CN105536391A - 一种高压自旋离心式洗气装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压自旋离心式洗气装置，包括N个高压喷头和与其相对应的N个自旋叶轮，所述自旋叶轮位于高压喷头的正上方，所述高压喷头的喷嘴为窄角实心圆锥形喷嘴，喷嘴垂直向上喷射浆液，所述自旋叶轮包括叶轮轴，叶轮支架和叶片，叶轮中心正对高压喷头，所述自旋叶轮的下端设有若干个导流管，所述高压喷头与导流管底面处于同一水平面。本发明的有益效果是高压自旋离心式洗气装置通过高压、剪切、旋流、离心等作用，很大程度上提高了吸收液的雾化程度，增大了气液传质系数，节约能耗，降低运行成本。

Description

一种高压自旋离心式洗气装置

技术领域

本发明属于环保设备领域，尤其是涉及一种高压自旋离心式洗气装置。

背景技术

根据对污染物净化要求的不同，工业烟气处理工艺主要分为脱硫工艺、脱硫脱硝工艺和多污染物协同净化工艺。按照产物的状态和反应条件，可以分为干法、湿法和半干法三大类。其中，湿法工艺的应用最广泛，烟气通过一定的预处理后，最终在吸收塔内通过碱性浆液吸收将污染物去除。目前，喷淋法是吸收塔内应用最为广泛的吸收净化方法，其以稳定可靠的运行及较高的吸收净化效率而备受青睐。其工艺原理是烟气经增压风机加压后进入吸收塔，吸收液通过浆液循环泵输送至吸收塔上层的喷淋装置，烟气中污染物通过与吸收液发生化学反应得以去除。

目前市场所应用的主要吸收净化方法均存在着投资高、运营费用高、维护率高、净化效率较低、气液传质系数低的“三高两低”现象。增压风机是烟气净化工艺中主要能耗设备之一，投资维护费用较高，喷淋装置增加了吸收塔高度，使工程造价大幅度升高，这些方面都增大了环保设施的投资和运行成本。此外，随着环保要求日益严格，环保标准逐渐提高，传统单级的吸收净化方法气液传质系数低，净化效率差，与当前的环保要求相差甚远。因此，研制和开发新兴的洗涤和净化技术，解决当前技术瓶颈，攻破技术现状缺陷，迫在眉睫。

发明内容

本发明适用于大气污染治理技术领域，是一种新型的污染物吸收技术及装置，其主要应用在工业烟气湿法吸收工艺中，设备安装在吸收塔内，可增大气液传质系数，提高烟气中污染物的吸收净化效率。

本发明需要解决的问题：

1、吸收塔内的气液传质系数提高1~2个数量级，提高吸收剂利用率；

2、污染物吸收净化效率提高15%~25%；

3、降低工程建设造价，减小投资成本；

4、降低设备维护率，减少运营成本，能耗降低20%以上。

本发明的技术方案是：

一种高压自旋离心式洗气装置，包括N个高压喷头和与其相对应的N个自旋叶轮，所述自旋叶轮位于高压喷头的正上方，所述高压喷头的喷嘴为圆锥形喷嘴，喷嘴垂直向上喷射浆液，所述自旋叶轮包括叶轮轴，叶轮支架和叶片，叶轮中心正对高压喷头，叶轮轴位于正中间，叶轮轴的下端设有叶片，所述自旋叶轮的下端设有若干个导流管，导流管作用是使喷头喷出的液体产生的负压带动气流循环上升，所述高压喷头与导流管底面处于同一水平面，且导流管与圆锥形喷嘴的下端相连通。

进一步，所述圆锥形喷嘴为30°窄角实心圆锥形喷嘴。

进一步，所述高压喷头出口压力为1.2~1.6MPa。

进一步，所述自旋叶轮的叶片由四扇叶片组成，扇叶为圆弧形。

进一步，所述扇叶采用防腐耐磨损材质；优选为双相钢，更优选为高合金型双相钢。

进一步，所述自旋叶轮的直径为600mm，所述叶轮与叶轮中心的距离为1000mm。

进一步，所述导流管直径为600mm，高700mm，导流管上端距离叶轮的最下端300mm。

一种洗气设备，包括烟道入口，预处理装置，吸收塔，除雾装置和净烟气排放装置。所述吸收塔内包括若干个以上高压自旋离心式洗气装置。优选地，吸收塔内包括两个高压自旋离心式洗气装置。更优选地，两组高压自旋离心式洗气装置分别为一级洗气装置和二级洗气装置，两级洗气装置的布置除吸收塔中心组件位置投影重合外，其余组件平面投影均不重合，喷嘴、叶轮分层和分角度均分开布置。

所述预处理装置根据烟气中所需去除的污染物种类而分别采取相应措施，具体如除尘装置、氮氧化物的氧化装置等，除雾装置由除雾器本体和冲洗系统组成，净烟气排放装置包括进气口、独立腔体和出气口，三者均为传统装置。

以上所述的任一洗气装置在处理烟气方面的应用。

本发明中的高压自旋离心式洗气装置的工作原理：烟气进人吸收塔后，首先到达底层高压自旋离心式洗气装置，此装置由N个高压喷头及正上方相对应的自旋叶轮组成，吸收塔中心布置一组，其他各组围绕中心成若干圆环阵列排布，每组高压喷头设计净化烟气量为11000~14000m³/h。吸收液在高压泵的输送下，达到设定值1.2~1.6MPa，形成高压喷射流与烟气接触完成初步洗气，高压喷射流撞击到叶轮叶片上，推动叶轮高速旋转，产生离心力，加速液流分散，形成微小液滴。液滴进一步经撞击和离心作用后，形成的若干雾滴层覆盖塔身与上升烟气接触，起到净化烟气的效果。相邻叶轮旋转，相互间产生气态湍流、液滴碰撞，使气液多次接触，进一步增加了吸收效率。此外，较大液滴下落，在下降过程中再次与烟气接触，起到降温、吸收的作用。在系统运行过程中，若进口烟气流量瞬时减少，喷头下方将产生较大负压，烟气在负压的作用下通过导流管的引流形成上下环流，在喷头与叶轮之间往复循环，此过程中烟气与吸收液多次接触，增加了吸收效率。高压自旋离心式洗气装置，通过高压、剪切、旋流、离心等作用，增大了气液传质系数，提高了污染物的吸收净化效率。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、自主研发的高压自旋离心式洗气装置通过高压、剪切、旋流、离心等作用，很大程度上提高了吸收液的雾化程度，增大了气液传质系数；

2、洗气装置喷头的总量少于传统喷淋，每个喷头可取代传统喷淋喷头2-4个，降低设备维护率，节约能耗，降低运行成本；

3、利用自身工艺优势，对流量波动较大的工况烟气具有较高的适应性；

4、两级洗气装置协同作用，一级洗气单元为基础，二级洗气单元为保障，污染物的吸收效率可提高15%~25%；

5、两级洗气设备在塔内布置紧凑，自下而上，有效地降低了塔身高度，节约建设成本；

6、设备运行产生负压，给烟气上升提供动力，可降低增压风机的动力能耗，且系统阻力≤500Pa，可节约运行成本15%以上。

附图说明

图1是本发明的高压自旋离心式洗气装置具体实施例的剖面图。

图2是本发明的高压自旋离心式洗气装置具体实施例的平面图。

图3是实施例的洗气设备的示意图。

图4中，A是实施例中的一级洗气单元布置图，B是实施例中的二级洗气单元布置图。

图5是实施例中的两级投影单元重叠图。

图中：

1、烟气	2、吸收液	3、高压泵
			4、高压喷头	5、自旋叶轮	6、导流管
7、浆液	8、浆液回收	9、叶轮轴
			10、叶轮支架	11、叶片	12、吸收塔
13、除雾器	14、净烟气出口

具体实施方式

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。

如图1-5所示，本实施例中的洗气设备设有两个高压自旋离心式洗气装置，洗气工艺依次包括：烟道入口→预处理→吸收塔12一级洗气→吸收塔12二级洗气→除雾器13→净烟气排放。预处理后，经吸收塔内两级洗气吸收净化后通过除雾单元，最终达标排放。

该洗气设备中的高压自旋离心式洗气装置的具体结构为：该装置安装在吸收塔内部，一级洗气单元即第一层高压自旋离心式洗气装置设在烟道进口上沿与塔身接口上4m处，二级洗气单元即第二层高压自旋离心式洗气装置设置在一级洗气单元上4m处。两级洗气单元各有N个相同的高压喷头4及其正上方相对应的自旋叶轮5组成。高压喷头4采用30°窄角实心圆锥形喷嘴，喷嘴垂直向上喷射浆液7，设定喷头出口压力为1.2~1.6MPa。所述自旋叶轮5包括叶轮轴9，叶轮支架10和叶片11，叶轮轴9位于正中间，叶轮轴的下端设有叶片，叶轮支架10有三片，自旋叶轮5由四扇叶片组成，扇叶为圆弧形，扇叶采用防腐耐磨损的高合金型双相钢，叶轮直径为600mm，叶轮中心正对高压喷头4，喷头与叶轮中心距离为1000mm，喷头与导流管6底面于同一水平面，导流管6直径为600mm，高700mm，导流管6距离叶轮300mm，最终浆液7经浆液回收8处理回收后重新利用。

吸收塔内洗气过程：

一级洗气

烟气1进人吸收塔后，首先到达底层一级洗气单元，此单元由N个高压喷头4及正上方相对应的自旋叶轮5组成，吸收塔中心布置一组，其他各组围绕中心成若干圆环阵列排布，每组高压喷头设计净化烟气量为11000~14000m³/h。吸收液2在高压泵3的输送下，达到设定值1.2~1.6MPa，形成高压喷射流与烟气接触完成初步洗气，高压喷射流撞击到叶轮叶片11上，推动叶轮高速旋转，产生离心力，加速液流分散，形成微小液滴。液滴进一步经撞击和离心作用后，形成的若干雾滴层覆盖塔身与上升烟气接触，起到净化烟气的效果，最后烟气从净烟气出口14排出。相邻叶轮旋转，相互间产生气态湍流、液滴碰撞，使气液多次接触，进一步增加了吸收效率。此外，较大液滴下落，在下降过程中再次与烟气接触，起到降温、吸收的作用。在系统运行过程中，若进口烟气流量瞬时减少，喷头下方将产生较大负压，烟气在负压的作用下通过导流管的引流形成上下环流，在喷头4与叶轮之间往复循环，此过程中烟气与吸收液多次接触，增加了吸收效率。一级洗气单元，通过高压、剪切、旋流、离心等作用，增大了气液传质系数，提高了污染物的吸收净化效率。

二级洗气

经过一级洗气后，烟气上升达到稳定流态后进入二级洗气单元，此单元同样由N组高压喷头及正上方对应的叶轮组成，每组高压喷嘴4设计净化烟气量为11000~14000m³/h。各组平面分布位置与一级洗气单元略有不同，两级布置除吸收塔中心组件位置投影重合外，其余组件平面投影均不重合。喷嘴、扇叶分层分角度布置，将充分利用空间调节气、液接触面积，提高传质效率，两级洗气单元既独立工作，又相互协作。经过两级洗气，系统吸收效率比常规吸收系统提高15%~25%。

两级洗气单元作用原理相同，一级单元为基础单元，二级单元作为一级单元的保障，二者协同作用达到净化效果。经高压喷射后液体雾化粒径变小，再经过撞击、叶轮旋转产生离心力将细小液滴进一步雾化，促使气液接触表面积变大，提高传质速率，使气液传质系数提高1~2个数量级，提高吸收剂利用率。

两级装置所设置的高压喷头在运行时均产生较大的负压，给烟气上升提供原动力，因此可降低增压风机的动力能耗，节约运行费用。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种高压自旋离心式洗气装置，其特征在于：包括N个高压喷头和与其相对应的N个自旋叶轮，所述自旋叶轮位于高压喷头的正上方，所述高压喷头的喷嘴为圆锥形喷嘴，喷嘴垂直向上喷射浆液，所述自旋叶轮包括叶轮轴，叶轮支架和叶片，叶轮中心正对高压喷头，叶轮轴位于正中间，叶轮轴的下端设有叶片，所述自旋叶轮的下端设有若干个导流管，所述高压喷头与导流管底面处于同一水平面。

2.根据权利要求1所述的一种高压自旋离心式洗气装置，其特征在于：所述圆锥形喷嘴为30°窄角实心圆锥形喷嘴。

3.根据权利要求1所述的一种高压自旋离心式洗气装置，其特征在于：所述高压喷头出口压力为1.2~1.6MPa。

4.根据权利要求1所述的一种高压自旋离心式洗气装置，其特征在于：所述自旋叶轮的叶片由四扇叶片组成，扇叶为圆弧形。

5.根据权利要求4所述的一种高压自旋离心式洗气装置，其特征在于：所述扇叶的材质为防腐耐磨损材质。

6.根据权利要求1所述的一种高压自旋离心式洗气装置，其特征在于：所述自旋叶轮的直径为600mm，所述叶轮与叶轮中心的距离为1000mm。

7.根据权利要求1所述的一种高压自旋离心式洗气装置，其特征在于：所述导流管直径为600mm，高700mm，导流管距离叶轮300mm。

8.一种洗气设备，包括烟道入口，预处理装置，吸收塔，除雾装置和净烟气排放装置，其特征在于：所述吸收塔内包括若干个高压自旋离心式洗气装置。

9.根据权利要求8所述的一种高压自旋离心式洗气装置，其特征在于：吸收塔内包括两组高压自旋离心式洗气装置；两组高压自旋离心式洗气装置分别为一级洗气装置和二级洗气装置，两级洗气装置的布置除吸收塔中心组件位置投影重合外，其余组件平面投影均不重合，喷嘴、叶轮分层和分角度均分开布置。