CN101518716B - 螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，塔体(6)的内壁和内筒(14)的外壁之间构成一个环形烟气通道(24)，环形烟气通道(24)中设有气动浮筒搅拌器(10)，圆形液体管道(9)设有与环形烟气通道(24)对应的喷嘴组(13)，第一块螺旋形垂直筛板和第二块螺旋形垂直筛板之间围成一个螺旋型气室，一端与支撑筒(25)相连，另一端与内筒(14)的侧壁切线相交设有螺旋型气室入口(23)，内筒(14)和第一块螺旋形垂直筛板、第二块螺旋形垂直筛板的底部在同一水平高度上分别开有栅格状喷气孔(15)。该螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔中特有的阿基米德螺旋型布气室有结构简单、布气均匀、开孔面积大、不易堵塞、气速波动小、除尘效果好、脱硫效率稳定等优点。

Description

螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔

技术领域

本发明涉及一种湿法烟气脱硫除尘装置，尤其是涉及用于化工、环保、电力和冶金行业中的螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔。

背景技术

目前，全球85％以上的脱硫技术采用湿法脱硫装置，其中美、日、德三国则达90％以上。湿法脱硫的核心是吸收塔，吸收塔中气液分布装置是关键。几种常用的吸收塔型，如喷淋塔、板式塔、填料塔中使用的气液分布装置分别为多层喷嘴组、多孔板、填料。但这些气液分布装置的缺点综合起来有以下几点：塔空间利用率低、结构复杂、烟气含尘较高时容易堵塞、塔体高且大、FDG系统费用高。

较新的几种塔型中喷射鼓泡塔发展比较快，其典型工艺为CT-121工艺，它被美国《能源》杂志的评选书认为″开创了洗涤脱硫技术的新纪元″，此脱硫系统的优点是：操作费用、投资费用比其他的FGD方法节省50％～70％，且工艺简单，占地面积小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可充分利用塔内空间、结构简单、增大布气面积、除尘效果好、不易堵塞、使气体分布均匀、气速稳定的螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔。

为了解决上述技术问题，本发明提供的螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，包括塔体，设在塔体上的烟气出口和烟气进口，塔体的底部开有浆液排出口，在所述的塔体内通过井字梁固定设有内筒，所述的内筒的底部与所述的塔体的底部留有悬空间距，所述的塔体的内壁和所述的内筒的外壁之间构成一个环形烟气通道，所述的环形烟气通道上方由圆环形密封板密封，所述的环形烟气通道中设有气动浮筒搅拌器，所述的气动浮筒搅拌器由上部的帆、底部的桨叶和中部的浮筒构成，在所述的圆环形密封板上部有一条圆形液体管道，所述的圆形液体管道设有脱硫吸收液进口和与所述的环形烟气通道对应的喷嘴组，第一块螺旋形垂直筛板和第二块螺旋形垂直筛板之间围成一个螺旋型空间，此空间上端用螺旋形密封板密封构成一个螺旋型气室，所述的第一块螺旋形垂直筛板和第二块螺旋形垂直筛板一端在所述的内筒中相交并与支撑筒相连，所述的第一块螺旋形垂直筛板和第二块螺旋形垂直筛板另一端与所述的内筒的侧壁切线相交设有螺旋型气室入口，所述的螺旋型气室入口由一块与所述的第一块螺旋形垂直筛板相连并延伸至所述的塔体内壁附近的斜板、一块与所述的烟气进口底部在同一水平面上的密封底板和处于所述的螺旋型气室入口的顶部的所述的圆环形密封板围成，所述的烟气进口与所述的环形烟气通道相切连接，整个所述的螺旋型气室用所述的井字梁固定在所述的塔体上，所述的内筒和所述的第一块螺旋形垂直筛板、第二块螺旋形垂直筛板的底部在同一水平高度上分别开有栅格状喷气孔。

所述的第一块螺旋形垂直筛板为第一块阿基米德螺旋形垂直筛板，第二块螺旋形垂直筛板为第二块阿基米德螺旋形垂直筛板。

所述的塔体内的上部设有折板除雾器和与所述的折板除雾器对应的除雾器冲洗喷头。

所述的烟气进口处于所述的环形烟气通道的前端，所述的螺旋型气室入口处于所述的环形烟气通道尾端。

采用上述技术方案的螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔中的螺旋型气室由两块螺旋形垂直筛板、顶部的螺旋形密封板围成。两块筛板是基于阿基米德等速螺旋线设计，特殊结构有利于气速的稳定，气流进入螺旋型气室后沿螺旋形壁螺旋下行，粉尘在螺旋下行过程中会受到壁面的惯性力(类似于惯性除尘)，同时粉尘在螺旋型气室中还有沉降作用，进一步提高了除尘效果；螺旋型气室空间相对较大，且两壁为垂直安装，不容易堵塞；两筛板为阿基米德螺旋形，导致其底部的栅格状喷气孔数量增多、开孔面积变大，有利气液充分接触，增加处理的气量，同时提高了塔内的有效布气面积；整个布气装置简单紧凑，塔内空间得到充分利用，塔体高度大大降低。

2、位于吸收塔中的环形烟气通道由塔壁、内筒、圆环形密封板构成，在内筒下端沿圆周方向有一圈栅格状喷气孔。气体在环形烟气通道内旋转与上部喷嘴组洒出的吸收液接触，气体被脱硫的同时通过旋风湿壁除尘作用除尘。环形烟气通道增加了开孔面积和气体分布均匀程度，提高了塔内鼓泡层的高度和脱硫效率。

3、在环形烟气通道中，由旋转的烟气作动力，作用于气动浮筒搅拌器的帆上，推动浮筒带动桨叶产生的径向搅拌，使吸收液中固液混合更均匀、烟气与吸收液的反应更充分；这种搅拌装置的结构简单，无需外加动力搅拌机构，成本低廉；尤其是不需要转动轴，对有特殊密封要求的反应塔器有很大应用价值。

4、在折板除雾器上方设有除雾器清洗喷头，便于对折板除雾器的清洗；塔底部呈椭球状，并设有吸收液排出口，便于将带着尘粒的浆液汇集、排出。

综上所述，本发明是一种可充分利用塔内空间、结构简单、增大布气面积、除尘效果好、不易堵塞、使气体分布均匀、气速稳定的螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，整个装置开孔面积大，结构紧凑，尤其是塔体矮所占空间较小可节约造价，尤其适用于中小型锅炉的脱硫除尘一体化及化工、冶金行业的二氧化硫等气体吸收操作。有很好的实验研究和工业应用前景。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是沿图1中A-A线剖面视图；

图3是沿图1中B-B线剖面视图；

图4是沿图1中C-C线剖面视图；

图5是沿图1中D-D沿剖面视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，塔体6设有椭圆底和椭圆顶，在塔体6内通过井字梁8固定设有内筒14，内筒14的顶端固定在井字梁8上，内筒14的底部与塔体6的塔底有悬空间距，塔体6的内壁和内筒14的壁之间构成一个环形烟气通道24，环形烟气通道24上方由圆环形密封板4密封，环形烟气通道24中设有气动浮筒搅拌器10，气动浮筒搅拌器10由上部的帆11、底部的桨叶12和中部浮筒26构成，在圆环形密封板4上部有一条圆形液体管道9，圆形液体管道9设有脱硫吸收液进口5和与环形烟气通道24对应的喷嘴组13，吸收液从脱硫吸收液进口5导入圆形液体管道9中，最后经圆环形密封板4下的喷嘴组13进入环形烟气通道24内，第一块阿基米德螺旋形垂直筛板16和第二块阿基米德螺旋形垂直筛板17之间围成一个螺旋型空间，此空间上端用螺旋形密封板7封死构成一个阿基米德螺旋型气室18，第一块阿基米德螺旋形垂直筛板16和第二块阿基米德螺旋形垂直筛板17一端在内筒14中相交并与支撑筒25相连，第一块阿基米德螺旋形垂直筛板16和第二块阿基米德螺旋形垂直筛板17另一端与内筒14的侧壁切线相交设有螺旋型气室入口23，螺旋型气室入口23在内筒14上切线开口，并由一块斜板21(此斜板和第一块阿基米德螺旋形垂直筛板16相连，并由内筒14伸至塔体6内壁附近)、入口底部的密封底板22(此板底部与烟气进口底部在同一水平面上)和入口顶部的圆环形密封板4围成。整个阿基米德螺旋型气室18用井字梁8固定在塔壁6上。内筒14和第一块阿基米德螺旋形垂直筛板16和第二块阿基米德螺旋形垂直筛板17底部同一水平高度上分别开有栅格状喷气孔15。烟气进口19与环形烟气通道24相切，烟气进口19处于环形烟气通道24的前端，螺旋型气室入口23处于环形烟气通道24尾端，塔体6的内上部设有折板除雾器2、除雾器冲洗喷头3、烟气出口1，塔底开有浆液排出口20。该螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔中特有的阿基米德螺旋型气室有结构紧凑、开孔面积大、不易堵塞、布气均匀、气速波动小、除尘效率高、脱硫效率稳定等优点。塔体6中的环流布气、旋风湿壁除尘、风能搅拌等方式可高效地去除烟气中的二氧化硫、灰尘。整个装置结构简单紧凑，尤其适用含尘量较大的烟气处理。

工作原理：本发明的螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，阿基米德螺旋型气室18、环形烟气通道24、气动浮筒搅拌器10、栅格状喷气孔15等结构使气液固三相混合均匀，布气面积和气液接触时间增加。

烟气由烟气进口19以一定的速度切向进入环形烟气通道24，再与通道顶端的喷嘴组13喷出的吸收液充分混合，在环形烟气通道24内旋转过程中减速、稳流，一部分二氧化硫被去除，高速旋转的烟气产生的离心力把液滴和尘粒甩向塔体6的塔壁，相当于装有稳流柱的旋风湿壁除尘塔，一部分尘粒被液膜捕捉，随重力作用落入塔底，最后在塔底聚集，通过塔底浆液排出口20排出；旋转过程中的烟气吹在帆11上并带动气动浮筒搅拌器10旋转，气动浮筒搅拌器10底部的桨叶12带动塔内的液体形成一个大涡流，使塔内的吸收液混合均匀。经过旋风湿壁除尘冷却后的烟气，通过螺旋型气室入口23进入阿基米德螺旋型气室18内。烟气在阿基米德螺旋型气室18中呈螺旋形下旋的过程中气速稳定，气体分布更均匀，同时一部分尘粒也在旋转过程中被惯性力或者沉降作用去除。经过分布的烟气同时将环形气体通道24和阿基米德螺旋型气室18内的液面压低至栅格状喷气孔15，形300～400mm左右的液位差，气体以一定的气速从栅格状喷气孔15中分散后喷出并被塔体6内的涡流、气动浮筒搅拌器10的桨叶12等进一步分散成小气泡在湍流中曲折上升并破裂形成很高的鼓泡层和脉动，在鼓泡层中气液得到充分的混合，增加了气液接触时间。产生的液体脉动、湍流和搅拌使塔内的吸收液充分混合，在喷射鼓泡过程中大部分粉尘被去除。

试验证明，使用CaCO₃为脱硫剂，当pH值在5.7以上时脱硫效率75％～87％。研究发现本塔的性能还有很大提升空间。本发明结构简单紧凑，塔高度低，布气均匀，开孔面积大，不易堵塞，除尘效率高，脱硫效率稳定等优点。可以适用含尘量高、对塔高有限制的烟气脱硫处理，及其他相关气体吸收处理。

Claims (3)

1.一种螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，包括塔体(6)，设在塔体(6)上的烟气出口(1)和烟气进口(19)，塔体(6)的底部开有浆液排出口(20)，其特征是：在所述的塔体(6)内通过井字梁(8)固定设有内筒(14)，所述的内筒(14)的底部与所述的塔体(6)的底部留有悬空间距，所述的塔体(6)的内壁和所述的内筒(14)的外壁之间构成一个环形烟气通道(24)，所述的环形烟气通道(24)上方由圆环形密封板(4)密封，所述的环形烟气通道(24)中设有气动浮筒搅拌器(10)，所述的气动浮筒搅拌器(10)由上部的帆(11)、底部的桨叶(12)和中部的浮筒(26)构成，在所述的圆环形密封板(4)上部有一条圆形液体管道(9)，所述的圆形液体管道(9)设有脱硫吸收液进口(5)和与所述的环形烟气通道(24)对应的喷嘴组(13)，第一块螺旋形垂直筛板和第二块螺旋形垂直筛板之间围成一个螺旋型空间，此空间上端用螺旋形密封板(7)密封构成一个螺旋型气室，所述的第一块螺旋形垂直筛板和第二块螺旋形垂直筛板一端在所述的内筒(14)中相交并与支撑筒(25)相连，所述的第一块螺旋形垂直筛板和第二块螺旋形垂直筛板另一端与所述的内筒(14)的侧壁切线相交设有螺旋型气室入口(23)，所述的螺旋型气室入口(23)由一块与所述的第一块螺旋形垂直筛板相连并延伸至所述的塔体(6)内壁附近的斜板(21)、一块与所述的烟气进口(19)底部在同一水平面上的密封底板(22)和处于所述的螺旋型气室入口(23)的顶部的所述的圆环形密封板(4)围成，所述的烟气进口(19)与所述的环形烟气通道(24)相切连接，整个所述的螺旋型气室用所述的井字梁(8)固定在所述的塔体(6)上，所述的内筒(14)和所述的第一块螺旋形垂直筛板、第二块螺旋形垂直筛板的底部在同一水平高度上分别开有栅格状喷气孔(15)，所述的第一块螺旋形垂直筛板为第一块阿基米德螺旋形垂直筛板(16)，第二块螺旋形垂直筛板为第二块阿基米德螺旋形垂直筛板(17)。

2.根据权利要求1所述的螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，其特征是：所述的塔体(6)内的上部设有折板除雾器(2)和与所述的折板除雾器(2)对应的除雾器冲洗喷头(3)。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋型垂直筛板喷射鼓泡脱硫除尘吸收塔，其特征是：所述的烟气进口(19)处于所述的环形烟气通道(24)的前端，所述的螺旋型气室入口(23)处于所述的环形烟气通道(24)尾端。

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