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CN111655357A - 脱硫系统 - Google Patents

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CN111655357A
CN111655357A CN201880087556.5A CN201880087556A CN111655357A CN 111655357 A CN111655357 A CN 111655357A CN 201880087556 A CN201880087556 A CN 201880087556A CN 111655357 A CN111655357 A CN 111655357A
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CN
China
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inlet duct
gas
absorption tower
desulfurization system
flow control
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Application number
CN201880087556.5A
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饭井伸也
野坂浩之
片川笃
石坂浩
大仓一
中本隆则
今田典幸
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
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Abstract

通过脱硫系统(1)确保脱硫性能并且减少脱硫系统的吸收塔的初始成本及泵动力，上述脱硫系统(1)具备：入口管道(6)，供被处理气体流入；吸收塔(2)，使从入口管道(6)导入的被处理气体与吸收液接触而除去气体中的硫氧化物，并排出脱硫处理后的废气；及流动控制部(11)，配置于入口管道(6)与吸收塔(2)之间的连接部的附近，使在入口管道(6)流动的气流偏向吸收塔(2)的中心部。

Description

脱硫系统
技术领域
本发明涉及用于对从在火力发电站、工厂等设置的锅炉等燃烧设备排出的废气进行净化的脱硫系统，并涉及能够减少脱硫装置的初始成本及运转所需要的泵消耗动力的脱硫系统。
背景技术
作为除去从火力发电站的锅炉等排出的废气中的硫氧化物的方法，广泛使用湿式石灰石石膏法。废气中的硫氧化物通过在使吸收剂浆液循环并喷射的吸收塔经过并与浆液接触而从废气中除去。
图9是以往的脱硫系统的说明图(侧视图)。
图10是从图9的箭头X方向观察的图(主视图)。
图11是图10的XI-XI线剖视图。
图12是图11的废气的流动的说明图。
图13是以往的脱硫系统的说明图，且是入口管道的高度与图9不同的脱硫系统的说明图。
图14是从图13的箭头XIV方向观察的图(主视图)。
图15是图14的XV-XV线剖视图。
图16是图15的废气的流动的说明图。
在图9、图13中，在以往的脱硫系统01中，废气从与配置在吸收塔02的下部的吸收剂浆液罐03的液面上部连接的管道06被导入，并向铅垂上方流动。在吸收塔02内，从多个喷嘴04喷射吸收剂浆液。因此，废气在吸收塔02内流动时与吸收剂浆液接触，从而将硫氧化物除去。
在图11～图16中，针对将废气导入到吸收塔02的管道06(以下，入口管道)部分，以将流速保持于一定范围(10～15m/s左右)的方式决定形状、大小。
针对入口管道06的大小，在入口管道06的流路截面积相同的情况下，与图10所示的结构相比，如图14所示，通过扩大水平方向的宽度06a，能够降低高度06b。若能够降低入口管道06的高度06b，则吸收塔02的整体的高度也能够降低，并且能够降低循环泵07的扬程(抽上吸收剂浆液的距离)，能够降低循环泵07的动作所需要的动力。
因此，作为不改变入口管道06的截面积而降低入口管道06的高度06b的方法，考虑使入口管道06的宽度06a成为与吸收塔02的直径02a相同大小的结构。
作为这样的湿式石灰石石膏法的吸收塔构造，公知有专利文献1(日本特开昭55-73319号公报)所述的脱硫系统。
在专利文献1中，通过将向吸收塔导入废气的入口管道在水平方向上放大至与吸收塔塔径相同为止，从而能够抑制吸收塔内的气体流速的偏流。
另外，在专利文献2(日本特开平9-47631号公报)中，也与专利文献1相同，通过对入口管道的扁平率、吸收塔的塔径、入口管道宽度的比例进行规定，能够扩大入口管道宽度，降低入口高度，进而能够抑制吸收塔内的气体流速的偏流，能够降低吸收塔高度。
另一方面，在专利文献3(日本专利第5725725号公报)中，通过在吸收塔的内周端部沿着周向不连续地设置气体吹出防止部件，能够防止未反应气体穿过吸收塔的内壁附近。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭55-73319号公报
专利文献2：日本特开平9-47631号公报
专利文献3：日本专利第5725725号公报
发明内容
发明所要解决的课题
图17是吸收剂浆液的喷射密度的说明图，且是与图9对应的侧视图。
图18是吸收剂浆液的喷射密度的说明图，且是与图11对应的剖视图。
在图17中，在吸收塔02中从多个喷嘴04喷射的吸收剂浆液在吸收塔02内落下，并且在水平方向上扩张。因此，从沿水平方向排列的多个喷嘴04喷射出的吸收剂浆液如图17、图18所示，越靠圆筒状的吸收塔02的中心部则密度越高，随着趋近吸收塔02的外缘部而密度降低。
此处，在图13～图16所示的现有结构中，将入口管道06的宽度06a设定为与吸收塔02的直径02a相等，因此如图16所示，废气也流入到吸收塔02的外缘部。另一方面，在图9～图12所示的现有结构中，如图12所示，气体容易朝向吸收塔02的中央部流动且朝向外缘部的气流比图13～图16所示的现有结构少。因此，在扩大了入口管道06的宽度06a的结构中，废气容易向吸收剂浆液的密度低的外缘部流动。在吸收剂浆液的密度低的吸收塔02的外缘部中，硫氧化物的吸收性能(以下，脱硫性能)差，因此由于扩大入口管道06的宽度06a，存在脱硫性能恶化的担忧。
在专利文献1、2记载的结构中，针对吸收塔内的吸收液喷射的液密度越靠外周部则越低这点没有考虑，废气较多地被导入到喷射液密度低的吸收塔圆周部壁面，因此容易引起废气的吹出(脱硫不充分的状态下废气向上方穿过吸收塔的现象)，恐怕使脱硫性能降低。
另外，如专利文献3记载的结构那样，对于在吸收塔壁面设置气体吹出防止部件而防止气体的吹出的方法而言，存在喷射部的压力损耗增加、消耗动力变大的问题。
并且，在考虑到脱硫性能降低的问题而使入口管道06的宽度06a变窄了的情况下，入口管道06的高度06b变高。在吸收塔02中，入口管道06的附近由于吸收剂浆液而反复干燥和弄湿，因而需要使用耐酸性、耐腐蚀性、耐磨性优异的哈氏合金钢等高价的材料。若吸收塔02的高度变高，则使用高价的材料的范围变大，存在吸收塔02的初始成本增大的问题。另外，若吸收塔02的高度变高，则循环泵07的扬程也变长，也存在循环泵07的动力增加这样的问题。
本发明的技术课题在于确保脱硫性能并且减少脱硫系统的吸收塔的初始成本及泵动力。
用于解决课题的技术方案
解决上述技术课题的技术方案1所述的发明是脱硫系统，其特征在于，具备：入口管道，供被处理气体流入；及吸收塔，使从上述入口管道导入的被处理气体与吸收液接触而除去气体中的硫氧化物，并排出脱硫处理后的气体，上述入口管道在上述被处理气体的流动方向的上游侧水平方向的宽度比上述吸收塔的直径大，且下游端与上述吸收塔连接。
技术方案2所述的发明在技术方案1所述的脱硫系统的基础上，其特征在于，具备流动控制部，上述流动控制部使在上述入口管道流动的气流偏向上述吸收塔的中心部。
技术方案3所述的发明是脱硫系统，其特征在于，具备：入口管道，供被处理气体流入；吸收塔，使从上述入口管道导入的被处理气体与吸收液接触而除去气体中的硫氧化物，并排出脱硫处理后的气体；及流动控制部，配置于上述入口管道与上述吸收塔之间的连接部的附近，使在上述入口管道流动的气流偏向上述吸收塔的中心部。
技术方案4所述的发明在技术方案3所述的脱硫系统的基础上，其特征在于，设置流动控制部，上述流动控制部使上述入口管道的水平方向的宽度成为与上述吸收塔的直径相等以上，并使在上述入口管道流动的气流偏向上述吸收塔的中心部。
技术方案5所述的发明在技术方案2～4中任一项所述的脱硫系统的基础上，其特征在于，具备由配置在上述入口管道的内壁侧的整流板构成的上述流动控制部。
技术方案6所述的发明在技术方案5所述的脱硫系统的基础上，其特征在于，由于上述整流板而不与气体及吸收液接触的上述入口管道部分的材质和上述整流板的材质不同。
技术方案7所述的发明在技术方案2～4中任一项所述的脱硫系统的基础上，其特征在于，具备由具有朝向上述吸收塔的中央倾斜的内壁形状的上述入口管道的下游部构成的上述流动控制部。
技术方案8所述的发明在技术方案5～7中任一项所述的脱硫系统的基础上，其特征在于，使上述入口管道的水平方向的宽度成为与上述吸收塔的直径相等以上，并且使通过上述流动控制部而缩小前的入口管道的宽度与通过上述流动控制部而缩小后的入口管道的宽度的长度的比率成为0.95以下，并且使上述入口管道缩小的流动控制部的角度成为45度以下。
发明效果
根据技术方案1记载的发明，使入口管道的水平方向的宽度比吸收塔的直径大，并与吸收塔连接，从而能够使吸收塔的高度变低，气体流动也进一步向吸收塔的中央侧流动，能够确保脱硫系统的脱硫性能。因此，能够确保脱硫性能，并且减少脱硫系统的吸收塔的初始成本及泵动力。
根据技术方案2记载的发明，除了技术方案1所述的发明的效果之外，流动控制部使在入口管道流动的气流偏向吸收塔的中心部，从而即便扩大入口管道的水平方向的宽度，也能够向吸收塔内吸收液的密度高的区域输送气体。
根据技术方案3记载的发明，通过流动控制部使在入口管道流动的气流偏向吸收塔的中心部，即便扩大入口管道的水平方向的宽度，也能够向吸收塔内吸收液的密度高的区域输送气体。因此，与不使气体偏向吸收塔的中心部的以往的结构相比，容易充分地进行气体的脱硫，能够确保脱硫系统的脱硫性能。另外，能够扩大入口管道的水平方向的宽度，因此能够缩短入口管道的高度，能够降低吸收塔的高度。因此，能够减少吸收塔的成本，并且能够缩短吸收液的扬程，能够减少所需要的动力。
根据技术方案4记载的发明，除了技术方案3所述的发明的效果之外，与使入口管道的水平方向的宽度与吸收塔的直径相等或不足的情况相比，还能够减少吸收塔的成本，也能够减少汲上来吸收液的动力。
根据技术方案5记载的发明，除了技术方案2～4中任一项所述的发明的效果之外，通过使用整流板，还能够防止入口管道的构造的复杂化、强度问题的产生。
根据技术方案6记载的发明，除了技术方案5所述的发明的效果之外，还能够使通过整流板而不与气体及吸收液接触的入口管道部分的材质成为低成本的材质，能够减少成本。
根据技术方案7记载的发明，除了技术方案2～4中任一项所述的发明的效果之外，通过利用入口管道的形状控制气流，还能够防止零件数量的增加。
根据技术方案8记载的发明，除了技术方案5～7中任一项所述的发明的效果之外，还能够减少吸收塔的高度，并且也能够抑制压力损耗和壁面流速与平均流速之差，也能够抑制由于旋涡的产生而引起的压力损耗的增加、吸收液的附着。
附图说明
图1是本发明的脱硫系统的一实施例的概略说明图。
图2是从图1的箭头II方向观察的图(主视图)。
图3是图2的III-III线剖视图。
图4是实施例1的脱硫系统的气流的说明图。
图5是表示在实施例1的脱硫系统中基于整流板的节流比与流速差、压力损耗之间的关系的坐标图。
图6是本发明的变更例1的说明图。
图7是本发明的变更例2的说明图。
图8是本发明的变更例3的说明图。
图9是以往的脱硫系统的说明图(侧视图)。
图10是从图9的箭头X方向观察的图(主视图)。
图11是图10的XI-XI线剖视图。
图12是图11的废气的流动的说明图。
图13是以往的脱硫系统的说明图，且是入口管道的高度与图9不同的脱硫系统的说明图。
图14是从图13的箭头XIV方向观察的图(主视图)。
图15是图14的XV-XV线剖视图。
图16是图15的废气的流动的说明图。
图17是吸收剂浆液的喷射密度的说明图，且是与图9对应的侧视图。
图18是吸收剂浆液的喷射密度的说明图，且是与图11对应的剖视图。
具体实施方式
以下，示出本发明的实施方式。
实施例1
图1是本发明的脱硫系统的一实施例的概略说明图。
在图1中，本发明的脱硫系统1具有吸收塔2。吸收塔2形成为内部沿上下方向延伸的圆筒状。在吸收塔2的下部配置有收容吸收剂浆液(吸收液)的吸收剂浆液罐3。
在吸收塔2的上部配置有多个喷射吸收剂浆液的喷嘴4。喷嘴4沿水平方向隔开间隔地配置有多个，而且虽未图示但以多层配置。在喷嘴4，通过循环泵7，从吸收剂浆液罐3汲上来并供给吸收剂浆液。此外，关于喷嘴4的数量、位置、数量等结构，能够采用以往公知的各种结构，例如由于记载于日本专利第5725725号公报(专利文献3)等，所以省略图示、详细的说明。
图2是从图1的箭头II方向观察的图(主视图)。
图3是图2的III-III线剖视图。
图4是实施例1的脱硫系统的气流的说明图。
在图1～图3中，在吸收剂浆液罐3的上方且喷嘴4的下方连接有将废气(被处理气体)导入到吸收塔2的入口管道6。实施例1的入口管道6的水平方向的宽度6a形成为与吸收塔2的内径2a相等的长度。因此，与水平方向的宽度6a小于吸收塔2的内径2a的情况(图9～图12的情况)相比，能够更短地设定入口管道6的高度6b。
在实施例1的脱硫系统1中，在入口管道6与吸收塔2之间的连接部的附近，作为流动控制部的一个例子的整流板11沿宽度方向隔开间隔而配置有一对。即，整流板11相对于气流方向而配置于入口管道6的下游端部。如图4所示，实施例1的整流板11以使从入口管道6流入到吸收塔2的气体偏向水平方向的内侧(吸收塔2的中心部2c侧)的方式设定形状及位置。因此，将一对整流板11的内端11a彼此的水平方向的距离11b设定得比入口管道6的宽度6a短。
另外，在实施例1中，整流板11的上游端11c配置于比吸收塔2的上游端2b靠下游侧的位置。因此，实施例1的气体的流路通过整流部件11而相比吸收塔2的入口(上游端2b)在内侧节流。
在具备上述结构的实施例1的脱硫系统1中，在废气流入到吸收塔2时，废气偏向吸收塔2的中心部2c。因此，废气不易向吸收塔2中喷射的吸收剂浆液的密度低的区域(参照图4、图17、图18)流动。因此，即便扩张入口管道6的宽度6a，也可减少废气在脱硫不充分的状态下穿过吸收塔2的情况，可确保脱硫性能。而且，通过扩张入口管道6的宽度6a，能够缩短入口管道6的高度6b，吸收塔2的整体的高度、循环泵7的扬程也能够变短。因此，能够实现脱硫系统1的小型化、吸收塔2的成本减少，并且也能够减少循环泵7的动力。特别是，越扩大入口管道6的宽度6a则能够越降低高度6b，因此优选入口管道6的宽度6a成为与吸收塔2的直径2a相等以上。
图5是表示在实施例1的脱硫系统中基于整流板的节流比与流速差、压力损耗之间的关系的坐标图。
在图5中，确认出通过整流板11节流前的宽度(6a)与节流后的宽度(11b)的比率(11b/6a)(以下节流比)、压力损耗、吸收塔2内的侧壁气体流速与平均流速之差的关系。若节流比变小(若整流板11的内端11a的宽度11b变短)，则侧壁气体流速与平均流速之差几乎不改变，相对于此，压力损耗变大。因此，在图5的坐标图中，若节流比低于0.7，则即便使宽度11b进一步变短，也只是压力损耗增加，而作为脱硫性能几乎不变。
另一方面，在图5中，若节流比高于0.95，则侧壁气体流速与平均流速之差急剧变大。因此，气体容易流入到吸收剂浆液的密度低的区域，废气中的SO2吸收恐怕产生不平衡。
因此，在采用本结构时，优选节流比成为0.95以下，更优选节流比成为0.7～0.95的范围。
并且，若通过整流板11使入口管道6的宽度6a以大角度缩小，则容易在比内端11a靠下游侧的位置产生旋涡。若产生旋涡，则产生压力损耗增加、或者吸收剂浆液附着等问题。因此，优选使宽度6a缩小的整流板11的角度θ成为不易产生旋涡的小角度。特别是，优选整流板11的上游部的内表面相对于入口管道6的上游侧的壁面的倾斜角度θ为45度以下。
另外，实施例1的气体的流路通过整流板11相比吸收塔2的入口(上游端2b)而在内侧节流，因此在通过整流板11使气体偏向(汇聚)中心部2c时，成为气体的一部分能够沿着吸收塔2而在上下方向上移动的状态。因此，在通过整流板11使气体流路汇聚时，气体的一部分沿上下方向脱离，从而可抑制气体的流速过度地成为高速。因此，即便通过整流板11使气流节流，也能够将气体的流速保持为一定范围(10～15m/s左右)。
图6是本发明的变更例1的说明图。
在图6中，在实施例1的脱硫系统1中，也能够改变为整流板11而以使气体流路缩小的方式构成入口管道6的下游端部6d(流动控制部的一个例子)的形状。通过如图6那样构成，能够减少零件数量，但在入口管道6的构造复杂化、需要确保强度方面需要注意。
在图6所示的变更例1的结构中，也与实施例1相同，能够确保脱硫性能并且减少成本、动力。
图7是本发明的变更例2的说明图。
在图7中，在实施例1的脱硫系统1中，通过设置整流板11，在入口管道6产生不与废气、喷射的吸收剂浆液接触的区域6e。在以往的入口管道6中，由于与废气、吸收剂浆液接触，所以需要使用耐酸性、耐腐蚀性、耐磨性的材料，但针对设置有整流板11的区域6e，也能够使用廉价的材料。
通过这样构成，能够进一步减少脱硫系统1的成本。
图8是本发明的变更例3的说明图。在图8中，入口管道6的水平方向的宽度6a设定得比吸收塔的直径2a大。而且，构成为，在入口管道6的下游端部中，入口管道6的宽度缩小为吸收塔2的直径2a而使入口管道6连接于吸收塔2。在这种情况下，通过与吸收塔2连接的连接部以使气流朝向吸收塔2的中心部2c的方式经由整流板11而连接，能够确保吸收塔2的脱硫性能。
(其他变更例)
以上，对本发明的实施例进行了详述，但本发明不限定于上述实施例，能够在权利要求书所述的本发明的主旨的范围内进行各种变更。本发明的变更例(H01)～(H05)如下述所例示。
(H01)在上述实施例中，例示出的具体的数值能够根据设计、规格等适当地变更。
(H02)在上述实施例中，流动控制部的形状例示出大致三角形状(楔形)的整流板11、下游端部6d，但不限定于此。整流板11等的形状为曲线或者梯形状等能够根据要控制的气流的朝向、方向等而变更为任意形状。另外，例示出将一对整流板11设置于宽度方向的两侧的结构，但不局限于此，只要能够使流动偏向吸收塔2的中心部2c，则也能够成为设置一个或者三个以上的结构。
(H03)在上述实施例中，优选整流板11的上游端11c的位置配置于比吸收塔2的上游端2b靠下游侧的位置，但不限定于此。例如，只要内端11a处于比上游端2b靠下游侧的位置，则整流板11的上游端11c也能够配置于与上游端2b相同的位置或者比上游端2b靠上游侧的位置。
(H04)在上述实施例中，优选整流板11的内端11a的位置配置于比吸收塔的最外周位置(图7的11d)靠上游侧的位置，但不限定于此。例如，如图8所示，在入口管道的宽度6a比吸收塔的内径2a大的情况下，也能够将整流板11的内端11a的位置配置于吸收塔的最外周位置。
(H05)在上述实施例中，优选整流板11的材质为耐酸性、耐腐蚀性、耐磨性优异的哈氏合金钢等，但也能够使用具有上述性能的其他的合金钢、内衬材料及涂覆材料。
附图标记说明
1…脱硫系统、
2…吸收塔、
2a…吸收塔的直径、
2c…吸收塔的中心部、
6…入口管道、
6a…入口管道的水平方向的宽度、
6d…内壁形状、
6e…不与气体及吸收液接触的入口管道部分、
11…整流板、
11、6d…流动控制部、
11b…通过流动控制部而缩小后的入口管道的宽度、
11b/6a…比率、
θ…流动控制部的角度。

Claims (8)

1.一种脱硫系统，其特征在于，具备：
入口管道，供被处理气体流入；及
吸收塔，使从所述入口管道导入的被处理气体与吸收液接触而除去气体中的硫氧化物，并排出脱硫处理后的气体，
所述入口管道在所述被处理气体的流动方向的上游侧水平方向的宽度比所述吸收塔的直径大，且下游端与所述吸收塔连接。
2.根据权利要求1所述的脱硫系统，其特征在于，
所述脱硫系统具备流动控制部，所述流动控制部使在所述入口管道中流动的气流偏向所述吸收塔的中心部。
3.一种脱硫系统，其特征在于，具备：
入口管道，供被处理气体流入；
吸收塔，使从所述入口管道导入的被处理气体与吸收液接触而除去气体中的硫氧化物，并排出脱硫处理后的气体；及
流动控制部，配置于所述入口管道与所述吸收塔的连接部的附近，使在所述入口管道中流动的气流偏向所述吸收塔的中心部。
4.根据权利要求3所述的脱硫系统，其特征在于，
所述脱硫系统具备流动控制部，所述流动控制部使所述入口管道的水平方向的宽度与所述吸收塔的直径相等或大于所述吸收塔的直径，并使在所述入口管道中流动的气流偏向所述吸收塔的中心部。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的脱硫系统，其特征在于，
所述脱硫系统具备由配置在所述入口管道的内壁侧的整流板构成的所述流动控制部。
6.根据权利要求5所述的脱硫系统，其特征在于，
由于所述整流板而不与气体及吸收液接触的所述入口管道部分的材质不同于所述整流板的材质。
7.根据权利要求2～4中任一项所述的脱硫系统，其特征在于，
所述脱硫系统具备由具有向所述吸收塔的中央倾斜的内壁形状的所述入口管道的下游部构成的所述流动控制部。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的脱硫系统，其特征在于，
使所述入口管道的水平方向的宽度与所述吸收塔的直径相等或大于所述吸收塔的直径，并且，
使通过所述流动控制部而缩小前的入口管道的宽度与通过所述流动控制部而缩小后的入口管道的宽度的长度比在0.95以下，并且，
使所述入口管道缩小的流动控制部的角度在45度以下。
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