CN108970375A - 一种脱硫的船舶烟气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开船舶烟气净化处理领域中的一种脱硫的船舶烟气处理装置，脱硫塔的底部正下方设置有碱液收集槽，脱硫塔的上半段是圆筒状、下半段是上大下小的圆锥体状、顶部中心处设置烟气出口，脱硫塔的上半段圆筒状内部设置水平布置的多级喷淋层，碱液收集槽的底部经碱液循环泵连接多级喷淋层；脱硫塔的上半段圆筒状的侧壁上固定连接两个分烟道，碱液循环泵将碱液收集槽中的碱液泵至多级喷淋层中，多级喷淋层向下喷射碱液，烟气分别从两个分烟道进入脱硫塔内部，沿脱硫塔内壁往底部做环形运动形成旋转气流，运动到底部后便沿脱硫塔的中心轴线处螺旋上升，增加了烟气行程，使得碱液与烟气混合更均匀，反应速度更快，脱硫反应更彻底。

Description

一种脱硫的船舶烟气处理装置
技术领域
本发明涉及船舶烟气净化处理领域，具体涉及一种高效脱硫的船舶烟气处理装置。
背景技术
脱硫塔是船舶烟气处理系统中的关键设备，传统脱硫塔塔体截面一般制作成圆形或者方形，烟气从塔的下部进入，沿塔体向上运动，最后从脱硫塔上部的烟气出口排出。其间烟气与从脱硫塔上部喷下的碱液逆流接触，完成脱硫的化学反应。传统脱硫塔的塔体体积一般都庞大，是为了保证烟气在塔内有足够的停留时间与碱液充分接触反应。
由于船舶上可利用空间小、淡水资源缺少、烟气温度高、无法使用较大体积的除尘设备、无法大量存储耗材和副产物等，这些限定条件要求适用于船舶的脱硫技术具有体积小、高效、运行成本低等优点，而传统脱硫塔大多应用于电厂脱硫，其体积巨大、能耗高，很难适用于可用空间较少的船舶环境。
发明内容
本发明针对传统脱硫塔应用于船舶烟气处理时存在的不足之处，提出一种体积小、能高效脱硫的用于船舶烟气处理的装置。
本发明采用的技术方案是：本发明具有一个垂直的脱硫塔，脱硫塔的底部正下方设置有碱液收集槽，脱硫塔的上半段是圆筒状、下半段是上大下小的圆锥体状、顶部中心处设置烟气出口，脱硫塔的上半段圆筒状内部设置水平布置的多级喷淋层，碱液收集槽的底部经碱液循环泵连接多级喷淋层；脱硫塔的上半段圆筒状的侧壁上固定连接两个分烟道，两个分烟道与上半段圆筒状的外壁水平相切且位于多级喷淋层的外侧下方。
进一步地，碱液循环泵将碱液收集槽中的碱液泵至多级喷淋层中，多级喷淋层向下喷射碱液，烟气分别从两个分烟道进入脱硫塔内部，沿脱硫塔内壁往底部做环形运动，运动到底部后便沿脱硫塔的中心轴线处螺旋上升，与碱液混合脱硫。
本发明采用上述技术方案后突显示出的有益效果为：
1、本发明通过将分烟道设置在脱硫塔上半段并对其进行切向设置以及将脱硫塔塔体下半段设置为圆锥形，使得烟气能够先沿脱硫塔内壁往塔底部作环形运动形成旋转气流，增加了烟气行程，再沿脱硫塔中心轴线处螺旋上升，进一步增加了烟气行程，使得氢氧化镁液滴与烟气混合更均匀，反应速度更快，从而使脱硫反应更彻底，脱硫效率增大。
2、本发明中烟气在塔内的停留时间增长，相对于传统的脱硫反应塔，本发明在体积更小的情况下依然能够保证烟气在塔内有足够的停留时间与碱液充分接触反应，所以本发明更适用于可利用空间较少的船舶环境。
3、本发明中的喷淋层之间相互错层交叉分布，保证了喷淋的碱液能够完全覆盖脱硫塔断面，各层喷淋层之间采用夹角设计，进一步扩大了喷淋重叠区的分布面和覆盖面，也使得脱硫塔断面的碱液分布更加均匀。
附图说明
图1是本发明所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置的主视图；
图2是图1沿中心轴的垂直剖视图；
图3是图1的俯视图；
图4是图2中H局部结构放大图：
图5是图2中多级喷淋层4的立体结构放大图；
图6是图5的俯视图；
图7是图6中单级喷淋层与脱硫塔装配后的俯视图；
图8是图7的俯视图；
图中：1.脱硫塔；2.碱液收集槽；3.碱液循环泵；4.多级喷淋层；5.烟气出口；6.分烟道；7.分烟道；8.喷淋层支管；9.喷淋层母管；10.空心锥喷嘴；11.碱液入口；12.碱液出口。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明具有一个脱硫塔1，脱硫塔1与地面相垂直，脱硫塔1的底部正下方设置有碱液收集槽2，碱液收集槽2与脱硫塔1的内部相连通，碱液收集槽2中盛放了氢氧化镁碱液。脱硫塔1的上半段是圆筒状，下半段是上大下小的圆锥体状，上半段和下半段无缝连接。
脱硫塔1的上半段圆筒状的内径D参考《水力旋流器技术与应用》（中国石化出版社2011年1月1日出版，作者，庞学诗）中有关内容，选取特大型水力旋流器的直径范围，取D=1.4～2.5m。上半段圆筒状的轴向高度L=（1.5～2）D。脱硫塔1的下半段圆锥体的小端口内径ds=（0.07～0.1）D；下半段圆锥体的锥角θ为10 ～20°。
脱硫塔1的顶部中心处设置烟气出口5，烟气出口5与脱硫塔1的内部相连通。在烟气出口5的正下方，位于脱硫塔1的上半段圆筒状内部设置多级喷淋层4，多级喷淋层4水平布置。
在脱硫塔1的上半段圆筒状的侧壁上固定焊接两个分烟道6、7，如图3所示，两个分烟道6、7均水平布置，与上半段圆筒状的外壁水平相切，并且相同对脱硫塔1的中心轴呈轴对称布置。两个分烟道6、7位于多级喷淋层4的外侧下方，均与脱硫塔1的内部相连通。
分烟道6、7的烟道口的垂直纵截面设置为矩形，分烟道6、7的烟道口上下高度di=（0.15～0.25）D。
如图4所示，烟气出口5的下半段向下伸入脱硫塔1中，烟气出口5的上半段向上伸出，与大气相通。伸入脱硫塔1中的烟气出口5的下半段的上下高度h=（0.5～0.8）D。烟气出口5的水平横截面为圆形，其内径d0=（0.2～0.32）D。
碱液收集槽2的顶部设有可注入新鲜碱液的碱液入口11，碱液收集槽2的底部侧壁上设有碱液出口12。碱液出口12通过管道连接碱液循环泵3的入口，碱液循环泵3的出口经管道连接多级喷淋层4。
如图5、6、7、8所示，多级喷淋层4由上下有间距地布置的多个单级喷淋层组成，多个单级喷淋层的结构完全相同，图5中仅示出三层。
其中的每个单级喷淋层都由一个喷淋层母管9、多个喷淋层支管8和多个空心锥喷嘴10组成。每个单级喷淋层中的一个喷淋层母管9与多个喷淋层支管8均水平布置且相互垂直。多个喷淋层支管8沿喷淋层母管9的轴向有间隔地布置，且相对于喷淋层母管9的中心轴呈轴向对称布置。每个单级喷淋层中的多个喷淋层支管8的内端均固定连接于喷淋层母管9的侧壁且与喷淋层母管9内部相连通、外端均在同一个水平圆周线上，并且该水平圆周的直径略小于脱硫塔1的上半段圆筒状的内径D，整体能位于脱硫塔1内部。
每个喷淋层支管8的侧壁上均沿喷淋层支管8的轴向有间隔地设置多个空心锥喷嘴10，多个空心锥喷嘴10的布置方式是相对于喷淋层支管8的中心轴呈轴向对称布置。
多级喷淋层4中的多个喷淋层母管9的中心轴在同一水平面上的投影呈30°夹角，即多个喷淋层母管9在空间呈30°夹角且上下交错布置。
每个喷淋层母管9的两端均固定连接脱硫塔1的侧壁，并且其中的一端通过管道连接且连通碱液循环泵3，碱液循环泵3向上泵的碱液进入到喷淋层母管9中。
多级喷淋层4的这种结构使得泵入其中的碱液在脱硫塔1内部喷射的均匀充分。
工作过程时，烟气分别从两个分烟道6、7进入脱硫塔1内部，沿脱硫塔1内壁往塔体底部做环形运动，且每道烟气的环形运动方向均相同，运动到塔体底部之后，由于此时塔体中心轴线处上部气压低于下部，所以底部的烟气便沿脱硫塔1的中心轴线处螺旋上升。其间，碱液循环泵3工作，将碱液收集槽2中的碱液向上泵至多级喷淋层4中，多级喷淋层4在脱硫塔1内部向下均匀地喷射碱液，在脱硫塔内1的强旋流场中，与沿脱硫塔1的中心轴线处螺旋上升的烟气充分接触反应，使得氢氧化镁液滴与烟气混合更均匀，反应速度更快，从而使脱硫反应更彻底，脱硫效率增大。最后，又因为碱液的密度大于烟气，碱液下落，从脱硫塔1的底部流出，进入碱液收集槽2中，碱液收集槽2中的碱液又通过碱液循环泵3将其内的碱液泵送至多级喷淋层4，再次进行喷射、与烟气反应，直至充分反应后烟气脱硫后从烟气出口5排出。
上述结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明做出各种相应的改变和变形。凡采用等同替换或等效变换所形成的技术方案，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种脱硫的船舶烟气处理装置，具有一个垂直的脱硫塔（1），其特征是：脱硫塔（1）的底部正下方设置有碱液收集槽（2），脱硫塔（1）的上半段是圆筒状、下半段是上大下小的圆锥体状、顶部中心处设置烟气出口（5），脱硫塔（1）的上半段圆筒状内部设置水平布置的多级喷淋层（4），碱液收集槽（2）的底部经碱液循环泵（3）连接多级喷淋层（4）；脱硫塔（1）的上半段圆筒状的侧壁上固定连接两个分烟道（6、7），两个分烟道（6、7）与上半段圆筒状的外壁水平相切且位于多级喷淋层（4）的外侧下方。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置，其特征是：碱液循环泵（3）将碱液收集槽（2）中的碱液泵至多级喷淋层（4）中，多级喷淋层（4）向下喷射碱液，烟气分别从两个分烟道（6、7）进入脱硫塔（1）内部，沿脱硫塔（1）内壁往底部做环形运动，运动到底部后便沿脱硫塔（1）的中心轴线处螺旋上升，与碱液混合脱硫。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置，其特征是：脱硫塔（1）上半段圆筒状内径D=1.4～2.5m、轴向高度L=（1.5～2）D，下半段圆锥体的锥角θ为10 ～20°。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置，其特征是：两个分烟道（6、7）相同对脱硫塔（1）的中心轴呈轴对称布置。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置，其特征是：分烟道（6、7）的烟道口的垂直纵截面为矩形，烟道口上下高度di=（0.15～0.25）D。
6.根据权利要求1所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置，其特征是：烟气出口5的下半段向下伸入脱硫塔（1）中，伸入高度h=（0.5～0.8）D，烟气出口（5）的内径d0=（0.2～0.32）D。
7.根据权利要求1所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置，其特征是：多级喷淋层（4）由上下有间距地布置的多个单级喷淋层组成，多个单级喷淋层的结构相同，每个单级喷淋层都由一个喷淋层母管（9）、多个喷淋层支管（8）和多个空心锥喷嘴（10）组成，每个单级喷淋层中的一个喷淋层母管（9）与多个喷淋层支管（8）均水平布置且相互垂直，多个喷淋层支管（8）沿喷淋层母管（9）的轴向有间隔地布置，每个喷淋层支管（8）的侧壁上均沿喷淋层支管（8）的轴向有间隔地设置多个空心锥喷嘴（10）。
8.根据权利要求7所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置，其特征是：多级喷淋层（4）中的多个喷淋层母管（9）的中心轴在同一水平面上的投影呈30°夹角。
9.根据权利要求7所述的一种脱硫的船舶烟气处理装置，其特征是：每个单级喷淋层中的多个喷淋层支管（8）的内端均固定连接于喷淋层母管（9）的侧壁且与喷淋层母管（9）内部相连通、外端均在同一个水平圆周线上。
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