CN100415343C - 废气清洗冷却塔 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能大幅度延长寿命、而且清洗·冷却水喷雾装置的装卸容易的废气清洗冷却塔。废气清洗冷却塔(1)具有与废气入口部(4)邻接、在塔本体(2)内壁(10)的圆周方向上具有多个喷嘴(101)的形成旋转流的喷雾装置(100)；由喷嘴(101)沿着塔本体上部内壁的圆周方向喷射清洗·冷却水，形成由沿着内壁(10)的圆周方向旋转的环状清洗·冷却水构成的射流，使射流沿着塔本体(2)的内壁面(10)向下方流动而形成螺旋状的润湿壁。

Description

废气清洗冷却塔
技术领域
本发明涉及废气的清洗冷却塔。特别是是在塔本体的上部设有废气的入口部、在塔本体的下方设有被清洗并冷却后的废气出口的、对有色金属冶炼时排出的SO2气体等进行清洗、冷却的废气清洗冷却塔。
背景技术
在譬如从有色金属冶炼时排出的SO2气体制造硫酸时，一般是采用干式电气集尘器对气体中的尘埃进行除尘作业之后，在废气清洗冷却塔中使大量的清洗冷却水循环，进行将气体中的尘埃、SO3、F、Cl等杂质除去和冷却。
通过上述的操作，气体中的杂质被清洗·冷却水吸收，清洗·冷却水变成含有杂质的稀硫酸。
为了保护废气清洗冷却塔不受上述稀硫酸、气体中的F和Cl的侵蚀。通常，塔内壁是将含碳的砖用作砖材料、将硅酸铝熔化灰浆等用作砖缝材料的耐酸材料制作。
另一方面，由于这种耐酸材料容易受废气中的F、Cl侵蚀，例如在专利文献1所记载的废气清洗冷却塔中，将清洗·冷却水注入到塔本体内面上围绕一周地设置的水槽中，使清洗·冷却水从该水槽均匀地溢出到塔内壁上，由此始终冷却·湿润内壁，以防止由于高温干燥和低温湿润的反复而引起砖结构的劣化。
由于在上述专利文献1记载的结构中，从水槽向塔内壁溢出的面上附着有尘埃时，这部分内壁成为清洗·冷却水不能流到的部分，因而很难使塔内壁均匀地湿润。
而且、在塔内壁的水槽被破损时，又不能进行作业中的修补，因此很难使塔内壁均匀地湿润，会引起塔内壁的早期劣化。
此外，如上所述，由于废气清洗冷却塔进行由清洗·冷却水形成的杂质除去和冷却，因而在塔内部、在供给清洗·冷却水的供给部上方存在气液交界面。
一般、塔入口是处于高温、干燥的条件下，将耐酸瓷砖用作砖材料、将硅酸铝熔化灰浆等耐热耐酸材料用作砖缝材料，但这些耐热耐酸材料有容易受稀硫酸或氟酸侵蚀的问题。
另一方面，当塔内部处于湿润条件下，虽然可以如上所述地使用上述的含碳的砖和硅酸铝熔化灰浆等耐酸材料，但这些材料还是有不耐高温的问题。
因此、有必要正确地把握气液交界面，使用符合条件的材料，但由于随着废气量的变动或喷雾分散状态的变化而使气液交界面发生变动，因而材料的选定较难、这部分内壁的劣化也就特别激烈。
【专利文献1】特开平10-80618号
发明内容
本发明的目的是提供一种废气清洗冷却塔，能抑制塔内壁的劣化，大幅度地延长塔本体的寿命，而且清洗·冷却水喷雾装置装卸和维修容易。
上述目的由本发明所涉及的废气清洗冷却塔实现，简单地说，本发明的废气清洗冷却塔，在塔本体的上部设有废气的入口部，在塔本体的下方设有被清洗且冷却后的废气的出口部，其中，设有与废气入口部邻接、在上述塔本体内壁的圆周方向上具有多个喷嘴的形成旋转流的喷雾装置；由上述喷嘴沿着上述塔本体上部内壁的圆周方向喷射清洗·冷却水，形成由沿着上述内壁的圆周方向旋转的环状清洗·冷却水构成的射流；使上述射流沿着塔本体的内壁面向下方流动而形成螺旋状的润湿壁。
根据本发明的一实施方式，上述喷嘴上方的内壁面位于比上述喷嘴的喷射口偏向塔中心部的内方，在与下方的内壁面之间形成台阶差，防止由上述喷嘴喷出的清洗·冷却水的射流向上述喷嘴上方的内壁面飞散。
根据本发明的其他实施方式，设有废气清洗冷却用喷雾装置，该废气清洗冷却用喷雾装置具有位于上述形成旋转流的喷雾装置的上述喷嘴的下方、配设在上述塔本体内壁的圆周方向上的多个喷嘴，用于将清洗·冷却水喷射到上述废气中。
根据本发明的其他实施方式，上述形成旋转流的喷雾装置的上述喷嘴是用树脂制作的。
根据本发明的其他实施方式，上述废气是温度为200～400℃的有色金属冶炼的废气。
本发明具有下述的效果：
(1)现有的废气清洗冷却塔入口的气液交界面上的砖部寿命是2～3年，本发明能达到3倍以上的寿命。
(2)由于从外部就能对喷雾装置进行修理，因而无需为了装置的修理而停止作业，能实现作业效率的提高。
(3)虽然形成旋转流的喷雾装置所用的清洗·冷却水的温度是30～70℃，但由于形成旋转流的喷雾装置的喷嘴是从塔外部穿过塔内而设置的，因而能从外部测定喷嘴的温度，从该测定的结果就能简便地得知清洗·冷却水喷射状况。
(4)从各个喷嘴排放的清洗·冷却水始终加在与清洗·冷却水喷出侧邻接的喷嘴上，能防止喷嘴的相对于高温的熔损，由此能使用树脂制作的喷嘴。
附图说明
图1是本发明所涉及的废气清洗冷却塔的一实施例的概略结构图。
图2是用于说明形成旋转流的喷雾装置的配置的沿着图1的II-II线取得的剖视图。
图3是用于说明形成旋转流的喷雾装置中的喷嘴的清洗·冷却水分散状态的示意图。
图4是用于说明废气清洗冷却用喷雾装置的配置的沿着图1的IV-IV线取得的剖视图。
图5是用于说明形成旋转流的喷雾装置和废气清洗冷却用喷雾装置的动作的废气清洗冷却塔的概略结构图。
图6是表示现有的废气清洗冷却塔的概略结构图。
具体实施方式
下面，参照附图更详细地说明本发明所涉及的废气清洗冷却塔。
实施例1
图1表示本发明所涉及的废气清洗冷却塔的一实施例的概略结构。
在本实施例中，废气清洗冷却塔1具有作成大致圆筒形的塔本体2，塔本体2由底座3设置在大致垂直的状态。在塔本体2的上部具有圆筒状的废气入口部4，在塔本体2的下方，与底壁5邻接地具有从塔本体2向侧方伸出的圆筒状的废气出口部6。
塔本体2的上部废气入口部4和下部废气出口部6之间的接液部使用含碳的砖等耐酸材料构成。
在本实施例中，塔本体2的入口部4具有：与上述塔本体中央部相连接的交界区域4A、从交界区域4A向塔顶部的废气入口4C延伸的入口区域4B。交界区域4A是外侧作成铁壁8，内壁12使用耐酸性高的含碳的砖等作为砖材料制成。
而且，入口部内壁12的内径作成小于内壁10的内径，由此，在塔本体入口部4的上述交界区域4A的内壁下端部和塔本体中央部7的内壁10的上端之间形成有环状的台阶差13。关于该台阶差13的作用在后面加以说明。
在塔本体上部入口部4的入口区域4B处的外侧铁壁8是从上述交界区域4A向顶部开口4C倾斜地构成。入口区域4B的内壁14以内径与交界区域4A的内壁12的内径相同、从上述交界区域4A向顶部开口4C形成，使用耐酸瓷砖等作为砖材料制作。
而且，在本实施例中，塔本体下方底部5和废气出口部6是外侧用铁壁8、内壁的砖材料用含碳的砖构成。
虽然在上述实施例中，特别地对塔本体内壁10、12等使用含碳的砖作为砖材料，而且，塔本体内壁14使用耐酸瓷砖作为砖材料，塔本体底壁和出口部内壁16等使用含碳的砖作为砖材料进行了说明，但是，内壁的材料并不仅限与此。譬如可以用呋喃砖等替代含碳的砖，还可以使用其他各种砖。
下面，参照图2和图3，对构成本实施例的特征的、形成在塔本体上部入口部4上的形成旋转流的喷雾装置100进行说明。
在本实施例中，形成旋转流的喷雾装置100设置在塔本体上部入口部4的上述交界区域4A的下方，即、设置在塔本体中央部7的上端区域7A上。
由参照图2即能理解的那样，在本实施例中，在塔本体中央部7的上端区域7A上，沿着其圆周方向均等地设置8个喷嘴安装孔20，用于安装形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101。喷嘴安装孔20相对于塔本体2的中心部O1以规定的角度(α)、在本实施例中是45°倾斜地形成。因此，在本实施例中，相互邻接的安装孔20、20彼此的倾斜角度(β)也取成45°。
而且，如图3所示，形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101能自由装卸地安装在各个喷嘴安装孔20中。如图5所示。清洗·冷却水经由流量调整阀110和连通管111而以规定的压力和流量供到喷嘴101中。由此，如图3所示，来自邻接的一方喷嘴101的射流103喷射到位于射流103下游侧的喷嘴20的喷射口102附近。作为清洗·冷却水，可以将清洗塔中使用过的清洗·冷却水的一部分重复循环使用。
通过这样的喷嘴20、20的配置结构，如图2所示，来自各喷嘴20的射流103形成旋转流，在塔本体2的内侧形成沿着内壁的内周的呈环状的旋转射流层104。该环状的旋转射流层104如图5所示，在重力的作用下，沿着塔本体内壁向下方流动，在塔本体内形成由旋转射流层104构成的螺旋状的润湿壁105。润湿壁的厚度(t)可以取成1～5mm。
根据上述结构的本实施例，通过制成可将形成旋转流的喷雾装置100、特别是喷嘴101在贯通塔本体2地形成的安装孔20中装卸的结构，因而能从外部对喷嘴的温度进行测定，通过该温度即可简单地得知塔内的喷射状态。
而且，在喷嘴101因堵塞而发生故障时，如图5所示，通过将清洗·冷却水流量调整阀110关闭，将连通管111卸下，能容易地进行喷嘴100的装卸·更换作业。
如上所述，由于来自形成旋转的流喷雾装置100的清洗·冷却水是始终喷射到邻接的喷嘴20的喷嘴口102上，因而形成了使高温废气体不直接与喷嘴20接触的结构。因此，可防止喷嘴20因高温而熔损。从而可以用树脂制作喷嘴20，能够削减成本。可将氯乙烯树脂、氟树脂、FRP(纤维增强塑料)等用作上述树脂。
而且，如上所述，形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101设置在塔本体上部入口部4的上述交界区域4A的下方，即、设置在塔本体中央部7的上端区域7A上；在喷嘴101的喷射口102上，如上所述，成为塔本体上部入口部4的上述交界区域4A的内壁12被台阶差13覆盖的结构。因此，由形成该台阶差13的内壁12形成一定的气液交界面，能防止来自形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101的清洗·冷却水飞散到高温带的上部入口部4的交界区域4A上。能防止交界区域4A的含碳的砖被形成旋转流的喷雾水冷却而使含碳的砖溶损。
在上述形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101的下方，邻接地配置废气清洗·冷却用喷雾装置200的喷嘴201。为此，在塔本体2上形成有用于安装废气清洗·冷却用喷嘴201的安装孔30。
而且，如图5所示，在各喷嘴安装孔30上，能自由装卸地安装有废气清洗·冷却用喷雾装置200的喷嘴201。清洗·冷却水经由流量调整阀210和连通管211而以规定的压力和流量供给到喷嘴201上。
在本实施例中，根据上述结构，来自废气清洗·冷却用喷嘴201的清洗·冷却水朝向塔本体2的中心部、水平或稍稍向下方倾斜地喷射。因此，流入塔本体2内的废气由来自该废气清洗·冷却用喷嘴201的射流清洗、冷却。
这样，在本实施例中，在形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101的基础上，将通常的废气清洗·冷却喷雾装置200的喷嘴201配置在喷嘴101的下方，根据这种结构，在清洗与冷却上能够进一步提高效果。
下面，参照图5对上述结构的废气清洗冷却塔1的动作进行更具体的说明。
在本实施例的废气清洗冷却塔1中作为处理对象的废气譬如是SO2浓度为1～50vol％的、废气温度为200～400℃的废气。该组成、温度的废气在有色金属冶炼的废气中发生。譬如是铜干式冶炼中的铜转炉的废气或自熔炉的废气。
在这些废气中还含有大量尘埃、F、Cl等杂质。譬如含有0.1～2.0g/Nm3的尘埃、0.01～1.0vol％的F、0.01～1.0vol％的Cl、0.03～1.5vol％的SO3。
通常，这些废气量是500～3500Nm3/分钟。
这些废气在送给下一道工序之前，用本实施例的废气清洗冷却塔1清洗·冷却。
在本实施例中，进行上述清洗、冷却时，通过废气清洗·冷却用喷雾装置100，由喷嘴101将作为清洗塔循环液等的清洗·冷却水对废气进行喷射而将其清洗·冷却。
而且，根据本实施例，通过将旋转流的喷雾装置100在废气清洗冷却塔1的塔本体中央部上端7A(图1)、与废气入口部下方交界区域4A照图1)邻接地配置，在废气清洗冷却塔1的塔本体内壁10上形成螺旋形的润湿壁105(图5)。
这样一来，能够防止内壁砖的损耗于未然。
供给上述形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101中的清洗冷却水的水温是30～70℃。而向喷嘴101供给的水量是每1根喷嘴为1～5m3/小时，H2SO4约占20％，喷嘴的水压是每1根喷嘴为0.1～0.5Mpa。
如上所述，在本实施例中，在上述形成旋转流的喷雾装置100的基础上，还在形成旋转流的喷雾装置100的下方配置通常的废气清洗冷却喷雾装置200。
这时，向废气清洗冷却喷雾装置200中的喷嘴201供给的清洗·冷却水的水量是每1根喷嘴为10～50m3/小时，喷嘴的水压是每根喷嘴为0.1～0.5Mpa。
下面，主要参照图5和图6，依据实验例对本实施例的废气清洗冷却塔的效果进行说明。
实验例
在本实验例中，使用结构为上述实施例中说明过的废气清洗冷却塔1，对铜自熔炉·铜转炉的废气进行过清洗、冷却处理。废气的量是500～3300Nm3/分钟。
而且，废气的组成是SO3为0～35Vol％。废气温度是200～350℃，尘埃约为0.2g/Nm3，F约为0.1Vol％，Cl约为0.1Vol％。
在废气清洗冷却塔1中，形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101是口径为15×10mm的椭圆形，水量取成2m3/小时/根，喷雾的压力取成0.2Mpa。
喷嘴101的材料采用氟树脂。内壁10的砖材料是用含碳的砖，将硅酸铝熔化灰浆用作砖缝材料。
用上述的结构，在清洗冷却塔内壁10上，由来自形成旋转流的喷雾装置100的喷嘴101的旋转射流104螺旋状地形成润湿壁105。润湿壁105的厚度(t)是1～5mm。
而且，在形成旋转流的喷雾装置100的下方设有废气清洗冷却用喷雾装置200。
废气清洗冷却用喷雾装置200的喷嘴201的口径是20mm，水量取成20m3/小时、喷雾压力取成约0.2Mpa。喷嘴201用氟树脂制作。
其结果，废气清洗冷却塔1的内壁10被始终保持在润湿的状态，内壁砖的损伤极少发生，能够获得以图6中作为比较例的现有方式的清洗塔不能得到的优良效果。
【表1】
  现有方法没有形成湿润壁的喷雾  本发明的方法有形成湿润壁的喷雾
 设备寿命(砖缝材料)   每年必须进行砖表面的氟树脂的修补 完全没有必要
 设备寿命(砖)   3-5年/次地进行内表面砖整个面的更换  完全没有必要
其他   2-3次/年在作业中出现内表面腐蚀产生的漏液 完全没有问题
图6中，作为比较例示出了现有的废气清洗冷却塔1A。这种现有的废气清洗冷却塔1A不具有本实施例中的形成旋转流的喷雾装置100，相当于本实施例的废气清洗冷却用装置200的喷雾装置200A分成上下两级设置在塔本体2上。
在上述实验例的条件下，实施比较例的废气清洗冷却塔1A时，由于来自喷嘴201的射流的飞散或润湿壁的不匀，因而使塔本体内壁砖的腐蚀严重，如上述表1中作为现有方法所示，未能得到良好的结果。

Claims (5)

1. 一种废气清洗冷却塔，在塔本体的上部设有废气的入口部，在塔本体的下方设有被清洗且冷却后的废气的出口部，其特征在于，
设有与废气入口部邻接、在上述塔本体内壁的圆周方向上具有多个喷嘴的形成旋转流的喷雾装置；
由上述喷嘴沿着上述塔本体上部内壁的圆周方向喷射清洗·冷却水，形成由沿着上述内壁的圆周方向旋转的环状清洗·冷却水构成的射流；
使上述射流沿着塔本体的内壁面向下方流动而形成螺旋状的润湿壁。
2. 如权利要求1所述的废气清洗冷却塔，其特征在于，上述喷嘴上方的内壁面位于比上述喷嘴的喷射口偏向塔中心部的内方，在与下方的内壁面之间形成台阶差，防止由上述喷嘴喷出的清洗·冷却水的射流向上述喷嘴上方的内壁面飞散。
3. 如权利要求1或2所述的废气清洗冷却塔，其特征在于，设有废气清洗冷却用喷雾装置，该废气清洗冷却用喷雾装置具有位于上述形成旋转流的喷雾装置的上述喷嘴的下方、配设在上述塔本体内壁的圆周方向上的多个喷嘴，用于将清洗·冷却水喷射到上述废气中。
4. 如权利要求1或2所述的废气清洗冷却塔，其特征在于，上述形成旋转流的喷雾装置的上述喷嘴是用树脂制作的。
5. 如权利要求1或2所述的废气清洗冷却塔，其特征在于，上述废气是温度为200～400℃的有色金属冶炼的废气。
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