CN111203075A - 气动乳化处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动乳化处理装置，包括均气室、净化元件组段以及除雾室，所述净化元件组段的下端与所述均气室相连通，所述净化元件组段的上端与所述除雾室相连通，所述净化元件组段的净化元件包括旋流筒和旋流器，所述旋流筒包括内筒和外筒，所述旋流器设于所述内筒的内部；所述内筒与外筒之间形成有排浆空间，所述内筒设有给浆口，且所述内筒在位于所述给浆口与旋流器之间的侧壁上设有排浆部位；所述均气室和除雾室的外壳部分均为分体拼装式结构，包括沿水平方向和垂直方向分布的若干壁板，各所述壁板为工厂预制件，且相邻的壁板之间通过非焊接的拼接结构相连接。该装置可以有效解决运行阻力大、施工周期长等问题。

Description

气动乳化处理装置

技术领域

本发明涉及烟气净化设备技术领域，尤其是利用气动乳化原理对工业窑炉、锅炉等设备的烟气进行净化的处理装置。

背景技术

湿法烟气脱硫作为应用最为广泛的脱硫技术，几乎占全球脱硫装机总容量的85％，其具体实现方法有200多种，大多数离不开喷嘴，例如空塔喷淋、文丘里、旋流板塔、鼓泡塔、湍球塔、多孔板塔、水膜塔等，全都离不开喷淋布液，而依据空气动力学原理，研究开发的气动乳化脱硫塔是目前市场上唯一不需要喷嘴布液的湿法烟气净化装置。

最近20年来，投入工业运行的气动乳化脱硫塔超过1000台，由于其脱硫效率高，运行费用低，吸收塔结构简单紧凑，广泛应用在有色金属冶炼行业，最高脱硫效率达到99.99％，运行电耗只有其他方法的20％，性能非常稳定。

2008年，双旋流气动乳化脱硫塔研发成功，从2010年开始，开始逐步应用到有色冶炼以外的行业。2016年，投入商用，用以满足钢铁冶金烧结烟气量不稳定、波动变化大的情况。截至到现在，在国内数十万台锅炉与数万台球团烧结生产设备中，已有400多台炉窑配置了气动乳化脱硫塔。

多旋流气动乳化脱硫塔具有脱硫效率高，相比喷淋等湿法、循环流化床等半干法、活性炭等干法，整体系统设备规模较小，运行费用低等极具市场竞争力的优势。但在运用中，存在如下情况：

其一，脱硫塔阻力大，在遇到待处理烟气为高硫时(数万毫克)，液气比设计值大，原有的气动乳化脱硫塔，为了保证单塔阻力低于一定值，一般为单塔双旋流，在处理高硫烟气时，采用多塔串联的方式，保证出口排放达标。即使如此，处理超高硫烟气产生的塔阻非常高，在设计处理70000mg/m³二氧化硫烟气的工程实践中，达到出口二氧化硫100mg/m³以下的要求时(脱硫率99.86％)，实际双旋流塔双塔串联阻力达到14000pa，远高于理论计算的8000pa阻力，总体阻力越高，烟气需要克服塔阻做的功越大，需要配备的风机性能要求高，配套的电机在同烟气条件下的额定功率与实际运行功率会更大，整个生产线能耗就越高。虽然验证了气动乳化技术的高效性，但是在实际生产中产生较大的能源损耗，当风机能力不够时，甚至会影响生产，实际生产运行难度大，气动乳化技术(气动乳化脱硫塔)仍存在很大的改进空间。

其二，脱硫塔阻力不可控。气动乳化技术广泛用于钢铁冶金、有色冶炼等行业的窑炉废气治理领域，在有色冶炼与再生资源领域窑炉，其窑炉配料硫等有害物质含量高，窑炉负荷变化大，以再生铅行业如山东中庆环保科技有限公司厂区内富氧侧吹炉，最高窑炉二氧化硫排放量达到70000mg/m³，平均二氧化硫为42000mg/m³，其投料6小时为一周期，从7000mg/m³二氧化硫浓度到70000mg/m³只需15分钟，在此过程中新鲜循环液量瞬间增大数倍，乳化液层厚度相应增大，阻力相应增大，最高塔阻达到13000pa。

其三，多数产生高硫烟气窑炉的二氧化硫不稳定，从数千毫克到数万毫克波动变化非常大。脱硫系统实际上可以看作一条脱硫副产物制备的化工生产线，当工况不稳定时，难以控制生产参数，脱硫副产物制备不稳定。

实际表现在原双旋流串接气动乳化脱硫塔或可调节烟气量的气动乳化脱硫塔，一个旋流筒内各层旋流器形成的乳化液层浆液吸收完烟气中的有害物质后，其主要工艺参数(ph值、密度)由于烟气中的有害物质浓度不同，各层的吸收效率及吸收效果不同，后续的处理及控制也不同，现有的气动乳化脱硫塔，单塔多层吸收浆液全部落至均气室，由均气室流至一个反应池。当处理烟气中污染物浓度参数波动大，脱硫塔每层乳化液层给浆量随之加大和减少，但并不能准确的知道每层的吸收效率和效果，导致吸收有害物质后的浆液的反应时间并不稳定，工艺控制时间也要随之改变。

为此，所有的设备规模大小，选型都按照设计最大值设计，有时候还要增加设计裕量，从设计初始就确定了项目的整体规模，投资并未达到最经济的状态；同时，湿法脱硫对脱硫剂的品质有一定的要求，如石灰石粉的要求目数大于300目，CaO含量大于52％，石灰颗粒越细脱硫效果与做脱硫石膏的效果就越好，但是石灰石粉品质越高，价格就越高，即使自己磨制石灰石粉，也需要投资一定要求的设备，投资及能耗也并未达到最优状态。如果系统为单层旋流气动乳化脱硫塔数塔串联，能解决以上问题，但是就需要数个脱硫塔，成本高，占地大，造成不必要浪费。

其四，现有的气动乳化脱硫塔，多数使用的材质为316L不锈钢，遇到化工行业烟气含氟、含氯离子高的烟气时，也会使用PP等塑料材质制作。以上材质做脱硫塔，都需要进行制作、安装，并且由于运输原因，当处理数十万到数百万烟气量的大项目时，脱硫塔就不能进行工厂制作了，绝大多数就需要发送材料到项目现场进行现场制作安装，现场制作安装主要的工序，就是大量的焊接工作，一个项目最短工期也需要2-3个月左右，其中脱硫塔制安就需要1-2个月。由于是露天作业，天气、环境等原因，均会影响脱硫塔制作的质量和工期，质量与速度与加工厂制作无法比拟。

具体来讲，气动乳化脱硫塔在结构上(从下至上)主要分为均气段、过滤元件组段、除雾段，以往的气动乳化净化塔均气段与除雾段均为不锈钢等材料壁板，整板开料，壁板间焊接好后，外壁焊接安装碳钢加强筋保证强度的方式实现；而过滤元件(旋流筒)的制作，是先预制好旋流器，后安装/ 焊接/连接至内部为空的管状容器内，所以当遇到的项目要求过滤元件组为大口径时，不便于厂内制作成型后运输至现场焊接安装(汽运超宽超高)；一般所有材料运抵现场后进行现场加工。由于过滤元件内部除旋流器外基本为空，工厂制作成型旋流筒运输现场经济性非常差。大量的现场焊接，使项目工期长。

如果脱硫塔的部件不能在加工厂内制作，须在现场制作，则会存在以下问题：

1.质量控制问题，相比工厂加工制作，由于成本和场地原因，现场制作有数个影响制安质量的因素：

(1)有色冶炼、钢铁冶金厂区场地有限，完全铺开制作较困难；

(2)所聘请的制作人员下料、焊接、安装、除锈水平并不能完全得到控制；

(3)根据工期，可能存在的施工质量管理规定并不能很好的落实，如使用特种焊条需要对焊条进行保温、焊渣应清除干净、某些零部件需要进行酸洗、部分平台楼梯需要刷3-4道油漆进行防护等并未认真执行；

(4)现场环境较工厂恶劣，钢铁冶金、有色冶炼等现场厂区扬尘、粉尘大、导致制作时无法保证对材料的清理到位。后续工序处理导致成品质量不稳定。

2.安全问题，根据当地的环保要求，环保设施(包含烟囱)不低于数十米，高空吊装、焊接等作业难度大、如管理不到位则容易出现安全事故；现场有各种不同的介质，如发生泄露，则同样容易出现安全事故。

3.工期问题，一般的脱硫项目，以气动乳化脱硫系统而言，总工期2-4 个月，包括20天-30天设计期、20-30天的土建施工期、30天-50天的设备制作安装期；而以喷淋脱硫系统而言，总工期6个月，设备制作安装期需要60 天以上(在脱硫塔制作过程中包含防腐工序)，不管哪种方式，均需要大量的建设时间，极大影响业主的计划生产。

其五，上述316L不锈钢是制作气动乳化脱硫塔的主流材质，但由于原本脱硫塔设计为焊接连接的方式，无法根据烟气具体工况条件改变使用其他高性能但无法焊接的材质，比如电镀复合材料、陶瓷等，导致气动乳化脱硫塔无法采用电镀复合材料、陶瓷或其他不适合或不能焊接的材料，使气动乳化技术推广受到限制，也不能根据实际烟气工况使用可有效降低成本的特种材质。

发明内容

本发明的目的在于提供可以有效解决上述技术问题的气动乳化处理装置。

为实现上述目的，本发明提供一种气动乳化处理装置，包括均气室、净化元件组段以及除雾室，所述均气室设有进气管，所述净化元件组段的下端与所述均气室相连通，所述净化元件组段的上端与所述除雾室相连通，所述除雾室设有排烟管，所述净化元件组段的净化元件包括旋流筒和设于所述旋流筒的旋流器，所述旋流筒包括内筒和外筒，所述旋流器设于所述内筒的内部；所述内筒与外筒之间形成有排浆空间，所述内筒设有给浆口，且所述内筒在位于所述给浆口与旋流器之间的侧壁上设有用于将乳化液层浆液从内筒排至所述排浆空间的排浆部位；所述均气室和除雾室的外壳部分均为分体拼装式结构，包括沿水平方向和垂直方向分布的若干壁板，各所述壁板为工厂预制件，且相邻的壁板之间通过非焊接的拼接结构相连接。

优选地，所述排浆空间设有位于所述排浆部位下方以盛接乳化液层浆液的浆液收集部位，所述浆液收集部位设有用于排出乳化液层浆液的导流管。

优选地，所述内筒的侧壁上设有与所述旋流器的导流叶片相对应的外延排浆孔。

优选地，所述浆液收集部位包括设于所述内筒与外筒之间的环形导流槽，所述导流槽下部或外沿设置有多个导流管，所述导流管连接浆液外排管道。

优选地，所述内筒设有多个在周向上分布的给浆口，各所述给浆口以设定角度顺应所述内筒的内壁进浆，且进浆方向与所述旋流器的旋转上升气流方向相同。

优选地，所述排浆部位包括设于所述内筒侧壁上的孔状排浆结构、网状排浆结构或筛状排浆结构。

优选地，所述内筒设有与所述排浆部位相配合以调节所述排浆部位的排浆量的挡浆部件。

优选地，所述挡浆部件包括设于所述内筒外侧或内侧并且可上下移动的活动式挡浆板，所述活动式挡浆板通过上下移动对所述排浆部位形成不同程度的遮挡以调节所述排浆部位的排浆量。

优选地，所述拼接结构包括沿相邻两块所述壁板相对接的侧边缘设置的外折边，所述外折边通过紧固件相连接并在面向介质的连接处设有密封件。

优选地，所述拼接结构包括沿相邻两块所述壁板相对接的上边缘和下边缘所设置的公槽和母槽，所述公槽嵌入所述母槽且所述公槽与母槽之间设有密封件；和/或，所述拼接结构包括沿相邻两块所述壁板相对接的上边缘和下边缘所设置的外折边，所述外折边通过紧固件相连接并在面向介质的连接处设有密封件。

优选地，所述外折边由所述壁板的边缘向外折弯形成或在所述壁板的边缘加装角铁状型材形成。

优选地，所述母槽的一边为可拆卸或可打开的活动式结构。

优选地，所述均气室和除雾室设有顶板或底板，所述顶板或底板与相邻的壁板通过内部连接件相连接；所述内部连接件具有呈角度的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述顶板或底板以及所述第二连接部与所述壁板分别通过紧固件相连接，所述第一连接部与所述顶板或底板之间以及所述第二连接部与所述壁板之间设有密封件。

优选地，所述壁板为矩形平板、截面带有弧度的矩形板或折弯瓦楞板。

优选地，所述均气室与最底层的所述净化元件之间设有第一过渡连接段，最上层的所述净化元件与所述除雾室之间设有第二过渡连接段；所述第一过渡连接段的上部设有第一快装结构，并与最底层的所述净化元件通过所述第一快装结构相连接；所述第一过渡连接段的下部具有一体连接的下花板，所述下花板形成所述均气室的顶板；和/或，所述第二过渡连接段的下部设有第二快装结构，并与最上层的所述净化元件通过所述第二快装结构相连接；所述第二过渡连接段的上部具有一体连接的上花板，所述上花板形成所述除雾室的顶板。

优选地，所述第一快装结构和第二快装结构分别包括法兰连接结构、螺纹连接结构、活动卡箍连接结构中的至少一种。

优选地，多个净化元件以串联和/或并联的方式组成所述净化元件组段。

优选地，还包括多个反应容器，所述净化元件组段的每一层净化元件从排浆部位排出的浆液输送至同一反应容器。

本发明所提供的气动乳化处理装置，将净化元件的旋流筒设计为具有内筒和外筒的双层结构，并在内筒的侧壁上设有排浆部位。这样，在运行时，内筒内部形成乳化液层后，最早形成的乳化液层浆液可通过由内向外的气动力，被带出内筒，并在排浆空间中被收集后，向外排出，从而使浆液不通过浆液本身的重力由内筒流至下一层净化元件的旋流器上，使净化元件中的阻力产生仅为当层净化元件给浆而形成的乳化液层本身，显著降低了由于实际液气比上升导致每一层乳化液层带来的额外的阻力的增加，使脱硫系统总阻力降低，达到降低风机运行参数、节能降耗的目的；同时可以将多塔串联改为单塔形式，每台净化塔可以设置串接多级净化元件，提高了单塔的脱硫能力，降低设备规模、节省投资、节省用地，而且，由于单塔多级净化元件各级浆液可分别控制，上层浆液不下落至下层，可以实现本层的乳化液层吸收效果达到最佳。

此外，通过将均气室和除雾室的外壳部分设计为分体拼装式结构，使其组成部件可以在工厂加工，从而确保部件规格、形式标准化，可进行大批量工厂标准化生产，保证部件的生产质量，而且，组成部件运至现场后采用拼接结构进行连接，无需进行焊接作业，可达到快速安装的目的，能够有效缩短工期，保障施工安全和设备质量。通过零部件标准化，工厂加工可实现根据不同工况选择特殊材质，如电镀复合材料(电镀材料不能焊接)、陶瓷或其他不适合或不能焊接的材料，以满足实际生产的需求。此外，由于零部件规格及形式固定，在环保设施或装置的设计过程中通过增加或减少部件数量，即可加大或减小环保设施处理规模而无需重新设计环保设施的结构，直接降低经营成本，适用于有浆液等各种复杂介质的湿法脱硫，具备不易变形、防渗漏等特点。

附图说明

图1为本发明实施例公开的一种气动乳化处理装置的结构示意图；

图2为图1的A-A视图；

图3为图1的B-B视图；

图4为图1中所示净化元件的轴侧图；

图5为图4所示净化元件的侧视图；

图6为图4中所示内筒及导流槽、导流管的轴侧图；

图7为图6所示内筒及导流槽、导流管的侧视图；

图8为本发明实施例公开的另一种净化元件的内筒及导流槽、导流管的侧视图；

图9为图8所示净化元件的外筒的侧视图；

图10为图1所示气动乳化处理装置的组装示意图；

图11为相邻两块壁板的外折边通过螺栓相连接的局部示意图；

图12为图11所示壁板连接结构的侧视图；

图13为图11所示壁板连接结构的俯视图；

图14为相邻两块壁板的上下边缘通过公槽和母槽相连接的局部示意图；

图15为图14所示壁板连接结构的侧视图；

图16为图15中I部位的局部放大图；

图17为图10中II部位的局部放大图。

图中：

1.净化元件 2.内筒 3.外筒 4.第一快装连接部 5.给浆口 6.排浆部位 7.旋流器 8.外延排浆孔 9.导流槽 10.导流管 10-1.浆液外排管道 11.第二快装连接部 12.第三快装连接部 13.第四快装连接部 14.观察视镜 15.检修孔 16.进浆口 17.仪表 18.给浆管道 19.活动式挡板 20.挡浆控制机构 21.进气管 22.均气室 23.净化元件组段 24.除雾室 25.排烟管 26.下水管 27.第一过渡连接段 28.第二过渡连接段 29.壁板 30.外折边 31.紧固件 32.母槽 33.公槽 34.内部连接件 35.下花板

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“前、后、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

一种典型的净化元件运行时的气动乳化原理如下：在净化元件的圆形管状器中，经加速的待处理烟气以一定角度从容器下端进入容器，形成旋转上升的紊流气流，与容器上端流下的不稳定溶液相碰，烟气高速旋切流下的溶液，溶液被切碎，气液充分混合，并在恰当的参数匹配下形成一段动态稳定的乳化液层，在乳化过程中，乳化液层逐渐增厚，上升的气动托力与乳化液的重力达到平衡。随着烟气的流动，部分乳化液被带走，之前形成的乳化液将被新形成的乳化液所取代，在乳化液层内，烟气载有的有害物质，与乳化液中的微细液粒接触，从而被吸收。

气动乳化净化装置通常设有多个净化元件，每个净化元件中都设有旋流器，溶液从每个旋流器上方进入净化元件，发明人经研究发现，在这种情况下，最上层的旋流器将烟气加速与最上层的供给的溶液根据气动乳化原理形成乳化液层，气动力达到平衡，溶液不断供给，乳化液层增厚，之前形成的乳化液被新形成的乳化液取代，老的乳化液下落至下层旋流器上部；下层旋流器上方也同时供给新鲜溶液，上层乳化液与新鲜溶液混合，烟气通过下层旋流器加速后与混合液形成乳化液层，该层乳化液量是该层新鲜溶液与上层下落乳化液的总和，气动力与烟气流速的平方成正比，下层旋转加速的烟气流速更快，才可以提供更大的向上气动托力，与溶液的重力达到平衡，而且，在浆液不断下落的过程中，也会相应造成过滤元件内阻力的提高。因此，下层更厚的乳化液层阻力比单层旋流器形成的乳化液层的理论值更大，造成多旋流气动乳化脱硫塔的实际塔阻更大。当烟气量与烟气内污染物含量提升，相应增加塔内的溶液供给量，必然会使塔内阻力成倍增加，不能进一步提升气动乳化脱硫塔的性能。

此外，发明人经过研究还发现，上层吸收烟气中污染物后的浆液吸收效率降低或已经失去再次吸收能力，与下层供给的浆液混合后，进一步造成乳化液层吸收效率降低，使下层乳化液层工作效率无法达到最佳状态，只能通过加大给浆量脱除烟气中的污染物，而加大给浆量后又会使塔内整体阻力上升，在使用过程中回随着实践推移进一步加大系统阻力，导致窑炉无法正常生产。

因此，单级气动乳化脱硫(过滤)塔极少设置两层以上净化元件，否则造成的系统阻力数倍于理论值，在处理污染物含量高的烟气时，一般采用多级塔串联的形式，同烟气量情况下设备制造成本远高于污染物含量低的系统，而且，多级串联塔之间的管道折弯、脱硫塔除雾段都会增加塔阻。

请参考图1、图2、图3，公开的一种气动乳化处理装置的结构示意图；图2为图1的A-A视图；图3为图1的B-B视图。

如图所示，在一种实施例中，本发明所提供的气动乳化处理装置主要由进气管21、均气室22、净化元件组段23、除雾室24以及排烟管25等部分组成，其中，均气室22的下部连接下水管26，下水管26进一步通往位于底部的反应容器(未示出)，在垂直方向上，形成气动乳化过滤室的净化元件组段23 大体处于中间位置，其下端与均气室22相连通，上端与除雾室24相连通。

请参考图4、图5、图6、图7，图4为图1中所示净化元件的轴侧图；图 5为图4所示净化元件的侧视图；图6为图4中所示内筒及导流槽、导流管的轴侧图；图7为图6所示内筒及导流槽、导流管的侧视图。

在一种实施例中，本发明所提供的净化元件1(又称过滤元件)，包括旋流筒和设于旋流筒的烟气加速装置，旋流筒包括内筒2和外筒3，内筒2和外筒3均为圆形管状容器，其中，烟气加速装置安装在内筒2中，图中所示的烟气加速装置为旋流器7。

内筒2的结构从上而下，分别为设有第一快装连接部4的第一快装连接段、设有给浆口5的溶液给浆段、设有排浆部位6的排浆段、设有旋流器7 的烟气加速段、导流槽9、导流管10以及设有第二快装连接部11的第二快装连接段。

最上部的第一快装连接部4可以是法兰、螺纹或活动卡箍，根据规格选择相应的连接方式，如果管径较大，可以使用法兰配合螺栓进行连接，如果管径不大，则可以使用螺纹拼接或活动卡箍对接；第一快装连接部4的下部为溶液给浆段，给浆段设置有一个或数个给浆口5，如果设置单个给浆口5 容易造成堵塞现象，通过设置多个给浆口5保证给浆均匀，同时给浆口5可设置为按一定角度顺应内筒2内壁进浆，角度与旋转上升气流方向相同。

给浆段下部为排浆段，排浆段的排浆部位6根据介质的不同可设置为孔状、网状、筛状结构，如果介质含固率较高，则可以选用孔径相对较大的孔状结构，排浆段出浆量不小于给浆量；排浆段下部为烟气加速段，烟气加速段的内部设有旋流器7，旋流器7可为普通旋流器或曲面旋流器，曲面旋流器叶片可以是斗状、勺状、钩状、槽状等形状，起到阻挡剩余未从排浆段排出的浆液，异状叶片数量及分布根据实际烟气条件进行选择。

在内筒2外壁与外筒3内壁之间，设置有导流槽9，导流槽9为环状结构，用于盛接从排浆部位6流出的浆液，浆液的最终流向可独立控制，如存在多级净化元件串联时，使得每层浆液不会相互影响，可独立控制每层浆液的工艺参数，导流槽9的设计以浆液能快速流动，不积液为原则，导流槽9 下部或外沿设置导流管10，导流槽9可设置数个导流管10，以防止单管堵塞，保证顺畅下浆，浆液不经由净化元件1内部进入不同的反应容器，净化元件 1最下部第二快装连接部11，其结构和选型可参考第一快装连接部4，以满足快速安装的需要。这里需要说明的是，第二快装连接部11既可以与第一快装连接部4相同，也可以与第一快装连接部4不同，例如，第一快装连接部 4和第二快装连接部11同为螺纹，或者，第一快装连接部4为螺纹，第二快装连接部11为法兰，等等。

外筒3同样为圆形管状结构，其高度与内筒2相一致，半径大于内筒2 的直径加导流槽9的宽度，与内筒2类似地，其最上端设有第三快装连接部 12，最下端设有第四快装连接部13，外部的侧壁上设有观察视镜14，打开观察视镜14也具备检修功能，进浆口16与内筒2的溶液给浆段位置匹配，用于外接管道至内筒2供浆，图中所示内筒2的给浆口5设有给浆管道18，给浆管道18穿过外筒3的侧壁上的进浆口16连通至内筒2的内部。

就外筒3与内筒2之间形成的排浆空间而言，从上至下分别为穿过排浆空间的给浆管道18(局部)、导流槽9及导流管10，如果出于节省生产及材料成本的考虑，则导流槽9可以与内筒2外壁、外筒3内壁相连，导流管10 也可附着于内筒2外壁、外筒3内壁，或设计为独立管道。

每一层并联的浆液外排管道10-1均输送至同一个反应容器，图1中最上层净化元件的虚线管道表示的为该层净化元件的浆液外排管道10-1，根据净化元件的结构，浆液外排管道10-1可以以内部部件的形式置于净化元件1 的内壁与外壁之间，当为此形式时，所有各层的浆液外排管道10-1可以均设置在最底层的净化元件1或净化元件1与均气室22连接段形成统一出口；如果浆液外排管道10-1置于净化元件1外壁之外，则采取虚线表示的形式，新鲜浆液该层进，反应后的浆液该层出塔，实现每层浆液工艺参数独立控制的目的。

上述内外层双筒设计易于工艺控制，便于乳化液层的形成及维持乳化液层的形成，外筒3外壁集成控制仪表17及相关机械控制运动机构，易于实现自动化，且可以节省材料、节省安装时间，同时也便于检修。

请参考图8、图9，图8为本发明实施例公开的另一种净化元件的内筒及导流槽、导流管的侧视图；图9为图8所示净化元件的外筒的侧视图。

如图所示，在另一实施例中，所提供的净化元件与上述第一实施例基本相同，不同之处主要在于，内筒2设有与排浆部位6相配合以调节排浆部位排浆量的挡浆部件。

具体地，挡浆部件可以是活动式挡板19，该活动式挡板19呈套筒形，可上下移动地设于内筒2外侧或内侧，能够沿内筒2的外壁或内壁上下一定，通过上下滑移机构与内筒2或外筒3相连接，并设有能够驱动活动式挡板19 相对于内筒2或外筒3上下移动的驱动机构，活动式挡浆板19上下移动时，可以对排浆部位6形成不同程度的遮挡，排浆部位6被遮挡的部分被活动式挡浆板19密封，不再排出浆液，没有被活动式挡浆板19遮挡的部分保持畅通，可继续排出浆液，从而实现调节排浆部位排浆量的目的，通过控制活动式挡板19，可达到全开、部分开启以及全闭的调节效果。用于驱动活动式挡板19的结构可以有各种不同的方式，例如，活动式挡板19通过直线滑轨安在内筒2的外壁上，然后通过齿轮齿条机构驱动活动式挡板19上下移动，或者，通过气缸、油缸带动活动式挡板19上下移动，等等，由于采用通用技术即可实现，本文就不再展开描述。

活动式挡板19主要用于调节通过净化元件1的总浆液量，当活动式挡板 19将排浆部位完全封闭后，也可实现净化元件1的内筒2及外筒3的在线检修目的，同时，还可以保证乳化液层处于正常液位。为了对活动式挡板19 进行控制，可以在外筒3的外壁上集成挡浆控制机构20，以自动或手动控制活动式挡浆板的运动，活动式挡浆板19的位置通过对内层乳化液层的液位、进浆流量、过滤元件内乳化液层产生的阻力、净化前及净化后的烟气污染物参数进行控制。

此外，在本实施例中，内筒2的侧壁上设有外延排浆孔8，每一个外延排浆孔8分别与旋流器7的导流叶片相对应，导流叶片起到阻挡剩余未从排浆段排出浆液的作用，当导流叶片收集的未从排浆部位6排出的浆液累积到一定量时，可以从外延排浆孔8向外排出，并进入下方的导流槽9，避免浆料下落至下一层净化元件。

外部的侧壁上设有观察视镜14、检修孔15、进浆口16以及仪表17等部件，观察视镜14及检修孔15可根据实际需要，集成在一起或是分开，同时打开观察视镜14也具备检修功能，仪表17包括但不限于液位计、流量计、压力表、pH计、以及在线监测装置等。

请参考图10，图10为图1所示气动乳化处理装置的组装示意图。

如图所示，进气管21设置在均气室22的一侧，进气管21可以是快装预制件，使用螺丝或螺栓配合密封胶条与均气室22紧固连接，净化元件组段 23安装在均气室22上方，均气室22与最底层的净化元件1之间通过第一过渡连接段27相连接，第一过渡连接段27的上部为法兰、螺纹线或活动卡箍等快装结构，下部为一体连接的下花板，下花板形成均气室22的顶板。

数个净化元件1以串联和并联的形式组成净化元件组段23，图中所示的净化元件1分为四组，每一组由四个净化元件1沿垂直方向串联形成，四组净化元件再以阵列方式分布，在气路上相并联，共计设有十六个净化元件1。由于单个净化元件1大体呈圆筒形，因此在串联之后其外形呈圆柱形，再经过并联之后，从外部观察时，整个净化元件组段23呈现为四个圆柱形的形态，由于遮挡的原因，图10仅可见其中的两组净化元件1。

当然，对于净化元件1的数量和组合方式，本文不做绝对的限定，根据实际运行的需要，其数量可以进一步增加，也可以进一步减少，而且，这些净化元件1既可以单独采用串联的方式进行组合或单独采用并联的方式进行组合，也可以采用串联和并联相混合的方式进行组合。例如，仅设有两个净化元件1，两个净化元件1在垂直方向上串联，或者，设有四个净化元件1，四个净化元件1位于同一层且相互并联，又或者，设有三组并联的净化元件 1，每一组包括在垂直方向上串联的三个净化元件，等等。

净化元件组段23最上层的净化元件1通过第二过渡连接段28与除雾室 24相连，与第一过渡连接段27类似地，第二过渡连接段28的下部也为法兰、螺纹线或活动卡箍等快装结构，与最底层的四个净化元件1通过快装结构连接，上部为一体连接的上花板，上花板可作为除雾室24的底板，除雾室24 上部连接排烟管25。

实际运行时，烟气走向如下：

待处理烟气通过进气管21进入均气室22，在均气室22内会设置一定的预处理与均气导流装置，对进入净化元件组段23的烟气进行平均分配，使烟气平均分配至四组并联的净化元件1，符合单个净化元件1的设计参数；烟气经过气动乳化净化元件组段23净化后，再进入除雾室24进行深度除雾，最后，通过排烟管25排至塔外。

实际运行时，浆液走向如下：

输浆设备(泵)通过管道、给水管组件输送浆液至各层净化元件1内，吸收烟气中的有害物质的浆液通过排浆段排至导流槽，再通过导流槽下方的导流管通过浆液外排专用管道排至制定工艺参数的各个反应容器中进行后续工艺控制。除最底层净化元件1的浆液，其他浆液不通过脱硫塔内部落至底部的反应容器中。

请一并参考图11、图12、图13，图11为相邻两块壁板的外折边通过螺栓相连接的局部示意图；图12为图11所示壁板连接结构的侧视图；图13为图11所示壁板连接结构的俯视图。

如图所示，均气室22和除雾室24可以看作是适用于介质条件复杂、常压或低压状态，需要具备密封性能的大型容器，其采用工厂预制好的壁板部件以无焊接的方式进行安装、固定，安装完成后可直接投入运行，不需要对材料进行后续处理，保证质量的情况下达到缩短环保设施建设时间。

具体地，均气室22和除雾室24的外壳部分均为分体拼装式结构，包括沿水平方向和垂直方向分布的若干壁板29，由于均气室22和除雾室24在横截面上呈矩形形状，因此其各壁板29为矩形平板，各壁板均为工厂预制件，且相邻的壁板29之间通过非焊接的拼接结构相连接。

水平方向上(横向结构)的壁板与壁板的连接方式如下：

在壁板29的边缘进行弯折形成外折边30，或在壁板29上焊接角铁状型材来形成外折边30，外折边30与壁板29的夹角呈90°，在外折边30上设置用于快速安装或拆卸的紧固件的预留位置(通常为螺栓孔或卡槽)，有角铁处不面向介质，即向外；当壁板与壁板安装连接时，通过在壁板29间加装防腐、耐磨、耐高温的材质压片(如氟橡胶)后，在预留位置(螺栓孔)上安装紧固件31(螺栓和螺母)，通过在壁板29面向介质连接处加装氟橡胶片，可保证水平方向上具备密封性能。

如图14、图15、图16所示，垂直方向上(上下结构)的壁板与壁板的连接方式如下：

在对接处设计公母槽结构，下方壁板29的上边缘为母槽32，上方壁板29 的下边缘为公槽33，安装时，公槽33和母槽32之间同样加入压片，部件内部安装边缘同样加装氟橡胶片保证密封性能，母槽32一边可设计为活动式结构，当需要拆装时候，将母槽32的一边拆卸或打开，即可实现快速更换。

当然，垂直方向上的壁板与壁板也可以采用水平方向的连接结构，也就是说，在垂直方向上也通过外折边30和紧固件31的方式进行对接，即两种壁板连接方式根据具体情况设计搭配于一个零部件上。这种将公母槽连接方式与外折边连接方式相混合的设计，同样能够实现设备快速安装，达到所有零部件可实现工厂制作及预处理，现场无需进行焊接作业的目的。

请参考图17，图17为图10中II部位的局部放大图。

如图所示，对于均气室22和除雾室24的上花板和下花板与壁板29之间的连接，或壁板与壁板成一定角度的连接，则可以相应地调整折弯处角度，使连接处平行，再安装紧固件31；或者，采用内部连接件34在内部进行安装。

图中所示的内部连接件34为角铁状型材，当采用内部连接件34连接上花板与壁板29或下花板35与壁板29时，内部连接件34位于容器内部，其第一角边和第二角边呈一定角度，例如90°，两个角边均预留有螺栓孔，第一角边与上花板或下花板35上预留的螺栓孔对齐，通过紧固件31(螺栓和螺母) 进行紧固，第二角边与壁板上预留的螺栓孔对齐，通过紧固件31(螺栓和螺母)进行紧固，内部连接件34与上花板或下花板35以及壁板间加氟橡胶条等密封件，以保证密封效果。

当采用内部连接件34以一定角度连接两块壁板29时，内部连接件34的两个角边均预留螺栓孔，与壁板29上预留的螺栓孔对接，再进行紧固，内部连接件34与壁板29间加氟橡胶条等密封件。

如果遇到壁板29上进行管道、人孔、烟道的组合连接，通过预制方式定制出所需要的形状，然后通过类法兰件压胶条进行紧固。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。

例如，外筒3的高度小于内筒2，外筒3的两端以封闭的形式连接至内筒1的外壁，仅内筒2的上下两端设有快装连接部；或者，排浆部位6采用网、孔、筛相组合的形式；又或者，将内筒2或外筒3设计成其他形状，等等。

再例如，若均气室22和除雾室24呈圆筒形，则壁板29可设计为截面带弧度的方形；或者，根据设备规模、强度等因素，在壁板29上设计加强筋；又或者，将壁板29设计为折弯瓦楞板的形式，等等。

由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

本发明通过利用加速后旋转上升的紊流气流在管状容器中具有由内向外气动力(水平面上)，形成乳化液层后，最早形成的乳化液层浆液通过由内向外的气动力，被带出圆形管状容器(即内筒2)，并通过浆液外排管道10-1 穿过外筒3排至独立的反应容器，或者先在外筒3与内筒2之间向下输送一段距离之后再穿过最下层净化元件的外筒3排至独立的反应容器，从而使浆液不通过浆液本身的重力由圆形管状容器流至下层旋流器7上，可显著降低由于实际液气比上升导致每一层乳化液层带来的额外的阻力的增加，当单个或单层净化元件阻力降低时，塔的整体阻力降低，每层净化元件可实现了独立工艺反应控制的目的，每层净化元件独立给浆并可独立出浆，如此设计可降低系统的液气比，选用的泵功率更小，整体能耗能降低更多，进一步提高了多层旋流气动乳化脱硫塔的运行效率、降低窑炉生产的设备规模、投资与运行成本。

而且，本发明的全部件均可实现在工厂生产制作，模块化设计使得设计时间减少，发货后直接现场拼装，脱硫塔等环保设施实现无现场加工制作流程，无焊接、无需后续处理工序，拼接安装完成后可立即投运，极大地减少项目投产时间，使一般湿法脱硫塔长达数十天的制作安装时间缩短至数天，极大提高企业的生产时间，也直接降低湿法脱硫供应商的安装成本，并在工厂模块化批量生产的情况下对零部件质量有绝对的保证，由于是单塔结构，可有效降低建设总占地面积，节省用地。

此外，还具有如下有益效果：

1.由于当净化元件的阻力仅为本层乳化液层产生的阻力时，可以实现单塔多级净化元件串接，单塔多级设计，理论上气动乳化技术可以处理烟气中的污染物如二氧化硫的含量无限高，在保证风机选型得当的情况下，可实现 100％的污染物脱除效率，能进一步扩大气动乳化技术的应用范围，使气动乳化技术不仅适用于于湿法除尘与深度净化领域，也适用于化工、煤炭、焦化等行业的生产线使用，降低超低排放的运行成本。

2.通过监测过滤元件内乳化液层、烟气参数的方法，更能精细化控制乳化液层的运行状态，在保证脱除污染物的前提下，能使机电设备在能耗最低的情况下运行，同时控制过滤元件阻力最低。

3.可实现对各层反应的工艺条件独立控制，每层净化元件独立给浆并可独立出浆，每层浆液可独立进浆出浆，通过管道可调节一定参数范围内的浆液至指定反应容器，进行后续工艺调节，保证生成物质量稳定。

4.由于单塔多级净化元件各级浆液可分别控制，上层浆液不下落至下层，可以实现本层的乳化液层吸收效果达到最佳。

5.可降低阻力和单塔内实现对各层反应的工艺条件独立控制，实现单塔脱高硫的工程实现，则可减低对脱硫塔部分的投资，由多塔改为单塔，节省设备投资。

6.部件上端及下端通过法兰、螺纹线、活动卡箍等连接，无现场焊接的情况下，可达到模块化、快速安装的目的，使原本需要长达数十天或数月的安装焊接周期缩短至数天，同时更加便于产品质量控制。

7.可以工厂标准化设计、生产，更好控制其产品质量，除现有已经广泛采用的玻璃钢、塑料、各种不锈钢、金属材质，更加可以使用塑料、陶瓷、电镀复合材料等，加工难度大、但材料成本及性能更优异的材料，使得气动乳化技术广泛适用于除环保外的其他领域。

8.单塔可有效降低建设总占地面积，节省用地。

9.由于组成部件为标准化部件，无焊接，因此，壁板拆卸更换简单，便于检修维护。

以上对本发明所提供的气动乳化处理装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (18)

1.气动乳化处理装置，包括均气室、净化元件组段以及除雾室，所述均气室设有进气管，所述净化元件组段的下端与所述均气室相连通，所述净化元件组段的上端与所述除雾室相连通，所述除雾室设有排烟管，其特征在于，所述净化元件组段的净化元件包括旋流筒和设于所述旋流筒的旋流器，所述旋流筒包括内筒和外筒，所述旋流器设于所述内筒的内部；所述内筒与外筒之间形成有排浆空间，所述内筒设有给浆口，且所述内筒在位于所述给浆口与旋流器之间的侧壁上设有用于将乳化液层浆液从内筒排至所述排浆空间的排浆部位；所述均气室和除雾室的外壳部分均为分体拼装式结构，包括沿水平方向和垂直方向分布的若干壁板，各所述壁板为工厂预制件，且相邻的壁板之间通过非焊接的拼接结构相连接。

2.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述排浆空间设有位于所述排浆部位下方以盛接乳化液层浆液的浆液收集部位，所述浆液收集部位设有用于排出乳化液层浆液的导流管。

3.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述内筒的侧壁上设有与所述旋流器的导流叶片相对应的外延排浆孔。

4.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述浆液收集部位包括设于所述内筒与外筒之间的环形导流槽，所述导流槽下部或外沿设置有多个导流管，所述导流管连接浆液外排管道。

5.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述内筒设有多个在周向上分布的给浆口，各所述给浆口以设定角度顺应所述内筒的内壁进浆，且进浆方向与所述旋流器的旋转上升气流方向相同。

6.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述排浆部位包括设于所述内筒侧壁上的孔状排浆结构、网状排浆结构或筛状排浆结构。

7.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述内筒设有与所述排浆部位相配合以调节所述排浆部位的排浆量的挡浆部件。

8.根据权利要求7所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述挡浆部件包括设于所述内筒外侧或内侧并且可上下移动的活动式挡浆板，所述活动式挡浆板通过上下移动对所述排浆部位形成不同程度的遮挡以调节所述排浆部位的排浆量。

9.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述拼接结构包括沿相邻两块所述壁板相对接的侧边缘设置的外折边，所述外折边通过紧固件相连接并在面向介质的连接处设有密封件。

10.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述拼接结构包括沿相邻两块所述壁板相对接的上边缘和下边缘所设置的公槽和母槽，所述公槽嵌入所述母槽且所述公槽与母槽之间设有密封件；和/或，所述拼接结构包括沿相邻两块所述壁板相对接的上边缘和下边缘所设置的外折边，所述外折边通过紧固件相连接并在面向介质的连接处设有密封件。

11.根据权利要求9或10所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述外折边由所述壁板的边缘向外折弯形成或在所述壁板的边缘加装角铁状型材形成。

12.根据权利要求10所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述母槽的一边为可拆卸或可打开的活动式结构。

13.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述均气室和除雾室设有顶板或底板，所述顶板或底板与相邻的壁板通过内部连接件相连接；所述内部连接件具有呈角度的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述顶板或底板以及所述第二连接部与所述壁板分别通过紧固件相连接，所述第一连接部与所述顶板或底板之间以及所述第二连接部与所述壁板之间设有密封件。

14.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述壁板为矩形平板、截面带有弧度的矩形板或折弯瓦楞板。

15.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述均气室与最底层的所述净化元件之间设有第一过渡连接段，最上层的所述净化元件与所述除雾室之间设有第二过渡连接段；所述第一过渡连接段的上部设有第一快装结构，并与最底层的所述净化元件通过所述第一快装结构相连接；所述第一过渡连接段的下部具有一体连接的下花板，所述下花板形成所述均气室的顶板；和/或，所述第二过渡连接段的下部设有第二快装结构，并与最上层的所述净化元件通过所述第二快装结构相连接；所述第二过渡连接段的上部具有一体连接的上花板，所述上花板形成所述除雾室的顶板。

16.根据权利要求15所述的气动乳化处理装置，其特征在于，所述第一快装结构和第二快装结构分别包括法兰连接结构、螺纹连接结构、活动卡箍连接结构中的至少一种。

17.根据权利要求1～10、13～16中任一项所述的气动乳化处理装置，其特征在于，多个净化元件以串联和/或并联的方式组成所述净化元件组段。

18.根据权利要求1所述的气动乳化处理装置，其特征在于，还包括多个反应容器，所述净化元件组段的每一层净化元件从排浆部位(6)排出的浆液输送至同一反应容器。

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