專利名稱：冷凝式煙氣脫硫方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工、能源、環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冷凝式煙氣脫硫的方法及其裝置。
在工業(yè)生產(chǎn)中，由于煙氣排放量大，其所含的二氧化硫濃度低，一直是脫硫領(lǐng)域中的令人困擾的問題。在引起大氣污染的氣態(tài)污染物中，二氧化硫是最主要的污染物，其數(shù)量最大，影響面最廣，治理難度也最大。中國(guó)因排放二氧化硫形成的酸雨量已居世界三大酸雨區(qū)之首，而且有范圍擴(kuò)大之勢(shì)，酸雨區(qū)面積已占國(guó)土面積的29％，直接經(jīng)濟(jì)損失已超過(guò)上千億元(繆天成，我國(guó)治理二氧化硫污染的歷程和建議，硫酸工業(yè)，2000，(1)1)。二氧化硫引起的大氣污染問題得到世界各國(guó)政府的高度重視。國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家和工程技術(shù)人員也對(duì)此進(jìn)行了長(zhǎng)期大量的研究，提出了許多煙氣脫硫的方法。這些方法大致可分為干法和濕法兩類。其中干法采用固相吸收劑、吸附劑或催化劑脫除煙氣中的SO2。該法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)廢酸、廢水排放，減少了二次污染；缺點(diǎn)是脫硫效率低且不穩(wěn)定，設(shè)備龐大，操作要求高。濕法通常采用堿性溶液作吸收劑脫除SO2。該法的優(yōu)點(diǎn)是脫硫效率高且穩(wěn)定，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易；缺點(diǎn)是有廢酸、廢水等二次污染需進(jìn)行再處理，投資及運(yùn)行費(fèi)用均較高。以上兩類放法在許多發(fā)展中國(guó)家均難以推廣，其原因是運(yùn)行及裝置費(fèi)用極其昂貴。以電廠濕法脫硫而言，安裝脫流裝置的初裝費(fèi)是整個(gè)電投資費(fèi)用的1/4左右，對(duì)300MW機(jī)組一套脫流裝置約需2.5～3.0億元人民幣。運(yùn)行時(shí)每小時(shí)耗電15～21MW，按每小時(shí)千瓦電0.3元計(jì)算，這套裝置運(yùn)行時(shí)每小時(shí)僅電費(fèi)就需450～630萬(wàn)元，1天就需1.08～1.5億人民幣。如此高昂的費(fèi)用是這種裝置不能推廣使用。
本發(fā)明提出的煙氣脫硫方法，是在排煙煙囪上安裝若干個(gè)冷凝環(huán)，其數(shù)量可根據(jù)排煙量的大小等實(shí)際情況確定，該冷凝環(huán)的平面與水平面成15°～35°的向下傾斜角，如

圖1所示；冷凝環(huán)部分在煙囪內(nèi)(即與煙囪相交的部分)，其下側(cè)開有煙氣進(jìn)氣孔，該孔對(duì)準(zhǔn)煙氣流動(dòng)方向；冷凝環(huán)部分在煙囪外，其下側(cè)開有冷凝液流出口，上側(cè)開有若干個(gè)排氣孔；冷凝環(huán)內(nèi)部設(shè)有環(huán)形槽，并將進(jìn)氣孔、排氣孔、冷凝液流出口貫通；煙氣從進(jìn)氣孔進(jìn)入冷凝環(huán)，經(jīng)過(guò)熱交換，使其溫度逐步降至35-60℃。
本發(fā)明中，冷凝環(huán)在煙囪內(nèi)的部分可采用不良導(dǎo)熱材料，如水泥、陶瓷等。在煙囪外的部分可采用導(dǎo)熱耐酸的金屬材料，如不銹鋼等。為了強(qiáng)化熱交換效果，煙囪外部分的金屬管壁可以薄些，一般為2-8mm；其外表面還可以設(shè)置散熱翅片，以進(jìn)一步提高熱交換效果。
本發(fā)明的原理如下由于燃料中含有水份，在鍋爐中因燃燒燃料而生成的煙氣中均含有一定量的水蒸汽。水蒸汽含量一般在15％左右。水蒸汽凝結(jié)成水體積含量約為0.015％。煙氣中SO2的體積含量約為0.35％左右。而SO2極易溶解于水，一份水可以溶解40份SO2，0.015％的水可以溶解約0.6％SO2。因此，理論上來(lái)講，靠煙氣中本身的水份可以完全將SO2溶解。這樣只要煙氣中的水蒸汽可以凝結(jié)成水，即可實(shí)現(xiàn)完全脫硫。煙氣中水蒸汽凝結(jié)成水的溫度約為35～60℃。本發(fā)明方法是使煙氣的溫度降至該溫度的范圍，從而實(shí)現(xiàn)脫除SO2的目的。具體過(guò)程如下當(dāng)煙氣經(jīng)過(guò)煙囪到達(dá)冷凝環(huán)時(shí)，通過(guò)冷凝環(huán)上的進(jìn)氣口進(jìn)入冷凝壞中，在大氣對(duì)流換熱條件下，煙氣迅速冷卻，煙氣中的水蒸汽凝結(jié)成水并在凝結(jié)過(guò)程中將煙氣中的SO2溶解。凝結(jié)液通過(guò)冷凝環(huán)中槽，從煙囪外面部分下面的冷凝液出口流出。冷凝環(huán)傾斜放置，便于冷凝液流出。流出的冷凝液被收集后可用來(lái)制硫酸。冷凝環(huán)在煙囪外面部份的上部開有小孔，被冷卻以后的煙氣(這時(shí)SO2已被溶解)通過(guò)這些小孔排出。只要能得到充分冷卻，可完全脫除這些排出煙氣中的SO2。只要在煙囪上布置足夠多的這樣的冷凝環(huán)，可將所有排出的煙氣冷卻，即可達(dá)到脫除煙氣中SO2的目的。
本發(fā)明方法在冬、春和秋季脫硫效率可以保證。在夏季，由于環(huán)境溫度較高脫硫效率會(huì)受到影響。這時(shí)可在冷凝環(huán)上的煙囪外的部分加一套噴淋水的裝置，向冷凝環(huán)中噴適量的水，噴進(jìn)去的水一方面可以溶解SO2，另一方面還可以降低冷凝環(huán)中煙氣的溫度，這些都對(duì)脫硫有利。噴進(jìn)去的水可以建一集水池，聚集常年的雨雪等。也可以將冷凝液進(jìn)行處理分離硫后作為噴淋水使用。經(jīng)處理，這些水還可以直接引用。但在冬季結(jié)冰的地區(qū)需考慮安置加熱裝置以防止冷凝液凍住無(wú)法流出。具體可安裝電加熱裝置或引導(dǎo)熱煙氣為其加熱。
對(duì)于缺水地區(qū)，還可以在冷凝環(huán)上安裝風(fēng)扇，以強(qiáng)化換熱，冷卻煙氣。
冷凝環(huán)也可用冷凝棒代替，其結(jié)構(gòu)與冷凝環(huán)類似，也帶有煙氣進(jìn)孔和冷凝后煙氣出口，冷凝液槽及強(qiáng)、換熱翅片等，如有必要還需設(shè)置噴淋或加熱結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明采用冷凝技術(shù)脫硫，其特點(diǎn)如下1.初投資費(fèi)用低，大體只相當(dāng)于目前同樣容量脫硫設(shè)備投資的1％～2％。
2.運(yùn)行費(fèi)用低，運(yùn)行時(shí)幾乎不耗能。在某些工況下只耗較少的能。
3.可回收硫酸等副產(chǎn)品，作為化工原料，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
4.無(wú)任何二次污染，沒有廢棄物，也不需添加劑。
5.脫硫效率高，理論上可達(dá)100％。
綜上所述，本發(fā)明不耗能或少耗能，主要利用自然環(huán)境的溫度來(lái)降溫脫除煙氣中的二氧化硫，減少污染，同時(shí)，為化工產(chǎn)業(yè)提供原料。
圖2為本發(fā)明中冷凝環(huán)結(jié)構(gòu)平面圖示。
圖3為本發(fā)明中冷凝環(huán)結(jié)構(gòu)剖面圖示。
圖中標(biāo)號(hào)1為排煙煙囪，2為冷凝環(huán)，3為進(jìn)氣孔，4為冷凝液流出口，5為排氣孔，6為冷凝液流動(dòng)槽。
權(quán)利要求
1.一種冷凝式煙氣脫硫方法，其特征在于在排煙煙囪上安裝若干個(gè)冷凝環(huán)，其數(shù)量可根據(jù)煙囪大小實(shí)際情況確定，該冷凝壞的平面與水平面成15°-35°的向下傾斜角，冷凝環(huán)部分在煙囪內(nèi)，其下側(cè)開有煙氣進(jìn)氣孔，該孔對(duì)準(zhǔn)煙氣流動(dòng)方向；冷凝環(huán)部分在煙囪外，其下側(cè)開有冷凝液流出口，上側(cè)開有若干個(gè)排氣孔；冷凝環(huán)內(nèi)部設(shè)有環(huán)形槽，并將進(jìn)氣孔、排氣孔、冷凝液流出口貫通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝式煙氣脫硫方法，其特征在于冷凝環(huán)在煙囪內(nèi)的部分采用不良導(dǎo)熱材料，在煙囪外的部分采用導(dǎo)熱耐酸的金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凝式煙氣脫硫方法，其特征在于冷凝環(huán)在煙囪外的金屬管壁外表面設(shè)有散熱翅片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的冷凝式煙氣脫硫方法，其特征在于冷凝環(huán)上設(shè)有噴淋水的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的冷凝式煙氣脫硫方法，其特征在于冷凝環(huán)上安裝有風(fēng)扇。
6.一種用于如權(quán)利要求1所說(shuō)的冷凝式煙氣脫硫方法的裝置，其特征在于為環(huán)形，與排煙煙囪相交的部分下側(cè)開有煙氣進(jìn)氣孔；在煙囪外的部分下側(cè)開有冷凝液流出口，上側(cè)開有若干排氣孔；環(huán)內(nèi)設(shè)有環(huán)形槽，該槽將進(jìn)氣孔、排氣孔、液體流出口貫通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于與煙囪相交的部分采用不良導(dǎo)熱材料，在煙囪外的部分采用導(dǎo)熱耐酸的金屬材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于在煙囪外的金屬管壁外表面設(shè)有散熱翅片。
全文摘要
本發(fā)明為一種冷凝式煙氣脫硫方法及其裝置。具體是在排煙煙囪上設(shè)置若干個(gè)水平傾斜的冷凝環(huán)(棒)。冷凝環(huán)在煙囪內(nèi)的部分，用不良導(dǎo)熱材料制成，其下側(cè)開有煙氣進(jìn)氣孔；在煙囪外的部分，用耐酸導(dǎo)熱金屬材料制成，其下側(cè)開有冷凝液流出口，上側(cè)開有排氣孔；環(huán)中設(shè)有液流槽。由于煙氣中的SO
文檔編號(hào)B01D53/50GK1424132SQ0215123
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者李永光 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院