CN105727700B - 一种一体化超洁净脱硫除尘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一体化超洁净脱硫除尘装置，其组成包括：罐体，所述罐体外壳形成一个密闭空间；一进气口；一烟囱，其与所述罐体外壳顶部连接；所述罐体由下往上依次设有机械离心紊合单元、高效喷淋单元、高效聚能环单元、多管文丘里单元、机械离心除雾单元及冲洗喷淋层。本发明的有益效果为：烟气进入吸收塔，经过机械离心紊合单元形成向上的湍急旋转气流与喷淋系统从上而下的浆液产生可控的湍急空间，使气液固三相延长接触时间，加大接触密度，充分融合，提高传质效率，实现二氧化硫深度脱除。烟气再进入机械离心除雾装置，在离心力的作用下雾滴和粉尘被甩到管束内壁上，同时被管壁液膜捕获，从而实现雾滴和粉尘的深度脱除。

Description

一种一体化超洁净脱硫除尘装置
技术领域
本发明涉及脱硫除尘技术领域，具体涉及一种一体化超洁净脱硫除尘装置。
背景技术
随着“超低排放”标准(即在基准氧含量6％条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米。)的实施，许多原有的吸收塔很难再达到排放标准，针对这一情况我们对原有的吸收塔进行了改造，也就是现在的一体化超洁净脱硫除尘装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种一体化超洁净脱硫除尘装置，在一塔内可实现多次脱硫除尘，能够实现二氧化硫、雾滴和粉尘的超深度脱除。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种一体化超洁净脱硫除尘装置，其组成包括：
罐体，所述罐体外壳形成一个密闭空间；一进气口，其与所述罐体外壳底部连接；一烟囱，其与所述罐体外壳顶部连接；
所述罐体由下往上依次设有机械离心紊合单元、高效喷淋单元、高效聚能环单元、多管文丘里单元、机械离心除雾单元及冲洗喷淋层；
所述机械离心紊合单元包括第一上花板、第一下花板及封板，所述封板与所述第一上花板及第一下花板封闭成一个容纳腔，所述容纳腔内设有若干紊合装置筒柱，所述紊合装置筒柱包括第一外罩筒及设于第一外罩筒内的支撑块和第一旋流板，所述旋流板通过支撑块固定于第一外罩筒的中心位置；
所述高效喷淋单元包括上下分布的三到四个喷淋层，所述喷淋层包括喷淋总管、喷淋分管组及喷头组，所述喷淋总管水平安装于塔体径向中心线，所述喷淋分管组对称分列于喷淋总管两侧并与喷淋总管连通，所述喷淋分管组的延伸方向与喷淋总管的长度方向一致，所述喷头组包括喷头连接管及第一喷嘴，所述第一喷嘴通过喷头连接管与喷淋分管组连通，所述喷淋分管组包括第一喷淋分管、第二喷淋分管与第三喷淋分管，所述第一喷淋分管、第二喷淋分管与第三喷淋分管沿喷淋总管的中心向两侧依次分布，所述喷头组交错分列于第一喷淋分管两侧，所述喷头组对称分列于第二喷淋分管两侧，所述第一喷淋分管、第二喷淋分管与第三喷淋分管的长度依次减小；
所述高效聚能环单元包括环形聚能环本体，所述聚能环本体紧密贴近塔体内壁设置，所述聚能环本体由12个聚能环环板拼接而成，所述聚能环环板各自通过底部的聚能环支架安装于塔壁上，所述聚能环环板设有加强筋，所述聚能环环板宽度为30cm；
所述多管文丘里单元包括多管文丘里上花板、多管文丘里支撑花板以及固设于多管文丘里上花板与多管文丘里支撑花板之间的若干第一文丘里管，所述文丘里管垂直于水平面设置，所述第一文丘里管由下到上依次包括收缩管、喉管和扩散管，所述收缩管固设于多管文丘里支撑花板上表面，所述扩散管固设于多管文丘里上花板下表面，若干所述第一文丘里管的喉管内均设有浆液喷头；
所述机械离心除雾单元包括第二上花板、第二下花板及若干固设于第二上花板及第二下花板之间的除雾器筒柱，所述除雾器筒柱包括第二外罩筒，所述第二外罩筒的中心位置沿第二外罩筒的长度方向设有冲洗水管，所述冲洗水管上分布有若干第二喷嘴，所述外罩筒内由上到下依次同心设有第二旋流板、第二文丘里管和第三旋流板。
优选地，所述第一旋流板与第一外罩筒的内壁之间有一定的间隙，所述下花板边缘处环设有若干第一排水孔，若干所述紊合装置筒柱呈多层间隔分布，所述第一旋流板的叶片与水平面的夹角为25°～60°。
优选地，若干所述第一文丘里管呈多层间隔分布，所述第一文丘里管的扩散管和收缩管的截面为圆形或正六边形。
优选地，若干所述除雾器筒柱呈多层间隔分布，所述第二外罩筒顶端设有管帽，所述第二外罩筒上端侧壁设有第二排水孔，所述第二喷嘴靠近第二旋流板及第三旋流板的上方设置，所述第二旋流板与第三旋流板的叶片与水平面的夹角为30°～50°，所述第二旋流板与第三旋流板的相邻叶片水平投影重叠率为-5％～30％，所述第二旋流板与第三旋流板的内筒外径与外筒内径的比值为0.25～0.5，所述第二旋流板的叶片与水平面的夹角相对于第三旋流板的叶片与水平面的夹角要大。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：烟气进入吸收塔，经过机械离心紊合单元形成向上的湍急旋转气流与喷淋系统从上而下的浆液产生可控的湍急空间，使气液固三相延长接触时间，加大接触密度，充分融合，提高传质效率，实现二氧化硫深度脱除。烟气再进入机械离心除雾装置，在离心力的作用下雾滴和粉尘被甩到管束内壁上，同时被管壁液膜捕获，从而实现雾滴和粉尘的深度脱除。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的机械离心紊合单元三维示意图。
图3为本发明的机械离心紊合单元紊合装置筒柱三维示意图。
图4为本发明的机械离心紊合单元紊合装置筒柱正视图。
图5为本发明的机械离心紊合单元紊合装置筒柱俯视图。
图6为本发明的机械离心紊合单元紊合装置筒柱A-A向剖视图。
图7为本发明的高效喷淋单元喷淋层三维示意图。
图8为高效喷淋单元单层喷淋层覆盖图。
图9为高效喷淋单元四层喷淋层覆盖图。
图10为本发明的高效聚能环单元三维示意图。
图11为本发明的多管文丘里单元三维示意图。
图12为本发明的多管文丘里单元正六边形截面形状的三维示意图。
图13为本发明的机械离心除雾单元三维示意图。
图14为本发明的机械离心除雾单元除雾器筒柱三维示意图。
图15为本发明的机械离心除雾单元第二或第三旋流板正视图。
图16为本发明的机械离心除雾单元第二或第三旋流板俯视图。
图17为本发明的机械离心除雾单元第二或第三旋流板B-B向剖视图。
附图中：100、罐体；101、进气口；102、烟囱；200、机械离心紊合单元；201、第一上花板；202、第一下花板；203、封板；204、紊合装置筒柱；205、第一外罩筒；206、支撑块；207、第一旋流板；208、第一排水孔；300、高效喷淋单元；301、喷淋总管；302、喷头连接管；303、第一喷嘴；304、第一喷淋分管；305、第二喷淋分管；306、第三喷淋分管；400、高效聚能环单元；401、聚能环本体；402、聚能环环板；403、聚能环支架；404、加强筋；500、多管文丘里单元；501、多管文丘里支撑花板；502、多管文丘里上花板；503、第一文丘里管；504、扩散管；505、喉管；506、收缩管；600、机械离心除雾单元；601、第二上花板；602、第二下花板；603、除雾器筒柱；604、第二外罩筒；605、冲洗水管；606、第二喷嘴；607、第二旋流板；608、第二文丘里管；609、第三旋流板；610、管帽；611、第二排水孔。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
一种一体化超洁净脱硫除尘装置，其组成包括：
罐体100，所述罐体100外壳形成一个密闭空间；一进气口101，其与所述罐体100外壳底部连接；一烟囱102，其与所述罐体100外壳顶部连接；
所述罐体100由下往上依次设有机械离心紊合单元200、高效喷淋单元300、高效聚能环单元400、多管文丘里单元500、机械离心除雾单元600及冲洗喷淋层；
所述机械离心紊合单元200包括第一上花板201、第一下花板202及封板203，所述封板203与所述第一上花板201及第一下花板202封闭成一个容纳腔，所述容纳腔内设有若干紊合装置筒柱204，若干所述紊合装置筒柱204呈多层间隔分布。
所述紊合装置筒柱204包括第一外罩筒205及设于第一外罩筒205内的支撑块206和第一旋流板207，所述第一旋流板207通过支撑块206固定于第一外罩筒205的中心位置，所述第一旋流板207与第一外罩筒205的内壁之间有一定的间隙，进入双旋双汇装置的浆液会被螺旋上升的气流甩到第一外罩筒205内壁上，从而沿间隙排出。
所述第一旋流板207的叶片与水平面的夹角为25°～60°，所述相邻第一旋流板207的叶片水平投影重叠率为-5％～20％，所述紊合装置筒柱204的内筒外径与第一外罩筒205内径的比值为0.25～0.5。
所述第一下花板202边缘处还设有若干第一排水孔208，塔壁、第一下花板202和封板203构成了一个水槽，工作时落在第一上花板201上的浆液可从这里排出。
工作时烟气进入吸收塔经过机械离心紊合单元200形成向上的湍急气流与高效喷淋层装置自上而下的浆液形成可控的湍流空间，使气液固三相充分接触提高传质效率，实现二氧化硫的深度脱除。
烟气进入传质装置中烟气会沿着设定的轨道旋转起来。烟气从旋流装置出口进入吸收塔中，烟气会在原有的离心牵引力作用下在既定的烟气流场中做流线轨迹向上提升。从而该装置能使烟气在吸收塔中的停留时间变长，并且达到烟气与吸收液传质面积变大，从而达到高效脱硫目的。
该装置由于使烟气是汇旋型的，故烟气在管束出口时是沿一定角度进入吸收塔上层部分，故烟气在管束出口处与下降的浆液是呈切线型，能够避开液体的压力降，使压力损失达到最小值。另外所设计的机械离心紊合单元200筒柱管设计不同于传统的淋降筛板塔、溢流筛板塔、填料塔，脱离了传统观念束缚使烟气旋转起来让开孔孔径大于传统的孔径模式。故该装置压力损失相对于其它烟气分布装置和强行传质装置小得多，并且能够达到高效的脱硫效果。
所设计的机械离心紊合单元200中，烟气流通管束高出支撑面，支撑面布置成水平形状，水平度可以让喷淋的浆液顺利的通过流通管道排入塔底釜，并且起到让烟气只从螺旋管束中通过。喷淋层喷淋浆液通过管束形成的堰流装置全部流经支撑面设置的大管径通道排入吸收塔底釜，该设计可以防止出现液泛现象导致吸收塔“淹塔”致使吸收塔功能瘫痪造成重大损失。
所述高效喷淋单元300包括上下分布的三到四个喷淋层，所述喷淋层的常用类型为：
包括喷淋总管301、喷淋分管组及喷头组，所述喷淋总管301水平安装于塔体径向中心线，喷淋总管301通过法兰与外部管道相连接，进入的浆液再依次分配到各个支路，第一喷嘴303上面。
所述喷淋分管组对称分列于喷淋总管301两侧并与喷淋总管301连通，所述喷淋分管组的延伸方向与喷淋总管301的长度方向一致，所述喷头组包括喷头连接管302及第一喷嘴303，所述第一喷嘴303通过喷头连接管302与喷淋分管组连通，所述喷淋分管组包括第一喷淋分管304、第二喷淋分管305与第三喷淋分管306，所述第一喷淋分管304、第二喷淋分管305与第三喷淋分管306沿喷淋总管301的中心向两侧依次分布，所述喷头组交错分列于第一喷淋分管304两侧，所述喷头组对称分列于第二喷淋分管305两侧，所述第一喷淋分管304、第二喷淋分管305与第三喷淋分管306的长度依次减小。
高效喷淋层安装在支撑梁上，支撑梁与塔体固定，整个结构设置的还有防腐层。所述第一喷嘴303在设计时选用了耐磨和耐腐蚀的碳化硅材料，结构上不易堵塞。第一喷嘴303管道和浆液第一喷嘴303采用粘接方式连接，第一喷嘴303与管道的设计易于检修、冲洗和更换。
一种高效聚能环单元400，包括环形聚能环本体401，所述聚能环本体401紧密贴近塔体内壁设置，所述聚能环本体401由12个聚能环环板402拼接而成，所述聚能环环板402各自通过底部的聚能环支架403安装于塔壁上，所述聚能环环板402设有加强筋404，所述聚能环环板402宽度为30cm。
在两层高效喷淋单元300之间设置了一层高效聚能环单元400。工作时烟气进入吸收塔经过双旋双汇紊合装置形成向上的湍急气流与高效喷淋层单元自上而下的浆液形成可控的湍流空间，使气液固三相充分接触提高传质效率，实现二氧化硫的深度脱除。但吸收塔内壁边缘烟气流速较小属于层流状态，喷淋层喷淋液体与烟气传质能力降低导致吸收塔壁附近烟气中SO2捕捉较少，致使SO2有逃逸影响脱硫效率。这时在两层高效喷淋层单元之间增加一层高效聚能环单元400。高效聚能环单元400能将吸收塔壁分布的烟气向吸收塔中心聚拢，通过该装置能够使吸收塔中的烟气湍流程度更大，将吸收塔壁附近烟气向塔中心聚拢，增加烟气与吸收浆液的接触，并且有利于烟气与吸收液的传质过程，并且避免了烟气从塔壁逃逸“溜走”达到脱硫效率提高1～3％左右。
所述多管文丘里单元500包括多管文丘里上花板502、多管文丘里支撑花板501以及固设于多管文丘里上花板502与多管文丘里支撑花板501之间的若干第一文丘里管503，若干所述第一文丘里管503呈多层间隔分布，除硫效率大大提升。
所述第一文丘里管503垂直于水平面设置，所述第一文丘里管503由下到上依次包括收缩管506、喉管505和扩散管504，所述收缩管506固设于多管文丘里支撑花板501上表面，所述扩散管504固设于多管文丘里上花板502下表面，若干所述第一文丘里管503的喉管505内均设有若干浆液喷头。
所述第一文丘里管503的扩散管504和收缩管506的截面为正六边形，相比圆形，正六边形结构可以更好的利用空间，比较适用于截面积小的塔体。
工作时烟气以高速流经第一文丘里管503喉部与多管文丘里喷淋管网的喷水孔喷出的径向浆液混合，从喷水孔喷射出来的液滴，在高速气流冲击下，进一步雾化成为更细的雾滴，同时，气体完全被溶液所饱和，尘粒表面附着的气膜被冲破，使尘粒被水湿润，与此同时烟气中SO2气膜与吸收剂液膜接触机会增大，传质系数变大脱硫效果提升。在扩散管504中，气流速度的减小和压力的回升，使这种以尘粒为凝结核的凝聚作用发生的更快，凝聚成较大的粒径的含尘液滴，气流继续向上进入机械离心除雾装置进行除雾除尘。
所述多管文丘里支撑花板501的下表面交叉设有三条纵梁与两条横梁。支撑梁通过焊接方式与塔体连接，多管文丘里装置通过多管文丘里支撑花板501固定在支撑梁上。三条纵梁与两条横梁将塔盘分割成12个小区域，多管文丘里装置可对应塔盘分割区域制成12个模块方便安装。多管文丘里上花板502同样采取焊接方式与支撑梁连接。多管文丘里上花板502上方安装的是机械离心除雾装置，经过脱硫后的烟气紧接着便可除尘除雾。
所述机械离心除雾单元600包括第二上花板601、第二下花板602及若干固设于第二上花板601及第二下花板602之间的除雾器筒柱603，所述除雾器筒柱603包括第二外罩筒604，所述第二外罩筒604的中心位置沿第二外罩筒604的长度方向设有冲洗水管605，所述冲洗水管605上分布有若干第二喷嘴606，所述外罩筒内由上到下依次同心设有第二旋流板607、第二文丘里管608和第三旋流板609。若干所述除雾器筒柱603呈多层间隔分布，所述第二外罩筒604顶端设有管帽610，所述第二外罩筒604上端侧壁设有第二排水孔611，所述第二喷嘴606靠近第二旋流板607及第三旋流板609的上方设置，所述第二旋流板607与第三旋流板609的叶片与水平面的夹角为30°～50°，所述第二旋流板607与第三旋流板609的相邻叶片水平投影重叠率为-5％～30％，所述第二旋流板607与第三旋流板609的内筒外径与外筒内径的比值为0.25～0.5，所述第二旋流板607的叶片与水平面的夹角相对于第三旋流板609的叶片与水平面的夹角要大。
整个机械离心除雾单元600由机械离心除雾除尘装置下花板支撑，机械离心除雾除尘装置下花板安装在支撑梁上，梁与塔壁相连接。三条纵梁与两条横梁将塔盘分割成12个小区域，机械离心除雾除尘装置可对应塔盘位置制成相应的模块方便安装。
工作时气体在上升过程中，通过下部旋流板时产生旋转，气流所夹带的大雾滴在离心力的作用下甩向除雾器管壁而被初次分离，这时含细小液滴的烟气经过文丘里整流后再经过上级旋流板分离。甩到管壁上的雾滴汇聚成液流沿管壁流到下花板上面，然后通过排水系统排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
经过机械离心紊合单元形成向上的湍急旋转气流与喷淋系统从上而下的浆液产生可控的湍急空间，使气液固三相延长接触时间，加大接触密度，充分融合，提高传质效率，实现二氧化硫深度脱除。烟气再进入机械离心除雾装置，在离心力的作用下雾滴和粉尘被甩到管束内壁上，同时被管壁液膜捕获，从而实现雾滴和粉尘的深度脱除。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种一体化超洁净脱硫除尘装置，其特征在于：其组成包括：
罐体，所述罐体外壳形成一个密闭空间；一进气口，其与所述罐体外壳底部连接；一烟囱，其与所述罐体外壳顶部连接；
所述罐体由下往上依次设有机械离心紊合单元、高效喷淋单元、高效聚能环单元、多管文丘里单元、机械离心除雾单元及冲洗喷淋层；
所述机械离心紊合单元包括第一上花板、第一下花板及封板，所述封板与所述第一上花板及第一下花板封闭成一个容纳腔，所述容纳腔内设有若干紊合装置筒柱，所述紊合装置筒柱包括第一外罩筒及设于第一外罩筒内的支撑块和第一旋流板，所述旋流板通过支撑块固定于第一外罩筒的中心位置；
所述高效喷淋单元包括上下分布的三到四个喷淋层，所述喷淋层包括喷淋总管、喷淋分管组及喷头组，所述喷淋总管水平安装于塔体径向中心线，所述喷淋分管组对称分列于喷淋总管两侧并与喷淋总管连通，所述喷淋分管组的延伸方向与喷淋总管的长度方向一致，所述喷头组包括喷头连接管及第一喷嘴，所述第一喷嘴通过喷头连接管与喷淋分管组连通，所述喷淋分管组包括第一喷淋分管、第二喷淋分管与第三喷淋分管，所述第一喷淋分管、第二喷淋分管与第三喷淋分管沿喷淋总管的中心向两侧依次分布，所述喷头组交错分列于第一喷淋分管两侧，所述喷头组对称分列于第二喷淋分管两侧，所述第一喷淋分管、第二喷淋分管与第三喷淋分管的长度依次减小；
所述高效聚能环单元包括环形聚能环本体，所述聚能环本体紧密贴近塔体内壁设置，所述聚能环本体由12个聚能环环板拼接而成，所述聚能环环板各自通过底部的聚能环支架安装于塔壁上，所述聚能环环板设有加强筋，所述聚能环环板宽度为30cm；
所述多管文丘里单元包括多管文丘里上花板、多管文丘里支撑花板以及固设于多管文丘里上花板与多管文丘里支撑花板之间的若干第一文丘里管，所述文丘里管垂直于水平面设置，所述第一文丘里管由下到上依次包括收缩管、喉管和扩散管，所述收缩管固设于多管文丘里支撑花板上表面，所述扩散管固设于多管文丘里上花板下表面，若干所述第一文丘里管的喉管内均设有浆液喷头；
所述机械离心除雾单元包括第二上花板、第二下花板及若干固设于第二上花板及第二下花板之间的除雾器筒柱，所述除雾器筒柱包括第二外罩筒，所述第二外罩筒的中心位置沿第二外罩筒的长度方向设有冲洗水管，所述冲洗水管上分布有若干第二喷嘴，所述外罩筒内由上到下依次同心设有第二旋流板、第二文丘里管和第三旋流板。
2.根据权利要求1所述的一体化超洁净脱硫除尘装置，其特征在于：所述第一旋流板与第一外罩筒的内壁之间有一定的间隙，所述下花板边缘处环设有若干第一排水孔，若干所述紊合装置筒柱呈多层间隔分布，所述第一旋流板的叶片与水平面的夹角为25°～60°。
3.根据权利要求1所述的一体化超洁净脱硫除尘装置，其特征在于：若干所述第一文丘里管呈多层间隔分布，所述第一文丘里管的扩散管和收缩管的截面为圆形或正六边形。
4.根据权利要求1所述的一体化超洁净脱硫除尘装置，其特征在于：若干所述除雾器筒柱呈多层间隔分布，所述第二外罩筒顶端设有管帽，所述第二外罩筒上端侧壁设有第二排水孔，所述第二喷嘴靠近第二旋流板及第三旋流板的上方设置，所述第二旋流板与第三旋流板的叶片与水平面的夹角为30°～50°，所述第二旋流板与第三旋流板的相邻叶片水平投影重叠率为-5％～30％，所述第二旋流板与第三旋流板的内筒外径与外筒内径的比值为0.25～0.5，所述第二旋流板的叶片与水平面的夹角相对于第三旋流板的叶片与水平面的夹角要大。
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