專利名稱：濕式煙道氣脫硫設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種濕式煙道氣脫硫設備，更具體地說，本發明涉及一種在其結構內廢氣流路方向為非垂直的這樣一種濕式煙道氣脫硫設備(下文稱為臥式脫硫設備)。
一種傳統上已知的所謂石灰石-石膏濕式煙道氣脫硫系統是這樣設計的用鈣化合物如石灰石或石灰作為吸收劑吸收廢氣中的氧化硫(下文稱為SOx或SO2)，然后將作為反應產物的亞硫酸鈣轉化為穩定的石膏，按付產物回收之。下述反應式代表了該石灰石-石膏工藝中的脫硫反應
圖63示出一種傳統的煙道氣脫硫設備，在該設備中，石灰石是吸收劑，回收的付產物是石膏。廢氣101通入吸收塔102，在噴淋區103與循環的稀漿接觸使其冷卻、除塵和脫硫。其后，所得氣體在除霧器104中除去水霧后從吸收塔102排出。
另一方面，利用石灰石漿液泵110把作為吸收液的石灰石漿液117打進循環罐105，再由循環泵108把此石灰石漿液泵入吸收塔102中的安裝有多級噴嘴的噴淋區103，在此，噴淋的石灰石漿液與廢氣101接觸，以吸收的方式除去其中的氧化硫。然后，所得漿液再返回循環罐105以便反復循環利用。吸收了SOx后的漿液117由排料泵109打入增稠器112中濃縮，然后將此稠漿貯存在石膏漿罐113中，最后通過離心分離器115脫水，由此回收粉末狀石膏。增稠器113和離心分離器115中的上清液118被再循環用于調節系統中的洗滌水和石灰石漿液。
然而，現有技術的缺點是，在吸收塔102或噴淋區103中，噴淋的液漿117是與垂直流向的廢氣接觸，因此，為了保證該接觸時間，吸收塔102的高度要增加，由此而使設備的尺寸加大，結構復雜，例如上下流空氣導管加長。現有技術的另一缺點是，由于吸收塔102的高度增加，循環泵108的功率相應地增加，這樣加大了有效功率的消耗。由于導管越復雜，吸收塔102內的氣體流動就越難以均衡，因此脫硫效率降低。
因此，已有人提出了這樣一種系統，即在該系統中，吸收劑循環罐(槽)與設計成水平方向噴淋吸收液的臥式吸收塔連接。然而，該系統并不十分完善，因為水霧難以自由滴落，吸收塔底部的液位隨所噴淋的液體量和廢氣量的改變而變化，從而影響了氣體的流動。另外，該系統中吸收塔和循環罐是分開的，因此必然增加塔的高度。
因此，本發明的第一個目的是提供一種塔的高度低、設備可以簡化的濕式煙道氣脫硫設備。
本發明的第二個目的是提供可以降低有效功率消耗的自撐式濕式煙道氣脫硫設備。
本發明的第三個目的是提供一種經濟的且能達到高脫硫效率的脫硫設備。
本發明的第四個目的是提供一種可靠性高的濕式煙道氣脫硫設備，在該設備中，吸收塔緊湊，而且可以減少散射的水霧。
另外，本發明的第五個目的是提供一種能防止廢氣流動不均衡、且噴管被牢固支撐的濕式煙道氣脫硫設備。
本發明的第六個目的是提供一種通過控制用于與廢氣接觸的吸收液質量而提高了操作性能的濕式煙道氣脫硫設備，在該設備中，所得石膏的質量不會降低，而脫硫效率可以提高。
本發明的第七個目的是通過有效地除去散射的水霧來減少吸收塔內的壓力損失，并且使吸收塔緊湊，以便在降低設備和操作成本的同時達到高的脫硫效率。
為了達到上述目的，按照本發明的第一個方面和特征，本發明提供了一種濕式煙道氣脫硫設備，該設備包括一個其內氣體流路方向為非垂直式的吸收塔和一個循環罐，所說的吸收塔包括允許使含氧化硫廢氣與由噴淋區噴淋的吸收液彼此相互接觸的入口導管和帶有除霧器以除去散射水霧的出口導管；所說的循環罐適用于貯存由吸收塔滴落的吸收液，并且在貯存吸收液的同時，通過空氣來氧化吸收液中的氧化硫，該循環罐包括用于將所貯存的吸收液循環至吸收塔中的噴淋區的循環系統，本發明的特征在于包括有入口和出口導管的吸收塔與循環罐為一整體，且是僅靠循環罐支撐的自撐式結構。另外，吸收塔的結構可以是這樣的，即在其結構內入口導管中的噴淋區最上游噴淋段包括有至少一個能夠以與廢氣流動同向噴淋吸收液的噴嘴。
本發明的煙道氣脫硫設備的一大特點是，在吸收塔的結構中，塔體導管通過循環罐的上部分，即，在一體式結構中，循環罐的上部分就是塔體導管的一部分，由此，吸收塔的構造是自撐式，其結構簡單，強度高，并且無需支撐塔體導管部分的配件。
在具有上述結構的煙道氣脫硫設備中，重要的一點是要使其煙道氣脫硫效果至少等于現有技術中具有垂直吸收塔導管的煙道氣脫硫設備的脫硫效果。可以假設，為了避免與現有技術中具有垂直吸收塔導管的煙道氣脫硫設備有關的缺點，即吸收塔高度增加的缺點，將吸收塔制造成臥式的，這樣，氣體的流動方向就限制為水平方向，吸收液向著氣流噴淋，從而使塔高降低。
但是，如果吸收液以水平方向噴淋，當廢氣流速相對較低時，氣-液的接觸效率因所噴淋的液滴在重力的作用下下落而降低，而當廢氣的流速相對較高時，被廢氣所夾帶的噴淋液滴量會增多，這樣不僅會造成后續部分設備的腐蝕或磨損，而且還會由于吸收液的損失出現有效功率消耗增加的問題，最糟糕的情況是出現運行故障。一般來說，把廢氣以水平方向或非垂直方向導入吸收塔，使廢氣導入與噴淋的液滴進行氣-液接觸是困難的。
然而，從下文所描述的研究結果看，本發明人已經確知，在特定的條件下，既使采用在氣體流路設置為非垂直的這樣結構的吸收塔也能夠獲得高的脫硫和除塵效率。
下面對此進行詳細的描述。
通過使廢氣以至少非垂直方向流動，最好是水平方向流動，并且將廢氣流路的水平長度設置較長可以延長廢氣與噴出的吸收液的接觸時間。這樣就有可能降低吸收塔高度，簡化導管結構，減小氣流的非均衡性。
在最上游吸收液噴淋段，以與廢氣相同的流向(并流方向)噴出吸收液，內拉作用(一種噴射器效應)使廢氣的均衡性較差。此外，即使在廢氣通過之前噴出吸收液，液體也不會散射進入設備的上游導管，因此在該設備中無需采取專門的防腐措施。
在最下游吸收液噴淋段，通過以與廢氣流動相反的方向(逆流方向)噴出吸收液，使吸收液以相對高的速率與廢氣中的氧化硫或煙塵進行氣-液接觸。由此，不僅可以達到高的脫除效率，而且可以收集來自上游段廢氣中所夾帶的以及與廢氣同時散射的水霧，從而減少在下流方向上散射的水霧量。為了減小在任意噴淋段的垂直方位上較高一層的噴淋落差(勢差)，理想的是將噴淋管橫向(即水平)排列。
吸收塔和允許噴出液滴自由下落的循環罐是一體式結構，這樣，被噴出的吸收液液滴與廢氣的接觸時間可以得到延長。吸收塔的底部是傾斜的，以便使吸收液中的固體流入吸收劑循環罐中，而不致于積聚。
在上述設備中，在入口導管底部的傾斜部分上可以設置回收噴淋的吸收液并將其導入循環罐這樣的構件。該構件可以是適合于導入所回收的液體的結構，這樣，回收的液體以循環罐的圓周壁橫截面的切線方向滴落，更具體地說，該構件可以是在入口等管底部的傾斜部分之上或之中設置的堰或凹槽。
在現有技術的立式吸收塔中，為了使氧化用空氣均勻地分散在循環罐內，必需安置多個攪拌器。由此原因，需要支付用于攪拌的動力費用。與此相反，按照本發明，特別是采用入口導管底部傾斜的臥式脫硫設備，所噴淋的吸收液在入口導管底部的傾斜部分中或之上被回收，在此，吸收液被噴出吸收液回收/導向構件(即堰或凹槽)所收集，然后落入循環罐中。
堰或凹槽設置在入口導管底部的傾斜部分之上或之中，但偏離開中心線，這樣設置能夠保證液體以循環罐圓周壁橫截面的切線方向由傾斜部分落入循環罐。在一200Mw火力發電廠中，在連接安裝于一臺鍋爐上的煙道氣脫硫設備中，滴落的液體量是幾千噸/小時，如果連續地收集此液體并使之流落入循環罐，此循環罐中的液體便可以被循環起來。因此，循環罐中的液體靠所說滴落液體的能量來循環，無需使用任何攪拌器。這樣就可以省去用于使空氣分散入循環罐內液體中的攪拌器和用于攪拌循環罐內液體的攪拌器。由于循環罐中的液體循環不用攪拌器，所生成的石膏顆粒由于液體的循環也不可能積聚在循環罐的底部。按此方式，現有技術中的攪拌器可以省去，從而使循環罐的結構簡單，動力費用降低。
通過將氧化吸收液用的空氣導入收集在入口導管底部傾斜部分中的堰或凹槽內的液體中或者提供給循環罐中接近液體表面的空間，可以減少供給循環罐的空氣量，在所說的循環罐內液體劇烈地運動著。
本發明的臥式濕式煙道氣脫硫設備的構造可以是這樣的入口導管垂直于氣流方向的截面積沿氣體流動方向逐漸加大，但入口導管最下游部分垂直于氣流方向的截面積小于位于入口和出口導管之間、循環罐上方的氣體流路的垂直于氣流方向的截面積，上述入口導管中裝有帶噴嘴的噴淋管，它們沿氣體流動方向排列成若干級。
由于在入口導管中設置了多級噴嘴，因此在入口導管的越下游部分由噴嘴噴淋出的吸收液密度就越高。再者，由于使入口導管上垂直于氣流的截面積沿氣流方向逐漸增大，例如把入口導管的底表面制作成傾斜表面，可以使入口導管內沿氣流方向所噴出的吸收液密度均勻化，這樣，廢氣的脫硫效果在導管的每一截面上均是相同的。
由于氣體在入口導管中的流速越高，吸收廢氣中的SOx的效率就越高。因此，為了提高入口導管中氣體流速，就必需減小入口導管的截面積。如果氣體通過出口導管而同時又保持原流速，則將水霧收集在除霧器中的負荷增加。因此，入口導管最下游部分上垂直于氣流的截面積要小于入口和出口導管之間且在循環罐上方這段氣體流路上垂直于氣流方向的截面積，從而使氣體的流速減小，這樣，氣流中所夾帶的水霧以及散射的水霧很容易自由地落入循環罐中，而不會進入除霧器。在此情況下，當入口導管的底表面做成傾斜的表面時，入口導管內的沿氣流方向安裝的多級噴淋這中的最后一級噴淋管上的噴嘴設置在基本上同一水平面上，這樣，這些噴嘴不會浸沒被噴出的且正沿著入口導管底表面流動的吸收液中。
為了防止由于入口導管中氣流速度的提高而引起的除霧器收集水霧的負荷增加，以及為了最大限度地延長噴出的吸收液滴與廢氣的接觸時間，保證有效接觸，并減少進入位于下游處的除霧器中的散射的水霧量，在噴淋段與除霧器之間可以設置阻擋機構，該機構用于更新所噴出的吸收液滴的表面以及散射的水霧表面。
在本發明的脫硫設備中，通過噴淋區的廢氣順流流動并夾帶進水霧，并且通過由散射的水霧所形成的液膜，該液膜是由散射的水霧碰撞位于除霧器上游的阻擋構件的開口處而形成的。當廢氣通過液膜時，達到了規定的脫硫百分率。在本發明脫硫設備的吸收塔內，由該塔內廢氣所夾帶的噴淋吸收液滴的表面(邊界膜)不能被更新，因為所說的表面相對廢氣而言其速率較低且已經被SOx飽和，因此，即使例如在噴淋區與除霧器之間存在有足夠的接觸空間，對脫硫速率也無多大幫助。但是，在噴啉區和除霧器之間設置阻擋構件如多孔板不僅能夠保證使散射的水霧和噴淋的液滴碰撞阻擋構件，由此而將它們收集起來，而且由于廢氣穿過由收集的水霧和液滴在阻擋構件上所形成的液膜而使液膜得以更新，這樣就可以有效地進行脫硫反應。
應該注意的是，阻擋構件不只限于多孔板，只要能夠更新噴淋吸收液霧和液滴的表面，任何其它的機構均可采用，在此情況下，可期望達到一定程度的脫硫效果。
以該方式冷卻，除塵和脫硫的廢氣中所夾帶的水霧在水霧捕集區回收以備再循環使用，并可以防止水霧向吸收塔下游側散射，從而可防止下游部件和排放器的腐蝕。
用于更新噴淋液滴表面的阻擋機構可以是(1)在導管側壁和最上游除霧器前方的底部所形成的尖端朝上游彎曲的堰，(2)按一定間隔距離排布的一組板，該間隔距離限制氣流方向上的流路，和(3)多孔板。當采用一組板時，其中的每塊板均可以是帶有折疊部分的平板。當采用多孔板時，平的多孔板可以有一個垂直于氣流方向的平表面，或是一組多孔平板，每塊多孔板均有一個平行于氣流方向的平表面。
阻擋構件可以設置在入口管下游和循環罐的廢氣流路上，或者設置在循環罐下游和出口管中除霧器上游的廢氣流路上。
如果導管底部上設置有阻擋構件，且該底部具有朝著循環罐向下傾斜的底表面的話，在阻擋構件與底表面相連的部位上設有排液槽，在阻擋構件上所收集的水霧和液滴很容易流落進循環罐。可以提供一個阻擋構件清洗系統，該系統是利用石膏回收設備中產生的上清液水或所提供的補充水。
本發明的脫硫設備可以有這樣的構造，在出口導管中至少設置兩個除霧器，這樣最上游除霧器的垂直截面大于出口導管的垂直截面，堰安裝在最上游除霧器的上游管側壁上。因此，當氣體速度提高時，氣體以沿管壁表面蠕動的方式沿壁表面流動，這樣就有大量的散射水霧到達除霧器。如果沿管壁表面散射的水霧用位于最上游除霧器前的管上堰除去的話，既使除霧器上的水霧負荷增加，除霧器的性能也不會降低。為了保證最上游除霧器的垂直截面積大于出口管的垂直截面積，在與除霧器端部配合的導管中的凹槽內設有導向循環罐的集霧回收管。除霧器清洗系統確保下游除霧器清洗用水可以利用作為上游除霧器洗滌用水，最上游除霧器所用過的洗滌水可以被返回循環罐中。
在本發明的臥式脫硫設備中，噴淋管上的噴嘴可以設置在入口導管的壁表面上，在接觸不到噴淋液滴且位于噴嘴之間的區域中的壁表面部分可以設置防止氣體吹過的構件。
對于上述構造，不將噴淋管和這些管的支撐件設置在入口導管內。因此，噴淋的液滴仍能在吸收塔內保持較長時間而不會碰撞插入件從而停止與SO2氣體的吸收反應，因此，噴淋的液體能夠有效地進行脫硫反應。
把噴嘴安裝在入口導管的壁表面可以有效地利用入口管的內壁表面。根據引入口導管的廢氣種類和流量以及廢氣中所含氧化硫的濃度等，可以改變分別排布在側壁和頂壁上的每組噴嘴所噴淋的吸收液量，或者改變側壁表面每一具體位置或頂壁表面每一具體位置所噴淋的吸收液量。
在現有技術中，把噴淋管和其支撐件設置在吸收塔內，由于所用吸收液是強酸性的，為了防止腐蝕，需用優質材料制造它們。與此相反，按照本發明，管件等設置在吸收塔外，因此無需使用優質材料。
通過在噴嘴之間接觸不到噴淋液滴區域內的壁表面部分安裝防止氣體吹過的構件可以增加噴淋吸收液與廢氣的接觸機會。
防止氣體吹過的構件例如可以是具有沿噴嘴噴淋吸收液的角度延伸形狀的導板，或者是沿氣體流動方向延伸的入口導管內壁表面向內壓而成的凹槽。當采用凹槽時，噴嘴可以安裝在所說凹槽傾斜壁表面的上游。如此設置，可以有效地防止氣體吹過。
在本發明的臥式脫硫設備中，噴嘴可以安裝在循環罐的頂部以便向循環罐中的液體表面噴淋吸收液，由此散射的水霧被從噴嘴中噴出的吸收液除去。如果噴出的液滴向循環罐中的液體表面噴射，廢氣流動并同時從噴向液體表面的液滴中逃脫出來，由于廢氣中所夾帶的散射的水霧的比重比廢氣大，因此這些散射的水霧在慣性的作用下徑直前進，碰撞在由頂部向循環罐中的液體表面噴出的液滴上，于是，所說的水霧被收集。
另外，循環罐上方的頂表面上可以設置隔板，這樣，可以使氣體在靠近循環罐中的液體表面流動，而噴淋吸收液的噴嘴可以安裝在隔板的較低端上。再有，可以改變循環罐上方的頂表面本身，使之向下凸出，這樣，廢氣流能夠適時轉向接近循環罐中的液體表面，噴嘴可以安裝在頂壁的凸出部分上。對于上述兩種構造來說，除霧器收集散射水霧的效果均可提高。
在本發明的臥式脫硫設備中，入口導管內噴淋區中的所有噴淋管均水平穿過入口管中的氣體流路支撐在入口導管側壁的相對的兩端，以便從兩端引入吸收液。
以在入口導管相對側壁上的方式支撐的噴淋管水平地排布，這樣可以保證使管子對廢氣產生的阻力由水平相對側向中心部分均等變化，因此而以減小廢氣流的不均衡性，使氣-液接觸均勻進行，提高脫硫效率。另外，可以從兩側壁向水平排布的噴淋管中提供等量的吸收液，這樣可以按等比例水平兩側向中心部對稱地提供等量的吸收液進入噴淋管，流向各自的噴嘴。
當噴淋管水平排列在入口導管內時，噴淋管的截面積由鄰近入口導管側壁部分向位于入口導管中心的部分逐漸減小。因此，即使從噴淋區的側壁表面至中心部分吸收液的流量逐漸減小，噴淋管中任何處的漿液(吸收液的流速也可以基本上保持不變。由于按此方式噴淋管中任何處的漿液流速可以保持基本不變，因此可以防止固體沉積在噴淋管內。噴淋管的構造可以是這樣的在入口導管內中心部分的內徑小于其它部分的內徑，在入口導管內噴淋管內徑較小的中心部分上可以設置支撐件，從而賦予截面積較小的中心部分以一定的機械強度。支撐件對噴淋管的基本上為中心部分中的廢氣流動起阻件作用，因此，廢氣在吸收塔內噴淋管區中的流動不受干擾，氣體流速是均衡的。另外，當噴淋管水平排布在入口管內時，噴嘴可以分別安裝在噴淋管的下側。這樣可以保證，當吸收液停止噴淋時，留在管內的吸收液在重力的作用下被排出，因此，吸收液中的固體不會沉積在噴淋管中，防止了噴淋管的阻塞問題。
在本發明的臥式脫硫設備中，可以限制氣體流路，使從入口導管流向出口導管的廢氣方向在入口和出口管之間改變向下。如果這樣做，不會增加除霧器上的水霧負荷。
更詳細地說，(1)可以在出口導管內除霧器上游的頂壁表面上設置氣流轉向障礙物(可以是用于使氣流向下轉的傾斜板，也可以是由頂壁部分懸掛下來的平板狀折流板)，這樣，全部氣流在循環罐上方轉向并再次向上流向水霧收集區的入口處。采用此構造，一旦氣流在循環罐上方向下轉，然后再向上轉，散射的水霧即脫離氣流，滴落入循環罐內的吸收液中。按此方式，到達除霧器中的散射的水霧的量可以明顯減少。如果傾斜板與水平方向的傾斜角確定在一定范圍內，或者凸出伸進氣體流路中的折流板長度確在一定范圍內，水霧則不會駐留在插入件(傾斜板或折流板)上，也不會發生因水霧碰撞插入件而出現的粘附問題。
安裝在循環罐頂部的用于向下改變氣流方向的傾斜板與水平方向的預定夾角可以大于與循環罐接鄰的入口導管底表面的傾斜角，從而使氣流方向轉向循環罐。在這種情況下，除非位于氣流轉向障礙物下的氣體流路口徑的縱截面積大于至少入口管的縱截面積，否則，氣流不能有效地減小。
(2)在除霧器前的導管較低壁表面上可以安置窗式插入件，或者可以把具有凹截面(如U-或V-形截面)且凹口向著氣流上游的碰撞板按多級排列，如在整個氣流流路中排列成兩級或多級鋸齒形和格形，以便橫穿除霧器上游的出口管。這樣，散射的水霧量可以減少而無需改變吸收塔的結構。采用具有凹截面的碰撞板時，碰撞板的鋸齒形排列可以防止壓力損失的增大。如果用水清洗穿窗式插入件或具有凹形截面的碰撞板的背表面，該背表面是相對氣流方向而言的，在該部位上不會發生因漿液干燥而引起的粘附問題。采用窗式插入件時，使所說的窗板與水平方向的夾角在5°-40°的范圍內，該插入件的表面和背面總是被散射的水霧所濕潤，因此可以去除水霧，在該部位上不會出現因粘附而引起的問題。
(3)進一步說，為了改進漿液噴淋方法，靠近吸收塔壁表面的噴嘴所噴淋漿液的方向可以轉向朝著吸收塔內，即，與吸收塔壁表面相對的方向。這樣可以防止噴淋漿液的水霧碰撞吸收塔壁表面而再次散射。
(4)如果相對水平方向而言，噴嘴噴淋漿液的方向是向下的，可以減少散射的水霧量。另外，循環罐上方吸收塔的壁表面可以是傾斜的，這樣氣流在循環罐上方先下向流，然后再向上流。如此這樣可以保證散射的水霧脫離氣流并落在循環罐內漿液的表面上，其結果是，能夠到達除霧器的散射水霧的量明顯地減少。
按照上述(1)-(4)任一特征，均可顯著減少進入除霧器的散射水霧量。在此不再會出現脫硫效率降低、壓力損失加大的現象。
本發明的臥式脫硫設備其結構可以進一步包括一個用于取出循環罐內吸收液并用石灰石中和它的裝置，石灰石的粒度大于由石灰石中和吸收液而獲得的石膏的粒度，一個用于將中和后的液體再循環至入口導管噴淋區的裝置。
如果在提取的吸收液中石膏顆粒的濃度高，可以提供分離器分離中和后的吸收液，然后，再將帶有少量石膏顆粒的吸收液循環至入口導管的噴淋區。
在本發明的脫硫設備中所進行的主要反應如下吸收液(水為主要成分)吸收廢氣中的SO2生成H2SO3，H2SO3被空氣氧化生成H2SO4(稀硫酸)。用石灰石(CaCO3)中和H2SO4生成石膏(CaSO4·2H2O)。
(吸收反應)(氧化反應)(中和反應)按照本發明，在將空氣吹入循環罐以氧化亞硫酸時，吸收液的pH是低的，為2-3(在該技術的其它情況下，pH為4-5)。因此，氧化速度快，所需空氣量較少，攪拌器動力消耗較小，所說的攪拌器是用于細分氧化用空氣的。另外，使用粗石灰石，所以無需粉碎石灰石。由于石灰石的顆粒大(≥0.5mm，優選≥1.0mm)，所以很容易與小顆粒的石膏(通常粒度為20-100μm)分離開來，很少與石膏顆粒混合在一起。因此，即使使用大量的石灰石，石膏的質量也不會降低，脫硫效率可以提高。在此情況下，為了防止石膏顆粒在石灰石顆粒上結垢，可以用攪拌吸收液或用空氣鼓泡。控制引入氧化空氣量可以促進吸收反應，這樣在空氣氧化后，中和裝置等內的溶解在吸收液中的氧氣濃度為1ppm或更高。
本發明包括將上述特征結合在一起的特征。
圖1為本發明第一方案的濕式煙道氣脫硫設備的立面示意圖。
圖2為圖1中所示噴淋管的放大圖。
圖3為本發明第二方案的濕式煙道氣脫硫設備的水平截面示意圖；圖4為圖3所示濕式煙道氣脫硫設備和外圍裝置的縱向截面示意圖；圖5為圖1所示設備中吸收塔入口處流速與脫硫率及設備的壓力損失之間的關系曲線；圖6為圖1所示設備中吸收塔入口處流速與除霧器入口處水霧的重量間關系曲線；圖7和圖8是為證實圖3和4所示設備效果進行的測試的結果曲線圖；圖9為本發明第二方案中吸收塔的出口導管的改進型示意圖；圖10為本發明第三方案的濕式煙道氣脫硫設備的水平截面示意圖；圖11為圖10所示脫硫設備的側視圖；圖12為從氣體流動方向觀察，圖10和11所示吸收塔的入口導管圖(實際上未示出前端面)；圖13為圖1所示設備入口導管處氣體流速的曲線圖；圖14為圖12所示入口導管處氣體流速的曲線圖；圖15為圖12所示的噴淋管的改進型示意圖(實際上未示出前端面)；圖16為圖15沿A-A線的截面圖；圖17為本發明第4方案的濕式煙道氣脫硫設備的側截面示意圖18為圖17所示濕式煙道氣脫硫設備的改進型示意圖；圖19為圖17所示的濕式煙道氣脫硫設備的另一種改進型示意圖；圖20為圖19沿A-A線的截面圖；圖21為圖19所示的濕式煙道氣脫硫設備的改進型示意圖；圖22為圖17所示濕式煙道氣脫硫設備的另一種改進型的示意圖；圖23為圖17所示濕式煙道氣脫硫設備的另一種改進型的示意圖；圖24為圖23所示設備進行冷模試驗的結果的圖示說明；圖25為在實際規模的設備中水霧散射分析的圖示結果；圖26為在一個只是實際規模五分之一的設備中進行冷模實驗的圖示結果；圖27是本發明第五方案的濕式煙道氣脫硫設備的示意圖；圖28是描述第五方案中中和裝置結構的圖；圖29是描述本發明脫硫隨時間變化的曲線，其中曲線a表示吸收液體用中和裝置進行了攪拌的情形，曲線b表示吸收液體沒有進行攪拌的情形；圖30是描述吸收液體中溶氧量與本發明第五方案中脫硫百分率關系的曲線；圖31是圖27所示的脫硫設備的改進方案的圖；圖32是本發明第六方案的濕式煙道氣脫硫設備的示意圖33是描述圖32中所示設備中除霧器結構的圖；圖34是圖32中所示設備中除霧器部分的詳細平面圖；圖35是圖32中所示設備中除霧器部分改進方案的詳圖；圖36是描述本發明第六方案中設置堰(曲線a)和不設置堰(曲線b)時水霧散射率曲線；圖37是本發明第七方案的濕式煙道氣脫硫設備的示意圖；圖38是圖37所示設備中垂直板部分的立面圖；圖39是圖38所示的垂直板部分的改進型的圖；圖40是本發明第八方案的濕式煙道氣脫硫設備的示意圖；圖41、42和43是圖40所示設備的改進方案的圖；圖44是描述設置多孔板(曲線a)和不設置多孔板(曲線b)時兩者之間在除霧器進口處水霧量的比較曲線；圖45是圖40所示設備的改進型的圖；圖46是本發明第九方案的以圖示氣流方向進行煙道氣濕式脫硫設備的剖面圖；圖47是沿圖46所示設備A-A線的剖示圖；圖48是本發明第十方案的煙道氣濕式脫硫設備的示意圖；圖49是圖48所示設備的改進型的圖；圖50是比較第十方案和第一方案的水霧散射率的曲線；圖51是圖48所示設備的另一改進型的圖52是圖48所示設備的進一步改進型的圖；圖53是本發明第十一方案的以圖示氣流方向進行煙道氣濕式脫硫設備的剖面圖；圖54是沿圖53所示設備沿A-A線的剖視圖；圖55、56和57是圖53和54所示設備的改進型的圖；圖58是本發明第十二方案的煙道氣濕式脫硫設備的示意圖；圖59是沿圖5 8所示設備的A-A線的剖視圖；圖60是沿圖58所示設置的B-B線的剖視圖；圖61是圖60所示脫硫設備改進型的圖；圖62也是圖60所示脫硫設備改進型的圖；圖63是描述現有技術中廢氣濕式脫硫設備的流程圖。
下面結合附圖對本發明的多種實施方案作詳細描述。但是，本發明并不受這些實施方案的限制。
圖1-5說明了本發明第一設備方案的濕式煙道氣脫硫設備。圖1為濕式煙道氣脫硫設備的透視圖。圖2為脫硫設備噴淋管的放大圖。圖3為圖1所示設備的上部截面示意圖。該設備包括在吸收塔2內設置的多級噴淋管4，這些噴淋管在氣體流動方向上分多級設置，同時在與氣體流動垂直的方向上以多排設置從而水平延伸穿過廢氣1的入口導管3，吸收塔2在水平方向上或至少在垂直方向上包含廢氣流動通道。噴淋管4的級數以及噴淋管4上所設的噴嘴數均無需特別限定，可以選擇某一適宜的數目。圖1中，噴淋管4的最上游的噴淋管4a以與廢氣流動相同的方向噴淋吸收液體(并流噴淋管)，最下游的噴淋管4b以與廢氣流動相反的方向噴淋吸收液體(逆流噴淋管)。這樣，在入口導管3內噴淋管4a-4b形成了噴淋區。在下游及入口導管3的下方設有循環罐7。如圖4所示，循環罐7設有在罐的側壁上安裝的攪拌裝置8，在攪拌裝置8的攪拌槳附近安裝的氧化用空氣吹氣管10，用于漿罐內的吸收液循環至入口導管3的泵11及吸收液循環管12，用于向罐中補入新的鈣基吸收液的進料管13，用于將罐內的吸收液(吸收劑漿液)排出的管14和泵15。如圖1所示，攪拌裝置8可包括氧化攪拌器8a，以及攪拌器8b，8a用于微細分散引入的氧化用空氣，8b用于劇烈攪拌罐7內的吸收液。
在吸收塔2的廢氣排出部分設有出口導管19，即設在循環罐7的上方下游部分，該出口導管包括一個折板狀除霧器16和管18(見圖4)，管18用于回收在除霧器16中收集的水霧至循環管7中。經吸收液排出泵15使吸收液漿液從循環罐7中排出，并在一個石膏回收設備20中增稠以回收石膏22。
在本發明所有方案中所示的各個裝置均設有氧化用攪拌器8a和用攪拌吸收液體的攪拌器8b，氧化用空氣吹氣管10，吸收液體循環管12，用于補充新的鈣基吸收液的進料管13，用于排出吸收液的管14，以及石膏回收設備20，在某些附圖中未示出這些裝置中的某幾種。
吸收塔2包括入口導管3和出口導管19，它適于限制廢氣以水平方向或非豎直方向流動，該塔與自支撐式循環罐7的上側壁連接并延伸，從而使整個系統為自支撐式。最好在包含出口導管19的水平段與循環罐7的側壁間的接合處設置擋板24(見圖4)以防止由氣體流動引起的水霧散射。
以這種方式，脫硫設備被構制成一種一體式結構，其中，循環罐7的上部形成臥式吸收塔2的一部分。因而，該脫硫設備為自支撐式的，并且其具有非常簡單的結構。因此，本發明的脫硫設備與現有技術中所述的立式吸收塔結構不同，無需用于支撐塔導管部分的配件，同時整個設備強度高，從而設備費用大為降低。
在上述結構的單塔型煙道氣脫硫設備中，廢氣1進入吸收塔2的入口導管3，在這里氣體首先與由最上游的噴淋管4以順流方式噴淋的吸收液接觸。這段時間內，通過最上游噴淋管4a的噴射作用使廢氣1牽拉并調整，同時，廢氣被冷卻至飽和氣體溫度并被部分除塵及脫硫。需要指出，當由于發電廠的能量損失使高溫氣體可流入吸收塔2時，為了防止塔內部的損壞，可在最上游噴淋管4a的上游再設置一個水噴淋裝置(未示出)。最后經多個下游噴淋管4(包括最下游噴淋管4b)使廢氣1除塵并脫硫至目標值。最下游的噴淋管4b以逆流方式向廢氣1噴淋吸收液從而實現廢氣1的冷卻、除塵及脫硫，同時實現了從上游散射的水霧的收集。為了減少因任一噴淋管4a-4b的豎直位置的級間引起的偏差(壓頭差)，最好橫向(水平方向)設置噴啉管4，如圖1所示。應使噴淋管4這樣設置從起點端至終點端使噴淋管的直徑連續減小，如圖2所示，從而使起點和終點兩端處噴淋的液滴(圖中的虛線)量，噴淋速度等相同。同時最好使噴淋管4的噴嘴6與相鄰噴淋管4的噴嘴6在廢氣流動方向上或與廢氣流動的垂直方向上交錯排列。因此，通過對噴嘴的排列可增強吸收液與廢氣1的氣液接觸效率，以這種方式，圖2中虛線所示的吸收液的圓錐形噴淋液滴相互間不會重迭。特別重要的一點是，應以這樣的方式排列噴淋管4的噴嘴6使由相鄰的噴淋管4噴淋的順流和逆流液滴間不會重迭。
以這種方式冷卻、除塵并脫硫的廢氣1在消除掉夾帶的水霧后排出。
另一方面，作為吸收液的石灰石漿液經進料管13加至循環罐7中并與罐中存在的漿液混合。然后，通過循環泵11混合后的吸收漿液在入口導管3內噴淋，并與廢氣1進行接觸；然后直接自由滴落至循環罐7中，或者滴落至入口導管3的底部，所說的導管底部為一斜面且其向循環罐7傾斜，這樣漿液沿導管底部自由地流回循環罐7中。
對返回循環罐7的吸收液進行pH值復原。在循環罐7中，由氧化用空氣吹氣管10吹入的空氣經攪拌器8a分散進吸收液中形成微小的氣泡，因此在吸收液中經吸收SOx形成的CaSO3被氧化成石膏。循環罐7內的吸收液包含石膏及未反應的石灰石，經排料泵15排出吸收液，并在水力旋流器(未示出)中增稠至40-50％，溢流水(未示出)可循環及重新用作吸收塔2的洗滌水，制石灰石漿液用水等。增稠的石膏漿被棄置，如果需要的話，也可通過離心分離機，帶式過濾機等圖4中未示出的設備對其進一步脫水而回收石膏粉。
本發明的脫硫設備中廢氣1的冷卻及除塵以及二氧化硫的吸收均是在噴淋過程中實現的，由于其中吸收液是被噴淋至廢氣流上，因此使得其操作性能將極大地受氣體偏移(非均衡)流動的影響。在本發明的設備中通過最上游的噴淋管4a以與廢氣流動平行的方向噴淋吸收液提供了一種噴射器效應并結合適宜的吸收液噴淋速度和適宜的廢氣1的流動速度以調整廢氣1。另一方面，在吸收塔2內噴淋的液滴夾帶在廢氣流中并且大部分液滴向下游散射。這是其缺點，因為這將引起下游導管、裝置及部件的腐蝕。為此，設置除霧器16。然而，由于由最上游噴淋管4a散射的水霧和液滴量特別大，用于收集水霧的除霧器16的負荷就相當大，會引起水霧的再次散射且導致需要結構復雜的除霧器16。本發明人做了各種測試和研究以減小除霧器16入口處水霧的負荷，以下將給出其一般結果。結果表明，至少設置最下游的噴淋管4b以及使由其噴淋的吸收液與廢氣1逆流接觸，可以收集由上游如最上游的噴淋管4a引起散射的大量水霧，從而可顯著降低除霧器16的水霧負荷，這種類型的吸收塔2是可行的。
為了確保向下游的散射減小至某種程度并延長與廢氣1的接觸時間，以及確保最大程度地回收噴淋的吸收液，理想的情形是入口導管3與循環罐7為一體式的。
進而，在設計的吸收塔的類型中，引導廢氣在水平方向或非鉛垂方向上流動時，如果吸收塔2中廢氣1的流速太慢，噴淋的液滴將受重力作用與廢氣流分離開并滴落至塔2的底部。因此，即使在某一方向如水平方向上接觸距離盡可能地長，也不會出現氣液接觸。相反的情形是，如果廢氣的流速太快，那么夾帶的水霧量將很大，會導致如下問題吸收液大量損失、下游的導管、裝置及部件的腐蝕以及壓力損失增大等。
對于與吸收塔2內氣體流速差異相關而引起的上述問題進行了多種研究，結果表明，吸收塔2內的氣體流速存在一段最佳范圍。圖5和圖6為氣體流量為3,000m3N/hr及SO2濃度為2,000ppm的情況下，吸收塔2內入口處氣體流速與脫硫百分率、壓力損失和除霧器入口處的水霧量間的關系曲線。氣體流速越高，脫硫百分率越大。優選氣體流速為5m/s或更大。但是，如果氣體流速等于或大于15m/s時，脫硫百分率會因氣液接觸時間的減少等原因，而再次降低。類似地，隨著氣體流速增加，降霧器入口處水霧量將大大增多。因此，為了盡可能地減小壓力損失及除霧器16入口處的水霧量以及增大脫硫百分率，吸收塔入口處的氣體流速最好為5-15m/s。業已發現，吸收液以順流和逆流兩種情形結合噴淋至氣流上(圖6曲線b)時除霧器16入口處的水霧量要小于吸收液僅以順流進行噴淋時的水霧量(圖6的曲線a)。實驗例1使用圖3和4的濕式脫硫設備進行廢氣的處理實驗。實驗條件如下氣體量 3,000m3N/hrSO2濃度 2,000ppm入口處灰塵濃度200mg/m3N入口處氣體溫度 150℃氧化用空氣量30m3N/hr噴淋管級數 3液氣比 20l/m3N吸收塔入口尺寸 □350mm石灰石過量百分數10％(實驗結果)
脫硫百分率 80％氧化百分率 99.7％塔壓損失80mmH2O出口處水霧量100mg/m3N即使在運行100小時后進行內部檢測，吸收塔2的上游和下游均未觀察到結垢及腐蝕情況。(比較實驗例1)與實施例1相比較而言，當來自第一級噴淋管(最上游噴淋管4a)的吸收液的噴淋方向與廢氣流動方向相反時，廢氣1通過之前，噴淋吸收液將在入口導管3的上游流動，使得循環罐7中的吸收液量減少。但是，在通過廢氣1后，循環罐7中的吸收液量會重現其正常量。脫硫百分率82％氧化百分率99.7％塔壓損失110mmH2O出口處水霧量100mg/m3N在運行100小時后進行內部檢測，吸收塔2的入口導管3中可觀察到大量固體積聚。(比較實驗例2)與實驗例1相比較而言，當來自第三級噴淋管(最下游噴淋管4b)的吸收液的噴淋方向與廢氣流動方向相同時，與廢氣通過的同時從出口導管19帶出的噴淋液非常嚴重，從而導致循環罐7中的吸收液量減少，同時設備根本不能運行。因此，在出口導管19中的排水槽(seat)(未示出)中存有大量的排出液(drain)。第二方案圖3和4所示的臥式脫硫設備具有如下結構即與氣體流動方向相垂直的入口導管3的截面是逐漸增加的，其中入口導管3在氣體流動方向上有多級設置的噴嘴6；同時，入口導管3的最下游部分的與氣體流動方向垂直的截面積小于與氣體流動方向垂直的、位于入口導管3與出口導管19間及循環罐7上方的氣體流動通道的截面積。
由于噴嘴6在入口導管內多級設置，因此在入口導管3的較上游一側由噴嘴6噴淋的吸收液的密度也較高。因而，通過逐漸增加氣體流動方向上與氣體流動方向相垂直的入口導管的截面積，例如使入口導管3的底表面呈傾斜的表面或斜坡狀，就可能使在導管3內氣體流動方向上噴淋的吸收液密度相等，從而確保在導管的每一段中廢氣1的脫硫率相等。
當入口導管3中氣體流速較高時，廢氣1中SOx的吸收率也增大。因而，為了增加入口導管3中的氣體流速，必須降低入口導管3的截面積，但是，如果氣體通過出口導管時依然保持原來的流速，則除霧器16中收集水霧的負荷將較大。
如圖4所示，與氣體流動方向垂直的入口導管3的最下游部分的截面積小于與氣體流動方向垂直的位于入口導管3與出口導管19間及循環罐7上方的氣體流動通道的截面積，因而使得氣體流速降低了，以至于氣體流中夾帶及散射的水霧并沒有流向除霧器16而是傾向于自由降落。
當入口導管3的底表面為傾斜表面時，在氣體流動方向上在入口導管3上以多級安裝的每一噴淋管4其最低一級噴嘴6基本上設置在相同的水平面上，從而確保盡早地防止噴嘴6浸入沿入口導管3的底表面的噴淋吸收液中。
本發明的臥式濕式脫硫設備中，入口導管3的截面積小于出口導管19的截面積。因而，入口導管3中的氣體流速大于出口導管19中的氣體流速，這是入口和出口導管13和19間截面積的差異造成的，因而，入口導管3中氣體流速增加將改善脫硫效能。
即使設備具有如下結構在吸收塔2內氣體流動方向上從入口導管3至出口導管19截面積逐步增加，如下的結論也是同樣確實的，即入口導管3與出口導管19的截面積也是不同的。理想的情形是，吸收塔2入口導管3的最下游部分與氣體流動方向相垂直的截面積和位于循環罐7液面上方的氣體流動通道與氣體流動方向垂直的截面積之比為100∶120-200。實驗例為了證實本實驗例的效果，使用3,000m3N/hr實驗性試驗設備進行氣體流速對夾帶水霧量的影響試驗。下面給出試驗結果，氣體流速為吸收塔入口的最上游的氣體流速即最大流速。
(a)條件氣體流速5-20m/s液氣比 20l/m3N噴淋管級數 3循環液體為水。(b)結果圖7和8給出了實驗結果。圖7為水霧特征曲線的示意圖，其中，縱軸代表除霧器16入口處的水霧量，橫軸代表氣體流速。圖8也為水霧特征曲線的示意圖，其中，縱軸代表除霧器16出口處的水霧量，橫軸代表氣體流速。隨著氣體流速增大，除霧器16入口處的夾帶水霧量增大，除霧器16的出口處水霧量也增加了。這表明，為了減小排出系統已凈化的氣體中的水霧含量并增強水霧去除性能，需要有效地降低氣體在出口導管19內除霧器16上游處的流速。
如圖9的透視圖所示，可為本實施方案的脫硫設備中出口導管19的底表面的傾斜部分設置多個水霧-再散射防止板26。水霧-再散射防止板26用來防止已落在出口導管19的底表面上的散射的水霧再由廢氣流動而再次散射，從而防止水霧在除霧器26的上游再次散射，從而抑制散射的水霧流入除霧器16的量的增加。
需要指出，水霧再散射防止板26在本發明的其它實施方案中也可應用。第三方案圖10的平面圖和圖11的側視圖顯示了本實施方案的濕式煙道氣脫硫設備。
如圖1所示的第一方案中，噴淋管4水平設置從入口導的一側的側壁表面延伸至另一側的側壁表面。噴淋管4的基部對廢氣流的阻力較大，而噴淋管的尾部則對廢氣流的阻力較小。因此，即存在如下的缺點，即入口導管3中的氣流在噴淋管4的上部會發生偏移，從而氣液接觸不均勻，導致脫硫率降低。此外，噴淋管4僅在其基部支承在入口導管的壁表面上，因而，每一噴淋管4的尾端呈半空中懸空狀態，使得管4支承不穩定。進而，由于噴嘴6與噴淋管4設置在同一水平面上，存在以下缺點，即當停止噴淋吸收液時，在噴淋管4或噴嘴6中還可能殘留部分吸收液，吸收液中的固體(石膏、石灰石等)可能會沉積并積聚，從而導致噴淋管4或噴嘴6堵塞。因此，本實施方案試圖對圖1的實施方案作出改進。
如圖10和11所示，吸收塔2適于限定廢氣流在非豎直的方向，塔2包括在其上安裝有噴嘴的噴淋管4，以在與廢氣1的流動方向相同或相反的方向上噴淋吸收液體。噴淋管4在入口導管3內多排設置，并支承在入口導管3的側壁的兩端上。噴淋管4在氣體流動方向上以單級或多級設置，圖12示出了從氣體流動方向觀察入口導管3的內部結構(實際上未給出圖12的正端壁)。如圖12所示，多排的噴淋管在入口導管兩相對側壁間設置并在入口導管3的中心部分相互連接。吸收液以相同的量從入口導管3的兩相對側壁供向噴淋管4，并且從入口導管3的側壁向中心部分噴淋管4的直徑逐漸減小，從而使得即使噴淋管4中吸收液的流率向中心部分降低，但噴淋管4中的流速在任一位置都相同。
噴嘴6設置在噴淋管4的下方，因此，當停止噴淋吸收液時，殘留在噴淋管4中的漿液將從噴嘴6中排出，從而防止噴淋管4的堵塞，這種堵塞通常是由于在吸收液中的固體沉降并積聚在噴淋管4中而造成的。(實驗例)為了證實本實施方案的效果，使用圖1和圖10、11的濕式脫硫設備進行了比較試驗。實驗條件如下氣體流量3,000m3N/hr吸收塔入口尺寸350mmSO2濃度 2,000ppm液氣比20l/m3N石灰石過量百分數 10％結果脫硫百分率圖1的設備 80％圖10、11的設備82％圖13和14為入口導管3中氣體流速曲線圖，它們分別相應于圖1和圖10、11所示的設備。
如果以相對于平均氣體流速的偏差(％)來比較入口導管3內氣體流速曲線的話，圖1的設備中在靠近噴淋管基部支承側壁處氣體流速降低，而在靠近另一側的氣體流速則增加。這是因為入口導管3的基本截面積是變化的，由于圖1所示設備的噴淋管4人基端到尖端為圓錐形的。另一方面，圖10和11所示的設備則因其噴淋管4在中心部分直徑減小，而此處的氣體流速將增加，但與圖1所示的設備比較，氣體流速的偏差卻減少了。為此，本實施方案證實，入口導管3中的氣液接觸將比第一種實施方案的氣液接觸更均勻，可相對增加脫硫率。
當停留噴淋吸收液后，檢測噴淋管4的內部。結果發現，在每一噴淋管4內均未發現殘留吸收液，也未觀察到固體堵塞噴淋管4及噴嘴6。
為了改進圖10、11的設備中噴淋管4的中心部分氣體流速的增加，采用圖15和16所示的噴淋管4來代替圖12所示的噴淋管4。圖16為圖15沿A-A線的截面視圖(未示出噴嘴6)。圖15為從入口導管3內氣體流動方向觀察噴淋管4的圖(未給出圖15的正端面圖)。為了保證噴淋管4的強度，在噴淋管4的中心直徑小的部分安裝一個支撐件28。因此，在水平方向上噴淋管的寬度基本一致，從而使得入口導管3中的氣流不受干擾，入口導管3內氣體流速能均一。
為改進水平設置的入口導管3內從噴淋管4的噴嘴6噴淋漿液的效果，所采用的手段之一是使靠近入口導管3的側壁表面的噴嘴6噴淋的漿液向入口導管3內氣流通道內側導向而不向著側壁表面。這使得噴淋的液滴不會碰撞到側壁表面上，因而防止再次散射，也就減少了散射水霧量，降低了除霧器16的負荷。第四種方案在立式脫硫設備中，水霧在吸收塔內豎直降落并夾帶在氣流中，因此，散射的水霧量相對較少。與此相反，在臥式脫硫設備中，由噴淋管噴淋的漿液液滴則會夾帶在氣流中，因而易于被散射進入后續的除霧器中。如果散射進入除霧器中的液體量增加，用常規的除霧器就很難處理這種液體。這就要求增加除霧器的數量或增大最后一級噴嘴與除霧器的距離，從而防止散射的水霧散射進入除霧器。當設置一個附加除霧器時，如果散射進入除霧器的量增加，就可能引起除霧器的磨損，就需要加入抗磨材料，從而增加除霧器的重量。除霧器重量的增加又需要使增重部分加強。當補充這種措施后，設備的結構又變得復雜了并使尺寸增大，從而增大的設備的投資，這是不希望出現的。為此，重要的一點是，防止吸收塔中噴淋的水霧大量散射進入后續的除霧器中。
因而，通過改進吸收塔的結構或漿液噴淋方法而不去設置附加的除霧器來減少散射的水霧量是非常重要的。
本實施方案是針對這種改進方式的。
圖17顯示的為本實施方案的脫硫設備，其中，與圖1所示的脫硫設備功能相同的部件或構件仍用與圖1相同的編號表示，對它們的描述不再給出。
由噴嘴6噴淋并微細分散的吸收液滴中直徑較小的那些被夾帶在廢氣1中并由除霧器16回收。但是，如果吸收塔2中氣體流速增加，則在氣流中夾帶及散射到除霧器16中的水霧量也將增加，這樣使得除霧器16的液體負荷增大。這種情形下，即使除霧器16設置成兩級，水霧的再散射將會潤濕出口導管19，從而使出口導管19的壁表面遭到腐蝕。為此，在循環罐7的頂部或出口導管19的頂部設置一傾斜板28，該板用于將氣體氣流轉向，使其方向與水平方向呈一預定角度。
如果以這種方式通過向下轉向傾斜板28使由入口導管3的最下一級噴嘴4b引入的氣體流動方向向循環罐7轉向，那么轉向離開氣流到達除霧器16的散射水霧量將顯著降低。通過設定傾斜板28的角度使其大于鄰近循環罐7的入口導管3的底表面與水平面間的傾斜角，就可使氣流轉為向下流動的方向，結果可降低到達除霧器16的水霧量。但是，有時因害怕石膏會固著到傾斜板28上，必要時可設置一種能用洗滌水擦洗傾斜板28的裝置。
即使圖17所示設備其除霧器16級數較少，也可降低除霧器16收集水霧的負荷，且不增加壓降損失，也不會降低脫硫率。
參看圖18，在該圖所示的實施方案中，在除霧器16上游出口導管的頂部或循環罐7的頂部以垂吊方式設置擋板30。這樣，氣流在吸收塔內循環罐7上方時將向下轉向，從而使氣體中夾帶的水霧從氣流中分開并滴落至循環罐7中吸收液表面上。
傾斜板28或擋板30的最下端處在吸收液表面上方，氣體流動通道的垂直截面面積至少應大于入口導管3的垂直截面面積以降低氣體流動阻力，從而使水霧易于滴落至循環罐7的液面上。
如果以上述方式在循環罐7的頂部或出口導管的頂部設置一個插入件如傾斜板28或擋板30，噴淋的吸收液液滴不會碰撞插入物，就有可能降低到達除霧器16的散射水霧量。這樣，入口導管3處的空氣流速無需降低，因此，也就不用擔心會降低脫硫率。
圖19和20給出了另一種實施方案(圖20為圖19沿A-A線的截面圖)，其中，垂直方向上以鋸齒形設置多個具有U形截面的橫穿除霧器16上游的氣流通道的碰撞板。在該實施方案中，在入口導管3中吸收的含SO2氣體的吸收液回收進循環罐7中，通過罐7中的螺旋攪拌漿32使氧化用空氣均勻地分散在吸收液中。漿30由位于罐7頂部的馬達34帶動圍繞傳動軸35旋轉。
通過在除霧器16上游設置的U形碰撞板31可除去氣流中夾帶的散射的水霧。由于U形碰撞板31以鋸齒形兩級或多級設置，大多數氣流中夾帶的水霧會被除去。此外，由于是以鋸齒形設置，壓力損失被大大減少，90％或更多的散射水霧被除去。為了防止吸收液沉積在U形碰撞板31上干燥及固著，也可設置一種能將洗滌水加至碰撞板31上的裝置(未示出)。
當噴淋管4如已描述的那樣水平安裝時，由靠近入口導管3的內壁表面的噴嘴6a噴淋的吸收液的方向向入口導管3的內側傾斜，如圖20所示，從而使吸收液不會碰撞內壁，從而防止散射水霧的產生。
對于大尺寸的噴嘴6，經常使用噴淋角為90度的空心錐形噴嘴(見圖2)。當具有空心錐形噴嘴的噴淋管水平安裝時，由噴嘴6噴淋的吸收液的方向指向氣體流動方向，吸收液被大量吹向入口導管3的側壁上。與此相反，當圖20所示的入口導管3側壁附近的噴嘴6a向內彎曲時，散射的水霧量將比由噴嘴6噴淋的吸收液的方向指向氣體流動方向時的水霧量小50％或更小。圖20中在噴淋管4的中心部分的噴嘴66可采用如下方式，即由其噴淋的漿液方向與氣流方向相同。
圖21給出的為脫硫設備的一種實例，其中，噴嘴6被設置于入口導管3中，這樣由其噴淋的吸收液的方向向下轉而不指向水平方向，從而散射的水霧被夾帶在氣流中，使散射的水霧量降低。理想的情形是，在較上級的噴嘴6應設置成使由其噴淋的漿液方向向下轉而不指向水平方向，而轉后下級上的噴嘴應設置成使由其噴淋的漿液方向指向水平或略向上轉而不指向水平。以這種方式來確定由噴嘴6噴淋的漿液的方向，就可能減少散射進入除霧器16的水霧量，同時不會影響脫硫率。
圖22給出的為一種脫硫設備的實例，其中噴嘴被設置成有兩級與氣流方向相同，兩級與氣流方向相反。由噴嘴6噴淋的漿液液滴被夾帶在氣流中并向后續的除霧器16散射，但是受重力作用，大多數水霧在到達除霧器16后滴落了。當廢氣1以水平方向被引入在吸收塔2中流動時，水霧恰好在除霧器的上游以與水平方向呈10-30度的角度向下滴落。因此，大多數到達除霧器16的水霧可能會到達除霧器16的下部。因而，通過在除霧器16上游的下部設置百頁型插入件36，就可能除去散射的水霧同時又用水霧滴潤濕百頁型插入件36兩個表面。如果百頁型插入件36以與水平方向呈5-45度角取向下轉安裝，那么在百頁型插入件所設置的區域處，通過百頁型插入件36的流通通道與水霧噴淋的軌跡處于同樣的方向，因此，壓力損失很小，同時，無需用洗滌水去洗滌百葉型插入件36的表面。
圖23給出了脫硫設備的另一實例，其中，吸收塔具有V形輪廓。在圖23所示的脫硫設備中，噴嘴6與傾斜的入口通道方向相一致，與氣體流動為相同流動方向。另一種可選擇方式是，噴嘴6的設置為與氣體流動方向相同或相反的組合。廢氣1從水平方向通入向下傾斜的入口通道3中，而噴淋的吸收液受重力作用向下運動。在循環罐7的上方，氣流轉而折向上運動，因此從氣流中轉移出來的散射的水霧滴落在循環罐7的吸收液表面上。以這種方式，夾帶在氣流中散射進入除霧器16的水霧量顯著降低。理想的情形是，吸收塔2的V形傾斜角設定為與水平方向呈10-50度。圖24給出了冷膜實驗結果(橫軸反應器傾斜角與縱軸水霧散射百分率間的關系曲線)。如果傾斜角為10度或更大，則到達除霧器16的散射水霧量可減至傾斜角為0時水霧量的四分之一。如果傾斜角被設定為40度，則到達除霧器16的散射水霧量可減至傾斜角為0的水霧量的十分之一。因而，使傾斜角設置盡可能大是最理想的。但是，如傾斜角較大，則入口導管3的高度也相應較高，使吸收塔的加工成本增大。因此，又有必要設定傾斜角盡可能地小。圖24是在下述實驗條件下進行實驗所得實驗結果逆流噴淋，氣體流速12m/s，設備的吸收塔2的截面積為950mm×950mm，噴嘴為2英寸中空錐形噴嘴。
如上所述，在臥式脫硫設備中，在減少到達除霧器16的水霧量的同時，不會降低脫硫率。
圖25給出了模擬分析結果，實驗是對350MW規模的發電廠在臥式脫硫設備中噴淋水霧。圖25顯示的是由噴淋角90度的空心錐形噴嘴噴淋的直徑為1.5mm的水霧的性能。圖25中的曲線是在下述條件下得到的順流噴淋曲線a6m/s，曲線b8m/s，曲線c12m/s。逆流噴淋曲線d6m/s，曲線e8m/s，曲線f12m/s。
從這些結果可以看出，如果氣體流速從6m/s增至12m/s，在逆流噴淋情形時，散射進入除霧器16的水霧量顯著增加。如果氣體流速以這種方式增加，那么該脫硫設備可為致密的，但是散射的水霧量增加了，且進入除霧器16的水霧負荷也增加了。為此，除非采用上述方法，脫硫設備不能運行。
圖26給出了在1/5冷模中實施本實施方案的實驗結果。圖26說明了在氣體流速為6m/s和12m/s下水霧-散射率(％)間的比較結果，圖26的實驗結果是在導管中不存在圖17所示的插入件的情況下得到的。如果氣體流速增至12m/s，在無插入件的情形下水霧散射率增至6m/s時該值的4.5倍，但是如果使用本實施方案(圖17-19及圖22-23)的脫硫設備，即使氣體流速增大，水霧散射率也基本上等于6m/s時的該值。即使使用現有技術的兩級除霧器16這一點也是相容的。第五方案現有技術如圖63所示，它存在如下問題(i)不僅有能吸收SO2的碳酸鈣(石灰石)而且還有不吸收SO2的石膏大量存在于吸收液中。如果為了增強脫硫的性能提高吸收液中石灰石的比例，其結果是降低了石膏的質量，使得石膏不能使用了。
(ii)要大量供應氧化用的空氣(提供空氣的泵和混合空氣的攪拌器需要大量的能量)。
(iii)需要大量的能量來粉碎石灰石。
本實施方案的目的是要改進與圖63所示的現有技術有關的以上問題。一個臥式的設備示意于圖27。與圖1所示的脫硫設備中一樣，圖27所示的臥式脫硫設備包括入口導管3，噴嘴6，循環罐7，攪拌器8，吹氣管10，除霧器16和出口導管19。本方案的設備進一步包括用來提高吸收液pH值的中和裝置38，吸收液的pH值由于吸收了廢氣1中的SO2而降低，以及用來分離石膏和石灰石的分離器39。
由吸收塔2的進料管3中的噴嘴噴出的吸收液選擇性地吸收廢氣1中的SO2生產亞硫酸并下落至循環罐7中，亞硫酸再被氧化生產硫酸。含有硫酸的吸收液被吸收液排放泵15傳送至中和裝置38中，在那里它被石灰石中和同時產生石膏。含有石膏的吸收液被輸送至分離器39中，在這里石灰石和石膏被分離開來。然后，含有石灰石的吸收液循環至噴嘴6以選擇性地吸收SO2。含有大量石膏的吸收液被輸送至脫水器40，在這里它被脫水，回收石膏。石灰石A補充到中和罐38中。(實驗例1)使用這一方案的設備進行脫硫實驗。在進料管3中的廢氣里SO2的濃度是1000ppm。相當于廢氣1中SO2摩爾數能使用2個小時的石灰石(平均直徑5mm)預先放入中和裝置38中。按摩爾比率計，以廢氣1中SO2的0.97倍的石灰石A由石灰石補充管42補充，按摩爾比率計，廢氣1中SO2的30倍的空氣吹入循環罐7中。
圖29描繪了一表示脫硫百分率(縱軸)隨時間(橫軸)變化的曲線a。在脫硫反應的第一階段，表現出高的脫硫性能，但脫硫百分率隨時間下降。考查其原因，確定了這樣一結論，脫硫百分率的下降是由于在中和裝置38中，石膏顆粒在石灰石顆粒表面結垢，導致了石灰石的反應速度下降。據此，設備被改進為如圖28所示的結構，中和裝置38中的石灰石A用攪拌器43攪拌。圖29描繪了一表示改進后脫硫百分率隨時間變化的曲線b。在這情形下，沒有觀察到脫硫百分率的下降，長時間內提供了高的脫硫性能。當入口導管3中的廢氣里SO2的濃度從100-5,000ppm內變化時，在任何條件下，通過使用攪拌器43都能在長時間內保持高脫硫性能。(實驗例2)除了吹入循環罐7中的空氣量在10倍于廢氣中SO2的量變化為100倍外，在與實驗例1相同的條件下考查脫硫性能，用溶氧計(dissolved-oxgen meter)44測定此時分離器39內吸收液中的溶解氧的濃度。圖30描述了溶解氧濃度(縱軸)和脫硫百分率(橫軸)之間的關系，其中，如果溶解氧的濃度等于或小于1ppm，則脫硫百分率下降。這可以認為因為如果吹入循環罐7中的空氣量較小，H2SO3不能完全氧化，繼續留在液體中，因此，進一步的吸收反應()變慢。要求測量溶解氧的濃度，控制用來氧化的空氣的量使得溶解氧的濃度為1ppm或更高。
上面描述的方案中的中和裝置38可使吸收液與石灰石A反應。如果能防止石膏顆粒在石灰石顆粒表面結垢的話，任何結構的中和裝置38都能使用。除使用上面描述的攪拌器43外，防止石膏顆粒在石灰石顆粒表面結垢的方法可以是用氣體如空氣鼓泡防止結垢的方法。任何如濕式旋液分離器的裝置，如果能夠分離石膏顆粒和石灰石顆粒都能用作分離器39。如果在吸收液中石灰石的濃度低，或者石膏的質量不重要，分離器39可以省去。進一步說，中和裝置38和分離器39可以統一為一個裝置，以使得該裝置具有中和和分離兩種作用。
不管廢氣流以何種方向和廢氣與吸收液以何種接觸方式(在濕壁式吸收器等中)本發明都是有用的。
在如圖27的脫硫設備中，中和裝置38位于吸收塔2的外部，但可以在循環罐7的下部提供石灰石A的填充相。圖31描述了這種方案的設備的一種流程。即使使用這種結構，最好還是要除去在石灰石表面結垢的石膏顆粒。如果循環罐7的底部具有分離石膏顆粒和石灰石的功能，分離器39可以省去。
這樣，按照該方案，由于高氧化率，所以所需的空氣量和用來分細氧化用空氣的攪拌器的能量也都較小。此外，由于使用石灰石的粗顆粒，所以不需粉碎。顆粒尺寸大(1mm或更粗)的石灰石能容易地與石膏顆粒(通常是20-100μm)分離，使得中和器38中石灰石的量可能增加。因此，得到了高的脫硫性能，得到質量提高的石膏，這是因為石灰石幾乎不與石膏顆粒相混合。第六方案第六方案亦于圖32。從噴嘴6噴出并被分細的吸收液中直徑較小的液滴被廢氣1夾帶，但被在出口導管19上提供的除霧器16a和16b所回收。在這一時間內，如圖33所示，達到除霧器16a的水霧碰撞在除霧器16a的元件47上，并在那里被收集，然后，以液膜48的形式在元件47的下部下降。
下降的液體收集在由除霧器16a下面的導管19的壁表面形成的槽50中，再經水霧回收管18返回循環罐7中。包括石膏在內的顆粒包含于散射的水霧中并慢慢沉積在除霧器16a的元件47的表面。因此，為洗除沉積在除霧器16a的元件47上的顆粒，積聚在洗滌水罐51中的洗滌水由泵打入洗滌水管52中從洗滌水噴嘴54間歇地噴入除霧器16a中。為洗滌下游除霧器16b的元件，要使用不含塵埃的液體作為洗滌水。洗滌水液體由洗滌水管55通過洗滌水噴嘴56提供。
含有顆粒的液體作洗滌水在除霧器16b的下部收集，并輸送到洗滌水罐51中。沉積在下游除霧器16b上的顆粒量遠小于沉積在上游除霧器16a上的量，因此，如果這些液體收集在洗滌水罐51中利用來洗滌上游除霧器16a，就不必重新為除霧器16a提供洗滌水，也能有效地應用。
除霧器16a和其周圍的部分示于由上向下看的局部圖34中。除霧器16a的尺寸大于出口導管19的直徑。除霧器16a還具有一個槽50，散射的液體不能在導管19與除霧器16a之間穿過。大部分散射的水霧是沿出口導管19的內壁表面通過而達到上游除霧器16a的，因此，為了防止水霧進入除霧器16a，可以在除霧器16a的前面設置一堰59。堰59有這樣的結構，即在氣流方向上尖端被弄彎，使得在這一部收集的液體能平緩地流向出口管的下部，而不會再散射至后續的部分。
圖35描繪了除霧器16a和16b的詳細的剖面結構。因為在上游除霧器16a的前面設置了堰59，正如前所述，分散的水霧當它們沿內壁表面通過到達除霧器16a時，被堰59收集至管19的底部。在出口導管19的底部表面上形成一個靠罐一側的傾斜部分19a，它從堰59向吸收塔2下面的循環罐延伸。因此，收集的液體沿罐側傾斜部分19a速度流下到循環罐7中，所以不會從堰59再散射。
在除霧器16a和16b之間的導管19的底部表面形成除霧器側傾斜部分19b，使得在傾斜部分19b處積聚的液滴流到下游除霧器16b。更進一步，可以在除霧器側的傾斜部分設置底部洗滌噴嘴62，因此保證積聚在導管19底部的水霧和顆粒能間歇地或連續地洗除從而防止沉積問題。
圖36描述了現有技術的立式吸收塔102(圖63)中水霧散射量與本方案的臥式吸收塔2中水霧散射量兩者之間的比較。水霧散射率(散射的水霧占噴出的吸收液的總量的比例)為縱軸，氣流速度為橫軸。在這里使用的散射的水霧量定義為隨氣流進入上游除霧器16a的散射的水霧量。如果將當氣流速度為3m/s時現有技術中的立式吸收塔102和臥式吸收塔2中的散射水霧量進行相互比較，現有技術的立式吸收塔102中散射的水霧量(圖34中的點X)是很小的為0.2，在本方案中散射的水霧量(曲線a)為1。與此相反，如果氣流速度提高，無堰59的臥式吸收塔2中的散射的水霧量也增加，如果氣流速度為6m/s，它會增加到本方案的4倍這樣一個水平。
這是由于大部分夾帶在氣流中的水霧碰撞在導管19的內壁表面才到達除霧器16a的。與此相反，在本方案中，即使氣流速度提高，大部分水霧碰撞到位于出口導管19內壁表面的堰59上而到達除霧器16a，從而被堰59收集。因此，即使氣流速度提高，除霧器16的負荷不會增加，除霧器16的收集性能不會下降。
正如上所述，即使氣流速度提高，增加了散射水霧的量，除霧器16a和16b的負荷增加得不多，因此，除霧器16a和16b的性能不會下降，不必重新提供裝置來收集水霧。第七方案本方案的脫硫設備示于圖37。吸收塔2中的入口導管3的底部壁表面稍微傾斜，以回收在進口導管3中由噴嘴6噴出的吸收液。由噴嘴6噴出的最大的一部分吸收液被設置在出口導管19內的一組垂直板63收集，在每一塊垂直板63的表面形成液膜，從而吸收和除去噴嘴6未能完全除去的二氧化硫。如放大圖38所示，垂直板63平行于氣流方向設置。為了防止垂直板結垢，它們可以用從石膏回收設備20中回收的管64中的上層清液或管66中的補充水來洗滌。沒能被垂直板63完全收集的吸收液被下游的除霧器16去除。
可以使用圖39所示折疊的垂直板63。在這種情形下，當散射的水霧通過折迭部分63a時由于慣性碰撞，它們沉積在垂直板63上，從而使散射水霧去除效率得以提高。(實驗例)為了證實本方案(使用如圖38所示的垂直板63)的效果，用2,500m3N/hr中試規模(pilot)進行實驗，結果如下(1)條件廢氣量 2,500m3N/hr入口處SO2的濃度2,000ppm液-氣比率 15升/m3N塔中氣流速度 5-12m/s(2)結果
從上面的實驗結果可以相信，由于在出口導管19中的除霧器16上游設置了一組垂直板63，在除霧器16入口處的水霧量將減少，而脫硫性能將提高。
以這種方式在噴嘴6的下游設置一組垂直板63保證即使吸收塔2中氣流速度提高使得噴出液滴的散射量增加，散射水霧也能被垂直板63收集，在每塊垂直板63的表面形成了吸收液液膜，使得在進口導管3內未能完全去除的那一部分亞硫酸氣體能吸收掉，從而得到了改進的脫硫效果。第八方案本方案的脫硫設備示于圖40。本方案的特征是在吸收塔2的廢氣出口側的出口導管的截面上即在下游并在循環罐7的上方設置一多孔板，用來防止由氣流導致的水霧的散射的多孔擋板24最好是設置在出口導管19的水平部分和循環罐7的側壁的結合部，如圖41和42所示。
廢氣1和它夾帶的吸收液的水霧在下游方向一起流動通過入口導管3，但當其通過由散射的水霧碰撞到除霧器16上游開口處的多孔板39時形成的液膜時，即可實現所要求的脫硫百分率。也就是說，夾帶在廢氣中的吸收液噴淋液滴的表面(邊界膜)的速度相對同一情形下廢氣的速度較小，使得噴出液滴的表面更新并未完成；這些表面已經與廢氣中的SOx達到飽和，所以，即使在噴嘴4和除霧器16之間存在有效的接觸，它對脫硫的貢獻也較少。然而在噴嘴4和除霧器16之間設置象多孔板69這樣的阻擋元件，不僅使得散射的水霧碰撞阻擋元件從而被收集，而且由于廢氣穿過被收集的水霧在多孔板69上形成的液膜，使液膜的更新得以進行，有效地達到脫硫反應。
阻擋元件并不限于多孔板69，如它能更新吸收液噴成的液滴的表面，任何阻擋元件都能用，在這種情況下，都預期達到一定的脫硫效果。
多孔板69也可以設置在進口導管3的下游部分，如圖43所示。為處理吸收液體的吸收漿液和把壓力損失減小至最低限度，要求多孔板69的孔的尺寸為10mm或更大，開孔比例為20％或更大。可以使用具有相同孔徑和孔間距的多孔板69，但在橫向(與廢氣流垂直的方向)上孔徑和孔間距可以調整。當調整孔徑和孔間距時，因為在多孔板69的下部水霧的負荷較大，所以最好是多孔板下部的孔徑大于上部的孔徑，或者開孔比例較大時，孔間距較小。此外，入口導管3有和循環罐7完整的結構，保證在下游方向散射能降低到一個小的程度，而且廢氣接觸時間能延長，噴出的吸收液能盡可能地回收。
在多孔板與吸收塔2的底部的相對于循環罐7傾斜的斜面的接合處留出一液體排放縫隙。
圖44是描述在吸收塔2進口處的氣流速度(橫軸)和除霧器16的入口處的水霧量(縱軸)之間的關系的曲線，其測定條件是氣體流量為3,000m3N/hr，SO2的濃度為2,000ppm。可以發現，即使氣流速度上升，在設置了多孔板69(曲線a)時，除霧器16的入口處的水霧量比沒有設置多孔板時(曲線b)小，所以，多孔板的設置產生了顯著的效果。(實驗例1)用如圖40所示的濕式脫硫設備進行廢氣處理實驗，實驗條件和結果如下氣體流量 3,000m3N/hrSO2的濃度2,000ppm入口處塵埃濃度200mg/m3N入口處氣體溫度150℃
氧化用空氣量 30m3N/hr噴管級數 3液-氣比率 15升/m3N吸收塔入口尺寸□350mm石灰石的過量百分數10％多孔板孔徑 40mm開孔比例50％(實驗結果)脫硫百分率80％氧化百分率99.7％塔的壓力損失 100mmH2O出口處水霧量100mg/m3N(實驗例2)用如圖43所示脫硫設備進行廢氣處理實驗，實驗條件和結果如下氣體流量 3,000m3N/hrSO2的濃度2,000ppm入口處塵埃濃度200mg/m3N入口處氣體溫度150℃氧化用空氣量 30m3N/hr噴管級數 3液-氣比率 15升/m3N吸收塔入口尺寸□350mm石灰石的過量百分數10％多孔板孔徑 40mm開孔比例50％(實驗結果)脫硫百分率83％氧化百分率99.7％塔的壓力損失 115mmH2O出口處水霧量95mg/m3N(實驗例3)用如圖40所示脫硫設備進行廢氣處理實驗，但使入口導管3(圖41)使噴出的所有吸收液朝與氣流平行的方向。實驗條件和結果如下氣體流量 3,000m3N/hrSO2的濃度2,000ppm入口處塵埃濃度200mg/m3N入口處氣體溫度150℃氧化用空氣量 30m3N/hr噴管級數 3液-氣比率 15升/m3N吸收塔入口尺寸□350mm石灰石的過量百分數10％多孔板孔徑 40mm開孔比例50％(實驗結果)脫硫百分率80％氧化百分率99.7％
塔的壓力損失55mmH2O出口處水霧量 150mg/m3N(比較實驗例1)除了去掉實驗例1中設置在入口導管3與除霧器16之間的多孔板69之外，基本上按與實驗例1相同的方式進行廢氣處理實驗，實驗結果如下(實驗結果)脫硫百分率67％氧化百分率99.7％塔的壓力損失 80mmH2O出口處水霧量150mg/m3N操作100小時后，檢查其內部，結果是在除霧器16的元件上發現相當大的磨損。
在本方案中，即使如上面的實驗例3所述，所有的噴嘴6都以與廢氣流平行的方向噴出吸收液，也能得到相同的效果。然而在這種情形中，水霧的負荷很高，所以要求在循環罐7的下游和除霧器16的上游設置多孔板69。應當注意，當除霧器16去除噴出的液滴，限定的流速約7-8m/s，因此，在這種情形中，包括除霧器16的出口導管19的尺寸應大于位于循環罐7上游的入口導管3的尺寸。
在本方案中，即使如圖42所示水平地(即平行于廢氣流的方向)設置一組多孔板69也能在某種程度上達到目的。這是因為散射的水霧在下游方向上流動同時也下落，甚至被多孔板69收集形成液膜，因此完成脫硫。
本方案被描述成具有吸收塔2和循環罐7為相互為整體的結構，但即使是如圖45所示的具有吸收塔2和循環罐7為相互分離并由一泄水管相連接的結構，也表現出類似的效果。
這樣，按照本方案，吸收塔2的高度較低，而且能具有很高的脫硫性能，降低出口處的水霧量，從而節約了勞力，提高了性能。第九方案本方案的濕式煙道氣脫硫設備是臥式的，如圖4所示，但在入口導管3上有一特征。入口導管3和循環罐7的示意的縱向剖面圖(沿圖4中A-A線剖面圖)示于圖46，沿圖46中A-A線剖面示意圖示于圖47。
在如圖46的方案中，噴嘴6直接設置在入口導管3的兩個相對的側壁表面和頂壁表面。噴管4和液體循環管12安裝在入口導管3的外面并與噴嘴6相連。來自循環罐7的吸收液經這些管道由循環泵11供應到噴嘴6。應當注意，安裝在頂壁表面的噴嘴6和與其相應的噴管4可以省去。
本方案中的吸收塔具有這樣的結構，噴管4和噴管4的支撐件都不在入口導管3內，因此，不必害怕吸收液的液滴碰撞在這些插入件上從而引起與SOx氣體的吸收反應的終止。所以在本方案中，吸收液液滴能有效地完成脫硫反應，進而得到與圖4所示脫硫設備相同的脫硫百分率，降低噴淋的吸收液量成為可能。
此外，在本方案的吸收塔2中，為安裝在入口導管3側壁和頂壁上的每一組噴管4提供一個循環泵11。因此，噴淋的吸收液量可以根據塔型、廢氣的流率或SO2的含量在特定的側壁或特定的頂壁部分有變化。
應當注意，在本發明的所有的方案中，從噴嘴6中噴出的吸收液量是可以通過設置在噴管4中的調節元件(未畫出)來調節的。
吸收塔2的縱向剖面外形是如圖46所示的正方形，但也可以是園形。此外，在圖46、47中噴管4和噴嘴6是水平放置的，但不限于這種取向，入口導管3側壁上的也可以垂直放置。
當噴管4及其支撐構件是設置在吸收塔2內部時，通常是使用如不銹鋼之類的高質量材料來制造管4，以防止腐蝕，其原因是漿液是強酸性的。在本方案中，由于噴管4等是設置在吸收塔外面，所以不必使用這樣高質量的材料。
使用本方案，如果要求獲得圖4所示設備同樣的脫硫效果，則噴淋液體量可以減少，從而降低了操作成本。此外，在脫硫設備內沒有插入件，設備的加工費用也降低了。第十方案本方案示于圖48，在本方案中，用來噴射吸收液的除霧噴嘴71被安裝在循環罐7的頂部(即吸收塔2的頂部)。本方案的目的在于通過連續地利用從噴嘴71噴出的吸收液水霧的除塵功能而不是利用如圖40所示的設置在出口導管19內的多孔板69這樣的插入件來收集廢氣中散射的水霧，以降低除霧器16的負荷。來自循環泵11的一部分吸收液從除霧噴嘴71向循環罐7內的吸收液表面噴射。因此，從入口導管3引入的廢氣1以正交的方式穿過這些噴射的液滴群。在這段時間里，由于包含在廢氣1中的散射水霧比氣體的比重大，所以擺脫了向循環罐7的液面穿行的水霧的廢氣流將會由于慣性力直線通過。因此，散射的水霧與向循環罐7液面穿行的水霧碰撞，從而被收集。
本方案的效果示于圖50。從圖50可以看出，在本方案中，設置在出口導管19內的除霧器16的入口處的水霧散射率(散射的水霧占噴射的吸收液總量的比例)基本被減少到未使用上游除霧器16a(圖51)只使用單級除霧器16的第二方案(圖4)的一半。因此，得到的效果基本上與使用一個上游除霧器16a(圖51)相當。
從除霧噴嘴71中噴出的吸收液也吸收廢氣中的SO2，因此，在不增加循環泵11的吸收液循環量的條件下，抽出一部分供到噴嘴6的吸收液體也能有效地實現上面描述過的功能。所以循環泵11的能耗不會增加。
在圖49所示的方案中，在循環罐7的頂部安裝隔板72，使得在循環罐頂部與吸收液表面之間流動的一部分廢氣流受阻，因此，廢氣流在液面附近流過。除霧噴嘴71安裝在隔板72的下端。由于隔板72使氣流彎曲，與圖48所示的方案相比，更加迫使廢氣流在液面附近流動，使得水霧由于慣性力與循環罐7的液面或塔底壁碰撞。在圖49所示的方案中，與圖48所示的方案相比，當廢氣通過由除霧噴嘴71噴出的液滴群時，氣流速度升高，所以廢氣1中的水霧的慣性力也增加，改進了廢氣中水霧對散射水霧的去除。
在圖52所示的方案中，循環罐7的頂部降低以代替設置在圖49所示的方案的隔板72，使得頂部接近循環罐7的液面，除霧噴嘴71安裝在接近液面的頂部，因此，正如圖49所示的方案，可以進一步強化廢氣1中的散射水霧的去除。
按如圖48、49和52的方案，在除霧器16的上游沒有設置去除散射水霧的結構，因此，可以降低設備的成本，降低吸收塔內的壓力損失和脫硫鼓風機的能耗。所以可以通過提高氣流速度使吸收塔2更緊湊(compactification)。第十一方案本方案的脫硫設備是臥式的，如圖3和4所示，但是在入口導管3上有特征。入口導管3和循環罐7的縱剖面示意圖(沿圖4的A-A線的剖視圖)如圖53所示，沿圖53中A-A線的剖面示意圖為圖54所示，和圖3和4所示吸收塔2中有相同功能的部件或構件按與圖3和4相同的參數數字定義，其描述在這里就省略了。
如圖53和54所示，多級噴嘴6安裝在入口導管3的相對的側壁上，入口導管是正方的管形(也可以是園管形)因此噴管4可以設置在入口導管外面。因此，必害怕噴管外表面的腐蝕，而且不需支撐噴管4和噴嘴6的支撐件。進一步說，噴嘴6的配件也可以設置在吸收塔的外部，不必害怕腐蝕，可以應用廉價的材料。更進一步說，不會觀察到由噴嘴6之類的配件的插入件引起的噴出液滴流的壓力損失的升高。
然而，如果噴嘴6僅僅安裝在入口導管3的內壁，噴出的漿液的液滴的軌跡是以噴嘴6為尖頂的圓錐形，由于這個原因，在噴嘴6的附近，噴嘴之間形成一區域，在該區域內不存在吸收液的液滴。因此，入口導管3中有一部分氣體不會與吸收液接觸就吹過吸收塔2，在整體上導致了廢氣脫硫性能的下降。據此，如圖53和54所示，防止氣體吹過(blow-through)的板73以多級安裝在入口導管3側壁上的多級噴嘴6之間，所以保證廢氣不會吹過呈圓錐狀分布的噴射液滴和入口導管3側壁內表面之間的限定凈空。防止氣體吹過的板73朝從噴嘴6噴出的液滴方向放置。在液滴不噴射的區域內，在水霧噴射的方向防止氣體吹過的板73的寬度是受限制的。因此，液滴的噴射不會受阻。
圖55所示的方案是圖53所示方案的一種改進，但區別于圖53所示方案的是防止氣體吹過的板73的構型上。防止氣體吹過的板73以多級安裝在入口導管3側壁的噴嘴6之間，沿從噴嘴6噴出的液滴的軌跡形成的角度延伸。在這種情況下，在噴出液滴軌跡的外面的區域內防止氣體穿過的板73的寬度在噴射液滴的方向上有限制，所以防止了廢氣從噴嘴6之間吹過。
圖53所示方案的一種改進如圖56所示，在該方案中，噴嘴6安裝在與安裝在入口導管3側壁上的多級防止氣體吹過的板73相同高度的地方，使其頂端對準防止板73的內端，因此防止了廢氣1的吹過。
根據類似的觀點的另一可選擇方案見于圖57。在該可選方案中，入口導管3的側壁的一部分向內彎曲成垂直的凹槽。噴嘴6分別安裝在凹槽的下斜面上，示于圖57，其中吸收液能以平行于氣流的方向噴射。更進一步說，在入口導管的下游，噴嘴6可以安裝在凹槽的上斜面上，吸收液能以與氣流相反的方向噴射。如果噴嘴6是單級的，在噴嘴6噴出吸收液的時候會在噴嘴6之間產生一個不存在噴射液滴的區域。然而，設置兩級或多級噴嘴6，并在噴嘴6的上游和下游鋸齒形地垂直布置，噴射液滴不存在的區域將不存在。
盡管防止氣體流過的板73或凹槽被垂直設置或限定在上述方案中的入口導管3的側壁上或其內，但應理解，防止氣體流過的元件可以在入口導管3的側壁水平部分或從垂直部分以設定角度傾斜的部分設置。在這種情形中，吸收液可由相同的噴管4供應到一組在水平方向或從垂直方向以設定的角度傾斜的噴嘴6中。第十二方案該方案示于圖58-62中，在圖58所示的臥式脫硫設備中，吸收塔2的底部是傾斜的，從噴嘴6中噴出的液體大部分下落到入口導管3的底部，在這里被收集并下降到循環罐7中。通過在其底的傾斜部分設置堰75或槽76，如圖58所示，噴出的吸收液被堰75所收集。通過從吸收塔2的底部的中央至側壁(見圖59)處設置堰75，從傾斜部分下降的吸收液以切線方向下降到循環罐7的側壁圓周，使得循環罐7中的液體不需攪拌由于下降液體77的能量被循環起來了。
通常，使液體在循環罐7內循環的條件可通過使用攪拌器來滿足，該攪拌器應能攪拌循環罐7內液體量的一半(每分鐘)。如果循環罐7的體積很大容納了大量的液體，整個循環罐內的液體僅靠下降的吸收液的能量是不能攪拌的。在這種情況下，在循環罐7中有必要象現有技術中一樣設置一攪拌器。因此，在循環罐內液體的停留時間較短的條件下，即使在循環罐7內不安裝攪拌器，也可以使液體有效地循環。
按照本方案，可以省去分散輸入循環罐7內空氣的攪拌器，使循環罐7的結構得以簡化，進一步降低了能耗成本。
進一步說，通過將氧化用空氣經底部空氣管79供到入口導管3的底部傾斜部位，在那里液體劇烈地運動，或通過將氧化用空氣經置于吸收塔2內的空腔部位的空氣管80供到靠近循環罐7的液面的部位，可以減少輸送到循環罐7內的空氣量。經底部空氣管79輸送的空氣中的氧由于液體的劇烈流動以溶解氧的形式溶解在吸收液中氧化亞硫酸氫鈣。輸送到靠近循環罐7液面部位的空氣被包入液體中變成氣泡81，因此，亞硫酸氫鈣進一步進行氧化。在這一方式中，通過將空氣輸送到入口導管3的底部的傾斜部位，該部位液體劇烈運動，或輸送到靠近循環罐7液面的部位可以減少經向循環罐7吹入氧化用空氣的吹氣管10輸送的空氣量。
在圖59中，顯示沿圖58中A-A剖示的底部結構。在該方案中，循環罐7的水平剖面是一個園，但不限此，例如可以是矩形。經噴嘴6噴出的吸收液，在吸收SO2氣體后，下落到吸收塔2的入口導管3的底部的傾斜部位；經在從吸收塔2中央至側壁處設置的堰75調整，沿循環罐7的側壁園的方向下落。通過使下降的液體77以這種方式下降到循環罐7中，循環罐的液體能由于下降液體77的能量而循環。此外，產生的石膏顆粒由于液體的循環不會聚積在循環罐7的底部。
沿圖58中B-B線的剖面圖見于圖60。設置在吸收塔2底部傾斜部位的堰75是布置在從吸收塔2中央至側壁處的位置，下降的液體77沿循環罐7的園圓的切線方向(見圖58)下降。
在圖61中，用沿圖58B-B線的剖面圖，描述了一個方案，在吸收塔2底部的傾斜部位開了一槽76。在圖61所示的方案中，槽76布置在從吸收塔2底部中央至側壁處的位置，正如圖60所示的堰75。圖62描述了一個方案(它類似于沿圖58中的B-B線的剖面圖)，其中，在吸收塔2的底部提供了一堰75和一槽76。
正如上所述，利用本發明能夠省去可以是設置在循環罐7中的攪拌器，使得循環罐7結構簡單，進而降低了能耗成本。此外，通過將氧化用空氣輸送到吸收塔2的底部傾斜部位，這里液體運動劇烈，和/或靠近循環罐7液面的部位，可以減少向循環罐的空氣輸送量。
權利要求
1.一種濕式煙道氣脫硫設備，該設備包括一個其內氣體流路方向為非垂直式的吸收塔和一個循環罐，所說的吸收塔包括允許使含氧化硫的廢氣與由噴淋區噴淋的吸收液彼此相互接觸的入口導管和帶有除霧器以除去散射水霧的出口導管；所說的循環罐適用于貯存由吸收塔滴落的吸收液，并且在貯存吸收液的同時，通過空氣來氧化吸收液中的氧化硫，該循環罐包括用于將所貯存的吸收液循環至吸收塔中的噴淋區的循環系統，其特征在于所說的包括有入口和出口導管的吸收塔與循環罐為一體，且是僅靠循環罐支撐的自撐式結構。
2.根據權利要求1的濕式煙道氣脫硫設備，還包括用于將噴淋的吸收液回收至入口導管底部傾斜部分的裝置。
3.根據權利要求1的濕式煙道氣脫硫設備，其中入口導管上垂直于氣流的截面積沿氣流方向逐漸增大，但入口導管最下游部分垂直于氣流方向的截面積小于位于入口和出口導管之間且在循環罐上方的氣體流路上的垂直于氣流方向的截面積。
4.根據權利要求1的濕式煙道氣脫硫設備，其中所有的噴淋管均設置在入口導管的噴淋區，并且水平穿過入口管中的氣體流路并支撐在入口導管側壁的兩端，以便從兩端引進吸收液。
5.根據權利要求1的濕式煙道氣脫硫設備，還包括使由入口導管流向出口導管的氣體在入口和出口導管之間向下折轉的氣流流路。
6.根據權利要求1的濕式煙道氣脫硫設備，還包括用于從循環罐中排放出吸收液，并用石灰石中和它的裝置，所說的石灰石的粒度大于由石灰石中和吸收液而獲得的石膏的粒度；用于將中和后的液體再循環至入口導管的吸收液噴淋區的裝置。
7.一種濕式煙道氣脫硫設備，該設備包括一個氣體流路方向為非垂直式的吸收塔和一個循環罐，所說的吸收塔包括允許使含氧化硫的廢氣與由噴淋區噴淋的吸收液彼此相互接觸的入口導管和帶有除霧器以除去散射水霧的出口導管；所說的循環罐適用于貯存由吸收塔滴落的吸收液，并且在貯存吸收液的同時，通過空氣來氧化吸收液中的氧化硫，該循環罐包括用于將所貯存的吸收液循環至吸收塔中的噴淋區的循環系統，其特征在于至少在入口導管中的噴淋區最上游噴淋段包括有以與廢氣流同向噴淋吸收液的噴嘴，至少在最下游噴淋段包括有以與廢氣流反向噴淋吸收液的噴嘴。
8.根據權利要求7的濕式煙道氣脫硫設備，其中入口導管上垂直于氣流的截面積沿氣流方向逐漸增大，但入口導管最下游部分垂直于氣流的截面積小于位于入口和出口導管之間且在循環罐上方的氣體流路上的垂直于氣流的截面積。
9.根據權利要求7的濕式煙道氣脫硫設備，其中所有的噴淋管均設置在入口導管的噴淋區，并且水平穿過入口導管中的氣流通路并支撐在入口管側壁的兩端，以便從兩端引進吸收液。
10.根據權利要求7的濕式煙道氣脫硫設備，還包括允許使由入口導管流向出口導管的氣體在入口和出口導管之間向下折轉的氣體流路。
11.根據權利要求7的濕式煙道氣脫硫設備，還包括用于從循環罐中排放出吸收液并用石灰石中和它的裝置，所說的石灰石的粒度大于由石灰石中和吸收液而獲得的石膏的粒度；用于將中和后的液體再循環至入口導管的吸收液噴淋區的裝置。
12.一種濕式煙道氣脫硫設備，該設備包括一個其內氣體流路方向為非垂直式的吸收塔和一個循環罐，所說的吸收塔包括允許使含有氧化硫的廢氣與由噴淋區噴淋的吸收液彼此相互接觸的入口導管和帶有除霧器以除去散射水霧的出口導管；所說的循環罐適用于貯存由吸收塔滴落的吸收液，并且在貯存吸收液的同時，通過空氣來氧化吸收液中的氧化硫，該循環罐包括用于將所貯存的吸收液循環至吸收塔中的噴淋區的循環系統，其特征在于入口導管上垂直于氣流的截面積沿氣流方向逐漸增大，但入口導管最下游部分垂直于氣流的截面積小于位于入口和出口導管之間且在循環罐上方的氣體流路上的垂直于氣流的截面積，所說的入口導管中包括沿氣流方向排列為多排的噴嘴。
13.根據權利要求12的濕式煙道氣脫硫設備，還包括在入口導管中沿氣流方向排列為多級的噴淋管，噴淋管中最下層的噴嘴基本上處于同一水平面上。
14.根據權利要求12的濕式煙道氣脫硫設備，還包括設置在入口導管中的噴淋管和在噴淋管與除霧器之間的氣體流路中沿氣流方向設置的阻擋構件。
15.根據權利要求12的濕式煙道氣脫硫設備，其中噴嘴設置在入口導管的壁表面上，在噴嘴之間不會接觸到噴淋液滴的區域的壁表面部分上安裝防止氣體吹過的裝置。
16.根據權利要求12的濕式煙道氣脫硫設備，還包括安裝在循環罐的頂部，用于向循環罐中的液體表面噴淋吸收液的噴嘴。
17.根據權利要求12的濕式煙道氣脫硫設備，還包括設置在入口導管中的噴淋管，其中噴淋管設置在入口導管內的噴淋區中，并且水平穿過入口導管中的氣體流路，支撐在入口導管側壁的兩端，以便從兩端引進吸收液。
18.根據權利要求12的濕式煙道氣脫硫設備，還包括允許使由入口導管流向出口導管的氣體在入口和出口導管之間向下折轉這樣的氣體流路。
19.根據權利要求12的濕式煙道氣脫硫設備，還包括用于從循環罐中排放出吸收液，并用石灰石中和它的裝置，所說的石灰石的粒度大于由石灰石中和吸收液而獲得的石膏的粒度，用于將中和后的液體再循環至入口導管中吸收液噴淋區的裝置。
20.一種濕式煙道氣脫硫設備，該設備包括一個其內氣體流路方向為非垂直式的吸收塔和一個循環罐，所說的吸收塔包括允許使含有氧化硫的廢氣與由噴淋區噴淋的吸收液彼此相互接觸的入口導管和帶有除霧器以除去散射水霧的出口導管；所說的循環罐適用于貯存由吸收塔滴落的吸收液，并且在貯存吸收液的同時，通過空氣來氧化吸收液中的氧化硫，該循環罐包括用于將所貯存的吸收液循環至吸收塔中的噴淋區的循環系統，其特征在于所說的設備還包括設置在入口導管內噴淋區中的噴淋管，所說的噴淋管水平穿過入口管中的氣體流路并支撐在入口導管側壁的兩端，以便從兩端引進吸收液。
21.根據權利要求20的濕式煙道氣脫硫設備，其中每根噴淋管的內徑在位于入口導管內中心部分均小于在其它部分的內徑，所說噴淋管在入口導管內中心部分帶有支撐件。
22.根據權利要求20的濕式煙道氣脫硫設備，其中所說的每根噴淋管上的噴嘴安裝在低于噴淋管的位置上。
23.根據權利要求20的濕式煙道氣脫硫設備，其中安裝在靠近入口導管壁表面處噴淋管上的噴嘴的漿液噴淋方向轉向與所說的管壁表面相對的方向。
24.一種濕式煙道氣脫硫設備，該設備包括一個其內氣體流路方向為非垂直式的吸收塔和一個循環罐，所說的吸收塔包括允許使含有氧化硫的廢氣與由噴淋區噴淋的吸收液彼此相互接觸的入口導管和帶有除霧器以除去散射水霧的出口導管；所說的循環罐適用于貯存由吸收塔滴落的吸收液，并且在貯存吸收罐的同時，通過空氣來氧化吸收液中的氧化硫，該循環罐包括用于將所貯存的吸收液循環至吸收塔中的噴淋區的循環系統，其特征在于所說的設備包括允許使由入口導管流向出口導管的氣體在入口和出口管之間向下折轉這樣的氣體流路。
25.一種濕式煙道氣脫硫設備，該設備包括一個其內氣體流路方向為非垂直式的吸收塔和一個循環罐，所說的吸收塔包括允許使含有氧化硫的廢氣與由噴淋區噴淋的吸收液彼此相互接觸的入口導管和帶有除霧器以除去散射水霧的出口導管；所說的循環罐適用于貯存由吸收塔滴落的吸收液，并且在貯存吸收液的同時，通過空氣來氧化吸收液中的氧化硫，該循環罐包括用于將所貯存的吸收液循環至吸收塔中的噴淋區的循環系統，其特征在于所說的設備還包括用于從循環罐中排放出吸收液，并用石灰石中和它的裝置，所說的石灰石的粒度大于由石灰石中和吸收液而獲得的石膏的粒度，用于將中和后的液體再循環至入口導管中吸收液噴淋區的裝置。
26.根據權利要求1-25之一的濕式煙道氣脫硫設備，其中吸收塔入口導管處的氣體流速為5-15米/秒。
全文摘要
包括入口和出口管的吸收塔塔體設置在循環罐的上部分，并與循環罐為一體。該吸收塔是僅靠循環罐支撐的自撐式結構。在入口管內噴淋區中，至少在最上游噴淋段包括安裝有能與氣流同向噴淋吸收液的噴嘴的噴淋管，至少在最下游段包括能與氣流逆向噴淋吸收液的噴嘴。吸收塔是一體式結構，在該結構中，循環罐的上部分即是塔體導管的一部分，因此，吸收塔的結構是自撐式的，其結構簡單，強度高，無需用支撐塔體導管部分的配件。
文檔編號B01D53/50GK1104015SQ9419016
公開日1995年6月21日 申請日期1994年4月7日 優先權日1993年4月9日
發明者黑田博, 中島史登, 西村正村, 加來宏行, 野沢滋, 高本成仁, 中本隆則, 吉川博文, 石板浩, 片川篤, 昆光春, 山本正之, 吉田邦勝 申請人:巴布科克-日立公司