[发明专利]螺旋气流式湿法烟气脱硫工艺及其喷淋塔

说明书

技术领域

本发明涉及石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术，具体地指一种螺旋气流式湿法烟气脱硫工艺及其喷淋塔。

背景技术

酸雨问题是当今人类面临的全球性环境问题之一，燃煤产生的硫氧化物SO₂和氮氧化物NO污染是我国酸雨的主要原生物。由于我国的能源结构以煤炭为主，在我国电力工业中，火电一直占总发电量的70％左右，燃煤发电厂是我国大气污染的第一大污染源。对电厂烟气污染进行控制是实现经济、社会、环境协调发展的要求，也是发挥我国煤炭储量优势、实现燃煤电厂自身可持续发展的要求。传统燃煤电站烟气脱硫技术一般分为湿法、半干法和干法脱硫等几种，其中湿法脱硫技术应用得最为广泛。在湿法脱硫技术中，石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术最为成熟，运行可靠性最高，其原理是将烟气中的二氧化硫直接与磨细的石灰石悬浮浆液接触，使石灰石浆液与二氧化硫发生反应被吸收，从而达到脱硫的目的。针对石灰石浆液脱硫技术，科研人员经过多年研究，至今已形成了各具特色的喷淋吸收塔、填料吸收塔、双回路吸收塔、复合吸收塔等多种设备。

目前，在工业上应用的石灰石—石膏湿法烟气脱硫设备主要是喷淋吸收塔。为防止设备结垢、堵塞等现象的发生，保证烟气脱硫系统正常运行，喷淋吸收塔的反应区普遍采用空塔喷淋结构，使烟气与浆液逆向接触、烟气中的二氧化硫向吸收剂浆液中扩散传质，其吸收反应速度及效率取决于烟气与浆液的相对速度、接触面积、停留时间等多种因素。

为了保证脱硫效率，需要烟气与浆液充分接触，这就需要在喷淋塔中安装多层喷淋装置、多层除雾装置等设备，使烟气和吸收剂浆液雾滴在反应区保证一定的停留时间，这些因素都会造成喷淋塔塔体增高，导致将吸收剂浆液从喷淋塔底部提升到喷淋装置入口需要消耗大量的电能。并且，现有喷淋塔内的烟气是自下向上流动的，而吸收剂浆液雾滴自上向下喷淋，两者呈180°逆流接触状态，在吸收剂浆液雾滴的重力和吸收剂浆液雾滴对烟气的整流作用下，烟气的流动阻力很大，需要配备功率较大的增压风机。另外，现有喷淋塔的塔顶采用圆台形结构，其出口烟道截面则采用长方形结构，这种设计及布局耗材很多但整体刚度不强，通常需要在塔顶加设大量的加强结构，这样一方面增加了设备的重量，对设备安全运行不利，另一方面塔顶出口烟道的支撑结构比较复杂，也不利于烟气流场的均布，造成烟气流动压力损失增大，设备运行费用增加。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种脱硫效率高、设备投资和运行能耗低、且运行安全稳定可靠的螺旋气流式湿法烟气脱硫工艺及其喷淋塔。

为实现上述目的，本发明所设计的螺旋气流式湿法烟气脱硫工艺，是对需要脱硫的烟气进行预除尘处理后，将烟气从喷淋塔筒体上部烟气进口通道切向导入，使烟气在喷淋塔筒体内部螺旋通道的引导下形成均匀分布且向下螺旋运动的烟气流场，并穿过布置在喷淋塔筒体中部的吸收剂浆液喷淋装置；

与此同时，开启浆液循环泵，驱动吸收剂浆液喷淋装置向上喷射石灰石浆液，使向上运动的石灰石浆液雾滴首先与向下螺旋运动的烟气逆流接触，然后在自身重力和烟气曳力的作用下回落，再与烟气顺流接触，进而使烟气中的二氧化硫在顺逆流充分接触的过程中与石灰石浆液雾滴发生快速的化学反应而被吸收；

最后，使吸收了二氧化硫的石灰石浆液在喷淋塔筒体底部与空气发生充分的氧化反应，所生成的副产品硫酸钙晶体浆液从喷淋塔筒体底部的排浆口输出；同时使经过脱硫反应的烟气穿越布置在喷淋塔筒体下部烟气出口通道中的除雾器，脱除烟气中所携带的液滴，所得洁净烟气从喷淋塔筒体下部烟气出口通道切向引出。

本发明的螺旋气流式湿法烟气脱硫工艺，可以有效加长烟气流程、适当提高烟气流速，增加气相或液相流速后，高的Re数改变了气膜和液膜的界面，从而引起强烈的传质，有利于烟气与石灰石浆液雾滴之间的传质过程。同时，烟气螺旋向下流动，流动阻力较小，石灰石浆液雾滴首先与烟气逆流接触，然后与烟气顺流接触，经过烟气与浆液雾滴的顺逆流充分接触，可大幅提高气液有效接触面积，强化气液传质系数，使烟气中的二氧化硫更好地被石灰石浆液雾滴吸收，达到最佳的脱硫效果。