CN107626199A - 一种烟气净化反应器及烟气净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的烟气净化反应器及烟气净化系统，烟气净化反应器包括壳体、浆液管道和至少一段中心线在上下方向延伸的螺旋导流板；所述壳体内形成反应空间；所述浆液管道的一端伸入所述反应空间上部形成浆液供给口；所述螺旋导流板安装在壳体内，并位于所述浆液供口下方。这样，从浆液管道供给的吸收剂浆液就可以流向螺旋导流板，并沿螺旋导流板沿螺旋轨迹流动。在沿螺旋轨迹流动过程中，在离心作用力、重力及壳体及螺旋导流板的反作用力作用下，吸收剂浆液与螺旋导流板、壳体内壁进行碰撞，进而有利于吸收剂浆液与反应空间内的烟气进行接触、混合并反应，有利于提高吸收剂对污染物的吸收效率，提高烟气净化效果。

Description

一种烟气净化反应器及烟气净化系统

技术领域

本发明涉及烟气净化反应器技术，具体涉及一种烟气净化反应器，还涉及一种包括该烟气净化反应器的烟气净化系统。

背景技术

当前，火力发电和金属冶炼等企业生产中会由于燃煤燃料而产生烟气；这些烟气中含有SO₂及NO_X等污染物，这些污染物已经成为大气污染的主要根源。

目前，有多种对烟气进行净化方法，根据原理不同，有吸收法、吸附法、催化转化法、生物法及等离子法等。其中，吸收法是最常用的方式，其主要原理是通过吸收将烟气中的污染物分离出来，进而达到除去SO₂及NO_X等污染物的目的。

现有利用吸收法净化烟气的系统包括烟气净化反应器，利用烟气净化反应器可以通过吸收剂对烟气中污染物进行吸收，实现对烟气进行净化，然后将净化后的烟气再排出或进行其他处理；被吸收的污染物可以进行无害化处理或进行相应的回收。

本专利申请人首先提出利用企业产生的废渣与水制成吸收剂浆液，用吸收剂浆液作为吸收剂来吸收烟气污染物的技术方案。基于该技术方案，在美国专利文献US8,119,083B2提出一种可以实现气、液、固三相接触的烟气净化反应器(多相反应器)。该烟气净化反应器利用配合的锥形圈与锥体形成锥体结构件；吸收剂浆液在自上而下流动过程中，会顺序流动到锥体和锥形圈上表面，并沿其上表面流动到锥形圈的内口或锥体周边下落，进而在锥形圈内口和锥体周边形成不同直径的多道环形水幕墙；烟气在自上而下的流动中会在锥体结构件的引导下改变流速和方向并穿过水幕墙，实现吸收剂浆液和烟气的充分接触，保证吸收剂对烟气中污染物的吸收。

在已知烟气净化反应器的基础上，如何进一步提高吸收剂对污染物的吸收效率，提高烟气净化效果，是本领域技术人员持续努力的方向。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种烟气净化反应器，利用该烟气净化反应器，可以提高吸收剂对污染物的吸收效率，提高烟气净化效果。

本发明的第二个目的在于提供一种包括上述烟气净化反应器的烟气净化系统。

本发明提供的烟气净化反应器包括壳体、浆液管道和至少一段中心线在上下方向延伸的螺旋导流板；所述壳体内形成反应空间；所述浆液管道的一端伸入所述反应空间的上部，并形成浆液供给口；所述螺旋导流板安装在壳体内，并位于所述浆液供口下方。利用该烟气净化反应器，从浆液管道供给的吸收剂浆液可以流向螺旋导流板，并沿螺旋导流板沿螺旋轨迹流动。在沿螺旋轨迹流动过程中，在离心作用力、重力及壳体及螺旋导流板的反作用力作用下，吸收剂浆液会与螺旋导流板、壳体内壁进行反复碰撞，进而促进反应空间内烟气与吸收剂浆液之间的接触、混合及反应，进而有利于提高吸收剂对污染物的吸收效率，提高烟气净化效果。

进一步的技术方案中，所述螺旋导流板的外边沿与所述壳体的内壁面相配合，所述螺旋导流板内边沿向壳体中心线延伸。这样，使螺旋导流板与壳体内壁保持配合，可以利用旋转离心力，使吸收剂浆液与壳体进行碰撞，提高烟气与浆液的混合效果。

进一步的可选技术方案中，壳体内可以设置立柱，所述螺旋导流板的内边沿与所述立柱外表面配合，所述螺旋导流板外边沿向壳体内壁面延伸。

进一步的技术方案中，反应空间内至少包括两层上下布置的螺旋导流板。通过使浆液在上下布置的螺旋导流板之间流动，可以强化浆液与烟气的碰撞、接触及混合，以进一步促进吸收剂对污染物的吸收，提高烟气净化效果。优选技术方案中，上下布置的螺旋导流板可以具有不同的参数，如具有不同螺旋角度、不同线数、不同螺距、不同的外径或/和内径、不同旋转方向的螺旋导流板。

进一步的技术方案中，至少包括两层上下布置的螺旋导流板，上层螺旋导流板外边沿曲线半径大于下层螺旋导流板外边沿曲线半径，在横向方向上，下层螺旋导流板的数量多于上层螺旋导流板的数量，所述上层螺旋导流板为多线螺旋，其线数不小于下层螺旋导流板的数量；或者上层螺旋导流板外边沿曲线半径小于下层螺旋导流板外边沿曲线半径；在横向方向上，下方螺旋导流板的数量少于上方螺旋导流板的数量。这样可以使浆液沿不同螺旋导流板流动，进而在不同离心力作用下进行流动，使浆液中固体颗粒以不同速度移动，提高浆液与烟气的碰撞、接触及混合效果，进一步促进吸收剂对污染物的吸收效率，提高烟气净化效果。

进一步的技术方案中，烟气净化反应器至少包括两层上下布置的螺旋导流板；还包括径向混流导向装置，所述径向混流导向装置位于上层螺旋导流板的下端与下层螺旋导流板的上端之间。相对于螺旋导流板导流作用，径向混流导向装置可以迫使浆液或烟气在径向方向上流动，以促进浆液及烟气的接触、混合及反应，提高吸收剂对污染物的吸收效率。

进一步的技术方案中，径向混流导向装置为下述之一：

(一)导流锥圈，所述导流锥圈包括渐缩段，在从上向下的方向上，所述渐缩段的截面积逐渐减小；

(二)导流锥体，所述导流锥体具有尖端朝向上方的锥形面；

(三)配合使用锥形圈与锥体。所述锥形圈可以位于上部，锥体位于下部，或者相反设置。

进一步的技术方案中，螺旋导流板至少为双线螺旋，即包括至少两个平行延伸的螺旋导流支板。双线或多线螺旋结构可以在预定反应空间内，更好地促进浆液与烟气的吸收。

进一步的技术方案中，还包括浆液分配板，所述浆液分配板位于所述浆液供给口的下方。通过设置浆液分配板，可以将浆液供给口提供吸收剂浆液进行分配，以引导预定量的吸收剂浆液流到螺旋导流板的预定位置，充分利用螺旋导流板的引导及离心作用，促进浆液与烟气的接触、混合及反应。浆液分配板可以根据实际需要形成锥形面及其他适合的表面。

考虑到浆液在离心力作用下，中间部分浆液向外甩出，可以使所述螺旋导流板内边沿曲线半径为所述壳体内壁半径的1/5-1/4，即在中间部分形成一空的无浆液区域，利用该无浆液区域设置立柱或为烟气流动提供空间，进而更有效地利用反应空间；还可以适当设置螺旋导流板，形成内边沿向下倾斜的斜螺旋面导体。

优选技术方案中，所述螺旋导流板可绕其中心线旋转地安装在所述壳体内。这样，通过旋转螺旋导流板，可以方便地调整螺旋导流板的位置，以适应不同工况需要，也可以适当设置螺旋导流板，使螺旋导流板可以在浆液反作用力作用下以预定的速度保持旋转。

在提供上述烟气净化反应器的基础上，本发明还提供一种烟气净化系统，该系统包括多个烟气净化反应器，所述烟气净化反应器可以为上述任一种的烟气净化反应器；多个所述烟气净化反应器可以串连相连，即一个烟气净化反应器的烟气出口可以与另一个烟气净化反应器的烟气进口相通；可以并联相连，即一个烟气净化反应器烟气进口与另一个烟气净化反应器的烟气进口均与同一个烟气管道相通；当然，也可以是两个烟气净化反应器串连之后再与另外两个或一个烟气净化反应器并联，或者两个烟气净化反应器并连之后再与另外两个或一个烟气净化反应器串联。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种烟气净化系统的结构示意图；

图2为图1烟气净化系统中烟气净化反应器内的一种螺旋导流板的结构示意图；

图3是图1烟气净化系统中烟气净化反应器内的另一种螺旋导流板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文件中，方位词“内”、“外”是以烟气净化反应器的中心线为参照，靠近中心的方向为内，相反方向为外。方位词“上”、“下”是以烟气净化反应器使用状态为参照确定。

如图1为本发明实施例提供的一种烟气净化系统的结构示意图，该烟气净化系统包括三个串连的烟气净化反应器。左侧烟气净化反应器的烟气出口与中间烟气净化反应器的烟气进口相通，中间烟气净化反应器的烟气出口与右侧烟气净化反应器烟气进口相通。当然，根据烟气吸收需求不同，本领域技术人员可以将适当数量的烟气净化反应器进行串连，以满足烟气净化需要。

本发明实施例提供烟气净化系统中，其烟气净化反应器包括壳体100、浆液管道200和至少一段中心线在上下方向延伸的螺旋导流板300。壳体100内形成反应空间，反应空间基本上为一个上下延伸的长筒形结构。浆液管道200一端伸入反应空间的上部，并形成浆液供给口210，通过浆液供口210向反应空间内供给吸收剂浆液。

本实施例中，烟气净化反应器中设置3段上下方向布置的螺旋层流板300。螺旋导流板300安装在壳体100内，并位于浆液供口210下方，3段螺旋层流板300均位于浆液供口210下方，并在上下方向上设置。这样，从浆液管道200供给的吸收剂浆液就可以通过浆液供口210流出，并流向螺旋导流板300。各螺旋导流板300形成螺旋状的螺旋导流通道。吸收剂浆液在螺旋导流板300引导下，沿螺旋导流板300以螺旋轨迹进行流动。在以螺旋轨迹流动过程中，在离心作用力、重力及壳体及螺旋导流板300的反作用力作用下，浆液与螺旋导流板300、壳体100内壁会进行反复碰撞，碰撞有利于浆液与反应空间内的烟气进行接触、混合并反应，也有利于浆液的雾化，进而有利于提高吸收剂对污染物的吸收效率，提高烟气净化效果。

本实施例中，螺旋导流板300的外边沿可以固定在壳体100的内壁面上，螺旋导流板300内边沿可以向壳体100中心线延伸；进而使螺旋导流板300与壳体100内壁保持配合；这样可以利用旋转离心力，使吸收剂浆液与壳体100进行多次碰撞，提高烟气与浆液的混合效果。当然，螺旋导流板300也可以利用支架或其他方式固定在壳体100，并使螺旋导流板的外边沿与壳体100的内壁面相抵触，与壳体100内壁保持配合。

本发明的另一个实施例中，壳体100内还设置有立柱，立柱的中心线与螺旋导流板300的中心线基本重合，并使螺旋导流板300的内边沿固定在立柱表面上，螺旋导流板外边沿向壳体100内壁面延伸。通过设置立柱，可以方便螺旋导流板300的安装与设置。当然，也可以通过支架或其他方式将螺旋导流板300安装在壳体100内，并使螺旋导流板300的内边沿与立柱的外表面保持接触，即通过抵触方式实现螺旋导流板300的内边沿与立柱外表面的配合。

为了便于引导浆液，烟气净化反应器中还可以包括浆液分配板500。如图1所示，浆液分配板500可以位于浆液供给口210的下方，即位于浆液供给口210和螺旋导流板300的上端之间。这样可以将从浆液供给口210流出的吸收剂浆液引导到螺旋导流板300的上端，进而充分利用螺旋导流板300的引导及离心作用，促进浆液与烟气的接触、混合及反应。浆液分配板500可以形成锥形面及将浆液引流的其他表面，还可以依据现有技术设置为其他所需要的形状。

如图1中右侧烟气净化反应器的部分剖视图所示，该烟气净化反应器包括上下布置的三段螺旋导流板300的情形下，形成多层螺旋导流板300的结构。该烟气净化反应器还可以包括径向混流导向装置400，径向混流导向装置400位于上层螺旋导流板300的下端与下层螺旋导流板300的上端之间。相对于螺旋导流板300导流作用，径向混流导向装置400可以使浆液在径向方向上流动，进而使吸收剂浆液与烟气的接触、混合及反应。本实施例中，径向混流导向装置400为配合使用锥形圈与锥体，锥形圈可以位于上部，锥体位于下部。这样，沿上层螺旋导流板300向下流动的浆液就能到达锥圈的内表面，在锥圈上部渐缩段(在上向下的方向上，渐缩段的截面积逐渐减小)表面导流作用向中心集中；然后再流到锥体的锥形上表面，在该锥形上表面导向作用下，向四周分散，进而使浆液流到下层螺旋导流板300上。当然，根据实际需要，锥形圈也可以位于下部，并使锥体位于上部。

当然，根据实际需要，可以设置相应结构的径向混流导向装置400，如根据下层螺旋导流板300的位置及其他需要，径向混流导向装置可以为导流锥圈，且使所述导流锥圈包括渐缩段，在从上向下的方向上，所述渐缩段的截面积逐渐减小，以将浆液或预定量的浆液引导到下层的螺旋导流板300上。当然，也可以为导流锥体，且使导流锥体具有尖端朝向上方的锥形面，以将浆液或预定量的浆液引导到下方的螺旋导流板300上。径向混流导向装置还可以设置锥形板或带有孔的筛板，或者设置为锥形的筛板，等等。

考虑到浆液在离心力作用下，中间部分浆液向外甩出，可以使所述螺旋导流板300内边沿曲线半径为所述壳体内壁半径的1/5-1/4，即在中间部分形成一空的无浆液区域，利用该无浆液区域可以设置立柱或为烟气流动提供空间，可以更有效地利用反应空间。

螺旋导流板300的形式方式可以根据实际需要选择，如可以用适当的板材制造螺旋结构，再将螺旋结构安装在立柱上，或者安装在壳体内壁；也可以在立柱的外表面或者壳体的内表面进行切削加工，将螺旋导流板之间的螺旋导流通道部分去除，形成螺旋导流板。还可以通过压塑、吸塑、铸造等方式形成螺旋导流板300结构。

根据实际需要，可以将螺旋导流板300设置为双线螺旋或多线螺旋，如图2所示，该图为图1为烟气净化系统中烟气净化反应器内的一种螺旋导流板的结构示意图。该螺旋导流板为双线螺旋体300a，即包括至少两个平行延伸的螺旋导流支板。

本发明的另一个实施例中，可以在反应空间内至少包括两层上下布置的螺旋导流板300。这样，通过使浆液在上下布置的螺旋导流板300之间流动，可以强化浆液与烟气的碰撞、接触及混合，以进一步促进吸收剂对污染物的吸收效率，提高烟气净化效果。上下布置的螺旋导流板300旋转方向可以相反，也可以相同。如图3，上层螺旋导流板300b和下层螺旋导流板300c的旋转方向是相反的。

优选技术方案中，上下布置的螺旋导流板300可以具有不同的参数，如具有不同螺旋角度、不同线数、不同螺距、不同的外径或/和内径、不同旋转方向等等。在上层的螺旋导流板300和下层的螺旋导流板300尺寸不同时，如上层螺旋导流板300外边沿曲线半径大于下层螺旋导流板300外边沿曲线半径，在横向方向上，就可以在下层设置更多个螺旋导流板，即下层螺旋导流板的数量多于上方螺旋导流板的数量。并可以使上层螺旋导流板300为多线螺旋，即具有多个平行延伸的螺旋导流支板；其线数可以等于下层螺旋导流板的数量，并可以使每个螺旋导流支板下端可以与一个下层的螺旋导流板300相对应，以将沿该螺旋导流支板流动的浆液可以进入下层对应的螺旋导流板中，当然，上层螺旋导流板300中的线数(螺旋导流支板的数量)可以大于下层螺旋导流板的数量。

另外，在上层螺旋导流板外边沿曲线半径小于下层螺旋导流板外边沿曲线半径的情形下，在横向方向上，可以使在下层的螺旋导流板的数量少于上层螺旋导流板的数量。在横向方向上，使上层和下层布置不同数量螺旋导流板300，以使浆液在不同螺旋导流板300上流动，可以增加浆液与烟气的碰撞、接触及混合，以进一步促进吸收剂对污染物的吸收效率，提高烟气净化效果。

在本发明的另一个实施例中，所述螺旋导流板300可绕其中心线旋转地安装在所述壳体内，即螺旋导流板300可以相对于壳体100旋转。这样，通过旋转螺旋导流板300，可以方便地调整其与壳体100或其他部分之间的相对位置，以适应不同工况需要。在烟气净化反应器工作期间，可以通过设置锁止销或其他锁止装置使螺旋导流板保持固定，也可以适当设置螺旋导流板300，使螺旋导流板300可以在浆液反作用力作用下以预定的速度保持旋转，以强化吸收剂浆液与烟气的混合。

在提供上述烟气净化反应器的基础上，本发明还提供一种烟气净化系统，该系统包括多个烟气净化反应器，所述烟气净化反应器可以为上述任一种的烟气净化反应器。多个所述烟气净化反应器可以串连相连，即一个烟气净化反应器的烟气出口可以与另一个烟气净化反应器的烟气进口相通。多个所述烟气净化反应器可以并联相连，即一个烟气净化反应器的烟气进口与另一个烟气净化反应器的烟气进口均与同一个烟气管道相通；当然，也可以是两个烟气净化反应器串连之后再与另外两个或一个烟气净化反应器并联，或者两个烟气净化反应器并连之后再与另外两个或一个烟气净化反应器串联。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种烟气净化反应器，其特征在于，包括壳体、浆液管道和至少一段中心线在上下方向延伸的螺旋导流板；

所述壳体内形成反应空间；

所述浆液管道的一端伸入所述反应空间的上部，并形成浆液供给口；

所述螺旋导流板安装在壳体内，并位于所述浆液供口下方。

2.根据权利要求1所述的烟气净化反应器，其特征在于，所述螺旋导流板的外边沿与所述壳体的内壁面相配合，所述螺旋导流板内边沿向壳体中心线延伸，或者

壳体内设置有立柱，所述螺旋导流板的内边沿与所述立柱的外表面配合，所述螺旋导流板外边沿向壳体内壁面延伸。

3.根据权利要求1所述的烟气净化反应器，其特征在于，至少包括两层上下布置的螺旋导流板，且上层螺旋导流板外边沿曲线半径大于下层螺旋导流板外边沿曲线半径；在横向方向上，下层螺旋导流板的数量多于上层螺旋导流板的数量，所述上层螺旋导流板为多线螺旋，其线数不小于下层螺旋导流板的数量；或者

至少包括两层上下布置的螺旋导流板，且上层螺旋导流板外边沿曲线半径小于下层螺旋导流板外边沿曲线半径；在横向方向上，下层螺旋导流板的数量少于上层螺旋导流板的数量。

4.根据权利要求1所述的烟气净化反应器，其特征在于，至少包括两层上下布置的螺旋导流板；

还包括径向混流导向装置，所述径向混流导向装置位于上层螺旋导流板的下端与下层螺旋导流板的上端之间。

5.根据权利要求4所述的烟气净化反应器，其特征在于，径向混流导向装置为下述之一：

(1)导流锥圈，所述导流锥圈包括渐缩段，在从上向下的方向上，所述渐缩段的截面积逐渐减小；

(2)导流锥体，所述导流锥体具有尖端朝向上方的锥形面；

(3)配合使用锥形圈与锥体。

6.根据权利要求1-5任一项所述的烟气净化反应器，其特征在于，所述螺旋导流板至少为双线螺旋。

7.根据权利要求1-5任一项所述的烟气净化反应器，其特征在于，还包括浆液分配板，所述浆液分配板位于所述浆液供给口的下方。

8.根据权利要求1-5任一项所述的烟气净化反应器，其特征在于，所述螺旋导流板内边沿曲线半径为所述壳体内壁半径的1/5-1/4。

9.根据权利要求1-5任一项所述的烟气净化反应器，其特征在于，所述螺旋导流板可绕其中心线旋转地安装在所述壳体内。

10.一种烟气净化系统，包括多个烟气净化反应器，其特征在于，所述烟气净化反应器为权利要求1至9任一项所述的烟气净化反应器；

多个所述烟气净化反应器以串连和/或并连方式相连。