CN104906939B - 用于增强气液接触的疏波器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种用于增强气液接触的疏波器及其应用方法，其包括烟管，其结构要点是烟管的浸入处理液内的下端口处设有疏波器，疏波器由中空管、阻隔板和疏波齿组成，阻隔板设在中空管外侧壁上，中空管的下方设有疏波齿，阻隔板上设有疏波齿，相邻疏波齿之间为气槽，疏波器的中空管下方的气槽不高于浸入处理液内的烟管的下端口位置。本发明的疏波器可以在处理液的表层形成稳定均匀的自激波层来完成烟气的净化，自激波层的气液接触充分、时间长、反应彻底，从而可以实现高效净化烟气的目的。

Description

用于增强气液接触的疏波器及其应用

技术领域

本发明涉及烟气净化装置中的气液接触增强装置，尤其涉及一种湿法脱硫技术中的强化气液接触装置及其应用。

背景技术

一般烟气净化装置中的烟气净化吸收原理如下：

（一） 喷淋塔：吸收浆液通过喷嘴雾化喷入喷淋塔，分散成细小的液滴从而形成巨大的气液接触表面，覆盖喷淋塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO₂、SO₃及HCl、HF被液体吸收。SO₂吸收产物的氧化和中和反应在喷淋塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。在气液两相传质体系中，烟气为连续相，浆液为分散相。主要通过分散液滴以提高传质表面，从而提高传质速率。

（二） 鼓泡塔：烟气通过数千根喷射管均匀分散分布到浆液中去，喷入浆液的烟气在浆液内部产生气泡，形成两相射流后产生沸腾状气泡并浮出浆液，在此过程中烟气与浆液充分接触反应生成亚硫酸钙，氧化空气从鼓泡反应器的底部进入，经分配管线均匀分配到浆液中，使CaSO₃氧化为CaSO₄。在气液两相传质体系中，浆液为连续相，烟气为分散相。主要通过气流高速喷射加快气泡表面液膜更新提高传质速率。

（三） 液柱塔：浆液由设置在塔内的母管上的喷嘴向上喷出液柱，浆液在上升及下落时2次与烟气接触，在反应区停留时间较长，落下的液体与向上喷出的吸收浆液相互撞击在塔内形成大量的液滴，大大提高了气液的接触面积，因此具有优异的脱硫性能。在气液两相传质体系中，烟气为连续相，浆液为分散相。主要通过分散液滴以提高传质表面，从而提高传质传质速率。

现有技术中的鼓泡塔为了增加气液接触面及反应时间，其采用的常规手段是增加烟管进入处理液中的深度，在气泡上浮的过程中，大气泡变成小气泡，仅依靠气泡在水中上浮时间来增加气液接触反应的时间，其存在的缺陷是：仅气泡表面与液体发生反应，气泡中心部分无法与液体接触发生反应，另，若浸入处理液中过浅，则反应时间过短，无法净化完全；若浸入处理液中过深，则水压比较大，耗能比较大，成本比较高。

申请号为201220722266.3的专利公开了一种湿法烟气脱硫塔的气液接触增强装置，其包括与脱硫塔连接的基板，所述基板上均匀布置圆柱形气帽，所述气帽上均匀分别气孔，所述基板水平安装在脱硫塔内喷淋层下方，所述气帽与基板垂直，所述基板在气帽安装位置上下贯通，烟气可通过基板下方进入基板上方的气帽内，并从气帽上的气孔排出进入基板上方等技术，其工作过程和原理是在该气液接触增强装置的上方布置有脱硫塔喷淋装置，将脱硫塔喷淋吸收液雾化喷出，雾化液滴对烟气进行洗涤后落到基板上，进而通过气帽上的气孔排出，落到基板下方的脱硫塔浆液池内，烟气从基板下方进入气帽内部，进而从气帽上的气孔排出进入到基板上方，在烟气和吸收液通过气孔的过程中，在气孔周边的基板上形成一个稳定的气泡层，使得气液接触较为充分，从而实现脱硫过程，但其存在如下技术缺陷：

由于设有气帽的基板必须设在喷淋装置的喷淋层下方，喷淋层属于一级净化处理，经过一级净化处理后烟气已经被净化一大部分，增设有气帽的基板属于二级净化处理，二级净化处理虽然会增加气液结合的机会和时间，但是结果依然是气液反应不均匀，净化率也不会有较大的提升；其工作原理是对喷淋塔的改进，即增加了一个基板，基板上增加了气帽，其虽然可以在一定程度上改善气液接触面积和增加了气液接触的时间，但是其会增加烟气的阻力，尤其是在没有喷淋装置的情况下，当烟气大批量涌入时，其会快速通过气帽进入脱硫塔浆液池内，即便会有小部分的气体通过气帽的气孔形成气泡层，也无法使得气泡体积大小很均匀，从而容易造成许多气泡聚集在一起，在来不及气液接触发生反应的情况下就浮出水面，气液反应不稳定、不均匀，进而降低了烟气的净化吸收效率；另外，基板上的气帽会增加阻力，同时很容易造成气帽的堵塞，实际应用中存在一定的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于增强气液接触的疏波器及其应用，其可以在处理液的表层形成稳定均匀的自激波层来完成烟气的净化，自激波层的气液接触充分、时间长、反应彻底，从而可以实现高效净化烟气的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括烟管，其结构要点是烟管的浸入处理液内的下端口处设有疏波器，疏波器由中空管、阻隔板和疏波齿组成，阻隔板设在中空管外侧壁上，中空管的下方设有疏波齿，阻隔板上也设有疏波齿，相邻疏波齿之间为气槽，疏波器的中空管下方的气槽不高于浸入处理液内的烟管的下端口位置。

进一步改进技术方案，疏波器套装或焊接在浸入处理液内的烟管下端口处。进一步改进技术方案，疏波器的中空管外侧壁上设有两层以上的阻隔板，每层阻隔板的下方设有一圈疏波齿，每层阻隔板与烟管的夹角为30-90°。

优选地，疏波器的中空管外侧壁上的阻隔板之间为等距设置，每层阻隔板下方的疏波齿的长度由里层至外层逐层递减。

优选地，每层阻隔板下方的疏波齿的长度由里层至外层按等差数列逐层递减，相邻的阻隔板的下方的疏波齿是错位设置的。

进一步改进技术方案，疏波器的中空管外侧壁上的最外层阻隔板上可斜向布置疏波齿，最外层阻隔板上的疏波齿与烟管的夹角为30-90°。

优选地，最外层阻隔板上的疏波齿与烟管的夹角为60°或45°。

进一步改进技术方案，疏波器的阻隔板可以是圆锥体或方体或圆柱体。

进一步改进技术方案，同层的疏波齿之间的气槽的宽度是均等的，气槽的高度也是等高的。

进一步改进技术方案，同层的疏波齿之间可由加固条连接增加疏波齿的强度。

进一步改进技术方案，疏波器采用塑料材料注塑成型。

本发明所述的用于增强气液接触的疏波器的应用方法为：

浸入处理液内的烟管下端口处排出烟气，烟气进入水中，水面压力比烟管内压力低（正压或负压均可），加上气体的浮力，烟气冲出烟管的下端口处后迅速向上移动，烟管的下端口处设有疏波器，烟气先经由疏波器的中空管下方的疏波齿之间的气槽进行第一次均流、分割、击碎过程，使得大气流变成均等的小气流，每个小气流在疏波齿的气槽处与液体充分接触并形成振幅一致的震荡波，进而使得气液接触面大大增加，第一次均流形成的小气流在上浮的过程中进入设在中空管外侧壁上的第一层阻隔板下方的疏波齿，疏波齿之间的气槽对第一次均流形成的小气流进行第二次均流、分割、击碎，形成均等的新气流，每个新气流重新与液体再次充分接触并形成振幅一致的震荡波，这样不断重复的疏波、均流、分割、击碎直至最外层阻隔板。多层疏波齿使得气液接触面不断更新、碰撞与搅拌，进而形成强烈且稳定均等的自激波层而不是气泡层，烟气在自激波层增加了气液的接触面积，延长了气液反应时间，最终烟气经过自激波层后得到充分净化，净化后的气体浮出水面，经由排烟口排出。

本发明的有益效果为：

1、本发明的疏波器的多层阻隔板不断地将大气流分割成均等的小气流，每个小气流形成各自的震荡波，小震荡波之间又有对撞冲击，加剧了气与液的碰撞与搅拌，最终在水面形成剧烈且稳定均等的自激波层，在自激波层的气体由于经过多层疏波齿的不断疏波均流、气液接触非常充分且在不断阻隔的过程中气液反应时间延长，从而大大提升了净化效率，故环保效果好。

2、因自激波层在水面处，烟气阻力比较小，能量消耗少，故节能效果非常好。

3、本发明的疏波齿在液体的自激波区域中，因气流震荡作用气槽不容易发生板结、堵塞，故障率低，不仅延长了疏波器的使用寿命，而且还大大提升了净化率，另外，还节约了成本和资源消耗。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1的最外层阻隔板的结构示意图；

图3为本发明的一种方形实施例的结构示意图；

1-烟管；2-疏波器；3-中空管；4-阻隔板；5-疏波齿；6-气槽；41-最外层阻隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的如下描述：

如附图1-3所示，本发明包括烟管1，烟管1的浸入处理液内的下端口处设有疏波器2，疏波器2由中空管3、阻隔板4和疏波齿5组成，阻隔板4设在中空管3外侧壁上，中空管3的下方设有疏波齿5，阻隔板4上设有疏波齿5，相邻疏波齿5之间为气槽6，疏波器2的中空管3下方的气槽6不高于浸入处理液内的烟管1的下端口位置。

疏波器2套装或焊接在浸入处理液内的烟管1下端口处，疏波器2的中空管3外侧壁上设有两层以上的阻隔板4，每层阻隔板4的下方设有一圈疏波齿5，每层阻隔板与烟管的夹角为30-90°。

疏波器2上的中空管3外侧壁上的阻隔板4之间为等距设置，每层阻隔板4下方的疏波齿5的长度由里层至外层按等差数列逐层递减，相邻的阻隔板4的下方的疏波齿5是错位设置的。

疏波器2的最外层阻隔板41上可斜向布置疏波齿5，最外层阻隔板41上的疏波齿5与烟管1的夹角为60°或45°。

疏波器2上的阻隔板4可以是圆锥体或方体或圆柱体。

同层的疏波齿5之间的气槽6的宽度是均等的，气槽6的高度也是等高的。

同层的疏波齿5之间可由加固条连接增加疏波齿5的强度。

疏波器2采用塑料材料注塑成型。

本发明所述的用于增强气液接触的疏波器的应用方法为：

浸入处理液内的烟管下端口处排出烟气，烟气进入水中，水面压力比烟管内压力低（正压或负压均可），加上气体的浮力，烟气冲出烟管的下端口处后迅速向上移动，烟管的下端口处设有疏波器，烟气先经由疏波器的中空管下方的疏波齿之间的气槽进行第一次均流、分割、击碎过程，使得大气流变成均等的小气流，每个小气流在疏波齿的气槽处与液体充分接触并形成振幅一致的震荡波，进而使得气液接触面大大增加，第一次均流形成的小气流在上浮的过程中进入设在中空管外侧壁上的第一层阻隔板下方的疏波齿，疏波齿之间的气槽对第一次均流形成的小气流进行第二次均流、分割、击碎，形成均等的新气流，每个新气流重新与液体再次充分接触并形成振幅一致的震荡波，这样不断重复的疏波、均流、分割、击碎直至最外层阻隔板。多层疏波齿使得气液接触面不断更新、碰撞与搅拌，进而形成强烈且稳定均等的自激波层而不是气泡层，烟气在自激波层增加了气液的接触面积，延长了气液反应时间，最终烟气经过自激波层后得到充分净化，净化后的气体浮出水面，经由排烟口排出。

本发明是通过疏波器分层将污染气体拦截住使其向烟管外横向扩散移动，从而增加了气体在水中的停留时间，进而增加与液体的反应接触机会；另外，在横向扩散移动过程中，疏波器将大气流分成均等的小气流，使得小气流与处理液产生的震荡波振幅一致，无数个小震荡区大小一致、振幅均等，同时，相邻烟管的疏波器出来的气体与之对冲，更加剧了搅拌作用，在气与液的交界处形成稳定均匀的自激波层，进一步增加了气体与液体的反应接触，使得净化率大大提升。

Claims (6)

1.用于增强气液接触的疏波器，包括烟管，烟管（1）的浸入处理液内的下端口处设有疏波器（2），其特征在于：疏波器（2）固定在烟管（1）的浸入处理液内的下端口处，疏波器（2）由中空管（3）、阻隔板（4）和疏波齿（5）组成，阻隔板（4）设在中空管（3）外侧壁上，中空管（3）的下方设有疏波齿（5），阻隔板（4）上设有疏波齿（5），相邻疏波齿（5）之间为气槽（6），疏波器（2）的中空管（3）下方的气槽（6）不高于浸入处理液内的烟管（1）的下端口位置；疏波器（2）的中空管（3）外侧壁上设有两层以上的阻隔板（4），每层阻隔板（4）的下方设有一圈疏波齿（5），每层阻隔板（4）与烟管（1）的夹角为30-90°；疏波器（2）上的中空管（3）外侧壁上的阻隔板（4）之间为等距设置，每层阻隔板（4）下方的疏波齿（5）的长度由里层至外层逐层递减，相邻的阻隔板（4）的下方的疏波齿（5）是错位设置的；同层的疏波齿（5）之间的气槽（6）的宽度是均等的，气槽（6）的高度也是等高的。

2.根据权利要求1所述的疏波器，其特征在于：疏波器（2）的最外层阻隔板（41）上可斜向布置疏波齿（5），最外层阻隔板（41）上的疏波齿（5）与烟管（1）的夹角为60°或45°。

3.根据权利要求1所述的疏波器，其特征在于：疏波器（2）上的阻隔板（4）可以是圆锥体或方体或圆柱体。

4.根据权利要求1所述的疏波器，其特征在于：同层的疏波齿（5）之间可由加固条连接。

5.根据权利要求1所述的疏波器，其特征在于：疏波器（2）采用塑料材料注塑成型。

6.根据权利要求1所述的用于增强气液接触的疏波器的应用方法，其特征在于：浸入处理液内的烟管下端口处排出烟气，烟气进入水中，水面压力比烟管内压力低，加上气体的浮力，烟气冲出烟管的下端口处后迅速向上移动，烟管的下端口处设有疏波器，烟气先经由疏波器的中空管下方的疏波齿之间的气槽进行第一次均流、分割、击碎过程，使得大气流变成均等的小气流，每个小气流在疏波齿的气槽处与液体充分接触并形成振幅一致的震荡波，进而使得气液接触面大大增加，第一次均流形成的小气流在上浮的过程中进入设在中空管外侧壁上的第一层阻隔板下方的疏波齿，疏波齿之间的气槽对第一次均流形成的小气流进行第二次均流、分割、击碎，形成均等的新气流，每个新气流重新与液体再次充分接触并形成振幅一致的震荡波，这样不断重复的疏波、均流、分割、击碎直至最外层阻隔板；多层疏波齿使得气液接触面不断更新、碰撞与搅拌，进而形成强烈且稳定均等的自激波层而不是气泡层，烟气在自激波层增加了气液的接触面积，延长了气液反应时间，最终烟气经过自激波层后得到充分净化，净化后的气体浮出水面，经由排烟口排出。