專利名稱：一種煙氣處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煙氣處理設(shè)備，尤其是凈化排放一體化設(shè)備，屬于電力、冶金、環(huán) 保和化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其適合煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃燒化石燃料的鍋爐，比如火力發(fā)電廠或熱電廠，和冶金工業(yè)排放的煙道氣，含有SOx、 NOx、 HC1和HF等酸性氣態(tài)物質(zhì)，尤其其中的S03氣體，使得煙氣表現(xiàn)出酸露點(diǎn)腐蝕性。 煙氣的酸露點(diǎn)在100 150。C之間。為了確保煙氣排放過程中不出現(xiàn)酸露點(diǎn)腐蝕，煙氣排放時 的溫度比露點(diǎn)高15 25°C。
大量煙氣排放導(dǎo)致了酸雨污染。 一種解決酸雨污染的辦法就是煙氣處理，或稱煙氣凈化， 尤其采用堿性物質(zhì)為原料的煙氣脫硫(FGD， Flue Gas Desumirization)。 FGD中，常見的堿 性物質(zhì)是天然礦石原料，比如石灰石，即碳酸鈣，還有菱鎂礦石， 一種碳酸鈣和碳酸鎂的混 合礦石，還有人工合成的堿性物質(zhì)，包括弱堿氨和燒堿氫氧化鈉，為便于論述，分別將它們 稱為鈣法，鎂法，氨法和鈉法。FGD的凈化效率可以達(dá)到95-99%以上，因此是廣泛被采用 的方法。
常規(guī)FGD過程大都是濕式操作，即所采用的堿性物質(zhì)必須和水混合成為一種堿性水溶 液，再使之與煙氣密切接觸，而且為了提高接觸效率確保凈化效率，都采用極低濃度的水溶 液，比如鈣法中，每公斤煙氣需要10-30公斤的水溶液。如此操作條件下，煙氣經(jīng)過接觸設(shè) 備，或稱為處理設(shè)備和脫硫設(shè)備后，溫度顯然會低于酸露點(diǎn)，更嚴(yán)重的是，原存在于煙氣中 的S03會變?yōu)榱蛩崴犰F，使凈化后的煙氣顯示出強(qiáng)烈的酸腐蝕性。
解決這個問題的方法有兩種， 一是對原來的直接排放原煙氣(未經(jīng)凈化，且溫度在酸露 點(diǎn)以上，比如大于120°C)的煙囪(稱為原煙囪)進(jìn)行防腐蝕處理，再使得凈化煙氣回到原 煙囪排放，但其投資高，且對于老設(shè)備，比如老機(jī)組，鍋爐或燒結(jié)機(jī)，會存在長時間運(yùn)行中 斷，影響生產(chǎn)。為了彌補(bǔ)這種方法的缺陷，人們提出了另一種方法，就是直接在處理設(shè)備上 設(shè)置一根煙囪，稱為直排煙囪，或頂排煙囪，使得處理設(shè)備具有凈化排放一體化的功能，這 種方法投資低，且不會影響生產(chǎn)。
不過，實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)這種帶有直排煙囪的凈化排放一體化設(shè)備運(yùn)行較為困難，很難 達(dá)到預(yù)設(shè)的效果，包括凈化即脫硫效率低，原料消耗高，而且還會帶來白色煙羽污染，甚至 會產(chǎn)生煙雨，因而嚴(yán)重制約了這種設(shè)備的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是公開一種新型的煙氣處理設(shè)備，具體地公開了一種帶 有直排煙囪的煙氣處理排放一體化設(shè)備。
本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)在于，使凈化煙氣可以不經(jīng)過原煙囪排放，而直接從脫硫或處理設(shè)備 出口連接的直立煙筒，稱為直排煙囪或頂排煙囪直接排放，不需要對原煙囪進(jìn)行防腐蝕處理， 不中斷生產(chǎn)。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)創(chuàng)新在于，優(yōu)化了煙氣進(jìn)入所述處理設(shè)備的進(jìn)煙接口的定位方式， 以確保足夠的煙氣和吸收液接觸的時間，還不會使設(shè)備復(fù)雜化，同時在所說的直排煙囪體外設(shè)置了去除煙雨的結(jié)構(gòu)，具體地該結(jié)構(gòu)是一個具有保溫和絕熱功能的結(jié)構(gòu)，可以顯著減少煙 囪內(nèi)壁的煙氣冷凝水，從而顯著減少煙氣對冷凝水的夾帶，這樣就不會像現(xiàn)有的直排煙囪那 樣出現(xiàn)明顯的煙雨和泥雨現(xiàn)象，進(jìn)而使得凈化排放一體化設(shè)備能被正常應(yīng)用。
具體地，本實(shí)用新型公開的煙氣處理設(shè)備包括一個凈化塔，也稱為脫硫塔，在所說的凈 化塔的頂上設(shè)置有直排煙閨，其創(chuàng)新性還包括
圓筒形塔體；
連接在塔體底端的底板；
連接在塔體頂端的塔頂；
連接在塔體上的矩形進(jìn)煙接口，位置在距離地板的位置為塔體總高度的四分之一到三分 之二之間，所述進(jìn)煙接口的矩形短邊與矩形長邊的長度比例在0.25 0.5倍之間，且矩形長邊 長度是所述塔體內(nèi)徑的0.55 1.0倍之間，以便確保煙氣和吸收液具有足夠的接觸時間，確保 較高的凈化效率，同時也不會使處理設(shè)備復(fù)雜化，即既有較好的效率也有較低的投資；
連接在塔頂上的圓形或矩形出煙接口，位置在塔頂中心位置，或中心附近，所述出煙接 口面積(即與煙氣流通方向垂直的截面面積)是所述塔體面積(即與煙氣流通方向垂直的截 面面積)的0.10 0.30倍之間，這樣可以確保凈化塔有較低的阻力
在所述進(jìn)煙接口下方的塔體內(nèi)部設(shè)置了空氣鼓泡元件，以便實(shí)施氧化，將脫硫或凈化過 程中形成的亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽；
在所述進(jìn)煙接口上方的塔體內(nèi)部設(shè)置了液體霧化元件，該液體霧化元件帶有液體分配母 管和支管，以及霧化噴嘴，使得與煙氣接觸的具有凈化煙氣中酸性氣體作用的吸收液，或稱 洗滌吸收液得到均勻分布和細(xì)密的霧化，提高傳質(zhì)效率；
并且在所述液體霧化元件的上方還設(shè)置了氣液分離元件，該氣液分離元件中設(shè)置了兩段 填料，使得煙氣夾帶的細(xì)小液滴，甚至漿狀或泥狀液滴撞擊在填料上凝并為大液滴而被回收 下來，并且在氣液分離元件的部分的塔體上設(shè)置了進(jìn)水接口，其內(nèi)徑是所述塔體內(nèi)徑的 0.5 2.5%，與其中設(shè)置噴水器相連接，以便對填料進(jìn)行即時沖洗，防止泥漿粘附在填料表面， 堵塞煙氣通道；
在所述進(jìn)煙接口下方的塔體上還設(shè)置了空氣進(jìn)口和吸收液出口 ，并且所述空氣進(jìn)口距離 底板1.0 5.0m，所述吸收液出口距離底板0.5~2.5m，所述吸收液出口在所述空氣進(jìn)口的下 方，兩者在豎直方向上相距1.0 4.0m,并且該吸收液出口的內(nèi)壁直徑在塔體內(nèi)壁直徑的三十 分之一至十分之一之間，這樣可以防止鼓入的空氣從吸收液出口進(jìn)入塔體外設(shè)置的吸收液輸 送機(jī)，造成輸送困難；
設(shè)置在出煙接口之上，并與出煙接口直接相連接的直排煙囪，直排煙囪的橫截面為圓形， 或者近似圓形，其高度在20 100m之間，以保證恰當(dāng)?shù)臒煔馀欧艠?biāo)高；
連接在塔體上的吸收液進(jìn)口，它與塔體內(nèi)的液體霧化元件相連接，尤其與液體分配母管 相連接，其直徑是吸收液出口直徑的0.75~1.25倍之間，較好地，兩個接口的直徑相同；
設(shè)置在塔體外，并連接吸收液出口和進(jìn)口的吸收液循環(huán)管，以及與吸收液循環(huán)管相連接 的吸收液輸送機(jī)；
而且，
直排煙囪體外，最好是從上至下包裹有消煙雨構(gòu)件，并且在該構(gòu)件外還包裹有保護(hù)殼層， 所述消煙雨構(gòu)件的厚度在10 200mm之間，優(yōu)化地在80~150mm，最好在50~120mm之間，0.5W/C.m的材料制成，以便有效降低煙囪內(nèi)壁的煙氣冷 凝水量，從而減少煙氣夾帶進(jìn)而消除煙雨，所述保護(hù)殼層采用鋁質(zhì)材料制成，該保護(hù)層的厚 度在0.3 1.5mm，確保較輕的質(zhì)量和良好防護(hù)性能。
本實(shí)用新型公開的煙氣處理設(shè)備按照如下方式操作
含有S02， S03， N02， HC1/HF，煙塵等污染物的煙氣，從進(jìn)煙接口進(jìn)入凈化塔(也稱為 脫硫塔)，向上流動，與液體霧化元件分散霧化的洗滌吸收液(吸收液中含有堿性物質(zhì))逆流 接觸，發(fā)生氣-液兩相的傳質(zhì)、傳熱和液相中的化學(xué)反應(yīng)，脫出污染物。煙氣中的S02變?yōu)閬?硫酸鹽，S03變?yōu)榱蛩犰F，也有部分變?yōu)榱蛩猁}，HC1變?yōu)槁然?。這些酸性污染物的脫出 效率可達(dá)到95%。煙氣中的粉煤灰(塵)的脫出效率大于60%-90%。
洗滌吸收液為含有堿性脫硫劑、硫酸鹽及其結(jié)晶固體的漿狀水溶液，而且一般都是接近 硫酸鹽飽和，最好是被硫酸鹽飽和或過飽和的漿狀水混合物。
對于機(jī)組或鍋爐容量大，或者煙氣中S02濃度高的情況，如果采用溶解度極低的鈣原料 (鈣法)或鎂原料(鎂法)，洗滌液流量將十分巨大，煙氣必須經(jīng)過多組吸收液分散器，再進(jìn) 一步向上流動與氣液分離元件相接觸，除去煙氣夾帶的液滴，大都是含有固體的泥漿狀液滴。 同時對除液構(gòu)件還定期或間隙采用比較清潔的水沖洗，確保氣液分離元件的氣體通道通暢。
離開氣液分離元件后，煙氣繼續(xù)向上流動，穿過位于凈化塔頂部的出煙接口，進(jìn)入位于 凈化塔之上的直排煙囪，直接排入大氣。由于直排煙囪體外，尤其之從上至下都被消煙雨構(gòu) 件包圍著，確保了煙囪內(nèi)壁較少出現(xiàn)冷凝水，或很少出現(xiàn)冷凝水，這樣，煙氣通過煙囪就不 回夾帶冷凝水滴而出現(xiàn)煙雨了 。
另一方面，洗滌吸收液向下流動，與煙氣逆流接觸，回流到進(jìn)煙接口下面的塔體內(nèi)，被 空氣鼓泡元件分散鼓入的空氣氧化，使亞硫酸鹽變?yōu)榱蛩猁}，比如亞硫酸鈣變?yōu)榱蛩徜\并形 成石膏(即帶有兩個結(jié)晶水的硫酸鈣晶體)，或亞硫酸銨被氧化為硫酸銨，進(jìn)而結(jié)晶為對應(yīng)的 晶體。因此，這一段也被稱為氧化池，或氧化結(jié)晶池，尤其是吸收液循環(huán)槽。新鮮的脫硫劑 比如粒度在250-325目以上的石灰石粉沫漿液，氧化鎂/碳酸鎂漿液，或液化氨/氣化氨/氨水， 直接加到進(jìn)煙接口循環(huán)槽內(nèi)。吸收液在通過設(shè)置在凈化塔體外，通過循環(huán)管道與塔體相連接 的循環(huán)液輸送機(jī)被重復(fù)輸送到位于進(jìn)煙接口上方的塔體內(nèi)的液體霧化元件，以便使得凈化塔 實(shí)現(xiàn)煙氣處理的連續(xù)和穩(wěn)定運(yùn)行。
同時也必須從循環(huán)槽不斷排除吸收液，進(jìn)入后續(xù)加硫酸鹽固體分離和加工設(shè)備，以獲得 脫硫產(chǎn)品，固體硫酸鹽。
由上述公開的技術(shù)方案可見，本實(shí)用新型的煙氣處理排放一體化設(shè)備包括了四個部分 從下至上分別為空氣鼓泡元件、吸收液霧化元件、氣液分離元件和帶有消煙雨作用的直排煙 囪，使處理設(shè)備效率高，能耗低，投資低，同時還可以克服現(xiàn)有設(shè)備的缺點(diǎn)。


圖1為煙氣處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為直排煙囪的結(jié)構(gòu)立面圖。 圖3為直排煙囟的結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實(shí)施方式

參見附圖1-3，本實(shí)用新型的煙氣處理設(shè)備包括
圓筒形塔體l;連接在塔體1底端的底板4; 連接在塔體1頂端的塔頂10;
連接在塔體1上的矩形進(jìn)煙接口 2，位置在塔體1總高度的二分之一，且該矩形接口的 長邊是塔體l內(nèi)徑的0.86倍；
連接在塔頂10上的圓形出煙接口9，位置在塔頂中心位置，且出煙接口的內(nèi)徑是所述塔
體內(nèi)徑的0.5倍；
在進(jìn)煙接口 2下方的塔體1內(nèi)部設(shè)置了空氣鼓泡元件3;
在進(jìn)煙接口 2上方的塔體1內(nèi)部設(shè)置了液體霧化元件12，液體霧化元件12包括液體分
配母管、支管以及霧化噴嘴；
在液體霧化元件12的上方還設(shè)置了氣液分離元件11,氣液分離元件11包括兩段填料， 并且該氣液分離元件ll對應(yīng)的塔體l上還布置了進(jìn)水接口 15，其內(nèi)徑是塔體1內(nèi)徑的0.125%;
設(shè)置在出煙接口 9之上，并與出煙接口 9直接相連接的直排煙囪8，直排煙囪8的橫截 面為圓形，其高度為60m;
在進(jìn)煙接口 2下方的塔體1上設(shè)置了空氣進(jìn)口 14和吸收液出口 5，并且空氣進(jìn)口 14距 離所述底板43.0m，吸收液出口 5距離底板41.0m，即吸收液出口 5在空氣進(jìn)口 14的下方， 兩者在豎直方向上相距2.0m，此外，吸收液出口5的內(nèi)壁直徑是塔體1內(nèi)壁直徑的十二分之
設(shè)置在塔體1外，并連接吸收液出口 5和吸收液進(jìn)口 13的吸收液循環(huán)管7，以及與吸收 液循環(huán)管7相連接的吸收液輸送機(jī)6;
直排煙囪8的筒體801夕卜，從上至下包裹有消煙雨構(gòu)件802，并且在該構(gòu)件802外還包 裹有保護(hù)殼層803，所述消煙雨構(gòu)件802的厚度為120mm，所述消煙雨構(gòu)件802采用導(dǎo)熱系 數(shù)為0.12W/C.m的保溫材料制成，所述保護(hù)殼層803采用鋁質(zhì)材料制成，保護(hù)層厚度為0.6mm。
權(quán)利要求1、一種煙氣處理設(shè)備，包括凈化塔，并且所述凈化塔包括圓筒形塔體，連接在所述塔體底端的底板，連接在所述塔體頂端的塔頂，連接在所述塔體上的矩形進(jìn)煙接口，連接在所述塔頂上的圓形或者矩形出煙接口，其特征在于，所述進(jìn)煙接口位于所述塔體總高度的四分之一到三分之二之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)煙接口的矩形長邊長度是 所述塔體內(nèi)徑的0.55 1.0倍之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，所述出煙接口面積是所述塔體面 積的0.10 0.30倍之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，在所述進(jìn)煙接口下方的塔體內(nèi)部 設(shè)置了空氣鼓泡元件，在所述進(jìn)煙接口上方的塔體內(nèi)部設(shè)置了液體霧化元件，并且在所述液 體霧化元件的上方還設(shè)置了氣液分離元件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，在所述進(jìn)煙接口下方的塔體上設(shè) 置了空氣進(jìn)口和吸收液出口，并且所述空氣進(jìn)口距離所述底板1.0 5.0m，所述吸收液出口距 離所述底板0.5~2.5m。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，所述吸收液出口在所述空氣進(jìn)口 的下方，兩者在豎直方向上相距1.0 4.0m。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，在所述氣液分離元件的部分的所 述塔體上設(shè)置了進(jìn)水接口，并且所述進(jìn)水接口內(nèi)徑是所述塔體內(nèi)徑的0.5~2.5%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，在所述凈化塔頂上設(shè) 置有直排煙囪，并且所述直排煙囪與出煙接口相連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，在所述直排煙囪體外包裹有消煙 雨構(gòu)件。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的煙氣處理設(shè)備，其特征在于，所述的消煙雨構(gòu)件從上到下包 裹在所述直排煙囪體外，且所述消煙雨構(gòu)件的厚度在10 200mm之間，并在所述消煙雨構(gòu)件 外包裹一保護(hù)層，所述保護(hù)層的厚度在0.3 1.5mm之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型的煙氣處理設(shè)備，包括凈化塔和在凈化塔頂上設(shè)置的直排煙囪，并且所述凈化塔還包括圓筒形塔體，連接在塔體底端的底板，連接在塔體頂端的錐形塔頂，連接在塔體上的矩形進(jìn)煙接口和連接在塔頂上的圓形出煙接口，而且矩形進(jìn)煙接口位于塔體總高度的四分之一到三分之二之間，矩形長邊是所述塔體內(nèi)徑的0.55～1.0倍之間，出煙接口面積是塔體面積的0.1～0.3倍之間，尤其是，直排煙囪帶有去除煙雨的構(gòu)件，可以顯著減少煙囪內(nèi)壁的煙氣冷凝水，從而顯著減少煙氣對冷凝水的夾帶，消除煙雨或泥雨現(xiàn)象。
文檔編號B01D53/78GK201394419SQ20082015546
公開日2010年2月3日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者婁愛娟 申請人:婁愛娟