CN107029523B - 泡沫洗涤器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种泡沫洗涤器。所述泡沫洗涤器包括洗涤塔、与所述洗涤塔连通的洗涤管、与所述洗涤塔底部连通的循环水槽及与所述循环水槽连接用于喷淋所述洗涤管内烟气的第一喷淋装置和用于喷淋所述洗涤塔内烟气的第二喷淋装置，所述第一喷淋装置包括设于所述洗涤管内的第一喷头；所述泡沫洗涤器还包括设于所述洗涤管内且填充有换热介质的第一锥形盘管，所述第一锥形盘管与所述第一喷头沿气流流动方向相对间隔设置。本发明还提供的泡沫洗涤器，可有效提高废气中SO2等物质的脱除效率，且除尘、净化废气效果好。

Description

泡沫洗涤器
技术领域
本发明涉及化工尾气处理技术领域，具体涉及泡沫洗涤器。
背景技术
大气中的SO2可形成硫酸雾及硫酸雨，在湿度高、气温低并有颗粒物存在时易形成硫酸雾，使雾霾天气增多并对人体健康造成危害。对此，国家出台不少政策以及法规来控制SO2的排放量。如在国标GB16297～1996中规定烟气排放标准SO2≤960mg/m3，如今面对日趋严峻的环境形势，GB31570～2015《石油炼制工业污染物排放标准》，要求现行企业2017年7月1日起执行：酸性气体回收装置的烟气排放标准SO2≤400mg/m3，而对于特别地区要求SO2≤100mg/m3。
目前国内外烟气脱硫分为干法脱硫和湿法脱硫，干法即采用粉状或粒状吸收剂或催化剂，而湿法即采用水、碱性溶液等吸收液，去除废气中含有的SO2等酸性物质。目前湿法脱硫应用最广，主要利用气体和液体充分接触，增加吸收液与污染物的碰撞概率，提高设备的脱硫效率。常见的湿法脱硫装置有：喷淋塔、文丘里洗涤器、板式(填料)塔等。
其中板式(填料)塔由塔板、填料、分布器等材料构成，与其它洗涤塔相比，填料易发生堵塞，设备投资较大，不具经济性；
喷淋塔是一种传统的湿法脱硫设备，影响喷淋效率的主要因素是液滴分布的均匀度、液滴粒径、粒径分布。在相同的喷淋条件下，雾化液滴粒径愈大其比表面积愈小，降低脱硫效率，但液滴粒径太小，易被汽化或者被气流带走，直接影响脱硫效率；
文丘里洗涤器使用动能形成液滴的单一流体喷嘴，烟气从进气管道出来之后，进入文丘里洗涤器发生烟气和液体激烈的接触，从而除去粉尘、硫氧化物等杂质，但当烟气污染物发生波动时，文丘里洗涤液流量不具备应急可调性，同时结构复杂、运行费用也较高。
因此，有必要提供一种新的工艺解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种可有效提高脱除效率，且除尘、净化废气效果好的泡沫洗涤器。
本发明的技术方案是：
一种泡沫洗涤器，包括洗涤塔、与所述洗涤塔连通的洗涤管、与所述洗涤塔底部连通的循环水槽及与所述循环水槽连接用于喷淋所述洗涤管内烟气的第一喷淋装置和用于喷淋所述洗涤塔内烟气的第二喷淋装置，所述第一喷淋装置包括设于所述洗涤管内的第一喷头；所述泡沫洗涤器还包括设于所述洗涤管内且填充有换热介质的第一锥形盘管，所述第一锥形盘管与所述第一喷头沿气流流动方向相对间隔设置。
优选的，所述第一锥形盘管的进出口端分别与所述循环水槽连接。
优选的，所述第二喷淋装置包括设于所述洗涤塔内的第二喷头，所述泡沫洗涤器还包括设于所述洗气塔内且填充有换热介质的第二锥形盘管，所述第二锥形盘管与所述第二喷头沿气流流动方向相对间隔设置。
优选的，所述第二锥形盘管的进口端与所述洗涤塔的排气口连接，所述第二锥形盘管的出口端与外界连通。
优选的，所述泡沫洗涤器还包括第一循环管道、第二循环管道、第一连通阀、第二连通阀、第三连通阀、第四连通阀和第五连通阀，其中，
所述第一循环管道的一端与所述洗涤塔的排气口连接，另一端与所述第一锥形盘管的进口端连接，所述第一连通阀设于所述第一循环管道；
所述第二循环管道的一端与所述第一锥形盘管的出口端连接，另一端与外界连通，所述第二连通阀设于所述第二循环管道；
所述第三连通阀设于连接所述循环水槽与所述第一锥形盘管进口端的管道上，所述第四连通阀设于连接所述第一锥形盘管出口端与所述循环水槽的管道上，所述第五连通阀设于连接所述洗涤塔的排气口与所述第二锥形盘管进口端的管道上；
切换所述第一连通阀、第二连通阀、第三连通阀和第四连通阀，控制所述第一锥形盘管内的换热介质切换；切换所述第五连通阀的工作状态，控制所述第二锥形盘管的工作状态。
优选的，所述第一锥形盘管的进口端与所述洗涤塔的排气口连接，所述第一锥形盘管的出口端与外界连通。
优选的，所述第二喷淋装置包括设于所述洗涤塔内的第二喷头，所述泡沫洗涤器还包括设于所述洗气塔内且填充有换热介质的第二锥形盘管，所述第二锥形盘管与所述第二喷头沿气流流动方向相对间隔设置。
优选的，所述第一锥形盘管的锥角为30°～75°，螺距为50～70mm。
优选的，所述第二锥形盘管的锥角为30°～75°，螺距为50～70mm。
优选的，所述第一喷头为双级逆喷。
与现有技术相比，本发明提供的泡沫洗涤器，有益效果在于：
一、所述泡沫洗涤器包括相连通的洗涤管和洗涤塔，在所述洗涤管内设置填充有换热介质的第一锥形盘管，高温烟气从洗涤管顶部进入，使所述第一锥形盘管的间隙成为气液直接接触并进行传热传质的最佳场所，且气液两相流依托所述第一锥形盘管形成稳定的泡沫层，提高了气液两相的换热效率和所述泡沫洗涤器的脱除效率。由于此泡沫层搭建于所述第一锥形盘管上，其物理强度、表面张力、泡沫层高度以及气液传质面积等都强于常规动力波助波层形成的泡沫层，脱除效果佳。
二、所述洗涤管内设置所述第一锥形盘管，加大了所述洗涤管内的急冷效果，当高温烟气含有部分粉尘时，因急冷效果会增大粉尘的脱除效率，提高除尘、净化废气的效果。
三、所述洗涤管内设置所述第一锥形盘管，使所述第一锥形盘管的上下表面会分别受到所述第一喷头喷射的液流与自上而下的气流的同时冲刷，且无死角，使之具有自清洁功能。
四、当所述第一锥形盘管内的换热介质为所述循环水槽中的吸收液时，利用未处理的高温烟气与所述第一锥形盘管内的换热介质进行换热，使循环水槽内的吸收液从常温加热到提升废气的抬升高度，所述第一锥形盘管不仅可以回收高温废气中的热量，节省能源，又可以保证所述洗涤塔内的正常工作，减少吸收剂的消耗，进一步提高所述洗涤器的脱除效率，降低二次污染。
五、所述洗涤塔内设置第二锥形盘管，所述第二锥形盘管内的换热介质为净化烟气，通过采用所述第二喷头喷出的吸收液与净化气换热，提高净化气的热值，提高其排放速度；且使排气温度达到露点之上，减轻对烟道和烟囱的腐蚀，提高污染物的扩散度；同时，降低进入所述循环水槽中吸收液的温度，保证喷淋效果，且可降低所述洗涤塔内对防腐工艺的技术要求，特别是当所述泡沫洗涤器用于脱硫及高温烟气处理时，可节省传统工艺中的外置烟气换热系统，具有减少设备投资及设备占地面积等优点。
六、所述第一锥形盘管内的换热介质可采用所述循环水槽中的吸收液，也可以采用所述洗涤塔排出的净化烟气，通过对所述循环水槽内的吸收液的水温、水位、净化烟气流量、温度等参数进行监测，使两种换热介质切换使用，可节约能耗。
附图说明
图1为本发明提供的泡沫洗涤器的实施例一的结构示意图；
图2为本发明提供的泡沫洗涤器的实施例二的结构示意图；
图3为本发明提供的泡沫洗涤器的实施例三的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
实施例一
请参阅图1，为本发明提供的泡沫洗涤器的实施例一的结构示意图。所述泡沫洗涤器100包括洗涤管11、洗涤塔12、循环水槽13、第一喷淋装置14、第一锥形盘管15、第二喷淋装置16和第二锥形盘管17。所述洗涤管11与所述洗涤塔12连通，所述循环水槽13设于所述洗涤塔12底部并与所述洗涤塔12连通；所述第一喷淋装置14与所述循环水槽13连接用于喷淋所述洗涤管11内的烟气；所述第一锥形盘管15设于所述洗涤管11内，内部填充有换热介质；所述第二喷淋装置16与所述循环水槽13连接用于喷淋所述洗涤塔12内的烟气；所述第二锥形盘管17设于所述洗涤塔12内，且内部填充有换热介质。
具体的，所述循环水槽13内盛装烟气吸收液，所述第一喷淋装置14包括第一循环泵141和与所述第一循环泵141的出口端连接的第一喷头142，所述第一喷头142设于所述洗涤管11内，所述第一循环泵141将所述循环水槽13内的吸收液泵送至所述洗涤管11内，用于喷淋洗涤由所述洗涤管11顶部进入的烟气。由所述第一喷头142喷射出的液相与所述洗涤管11内的气相呈逆流流动，以提高两者的换热效果。
所述第一锥形盘管15的进口端与所述循环水槽13连通，且其出口端同样与所述循环水槽13连通，使所述第一锥形盘管15内的换热介质为所述循环水槽13内的烟气吸收液。实际应用中，通过介质输送泵18将所述循环水槽13内的烟气吸收液泵送至所述第一锥形盘管15内，急冷烟气后回流至所述循环水槽13中。
需要说明的是，所述第一锥形盘管15的进口管可以设于其上锥面，对应的所述第一锥形盘管15的出口端设于其下锥面；也可以设计为所述第一锥形盘管15的进口端设于其下锥面，出口端设于其上锥面。优选的，所述第一锥形盘管15的进口端设于其下锥面，出口端设于其上端面，使得在所述第一锥形盘管15内的液相物流与进入所述洗涤管11内的气相物流呈逆向流动，提高两者的换热效果。
所述第一锥形盘管15与所述第一喷头142沿气流的流动方向相对间隔设置，且所述第一锥形盘管15呈倒锥形。高温烟气从洗涤管顶部进入，使所述第一锥形盘管15的间隙成为气液直接接触并进行传热传质的最佳场所，且气液两相流依托所述第一锥形盘管15形成稳定的泡沫层，提高了气液两相的换热效率和所述泡沫洗涤器的脱除效率。由于此泡沫层搭建于所述第一锥形盘管15上，其物理强度、表面张力、泡沫层高度以及气液传质面积等都强于常规动力波助波层形成的泡沫层，脱除效率佳。
优选的，所述第一锥形盘管15的锥角为30°～75°，螺距为50～70mm，其中，螺距的设计值与所述洗涤管11中泡沫层高度相当。通过设计合理的锥角和螺距，可进一步提高气液两相流在所述第一锥形盘管15上的泡沫层的稳定性。
同时，所述洗涤管11内设置所述第一锥形盘管15，加大了所述洗涤管11内的急冷效果，当高温烟气含有部分粉尘时，因急冷效果会增大粉尘的脱除效率，提高除尘、净化废气的效果；所述第一锥形盘管15的上下表面会分别受到所述第一喷头喷射的液流与自上而下的气流的同时冲刷，且无死角，使之具有自清洁功能。
本实施例中，所述第一锥形盘管15内的换热介质为所述循环水槽13中的吸收液时，利用未处理的高温烟气与所述第一锥形盘管15内的换热介质进行换热，使循环水槽13内的吸收液从常温加热到提升废气的抬升高度，所述第一锥形盘管15不仅可以回收高温废气中的热量，节省能源，又可以保证所述洗涤塔内的正常工作，减少吸收剂的消耗，进一步提高所述洗涤器的脱除效率，降低二次污染。
本实施方式中，所述洗涤管11采用一级逆喷方式进行热交换。优选的，所述洗涤管11采用双级逆喷方式进行热交换，其中，每一级逆喷是由一个所述第一锥形盘管15和一组所述第一喷头142组合形成，且每级逆喷装置沿气流方向间隔设置。
需要说明的是，实际应用中可以根据需要设计成多级逆喷方式进行热交换。
经所述洗涤管11净化后的烟气进入所述洗涤塔12内，在所述洗涤塔12内进行二次洗涤。
所述第二喷淋装置16包括第二循环水泵161和与所述第二循环水泵161的出口端连接的第二喷头162，所述第二喷头162喷射的液相物流与进入所述洗涤塔12内的气相物流呈逆向流动，以增加气液物流相的换热效率。
所述第二锥形盘管17设于所述洗涤塔12内，其进口端与所述洗涤塔12的排气口连接，出口端与外界连通。即采用在所述洗涤塔12内净化后的烟气作为所述第二锥形盘管17内的换热介质。通过采用所述第二喷头162喷出的吸收液与净化气换热，提高净化气的热值，提高其排放速度；且使排气温度达到露点之上，减轻对烟道和烟冲的腐蚀，提高污染物的扩散度；同时，降低进入所述循环水槽13中吸收液的温度，保证喷淋效果，且可降低所述洗涤塔12内对防腐工艺的技术要求，特别是当所述泡沫洗涤器100用于脱硫剂高温烟气处理时，可节省传统工艺中的外置烟气换热系统，具有减少设备投资等优点。
优选的，所述第二锥形盘管17的进口端设于其下锥面，所述第二锥形盘管17的出口端设于其上锥面，从而在所述第二锥形盘管17内的气流与所述第二喷头162喷出的液体呈逆向流动，提高换热效果。
所述第二锥形盘管17的设计参数参照所述第一锥形盘管15的设计，其锥角为30°～75°，螺距为50～70mm。
实施例二
请参阅图2，为本发明提供的泡沫洗涤器的实施例二的结构示意图。所述泡沫洗涤器200与实施例一所述的泡沫洗涤塔100基本相同，不同的是，所述第一锥形盘管25内的换热介质不同。
具体的，所述第一锥形盘管25的进口端与所述洗涤塔22的排气口连接，而所述第一锥形盘管25的出口端与外界连通。即所述第一锥形盘管25内的换热介质为所述洗涤塔22排出的净化气。
本实施例中，所述第一锥形盘管25的技术效果与实施例一相同。且所述泡沫洗涤器200具有构件少、投放少、成本低等优点。
且本实施例中，所述洗涤塔22内没有设置第二锥形盘管，当然为了进一步加强所述洗涤塔22内烟气净化效果，在所述洗涤塔22内同样可以增设与实施例一结构相同的第二锥形盘管；且增设的第二锥形盘管内的换热介质以采用所述洗涤塔22排出的净化气，也可以使用所述循环水槽23内的烟气吸收液。
实施例三
请参阅图3，为本发明提供的泡沫洗涤器的实施例三的结构示意图。所述泡沫洗涤器300与实施例一所述的泡沫洗涤器100基本相同，不同点在于，所述泡沫洗涤器300还包括切换装置39。
具体的，所述切换装置39包括第一循环管道391、第二循环管道392、第一连通阀393、第二连通阀394、第三连通阀395、第四连通阀396和第五连通阀397，其中，
所述第一循环管道391的一端与所述洗涤塔32的排气口连接，另一端与所述第一锥形盘管35的进口端连接，所述第一连通阀393设于所述第一循环管道391；
所述第二循环管道392的一端与所述第一锥形盘管35的出口端连接，另一端与外界连通，所述第二连通阀394设于所述第二循环管道392；
所述第三连通阀395设于连接所述循环水槽33与所述第一锥形盘管35进口端的管道上，所述第四连通阀396设于连接所述第一锥形盘管35出口端与所述循环水槽33的管道上，所述第五连通阀397设于连接所述洗涤塔32的排气口与所述第二锥形盘管37进口端的管道上。通过切换所述第一连通阀393、第二连通阀394、第三连通阀395和第四连通阀396，控制所述第一锥形盘管35内的换热介质切换；通过切换所述第五连通阀397的工作状态，控制所述第二锥形盘管37的工作状态。
具体的，当所述第一锥形盘管35内的换热介质为所述循环水槽33内的烟气吸收液时，所述第一连通阀393、第二连通阀394关闭，所述第三连通阀395、第四连通阀396和第五连通阀397开启；
当所述第一锥形盘管35内的换热介质为所述洗涤塔32的净化气时，所述第一连通阀393、第二连通阀394开启，所述第三连通阀395、第四连通阀396关闭；所述第五连通阀397根据所述洗涤塔32内的净化气气量、所述洗涤管31内的高温烟气量等参数选择开启或关闭，通过控制所述第五连通阀397的开启或关闭，控制所述第二锥形盘管37工作或不工作。
本实施例中，所述第一锥形盘管35内的换热介质可采用所述循环水槽中的吸收液，也可以采用所述洗涤塔排出的净化烟气，通过对所述循环水槽内的吸收液的水温、水位、净化烟气流量、温度等参数进行监测，使两种换热介质切换使用，可节约能耗；且所述第二锥形盘管37也可以根据具体的情况开启或关闭，使用较为灵活。
需要说明的是，本发明提供的泡沫洗涤塔，不仅适用于脱硫，还适用于其他高温烟气处理。
与现有技术相比，本发明提供的泡沫洗涤器，有益效果在于：
一、所述泡沫洗涤器包括相连通的洗涤管和洗涤塔，在所述洗涤管内设置填充有换热介质的第一锥形盘管，高温烟气从洗涤管顶部进入，使所述第一锥形盘管的间隙成为气液直接接触并进行传热传质的最佳场所，且气液两相流依托所述第一锥形盘管形成稳定的泡沫层，提高了气液两相的换热效率和所述泡沫洗涤器的脱除效率。由于此泡沫层搭建于所述第一锥形盘管上，其物理强度、表面张力、泡沫层高度以及气液传质面积等都强于常规动力波助波层形成的泡沫层，脱除效果佳。
二、所述洗涤管内设置所述第一锥形盘管，加大了所述洗涤管内的急冷效果，当高温烟气含有部分粉尘时，因急冷效果会增大粉尘的脱除效率，提高除尘、净化废气的效果。
三、所述洗涤管内设置所述第一锥形盘管，使所述第一锥形盘管的上下表面会分别受到所述第一喷头喷射的液流与自上而下的气流的同时冲刷，且无死角，使之具有自清洁功能。
四、当所述第一锥形盘管内的换热介质为所述循环水槽中的吸收液时，利用未处理的高温烟气与所述第一锥形盘管内的换热介质进行换热，使循环水槽内的吸收液从常温加热到提升废气的抬升高度，所述第一锥形盘管不仅可以回收高温废气中的热量，节省能源，又可以保证所述洗涤塔内的正常工作，减少吸收剂的消耗，进一步提高所述洗涤器的脱除效率，降低二次污染。
五、所述洗涤塔内设置第二锥形盘管，所述第二锥形盘管内的换热介质为净化烟气，通过采用所述第二喷头喷出的吸收液与净化气换热，提高净化气的热值，提高其排放速度；且使排气温度达到露点之上，减轻对烟道和烟囱的腐蚀，提高污染物的扩散度；同时，降低进入所述循环水槽中吸收液的温度，保证喷淋效果，且可降低所述洗涤塔内对防腐工艺的技术要求，特别是当所述泡沫洗涤器用于脱硫及高温烟气处理时，可节省传统工艺中的外置烟气换热系统，具有减少设备投资及设备占地面积等优点。
六、所述第一锥形盘管内的换热介质可采用所述循环水槽中的吸收液，也可以采用所述洗涤塔排出的净化烟气，通过对所述循环水槽内的吸收液的水温、水位、净化烟气流量、温度等参数进行监测，使两种换热介质切换使用，可节约能耗。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种泡沫洗涤器，其特征在于，包括洗涤塔、与所述洗涤塔连通的洗涤管、与所述洗涤塔底部连通的循环水槽及与所述循环水槽连接用于喷淋所述洗涤管内烟气的第一喷淋装置、用于喷淋所述洗涤塔内烟气的第二喷淋装置、设于所述洗涤管内且填充有换热介质的第一锥形盘管、设于所述洗涤塔内且填充有换热介质的第二锥形盘管和切换装置，其中：
所述第一喷淋装置包括设于所述洗涤管内的第一喷头；
所述第二喷淋装置包括设于所述洗涤塔内的第二喷头；
所述第一锥形盘管与所述第一喷头沿气流流动方向相对间隔设置，所述第一锥形盘管的进出口端分别与所述循环水槽连接；
所述第二锥形盘管与所述第二喷头沿气流流动方向相对间隔设置，所述第二锥形盘管的进口端与所述洗涤塔的排气口连接，所述第二锥形盘管的出口端与外界连通；
所述切换装置包括第一循环管道、第二循环管道、第一连通阀、第二连通阀、第三连通阀、第四连通阀和第五连通阀，其中，
所述第一循环管道的一端与所述洗涤塔的排气口连接，另一端与所述第一锥形盘管的进口端连接，所述第一连通阀设于所述第一循环管道；
所述第二循环管道的一端与所述第一锥形盘管的出口端连接，另一端与外界连通，所述第二连通阀设于所述第二循环管道；
所述第三连通阀设于连接所述循环水槽与所述第一锥形盘管进口端的管道上，所述第四连通阀设于连接所述第一锥形盘管出口端与所述循环水槽的管道上，所述第五连通阀设于连接所述洗涤塔的排气口与所述第二锥形盘管进口端的管道上；
切换所述第一连通阀、第二连通阀、第三连通阀和第四连通阀，控制所述第一锥形盘管内的换热介质切换；切换所述第五连通阀的工作状态，控制所述第二锥形盘管的工作状态。
2.根据权利要求1所述的泡沫洗涤器，其特征在于，所述第一锥形盘管的锥角为30°~75°，螺距为50~70mm。
3.根据权利要求1或2任一项所述的泡沫洗涤器，其特征在于，所述第二锥形盘管的锥角为30°~75°，螺距为50~70 mm。
4.根据权利要求3所述的泡沫洗涤器，其特征在于，所述洗涤管采用双级逆喷。
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