鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，該裝置包括安裝于鍋爐煙氣脫硫塔噴淋層支撐梁下的若干個掛鉤，每個掛鉤上均連接有一個吊桿，所述吊桿為柔性材質，其底部連接有金屬板網，所述金屬板網上均布有多個超聲波霧化器，超聲波霧化器的電源線集中引出塔外至超聲波配電裝置。該裝置及方法通過超聲波振動能在脫硫漿液中產生無數細小沖擊氣泡，強化了脫硫漿液與含硫煙氣的混合傳質，可達到提高鍋爐脫硫效率、降低漿液循環泵電耗、設備安全可靠、布置改造便利、爐煙二氧化硫環保排放達標的目標。
【專利說明】
鍋妒煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質提效的超聲波裝置，屬于環 保設備達標提效與節能改造的技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟的高速發展，煤炭在我國能源結構中的比例高達76.2%，燃煤排放 的二氧化硫（占總排放S0290%)也在不斷增加，連續多年超過2000萬噸，導致我國酸雨污染 面積（占國±面積的30%)迅速擴大，對我國農作物、森林和人體健康等方面造成巨大損害。 二氧化硫對我國國民經濟造成的直接經濟損失已占 GDP的2%，嚴重地阻礙了我國經濟的向 前發展，成為制約我國經濟、社會可持續發展的重要因素，因此，對SO油巧義的控制已勢在必 行。為控制燃煤電廠大氣污染物排放，改善我國空氣質量和控制酸雨污染，國家環境保護總 局和國家發展和改革委員采取了多項旨在進一步加強燃煤電廠二氧化硫污染防治的新措 施。
[0003] 為嚴控大氣污染，產生了對SO油巧義標準日益提高的情況:2004年1月1日開始執行 的《火電廠大氣污染物排放標準KGB13223-2003)把新建電廠鍋爐煙氣中二氧化硫排放濃 度由W前的1200mg/Nm3降到了 400mg/Nm3;燃煤鍋爐煙氣二氧化硫排放，根據國家標準《火電 廠大氣污染物排放標準KGB13223-2011，替代GB13223-2003)規定：S〇2《200mg/Nm3(已有 爐），S〇2《 l〇〇mg/Nm3(新建爐）；而《鍋爐大氣污染物排放標準KGB 13271-2014,替代 GB13271-2001)，又強調了重點地區煙氣二氧化硫排放標準提高。國務院批復實施的《重點 區域大氣污染防治"十二五"規劃》其中明確:煙氣脫硫設施要按照規定取消煙氣旁路，強化 對脫硫設施的監督管理，確保綜合脫硫效率達到90% W上；重點控制區按照《50mg/Nm3標 準，對煙塵排放濃度不能穩定達標的燃煤機組須進行達標改造。
[0004] 環境保護部2013年第14號關于執行大氣污染物特別排放限值的公告，對重點地區 范圍進行了明確，并涵蓋了大部分燃煤鍋爐。
[0005] 重點控制區范圍
[0006]
[0007] 由此可見，從2004年至今，鍋爐煙氣S〇2的排放，從1200mg/Nm3降到了 400mg/Nm3， 400mg/Nm3降到了 200mg/Nm3，200mg/Nm3降到了 lOOmg/Nm3，重點區域從lOOmg/Nm3降到了 50mg/Nm3;環保收費由"兩控區"試點收費變為全國范圍收費，S化的排放收費價格由0.211 元Ag提為0.633元/kg，近年又提價至不低于1.2632元/kg。各地環保部口在監控排放的同 時，對超標排放的罰款力度不斷加大甚至嚴令停產整改。2015年12月3日國家環境保護部、 國家發展和改革委員會、國家能源局聯合發布了關于印發《全面實施燃煤電廠超低排放和 節能改造工作方案》的通知，要求到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現超 低排放即二氧化硫排放濃度《35mg/Nm3。
[000引由于環保標準的日益提高，許多有鍋爐的企業出現了剛新建投運不久的脫硫塔就 難于滿足煙氣脫硫排放要求，不得不花費重金進行重建W滿足環保部口所定的環保達標要 求。
[0009]目前我國燃煤鍋爐的脫硫方式主要工藝為石灰石-石膏法（約占煙氣脫硫的 95%)，此外少量生石灰-石膏法、堿法或雙堿法、氧化儀法、氨法等，運類濕法脫硫塔占煙氣 脫硫的98% W上。故本技術方法與裝置主要應用于鍋爐脫硫塔的效率提升改造，W滿足日 益提高的環保排放要求，達到環保與節能的效果，并節儉大規模改造的投資與運行成本，社 會效益亦顯著。
[0010] 為此，本實用新型研究了一種新穎的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波提效方法和裝置，可 更好利用已有燃煤鍋爐脫硫塔內煙氣與漿液噴淋換質區的空間層，在保障原系統安全、可 靠、長周期運行的前提下，通過添加超聲波強化傳質方法和裝置，可持續改進，達到提升燃 煤鍋爐脫硫塔的脫硫效率，降低投資與運行成本，滿足環保日趨嚴格的要求與二氧化硫排 放達標的目標。 【實用新型內容】
[0011] 本實用新型的目的是提供一種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，該裝置使得 脫硫提效改造的系統簡捷可靠、操作安全連續、節儉投資與運行成本、能耗低、環保性好。
[0012] 為實現上述目的，本實用新型采用W下技術方案：
[0013] -種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，包括安裝于鍋爐煙氣脫硫塔噴淋層支 撐梁下的若干個掛鉤，每個掛鉤上均連接有一個吊桿，所述吊桿為柔性材質，其底部連接有 金屬板網，所述金屬板網上均布有多個超聲波霧化器，超聲波霧化器的電源線集中引出塔 外至超聲波配電裝置。
[0014] 進一步的，所述超聲波霧化器為耐溫、耐腐蝕、防水、小功率型，其產生高頻振蕩頻 率在1.7MHz~2.4MHz范圍可調;并固定在金屬板網上。
[0015] 進一步的，所述超聲波配電裝置接入鍋爐煙氣脫硫塔的DCS。
[0016] 進一步的，所述鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置為多個，均勻布置并安裝于 脫硫塔內的超聲波強化布置區，所述超聲波強化布置區位于脫硫塔內的漿液噴淋與煙氣逆 流混合截面內。
[0017] 進一步的，所述掛鉤通過玻璃纖維繩和耐高溫乙締基脂玻璃鱗片膠泥，均布并柔 性懸掛在噴淋層支撐梁上;所述吊桿為尼龍繩。
[0018] 進一步的，所述金屬板網的材質為31化不誘鋼，金屬板網的網孔的尺寸約20mmX 20mm 〇
[0019] 本實用新型的有益效果是：
[0020] 為滿足我國環保部口與社會公眾對鍋爐煙氣二氧化硫排放日趨嚴苛格排放的標 準與監管要求，多層噴淋式脫硫塔添加超聲波強化傳質裝置，比目前的新增噴淋層或加大 噴淋量、采用雙塔結構，加大塔徑降低煙氣流速、添加脫硫增效劑等改造工藝相比較，優勢 明顯。如W增加噴淋層的技術進行比較，本實用新型具有如下優點：
[0021 ] 1、新增噴淋層等改造技術，改造投資大、工期長達數月，雖可提升脫硫效率，且運 行成本加大。而本方法的優點首先在于可直接在現有的多層噴淋式脫硫塔內添加超聲波強 化傳質裝置，其系統設備安全可靠，且金屬網組件還可卷曲后通過人孔口入塔進行安裝，使 改造施工更為簡捷可行，改造施工工期在1周左右，且投資省、運行成本降低。
[0022] 2、新增1層噴淋層的脫硫效果，與增設1層/套強化傳質裝置相當。增加噴淋層只是 增大了脫硫塔的液氣比，增加了脫硫劑的反應接觸面;而超聲波強化傳質裝置，則將超聲波 霧化器所產生的高頻振蕩均勻地在金屬板網上傳遞至漿液滴，將對此截面區域液滴的水分 子間分子鍵打散而產生無數細小沖擊氣泡，靠沖擊霧化氣泡的"空化"、沖擊、攬拌混合作 用，來強化換質效果;同時，金屬板網還具有一定均流與混擾作用。
[0023] 3、新增1層噴淋層的耗電量，遠高于增設1層/套超聲波強化傳質裝置。就6米直徑 的脫硫塔而言，1層噴淋層的漿液循環累功率約150kw，而超聲波強化傳質裝置的電功率約 lkw(按每只超聲波霧化器50w計）；其耗電量僅為新增1層噴淋層的1/150,可見大大降低運 行成本與節能效益。
[0024] 4、新增噴淋層，其噴淋量、耗電量為固定不可調，如要采用減小漿液循環累出口閥 的方式來降低噴淋量與耗電量，則會影響噴嘴霧化效果，得不償失;而超聲波強化傳質裝 置的發生器數量、功率與振蕩頻率、層數等，均可根據脫硫效果進行增減與優化配置，W達 成更好脫硫效率提升功效。
[0025] 5、新增噴淋層，其漿液循環累的磨損腐蝕后的更換，噴嘴磨損沖蝕后的更換等，均 需大量的維修費用，累的機封與冷卻水也長期耗能;而超聲波強化傳質裝置無易損件，即使 個別超聲波霧化器故障，因金屬板網的一體振動，也不影響整體對液滴的霧化"空化"、沖 擊、攬拌作用。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0027] 圖2為所實用新型在脫硫塔內的安裝與工作區域示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0029] 如圖1所示為一種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，包括安裝于鍋爐煙氣脫 硫塔噴淋層支撐梁下的若干個掛鉤5,每個掛鉤5上均連接有一個吊桿4,吊桿4為柔性材質， 其底部連接有金屬板網1，金屬板網1上均布有多個超聲波霧化器2，W保障超聲波高頻振蕩 覆蓋無死角;超聲波霧化器2的電源線集中引出塔外至超聲波配電裝置3。
[0030] 超聲波霧化器2為耐溫、耐腐蝕、防水、小功率型，其產生高頻振蕩頻率在1.7MHz~ 2.4MHz范圍可調;并固定在金屬板網上。
[0031] 超聲波霧化器2運行時，其陶瓷霧化片將產生高頻諧振（振蕩頻率為1.7M化~ 2.4MHz，超過人的聽覺范圍）并通過金屬板網將此區間的脫硫噴淋下漿液滴水分子間的分 子鍵打散而產生無數細小沖擊氣泡，靠沖擊霧化氣泡來強化換質效果，加速脫硫化學反應， W提升脫硫效率。
[0032] 超聲波配電裝置3接入鍋爐煙氣脫硫塔的DCS。
[0033] 如圖2,鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置為多個，均勻布置并安裝于脫硫塔內 的超聲波強化布置區，所述超聲波強化布置區位于脫硫塔內的漿液噴淋與煙氣逆流混合截 面內。由超聲波霧化器2的陶瓷霧化片所產生高頻諧振并通過金屬板網，將此區間的脫硫噴 嘴下噴液態漿液的水分子間的分子鍵打散而產生無數細小沖擊氣泡，強化其與含硫煙氣的 混合傳質。
[0034] 所述掛鉤5通過玻璃纖維繩和耐高溫乙締基脂玻璃鱗片膠泥，均布并柔性懸掛在 噴淋層支撐梁上;所述吊桿4為尼龍繩。具有隔阻超聲波霧化器2的陶瓷霧化片所產生高頻 諧振傳遞到支撐梁上的效果。
[0035] 所述金屬板網1的材質為31化不誘鋼，其網孔的尺寸約20mmX20mm。不僅可通過高 頻諧振，將所處區域漿液的水分子間的分子鍵打散而產生自然飄逸的水霧W強化傳質，同 時其還具有多孔板的煙氣均流作用。
[0036] 本實用新型的基于上述的裝置的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質提效方法為:如 圖2所示，裝置直接安裝于脫硫塔內各噴淋層下截面的強化傳質布置區，從脫硫漿液噴淋層 霧化噴嘴下落的漿液與上升的含硫煙氣在此混合時，經過多支均布的金屬板網1上的超聲 波霧化器2所發生振蕩頻率為1.7MHz~2.4M化的高頻諧振，并通過金屬板網1的擴散，將此 區間的脫硫噴嘴下噴液態漿液的水分子間的分子鍵打散而產生自然飄逸的水霧，強化其與 含硫煙氣的混合傳質，加速脫硫化學反應，達到提升脫硫效率的功效。
[0037] 流經金屬板網與超聲波霧化組構成的高頻振蕩區，故對交匯中的氣液產生無數細 小沖擊氣泡，進行攬拌、霧化"空化"與攬拌作用，從而強化了此截面處的氣液傳質，脫硫漿 液與含硫煙氣混合的強化提高了其脫硫反應效果，故可提升脫硫效率。
[0038] 在同一超聲波強化傳質布置區內，金屬板網1及超聲波霧化器2配置有1~3層。發 生器數量、功率與振蕩頻率、層數等，均可根據脫硫效果進行增減與優化配置，W達成更好 脫硫效率提升功效。鑒于金屬板網的網孔設置較小(尺寸約20mmX20mm)，還具有一定均流 與混擾作用。
[0039] 置于液滴中的超聲波霧化片工作時發生高頻諧振，會將液態水分子間的分子鍵打 散而產生自然飄逸的水霧，正是超聲波運種每秒上萬次的壓縮力和減壓力交互性的高頻變 換方式向液體的透射，"空化"效應而打散水分子，形成沖擊、攬拌與混合，將在脫硫塔內達 到強化傳質的效果。
[0040] W上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可W做出若干改進和潤飾，運些改進和 潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，其特征在于:包括安裝于鍋爐煙氣脫硫 塔噴淋層支撐梁下的若干個掛鉤(5)，每個掛鉤(5)上均連接有一個吊桿(4)，所述吊桿(4) 為柔性材質，其底部連接有金屬板網（1 )，所述金屬板網（1)上均布有多個超聲波霧化器 (2)，超聲波霧化器(2)的電源線集中引出塔外至超聲波配電裝置(3)。2. 如權利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，其特征在于:所述超聲波 霧化器(2)為耐溫、耐腐蝕、防水、小功率型;并固定在金屬板網上。3. 如權利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，其特征在于:所述超聲波 配電裝置(3)接入鍋爐煙氣脫硫塔的DCS。4. 如權利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，其特征在于:所述鍋爐煙 氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置為多個，均勻布置并安裝于脫硫塔內的超聲波強化布置區， 所述超聲波強化布置區位于脫硫塔內的漿液噴淋與煙氣逆流混合截面內。5. 如權利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，其特征在于：所述掛鉤 (5)通過玻璃纖維繩和耐高溫乙烯基脂玻璃鱗片膠泥，均布并柔性懸掛在噴淋層支撐梁上； 所述吊桿(4)為尼龍繩。6. 如權利要求1所述的鍋爐煙氣脫硫塔超聲波強化傳質裝置，其特征在于:所述金屬板 網（1)的材質為316L不銹鋼，其網孔尺寸為20mm X 20mm。
【文檔編號】B01D53/80GK205613276SQ201620104920
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年2月2日
【發明人】丁立波, 魯維加, 高慶坤, 印勝偉
【申請人】江蘇寧綠節能環保有限公司