CN103990369A - 一种紊流曝气塔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种紊流曝气塔,包括塔主体,塔主体的侧面安装进气管和设置于进气管上方的进液管;塔主体的顶端安装出气管,底部安装出液管,塔主体的中间区域自下而上依次包括:用于烟气缓冲和均匀的均气室、用于提供烟气和液体混合反应空间的紊流曝气区和用于烟气脱水的除雾室,其中:均气室位于进气管的进气口上方且直径大于进气管的进气口直径;紊流曝气区位于均气室与进液管的进液口之间;紊流曝气区的内部间隔设有至少两层用于烟气旋转加速的紊流发生器。与现有技术相比,本发明的曝气塔不易结垢,无喷嘴不会导致喷嘴堵塞,脱硫效率达99%以上,可以取代多级其他型式的吸收塔,而其结构更简单,工艺流程缩短、阻力损失减小,生产成本降低。

Description

一种紊流曝气塔
技术领域
[0001] 本发明涉及环保设备技术领域,特别是涉及一种紊流曝气塔。
背景技术
[0002] 随着社会工业发展不断提高,生产规模不断扩大,排入大气的烟气也越来越多;其中,含有二氧化硫等有害气体的烟气排入大气,造成酸雨,破坏生态环境,影响人的健康。因此,在满足产能的情况下,如何有效净化排入大气的烟气,减少环境污染已经成为社会热点问题。
[0003]目前,市场上用于烟气净化和吸收的设备主要有喷淋塔、填料塔、鼓泡塔等。其设计原理都是通过气液相的接触进行物质交换达到烟气吸收和净化的目的。存在的问题是气液相在上述设备中的接触面积不够、接触时间短、表面更新速度慢,从而导致烟气净化和吸收的效率低。为此,工业应用中,往往需要设置多个喷淋塔、填料塔或鼓泡塔来一级一级的净化和吸收烟气,才能达到烟气净化和吸收的效率。此外,塔本身存在易结垢、易堵塞、塔与塔之间阻力大等问题。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种紊流曝气塔,用以克服现有技术中烟气在设备中气液相的接触面积不够、接触时间短、表面更新速度慢,从而导致烟气净化和吸收的效率低的技术缺陷。
[0005] 基于上述问题,本发明提供了一种紊流曝气塔,包括塔主体,所述塔主体的侧面安装进气管和设置于所述进气管上方的进液管;所述塔主体的顶端安装出气管,底部安装出液管,此外:所述塔主体的中间区域自下而上依次包括:用于烟气缓冲和均匀的均气室、用于提供烟气和液体混合反应空间的紊流曝气区和用于烟气脱水的除雾室,其中:所述均气室位于所述进气管的进气口上方且直径大于所述进气管的进气口直径;所述紊流曝气区位于所述均气室与所述进液管的进液口之间;所述紊流曝气区的内部间隔设有至少两层用于烟气旋转加速的紊流发生器;所述除雾室位于所述进液管的进液口与所述出气管之间,所述紊流曝气区的直径均小于所述均气室和所述除雾室的直径。
[0006] 优选地,所述紊流发生器沿轴向间隔布置,并沿径向贴合于所述紊流曝气区的内壁,相邻两个所述紊流发生器之间的侧面开设与补液管连通的进液口。
[0007] 优选地,所述紊流发生器包括贴合于所述紊流曝气区内壁的筒体和设置于所述筒体中心的盲板,其中:所述筒体和盲板形成的环形空腔内安装8〜30个叶片,每一块所述叶片沿径向的角度为20°〜60°,轴向高度为50〜500mm。
[0008] 优选地,所述紊流曝气塔的外部设有补液泵和补液槽,所述补液管通过所述补液泵将补液槽内的液体送入所述紊流发生器的上方。
[0009] 优选地,所述出液管的下方安放具有容纳空间的储液槽,所述进液管通过进液泵将所述储液槽内的液体送入所述紊流曝气区内。
[0010] 优选地,所述补液槽与所述储液槽一体成型或分离设置。[0011] 优选地,所述均气室包括若干个导流板和与所述进气管的进气口匹配的进气管入口,其中:每一个所述导流板为弧形结构,所述导流板的弧形表面开设若干贯通的回流水缝;所述导流板的一端朝向所述进气管入口,另一端延伸至所述均气室的出口,相邻两个所述导流板平行间隔设置。
[0012] 优选地,所述除雾室的出口设有除雾器,所述除雾器设有两组呈V形分布的平面脱水板,两组脱水板沿轴向相对布置,所述除雾器的周缘贴合于所述除雾室的内壁。
[0013] 优选地,所述除雾室的进口设有倒锥体结构的导流组件,所述导流组件的中心填充并凸设导流锥,所述导流组件由多块导流片同心间隔设置而成。
[0014] 优选地,所述紊流曝气塔配置有风机,所述风机与所述进气管连接,或所述风机与所述出气管连接。
[0015] 本发明的有益效果包括:本发明提供的一种紊流曝气塔,在其塔主体内,能进行烟气的均气上升、烟气的旋转加速、气液相的强传质以及气液相的脱水分离等过程,从而强化气液相的强传质过程。此外,与现有技术相比,本发明的紊流曝气塔不易结垢,无喷嘴不会导致喷嘴堵塞,脱硫效率达99%以上,可以取代多级其他型式的吸收塔,而其结构更简单,工艺流程缩短、阻力损失减小,生产成本降低。
附图说明
[0016] 图1为本发明紊流曝气塔的总装结构示意图;
[0017] 图2为图1中的紊流发生器的结构示意图;
[0018] 图3为图2的K向示意图;
[0019] 图4为图1中的塔主体的结构示意图;
[0020] 图5为本发明的带回流水缝的导流板和进气管入口的俯视示意图;
[0021] 图6为本发明的导流组件和导流锥的俯视示意图。
[0022] 附图标号说明
[0023] 4-塔主体,5-进气管,6-进液管,7-出气管,8-出液管,9_补液管,10-均气室,11-导流板,12-进气管入口,110-回流水缝,20-紊流曝气区,21-紊流发生器,210-筒体,211-盲板,212-叶片,30-除雾室,31-导流组件,32-导流锥,33-除雾器,50-风机,60-进液泵,80-储液槽,90-补液泵,91-补液槽。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案:
[0025] 参见图1,本发明提供了 一种紊流曝气塔,其包括塔主体4,塔主体4的侧面安装进气管5和设置于进气管5上方的进液管6 ;塔主体4的顶端安装出气管7,底部安装出液管8,此外,塔主体4的中间区域自下而上依次包括:用于烟气缓冲和均匀的均气室10、用于提供烟气和液体混合反应空间的紊流曝气区20和用于烟气脱水的除雾室30,其中,均气室10位于进气管5的进气口上方且直径大于进气管5的进气口直径;紊流曝气区20位于均气室10与进液管6的进液口之间;紊流曝气区20的内部间隔设有至少两层用于烟气旋转加速的紊流发生器21 ;除雾室30位于进液管6的进液口与出气管7之间,紊流曝气区20的直径均小于均气室10和除雾室30的直径。[0026] 需要说明的是,均气室10的直径大于进气管5的进气口直径,烟气经进气管5进入均气室10,容纳空间变径增大,使得烟气缓冲降速,均匀上升至紊流曝气区20内。紊流曝气区20是气液相反应的核心区,紊流发生器21上方的进液管6向下喷洒与烟气混合反应的液体,此时,烟气经过至少两层紊流发生器21时被强制旋转加速,形成类似龙卷风的紊流状态,可强化气相和液相的接触面积、接触时间和表面更新的速度,从而大大提高气液的反应速率,使得气液两相的传质效率提高10%〜20%,除雾室30将净化后的气体干燥,使分离出的液体向下回流,分离出的气体向上通过出气管7排出。紊流曝气区20的直径均小于均气室10和除雾室30的直径,可强化气液相的强传质以及气液相分离的过程。本发明的塔主体4内,能进行烟气的均气上升、烟气的旋转加速、气液相的强传质以及气液相的分离等过程,从而强化气液相的强传质过程。此外,与现有技术相比,本发明的紊流曝气塔不易结垢,无喷嘴不会导致喷嘴堵塞,脱硫效率达99%以上,可以取代多级其他型式的吸收塔,而其结构更简单,工艺流程缩短、阻力损失减小,生产成本降低。
[0027] 此外,本发明的紊流曝气塔,其用于制备脱硫吸收液的原料多种多样,如石灰石、石灰、电石泥、粉煤灰、氧化锌、氧化锰、氧化镁等各种碱性物和工业废液,节能环保,应用广泛。
[0028] 具体地,紊流发生器21沿轴向间隔布置,并沿径向贴合于紊流曝气区20的内壁,满足从均气室10传入的烟气能全部经过紊流发生器21,完成旋扭加速。相邻两个紊流发生器21之间的侧面开设与补液管9连通的进液口,补液管9布置于相邻两个紊流发生器21之间,有利于更好的与通过紊流发生器21的烟气混合反应,强化气液相的强传质。
[0029] 优选地,参见图2和图3,紊流发生器21包括贴合于紊流曝气区20内壁的筒体210和设置于筒体210中心的盲板211,其中:筒体210和盲板211形成的环形空腔内安装8〜30个叶片212,每一块叶片212沿径向的角度为20°〜60°,轴向高度为50〜500mm。此结构的紊流发生器21可以加速集能,并可以按照设计值的角度加速、转向,形成具有相当能量的类似龙卷风的紊流状态的气流,此气流托住并切碎向下喷洒的液体,强化了气液两相的传质效率。当然,在其他实施方式中,紊流发生器21可以有其他的结构。
[0030] 优选地,紊流曝气塔的外部设有补液泵90和补液槽91,补液管9通过补液泵90将补液槽91内的液体送入紊流发生器21的上方。
[0031] 优选地,出液管8的下方安放具有容纳空间的储液槽80,进液管6通过进液泵60将储液槽80内的液体送入紊流曝气区20内。此结构满足液体的循环使用,降低生产成本,保护环境。
[0032] 优选地,补液槽91与储液槽80 —体成型或分离设置。
[0033] 参见图4和图5,均气室10包括若干个导流板11和与进气管5的进气口匹配的进气管入口 12,其中:每一个导流板11为弧形结构,导流板11的弧形表面开设若干贯通的回流水缝110 ;导流板11的一端朝向进气管入口 12,另一端延伸至均气室10的出口,相邻两个导流板11平行间隔设置。导流板11的弧形结构与回流的液体流线相吻合,减少烟气阻力,导流板11引导烟气向紊流发生器21均匀流动,减少气流的紊流。
[0034] 具体地,除雾室30的出口设有除雾器33,除雾器33设有两组呈V形分布的平面脱水板,两组脱水板沿轴向相对布置,除雾器33的周缘贴合于除雾室30的内壁,提高气液分离的效率。[0035] 结合图6,除雾室30的进口设有倒锥体结构的导流组件31,导流组件31的中心填充并凸设导流锥32,导流组件31由多块导流片同心间隔设置而成。锥体结构适应流体的流动,减少紊流,避免液体沉积,同时降低烟气阻力。
[0036] 再次详见图1,紊流曝气塔还配置有风机50,在本发明的具体实施例中,风机50与进气管5连接,烟气通过风机50鼓入塔主体4内,形成正压工作模式。在其他实施例中,风机50也可与出气管7连接,烟气通过风机50被吸入塔主体4内,形成负压工作模式。
[0037] 以正压工作模式来说明本发明的紊流曝气塔的工作情况。通常,储液槽80内盛有循环使用的未饱和酸液、补液槽91内为自来水或碱液。
[0038] 工作时,烟气在风机50的作用下由进气管5鼓入均气室10内,在均气室10均气上升至紊流曝气区20,经过紊流发生器21被旋转加速,形成类似龙卷风状态的上升的旋切气流,此气流携带大量的动能,液体通过进液管6输送至紊流发生器21的上方且均匀向下喷洒,向下喷洒的液体受到大量携带动能的向上旋切气流的作用,被高速剪切,形成分散的细小颗粒水滴,与此同时,气流被液体的反作用力剪切下,也被分散成细小气泡,气相和液相持续碰撞旋切,从而形成一种气液相互包裹的混合状态,此时,液相形成紊流状态,气相被液相包裹形成曝气状态,液相持续供给,紊流曝气层逐渐增厚,当气相的上升托力与液相的重力达到平衡时,紊流曝气层不再增高,液相继续增加,最早形成的紊流液与气相反应后回流至塔主体4的底部,通过出液管8流入循环槽80内,随着时间的推移,紊流液被持续更新,气相通过风机50的作用不断穿过紊流发生器21,气相被不断吸收,净化后的气相上升至除雾室30内脱水,进入出气管7排走。
[0039] 本发明的紊流曝气塔,其塔主体4自下而上包括三大功能区:均气室10,紊流曝气区20和除雾室30。其中,均气室10可以使烟气的缓冲和均匀;紊流曝气区20是烟气和液体混合反应的核心区,其内部的紊流发生器21可使烟气旋转加速,有利于增强气液相的强传质;除雾室30可使净化后的气体脱水,便于排出;此工艺流程可强化气相和液相的接触面积、接触时间和表面更新的速度,从而大大提高气液的反应速率,强化气液两相的强传质过程。此外,与现有技术相比,本发明的紊流曝气塔不易结垢,无喷嘴不会导致喷嘴堵塞,脱硫效率达99%以上,可以取代多级其他型式的吸收塔,而其结构更简单,工艺流程缩短、阻力损失减小,生产成本降低。
[0040] 以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种紊流曝气塔,包括塔主体(4),所述塔主体(4)的侧面安装进气管(5)和设置于所述进气管(5)上方的进液管(6);所述塔主体(4)的顶端安装出气管(7),底部安装出液管(8),其特征在于:所述塔主体(4)的中间区域自下而上依次包括:用于烟气缓冲和均匀的均气室(10)、用于提供烟气和液体混合反应空间的紊流曝气区(20)和用于烟气脱水的除雾室(30),其中: 所述均气室(10)位于所述进气管(5)的进气口上方且直径大于所述进气管(5)的进气口直径; 所述紊流曝气区(20)位于所述均气室(10)与所述进液管(6)的进液口之间;所述紊流曝气区(20)的内部间隔设有至少两层用于烟气旋转加速的紊流发生器(21); 所述除雾室(30)位于所述进液管(6)的进液口与所述出气管(7)之间,所述紊流曝气区(20)的直径均小于所述均气室(10)和所述除雾室(30)的直径。
2.根据权利要求1所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述紊流发生器(21)沿轴向间隔布置,并沿径向贴合于所述紊流曝气区(20)的内壁,相邻两个所述紊流发生器(21)之间的侧面开设与补液管(9)连通的进液口。
3.根据权利要求2所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述紊流发生器(21)包括贴合于所述紊流曝气区(20)内壁的筒体(210)和设置于所述筒体(210)中心的盲板(211),其中: 所述筒体(210)和盲板(211)形成的环形空腔内安装8~30个叶片(212),每一块所述叶片(212)沿径向的角度为20°~60°,轴向高度为50~500mm。
4.根据权利要求2所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述紊流曝气塔的外部设有补液泵(90)和补液槽(91),所述补液管(9)通过所述补液泵(90)将补液槽(91)内的液体送入所述紊流发生器(2 1)的上方。
5.根据权利要求4所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述出液管(8)的下方安放具有容纳空间的储液槽(80),所述进液管(6)通过进液泵(60)将所述储液槽(80)内的液体送入所述紊流曝气区(20)内。
6.根据权利要求5所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述补液槽(91)与所述储液槽(80) —体成型或分离设置。
7.根据权利要求2所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述均气室(10)包括若干个导流板(11)和与所述进气管(5)的进气口匹配的进气管入口(12),其中: 每一个所述导流板(11)为弧形结构,所述导流板(11)的弧形表面开设若干贯通的回流水缝(110); 所述导流板(11)的一端朝向所述进气管入口(12),另一端延伸至所述均气室(10)的出口,相邻两个所述导流板(11)平行间隔设置。
8.根据权利要求2所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述除雾室(30)的出口设有除雾器(33),所述除雾器(33)设有两组呈V形分布的平面脱水板,两组脱水板沿轴向相对布置, 所述除雾器(33)的周缘贴合于所述除雾室(30)的内壁。
9.根据权利要求8所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述除雾室(30)的进口设有倒锥体结构的导流组件(31),所述导流组件(31)的中心填充并凸设导流锥(32),所述导流组件(31)由多块导流片同心间隔设置而成。
10.根据权利要求1所述的一种紊流曝气塔,其特征在于,所述紊流曝气塔配置有风机(50), 所述风机(50)与 所述进气管(5)连接,或所述风机(50)与所述出气管(7)连接。
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