CN101224385A - 多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机 - Google Patents

Abstract

一种多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机，由烟气进口管、动态综合多功能吸收反应分离作用室、排液固物质矩形锥斗、水封式液固物质排出口、曲面锥体扩散导流器、叶轮、传动轴系统及吸收剂溶液喷管与喷水管组成，用少量的大分子集团吸收剂溶液经切割细分子化弥散于管式有限空间容积与流过的大量含硫烟气构成液、气匀质混合微粒物质作用场，可适用多种脱硫吸收剂，瞬间完成脱硫、脱硝、脱水雾多种功能作用，打破了传统的重力场简单作用原理及静态庞大逆流吸收塔结构形式，取消了脱硫系统中巨大的换热器、增压风机，设备体积小，重量轻，占地面积小，土建工程量少，安装方便，投资少，能耗低，运行安全可靠费用小，脱硫效率高，阻力小，适用于电站锅炉及各种工业炉窑烟气脱硫使用。

Description

多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机

本发明属于燃煤烟气脱硫技术领域，具体地说是涉及一种多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机。

目前，国内外燃煤电站锅炉、工业锅炉及窑炉多采用石灰石法多层填料逆流吸收塔脱硫。这种传统的重力场自然环境条件下的静态单一作用原理逆流吸收塔，受到重力场的作用与制约，液、气难以弥散形成混合物质作用场，接触面积小，无法连续不断匀质混合强化传质作用，脱硫吸收反应效率低，吸收反应塔体积十分高大，占地面积及占空间容积很大，投资大，吸收剂循环流量大，耗水量大，吸收反应过程中烟气要先降温进行吸收反应，后升温至露点以上再排放，需设庞大的换热器，工艺流程复杂，系统阻力大，要设巨大的增压风机，能耗大，且难以脱水除雾，维修运行管理费用昂贵，用石灰石法脱硫还要产生大量CO2气体及大量石膏废渣，难以利用，存在二次污染。

本发明的目的为了克服上述缺点，提供一种多种原理集中于一管式壳体中动态综合作用新机理，形成多种力场下多种力的协同作用，使液、气物质由同向流变为复杂的异向流作无序与有序运动，相互撞击、撕裂、剪切将大分子集团吸收剂溶液切割细化至纳米级，弥散于管式壳体有限空间容积中，与烟气混合建立一种新型的管式有限空间容积混合微粒物质作用场，使液气物质接触作用面积得到极大提高，传质速度得到极大强化与缩短，瞬间连续不断完成烟气脱硫吸收反应分离功能作用，实现脱硫、脱硝、脱水除雾多功能一体化，产品设备化，装配化，废物回收利用资源化。

本发明的技术解决方案如下：

一种多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机，由烟气进口管(1)，动态综合多功能混合微粒物质作用场，即动态综合多功能吸收反应分离作用室(2)，净化烟气出口(3)，排液固物质矩形锥斗(4)，水封式液固物质排出口(5)，环形液固物质挡板(6)，带圆孔的竖式液固物质隔板(7)，曲面锥体扩散导流器(8)，叶轮(9)，传动轴(10)，前轴承支柱(11)，前轴承支柱异型套筒(12)，后轴承支柱(13)，后轴承支柱异型套筒(14)，齿轮(15)，链条(16)，调频电动机(17)，环状吸收剂溶液喷管(18)，喷水管(19)，框架式底座(20)组成。所述的动态综合多功能混合微粒物质作用场(2)呈水平安装，上部为半圆活动盖(2-1)，下为矩形壳体(2-2)构成，一端接烟气进口管(1)，在中间2、3级叶轮之间设带孔的竖式液固物质隔板(7)，将作用场分为吸收反应分离、清水洗涤及脱水除雾多种功能作用区，另一端设环形液固物质挡板(6)，然后再接净化烟气出口管(3)，下连排液固物质矩形锥斗(4)，内设曲面锥体扩散导流器(8)和多级叶轮(9)共同安装在传动轴(10)上，传动轴两端分别由前、后轴承支柱(11)、(13)支撑，轴承支柱分别安装在前、后轴承支柱异型套筒(12)、(14)内，套筒将轴承支柱(11)、(13)，齿轮(15)，链条(16)与脱硫机高温烟气隔开，在曲面锥体扩散导流器(8)前及1、2级叶轮(9)之间分别设有环状吸收剂溶液喷管(18-1)、(18-2)，在2、3级叶轮之间设有一组喷水管(19)，喷液与喷水流向与轴(10)平行，与曲面锥体扩散导流器(8)表面成一倾角，与叶轮(9)旋转面相垂直，导流器(8)与叶轮由调频电动机(17)通过链条(16)、齿轮(15)及传动轴(10)带动高速旋转产生离心力场与重力场协同作用形成超重力场，在多种力场作用下，将机械功能作用，液体运动动力学作用与化学反应作用多种作用原理，集中于管式烟气脱硫机动态综合多功能吸收反应分离作用室(2)中，将小流量吸收剂溶液切割细化至微粒，弥散在小体积管式有限空间容积中，形成由中心向外连续不断更新呈辐射迁移旋流运动的吸收剂溶液微粒物质场与含硫烟气气态物质场构成一种高效率，动态综合多功能液、气混合微粒物质作用场新原理，即当大流量含硫烟气通过烟气进口管进入及经过动态综合多功能微粒物质作用场，先与喷出的吸收剂溶液一同平行于轴流向高速旋转的导流器(8)及叶轮时，液、气物质受到强大的离心力、重力、超重力、流体压力、反作用力、剪切力、撞击力、摩擦力多种力的综合作用，产生旋流、环流、湍流、逆流、扩散流多种流态，迅速将同向流变为复杂的异向流作无序与有序运动(从微观看，液、气基本粒子是作无序运动，但从宏观看液、气物体是在作有序运动)，相互进行剧烈撞击、撕裂、粉碎、剪切、切割，使液、气大分子集团物质细化至纳米级微粒，匀质弥散于管式壳体有限空间容积的动态综合多功能吸收反应分离作用室中，使物质作用从宏观物体进入微观微粒作用范畴，更加接近物质基本粒子作用理论，液、气物质作用接触面积得到极大的提高，传质速度得到极大的强化与缩短，不同分子间的扩散或弥散和相间传质可调控比重力场下大几百倍至上千倍，脱硫吸收反应与分离作用瞬间同时完成，吸收反应与分离作用室体积可实现最小化，脱硫效率可通过叶轮转速、吸收剂流量及浓度来调控。在小体积，高效率管式有限空间容积液、气匀质混合微粒物质作用场中，液、气受到多种力的动态综合作用，迅速从同向流变为异向流，但吸收剂溶液总体上由中心向外壳体连续不断地更新呈辐射迁移旋流运动进行吸收反应作用，反应产物及溶液靠离心力及重力连续不断分离落入液固物质锥斗，通过水封式液固物质排出口流出，保证吸收反应能连续迅速高效进行。烟气总体上呈连续不断螺旋运动，穿过吸收反应分离作用室与叶轮，由于叶轮旋转面与烟气流方向相垂直，作无阻尼运动，对吸收剂溶液产生强大离心力及超重力，强化吸收反应功能作用，使烟气迅速高效获得净化，再经喷水洗涤及叶轮离心力脱水除雾三个阶段过程从出口管排出，净化烟气出口与吸收反应产生的液固物质排出口相互垂直，从两个不同方向排出，互不干扰，保证吸收反应与分离同时连续不断进行。以多种原理协同作用构成动态综合多功能管式有限空间容积混合弥散微粒物质作用场新理论，取代传统的自然环境条件重力场下的静态简单原理作用，可以从根本上解决燃煤烟气脱硫效率低的问题，能取消以气态为基质的庞大体积逆流吸收塔，换热器，增压风机，大大简化脱硫工艺流程，有效地降低投资、能耗及运行费用，并可适用多种吸收剂脱硫，如采用稀氨水溶液脱硫效率高，可回收硫酸铵化肥，采用超饱和活性富氧水作吸收剂，可实现脱硫、脱硝及脱水除雾多功能一体化，不产生二次污染，脱硫装备还可实现产品化、系列化、装配化，废物回收利用资源化。所述曲面锥体扩散导流器，可以做成凹或凸两种弧形曲面锥体，安装在传动轴上，由调频电动机带动高速旋转产生离心力，对烟气进行扩散导流，对喷在曲面锥体表面上的吸收剂溶液进行撞击，撕裂、剪切、粉碎成液滴、液丝、水雾、水膜、细化、反射，离心力作用匀质弥散于吸收反应分离作用室中与气态含硫烟气形成液、气混合微粒物质作用场。所述叶轮由多级构成，一般采用4级，每级间隔50～150mm，叶轮直径一般比管式壳体直径小40～80mm，每个叶轮由轮轱(9-1)，辐射条(9-2)，支撑杆(9-3)，外环(9-4)组成，辐射条直径在1～5mm之间，采用不锈钢丝、杆、管、棒或扁钢制成，两端分别焊在轮轱及外环上，叶轮安装在传动轴上，由调频电动机通过链条、齿轮带动高速旋转，转速在2900转/分之间，叶轮高速旋转产生强大的离心力场与重力场协同作用形成超重力场，构成多种力场作用，在多种力场作用下，使液、气物质受到多种力的作用，迅速将液、气同向流变成复杂的多种流态的异向流作无序与有序运动，无序运动孕育着事物的新生，有序运动孕育着事物的发展，对垂直喷射及流过的液、气大分子集团物质进行撞击、剪切、切割细化至纳米级匀质弥散于管式壳体中，构成小体积，高效率管式有限空间容积的动态综合多功能液、气混合微粒物质作用场。4级叶轮组成多种功能作用，即1、2级叶轮为吸收反应及液固产物分离功能作用；2、3级叶轮为清水洗涤及液气分离功能作用；3、4叶轮为净化烟气最终脱水除雾功能作用，使含硫烟气能连续不断瞬间同时完成吸收反应与液固产物进行分离作用。所述环形液固物质挡板，采用两块圆环板，一块焊在烟气出口处叶轮外环上，一块焊在出口孔上，构成迷宫式机械密封装置，防止烟气中液固物质不经过叶轮吸收反应脱硫及脱水除雾而直接从烟气出口管排出。所述的带孔的竖式液固物质隔板，从孔的中间分为上下两部分，上半部分焊在2、3级叶轮之间的半圆活动盖上，下半部分焊在排液固物质矩形锥斗上，防止含硫烟气从叶轮四周及下部超越叶轮不经吸收反应净化流过，并将动态综合多功能吸收反应分离作用室分成吸收反应分离功能与喷水洗涤和脱水除雾功能两部分。所述环状吸收剂溶液喷管，由两个环状带喷孔管构成，一个安装在曲面锥体扩散导流器前，另一个安装在1、2级叶轮之间，分两级喷吸收剂溶液进行吸收，分别向曲面锥体扩散导流器及叶轮旋转面上喷吸收剂溶液，溶液流向平行于轴，与曲面锥体扩散导流器成一倾角，与叶轮旋转面相垂直，使液气更好地形成异向流，达到匀质混合弥散于管式壳体空间容积中，形成液、气混合微粒物质作用场。所述前、后轴承异型套筒，分别焊在脱硫机壳体内，异型套筒与机外大气相通，传动轴穿过异型套筒一侧时，设密封装置，这样将轴承座中轴承、齿轮、链条与脱硫机高温烟气隔开，使轴承、齿轮及链条保持在大气环境状态运行。

本发明的主要优点

多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机，体积小，重量轻，其体积和重量只有国内外同等脱硫效能装置的1/10～1/50，如40T/h锅炉脱硫机总重量约2.5吨；占地面积及占空间容积很小，运输、安装简便，土建工程量小，施工周期短，可适用多种脱硫剂脱硫，采用氨法脱硫可回收硫酸铵化肥，最经济，采用超饱和活性富氧水能实现脱硫、脱硝及脱水除雾一体化，脱硫效率高，可以调控保证达标排放，脱硫机阻力小，P≤800Pa；用水量少，液：气比在0.015～0.04L/m3；投资、能耗、运行费用低，管理维护方便，运行安全可靠；适用于各种燃煤电站锅炉，工业锅炉及工业炉窑脱硫使用，特别适用于脱硫改造工程，不产生二次污染。

本发明多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机其他细节可通过阅读下文结合附图实施即可明了。

附图：多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机示意图

参见附图，从燃煤锅炉排出的含尘、含硫烟气，经过除尘后，含硫烟气通过烟气进口管(1)进入及流过由半圆活动盖(2-1)和矩形壳体(2-2)组成的动态综合多功能吸收反应分离作用室(2)的过程中，同时遇到二组环状吸收剂溶液喷管(19-1)及(19-2)喷出的吸收剂溶液，一同平行于轴流向由调频电动机(17)、链条(16)、齿轮(15)、传动轴(10)带动高速旋转产生离心力场的曲面锥体扩散导流器(8)及叶轮(9)，由于含硫烟气及吸收剂溶液均属大分子集团物质，处于强大的离心力场与重力场及超重力场作用下，受到多种力的协同作用，产生多种流态构成复杂的异向流，作无序与有序运动，相互进行剧烈撞击、剪切、撕碎及叶轮的切割细化，将大分子集团液气物质切割细化至纳米级。由于含硫烟气是气态物质容易弥散于空间容积构成空间气体物质作用场的，而吸收剂溶液物质在重力场下是无法弥散于空间容积构成液体空间物质场的，但经过切割细化至纳米微粒，在离心力及超重力的作用下，可由中心向外壳体空间容积不断更新迁移弥散构成小体积有限管式空间容积的动态综合多功能微粒物质作用场。当含硫烟气进入管式动态综合多功能吸收反应分离室(2)与有限管式空间容积吸收剂微粒物质一起作无序与有序运动，形成液、气混合微粒物质作用场，迅速接触传质瞬间完成吸收反应分离作用功能，含硫烟气总体上是在作有序运动穿过吸收反应分离作用室，使含硫烟气得到净化及经喷水管(20)喷水洗涤后再经叶轮离心力脱水除雾达标从出口管(3)排出，再经引风机抽至烟囱排到大气中。而吸收剂微粒在动态功能吸收反应分离作用室(2)内完成吸收反应后，其产物及液体被离心力及重力作用抛落至液固矩形物质锥斗(4)中，再通过水封式液固物质排出口(5)排出，进行回收利用或处置。

Claims (7)

1.一种多场细分子化综合作用管式烟气脱硫机，由烟气进口管(1)，动态综合多功能混合微粒物质作用场，即动态综合多功能吸收反应分离作用室(2)，净化烟气出口管(3)，排液固物质矩形锥斗(4)，水封式液固物质排出口(5)，环形液固物质挡板(6)，带圆孔的竖式液固物质隔板(7)，曲面锥体扩散导流器(8)，叶轮(9)，传动轴(10)，前轴承支柱(11)，前轴承支柱异型套筒(12)，后轴承支柱(13)，后轴承支柱异型套筒(14)，齿轮(15)，链条(16)，调频电动机(17)，环状吸收剂溶液喷管(18)，喷水管(19)，框架式底座(20)组成，其特征在于所述的动态综合多功能混合微粒物质作用场(2)呈水平安装，上部为半圆活动盖(2-1)，下为矩形壳体(2-2)构成，一端接烟气进口管(1)，在中间2、3级叶轮之间设带孔的竖式液固物质隔板(7)，将作用场分为吸收反应分离、清水洗涤及脱水除雾多种功能作用区，另一端设环形液固物质挡板(6)，然后再接净化烟气出口管(3)，下连排液固物质矩形锥斗(4)，内设曲面锥体扩散导流器(8)和多级叶轮(9)共同安装在传动轴(10)上，传动轴两端分别由前、后轴承支柱(11)、(13)支撑，轴承支柱分别安装在前、后轴承支柱异型套筒(12)、(14)内，套筒将轴承支柱(11)、(13)，齿轮(15)，链条(16)与脱硫机高温烟气隔开，在曲面锥体扩散导流器(8)前及1、2级叶轮(9)之间分别设有环状吸收剂溶液喷管(18-1)、(18-2)，在2、3级叶轮之间设有一组喷水管(19)，喷液与喷水流向与轴(10)平行，与曲面锥体扩散导流器(8)表面成一倾角，与叶轮(9)旋转面相垂直，导流器(8)与叶轮由调频电动机(17)通过链条(16)、齿轮(15)及传动轴(10)带动高速旋转产生离心力场与重力场协同作用形成超重力场，在多种力场作用下，将机械功能作用，液体运动动力学作用与化学反应作用多种作用原理，集中于管式烟气脱硫机动态综合多功能吸收反应分离作用室(2)中，将小流量吸收剂溶液切割细化至微粒，弥散在小体积管式有限空间容积中，形成由中心向外连续不断更新呈辐射迁移旋流运动的吸收剂溶液微粒物质场与含硫烟气气态物质场构成一种高效率，动态综合多功能液、气混合微粒物质作用场新原理，即当大流量含硫烟气通过烟气进口管进入及经过动态综合多功能微粒物质作用场，先与喷出的吸收剂溶液一同平行于轴流向高速旋转的导流器(8)及叶轮时，液、气物质受到强大的离心力、重力、超重力、流体压力、反作用力、剪切力、撞击力、摩擦力多种力的综合作用，产生旋流、环流、湍流、逆流、扩散流多种流态，迅速将同向流变为复杂的异向流作无序与有序运动，相互进行剧烈撞击、撕裂、粉碎、剪切、切割，使液、气大分子集团物质细化至纳米级微粒，匀质弥散于管式壳体有限空间容积的动态综合多功能吸收反应分离作用室中，使物质作用从宏观物体进入微观微粒作用范畴，更加接近物质基本粒子作用理论，液、气物

质作用接触面积得到极大的提高，传质速度得到极大的强化与缩短，不同分子间的扩散或弥散和相间传质可调控比重力场下大几百倍至上千倍，脱硫吸收反应与分离作用瞬间同时完成，吸收反应与分离作用室体积可实现最小化，脱硫效率可通过叶轮转速、吸收剂流量及浓度来调控，在吸收反应分离作用室中，吸收剂溶液由中心向外壳体连续不断地更新呈辐射迁移旋流运动进行吸收反应作用，反应产物及溶液靠离心力及重力连续不断分离落入液固物质锥斗，通过水封式液固物质排出口流出，烟气总体上呈连续不断螺旋运动，穿过吸收反应分离室及叶轮，叶轮旋转面与烟气流动方向基本上相垂直作无阻尼运动，对吸收剂溶液产生强大离心力及超重力，强化吸收反应作用，使烟气迅速、高效获得净化，再经喷水洗涤及叶轮离心力脱水除雾三个阶段过程从出口管排出，净化烟气出口与吸收反应产生的液固物质排出口相互垂直，从两个不同方向排出，互不干扰，使吸收反应与分离同时连续不断进行。

2.按照权利要求1所述多场细分子化动态综合作用管式烟气脱硫机，其特征在于所述曲面锥体扩散导流器由凹或凸两种弧形曲面锥体构成，安装在传动轴上，由电动机带动高速旋转产生离心力，对烟气进行扩散导流作用，对喷在曲面锥体表面上吸收剂溶液进行撞击、撕裂、粉碎、细化、反射，离心力作用弥散于吸收反应分离作用室中，与气态含硫烟气形成液、气混合微粒物质作用场。

3.按照权利要求1所述多场细分子化动态综合作用管式烟气脱硫机，其特征在于所述叶轮，由多级组成，一般采用4级，每级间隔50～150mm，叶轮直径比管式壳体直径小40～80mm，每级叶轮由轮轱(9-1)，辐射条(9-2)，支撑杆(9-3)及外环(9-4)组成，辐射条直径在1～5mm之间，可用不锈钢丝、杆、管、棒或扁钢制成，两端分别固定在轮轱(9-1)及外环(9-4)上，叶轮安装在传动轴上，由调频电动机带动高速旋转，转速在2900转/分之内，叶轮高速旋转产生离心力场，与重力场协同作用，形成超重力场，构成多种力场作用，在多种力场作用下，使液、气物质受到多种力的作用，迅速将同向的液、气流，变为复杂的异向流，作无序及有序运动，对大分子团吸收剂溶液撞击、剪切、切割成细分子可至纳米级弥散于管道壳体中，构建成小体积，高效率，管式有限空间容积的动态综合多功能液、气混合微粒物质作用场，能连续不断瞬间完成对含硫烟气的吸收反应分离净化，清水洗涤及脱水雾多种功能作用。

4.按照权利要求1所述多场细分子化动态综合作用管式烟气脱硫机，其特征在于所述的环形液固物质挡板，采用两块圆环板，一块焊在烟气出口处叶轮外环上，一块焊在出口孔上，构成迷宫式机械密封装置，防止烟气中液固物质不经过叶轮作用及吸收反应脱硫及脱水雾而直接从烟气出口管排出。

5.按照权利要求1所述多场细分子化动态综合作用管式烟气脱硫机，其特征在于所述的带孔的竖式液固物质隔板，分为上下两部分，上半部分焊在半圆活动盖上，下半部分焊在排液固物质矩形锥斗上，防止含硫烟气从叶轮四周及下部超越叶轮不经吸收反应净化流过，并将动态综合多功能吸收反应分离作用室分成吸收反应分离与喷水洗涤两部分功能作用。

6.按照权利要求1所述多场细分子化动态综合作用管式烟气脱硫机，其特征在于所述环状吸收剂溶液喷管由两个环状带喷孔管构成，一个安装在曲面锥体扩散导流器前，另一个安装在1、2级叶轮之间，分两级喷吸收剂溶液进行吸收，分别向曲面锥体扩散导流器及叶轮喷吸收剂溶液，溶液流向平行于轴与曲面锥体扩散导流器成一倾角，与叶轮旋转面基本垂直，使液、气更好地形成异向流，匀质混合弥散于管式壳体空间容积中，形成液、气混合微粒物质作用场。

7.按照权利要求1所述多场细分子化动态综合作用管式烟气脱硫机，其特征在于所述前、后轴承异型套筒，分别焊在脱硫机壳体内，与机外大气相通，传动轴穿过异型套筒一侧时设密封装置，这样将轴承座中轴承、齿轮，链条与脱硫机高温烟气隔开，使轴承、齿轮及链条保持在大气环境状态下运行。