CN110694310A - 一种可换热的斜管沉降器 - Google Patents

Abstract

本发明属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种可换热的斜管沉降器，包括筒体，所述筒体包括上部筒体和下部锥体；所述上部筒体内设有液体分隔装置、斜管组和换热装置，所述液体分隔装置将所述上部筒体分隔为左右两个腔室，两个腔室的底部均设有斜管组，其中一个腔室的侧壁上设有浆液入口，另一个腔室的侧壁上设有上清液出口，且于设有上清液出口的腔室内的所述斜管组的上方设置换热装置；所述下部锥体的底部设有排污口，所述排污口位于所述斜管组的下方。本发明通过将换热装置内置于斜管沉降器的筒体内，实现在浆液中的颗粒物发生沉降的同时对浆液进行换热，使斜管沉降器排出的上清液温度满足生产工艺需要，适用于含二氧化硫烟气制硫酸净化工序。

Description

一种可换热的斜管沉降器

技术领域

本发明属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种用于浓度范围5~20%的二氧化硫烟气制硫酸或制焦亚硫酸钠中的可换热的斜管沉降器。

背景技术

活性焦脱硫技术是一种脱硫效率高、不产生白烟且可实现脱硝、除尘、除二恶英等的多污染协同治理技术。吸附SO₂后的活性焦经高温再生会释放出SO₂，目前工业上通常将再生出的SO₂气体经净化后送往下一工序生产硫酸、焦亚硫酸钠等SO₂下游产品。SO₂净化工序通常采用空塔喷淋降温除尘、动力波与填料塔深度除尘降温的工艺，空塔塔槽中的高温含尘浆液经泵输送至斜管沉降器，斜管沉降器除去大部分固体颗粒后的清夜返回空塔循环利用。

在大多数工程实践中，活性焦脱硫装置在厂区分散布置，为降低设备投资成本并减少装置占地面积，通常采用多套脱硫装置对应一套制硫酸（制焦亚硫酸钠）装置的工艺方式。由于脱硫装置解析出的富SO₂烟气温度高（约为350~420℃）、含水率高（约为10%~20%）、含尘量大（2000mg/Nm³以上），远距离输送富SO₂气体会造成管道腐蚀、管道堵塞等问题。将制酸（制焦亚硫酸钠）装置中的净化工序放置在脱硫解析装置的附近，先将富SO₂气体进行降温洗涤再进行输送既可解决场地有限又可解决高尘SO₂气体输送容易堵塞管道的问题。受限于厂区狭小的场地，净化工序中仅与空塔相关的设备可放置在脱硫解析装置附近。要实现空塔对富SO₂气体的洗涤降温，空塔出口的SO₂气体温度降至玻璃钢管的设计温度以下，就需要及时移出系统中的热量。实际操作中往往采用排空空塔塔槽浆液，在塔槽中注入常温工业水进行循环喷淋的方法实现降温的目的。上述方法虽然可以实现降低空塔出口SO₂气体温度的目的，但是由于经常排出空塔塔槽中的浆液，产生了大量的废水，同时因需补充工业水，造成工业水耗大大增加。因此，为解决SO₂净化过程中空塔前置所造成的排污量大、工业水耗大的问题，有必要设计一种可换热的斜管沉降器，以实现在浆液沉降发生固液分离的同时能实现换热的效果。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可换热的斜管沉降器，能够同时实现浆液的固液分离与换热过程，使斜管沉降器中的低温清夜循环利用，减少污水排放以及减少补充工业水。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种可换热的斜管沉降器，包括筒体，所述筒体包括上部筒体和下部锥体；所述上部筒体内设有液体分隔装置、斜管组和换热装置，所述液体分隔装置将所述上部筒体分隔为左右两个腔室，两个腔室的底部均设有斜管组，其中一个腔室的侧壁上设有浆液入口，另一个腔室的侧壁上设有上清液出口，且于设有上清液出口的腔室内的所述斜管组的上方设置换热装置；所述下部锥体的底部设有排污口，所述排污口位于所述斜管组的下方。

进一步地，于设有浆液入口的腔室内的所述斜管组的上方设置换热装置。

进一步地，两个腔室内的换热装置为一体式结构。

作为一种实施方式，所述换热装置包括管束、管板和折流挡板，所述管束贯穿所述折流挡板，所述管束的顶部和底部分别通过管板与所述上部筒体固定；所述上部筒体上位于两个管板之间的位置与所述上部筒体外的冷源进口和冷源出口连通，且所述折流挡板上下两侧的液体流动方向相反。

更进一步地，所述管束包括沿竖直方向设置的多根换热管，各所述换热管的两端分别通过管板与所述上部筒体的顶部和底部连通。

更进一步地，所述折流挡板至少有一个。

作为另一种实施方式，所述换热装置包括盘管，所述盘管的两端分别与所述上部筒体外的冷源进口和冷源出口连通。

更进一步地，所述盘管呈竖直螺旋状。

进一步地，所述浆液入口位于所述换热装置的上方。

进一步地，所述上清液出口位于所述换热装置的上方。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提供的可换热的斜管沉降器通过将换热装置内置于斜管沉降器的筒体内，实现在浆液中的颗粒物发生沉降的同时对浆液进行换热，使斜管沉降器排出的上清液温度满足生产工艺需要，适用于含二氧化硫（SO₂）烟气制硫酸净化工序；

（2）本发明提供的可换热的斜管沉降器可重复利用斜管沉降器排出的上清液，大大减少净化工序中空塔除尘降温所需冷却水的补给，同时使空塔降温除尘过程中的污水排放量大幅减少，降低了制酸废水处理的生产成本；

（3）本发明提供的可换热的斜管沉降器本身具有从系统中移走热量的功能，故也可使净化工序中与填料塔相连的板式换热器的换热面积减少，达到降低板式换热器制造成本的目的；

（4）本发明采用斜管沉降器与换热装置一体式设计，不采用分体式设计，可省去从斜管沉降器到换热装置之间的清液输送泵及管道等材料，减少了设备等投资成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的可换热的斜管沉降器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的可换热的斜管沉降器的结构示意图；

图中：1、筒体，2、上清液出口，3、换热装置，31、管束，32、折流挡板，33、盘管，4、排污口，5、斜管组，6、液体分隔装置，7、浆液入口，8、冷源进口，9、冷源出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-图2所示，本实施例提供一种可换热的斜管沉降器，包括筒体1，所述筒体1包括上部筒体和下部锥体；所述上部筒体内设有液体分隔装置6、斜管组5和换热装置3，所述液体分隔装置6将所述上部筒体分隔为左右两个腔室，两个腔室的底部均设有斜管组5，其中一个腔室的侧壁上设有浆液入口7，另一个腔室的侧壁上设有上清液出口2，且于设有上清液出口2的腔室内的所述斜管组5的上方设置换热装置3；所述下部锥体的底部设有排污口4，所述排污口4位于所述斜管组5的下方。本实施例通过将换热装置3内置于斜管沉降器的筒体1内，实现在浆液中的颗粒物发生沉降的同时对浆液进行换热，使斜管沉降器排出的上清液温度满足生产工艺需要，还可重复利用斜管沉降器排出的上清液，大大减少净化工序中空塔除尘降温所需冷却水的补给，同时使空塔降温除尘过程中的污水排放量大幅减少，降低了制酸废水处理的生产成本。

本实施例的筒体1由耐硫酸腐蚀的材质制成，其材质可为玻璃钢、碳钢内衬铅板等耐硫酸腐蚀的非金属或金属材质。进一步地，本实施例的上部筒体可为圆筒、方筒、或其它形状，下部锥体可为圆锥状、圆台状、棱锥状等形状，上部筒体与下部锥体可为法兰连接或一体连接。

进一步地，于设有浆液入口7的腔室内的所述斜管组5的上方设置换热装置3。本实施例可只在上清液出口2侧的腔室内设置换热装置3，对上清液进行降温后排出，也可以同时在浆液入口7侧的腔室内设置换热装置3，以满足生产工艺需求。具体地，两个腔室内的换热装置3可以为一体式结构，共用一个冷源进口8和一个冷源出口9，如图1和图2所示；两个腔室内的换热装置3也可以采用分体式，各自独立设置冷源进口8和冷源出口9。

具体地，本实施例的换热装置3可为内置列管换热装置3、盘管33式换热装置3或其它可对斜管沉降器内部浆液进行换热的装置。

作为一种实施方式，所述换热装置3包括管束31、管板和折流挡板32，所述管束31贯穿所述折流挡板32，所述管束31的顶部和底部分别通过管板与所述上部筒体固定；所述上部筒体上位于两个管板之间的位置与所述上部筒体外的冷源进口8和冷源出口9连通，且所述折流挡板上下两侧的液体流动方向相反。更进一步地，所述管束31包括沿竖直方向设置的多根换热管，各所述换热管的两端分别通过管板与所述上部筒体的顶部和底部连通。更进一步地，所述折流挡板32至少有一个。如图1所示，冷源通过冷源进口8进入换热装置3后走壳程，壳程设有折流挡板32，冷源在折流挡板32的阻挡下，缓慢流出换热装置3完成换热过程，从冷源出口9排出；浆液从其中一个腔室的浆液入口7进入斜管沉降器内，通过管束31流向下部的斜管组5，经斜管组5沉降除去固体颗粒后上清液返回上层，含有大量固体颗粒的浆液从排污口4排出；上清液通过两个腔室的斜管组5下方的缺口进入另一个腔室内，经管束31换热后从上清液出口2排出。

作为另一种实施方式，所述换热装置3包括盘管33，所述盘管33的两端分别与所述上部筒体外的冷源进口8和冷源出口9连通。更进一步地，所述盘管33呈竖直螺旋状。如图2所示，冷源通过冷源进口8进入盘管33，缓慢流出盘管33完成换热过程，从冷源出口9排出；浆液从其中一个腔室的浆液入口7进入斜管沉降器，通过斜管组5沉降除去固体颗粒后清液返回上层，含有大量固体颗粒的浆液从下锥的排污口4排除，上清液通过两个腔室的斜管组5下方的缺口进入另一个腔室内，经盘管33换热后从上清液出口2排出。

上述两种实施方式中，当两个腔室内分别设有换热装置3，或者两个腔室的换热装置3为一体时，进入斜管沉降器的浆液和沉降后的上清液都会通过斜管沉降器内的换热装置3与冷源介质换热。且上述两种实施例中，冷源介质可以采用下进上出，如图1和图2所示，冷源出口9在冷源进口8上方；冷源介质也可以采用上进下出，将冷源进口8设置在冷源出口9上方。

本实施例中的换热管与盘管33均由耐硫酸腐蚀的非金属或金属材质制成。

进一步地，当设有浆液入口7的腔室内的所述斜管组5的上方设有换热装置3时，可将所述浆液入口7设置于左侧腔室内的所述换热装置3的上方；如图1和图2所示，当浆液从浆液入口7进入上部筒体内，先经过左侧的换热装置3进行初步换热后，再通过斜管组5沉降，上清液进入右侧的腔室内，然后经过右侧的换热装置3进行进一步换热，降温后的上清液从上清液出口2排出。

进一步地，所述上清液出口2位于右侧腔室内的所述换热装置3的上方，使得经过换热装置3的冷源介质换热后的上清液直接排出。

本实施例提高的可换热的斜管沉降器可以实现对斜管沉降器中的清夜进行降温，降温后的上清液可以返回空塔继续循环使用，减少了工业水的补给，同时也降低了生产成本；同时空塔喷淋降温使用的是经冷却后的低温清液，空塔出口的SO₂气体温度能够有效控制在玻璃钢管道的设计温度以下，提高了玻璃钢管的使用寿命，降低了高浓度SO₂气体泄漏的风险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：包括筒体，所述筒体包括上部筒体和下部锥体；所述上部筒体内设有液体分隔装置、斜管组和换热装置，所述液体分隔装置将所述上部筒体分隔为左右两个腔室，两个腔室的底部均设有斜管组，其中一个腔室的侧壁上设有浆液入口，另一个腔室的侧壁上设有上清液出口，且于设有上清液出口的腔室内的所述斜管组的上方设置换热装置；所述下部锥体的底部设有排污口，所述排污口位于所述斜管组的下方。

2.如权利要求1所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：于设有浆液入口的腔室内的所述斜管组的上方设置换热装置。

3.如权利要求2所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：两个腔室内的换热装置为一体式结构。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：所述换热装置包括管束、管板和折流挡板，所述管束贯穿所述折流挡板，所述管束的顶部和底部分别通过管板与所述上部筒体固定；所述上部筒体上位于两个管板之间的位置与所述上部筒体外的冷源进口和冷源出口连通，且所述折流挡板上下两侧的液体流动方向相反。

5.如权利要求4所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：所述管束包括沿竖直方向设置的多根换热管，各所述换热管的两端分别通过管板与所述上部筒体的顶部和底部连通。

6.如权利要求4所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：所述折流挡板至少有一个。

7.如权利要求1-3任一项所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：所述换热装置包括盘管，所述盘管的两端分别与所述上部筒体外的冷源进口和冷源出口连通。

8.如权利要求7所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：所述盘管呈竖直螺旋状。

9.如权利要求2所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：所述浆液入口位于所述换热装置的上方。

10.如权利要求1所述的一种可换热的斜管沉降器，其特征在于：所述上清液出口位于所述换热装置的上方。

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