CN102921288A - 一种y型吸收板塔及用其进行烟气脱硫的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Y型吸收板塔及用其进行烟气脱硫的方法，Y型吸收板塔包括塔体、位于塔体顶部的烟气出口、位于烟气出口下方的喷淋层和位于塔体下部的烟气入口，喷淋层与烟气入口之间设有覆盖塔体横截面的Y型隔离器，Y型隔离器包括若干个紧邻布置的基础单元，基础单元包括：两块横跨塔体横截面且底部相向倾斜的条形孔板、与两块条形孔板底边相连且沿条形孔板长度方向紧邻布置的若干个集液斗、以及与集液斗底部连通的降液管，塔体外壁上且与Y型隔离器位置对应处设有至少一个与塔体连通的液层高度控制器。本发明的吸收塔较常规吸收塔占地面积小、高度低、脱硫效率高且脱硫能耗低。

Description

一种Y型吸收板塔及用其进行烟气脱硫的方法

技术领域

本发明涉及烟气治理技术领域，具体涉及一种Y型吸收板塔及用其进行烟气脱硫的方法。

背景技术

目前应用在化工、环保领域的气液接触反应的塔型主要有喷淋塔、鼓泡塔、筛板塔等。

喷淋塔主要为喷淋空塔，塔内布设有若干喷嘴，多层布置，这种塔型应用最广，特点是技术成熟，投资费用低，但反应效率不高，能耗较大。

托盘塔/穿流塔是喷淋塔的衍生塔型，在喷淋层的下部铺设多孔托盘，增加气液接触反应时间，气、液均从开孔中流过，这种塔型技术相对成熟，反应效率比喷淋空塔高，液气比有所降低；但托盘的阻力较大，气液流态不稳，与喷淋空塔相比技术及成本优势并不明显。

鼓泡塔的代表是日本的CT121型鼓泡塔，专利号为ZL200810226157.0的中国发明专利公开了一种用于脱除污染气体中的酸性气体的鼓泡塔，其包括：塔体；设置在塔体的上部的用于通入污染气体的进气口；位于所述进气口下方的用于喷淋液体的一层或多层喷淋母管，其中在每个喷淋母管上设置有许多喷嘴；位于所述的喷淋母管下方的隔板；位于隔板下方并且一端浸没在液体中的喷射管；穿过所述的隔板并且其一端位于隔板下方的用于加入或补充液体的补液管；设置在塔体的中下部并且与塔体的侧壁连通的除雾器和设置在除雾器之后的用于排出净化后的气体的排气口；一端伸入液体中的用于通入氧化气的氧化风管；用于搅拌液体的搅拌器；设置在塔体的下部用于排出塔内液体的排液管，任选地该排液管与用于加快液体排出的排浆泵连通。

鼓泡塔的特点是吸收反应效率高，设备少，但占地面积较大，系统阻力达到了3000Pa以上，运行费用较高。

筛板塔是一种成熟塔型，主要应用在化工领域，例如专利号为ZL201120559568.9的中国实用新型专利公开了一种用于烧结机烟气脱硫的筛板塔，属于资源与环境保护领域，装置包括吸收塔，吸收塔上设有烟气入口、烟气出口和脱硫剂入口，吸收塔内从上自下依次设有除雾层、喷淋层、筛板和浆池，脱硫剂入口位于烟气入口上方，筛板位于脱硫剂入口和烟气入口之间，筛板上方设有溢流堰，溢流堰将筛板分为溢流区和气液接触区，筛板的筛孔设于气液接触区，气液接触区位于筛板靠近脱硫剂入口的一侧，溢流区下方设有溢流管。

筛板塔的特点是吸收效率高，技术成熟，采取多层布置，阻力较大，由于筛孔较小，使用含固量较大的浆液时易发生堵塞。

发明内容

本发明提供了一种Y型吸收板塔及用其进行烟气脱硫的方法，解决现有吸收塔占地面积大、能耗高、易堵塞的问题。

一种Y型吸收板塔，包括塔体、位于塔体顶部的烟气出口、位于烟气出口下方的喷淋层和位于塔体下部的烟气入口，所述喷淋层与烟气入口之间设有覆盖所述塔体的横截面的Y型隔离器，所述Y型隔离器包括若干个紧邻布置的基础单元，

所述基础单元包括：两块横跨所述塔体横截面且底部相向倾斜的条形孔板、与两块所述条形孔板底边相连且沿条形孔板长度方向紧邻布置的若干个集液斗、以及与所述集液斗底部连通的降液管，

所述塔体外壁上且与Y型隔离器位置对应处设有至少一个与塔体连通的液层高度控制器。

本发明的塔体内安装有单层隔离器，隔离器由若干条形多孔吸收板组成，条形孔板与附属的集液斗、降液管组成的基础单元其截面形状似Y型，故称Y型吸收板塔。

优选地，所述降液管的底部开口为喇叭口。

集液斗主要收集喷淋液体以及从条形孔板斜面上流下的液体，与降液管一起呈方形漏斗状，沿两块条形孔板的底部紧邻布置，数量根据条形孔板长度定义；降液管尾部为扩散喇叭口状。沿两块长条孔板底部布置的集液斗、降液管与两块孔板一起构成一个基础单元。根据吸收塔面积与形状的不同，Y型隔离器由若干个基础单元组成，在塔内布设时只需铺设少量单向横梁，安装便利、成本节省，并且减小了对气流的阻挡。

Y型隔离器密集分布的降液管自流形成洗涤层，液体通过降液管尾部的扩散喇叭口形成一定的散射角度以覆盖吸收塔塔体整个截面，与烟气入口进入的含硫烟气进行初步接触反应，其脱硫效率为25～32％；对烟气进行降温，使烟气中水蒸气饱和，防止在Y型隔离器底面形成干湿交界面导致结垢。Y型隔离器液层底部的液体通过集液斗及降液管持续排至下方，增强了液层上下的新旧交替，保证液层的反应活性。

优选地，所述条形孔板与水平面的夹角为45～60°。

所述条形孔板与水平面的夹角更优选为60°。条形孔板横置，短边倾斜并与水平面夹角呈60°，每两块条形孔板按照V型布置且相互呈60°夹角。

优选地，所述条形孔板的宽度为80～150mm，更优选为100mm。

优选地，所述条形孔板的开孔孔径为10～15mm，开孔率为10～20％；开孔孔径更优选为12mm，开孔率更优选为17.6％，开孔为圆形，圆孔采用正三角形方式布置，即相邻三个孔之间的间距相同，孔间距优选设定为25mm，即t≈2.1(t＝孔间距/孔径)，根据实际情况t可设定在1.2～3之间。

优选地，两块所述条形孔板的底边间距为15～50mm，更优选为25mm。

Y型隔离器的条形孔板采用倾斜方式布置，孔板面积总和相当于吸收塔塔体截面积的1.6倍，单块条形孔板开孔率达到17.6％时，Y型隔离器的烟气过流面即达到28％；倾斜布置的条形孔板对烟气进行导流，干态下的阻力损失为400Pa以下；条形孔板上下间距最大的孔之间高程差仅为65mm，将液层压力差对气流造成的阻力影响降至合理范围，确保了气流分布均匀。

传统塔型的气液接触大多为正向逆流接触，相互冲击强烈，是气液相接触后流态失稳、分布不匀的重要诱因。本发明采用倾斜布置的条形孔板，液体沿条形孔板斜面流向集液斗，烟气沿开孔斜向进入，气液接触角度＜120°，形成的泡沫层更稳定；倾斜布置的条形孔板对气流产生导流作用，气流穿过圆孔后呈曲线上升态势，在液层中停留时间更长，反应更充分，经过Y型隔离器接触反应后烟气中的二氧化硫脱除率达到了92～98％。

优选地，所述喷淋层与Y型隔离器之间的距离为1～3m，设置数量为单层或多层。喷淋层喷入的液体流量根据实际情况设计。

优选地，所述液层高度控制器包括：与Y型隔离器顶面处的塔体连通的水平分流管、设置在水平分流管底部用于控制水平分流管内腔开度的控制插板、以及连通水平分流管尾部与塔体下部的溢流管。

更优选地，所述水平分流管的上方设有控制手轮，所述控制手轮通过螺杆与所述控制插板连接。方便对控制插板的调节。

所述的液层高度控制器用来控制Y型隔离器上部的液层高度，喷淋下来的部分液体通过Y型隔离器的降液管流下，其他液体需通过液层高度控制器持续、稳定的溢流进入吸收塔塔釜，液层高度维持不变；通过液层高度控制器内控制插板的高度调节，可调节液层的溢流位置高低，从而达到调整液层高度的目的。

液体经控制器进行持续稳定的溢流以保证液层高度维持不变，烟气量降低时，调节控制器插板至低位以降低液层高度，保证孔板不发生漏液现象，降低系统运行能耗；烟气量提高时，调高液层高度防止液泛及串流现象的发生，提高脱硫效率，确保了较大的操作弹性。

溢流管通入塔釜中下部，依靠塔釜自身的液位高度形成的压力防止气体通过。根据Y型隔离器面积的大小液层高度控制器可沿隔离器周边布置多个，以保证液层高度均匀。作为一种优选，液层高度控制器与烟气量进行联动以实现自动化控制。

所述的吸收塔截面可以是方形或圆形，作为一种优选，吸收塔截面积≤20m²时，采用方形截面吸收塔，有利于布置Y型隔离器，增大截面利用率；吸收塔截面积＞20m²时，采用圆形截面吸收塔，以保证结构强度。吸收塔截面积按空塔气速为4～6m/s进行设计。

本发明还提供了一种利用所述的Y型吸收板塔进行烟气脱硫的方法，包括：

由喷淋层喷淋的浆液富集在条形孔板处，一部分从降液管流出，在降液管的出口处形成洗涤层，与由烟气入口通入的烟气接触反应，一部分沉积在条形孔板上形成液层与穿过条形孔板的烟气进行吸收反应，液层的高度由液层高度控制器调节；

所述烟气由烟气入口通入塔体内，与Y型隔离器的降液管流下的浆液进行初步反应，然后穿过Y型隔离器的条形孔板进入条形孔板处的液层内与液层进行吸收反应，最后穿过液层进入喷淋层下方，继续与喷淋层喷淋下的浆液吸收进行吸收反应，最后经烟气出口排出。

本发明的有益效果：

传统的喷淋空塔、筛板塔、托盘塔(穿流塔)、CT121等吸收塔塔型，各有不足之处与应用局限性。传统的喷淋空塔液气比大，吸收塔高度高，塔径大；筛板塔在使用含固量较高的浆液时易发生堵塞现象，操作弹性低，气量变动会导致液泛或漏液现象发生；托盘塔(穿流塔)当截面积较大时托盘上气流分布不均匀，易发生气、液往复波动现象；CT121占地面积大，阻力高，设计难度高。

本发明的吸收塔较常规吸收塔占地面积减小近30％，相同处理能力的情况下，塔高降低3～5m，液气比相当于传统喷淋洗涤技术的25～33％，全塔阻力控制在1600Pa以下，Y型隔离器开孔较大，能够适应含固量25％以下的浆液，长期稳定运行而不发生堵塞现象。本发明的吸收塔不仅适用于新建工程，同时适用于有操作余量的改建项目，减少项目投资及运营成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为发明Y型隔离器沿图1所示的A向视图。

图4为本发明条形孔板的结构示意图。

图5为本发明吸收塔的流态分布示意图。

图中所示附图标记如下：

1、基础单元，2、条形孔板，3、集液斗，4、降液管，5、水平分流管，6、控制插板，7、控制手轮，8、溢流管，9、安装接口底边，10、烟气入口，11、入口空间，12、喷淋空间，13、喷淋层，14、喷头，15、出口空间，16、自流洗涤层，17、液层，18、塔体。

具体实施方式

如图1所示，一种Y型吸收板塔，包括塔体18，本实施方式中，塔体18的横截面为方形，塔体18内靠近顶部处设置喷淋层13，喷淋层13由母管和设置在母管上的若干喷头14组成，喷淋层13根据需要可以设置为单层或多层；喷淋层13上方形成出口空间15，出口空间15顶部为烟气出口(图中为示出)；在喷淋层13下方2m处设置Y型隔离器，Y型隔离器与喷淋层13之间的空间为喷淋空间12；在Y型隔离器以下的塔壁上设置烟气入口10，烟气入口10与Y型隔离器之间的空间为入口空间11；在入口空间11的下部为塔体18的塔釜；在塔体18外壁与Y型隔离器位置对应处设置液层高度控制器，本实施方式中，液层高度控制器设置为1个。

如图1～3所示，Y型隔离器覆盖塔体18的整个横截面，由若干个基础单元1(图2中的虚线框部分)紧邻排布组成，每个基础单元1包括两块底部相向倾斜的条形孔板2、与两块条形孔板2的底边连接的集液斗3和与集液斗3底部连通的降液管4。

条形孔板2为基础单元1的主要部件，结构如图4所示，本实施方式中，为宽度为100mm的钢板，长度根据实际情况定义，适应塔体18的宽度，保证横快整个塔体18的横截面，板上开有4排孔径为12mm的圆孔，孔间距为25mm，两排圆孔错开布置，相邻三个圆孔间距同为25mm，开孔率为17.6％。

如图3所示，每个基础单元1中，两块条形孔板2横置，短边倾斜并与水平面之间呈60°夹角，呈V型布置，，两块板之间呈60°夹角，两块条形孔板2底边之间的间距为25mm，沿条形孔板2的长度方向，紧邻布置若干个集液斗3，集液斗3的上边缘与两块板的底边紧密连接，在每个集液斗3的底部连通一根降液管4，浆液管4向塔釜方向延伸，尾部为扩散喇叭口，集液斗3和降液管4一起构成方形漏斗状。

如图1、图2所示，在塔体18外壁上且与Y型隔离器位置对应处设置一个液层高度控制器，在Y型隔离器上方的塔壁上设置一个开口，该开口的底边与Y型隔离器的顶面齐平，在塔体18外壁设置一个与该开口连通的水平分流管5，水平分流管5的安装接口底边9与条形孔板2的底边齐平，水平分流管5的尾部通过一根溢流管8与塔釜的中下部连通。

在水平分流管5的底部设置一个控制插板6，控制插板6沿竖直向穿过管壁插入水平分流管5中，控制插板6的上沿位于水平分流管5的内腔中，在水平分流管5的上方管壁上设置一个控制手轮7，控制手轮7通过一根伸入内腔内的螺杆与控制插板6的上沿连接，旋转控制手轮7调节控制插板6的上沿在内腔中的高度，调节内腔的开度，达到控制Y型隔离器中液层上液层的高度。

如图5所示，为发明吸收塔中的流态示意图，烟气自烟气入口11进入塔体18内，自下而上运动，液体自喷淋层13喷入塔体18内，自上而下落到Y型隔离器上并形成一定高度的液层17，部分液体经集液斗3收集后由降液管4尾部呈伞状排下形成自流洗涤层16，自流洗涤层16对入口空间11内的烟气进行降温与一次接触，烟气经一次接触后上升至各个条形孔板2下方，由于条形孔板2过流面积远小于塔体18截面积，烟气流速增大并高速穿过条形孔板2上的圆孔，托住液层17防止液体从圆孔下落，烟气与液层17进行二次接触反应后进入喷淋空间12，并在喷淋空间12与喷淋液体进行三次接触反应后上升至出口空间15，最后由烟气出口排出。

运行过程中根据实际工况需求对液层17的高度进行调节，由液层高度控制器进行控制，旋转控制手轮7调节控制插板6的高度，液体需跨过控制插板6的上沿进行溢流，控制插板6高度越高，液层17高度越高，反之既降低，溢流液体进入溢流管8后导入塔体18的塔釜底部。应用例

某电厂1×130t/h燃煤锅炉烟气脱硫系统，标况烟气量为17万Nm³/h，入口烟气温度130℃，入口二氧化硫浓度4000～5000mg/Nm³，采用本发明吸收塔，塔截面为方形，面积11m²，塔高16m，采用单层喷淋，喷淋量为680m³/h，满负荷状态下全塔阻力1500Pa，运行近一年，平均脱硫效率为98.5嘛检修周期为6000h，运行费用较常规喷淋空塔技术降低9～16％。

Claims (10)

1.一种Y型吸收板塔，包括塔体、位于塔体顶部的烟气出口、位于烟气出口下方的喷淋层和位于塔体下部的烟气入口，其特征在于，

所述喷淋层与烟气入口之间设有覆盖所述塔体的横截面的Y型隔离器，

所述Y型隔离器包括若干个紧邻布置的基础单元，

所述基础单元包括：两块横跨所述塔体横截面且底部相向倾斜的条形孔板、与两块所述条形孔板底边相连且沿条形孔板长度方向紧邻布置的若干个集液斗、以及与所述集液斗底部连通的降液管，

所述塔体外壁上且与Y型隔离器位置对应处设有至少一个与塔体连通的液层高度控制器。

2.根据权利要求1所述的Y型吸收板塔，其特征在于，所述降液管的底部开口为喇叭口。

3.根据权利要求1所述的Y型吸收板塔，其特征在于，所述条形孔板与水平面的夹角为45～60°。

4.根据权利要求3所述的Y型吸收板塔，其特征在于，所述条形孔板的宽度为80～150mm。

5.根据权利要求4所述的Y型吸收板塔，其特征在于，所述条形孔板的开孔孔径为10～15mm，开孔率为10～20％。

6.根据权利要求5所述的Y型吸收板塔，其特征在于，两块所述条形孔板的底边间距为15～50mm。

7.根据权利要求1所述的Y型吸收板塔，其特征在于，所述喷淋层与Y型隔离器之间的距离为1～3m，设置数量为单层或多层。

8.根据权利要求1～7任一权利要求所述的Y型吸收板塔，其特征在于，所述液层高度控制器包括：

与Y型隔离器顶面处的塔体连通的水平分流管、设置在水平分流管底部用于控制水平分流管内腔开度的控制插板、以及连通水平分流管尾部与塔体下部的溢流管。

9.根据权利要求8所述的Y型吸收板塔，其特征在于，所述水平分流管的上方设有控制手轮，所述控制手轮通过螺杆与所述控制插板连接。

10.一种利用权利要求1所述的Y型吸收板塔进行烟气脱硫的方法，其特征在于，包括：

由喷淋层喷淋的浆液富集在条形孔板处，一部分从降液管流出，在降液管的出口处形成洗涤层，与由烟气入口通入的烟气接触反应，一部分沉积在条形孔板上形成液层与穿过条形孔板的烟气进行吸收反应，液层的高度由液层高度控制器调节；

所述烟气由烟气入口通入塔体内，与Y型隔离器的降液管流下的浆液进行初步反应，然后穿过Y型隔离器的条形孔板进入条形孔板处的液层内与液层进行吸收反应，最后穿过液层进入喷淋层下方，继续与喷淋层喷淋下的浆液吸收进行吸收反应，最后经烟气出口排出。

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