專利名稱：煙道氣洗滌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明普遍涉及用于從公用事業(yè)和工業(yè)燃燒后的氣體中除去微粒物質(zhì)和酸性氣體的氣液接觸器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種噴淋塔，其配置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使此結(jié)構(gòu)中的噴淋器位于大約與塔的入口管相等的高度，這樣可使塔的整體高度最小化。
背景技術(shù)：
氣液接觸器被廣泛用于從公用事業(yè)和工廠產(chǎn)生的燃燒氣或煙道氣中除去如氣體和微粒的物質(zhì)。通常特別關(guān)注的是礦物燃料燃燒和不同工業(yè)操作所產(chǎn)生的二氧化硫(SO2)和其它酸性氣體。人們知道這些氣體危害環(huán)境，把它們排放至大氣必須符合凈化空氣法規(guī)的規(guī)定。使用噴淋塔或其它類型的氣液接觸器除去這些氣體的方法主要用于濕煙道氣脫硫。
通過(guò)使用氣液接觸器的凈化通常是這樣的過(guò)程；氣體向上通過(guò)一個(gè)塔并與一種凈化氣體的下行液體逆流接觸。典型的濕煙道氣脫硫過(guò)程引入了鈣基漿液或者鈉基或氨基溶液，此處使用的漿液是固體和液體的混合物，其中固體含量可為任意想要的水平，此處包括在極端條件下被稱為濕固體的漿液，鈣基漿液的例子為石灰石(碳酸鈣；CaCO3)漿液和水與生石灰(氧化鈣；CaO)所生成的熟石灰(氫氧化鈣，Ca(OH)2)漿液。這些漿液與酸性氣體反應(yīng)形成的沉淀物可被收集起來(lái)進(jìn)行處理和再利用。堿性漿液與煙道氣中如二氧化硫，氯化氫(HCl)和氟化氫(HF)的酸性氣體的緊密接觸，導(dǎo)致漿液吸收這些氣體。之后，這些漿液被聚積在槽中。
一種已知類型的氣液接觸器是一種噴淋塔10，

圖1的截面圖表示此種噴淋塔的一個(gè)例子。噴淋塔10通常是豎直結(jié)構(gòu)，包括配備了入口管12的塔14，燃燒后的氣體通過(guò)入口管進(jìn)入塔14。象塔14其它部分一樣，入口管12優(yōu)選為高鎳合金制成，以便提高抗腐蝕性。入口管12上方為低排噴淋頭16，其向塔14內(nèi)噴淋通常為堿性漿液的凈化液20。典型的高排噴淋頭18在低排噴淋頭16之上，額外位置上的噴淋頭可滿足某種給定應(yīng)用的需要。需要一組或多組泵26通過(guò)把液體從槽30打入噴淋頭16和18來(lái)循環(huán)凈化液。各排噴淋頭16和18可單獨(dú)裝備有泵26，以提高泵送和噴淋操作的靈活性來(lái)適應(yīng)不同要求的洗滌操作。
噴淋液20與上升通過(guò)塔14的煙道氣緊密接觸產(chǎn)生凈化作用，其中的液體與夾裹或反應(yīng)的氣體被收集在塔14底部的槽30中。凈化后的氣體繼續(xù)上升通過(guò)塔14，然后通常通過(guò)一個(gè)除霧器22，之后氣體或經(jīng)過(guò)加熱或直接通過(guò)煙囪24排入大氣。
基于結(jié)構(gòu)方面的考慮，按常規(guī)的設(shè)計(jì)，通常把入口管12的寬度限制在大約塔14直徑的2/3。此外，第一排噴淋頭16必須在入口管12之上約6至10英尺(約2～3米)的位置，以便提供適當(dāng)?shù)臍庖簜髻|(zhì)時(shí)間，在此期間氣體被液體吸收，而且可防止噴淋液20進(jìn)入入口管12，否則入口管則需要定期清除其中堆積的漿液和微粒。按慣例也要把煙道氣在入口管12中的流速限制在約每秒六十英尺(約每秒15～18米)，以維持一個(gè)可接受的壓降和塔14中的氣體分布。上述限制通常界定了入口管12的高度和第一排噴淋頭16相對(duì)入口管12的位置。
基于以上考慮，可以看出為了適應(yīng)增加通過(guò)噴淋塔10的煙道氣流量，塔的直徑，入口管12的高度與第一排噴淋頭16在入口管12之上的距離都必須增加。所以，噴淋塔10的總體尺寸和垂直高度最終決定于被洗滌的煙道氣量。然而，較高的噴淋塔10需要更大功率的泵26去將液體打入噴淋頭16和18，泵的壓頭也一定增加以便將噴淋頭16和18置于入口管12之上足夠高的地方。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看出，鑒于上述考慮的因素，為使塔的制造，運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)費(fèi)用和洗滌操作費(fèi)用最低，就要盡可能降低煙道氣噴淋塔的高度。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種從公用事業(yè)和工業(yè)裝置產(chǎn)生的煙道氣中除去微粒物質(zhì)和酸性氣體的煙道氣洗滌裝置。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是這種洗滌裝置是這樣構(gòu)造和配置，以便使此裝置在給定的煙道氣處理能力下，使其高度最低。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是使洗滌裝置采用的構(gòu)造和配置可以減少其制造和材料費(fèi)用。
最后，本發(fā)明仍有另一個(gè)目的是洗滌裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)的配置使裝置中的噴淋頭的位置與入口管的相對(duì)位置大致一致。
本發(fā)明提出了一種用于從公用事業(yè)和工廠單元操作所產(chǎn)生的煙道氣中除去氣體和微粒物質(zhì)的噴淋塔。此噴淋塔通常包含一個(gè)具有下端和上端的塔，和一個(gè)靠近塔下端的槽，此槽作為諸如某種堿性漿液的液體的貯槽，這種液體被用于從煙道氣中除去氣體和微粒物質(zhì)。一套泵裝置可較好地把堆積在槽中的液體打入塔中的噴淋裝置。塔中槽的上方有一個(gè)入口，煙道氣通過(guò)入口進(jìn)入塔內(nèi)。
塔中靠近入口為一折返裝置，其具有一個(gè)與塔連接的上端和一個(gè)開口的下端，此折返裝置為圓柱形式或上端直徑比下端大的圓錐形式。開口優(yōu)選至少部分垂直位于入口的下方，這樣通過(guò)入口進(jìn)入塔的煙道氣垂直向下并朝向開口上升通過(guò)塔。至少一排噴淋咀在折返裝置中且鄰近其開口，如此布置這些噴淋咀是為了使液體積聚在槽中。
最后，本噴淋塔優(yōu)選包括一種在噴淋裝置上方的除霧裝置，它能從流過(guò)塔的煙道氣中除去液體微粒。出口位于塔的上端，凈化后的煙道氣從出口離開噴淋塔。
由于噴淋塔的結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)折返裝置，最低排噴淋裝置的高度可大約與入口高度一致，如果需要，可低于入口高度。結(jié)果，在給定入口高度時(shí)噴淋塔的整體高度可最小化，這時(shí)最低排噴淋裝置不必置于入口以上足夠高度，就可提供適當(dāng)?shù)臍庖簜髻|(zhì)時(shí)間。結(jié)果，此塔的制造，操作和維護(hù)費(fèi)用也可最低。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下詳細(xì)描述將更為清楚。
附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明的上述的和其它的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下結(jié)合附圖的描述將更為清楚，在附圖中圖1所示的是一種早期技術(shù)的噴淋塔的剖面圖；圖2所示的是本發(fā)明第一種實(shí)施方案的噴淋塔剖面圖；和圖3所示的是本發(fā)明第二種實(shí)施方案的噴淋塔剖面圖。發(fā)明詳述圖2和圖3舉例說(shuō)明本發(fā)明的噴淋塔形式的煙道氣洗滌器110和210。如圖所示，塔110和210具有與圖1所示早期技術(shù)的塔10相似的結(jié)構(gòu)。但是為符合本發(fā)明，塔110和210都包括折返裝置或裙板128或228，其能使塔110和210的總體高度最小化。結(jié)果，塔110和210的制造，操作和維護(hù)費(fèi)用都明顯降低了。
盡管只是闡述塔110和210的特殊結(jié)構(gòu)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易將本發(fā)明的原理應(yīng)用于從大量氣體中除去不受歡迎的氣體、霧、灰塵、臭氣、煙和/或微粒物質(zhì)的各種設(shè)備中去。
圖2所示噴淋塔110通常有一個(gè)包括塔114的垂直結(jié)構(gòu)。如圖所示，塔114有一個(gè)上部分，一個(gè)比上部分截面大的下部分和一個(gè)在上下部分間起連接作用的錐面。塔114的下部分裝備有一個(gè)讓煙道氣通入塔114的入口管112，其在塔114周邊上形成開口。煙道氣的來(lái)源可包含礦物燃料燃燒或通過(guò)不同工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的不受歡迎的氣體或微粒物質(zhì)。
圖1所示的早期技術(shù)的噴淋塔，貯存液體的貯罐或槽130位于塔110的下端。為了從煙道氣中除去酸性氣體和微粒物質(zhì)，雖然其它類的洗滌液已知且可被使用，但典型的洗滌液為堿性漿液，且通常包含懸浮在水中的生石灰(氧化鈣；CaO)或石灰石(CaCO3)。泵126與槽130之間可以流通，以便把漿液從槽130輸送至塔114中的各排噴淋頭116和118。塔114中的噴淋頭116和118產(chǎn)生噴淋漿液120，以便使噴淋液120與上升通過(guò)塔114的煙道氣緊密接觸。經(jīng)過(guò)洗滌作用后，漿液與溶解或反應(yīng)后的氣體被收集在塔114底部的槽130中。從圖2所示噴淋頭可以預(yù)知其它類型的設(shè)備也可以用于把漿液送入塔113，包括噴霧器和塔板。
位于入口管112上方且在塔114上部分中是本領(lǐng)域中已知的任一類型的除霧器122。在除霧器112上方為一煙囪124，加熱的或直排大氣的氣體通過(guò)煙囪流出噴淋塔110。
各種獨(dú)立構(gòu)件通常為傳統(tǒng)的或本領(lǐng)域已知的類型，因此不包括在本發(fā)明的主題中。其結(jié)構(gòu)也不包含在本發(fā)明所限制的范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明，裙板128鄰近入口管112且配置在塔114中，通常在塔114的下部分中。裙板128是圓筒形，盡管其它形狀也可使用。裙板128上端與塔114的壁相連，同時(shí)下端懸于槽130上。裙板128下端為一開口，經(jīng)入口管112的煙道氣通過(guò)開口進(jìn)入塔114，并進(jìn)入塔114的上部分。如圖所示，整個(gè)開口低于入口管112，盡管可預(yù)知裙板128的下端能夠在靠近入中管112處終止。裙板128的開口優(yōu)選位于水平面上，這樣煙道氣將沿著裙板128的周長(zhǎng)進(jìn)入塔114。結(jié)果，煙道氣在塔114中的分配明顯加強(qiáng)了，籍此提高了塔114的氣液傳質(zhì)特性。
噴淋頭116和118的低排116位于裙板128中且大致與入口管112等高。如以上所述，低排噴淋頭116將堿性漿液引入塔114，形成噴啉液120。其次，噴淋頭116和118的高排118位于低排噴淋頭116上方且在塔114的上部分內(nèi)。額外的噴淋頭可在需要足夠漿液除去煙道氣中的不受歡迎的組分時(shí)使用。凈化后的氣體繼續(xù)上升通過(guò)塔114和從氣體中除去液體微粒的除霧器122。之后，氣體繼續(xù)通過(guò)煙囪124并進(jìn)入大氣。
如上所述，通過(guò)讓低排噴淋頭116比早期技術(shù)的噴淋塔更靠近入口管112，使用裙板128減小了塔114的高度。例如，先前技術(shù)的噴淋塔要求最低排噴淋頭位于入口管上方至少約6英尺(2米)的高度，本發(fā)明的低排噴淋頭116位于大約與入口管112相等的高度，籍此減小塔114的整體高度約六英尺(兩米)。
裙板128還有其它的好處，因?yàn)樗ㄟ^(guò)沿著它的低端周長(zhǎng)引入煙道氣，所以促進(jìn)了煙道氣在塔114中的分配。結(jié)果，入口管112的高度也可以被最小化，這樣，煙道氣在入口對(duì)面塔114的壁處形成滯流層的趨勢(shì)減小了，否則將導(dǎo)致煙道氣在塔114中分布不均。此外，由于入口管112不直接接觸堿性漿液，其材質(zhì)可用碳鋼代替在早期技術(shù)中通常使用的更昂貴的高鎳合金。
本發(fā)明所述的噴淋塔的額外優(yōu)點(diǎn)是可以使用較低功率的泵，因?yàn)椴?30與噴淋頭排116和118之間的垂直距離減小了。雖然裙板126的出現(xiàn)使氣體一側(cè)壓降稍高，此影響導(dǎo)致的操作費(fèi)用增加比由于減小塔114和噴淋頭116和118的高度帶來(lái)的操作費(fèi)用的降低小得多。
圖3說(shuō)明的是本發(fā)明的第二種實(shí)施方案。與第一種實(shí)施方案相同，圖3中噴淋塔210具有包含塔214的垂直結(jié)構(gòu)。與前面一樣，塔214的下部分裝備有讓煙道氣通入塔214的入口管212，和一個(gè)位于塔210下端的裝堿性漿液的槽230。塔214上部分中有除霧器222和煙囪224。
與圖2的第一種實(shí)施方案相反，塔214的上部分通常為相同的尺寸和形式。因此按照本發(fā)明的第二種實(shí)施方案，裙板228為圓錐形式，裙板下端截面比上端小。與前一種實(shí)施方案相同，裙板228上端與塔214的壁相連，同時(shí)下端懸于槽230之上。裙板下端為一開口，從入口管212來(lái)的煙道氣通過(guò)開口進(jìn)入塔214，再進(jìn)入塔214的上部分。噴淋頭216和218中的低排噴淋頭216位于裙板228中，大約與入口管212等高，同時(shí)噴淋頭216和218中的高排噴淋頭218位于塔214的上部分內(nèi)，用泵(未畫出)將漿液從槽230打入塔214和裙板218中的噴淋頭216和218中。
除了改變?nèi)拱?28的結(jié)構(gòu)以外，第二種實(shí)施方案的噴淋塔210還與第一種實(shí)施方案的噴淋塔110的不同之處是，其包含一個(gè)位于槽230中的隔離部分234，隔離部分中的漿液被輸送至位于塔214下部分與裙板228之間的一排或多排噴淋頭232，泵238將漿液從隔離部分234中打入噴淋頭232。通過(guò)閥240，部分漿液被輸送至本領(lǐng)域常用類型的脫水裝置(未畫出)中以便從漿液中析出如石膏(CaSO4·2H2O)的固體沉淀。
因?yàn)閴A是加至槽230而不是隔離部分234內(nèi)，從隔離部分234中抽取的漿液的pH值較低。如此，噴淋頭232可吸收二氧化硫和降低pH值，以便使石灰石更快溶解。如果石膏是所想要的漿液副產(chǎn)品，石膏將會(huì)更高純度，而且洗滌過(guò)程的總體堿消耗量將會(huì)降低。噴淋塔210優(yōu)選包含的曝氣器236幫助在槽230內(nèi)的漿液中分散氧氣和固體。如本領(lǐng)域所知被漿液反應(yīng)劑吸收的二氧化硫與漿液中的水生成亞硫酸根(SO32-)。氧氣通過(guò)風(fēng)機(jī)或其它適當(dāng)設(shè)備(未畫出)引入漿液，以便有助于將亞硫酸根氧化為硫酸根(SO42-)，之后硫酸根可與鈣基漿液反應(yīng)生成洗滌過(guò)程中的可出售的副產(chǎn)品石膏。
如上所述，可以看出第二種實(shí)施方案中的裙板228可通過(guò)允許低排噴淋頭鄰近入口管212來(lái)減小塔214的總體高度。如本發(fā)明的第一種實(shí)施方案所記敘的，裙板228提供的其它優(yōu)點(diǎn)是改進(jìn)了煙道氣在塔214中的分布，減小了入口管高度和能用碳鋼制作入口管212。此外，噴淋塔210的特點(diǎn)在于石灰石可更快溶解和漿液具有較低pH值，這樣可以得到高純度的石膏副產(chǎn)品且總體堿消耗量較低。
盡管我們的發(fā)明已被以優(yōu)選實(shí)施方案形式描述，顯然其它形式也可被本領(lǐng)域的技術(shù)人員采用，如同在與本圖不同結(jié)構(gòu)的噴淋塔的其它氣液接觸器內(nèi)合并本發(fā)明所述的特征。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅被限制在以下權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于除去煙道氣中的氣體和微粒物質(zhì)的洗滌裝置，本洗滌裝置包括一個(gè)具有下端和上端的通道；一個(gè)把煙道氣引入通道的入口；一個(gè)在通道內(nèi)靠近入口的折返裝置，此折返裝置具有與通道連接的上端和開口的下端；從入口來(lái)的煙道氣通過(guò)開口進(jìn)入通道，開口至少在一部分入口下面；將流體引入折返裝置的裝置，以便除去煙道氣中的氣體和微粒物質(zhì)；和一個(gè)在通道上端，使氣體離開通道的出口。
2.權(quán)利要求1的洗滌裝置，其中引入裝置位于折返裝置內(nèi)。
3.權(quán)利要求1的洗滌裝置，其還包括把流體引入折返裝置和通道之間的裝置。
4.權(quán)利要求1的洗滌裝置，其中折返裝置上端的直徑比下端大。
5.權(quán)利要求1的洗滌裝置，其中折返裝置的開口完全在入口下方。
6.權(quán)利要求1的洗滌裝置，其中還包括第二種引入流體的裝置，通道中的第二種引入裝置位于折返裝置上方。
7.權(quán)利要求1的洗滌裝置，其還包括從流過(guò)通道的氣體中除霧的裝置。
8.權(quán)利要求1的洗滌裝置，其還包括位于通道下端的槽和將聚積在槽中的流體泵送至引入裝置的裝置。
9.權(quán)利要求8的洗滌裝置，其還包括在將流體輸送至引入裝置之前從流體中除去固體的裝置。
10.一種用于除去煙道氣中的氣體和微粒物質(zhì)的噴淋塔，所述噴淋塔包括一個(gè)具有下端和上端的塔；一個(gè)位于塔下端的槽；一個(gè)位于槽上方，把煙道氣引入塔的入口；一個(gè)在塔內(nèi)靠近入口的折返裝置，本折返裝置具有與塔連接的上端和開口的下端，從入口來(lái)的煙道氣通過(guò)開口進(jìn)入塔內(nèi)，開口位于入口下方和槽的上方；接近折返裝置處有多個(gè)噴淋器，這些噴淋器適合噴淋某種流體，以便從煙道氣中除去氣體和微粒物質(zhì)，之后此流體聚積在槽中；將槽中聚積的流體泵送至多個(gè)噴淋器的裝置；和一個(gè)位于塔上端，使氣體離開塔的出口。
11.權(quán)利要求10的噴淋塔，其中多個(gè)噴淋器位于折返裝置內(nèi)部。
12.權(quán)利要求10的噴淋塔，其中多個(gè)噴淋器位于折返裝置外部。
13.權(quán)利要求10的噴淋塔，其中折返裝置為圓柱形式。
14.權(quán)利要求10的噴淋塔，其中折返裝置上端的直徑比下端大。
15.權(quán)利要求10的噴淋塔，其中塔下端有一個(gè)擴(kuò)張部分，折返裝置位于該擴(kuò)張部分內(nèi)。
16.權(quán)利要求10的噴淋塔，其還包括第二種噴淋流體的裝置，此第二種噴淋裝置位于塔內(nèi)。
17.權(quán)利要求10的噴淋塔，其還包括在流體輸送至多個(gè)噴淋器之前從中除去固體的裝置。
18.權(quán)利要求10的噴淋塔，其還包括向聚積在槽中的流體送氣的裝置。
19.權(quán)利要求10的噴淋塔，其還包括一組位于槽中的隔離板，和從隔離板中抽取流體的輸送裝置。
20.一種用于除去煙道氣中氣體和微粒物質(zhì)的噴淋塔，本噴淋塔包含一個(gè)具有下端和上端的塔；一個(gè)位于塔下端的槽；一個(gè)位于槽上方，把煙道氣引入塔的入口；一個(gè)在塔內(nèi)鄰近入口的折返裝置，此折返裝置具有與塔連接的上端和開口的下端，從入口來(lái)的煙道氣從開口進(jìn)入塔內(nèi)，圓柱形的開口位于入口下方和槽的上方；第一類的多個(gè)噴淋器在折返裝置內(nèi)，它們用于噴淋某種流體，以從折返裝置內(nèi)煙道氣中除去氣體和微粒物質(zhì)，之后流體在槽中聚積；第二類的多個(gè)噴淋器在塔內(nèi)位于第一類噴淋器上方，它們用于噴淋某種流體，以從煙道氣中除去氣體和微粒物質(zhì)，之后流體在槽中聚積；將聚積在槽中的流體泵送至第一類和第二類多個(gè)噴淋器的裝置；和一個(gè)位于塔上端，讓氣體離開塔的出口。
全文摘要
一種用于從煙道氣中除去氣體和微粒物質(zhì)的噴淋塔(114)，這種煙道氣是公用事業(yè)和工業(yè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的。本噴淋塔的配置使得其整體高度最小化，也使塔的制造，操作和維護(hù)費(fèi)用最小化，一個(gè)槽(130)位于塔的底部，作為用于從煙道氣中除去氣體和微粒物質(zhì)的堿性漿液的貯槽。此漿液被從槽中泵送入塔中的噴淋裝置(116，118)。槽上方有一個(gè)讓煙道氣通過(guò)并進(jìn)入塔的入口(112)。按塔中布置，鄰近入口處為上端與塔連接且下端為一開口的折返裝置(128)。噴淋裝置位于折返裝置中，優(yōu)選為大致與入口等高，以便能減少塔的整體高度。
文檔編號(hào)B01D53/78GK1168642SQ95196632
公開日1997年12月24日 申請(qǐng)日期1995年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月5日
發(fā)明者D·J·拉斯羅 申請(qǐng)人:通用電氣公司