CN104607327B - 一种液相喷嘴及含有该喷嘴的烟气脱硫吸收塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液相喷嘴及含有该液相喷嘴的烟气脱硫吸收塔。本发明的液相喷嘴包括喷嘴本体和接管，喷嘴本体固定在接管的上端，在喷嘴本体的下面设置有集液槽，所述的集液槽与喷嘴同轴，集液槽的底部与接管为密闭连接，集液槽的槽口高于喷嘴本体。本发明的液相喷嘴与现有技术相比具有结构简单，分布效果好和不易堵塞等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种液相喷嘴，用于烟气脱硫吸收系统，属于汽液传质设备领域。
背景技术
喷嘴是化工设备的重要部件之一，其根据分布介质的不同一般分为气相喷嘴、液相喷嘴和汽液两相喷嘴，其中液相喷嘴大多用于喷淋、洗涤、吸收等化工过程中。液相喷嘴的种类很多，其结构、加工难度和雾化性能相差很大。主要分为压力喷嘴、旋转喷嘴、静电喷嘴和震动喷嘴等。其中（1）压力喷嘴将压力转换为流体动能以形成高速运动的液柱射流或液膜射流，与周围低速的气体介质相遇，液柱或液膜在破碎力与反破碎力作用下破碎，最后完成雾化。各行业所用液相喷嘴大多属于这种型式，压力喷嘴主要包括有直射喷嘴、单式离心喷嘴、混合式离心喷嘴等。（2）旋转喷嘴的工作原理是将液体注入一个高速旋转的表面上，借助于离心力将液体均匀地甩出去，液膜破碎，完成雾化。旋转喷嘴雾化效果受粘度的影响不大，有利于粘度大的流体。（3）静电雾化喷嘴的原理为静电雾化时，液滴处于电场中，带有电荷，电荷之间的斥力使得液膜表面积扩大，而液体的表面张力又趋向于使表面积缩小，当电荷间斥力大于液体表面张力时，液膜破碎成小液滴。静电雾化喷嘴雾化效果非常好，但喷射流量特别小，只适合用于喷涂，印刷。（4）振动喷嘴是通过振动使液膜失稳，破碎成小液滴。有低频机械振动雾化，超声振动雾化等，由于装置比较复杂，实际使用很少。
在含硫烟气湿法脱硫的工艺过程中，经常会遇到液相喷嘴堵塞的问题。产生此类问题的原因主要是由于不同硬度的工艺水中存在不同浓度的钙镁离子，
而喷嘴出口处，由于新鲜吸收液的加入，新鲜吸收液与循环吸收液混合后的pH值一般为8~14，碱性的吸收液与钙镁离子发生如下结垢反应：
Ca(HCO3)2 +
2NaOH==CaCO3↓+Na2CO3+2H2O；
Mg(HCO3)2 +
2NaOH ==Mg(OH)2↓+2NaHCO3；从而在喷嘴处形成垢物，而堵塞喷嘴。
目前解决喷嘴结垢的方法有很多。CN201404872Y公开了一种防堵喷嘴，其喷嘴本体和沿本体水平轴向设置了前喷流道，在前喷流到设有至少一个朝后或垂直于喷嘴本体水平轴线的侧喷流道，侧喷流道一头与空气联通，另一头与前喷流道连通。当前喷流道堵塞，水流受阻后由侧喷流道喷出，水流可以持续不断冲刷前喷流道内的堵塞物，只需较短的时间，前喷流道就会在水流的持续冲刷下疏通。上述液相喷嘴是在喷嘴结垢后，通过侧喷流道保证了喷嘴的正常工作，因此能持续不断的冲刷前喷流道内的堵塞物，实现防堵的功能，但是此方法只是在垢物形成时，已经造成了喷嘴堵塞的情况下进行除垢，很难保证除垢效果，无法从源头阻止喷嘴处垢物的产生。
CN2570639Y中提到的一种脱硫雾化喷嘴，设计上在喷嘴和管道外加一包层，形成保护气体通道，如果需要达到较好的防结垢效果，需要通入外接气源，利用保护气来防止喷嘴的结垢，此方法虽然从源头防止了结垢的产生，但是如果单纯采用压差来引入气源，防止结垢效果不好，如果加入强制气源，加大了运行成本。
CN200410101860.0公开了一种用于循环流化床烟气脱硫系统的防堵喷嘴装置，涉及烟气净化和脱硫技术领域。本发明防堵喷嘴装置的一种实施方式包括单相流喷嘴和与其连接的输水管。其结构特点是，所述单相流喷嘴和输水管之间置有三通球阀，三通球阀的另一端与和大气相通的进气管连接。本发明防堵喷嘴装置的另一种实施方式包括双相流喷嘴、与喷嘴内管相连的输浆管、与喷嘴外管相连的输气管。其结构特点是，所述双相流喷嘴的喷嘴内管和输浆管之间置有三通球阀，三通球阀的另一端与和大气相通的进气管连接。与现有技术相比，本发明具有结构简单、操作便利，投入成本低、获取效益大的优点。
现有液相喷嘴的防堵塞大多只是在结垢发生时，采用补救方法进行处理，无法从结垢源头彻底避免结垢的产生，或者是只能解决喷嘴出口外部结垢的问题，无法解决喷嘴内部结垢的问题，当液相喷嘴内部堵塞，一般采用更换喷嘴等办法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种适用于烟气湿法脱硫系统的液相喷嘴，该喷嘴与现有技术比具有结构简单，分布效果好，不易堵塞等特点。该喷嘴用于酸性气体的吸收，尤其是含硫烟气的吸收洗涤，在保持吸收塔内液相喷嘴向上喷淋，与气体来源相反，实现逆喷的基础上，于喷嘴出口周围设置集液槽，使喷嘴出口浸泡在pH值较低的吸收液中，避免液相喷嘴出口处发生结垢、堵塞等问题。
本发明的一种液相喷嘴，包括喷嘴本体和接管，喷嘴本体固定在接管的上端，其特征在于，在喷嘴本体的下面设置一个集液槽，所述的集液槽与喷嘴同轴，集液槽的底部与接管形成密闭连接，集液槽的槽口高于喷嘴本体。
根据本发明的液相喷嘴，其中所述接管的下端可以通过螺纹、卡槽、焊接等方式同浆液管连接，或者可以直接选取浆液管的末端作为接管。喷嘴本体可以通过螺纹连接、焊接、或卡槽结构固定在接管的上端。
本发明的液相喷嘴中，所述的集液槽的水平截面可以为圆形、或规则的多边形如正方形、长方形等形状。集液槽的直径（或当量直径）大于喷嘴的最大直径。集液槽的具体直径应当视烟气吸收脱硫塔的直径而定。
本发明的液相喷嘴中，所述的集液槽的底部可以开有若干泪孔，以方便在装置停工后放净集液槽内的浆液。泪孔的开孔率可以通过计算或者根据试验进行确定。
本发明的液相喷嘴中，在所述的接管上位于喷嘴本体和集液槽连接处之间还可以开有若干循环孔，所述循环孔的开孔率可以通过计算或根据试验进行确定。借助循环孔，集液槽内的吸收液可在循环液喷射的抽吸带动作用下在集液槽内和喷嘴内部循环，从而也有助于抑制喷嘴内表面的结垢现象。
本发明的液相喷嘴中，设置的集液槽收集吸收液后使得喷嘴完全浸没在吸收液中。所述的集液槽槽口优选采用扩口结构，扩口角度可以为30～150度（开口延长线夹角）。
本发明的液相喷嘴中，在所述的扩口处优选开设齿槽。集液槽扩口开设的齿槽可以使得集液槽溢流出的吸收液更加分散，能有效地避免壁流。
本发明的液相喷嘴中，所述的喷嘴本体可以是本技术领域中的任意结构的喷嘴。如喷嘴本体可以为螺旋喷嘴、空心锥形喷嘴、扇形喷嘴或线形喷嘴等结构。在本发明中，喷嘴本体优选采用螺旋喷嘴。所述螺旋喷嘴可以采用本领域技术人员熟知的结构，如可以采用CN200410049319.X、CN201020608218.2等专利文献中公开的螺旋喷嘴结构。所述的螺旋喷嘴有内螺纹型和外螺纹型，是一种锥形喷雾喷嘴。其设计紧凑，具有畅通不堵塞的无内芯直通式流道设计，可提供的喷嘴有NPT或BSPT外螺纹型。通常1/4英寸—6英寸的喷头可分别用黄铜、316不锈钢铸件、TEFLON聚四氟乙烯或聚氯乙烯材料制造。
本发明还提供了一种烟气脱硫吸收塔，该烟气脱硫吸收塔包括了上述结构的液相喷嘴。
本发明提供的烟气脱硫吸收塔，沿烟气流动方向一般包括喷淋吸收塔、吸收液循环槽和填料吸收塔，填料吸收塔内烟气流动方向包括填料、喷淋装置、除雾器和排气筒；其中在喷淋吸收塔内设置若干具有上述结构的液相喷嘴。
与现有技术相比较，本发明的液相喷嘴具有以下有益效果：
本发明液相喷嘴工作时，液相喷嘴向上喷射吸收液，与烟气逆向接触，由于吸收液中的碱性溶液与烟气中的酸性气体发生酸碱中和反应，因此碱性吸收液的pH值会急速下降，一般pH值下降到8以下，落下的吸收液一部分会被喷嘴本体下面设置的集液槽收集（集满）。由于吸收液集液槽高度的限制，集液槽槽口高于喷嘴本体的上沿，使得整个喷嘴出口始终浸泡在被酸化的吸收液中。一方面可以为喷嘴出口营造一个pH值小于8的环境，而此环境有利于抑制不溶物沉淀的生成；另一方面，由于整个喷嘴浸没在吸收液中，也使得喷嘴本体周围的环境温度低于100℃，如此的低温也不利于喷嘴出口出垢物的生成。因此，本发明的液相喷嘴可以从源头即彻底避免结垢的产生或形成。除此之外，为了使集液槽溢流出的吸收液更加分散，集液槽的槽口处开设了若干齿槽，也能够有效地避免壁流现象。同时，集液槽底部开设的泪孔，可以方便停工检修时集液槽内液体的放净。
所以，本发明的液相喷嘴，仅在喷嘴本体下面设置一个看似结构简单的集液槽，却实现了从源头消除结垢的目的。与现有技术中的防堵喷嘴相比，本发明的液相喷嘴具有更好的防堵塞效果，从而能够大幅提高烟气脱硫吸收塔的运转稳定性，具有更长的运转周期。
附图说明
图1为本发明的液相喷嘴的一种具体实施方式的结构图。
图2为本发明的液相喷嘴的另一种具体实施方式的结构图。
图3是本发明的一种烟气脱硫吸收塔的结构图。
图中标记说明：1—浆液管路；2—接管；3—螺旋喷嘴；4—集液槽；5—泪孔；6—齿槽；7—循环孔；8—喷淋吸收塔；9—液相喷嘴；10—吸收液循环泵；11—吸收液循环槽；12—填料吸收塔；13—喷淋装置；14—填料；15—除雾器；16—排气筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的液相喷嘴作更详细的描述。
如图1所示，本发明的液相喷嘴包括喷嘴本体3（图中以螺旋喷嘴为例）、接管7和集液槽6。
所述的液相喷嘴竖直向上设置。在一种实施方式中，所述的液相喷嘴通常将接管2的上端和螺旋喷嘴本体3进行螺纹连接。
在接管2上，喷嘴本体3的下面设置有集液槽4，所述的集液槽4可以通过焊接、螺纹连接、卡槽或其他方式固定在接管2上。集液槽的底部与接管2之间一般为密闭连接。集液槽4的直径一般为烟气吸收塔直径的0.1~0.8倍。集液槽4的水平截面可以为圆形或规则的多边形形状。所述集液槽4的上端槽口（开口）要高于喷嘴本体3的上沿，以确保在工作状态下喷嘴本体3能够完全浸没在集液槽4内的吸收液中。
本发明中，所述集液槽4的槽口最好设置成扩口结构，所述扩口的角度为30～150度（开口延长线所成夹角）。
如图2所示，在一种优选的实施方式中，所述的集液槽4的槽口为扩口结构，扩口处开有齿槽，齿槽与竖直轴线的角度可以为15~75度，齿槽高度一般为集液槽高度的0.1~0.5倍，所述的齿槽在集液槽口均匀分布。
本发明的液相喷嘴中，还可以在集液槽4的底部设若干个泪孔5。若干个泪孔在集液槽底部均匀分布。泪孔的设置可以方便在停工检修时放净集液槽内的液体。
如图2所示，在接管2上位于喷嘴本体3与集液槽连接处之间还可以开有若干循环孔7。借助循环孔7，集液槽内收集的吸收液可在循环液喷射的抽吸带动作用下在集液槽内和喷嘴内部循环，从而也有助于进一步抑制喷嘴内表面的结垢现象。
如图3所示，本发明还提供了一种烟气脱硫吸收塔。该烟气脱硫吸收塔沿烟气流动方向包括喷淋吸收塔8、吸收液循环槽11、填料吸收塔12，填料吸收塔12自下而上依次包括填料14、喷淋装置13、除雾器15和排气筒16。其中在喷淋吸收塔8内安装有图1和图2中所述结构的液相喷嘴。整个液相喷嘴组合向上竖直放置于吸收塔8内，喷淋吸收塔3下部通过法兰连接有吸收液循环槽11，而吸收液循环槽11上部还通过法兰连接有填料吸收塔12。
本发明的含硫烟气吸收塔的工作原理如下：在系统运行时，具有一定压力的烟气由上至下从吸收塔顶进入吸收塔10，液相喷嘴组合向上放置，将吸收液向上喷射，吸收液喷射方向和烟气流入方向呈逆向吸收，喷射出的碱性吸收液由于重力作用向下回流，通过集液槽6将部分回落吸收液收集，由于集液槽6高度高于喷嘴出口，因此使整个喷嘴出口浸泡于pH＜8的吸收液中。同时，由于吸收液浸没整个液相喷嘴，使喷嘴处温度始终保持在＜100℃，低温和酸性环境，避免了喷嘴出口处结垢，解决了喷嘴出口堵塞问题。同时由于集液槽高度限制，集液槽的液位总是能够保持在集液槽高度的位置，并且不断有新的吸收液被收集置换，因此保持集液槽内吸收液pH值的稳定；从集液槽溢流的吸收液通过齿槽9溢流分散的溢流出来，防止了壁流现象的产生；当停工检修时，集液槽里的吸收液通过泪孔8排净，方便检修。大部分吸收液回落到吸收液循环槽中，通过吸收液循环泵12将吸收液与新鲜碱液混合返回到吸收塔中，将多余的富吸收液外排出系统。烟气依次经过吸收塔10、吸收液循环槽13和排气筒14，达标外排入大气。
Claims (13)
1.一种液相喷嘴，包括喷嘴本体和接管，喷嘴本体固定在接管的上端，其特征在于，在喷嘴本体的下面设置有集液槽，所述的集液槽与喷嘴同轴，集液槽的底部与接管形成密闭连接，集液槽的槽口高于喷嘴本体。
2.按照权利要求1所述的液相喷嘴，其特征在于，所述接管的下端通过螺纹、卡槽或焊接方式同浆液管连接，或者所述的接管与浆液管为一体结构。
3.按照权利要求1所述的液相喷嘴，其特征在于，所述的喷嘴本体通过螺纹连接、焊接或卡槽结构固定在接管的上端。
4.按照权利要求1所述的液相喷嘴，其特征在于，所述的集液槽的槽口采用扩口结构。
5.按照权利要求4所述的液相喷嘴，其特征在于，所述的扩口的角度为30~150度。
6.按照权利要求1、4或5所述的液相喷嘴，其特征在于，所述的集液槽底部开有泪孔。
7.按照权利要求6所述的液相喷嘴，其特征在于，在所述的接管上位于喷嘴本体与集液槽连接处之间开有循环孔。
8.按照权利要求4或5所述的液相喷嘴，其特征在于，所述的扩口处均匀开有若干齿槽。
9.按照权利要求8所述的液相喷嘴，其特征在于，所述齿槽的高度是宽度0.1～0.5倍。
10.按照权利要求1所述的液相喷嘴，其特征在于，所述的集液槽的直径大于喷嘴本体的最大直径。
11.按照权利要求1所述的液相喷嘴，其特征在于，所述的集液槽的水平截面为圆形或规则的多边形形状。
12.一种烟气脱硫吸收塔，其特征在于，所述的烟气脱硫吸收塔中包括权利要求1-11任意一项所述的液相喷嘴。
13.按照权利要求12所述的烟气脱硫吸收塔，其特征在于，所述的烟气脱硫吸收塔沿烟气流动方向包括喷淋吸收塔、吸收液循环槽和填料吸收塔，填料吸收塔内沿烟气流动方向包括填料、喷淋装置、除雾器和排气筒；其中所述的液相喷嘴设置于喷淋吸收塔的内部。
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