的下降。其目的是要使沿每一根供液管线16的长度，压力能够尽可能地维持稳定，以及维持合理的线速度。同样，也要注意，因为许多相同的理由，每一总管14，沿其长度，直径也变小。

正如指出的那样，这一实施方案在吸收塔10的两侧各含有两根总管14（在这一实施方案总共有四根相似的总管14）。本发明的对侧，彼此是互成镜像的（本质上相同，但转动180度）。在吸收塔10同一侧的一对总管，彼此是相互在垂直方向上，有时是水平方向上，隔开一个小距离。正是如此，才使从一侧（最好是从两侧）伸出的供液管线16能在塔内与塔处于同一平面上。

在图4a中，低位的总管14是位于要求的平面上，而上位的总总管14，是既水平方式又垂直方向地偏离低位总管14。这就要求上总管14的供液管线16要在其上配有管件，以便它们能同从低位总管14伸出的供液管线16处在同一平面上。在图4b中，供液管线16的平面是位于两根总管14之间，因此要求每一供液管线必须相应地摆正方向。在4c图上，是上总管位于供液管线平面上。在任何情况下，不管总管14的方法如何，供液管线16的构造，要如图5所示，延伸在吸收塔10里，彼此处在同一平面上。烟道气脱硫系统的设计，将确定所需的泵数和总管数。所示的组合情况是每一侧有两根总管。其它的组合情况是一侧有两根总管14，另一侧有一根，或者三根在一侧，而另一侧则没有，或者任何其它的组合，即吸收塔10的每一对侧，有从0至4根总管的布置。

现在参阅图3，这些各自的供液管16是错开排列的，以便在吸收塔10里不致重复地复盖。吸收塔10的对面，基本上也含有转动180度的这种布置的完全相同的总管，但从全部四根总管14伸出的供液管线16在吸收塔10里总是处在相同（或近于相同）的程高上。在这种彼此相关和错开的形式下，整个吸收塔10内部面积都是被从每根操作着的总管14和供液管16的喷淋所复盖。然而，实际上有不少重叠的喷洒面积，因而任何一根总管14和它的相应供液管线16都可以从使用中撤出，当作备用对待而不致于影响硫的脱出。也就是只从三根总根喷淋就可达到所要求的脱硫，所以任何一根总管都可撤出使用而不影响硫的脱除。总管14的取向方式可以是沿它们长度的任一端或任何点上进液。一般是，进液一端的总管14做得较大，然后逐渐缩小，如前已提到的。

这里公开报道的喷淋结构可用于任何湿法烟道气脱硫系统，包括二元碱供液法，镁促进氧化钙或碳酸钙法，碳酸钙法，碳酸钙强制氧化法。氧化钙法，钠法等。本发明的优点是同多层喷淋系统12相比，塔高可以缩短，总能量消耗少。同时，不需要有另外的喷淋层12就可保留备用的生产能力。

还必须注意，每一根总管14一般是同它自己的泵（未示出）相连，因而独立于其它每一根总管14。在这一方式下，如果有要求只需要有来自两根总管14的喷淋，则其它的两根总管的泵就可停下，而不致影响正在操作的两根总管的喷淋速度和流量。另外，如果系统中有一根总管发生问题，则可把它从使用中撤出直到问题解决为止，而不致影响吸收塔10的整个操作。同时，因为全部总管14都是在一个程高上，所以本发明同多层吸收塔相比，泵送功率需要量就比较少。这是因为本发明，每台泵只需将混合物送到一个高程，也就是最低的高程，而不象多层吸收塔所要求的那样，送至高而又高的程高上。

最为理想的是，本发明的喷淋层可以是顶部支持或自支持，以便消除由于喷淋冲击而发生的任何磨损，但它也可以是下部支持的。另外，用于构造的材料（包括喷咀的材料），可以是任何适用于吸收塔10内部环境想要的成分材料。总管的构造可采用任何适用的方法，包括法兰、燥接、粘合、螺纹等联接方法。本发明装置也适合于用或不用气体分布装置，托架，减震，预饱和器，或者如所示的采用在下面的喷淋装置。在图1和图2也示有托架22。在采用下方喷淋装置18的情况下，在下方喷淋装置18上也要有大致如上所述的备用生产能力。

现在参阅图6a至6e，其中示出适用于供液管线16的喷咀20的选择。图6a示出的是单螺旋型喷咀，而6b所示的是简单的直喷咀，图6c，6d和6e所示的分别是双连的螺旋（或直）喷咀，双连的直角喷咀偏心地联在供液管线16上，和双连的直角喷咀正切地连在供液管16上。当然，喷咀的数量、型式和安排是随烟道气脱硫设计和要求的备用生产能力而变的。当喷咀20彼此紧密相处，则总有效区域就得到改善。在所示的实施方案中，由于供液管线16和喷咀20的位置，备用能力达到了25%。在一些系统中，每一根总管14上总共有约250个喷咀并不罕见，这意味着在整个系统中总共有约1000个喷咀。这些喷咀可以按照要求用法兰、粘接，焊接、或螺纹联接在供液管16上，并且可以采取向上、向下或任何侧向角度喷淋的取向。

也可考虑在本发明的范围内，采用内总管的设计以代替所示的外总管14设计。可以想象，外总管有它们的支管在吸收塔10的外面，而内总管设计一般只有一根管子穿经吸收塔，而许多支管是布置在吸收塔内部来保证完全的喷淋有效区域。

从图3的平面图好像可以看出吸收塔10里的整个面积都被供液液管线16堵塞着，但实际并非如此。实际上，这一对称的结构设计中，其自由流通面积可达到近乎50%。此外，如果有要求，也有可能建造一台带有所公开的2或3层独立层12的吸收塔10，而仍然保留矮吸收塔和低能量消耗的特点。备用的生产能力也应包含在这两或三层独立层其中，同时又保持住总有效区域。在这一情况下，两或三层独立的喷淋层可以相互叠置起来，使之从顶部向下看似乎正好一样，或者喷淋层可以转动任何角度以适应布局。如果备用生产能力是结合在下方喷淋总管18上，一般就需要有两根供液的总管14，其中的一根是作为备用的。含有备用生产能力的下方喷淋总管18的取向可以同一至三层独立喷淋层12的取向不同。

现在参阅图7和8，示出的是同上述不同结构的单层喷淋装置12。这类喷淋层12只采用两根总管14，而不是前面所述的四根总管。它们的供液管线16也是不相同的。符合本发明的这类或许多其它的喷淋层12的设计也都是可能的，图7和8所示的设计仅是可能变化的代表。

Claims (23)

1、用于烟道气脱硫吸收塔的单层或多层喷淋装置，每一该喷淋层，包含：

a)至少两根固定在吸收塔附近的延长的总管；

b)每一根该总管上都固定有许多延长的供液管线，从该总管伸出的该供液管线是彼此错开的，以便交替地在相同或近乎相同的平面内延伸穿过塔内的烟道气的流路；以及

c)每一该供液管线上都固定有许多喷咀，该喷咀都成形成能喷淋到塔内的烟道气上的形状。

2、根据权利要求1的装置，其中每一该总管都是从一套单一的泵送装置供应其相应液体的。

3、根据权利要求2的装置，其中每一该总管及其相应的该供液管线，其直径沿其长度而缩小。

4、根据权利要求3的装置，其中至少有一根该总管是同该平面处在同一平面上的。

5、根据权利要求3的装置，其中两根该总管是处在同一平面上的。

6、根据权利要求3的装置，其中没有一根总管是在同一平面上的。

7、根据权利要求3的装置，其中该总管位于吸收塔的外面。

8、根据权利要求3的装置，其中该总管位于吸收塔的里面。

9、根据权利要求3的装置，其中至少有两根总管是处于吸收塔的同一侧。

10、根据权利要求9的装置，其中在塔同一侧的该总管，彼此在垂直方向上，和可能是在水平方向上，稍有一些偏离。

11、根据权利要求3的装置，其中该总管是位于吸收塔的对侧。

12、根据权利要求11的装置，其中在吸收塔的每一对侧有多至四根该总管。

13、根据权利要求12的装置，其中至少两根位于吸收塔对侧的该总管是处在同一平面上的。

14、根据权利要求3的装置，该装置还包含有流量分配装置，以使塔内的流动分配近乎相等。

15、根据权利要求3的装置，其中一根该总管是备用总管。

16、一种在烟道气脱硫吸收塔中喷淋烟道气的方法，该方法包括下列步骤

a）至少固定两根总管于吸收塔中;

b）固定许多供液管线在每一根该总管上，从每一根该总管上伸出的供液管线是相互错开的，以便交替地在同一平面或近乎同一平面延伸穿过塔内的烟道气流路;以及

c）固定一系列的喷咀到每一根该供液管线上，该喷咀都成形成能喷淋塔内烟道气的形状。

17、根据权利要求16的方法，该法还包括在吸收塔的同一侧安置至少两根该总管的步骤。

18、根据权利要求17的方法，其中在塔同一侧的两根该总管，彼此在垂直方向上，和可能在水平方向上，稍为偏离一点。

19、根据权利要求16的方法，该法还包括在塔的对侧安置两根该总管的步骤。

20、根据权利要求19的方法，其中总共有四根该总管，在塔的对侧各有两根。

21、根据权利要求20的方法，其中在塔对侧的至少两根该总管是处在同一平面上的。

22、根据权利要求16的方法，该法还包括塔里烟道气的分布近乎相等的步骤。

23、根据权利要求16的方法，其中一根该总管是备用的总管。

Images