CN112206637B - 一种工业烟气洗涤塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业烟气洗涤塔。所公开的方案包括设有塔壁的主体塔，所述主体塔顶部设有烟气出口，塔内由底部至顶部依次设有一级洗涤液收集区、一级洗涤区、二级洗涤区和除雾区，所述一级洗涤区的内径小于二级洗涤区的内径；所述二级洗涤区安装有洗涤液喷射管，且洗涤液喷射管的侧壁上开设有若干通孔，同时洗涤液喷射管的外径小于一级洗涤区的内径。本发明工业烟气洗涤塔内设置两级洗涤区，在上升烟气流场中将洗涤液横向射流雾化，气液传质效率高，实现对烟气的有效洗涤，可广泛用于多种工业烟气的净化处理。

Description

一种工业烟气洗涤塔

技术领域

本发明属于环保设备技术领域，具体涉及一种工业烟气洗涤塔。

背景技术

在钢铁、石化、化工等工业生产中产生的烟气常夹带有细小颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、挥发性有机气体等，若直接排放会对环境造成严重污染。目前，常用的烟气洗涤装置主要有填料塔、喷淋塔、液柱塔等，气液两相逆流或顺流接触，将烟气中有害物质转移至一定的洗涤液中。然而，这些烟气洗涤装置结构复杂、气液传质效率不高。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种工业烟气洗涤塔。

为此，本发明提供的工业烟气洗涤塔包括设有塔壁的主体塔，所述主体塔顶部设有烟气出口，塔内由底部至顶部依次设有一级洗涤液收集区、一级洗涤区、二级洗涤区和除雾区；所述一级洗涤区的内径小于二级洗涤区的内径；所述一级洗涤液收集区开设有排放口；所述一级洗涤区下方的塔壁上设有烟气进口，且烟气进口的进烟气方向与所述塔体相切；所述一级洗涤区的塔壁为包括内壁和外壁的双层结构，且外壁与内壁之间设有空间，所述内壁上分布有若干通孔，外壁开设有一级洗涤液进口；所述二级洗涤区上部塔壁设有二级洗涤液进口，所述二级洗涤区下部塔壁设有二级洗涤液出口；所述二级洗涤区安装有洗涤液喷射管，所述洗涤液喷射管的侧壁上开设有若干通孔，所述洗涤液喷射管轴向上的一端敞口、另一端封闭，所述敞口端与二级洗涤液进口连接，封闭端延伸至二级洗涤区底部；所述洗涤液喷射管的外径小于一级洗涤区的内径；所述除雾区安装有除雾器，且除雾器位于烟气出口下方。

进一步，所述主体塔内还安装有塔盘，所述塔盘位于二级洗涤区与一级洗涤区之间。

可选的，所述外壁与主体塔壁为一体结构，所述内壁设在主体塔壁内；或者，所述内壁与主体塔壁为一体结构，所述外壁包覆在主体塔壁外。

优选的，所述洗涤液喷射管位于塔内中轴线上。

进一步，所述一级洗涤区与二级洗涤区之间的塔壁为倒锥形过渡段。

进一步，所述一级洗涤液收集区的塔壁开设有一级洗涤液补给口和一级洗涤液出口，所述一级洗涤液出口与所述一级洗涤液进口通过泵和管道连接。

进一步，所述一级洗涤液收集区的塔壁开设有检修口。

进一步，所述一级洗涤区内壁上的各通孔处安装有喷嘴。

进一步，还包括二级洗涤液供给容器，该二级洗涤液供给容器与所述二级洗涤液进口和二级洗涤液出口连接。

进一步，所述二级洗涤区的塔内壁安装有气液分布及冲洗装置，所述气液分布及冲洗装置包括：

冲洗管，用于输送冲洗液，冲洗管的形状与塔内壁形状相匹配，冲洗管的侧壁开设有多个通孔；

支撑件，与冲洗管的形状匹配，且位于冲洗管下方；

多个导流叶片，分布于冲洗管与支撑件之间，其中任一个导流叶片上端安装在冲洗管上，下端安装在支撑件上，且相邻导流叶片之间留有间隙；

以冲洗管和支撑件所在上、下方向为第一轴向，所述导流叶片相对于该第一轴向倾斜安装，且所述导流叶片的上端向塔内壁倾斜，下端向远离塔内壁的方向倾斜。

优选的，所述通孔开设于冲洗管的一侧侧壁，且该侧壁靠近所述主体塔内壁。

进一步，所述冲洗管为圆环形，所述支撑件为圆环形，所述冲洗管圆环的直径大于固定件圆环的直径。

优选的，所述多个通孔沿所述冲洗管的轴向分布。

优选的，所述多个导流叶片在冲洗管和支撑件之间均匀分布。

本发明的上述技术方案与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明工业烟气洗涤塔内设置两级洗涤区，烟气从塔下部进入后在一级洗涤区内沿壁螺旋上升，延长烟气在塔中的停留时间，提高烟气的洗涤效果，并且在一级洗涤区内将洗涤液的横向射流与烟气的螺旋上升运动相耦合，洗涤液液滴充分雾化，加快液体表面更新频率，提高了气液传质效率；经一级洗涤后的烟气继续上升至二级洗涤区，被洗涤液喷射管喷射孔横向射流喷出的二级洗涤液净化处理，实现对烟气的有效洗涤。

(2)进一步，本发明塔体内的二级洗涤区内设置一体化塔内气液分布及冲洗装置，避免烟气形成“塔壁效应”，实现对塔壁挂料的冲洗，安装前只需在塔内壁焊接少量支撑构件，安装过程直接粘接，无需动火和防腐作业，安装便利。

(3)本发明工业烟气洗涤塔，将一、二级洗涤区用塔盘隔离，便于在两级洗涤区内对烟气中的不同成分进行分步净化，或者针对同一烟气成分进行深度净化。

附图说明

图1为本发明的工业烟气洗涤塔结构示意图之一；

图2为图1所示一级洗涤区塔壁的横断面结构示意图；

图3为本发明的工业烟气洗涤塔结构示意图之二；

图4为气液分布与冲洗装置结构示意图；

图5为气液分布与冲洗装置安装断面示意图。

具体实施方式

除非有特殊说明，本文中的术语根据本领域技术人员的常规认识理解。

本文中所述轴向、内、外、上、下、顶部、底部等方向或方位与附图中的相应方向或方位相同，这些术语目的在于说明本发明相关特征或部件之间的空间位置关系，不对相关特征或部件各自的位置及相互之间的位置有绝对的限制作用。

本发明所述一级洗涤液和二级洗涤液不做限定，具体可根据被洗涤烟气的含杂情况或/和净化最终要求根据本领域的常规方法选取，例如两级洗涤液分别选用相同成分或不同成分或相同成分不同浓度洗涤液，目的是采用本发明的洗涤塔使工业烟气被有效洗涤。

本发明所述的除雾器采用现有的除雾器或可实现烟气除雾效果的装置，示例，如由波形叶片、板片、卡条等固定装置组成的除雾器；屋脊式除雾器；丝网式除雾器及管束式除雾器。

实施例：

参考附图1-3所示，该实施例的工业烟气洗涤塔主要结构包括设有塔壁的主体塔体1，塔体顶部设有烟气出口9，塔内由底部至顶部依次设有多个功能区，分别为：一级洗涤液收集区2、一级洗涤区4、二级洗涤区和除雾区，且一级洗涤区的内径小于二级洗涤区的内径，其他功能区域的内径大小原则上可不做要求，一般的方案是，一级洗涤液收集区的内径与一级洗涤区的内径相同，除雾区的内径与二级洗涤区的内径相同；

其中：一级洗涤液收集区塔壁开设有排放口14；一级洗涤区下部塔壁开设有烟气进口3，该烟气进口的进烟气方向与塔体相切，确保烟气从塔下部进入后在一级洗涤区内沿壁螺旋上升；一级洗涤区4的塔壁为设有内壁和外壁的双层结构，且外壁与内壁之间预留有空隙，用于供给一级洗涤液，该部位的外壁上开设有一级洗涤液进口12，内壁上开设有若干通孔，用于喷出一级洗涤液；二级洗涤区的上部塔壁设有二级洗涤液进口19、下部塔壁设有二级洗涤液出口20，且二级洗涤区内安装有洗涤液喷射管7，该洗涤液喷射管的侧壁上开设有若干通孔，同时洗涤液喷射管的轴向两端一端封闭、另一端敞口，其中敞口端与二级洗涤液进口19连接，封闭端延伸至二级洗涤区底部，同时洗涤液喷射管的外径小于一级洗涤区的内径；

除雾区安装有除雾器8，且除雾器位于烟气出口下方。

烟气进入塔内后的被洗涤原理包括：

(1)烟气由烟气进口3沿切向进入洗涤塔内，并沿着一级洗涤区内壁螺旋上升；

(2)一级洗涤液从一级洗涤液进口12进入内、外壁之间的空腔，经内壁的通孔喷入一级洗涤区内，实现对烟气的一级洗涤；

(3)经过一级洗涤的烟气继续上升进入二级洗涤区；

(4)二级洗涤液依次经二级洗涤液进口19、洗涤液喷射管7侧壁的喷射孔横向射流而出喷入二级洗涤区内，实现对烟气的二级洗涤；

(5)经两级洗涤后的烟气继续上升通过塔体上部的除雾器8，进一步脱除烟气中夹带的水雾和细小颗粒物，最后经塔体顶部烟气出口9排放。进一步的方案中，主体塔内在一级洗涤区和二级洗涤区之间安装有塔盘6，其带来的进一步的效果是将一、二级洗涤区分隔，使塔内形成两个独立的烟气洗涤分区。塔盘结构可选用现有的塔盘结构。

进一步优选的结构是，在现有塔盘结构基础上设有气帽，其作用是将气液分离，烟气从一级洗涤区通过气帽继续上升，而二级洗涤液下落时被气帽阻挡，不能进入一级洗涤区，只能通过塔盘的下降管返回二级洗涤液供给容器。气帽的结构可采用现有技术中烟囱顶部的升气帽，具体示例，将短管道上端封堵，靠上部的侧壁开有烟窗，短管下端敞开，并与塔盘上表面连接(此位置塔盘为开孔)；此外，还可以用板制成长方体、正方体，或类似形状的气帽，其顶板用平板或倒V型板封堵，靠上部的侧壁开有烟窗，底部敞开，并与塔盘上表面连接(此位置塔盘为开孔)，气帽的材质可选用FRP、不锈钢等耐腐蚀金属或非金属材料。

另有一些方案中，一级洗涤区塔壁的双层结构可选择内置式或外置式，其中，内置式如图3所示，外壁与主体塔壁为一体结构，即外壁为主体塔壁的一部分，内壁设在主体塔内，与主体塔之间留有空间；外置式如图1所示，内壁与主体塔壁为一体结构，即内壁为主体塔壁的一部分，外壁包覆在主体塔壁外，且与主体塔外壁之间留有空间。

一些具体方案中，一级洗涤区与二级洗涤区之间的塔壁结构为倒锥形结构，形成倒锥形过渡段，以满足一级洗涤区和二级洗涤区的径向尺寸关系要求，同时，该锥形过渡段还便于降低烟气流速，对烟气起到缓冲作用，进而均匀上升，避免烟气偏流。

还有一些方案中，一级洗涤液收集区的塔壁开设有一级洗涤液补给口13和一级洗涤液出口10，其中一级洗涤液出口通过一级循环泵11和管道与一级洗涤液进口连接，工作时，一级循环泵11将一级洗涤液收集区2中的洗涤液经管道输送至一级洗涤液进口12，进而进入内外壁之间的空腔，经内壁的开孔或喷嘴喷入一级洗涤区内，实现对烟气的一级洗涤，该结构下一级洗涤液循环使用，洗涤液饱和后可由排放口排出。

更进一步的方案中，一级洗涤液收集区塔壁开设有检修口15，方便对塔内进行检修。

优选的方案中，为确保洗涤液喷射管上的雾化效果，其上的各通孔处安装有喷嘴。

还有一些方案中，主体塔外设有二级洗涤液供给容器16，如供给箱或供给池等，该二级洗涤液供给容器上设有二级洗涤液补给口23、二级洗涤液排放口22、二级洗涤液输入口21、二级洗涤液输出口17，其中二级洗涤液输出口17通过循环泵与二级洗涤液进口19连接，二级洗涤液出口20与二级洗涤液输入口21通过管道连接，工作时，二级循环泵18将二级洗涤液容器16中的洗涤液经管道输送至二级洗涤液进口19，经洗涤液喷射管7侧壁的喷射孔横向射流而出喷入二级洗涤区内，实现对烟气的二级洗涤。

在上述方案基础上，还可进一步增加结构优化和设计的方案是，塔体1内壁采用内衬玻璃鳞片、碳化硅或PP板等耐腐蚀性防护材料，避免喷射的洗涤液对塔内壁冲刷和腐蚀。

考虑到塔内液体分布和塔内壁的清洗问题，进一步的方案中，二级洗涤区的塔内壁安装有一套或多套气液分布及冲洗装置5，如图4所示，该气液分布及冲洗装置主要部件是冲洗管51、多个导流叶片50和支撑件52，其中，冲洗管形状与塔内壁形状匹配，如为直管、圆弧形管或圆环形管等，冲洗管上开设有多个通孔，其中一个通孔用于进水，其余通孔出水，冲洗管与支撑件上下布置，导流叶片50布置在冲洗管51和支撑件52之间，即每个导流叶片上端安装在冲洗管上，下端安装在支撑件上，相邻导流叶片平行且相互之间设有间隙，为实现多个导流叶片的固定及分布要求，支撑件的形状与冲洗管的形状匹配，工作时，塔内喷淋雾滴在重力和表面张力的作用下，在导流叶片上表面形成一层液膜，并与从导流叶片间缝隙穿上来的烟气发生气液传质反应，进而脱除烟气中含有的细小颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、挥发性有机气体等有害物质。具体实施方案中，导流叶片两端既可以采用直接粘接的方式固定，也可以采用在导流叶片两端开孔，进而套在塔壁冲洗管和导流叶片支撑件上的方式固定。装置中的导流叶片的形状可选择矩形板或接近矩形结构的长条形板。

为有效实现塔内气液分布，以冲洗管与支撑件上下方向或塔内高度方向为参照，所述的多个导流叶片50倾斜安装在冲洗管51与支撑件52之间，且导流叶片的上端向塔内壁倾斜，下端向远离塔内壁的方向倾斜。从更细节上分析，此种结构可有效将烟气向塔体中心驱赶，避免烟气形成“塔壁效应”。采用这种布置方式时，相应的，冲洗管和支撑件在整体形状上需满足这种倾斜布置方式。

为进一步确保对塔内壁的清洗效果，冲洗管上通孔开设在冲洗管的一侧，且在整个装置中相对其他部位来讲最接近塔内壁。更优选的方案中，多个通孔时，沿冲洗管的轴向均匀分布。

具体实施方案中，冲洗管靠近塔壁一侧开有3～5mm的圆孔，其中导流叶片与塔壁的夹角θ为30～70°，相邻导流叶片之间的净距为1～2mm。

对于圆柱形塔体，优选的方案中，冲洗管51和支撑件52均设计为圆环形。为进一步有效实现气液分布和塔内壁清洗效果，冲洗管圆环的直径大于支撑件圆环形的直径，多个导流叶片50均匀分布在两者之间。

进一步，如图5所示，采用上部安装杆53和下部安装杆54将装置安装于塔内，导流叶片50沿塔内壁密排倾斜布置一周，其上端固定在冲洗管上，下端固定在支撑件上。

优选的方案中，上述结构中的导流叶片、冲洗管及支撑件可选用FRP、PE、PP等耐腐蚀且耐磨非金属材料制成。安装前只需在塔内壁焊接少量支撑构件，安装过程直接粘接，无需动火和防腐作业，安装便利。

以上实施方式并非是对本发明的限制，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种工业烟气洗涤塔，包括设有塔壁的主体塔，其特征在于，所述主体塔顶部设有烟气出口，塔内由底部至顶部依次设有一级洗涤液收集区、一级洗涤区、二级洗涤区和除雾区；所述一级洗涤区的内径小于二级洗涤区的内径；

所述一级洗涤液收集区开设有排放口；

所述一级洗涤区下方的塔壁上设有烟气进口，且烟气进口的进烟气方向与所述塔体相切；

所述一级洗涤区的塔壁为包括内壁和外壁的双层结构，且外壁与内壁之间设有空间，所述内壁上分布有若干通孔，外壁开设有一级洗涤液进口；

所述二级洗涤区上部塔壁设有二级洗涤液进口，所述二级洗涤区下部塔壁设有二级洗涤液出口；所述二级洗涤区安装有洗涤液喷射管，所述洗涤液喷射管的侧壁上开设有若干通孔，所述洗涤液喷射管轴向上的一端敞口、另一端封闭，所述敞口端与二级洗涤液进口连接，封闭端延伸至二级洗涤区底部；所述洗涤液喷射管的外径小于一级洗涤区的内径；

所述除雾区安装有除雾器，且除雾器位于烟气出口下方；

所述二级洗涤区的塔内壁安装有气液分布及冲洗装置，所述气液分布及冲洗装置包括：

冲洗管，用于输送冲洗液，冲洗管的形状与塔内壁形状相匹配，冲洗管的侧壁开设有多个通孔；

支撑件，与冲洗管的形状匹配，且位于冲洗管下方；

多个导流叶片，分布于冲洗管与支撑件之间，其中任一个导流叶片上端安装在冲洗管上，下端安装在支撑件上，且相邻导流叶片之间留有间隙；

以冲洗管和支撑件所在上、下方向为第一轴向，所述导流叶片相对于该第一轴向倾斜安装，且所述导流叶片的上端向塔内壁倾斜，下端向远离塔内壁的方向倾斜。

2.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述主体塔内还安装有塔盘，所述塔盘位于二级洗涤区与一级洗涤区之间。

3.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述外壁与主体塔壁为一体结构，所述内壁设在主体塔壁内；或者，所述内壁与主体塔壁为一体结构，所述外壁包覆在主体塔壁外。

4.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述洗涤液喷射管位于塔内中轴线上。

5.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述一级洗涤区与二级洗涤区之间的塔壁为倒锥形过渡段。

6.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述一级洗涤液收集区的塔壁开设有一级洗涤液补给口和一级洗涤液出口，所述一级洗涤液出口与所述一级洗涤液进口通过泵和管道连接。

7.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述一级洗涤液收集区的塔壁开设有检修口。

8.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述一级洗涤区内壁上的各通孔处安装有喷嘴。

9.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，还包括二级洗涤液供给容器，该二级洗涤液供给容器与所述二级洗涤液进口和二级洗涤液出口连接。

10.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述通孔开设于冲洗管的一侧侧壁，且该侧壁靠近所述主体塔内壁。

11.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述冲洗管为圆环形，所述支撑件为圆环形，所述冲洗管圆环的直径大于固定件圆环的直径。

12.如权利要求1所述的工业烟气洗涤塔，其特征在于，所述多个导流叶片在冲洗管和支撑件之间均匀分布。

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