CN107081044A - 一种气液卷吸的混合装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种气液卷吸的混合装置和方法。本发明涉及一种烟气与净化液之间进行物理混合的装置与方法,解决了气流冲击液面的气液接触方式中，净化液捕集体间歇性和阵发性激发而造成气液混合不充分的问题。在气流冲击液面时，该方法通过液相稳流装置和两相导流装置调节净化液液面的稳定，通过气相分流增压装置和两相导流装置调节净化液捕集体的高频激发，通过卷吸腔和两相导流装置控制气液混合空间，强化气液卷吸混合效果，最终使净化腔内的气液充分混合，有害气体中的有害成分与净化液充分接触，降低有害成分逃逸几率，提高净化效率。

Description

一种气液卷吸的混合装置和方法

技术领域

本发明涉及一种烟气与净化液之间进行物理混合的装置与方法，具体为一种气液卷吸的混合装置和方法可使气液两相发生稳定的卷吸混合效果，强化净化液对烟气中的有害物质的净化效果，适用于对含有呼吸性粉尘、SO₂、氨气等有害烟气的净化。

背景技术

气液接触混合是有害烟气与净化液混合而完成净化的重要方式，能够处理高湿、高温及含有硫化物、氨气、烟尘等的废气。是传统矿业、冶金、化工、水泥、工业窑炉等高排放行业烟气净化常用的方法；在烟气排放越来越严格的情况下，煤炭和生物质散烧的烟气排放也受到重视，气液接触混合方式特别适合于分散、小型的散烧装置的烟气后处理。

通过气流冲击液面，在净化腔内形成液滴、液幕、液泡等净化液的捕集体，从而在净化腔内形成气-液的实质性混合，是一种常用的气液接触混合方式。然而现有设备在运行过程中，没有有效的控制气相和液相的流动性，使有害气流激发净化液过程中具有明显阵发性和间歇性，在净化腔内的捕集体与有害气流间形成了较大的无效接触空间，达不到气液充分混合的效果，为气流中的有害物质的逃逸提供了可能的时间和空间，综合净化效率降低。

本发明开发了一种能使气液接触混合方式达到气液卷吸状态的装置，并通过一定的结构参数的设定，发明了稳定净化液激发的方法和强化气液卷吸混合的方法，缩短了净化腔中捕集体与有害气流间的空间，使气液混合更为充分，有效提高综合净化效率。

发明内容

本发明针对气流冲击液面的气液接触方式中，净化液捕集体间歇性和阵发性激发而造成气液混合不充分，而发明的一种气液卷吸的混合装置和方法。

在气流冲击液面时，通过液相稳流装置和两相导流装置调节净化液液面的稳定，通过气相分流增压装置和两相导流装置调节净化液捕集体的高频激发，通过卷吸腔和两相导流装置控制气液混合空间，强化气液卷吸混合效果，最终使净化腔内的气液充分混合，有害气体中的有害成分与净化液充分接触，降低有害成分逃逸几率，提高净化效率。

本发明采用的技术方案是：一种气液卷吸的混合装置，包括工作腔、进气管、排气管和风机，进气管和排气管设置于工作腔的上部，排气管与风机连接；所述工作腔内盛装净化液，并通过风机形成负压环境；所述进气管安装于工作腔的中心，其底端正对且接近净化液的液面，工作腔以进气管为中心分隔成两个腔体；各腔体内，由液面向排气口的方向顺次设置卷吸腔和净化腔；所述卷吸腔与进气管底端连接，其入口连通进气管，出口指向工作腔的一侧，并与工作腔侧壁之间留有气流通道；所述卷吸腔由气相分流增压装置、两相导流装置和耳型板组成，所述气相分流增压装置为等腰三角形折板，其两边为内凹的弧形边，顶端正对进气管的出口；所述两相导流装置为S型折板，对称设置在气相分流增压装置的外侧，底边伸入到液面内，其上部设有小孔，中间部分为实体导流板，下部均布直径较大的孔；所述耳型板固连在进气管的底口，其曲率较大的一端与进气通道连接，使进气通道的末端向两侧平滑过度，分别与气相分流增压装置的弧形边形成气流通道，引导烟气切向激发液面形成捕集体，另一端向其工作腔一侧延伸，并在端部垂直连接一折板；所述净化腔由耳型板和M型脱水板组成，M型脱水板设置于耳型板的上方，其两端与工作腔固定，一侧与工作腔连接，另一侧连接折板，并与进气管之间留有气流通道。

所述进气管的底端与液面的距离为±2cm。

所述进气通道的末端与气相分流增压装置形成的气流通道的切向与液面成30~45°夹角，引导烟气切向激发液面，形成捕集体。

所述两相导流装置的底边缘浸入液面20-30厘米，为净化液面的稳定提供阻力。

所述两相导流装置上部小孔的直径为0.6-1cm，孔隙率10%~2%；下部孔的直径为2-3cm。

所述耳型板的上面分别设置斜拉板，斜拉板的底边与耳型板顶面固连，顶边相交并与进气管连接，斜拉板的两端与工作腔固连。

所述液面下设置液相稳流装置，其纵截面为正曲边梯形，两曲边为内凹的弧形结构，上面均布透水孔，液相稳流装置的两端与工作腔侧面固连，使工作腔形成左右两腔室。

所述M型脱水板距卷吸腔顶部25-30cm处设置，其折板长5-8cm，对卷吸腔过来的气体和液体进行收集，达到脱水效果。

所述排气管对称设置在进气管的两侧，其顶端相交并连接风机。

所述工作腔为正方体，中间由隔板分隔。

一种气液卷吸的混合方法，具体步骤为：1）在双工作腔1的气液卷吸混合装置中，风机运行，使工作腔保持负压，带动烟气气流从中间进入；经过两相导流装置与气相分流增压装置引导气流冲击液面，并将激发的液相以卷吸形式携带进入卷吸腔，达到气液充分混合的效果；

2）气液混合物在卷吸腔中运动时，一部分从卷吸腔上部流过，经过耳型板的直角折板后，气液混合物改变原有分布形态和流动性，以扰流方式越过直角折板，强化气液的混合效果；一部分从卷吸腔下部流过与两相导流装置上部的带孔板及中间的导流板接触，气液混合物在经过导流板和带孔板时，液相在高速情况下被切割而细化，增大气液接触面积，强化混合效果；两相导流装置下段的带孔板为净化液液面在左右两腔室内流动提供阻力，使气流激发液面时液面保持相对稳定，保证了净化液捕集体的激发频率；

3）然后气流通过净化腔再通过M型脱水板脱水，形成洁净气流被风机抽出；

4）液面下的液相稳流装置平衡气液卷吸时液面两端的压差，进一步稳定气流激发液面时液面的稳定性，保证了捕集体激发的频率，压缩捕集体与烟气混合过程的非耦合空间。

本发明的有益效果是：本发明解决了气流冲击液面的气液接触方式中，净化液捕集体间歇性和阵发性激发而造成气液混合不充分的问题。在气流冲击液面时，该方法通过液相稳流装置和两相导流装置调节净化液液面的稳定，通过气相分流增压装置和两相导流装置调节净化液捕集体的高频激发，通过卷吸腔和两相导流装置控制气液混合空间，强化气液卷吸混合效果，最终使净化腔内的气液充分混合，有害气体中的有害成分与净化液充分接触，降低有害成分逃逸几率，提高净化效率。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为耳型板的结构示意图。

附图3为M型脱水板结构示意图。

附图4为两相导流装置结构的侧视图。

附图5为气相分流增压装置纵截面图。

附图6为气相分流增压装置结构的侧视图。

附图7为液相稳流装置的纵截面图。

附图8为液相稳流装置的侧视图。

图中，1.工作腔，2.进气管，3.排气管，4.风机，5.卷吸腔，6.净化腔，7. 液相稳流装置，7-1.孔，8.气相分流增压装置，9.两相导流装置，9-1.孔，9-2.导流板，9-3.孔，10.耳型板，11斜拉板，12.折板，13. M型脱水板，14.折板， 15.进水口，16.排污口。

具体实施方式

如附图1所示，一种气液卷吸的混合装置，包括工作腔1、进气管2、排气管3和风机4，进气管2和排气管3设置于工作腔1的上部，排气管3与风机4连接；所述工作腔1内盛装净化液，并通过风机4形成负压环境；所述进气管2安装于工作腔1的中心，其底端正对且接近净化液的液面，工作腔1以进气管2为中心分隔成两个腔体；各腔体内，由液面向排气口的方向顺次设置卷吸腔5和净化腔6；所述卷吸腔5与进气管2底端连接，其入口连通进气管2，出口指向工作腔1的一侧，并与工作腔1侧壁之间留有气流通道；所述卷吸腔5由气相分流增压装置8、两相导流装置9和耳型板10组成，所述气相分流增压装置8为等腰三角形折板，其两边为内凹的弧形边，顶端正对进气管2的出口；所述两相导流装置9为S型折板，对称设置在气相分流增压装置8的外侧，底边伸入到液面内，其上部设有小孔9-1，中间部分为实体导流板9-2，下部均布直径较大的孔9-3；所述耳型板10固连在进气管2的底口，其曲率较大的一端与进气通道3连接，使进气通道3的末端向两侧平滑过度，分别与气相分流增压装置8的弧形边形成气流通道，引导烟气切向激发液面形成捕集体，另一端向其工作腔1一侧延伸，并在端部垂直连接一折板12；所述净化腔6由耳型板10和M型脱水板13组成，M型脱水板13设置于耳型板10的上方，其两端与工作腔1固定，一侧与工作腔1连接，另一侧连接折板14，并与进气管2之间留有气流通道。

所述进气管2的底端与液面的距离为±2cm。

所述进气通道3的末端与气相分流增压装置8形成的气流通道的切向与液面成30~45°夹角，引导烟气切向激发液面，形成捕集体。

所述两相导流装置9的底边缘浸入液面20-30厘米，为净化液面的稳定提供阻力。

所述两相导流装置9上部小孔9-1的直径为0.6-1cm，孔隙率10%~2%；下部孔的直径为2-3cm。

所述耳型板10的上面分别设置斜拉板11，斜拉板11的底边与耳型板10顶面固连，顶边相交并与进气管2连接，斜拉板11的两端与工作腔1固连。

所述液面下设置液相稳流装置7，其纵截面为正曲边梯形，两曲边为内凹的弧形结构，上面均布透水孔7-1，液相稳流装置7的两端与工作腔1侧面固连，使工作腔1形成左右两腔室。

所述M型脱水板13距卷吸腔5顶部25-30cm处设置，其折板12长5-8cm，对卷吸腔5过来的气体和液体进行收集，达到脱水效果。

所述排气管3对称设置在进气管2的两侧，其顶端相交并连接风机4。

所述工作腔1为正方体，中间由隔板分隔。

一种气液卷吸的混合方法，具体步骤为：1）在双工作腔1的气液卷吸混合装置中，风机4运行，使工作腔1保持负压，带动烟气气流从中间进入；经过两相导流装置9与气相分流增压装置8引导气流冲击液面，并将激发的液相以卷吸形式携带进入卷吸腔5，达到气液充分混合的效果；

2）气液混合物在卷吸腔5中运动时，一部分从卷吸腔5上部流过，经过耳型板10的直角折板12后，气液混合物改变原有分布形态和流动性，以扰流方式越过直角折板12，强化气液的混合效果；一部分从卷吸腔5下部流过与两相导流装置9上部的带孔板及中间的导流板9-2接触，气液混合物在经过导流板9-2和带孔板时，液相在高速情况下被切割而细化，增大气液接触面积，强化混合效果；两相导流装置9下段的带孔板为净化液液面在左右两腔室内流动提供阻力，使气流激发液面时液面保持相对稳定，保证了净化液捕集体的激发频率；

3）然后气流通过净化腔6再通过M型脱水板13脱水，形成洁净气流被风机抽出；

4）液面下的液相稳流装置7平衡气液卷吸时液面两端的压差，进一步稳定气流激发液面时液面的稳定性，保证了捕集体激发的频率，压缩捕集体与烟气混合过程的非耦合空间。

实施例

如图2所示，所述耳型板10选用3-5mm厚板材，在其曲率较大的一端形成一个卷吸空间，使气液充分卷吸，使气体中的有害成分尽可能的被净化液的捕集体捕捉，增强净化效率；并通过末端的直角折板12强制改变气液混合物的流动方向，进一步改变气液混合物在净化腔内的分布状态，强化气液混合状态，降低有害成分逃逸的可能空间。

如图7、8所示，所述液相稳流装置7的孔径约为2-3cm，放置于气液卷吸混合装置的中间接近于底面位置，其作用为连接两个工作腔1，在工作腔1的左右两室形成一个连通器，左右两室的液相通过通孔联通流动，使整个工作腔1内的液面保持相对稳定，避免因气流携带走液相而引起液面的大幅波动。

如图5、6所示，所述气相分流增压装置8选用3-5mm厚板材，放置于液相稳流装置7的上方某一位置，气相分流增压装置8与耳型板10形成约12-18cm通道，使该通道切向与液面成30~45°的角度，引导烟气切向激发液面，形成捕集体；进气管2末端平滑过度，其切线与液面成30~45°，进气管2末端与液面距离保持±2cm（被液面淹没2cm或远离液面2cm）。气相分流增压装置8的作用是使烟气气流分别冲向两个卷吸腔5，气流通道变窄，气相流动速度加大，对液相的冲击力增大。

如图1、4所示，所述两相导流装置9选用3-5mm厚的S型折板，其上部分孔径约为0.6-1cm，孔隙率10%~20%，分布相对较为密集，其作用有两方面，其一，气液混合物在抵达两相导流装置9后，与上部分孔板相碰撞，部分气液混合物从孔板上部分流过，另外小部分从孔板下部分流过，这一过程使气液流动方向改变，接触增强；其二，使净化液捕集体细化，捕尘效果增强，在气液混合物通过孔板时，受到孔板的扰动，在孔边缘，由于孔板与液相表面的作用，高速流动的净化液将被切割而细化；其中间部分为实心板，其作用是将进气口气体引向卷吸腔，增强卷吸效果；其下半部分孔径约为2-3cm，下半部分边缘深入液面20-30 cm处，为净化液面的稳定提供阻力。两相导流装置9的总长度根据整体装置的大小和实验的经验参数确定。

如图3所示，所述M型脱水板13选用3-5mm厚的M型折板，与卷吸腔5错对安装，距卷吸腔5顶部25-30cm处；M型脱水板13有两个脱水腔，在尾部有一折板14，折板14长度5-8cm，对经过卷吸腔5而随洁净气流跑出的液体进行收集，达到脱水效果。

Claims (10)

1.一种气液卷吸的混合装置，包括工作腔、进气管、排气管和风机，进气管和排气管设置于工作腔的上部，排气管与风机连接；所述工作腔内盛装净化液，并通过风机形成负压环境；所述进气管安装于工作腔的中心，其底端正对且接近净化液的液面，工作腔以进气管为中心分隔成两个腔体；其特征在于，各腔体内，由液面向排气口的方向顺次设置卷吸腔和净化腔；所述卷吸腔与进气管底端连接，其入口连通进气管，出口指向工作腔的一侧，并与工作腔侧壁之间留有气流通道；所述卷吸腔由气相分流增压装置、两相导流装置和耳型板组成，所述气相分流增压装置为等腰三角形折板，其两边为内凹的弧形边，顶端正对进气管的出口；所述两相导流装置为S型折板，对称设置在气相分流增压装置的外侧，底边伸入到液面内，其上部设有小孔，中间部分为实体导流板，下部均布直径较大的孔；所述耳型板固连在进气管的底口，其曲率较大的一端与进气通道连接，使进气通道的末端向两侧平滑过度，分别与气相分流增压装置的弧形边形成气流通道，引导烟气切向激发液面形成捕集体，另一端向其工作腔一侧延伸，并在端部垂直连接一折板；所述净化腔由耳型板和M型脱水板组成，M型脱水板设置于耳型板的上方，其两端与工作腔固定，一侧与工作腔连接，另一侧连接折板，并与进气管之间留有气流通道。

2.根据权利要求1所述的一种气液卷吸的混合装置，其特征在于，所述进气管的底端与液面的距离为±2cm。

3.根据权利要求1所述的一种气液卷吸的混合装置，其特征在于，所述进气通道的末端与气相分流增压装置形成的气流通道的切向与液面成30~45°夹角，引导烟气切向激发液面，形成捕集体。

4.根据权利要求1所述的一种气液卷吸的混合装置，其特征在于，所述两相导流装置的底边缘浸入液面20-30厘米，为净化液面的稳定提供阻力。

5.根据权利要求1所述的一种气液卷吸的混合装置，其特征在于，所述两相导流装置上部小孔的直径为0.6-1cm，孔隙率10%~2%；下部孔的直径为2-3cm。

6.根据权利要求1所述的一种气液卷吸的混合装置，其特征在于，所述耳型板的上面分别设置斜拉板，斜拉板的底边与耳型板顶面固连，顶边相交并与进气管连接，斜拉板的两端与工作腔固连。

7.根据权利要求1所述的一种气液卷吸的混合装置，其特征在于，所述液面下设置液相稳流装置，其纵截面为正曲边梯形，两曲边为内凹的弧形结构，上面均布透水孔，液相稳流装置的两端与工作腔侧面固连，使工作腔形成左右两腔室。

8.根据权利要求1所述的一种气液卷吸的混合装置，其特征在于，所述M型脱水板距卷吸腔顶部25-30cm处设置，其折板长5-8cm，对卷吸腔过来的气体和液体进行收集，达到脱水效果。

9.根据权利要求1所述的一种气液卷吸的混合装置，其特征在于，所述排气管对称设置在进气管的两侧，其顶端相交并连接风机。

10.利用权利要求1-9任意一项权利要求所述的一种气液卷吸的混合装置进行气液卷吸的混合方法，其特征在于，具体步骤为：

1）在双工作腔的气液卷吸混合装置中，风机运行，使工作腔保持负压，带动烟气气流从中间进入；经过两相导流装置与气相分流增压装置引导气流冲击液面，并将激发的液相以卷吸形式携带进入卷吸腔，达到气液充分混合的效果；

2）气液混合物在卷吸腔中运动时，一部分从卷吸腔上部流过，经过耳型板的直角折板后，气液混合物改变原有分布形态和流动性，以扰流方式越过直角折板，强化气液的混合效果；一部分从卷吸腔下部流过与两相导流装置上部的带孔板及中间的导流板接触，气液混合物在经过导流板和带孔板时，液相在高速情况下被切割而细化，增大气液接触面积，强化混合效果；两相导流装置下段的带孔板为净化液液面在左右两腔室内流动提供阻力，使气流激发液面时液面保持相对稳定，保证了净化液捕集体的激发频率；

3）然后气流通过净化腔再通过M型脱水板脱水，形成洁净气流被风机抽出；

4）液面下的液相稳流装置平衡气液卷吸时液面两端的压差，进一步稳定气流激发液面时液面的稳定性，保证了捕集体激发的频率，压缩捕集体与烟气混合过程的非耦合空间。