CN102089064A - 喷雾干燥器吸收器的分散器布置 - Google Patents

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Abstract

一种喷雾干燥器吸收器(8)起作用以便从热的过程气体中去除气态污染物，并且包括喷雾干燥器室(12)和安装在喷雾干燥器室(12)的顶部(22)处的多个分散器(14，16，18，20)，各个这种分散器(14，16，18，20)起作用以便使热的过程气体的一部分分散在相应的雾化器(24)周围。所述多个分散器(14，16，18，20)包括位于喷雾干燥器室(12)的顶部(22)的中心(C)处的中心分散器(20)，以及围绕中心分散器(20)的至少3个周边分散器(14，16，18)，所述周边分散器(14，16，18)中的各个位于距喷雾干燥器室(12)的周缘(P)基本相同的距离(D)处。

Description

喷雾干燥器吸收器的分散器布置
技术领域
本发明涉及喷雾干燥器吸收器，其起作用以便从热的过程气体中去除气态污染物，并且包括喷雾干燥器室和安装在喷雾干燥器室的顶部处的多个分散器，各个这种分散器起作用以便使热的过程气体的一部分分散在相应的雾化器的周围，雾化器起作用以便使吸收液雾化，各个分散器设有流引导装置，流引导装置起作用以便对热的过程气体的相应的部分提供绕着雾化器的旋转运动(如从喷雾干燥器室的顶端看到的那样)。
本发明进一步涉及借助于喷雾干燥器吸收器来从热的过程气体中去除气态污染物的方法。
技术背景
在诸如发电设备的燃烧设备中燃烧燃料(例如煤、油、泥煤、废物等)时，会产生热的过程气体，通常称为烟道气的这种热的过程气体含有污染物，包括酸性气体，例如二氧化硫SO2。必须在烟道气可被排到环境空气中之前尽可能多地从烟道气中去除酸性气体。可使用喷雾干燥器吸收器来从烟道气中去除酸性气体，包括二氧化硫。
可在US4,755,366中发现喷雾干燥器吸收器的一个实例。该喷雾干燥器吸收器包括设有具有雾化器轮的旋转式雾化器的腔室。对旋转式雾化器供应水悬浮液(有时称为浆料)，该水悬浮液包含吸收剂，例如石灰石。雾化器轮以高的rpm自旋，并且使水悬浮液雾化，使得形成非常小的液滴。小的液滴从烟道气中吸收酸性气体成分，并且然后由于喷雾干燥器吸收器的干燥作用而形成固体残余物。
US4,755,366的喷雾干燥器吸收器的问题在于，难以增加单个喷雾干燥器吸收器与烟道气流率相关的容量。此困难的一个原因在于，雾化器轮的非常高的rpm会对增大其大小造成机械方面的障碍。
US4,519,990公开了一种喷雾干燥器吸收器，其中，三个旋转式雾化器位于单个喷雾干燥器吸收器的顶部中。在US4,519,990中提到，将三个旋转式雾化器定位在单个喷雾干燥器吸收器中的问题在于，可在吸收器的壁上形成沉积物。为了试图解决此问题，US4,519,990提出通过位于喷雾干燥器吸收器的周缘处的喷射端口来引入气体的旁路部分。
但是，US4,519,990的方法相当复杂，并且可导致气体的旁路部分的较差的净化，因为后者未与雾化的悬浮液很好地接触。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种喷雾干燥器吸收器，其中，以高效的方式减少了喷雾干燥器吸收器的壁上的沉积物的形成。
借助于这样的喷雾干燥器吸收器来实现此目标：该喷雾干燥器吸收器起作用以便从热的过程气体中去除气态污染物，并且包括喷雾干燥器室和在安装在喷雾干燥器室的顶部处的多个分散器，各个这种分散器起作用以便使热的过程气体的一部分分散在相应的雾化器周围，雾化器起作用以便使吸收液雾化，各个分散器设有流引导装置，流引导装置起作用以便对热的过程气体的相应的部分提供绕着雾化器的旋转运动，如从喷雾干燥器室的顶端看到的那样，该喷雾干燥器吸收器的特征在于，所述多个分散器包括位于喷雾干燥器室的顶部的中心处的中心分散器，以及围绕中心分散器的至少3个周边分散器，所述周边分散器中的各个位于距喷雾干燥器室的周缘基本相同的距离处。
此喷雾干燥器吸收器的一个优点在于，多个分散器可布置在同一个喷雾干燥器室中，这种分散器不会以负面的方式彼此影响。此正面影响的一个原因似乎在于，中心分散器使喷雾干燥器室中的气体流稳定，从而使得气体流随着时间的过去而不改变其流动模式。此外，分散器引起的气体的旋转运动似乎会持续延长的时间段，从而导致吸收液液滴和气体之间的改进的接触，这种改进的接触导致气态污染物的改进的去除以及液滴的缩短的干燥时间。因此，借助于此喷雾干燥器，可增加一个喷雾干燥器吸收器的与烟道气流相关和与吸收液流相关的容量，仍然保持液滴的高效干燥，气态污染物的高效去除，以及固体在喷雾干燥器吸收器的壁上的有限的沉积。
根据一个实施例，所述多个分散器包括3至7个周边分散器和单个中心分散器。发现这种数量的分散器提供了关于投资成本以及关于气态污染物的去除两方面高效的喷雾干燥器吸收器。
本发明的另一个目标是提供一种借助于喷雾干燥器吸收器来从气体中去除气态污染物的方法，在该方法中，以高效的方式减少了喷雾干燥器吸收器的壁上的沉积物的形成。
借助于一种借助于喷雾干燥器吸收器来从热的过程气体中去除气态污染物的方法来实现此目标，该喷雾干燥器吸收器包括喷雾干燥器室和安装在喷雾干燥器室的顶部处的多个分散器，各个这种分散器起作用以便使热的过程气体的一部分分散在相应的雾化器的周围，雾化器起作用以便使吸收液雾化，各个分散器设有流引导装置，流引导装置起作用以便对热的过程气体的相应的部分提供绕着雾化器的旋转运动，如从喷雾干燥器室的顶端看到的那样，该方法的特征在于，所述多个分散器包括中心分散器，中心分散器位于喷雾干燥器室的顶部的中心处，以及围绕中心分散器的至少3个周边分散器，所述周边分散器中的各个位于距喷雾干燥器室的周缘基本相同的距离处，所述方法进一步包括使热的过程气体的一部分穿过所述中心分散器，以及使热的过程气体的另外的部分穿过所述周边分散器中的各个。
此方法的一个优点在于，在定位成彼此相邻的分散器的流场在其中互相作用的区域中降低了获得有害的影响(例如形成大的液滴、减少旋转运动等)的风险。这改进了从热的过程气体中去除气态污染物的效率和干燥吸收液液滴的效率，并且降低了在喷雾干燥器吸收器的壁上形成固体沉积物的风险。
根据说明书和权利要求书，本发明的另外的目标和特征将是显而易见的。
附图说明
现在将参照附图对本发明进行更详细地描述，其中：
图1是发电设备的示意性侧视图。
图2是分散器的示意性三维视图。
图3a是根据现有技术的喷雾干燥器吸收器的三维视图。
图3b是图3a的喷雾干燥器吸收器的俯视图。
图4a是根据现有技术的另一个喷雾干燥器吸收器的三维视图。
图4b是图4a的喷雾干燥器吸收器的俯视图。
图5a是根据本发明的一个实施例的喷雾干燥器吸收器的三维视图。
图5b是图5a的喷雾干燥器吸收器的俯视图。
图6是根据本发明的另一个实施例的喷雾干燥器吸收器的俯视图。
具体实施方式
图1是示意性侧视图且示出了发电设备1。发电设备1包括锅炉2，诸如煤或油的燃料在锅炉2中燃烧。燃料的燃烧会产生成烟道气形式的热的过程气体。包含在煤或油中的硫物质将形成二氧化硫，二氧化硫将形成烟道气的一部分。烟道气经由管道6从锅炉2前进到静电除尘器4。静电除尘器4(其实例在US 4,502,872中描述)用来从烟道气中去除尘粒。
已经从其中去除了大多数尘粒的烟道气通过管道10前进到喷雾干燥器吸收器8。喷雾干燥器吸收器8包括喷雾干燥器室12和安装在喷雾干燥器室12的顶部22处的四个分散器14、16、18、20。各个分散器14、16、18、20包括雾化器24。雾化器24可为所谓的旋转式雾化器类型，其中，高速自旋的轮起作用以便使吸收液雾化。就此而言，作为例示而非限制，可对(例如)US 4,755,366中描述的旋转式雾化器进行参照，其教导通过对它的该引用而特此结合在本文中。另一个备选方案是将雾化喷嘴用作雾化器24，其在压力下使供应到其中的吸收液雾化。
各个分散器14、16、18、20设有流引导装置26、28、30、32。分叉管道34起作用以便对各个分散器14、16、18、20供应通过管道10供应的烟道气的一部分。各个流引导装置26、28、30、32起作用以便对烟道气的相应的部分提供绕着相应的分散器14、16、18、20的雾化器24的旋转运动。
在以上提到的四个分散器中，三个分散器14、16、18是周边分散器，它们位于距喷雾干燥器室的周缘基本相同的距离处，并且围绕第四分散器20，第四分散器20是中心分散器20，如下文中将更加详细地描述。
储箱36起作用以便通过分配管38对各个雾化器24供应吸收液流，这种吸收液包括例如石灰石浆料。
相应的分散器14、16、18、20的动作导致烟道气与吸收液混合。结果是吸收液从烟道气中吸收气态污染物，例如二氧化硫SO2。同时，热的烟道气使吸收液干燥，从而导致干燥的最终产物聚积在喷雾干燥器室12的底部40处。去除干燥的产物，以便于通过管42进行处理。已经从其中去除了大多数气态污染物的烟道气通过管道44离开喷雾干燥器吸收器8。烟道气借助于管道44前进到第二过滤器，第二过滤器例如可为静电除尘器46。作为备选方案，第二过滤器可为袋滤室或任何其它适当的过滤装置。第二过滤器46去除大部分剩余的尘粒和吸收液的任何干燥的残余物。然后可通过干净的气体管道48将经净化的烟道气接纳到环境空气中。
图2更加详细地示出了分散器14。如从下面以一定的角度观察的那样示出了分散器14。分散器14的流引导装置26包括多个外部导叶50和多个内部导叶52。从分叉管道34进入分散器14的烟道气的部分(如图1所示)具有大体向下的方向，如在图2中借助于箭头F示出的那样。所有导叶50、52均具有使得它们将强制烟道气F的部分开始绕着雾化器24旋转的方向。箭头FCC指示导叶50、52将如何使烟道气偏转，从而使得将形成绕着雾化器24螺旋地向下旋转的烟道气流。已经发现这种旋转的烟道气流对于使烟道气与被雾化器24雾化的吸收液混合来说是非常高效的。如从图1所示的喷雾干燥器室12的顶端看到的那样，这种烟道气流的旋转方向FCC将是逆时针的。图1所示的流引导装置28、30、32将具有与流引导装置26类似的设计。
图3a示出了根据现有技术的设计的喷雾干燥器吸收器108。此喷雾干燥器吸收器108具有喷雾干燥器室112和顶部122。在其顶部122处，喷雾干燥器吸收器108设有三个分散器114、116、118。那些分散器114、116、118中的各个可具有与以上参照图2所描述的分散器14类似的设计，并且对烟道气FCC的相应的部分提供沿逆时针方向的旋转运动。
图3b示出了根据现有技术的设计的、如从上面看到的喷雾干燥器吸收器108。已经发现，图3a和图3b中所示的现有技术的喷雾干燥器吸收器108的运行会引起吸收液撞击喷雾干燥器室112的壁(例如在图3b中所示的位置X处)的严重问题。吸收液撞击喷雾干燥器室112的壁可导致形成大的结块，从而对喷雾干燥器吸收器108的运行造成问题。此外，已经发现，在喷雾干燥器吸收器108的运行期间会产生大的吸收液液滴。这种大液滴需要很长时间来干燥。因此，没有完全干燥的液滴可终止于喷雾干燥器室112的底部中，或者在下游过滤器中，从而导致运行问题。根据US4,519,990的教导，使用在喷雾干燥器室112的周缘处喷射的旁路气体可在某种程度上减少这些问题，但是也提高了喷雾干燥器吸收器的成本。
图4a示出了根据另一个现有技术的设计的喷雾干燥器吸收器208。此喷雾干燥器吸收器208具有喷雾干燥器室212和顶部222。在其顶部222处，喷雾干燥器吸收器208设有四个分散器214、216、218、220。那些分散器214、216、218、220中的各个可具有与以上参照图2所描述的分散器14类似的设计，并且对烟道气FCC的相应的部分提供沿逆时针方向的旋转运动。
图4b示出了根据现有技术的设计的、如从上面看到的喷雾干燥器吸收器208。已经发现，图4a和图4b所示的现有技术的喷雾干燥器吸收器208的运行会引起吸收液撞击喷雾干燥器室212的壁(例如在图4b中所示的位置X处)的严重问题。以与以上参照图3a和3b所描述的类似的方式，吸收液撞击喷雾干燥器室212的壁可对喷雾干燥器吸收器208造成运行问题。根据US4,519,990的教导使用在喷雾干燥器室212的周缘处喷射的旁路气体，看来对于减少这样的运行问题具有有限的作用，并且会导致喷雾干燥器吸收器208的成本显著地升高。
图5a示出了根据本发明的一个实施例的喷雾干燥器吸收器8，如之前参照图1和图2所示的那样。在图5a中，清楚地示出了喷雾干燥器室12以何种方式在其顶部22处设有四个分散器14、16、18、20，其中的三个周边分散器14、16、18围绕中心分散器20。
图5b示出了从上面看的喷雾干燥器吸收器8。各个周边分散器14、16、18位于距喷雾干燥器室12的周缘P基本相同的距离D处。各个周边分散器14、16、18的流引导装置(在图1中由26、28、30指示且在图2中详细示出)起作用以便对穿过那些分散器14、16、18中的各个的烟道气的部分提供沿逆时针方向FCC的旋转运动(从上面看)。此外，中心分散器20位于喷雾干燥器室12的顶部22的中心C处。中心分散器20具有与周边分散器14、16、18类似的设计，并且具有流引导装置32，流引导装置32在图1中示出，并且具有与图2所示的流引导装置26类似的设计。因此，中心分散器20对供应到其中的烟道气的部分提供逆时针旋转运动FCC(从上面看)。
看起来似乎中心分散器20使来自所有分散器14、16、18、20的流稳定且提供这样的情形：其中在源于任何两个相邻的分散器14、16、18、20的液滴之间的碰撞的次数大为减少。另外看起来似乎气体在喷雾干燥器室12内部的整体旋转也减少了。结果是与图3a和3b以及图4a和4b所示的现有技术的大液滴形成相比，大液滴形成有所减少。此外，在图5a和5b所示的喷雾干燥器吸收器8中，分散器14、16、18、20所引起的烟道气的旋转运动看来会持续延长的一段时间，从而导致吸收液液滴和烟道气之间的改进的接触，这种改进的接触导致气态污染物的改进的去除以及液滴的缩短的干燥时间。与现有技术的设计相比，在喷雾干燥器室12的壁上形成大的结块或沉积物的风险看起来也降低了。
因此，与现有技术相比，图5a和5b所示的设计在不需要US 4,519,990中所示的类型的任何昂贵的旁路装置，而是通过以完全不同的方式来布置分散器的情况下，提供了气态污染物的改进的去除以及在喷雾干燥器室12的壁上形成结块的更低的风险。
图6示出了根据的本发明的另一个实施例的、从顶部看的喷雾干燥器吸收器308。喷雾干燥器吸收器308与以上描述的喷雾干燥器吸收器8的不同在于，喷雾干燥器吸收器308在其顶部322处设有六个分散器314、315、316、317、318、320，其中的五个分散器是围绕中心分散器320的周边分散器314、315、316、317、318，中心分散器320位于喷雾干燥器室312的顶部322的中心C处。各个周边分散器314、315、316、317、318位于距喷雾干燥器室312的周缘P基本相同的距离D处。
此外，中心分散器320是与以上参照图2所示的分散器14相同的类型，并且起作用以便对供应到其中的气体的部分提供沿逆时针方向FCC的旋转运动。但是，周边分散器314、315、316、317、318具有不同的设计。差别在于导叶将具有与图2所示的分散器14的流引导装置26的导叶50、52相比相反的方向。因此，周边分散器314、315、316、317、318将具有与分散器14类似的功能，但是将强制气体沿图6中的箭头FC所示的顺时针方向旋转。因此，中心分散器320将对供应到其中的气体提供沿与供应到周边分散器314、315、316、317、318的气体的旋转运动的方向FC(即顺时针方向)相反的方向FCC(即逆时针方向)的旋转运动。供应到中心分散器320的气体沿与供应到周边分散器314、315、316、317、318的气体相比较而言相反的方向旋转这一事实，有时可在使来自所有分散器314、315、316、317、318、320的流进一步稳定方面增加好处。
将理解，上述实施例的许多修改在所附权利要求书的范围内是可行的。
在上面已经描述了喷雾干燥器吸收器8、308设有4个分散器14、16、18、20，或者设有6个分散器314、315、316、317、318、320。将理解到，可用任何数量的分散器实现相同的效果，只要一个分散器是位于喷雾干燥器室的顶部的中心上的中心分散器且其它分散器是围绕中心分散器的周边分散器即可。优选地，喷雾干燥器吸收器设有总共4、5、6、7或8个分散器。因此，优选的喷雾干燥器吸收器将具有3-7个周边分散器和一个中心分散器。
在上面已经表明，与参照图4a和4b所示的且也具有四个分散器的现有技术的喷雾干燥器208相比，具有一个中心分散器20和三个周边分散器14、16、18(即总共四个分散器)的喷雾干燥器吸收器8关于气体净化效率、固体沉积物的有害的形成等是一种改进。但是，喷雾干燥器吸收器8相对于以上参照图3a和3b所示的现有技术的喷雾干燥器吸收器108也可为一种改进。因此，用喷雾干燥器吸收器8的四个分散器代替现有技术喷雾干燥器吸收器108的三个分散器会带来更少问题且改进气体净化效率，并且仍然有降低的成本，因为不需要通过根据US 4,519,990的喷射管道来使气体旁路。
图2示出了可在本发明中使用的一种类型的分散器14。将理解，也可使用其它类型的分散器，包括具有其它类型的流引导装置、其它类型的雾化器等的分散器。优选的是流引导装置对气体提供(例如)图2中的箭头FCC所示的旋转。
虽然已经参照一些优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将理解，可作出各种改变，并且等效物可代替其元件，而不偏离本发明的范围。另外，可作出许多修改，以使特定情形或材料适于本发明的教导，而不偏离本发明的实质范围。因此，意图的是本发明不限于公开为为了执行本发明而构思的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，用语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是相反，用语第一、第二等用来使元件彼此区别。

Claims (6)

1.一种喷雾干燥器吸收器(8)，该喷雾干燥器吸收器起作用以便从热的过程气体中去除气态污染物，并且包括喷雾干燥器室(12)和安装在所述喷雾干燥器室(12)的顶部(22)处的多个分散器(14，16，18，20)，各个这种分散器(14，16，18，20)起作用以便使所述热的过程气体的一部分分散在相应的雾化器(24)周围，所述雾化器(24)起作用以便使吸收液雾化，各个分散器(14，16，18，20)设有流引导装置(26，28，30，32)，如从所述喷雾干燥器室(12)的顶端看到的，所述流引导装置(26，28，30，32)起作用以便对所述热的过程气体的相应的部分提供绕着所述雾化器(24)的旋转运动，其特征在于，
所述多个分散器(14，16，18，20)包括：位于所述喷雾干燥器室(12)的所述顶部(22)的中心(C)处的中心分散器(20)；以及围绕所述中心分散器(20)的至少3个周边分散器(14，16，18)，所述周边分散器(14，16，18)中的各个位于距所述喷雾干燥器室(12)的周缘(P)基本相同的距离(D)处。
2.根据权利要求1所述的喷雾干燥器吸收器，其特征在于，所述多个分散器(14，16，18，20)包括3至7个周边分散器(14，16，18)和单个中心分散器(20)。
3.根据权利要求1至2中任一项权利要求所述的喷雾干燥器吸收器(308)，其特征在于，所述中心分散器(320)的所述流引导装置起作用以便对穿过所述中心分散器(320)的所述热的过程气体的部分提供沿方向(FCC)的旋转运动，所述方向(FCC)与由所述周边分散器(314，315，316，317，318)中的各个分散的所述热的过程气体的相应的部分的旋转运动的方向(FC)相反。
4.一种借助于喷雾干燥器吸收器(8)来从热的过程气体中去除气态污染物的方法，所述喷雾干燥器吸收器(8)包括喷雾干燥器室(12)和安装在所述喷雾干燥器室(12)的顶部(22)处的多个分散器(14，16，18，20)，各个这种分散器(14，16，18，20)起作用以便使所述热的过程气体的一部分分散在相应的雾化器(24)周围，所述雾化器(24)起作用以便使吸收液雾化，各个分散器(14，16，18，20)设有流引导装置(26，28，30，32)，如从所述喷雾干燥器室(12)的顶端看到的，所述流引导装置(26，28，30，32)起作用以便对所述热的过程气体的相应的部分提供绕着所述雾化器(24)的旋转运动，其特征在于，
所述多个分散器(14，16，18，20)包括：位于所述喷雾干燥器室(12)的所述顶部(22)的中心(C)处的中心分散器(20)；以及围绕所述中心分散器(20)的至少3个周边分散器(14，16，18)，所述周边分散器(14，16，18)中的各个位于距所述喷雾干燥器室(12)的周缘(P)基本相同的距离(D)处，所述方法进一步包括使所述热的过程气体的一部分穿过所述中心分散器(20)，并且使所述热的过程气体的另外的部分穿过所述周边分散器(14，16，18)中的各个。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个分散器(14，16，18，20)包括3至7个周边分散器(14，16，18)，以及单个中心分散器(20)。
6.根据权利要求4至5中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使穿过所述中心分散器(320)的所述热的过程气体的部分获得沿方向(FCC)的旋转运动，所述方向(FCC)与由所述周边分散器(314，315，316，317，318)中的各个分散的所述热的过程气体的相应的部分中的各个的旋转运动的方向(FC)相反。
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