一种进行湿法烟气脱硫的鼓泡塔及方法

摘要

本发明公开了一种进行湿法烟气脱硫的鼓泡塔及方法，鼓泡塔包括吸收塔，吸收塔内设有鼓泡机构，鼓泡机构外接入口烟道，入口烟道内沿烟气流向依次设置增湿喷淋机构和预除尘机构，鼓泡机构包括由上隔板、下隔板及吸收塔内壁围成的封闭进烟区，封闭进烟区连通入口烟道；若干竖直布置的鼓泡管，所有鼓泡管的上端贯穿下隔板与进烟区连通、下端伸入塔釜内；若干竖直布置的排气管，所有排气管贯穿上隔板和下隔板且与鼓泡管错位布置；冲洗管网，设置于进烟区内且位于所述鼓泡管的入口上方，该冲洗管网上设置若干雾化喷嘴。本发明用于对烟气进行湿法脱硫，主要解决了现有鼓泡塔的鼓泡管易结垢堵塞影响鼓泡塔正常运行的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及烟气脱硫技术领域，具体涉及一种利用鼓泡塔进行湿法烟 气脱硫的装置和方法。

背景技术

烟气脱硫技术可分为湿法、干法、半干法三种，其中湿法脱硫技术已 成为主要的烟气脱硫方式。目前，国内外燃煤电厂常用的脱硫塔，主要有 喷淋孔塔、填料塔等。

北京博奇电力科技有限公司先后申请了多项专利研究鼓泡塔湿法脱 硫技术。其中申请号为200720309256.6的中国实用新型专利公开了一种烟 气脱硫系统，脱硫塔采用鼓泡塔，在烟气冷却器处对装置进行了改造，自 上而下设有工艺水补水喷淋层、事故冷却水喷淋层和烟气冷却器喷淋层， 通过调节喷淋浆液的方式利用石灰石浆液在鼓泡塔外对烟气进行冷却和 预脱硫，从而降低了整个系统的脱硫效率；申请号为200810226157.0的中 国发明专利公开了作为脱硫装置的鼓泡塔及其用途，以赤泥作为吸收剂， 采用喷淋、鼓泡相结合的方式对污染气体中的酸性气体进行脱除。酸性气 体从塔体上部进入，经喷淋、鼓泡后从塔体中下部与塔体侧壁连通的排气 口排出。

鼓泡塔具有穿孔气体流速高、气液接触充分、脱硫效率高的优点。但 鼓泡塔的应用一直得不到大范围的推广应用主要存在以下缺点：1.鼓泡塔 作为脱硫装置时，不饱和的热烟气从鼓泡孔穿过与脱硫浆液接触时，容易 形成干湿界面堵塞鼓泡管，导致系统无法正常运行，鼓泡塔脱硫装置停运 率高；2.鼓泡管对烟气的粉尘浓度要求较高，较高的粉尘从鼓泡管进入后 会逐步粘附在鼓泡管内侧，随着系统运行时间的增加，烟气过流面积逐渐 减小，脱硫装置阻力急剧上升，对风机和锅炉造成较大的安全隐患；3.鼓 泡塔不同于喷淋塔，其反应区在鼓泡层，酸性烟气在鼓泡层与脱硫剂浆液 反应后迅速降低鼓泡层区域浆液的pH，塔釜溶液不能迅速混匀，鼓泡层 脱硫效率无法持续稳定；4.鼓泡塔的脱硫效率与鼓泡层的厚度影响较大， 当锅炉负荷发生变化导致烟气量改变时，鼓泡层也会随之变化，传统鼓泡 塔很难在烟气量发生变化时保证脱硫效率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种进行湿法烟气脱硫的鼓泡塔及方 法，主要解决了现有鼓泡塔的鼓泡管易结垢堵塞影响鼓泡塔正常运行的技 术问题。

一种进行湿法烟气脱硫的鼓泡塔，包括顶部设置烟气出口的吸收塔， 所述吸收塔内由上至下依次为除雾器、鼓泡机构和塔釜，所述鼓泡机构外 接入口烟道，所述入口烟道内沿烟气流向依次设置增湿喷淋机构和预除尘 机构，所述鼓泡机构包括：

固定在吸收塔内壁上的上隔板和下隔板，该上隔板、下隔板及吸收塔 内壁围成的封闭空腔为进烟区，所述入口烟道与该进烟区相连通；

若干竖直布置的鼓泡管，所有鼓泡管的上端贯穿下隔板与进烟区连 通、下端伸入塔釜内；

若干竖直布置的排气管，所有排气管贯穿上隔板和下隔板且与鼓泡管 错位布置；

冲洗管网，设置于进烟区内且位于所述鼓泡管的入口上方，该冲洗管 网上设置若干雾化喷嘴。

针对现有鼓泡塔的鼓泡管易结垢堵塞的问题，为了防止高温烟气与浆 液在鼓泡孔处形成干湿界面堵塞鼓泡孔、入口粉尘堵塞鼓泡管内壁，本发 明在入口烟道设置增湿喷淋区(安装增湿喷淋机构)对入口烟气进行降温、 增湿，设置预除尘区(安装预除尘机构)对增湿降温后的烟气进行预除尘； 在鼓泡机构的进气区增设冲洗喷淋，喷淋液在进气区对烟气进行进一步降 温除尘，同时在鼓泡管内壁形成一层稳定的液膜，杜绝粉尘粘附在鼓泡管 内壁情况的发生，同时降温后的烟气体积下降，降低了烟气的穿孔气速， 增加气液接触时间，提高鼓泡塔的脱硫效率。

优选地，所述冲洗管网由若干根均匀布置的冲洗水管组成，每根冲洗 水管下方均匀设置若干个雾化喷嘴，雾化喷嘴的喷射方向朝下。本发明在 鼓泡管上方设若干根均匀布置的冲洗水管，雾化后的水滴对进烟进一步降 温除尘后经鼓泡管内壁在重力作用下流入鼓泡层，并在鼓泡管内壁形成一 层稳定的液膜，防止粉尘粘附鼓泡管内壁引起堵塞。冲洗水管液气比为 0.5-2L/Nm³。

优选地，所述增湿喷淋机构包括2～3层喷淋管，每层喷淋管沿入口烟 道的径向设置。

所述喷淋管上均匀设置喷嘴。喷嘴的喷射方向逆向烟气流向。

优选地，所述预除尘机构为折叠板形除雾器，折叠板形除雾器的下方 设置积液槽，所述集液槽底部通过管路连通至所述塔釜内。集液槽优选为 向烟道下方突出且与烟道为一体机构的椎体封闭空腔，椎体封闭空腔外壁 与水平面的夹角为30-60度。

优选地，所述入口烟道设置增湿喷淋机构段相对于设置预除尘机构段 向上倾斜10-20度。防止浆液倒流、沉积。

在解决鼓泡管易结垢堵塞问题的基础上，为进一步增强鼓泡塔的脱硫 效率，优选地，所述鼓泡管的管壁上且距离鼓泡管底端20-500mm处开设 若干鼓泡孔，所述鼓泡孔的孔径为20-30mm，相邻鼓泡孔之间的间距为 5-30mm。烟气由鼓泡孔鼓出，使气泡能更均匀地与吸收浆液接触。更进 一步优选地，鼓泡管的管壁上开设两排鼓泡孔。

为进一步稳定脱硫效率，优选地，还设有位于所述鼓泡孔上方的多孔 整流板，所述多孔整流板的开孔包括鼓泡管穿过孔和气流穿过孔。所述多 孔整流板水平安装于吸收塔内壁上。

进一步优选地，所述多孔整流板上气流穿过孔的孔径为15-45mm、气 流穿过孔的开孔率为20％-40％，多孔整流板距离鼓泡孔的高度为30-100 mm。此处高度是指距离最上排鼓泡孔中心的高度。

烟气经鼓泡管的鼓泡孔进入鼓泡层与脱硫浆液进行鼓泡反应，穿孔后 的烟气气泡经过鼓泡层，在鼓泡层中部设置中间开有若干小孔的整流板， 烟气在穿过整流板时气泡被整流板中的小孔破碎，大大提高气液接触面 积，烟气中的二氧化硫被脱硫浆液高效吸收。

以鼓泡塔为脱硫装置时，烟气经过鼓泡管进入浆液后，在浆液内形成 大量的大气泡，上浮到液面后突然破碎，引起液面产生较大起伏。本身鼓 泡管的鼓泡孔位置距离液面较小，较大的液面起伏容易造成鼓泡孔处压力 不均，气流分布不均，又进一步使液面产生更大的起伏，二者相互影响， 最终造成脱硫系统的脱硫效率、除尘效率均较低。因此为解决该问题，本 发明在鼓泡管上方增设孔板，气泡上浮过程受到孔板阻隔，大气泡被破碎 成小气泡，气流得到再分布，分散均匀的小气泡穿过孔板上浮到液面，增 加气液接触面积提高脱硫效率，同时对液面实现稳压，防止液面波动过大， 影响鼓泡塔运行阻力和脱硫效率的稳定。

为进一步增强气泡与吸收浆液的接触均一性，稳定脱硫效率，优选地， 所述多孔整流板上方设置外接吸收液输送管路的进浆管网，所述进浆管上 均匀开设浆液孔。浆液孔的开口朝向进浆管网下方，保证鼓泡层截面进浆 均匀，防止鼓泡层pH值过低。

本发明在鼓泡层中部设置若干浆液进口管，每根浆液进口管下方均匀 设若干浆液孔，脱硫剂浆液经过浆液孔均匀进入鼓泡层截面各处，防止鼓 泡层浆液pH值差别较大，浆液孔孔径为10-25mm，浆液的穿孔流速为 5-8m/s。

更进一步优选地，还设有位于塔釜的空气管网，所述空气管网外接氧 化风机。进一步优选，空气管网由若干根均匀布置的空气管组成，空气管 上均匀开设出气孔。

本发明在鼓泡层下方增设氧化空气反应区，及时氧化脱硫反应生成的 亚硫酸盐，防止较低溶解度的亚硫酸钙包裹脱硫剂颗粒，保持脱硫剂的活 性。

优选地，在塔釜外设置外循环泵，所述外循环泵进浆口连通塔釜上部， 所述外循环泵的的出浆口与设置在塔釜内下部的浆液喷头相连通。进一步 优选地，所述空气管网设置在外循环泵的进浆口连通处与浆液喷头之间。

塔釜外设置外循环泵，在塔釜内部形成脉冲悬浮区，保证塔釜内浆液 迅速混匀，稳定塔釜浆液的pH值。

优选地，所述吸收塔外还设有用于调节塔釜内液面高度的溢流装置， 该溢流装置的入口与塔釜底部连通。

进一步优选地，所述溢流装置包括：

溢流槽，该溢流槽底部连通至塔釜底部；

挡板调节装置，用以调节溢流槽内的液面高度。

进一步优选地，溢流槽的入口和出口均开设在槽底，入口和出口之间 由从槽底插入且挡板高度可调的挡板隔开，挡板一侧为进料区，另一侧为 出料区，溢流槽的入口连通至塔釜底部。

溢流装置入口位于鼓泡塔塔釜的底部，塔釜浆液从液面上方进浆，塔 釜底部排出，有利于对吸收层浆液pH值的控制，保证脱硫效率。在溢流 装置的顶部设置挡板调节装置，调节挡板高度控制反应区鼓泡层的高度， 当入口烟气量变大、二氧化硫浓度升高时，适当升高挡板高度，增加鼓泡 层厚度保证脱硫效率；当入口烟气量变小、二氧化硫浓度降低时，适当降 低挡板高度，减小鼓泡层厚度即可满足脱硫效率，降低系统阻力节省风机 的能耗。

本发明设置可调节溢流装置，在入口烟气量及烟气浓度发生变化时， 通过调节挡板的高度控制塔釜液位，保证脱硫效率和运行阻力的稳定，反 应完全后的脱硫浆液由吸收塔底部溢流出塔外；在鼓泡层区设置脱硫剂浆 液入口，脱硫剂通过管网的形式对鼓泡层区域均匀布液，保证鼓泡层pH 值得均匀。

本发明还提供一种利用所述鼓泡塔进行湿法烟气脱硫的方法，包括如 下步骤：

烟气在入口烟道内依次进行喷淋增湿和预除尘后送入吸收塔内的进 烟区，进入进烟区内的烟气由鼓泡管进入塔釜内的脱硫浆液中，形成气泡， 与吸收浆液接触进行反应，反应后的气泡上浮到液面破碎后形成气流，气 流上升穿过排气管，然后进行除雾除尘后得到净烟气，净烟气由吸收塔塔 顶排出；冲洗管网对鼓泡管内壁进行喷淋洗涤；塔釜内的浆液经氧化后排 出。

优选地，冲洗管网喷淋洗涤的液气比为0.5-2L/Nm³。

优选的方法，包括如下步骤：

烟气在入口烟道内依次进行喷淋增湿和预除尘后首先进入鼓泡塔内 的进烟区，再进入鼓泡管，经由鼓泡管从鼓泡孔进入脱硫浆液，形成气泡， 气泡上浮，受到多孔整流板阻隔，大气泡被破碎成小气泡，气流得到再分 布，分散均匀的小气泡穿过多孔整流板上浮到液面，破碎；气泡破碎形成 的气流继续上升，穿过排气管，经过除雾器，形成洁净烟气由烟气出口排 出。

气泡上浮过程与脱硫浆液接触，烟气中的二氧化硫、粉尘等进入脱硫 浆液，完成吸收过程。新鲜浆液通过浆液入口进入鼓泡塔，调节鼓泡塔内 脱硫浆液pH值，在适宜的pH值下，经塔釜侧搅拌及氧化风的作用，吸 收二氧化硫形成的亚硫酸钙得到氧化，经结晶，形成石膏。反应完成后的 脱硫浆液从鼓泡塔底部浆液孔排出，进入后续处理系统。

本发明在入口烟道内增设增湿喷淋机构和预除尘机构，同时在鼓泡机 构内对鼓泡管内壁进行喷淋洗涤的冲洗管网，防止高温烟气与浆液在鼓泡 孔处形成干湿界面堵塞鼓泡孔、入口粉尘堵塞鼓泡管内壁，同时增加气液 接触时间，提高鼓泡塔的脱硫效率；在鼓泡层增设整流板，增加气液接触 面积提高脱硫效率，同时对液面实现稳压，保证脱硫效率的稳定；在鼓泡 层下方增设氧化空气反应区，及时氧化脱硫反应生成的亚硫酸盐，保持脱 硫剂的活性；在塔釜内部增设脉冲悬浮区，保证塔釜内浆液迅速混匀，稳 定塔釜浆液的pH值；在塔釜底部设置可调节溢流装置，根据烟气流量调 节鼓泡层高度；在鼓泡层区设置脱硫剂浆液入口，脱硫剂通过管网的形式 对鼓泡层区域均匀布液，保证鼓泡层pH值的均匀。

以上各增设部件之间相互协同，在解决现有鼓泡塔的鼓泡管易结垢堵 塞问题的同时保持稳定的脱硫效率，本发明在上述各改进之间协同作用 下，与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)在入口烟道设增湿喷淋和预除尘装置，对入口烟气进行增湿降 温，有效的解决了高温不饱和烟气在鼓泡孔出形成干湿界面堵塞鼓泡孔的 问题，保证系统稳定运行。

(2)在入口烟道设预除尘装置，大幅降低入口烟气粉尘浓度，有效 的解决烟气中粉尘粘附鼓泡管内壁引起鼓泡管的堵塞问题。

(3)在进气区设置若干根冲洗水管对烟气进行进一步降温、除尘， 在鼓泡管内壁形成一层稳定的液膜防杜绝粉尘在鼓泡管内壁富集，并降低 烟气流速增加鼓泡层气液接触时间，提高脱硫效率。

(4)在鼓泡孔上方设置整流板，防止鼓泡层因烟气压力不均匀引起 的液面大幅波动引起局部液位差过大，造成局部鼓泡孔气速过大导致脱硫 效率不稳定；整流板中的若干小孔对鼓泡层中上升气泡进一步破碎，增加 气液接触面积，提高鼓泡层脱硫效率。

(5)采用管网供浆形式，实现进入鼓泡层的脱硫剂浆液在鼓泡层中 均匀分布，保证鼓泡层区域浆液均一、脱硫效率稳定。有效的解决了鼓泡 塔鼓泡层浆液pH值偏低难以控制的问题。

(6)在鼓泡塔底部设置溢流装置的入口，整个鼓泡塔区域浆液从顶 部进入底部流出，有利于对鼓泡层pH值的控制。在溢流装置顶部设置挡 板调节装置，可以根据入口烟气量变化及二氧化硫浓度变化对鼓泡层厚度 进行调节，大幅提高鼓泡塔对烟气条件变化的适应范围，降低鼓泡塔的运 行能耗，解决了鼓泡塔不能适应烟气负荷变化的难题。

附图说明

图1是本发明鼓泡塔的结构示意图。

图2为鼓泡机构部分部件的结构示意图(图中箭头所示为气体流向)。

图3为上隔板俯视图。

图4为下隔板俯视图。

图中所示附图标记如下：

1-吸收塔2-入口烟道3-增湿喷淋机构

41-预除尘器42-集液槽5-除雾器

61-上隔板62-进烟区63-排气管

64-鼓泡管65-鼓泡孔66-多孔整流板

67-下隔板68-冲洗管网

7-进浆管网8-空气管网9-溢流装置

具体实施方式

如图1～图4所示，一种鼓泡塔，包括吸收塔1，吸收塔1内由上至下 依次为除雾器5、鼓泡机构和塔釜，除雾器为湿法吸收塔用常规除雾器。

鼓泡机构包括上隔板61、下隔板67、鼓泡管64、排气管63、冲洗管 网68和多孔整流板66。

上隔板61和下隔板67固定在吸收塔的内壁上，中间间隔一定距离， 上隔板、下隔板及吸收塔内壁围成的封闭空腔为进烟区，若干根鼓泡管64 竖直布置，所有鼓泡管的上端伸入封闭空腔内与封闭空腔连通、下端伸入 塔釜内液面下方，若干排气管63贯穿上、下隔板，将下隔板下方和上隔 板上方的空间连通，排气管与鼓泡管交错布置。

在进烟区内且位于鼓泡管上端口的上方设置冲洗管网68，冲洗管网由 若干根均匀布置的冲洗水管组成，每根冲洗水管下方均匀设置若干个雾化 喷嘴，雾化喷嘴的喷施方向朝下。

鼓泡管的管壁上开设上下两排鼓泡孔65，鼓泡孔距离鼓泡管底端 200-500mm，鼓泡孔的孔径为20-30mm，相邻鼓泡孔之间的间距为20-50 mm。

鼓泡孔上方设置多孔整流板66，多孔整流板水平安装于吸收塔内壁 上，多孔整流板的开孔包括鼓泡管穿过孔和气流穿过孔，气流穿过孔的孔 径为15-45mm，气流穿过孔的开孔率为20％-40％，多孔整流板距离鼓泡 孔的高度为30-100mm。

多孔整流板上方设置外接吸收液输送管路的进浆管网7，进浆管网7 由若干根均匀布置的进浆管组成，进浆管上均匀开设浆液孔，浆液孔孔径 为10-25mm，浆液孔的开口朝向进浆管网下方。

位于塔釜设置空气管网8，空气管网外接氧化风机，空气管网由若干 根均匀布置的空气管组成，空气管上均匀开设出气孔。

塔釜内由上至下依次为鼓泡区(鼓泡孔所在区域)和氧化搅拌区(空 气管网所在区域)，浆液出口位于氧化搅拌区，在氧化搅拌区外设置一个 外循环泵，外循环泵进浆口连通塔釜内的上部，外循环泵的出浆口与设置 在塔釜内下部的浆液喷头相连通，空气管网设置在外循环泵的进浆口连通 处与浆液喷头之间，在搅拌区内形成脉冲搅拌。

搅拌区的底部外接溢流装置9，溢流装置9包括一个溢流槽和一个调 节挡板，溢流槽的入口和出口均开设在槽底，入口和出口之间由从槽底插 入且高度可调的挡板隔开，挡板一侧为进料区，另一侧为出料区，溢流槽 的入口连通至塔釜底部，来自塔釜的浆液进入进料区，从调节挡板顶部溢 流至出料区内，流到出口排出，挡板插入溢流槽内的高度可调，从而调节 溢流槽内的液面高度，达到调节塔釜内液面高度的目的。

入口烟道2与鼓泡机构的进烟区连通，入口烟道内沿烟气流向依次设 置增湿喷淋机构3和预除尘机构，增湿喷淋机构包括2～3层喷淋管，每层 喷淋管沿入口烟道的径向设置，喷淋管上均匀设置喷嘴，喷嘴的喷射方向 朝向烟气流向，喷淋管通过浆液泵与塔釜连通。预除尘机构为折叠板形除 雾器41，折叠板形除雾器的下方设置积液槽42，集液槽底部通过管路连 通至塔釜内，集液槽为向烟道下方突出且与烟道为一体机构的椎体封闭空 腔，椎体封闭空腔外壁与水平面的夹角为30-60度，入口烟道设置增湿喷 淋机构段相对于设置预除尘机构段向上倾斜10-20度。

本发明的工艺流程如下：

烟气在入口烟道2内依次进行喷淋增湿和预除尘后首先进入鼓泡塔 内的进烟区，再进入鼓泡管64，经由鼓泡管从鼓泡孔65及鼓泡管底部进 入脱硫浆液，形成气泡，气泡上浮，受到多孔整流板66阻隔，大气泡被 破碎成小气泡，气流得到再分布，分散均匀的小气泡穿过多孔整流板上浮 到液面，破碎；气泡破碎形成的气流继续上升，穿过排气管63，经过除雾 器5，形成洁净烟气由烟气出口排出。

气泡上浮过程与脱硫浆液接触，烟气中的二氧化硫、粉尘等进入脱硫 浆液，完成吸收过程，新鲜浆液通过浆液入口(液面上方)进入鼓泡塔， 调节鼓泡塔内脱硫浆液pH值，在适宜的pH值下，经塔釜侧搅拌及氧化 风的作用，吸收二氧化硫形成的亚硫酸钙得到氧化，经结晶，形成石膏。 反应完成后的脱硫浆液从鼓泡塔底部浆液孔排出，进入后续处理系统。

塔釜内液面高度通过溢流装置调节。

实施例1：

某印染厂2台75T供热锅炉烟气脱硫工程采用本工艺，烟气中SO₂浓度为2316mg/Nm³，粉尘浓度为85mg/Nm³，烟气温度为142℃；增湿 喷淋液气比为2.8L/Nm³，鼓泡孔孔径为25mm，整流板孔径为30mm，开 孔率为30％，冲洗水管液气比为1.5L/Nm³；浆液孔孔径为15mm；脱硫 效率为98.9％，出口粉尘含量为3.7mg/Nm³。

实施例2：

某热电厂，1台130T锅炉烟气脱硫工程采用本工艺，烟气中SO₂浓 度为3060mg/Nm3，粉尘浓度为122mg/Nm3，烟气温度为118℃；增湿 喷淋液气比为2.4L/Nm³，鼓泡孔孔径为30mm，整流板孔径为30mm， 开孔率为33％，冲洗水管液气比为1.2L/Nm³；浆液孔孔径为18mm；脱 硫效率为99.2％，出口粉尘含量为4.1mg/Nm³。