CN112374565A - 一种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，包括：蜗壳等压通道、锥型环外侧通道、烟气分配器本体、锥型环内侧通道和旋转雾化器。本发明的有益效果是：本发明对导流板结构和通道结构进行了创新，设计了符合旋转喷雾废水干燥的分配器，等压通道出口处的导流板由直板和折板组合件构成，在保证烟气旋流的同时充分进行径向导流，保证进入外侧通道烟气流场的稳定性；内侧通道和外侧通道均为不完全包含的双通道结构，并设有可旋转角度的导流板，可增强烟气旋流，保证雾化后的废水和高温烟气两相均匀混合，提升两相传热传质能力；采用锥型环外侧通道和锥型环内侧通道的双通道构造，充分发挥了双层旋转风幕的组合效应。
Description
技术领域
本发明属于废水零排技术领域，尤其涉及一种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器。
背景技术
石膏湿法烟气脱硫技术是目前应用最广泛的烟气脱硫技术，但石膏湿法烟气脱硫技术在运行过程中，烟气中的氯化氢、颗粒物和重金属等污染物会不断在脱硫浆液中富集，造成设备腐蚀和脱硫效率下降等问题；因此脱硫系统每隔一段时间需外排一定量的脱硫废水，脱硫废水重金属和氯离子含量高，处理难度较大。
目前，脱硫废水零排放技术逐渐成为研究热点，其主要实现方式有蒸发结晶技术、喷入烟道蒸发技术、旁路烟道喷雾干燥蒸发技术等。其中旁路烟道喷雾干燥蒸发技术基于喷雾干燥原理，在喷雾干燥塔内将脱硫废水经过旋转雾化盘雾化成平均粒径10-60μm的细雾滴，然后利用旁路热烟气将废水蒸发干燥，达到脱硫废水零排放的目的。与传统蒸发结晶法相比，喷雾干燥蒸发技术具有系统简单、运行可靠、投资费用低等优点。采用旁路烟气干燥技术实现脱硫废水零排放，喷雾干燥塔内固体产物含水率低，干燥良好，不影响主机系统正常运行。
烟气分配器作为喷雾干燥塔的核心装置，其作用是导流并均匀分配热烟气，使进入干燥塔的热烟气与雾化废水充分混合，强化传热传质作用，使雾化后的废水雾滴在到达干燥塔壁之前被充分蒸发干燥。但目前烟气分配器的使用中存在入塔烟气分布不均匀、旋流不充分、与雾化废水混合不充分、废水蒸干不完全等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器。
这种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，包括：蜗壳等压通道、锥型环外侧通道、烟气分配器本体、锥型环内侧通道和旋转雾化器；蜗壳等压通道位于烟气分配器本体顶部,烟气分配器本体设于干燥塔顶部；烟气分配器本体的外侧壁圆周上从上到下依次布置有锥型环外侧通道和锥型环内侧通道，烟气分配器本体为锥型，烟气分配器本体的锥形底部设有旋转雾化器；蜗壳等压通道由多块正方形渐缩通道连接组成，蜗壳等压通道整体呈环形；蜗壳等压通道的通道进口连接旁路烟道，蜗壳等压通道的通道出口位于蜗壳等压通道的内侧面，使烟气在蜗壳等压通道内的每个截面都产生相同的压力，保证气流分布的均匀性；从通道出口处开始，蜗壳等压通道的内侧面沿烟气出口方向依次设有多块导流板A；锥型环外侧通道上设有若干个与壁面呈一定夹角的导流板B，锥型环外侧通道上还设有外侧旋转壳体，导流板B的一个连接端固定在外侧旋转壳体上，导流板B的另一个连接端固定在烟气分配器本体上；锥型环内侧通道上设有若干个与壁面呈一定夹角的导流板C，锥型环内侧通道上还设有内侧旋转壳体，导流板C的连接端固定在内侧旋转壳体上，内侧旋转壳体通过环绕设置的多根螺杆悬挂于烟气分配器本体上；，外侧旋转壳体和内侧旋转壳体均环绕烟气分配器本体，外侧旋转壳体和内侧旋转壳体均与烟气分配器本体的锥面平行；外侧旋转壳体不完全外包于烟气分配器本体和内侧旋转壳体，锥型环外侧通道和锥型环内侧通道联通，通过锥型环外侧通道中的烟气可部分进入锥型环内侧通道。
作为优选，导流板B和导流板C由导叶和带有螺丝孔的调节板组成，在安装时可实现20°～50°的角度调节，可根据实际废水雾化喷射量和烟气的工况参数调整导流板B和导流板C的安装角度，获得最佳的混合干燥效果。
作为优选，每块导流板A由一块直板和一块折板组成，使烟气经导流后在径向获得较大的速度分量，保证烟气均匀分布的同时产生良好的旋流效应，使烟气进入通道内形成稳定的旋流场；直板和折板的板件间由圆管焊接连接；多块导流板A之间也由圆管焊接连接；导流板A的高度与通道出口的高度一致，多块导流板A绕干燥塔的中轴线呈等间距分布，分布间距为蜗壳等压通道的内侧面圆周长的1/18～1/36，具体数值根据实际工况设置。
作为优选，锥型环外侧通道和锥型环内侧通道均为等间距通道；锥型环外侧通道上的导流板B和锥型环内侧通道上的导流板C顺烟气方向与烟气分配器本体的锥壳母线夹角为20°～50°；导流板B和导流板C绕干燥塔的中轴线呈等间距分布，分布间距为导流板B和导流板C所在高度处对应圆周周长的1/18～1/36，具体根据实际工况设置。
作为优选，烟气分配器本体的锥角为60°。
作为优选，螺杆的连接端可拆卸。
这种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器的工作方法，工作流程为：烟气从通道进口切向进入蜗壳等压通道，沿蜗壳等压通道旋流；旋流后的烟气从通道出口进入锥型环外侧通道后，锥型环外侧通道内的部分烟气进入干燥塔形成大直径旋流风幕，大直径风幕有效增加了气液接触面积和烟气停留时间，获得最佳的传热效果，锥型环外侧通道内剩余烟气流入锥型环内侧通道，经过锥型环内侧通道加速旋流后进入干燥塔，废水从旋转雾化器上的高速旋转雾化盘喷出形成雾状颗粒，与从锥型环外侧通道和锥型环内侧通道出来的烟气充分混合进行换热，由于锥型环内侧通道处的烟气流速较大，可迅速蒸干液滴，同时由于该烟气速度较大，可有效压制旋转雾化器的喷雾径向喷射，防止雾化废水喷射到壁面。
本发明的有益效果是：
1)本发明对导流板结构和通道结构进行了创新，设计了符合旋转喷雾废水干燥的分配器，等压通道出口处的导流板由直板和折板组合件构成，在保证烟气旋流的同时充分进行径向导流，保证进入外侧通道烟气流场的稳定性。内侧通道和外侧通道均为不完全包含的双通道结构，并设有可旋转角度的导流板，使烟气规则旋转向心运动，可增强烟气旋流，保证雾化后的废水和高温烟气两相均匀混合，提升两相传热传质能力；本发明充分利用烟气的热量增强废水蒸干效果，避免了废水未蒸发完全而造成设备腐蚀。
2)本发明采用锥型环外侧通道和锥型环内侧通道的双通道构造，充分发挥了双层旋转风幕的组合效应，外层旋流也确保内层逃逸废水和未充分干燥雾滴的进一步混合干燥和二次干燥，确保了良好的蒸干效果，有效增加了气液接触面积和烟气停留时间，从而获得良好的传质传热效果。另一部分烟气经过锥型环内侧通道加速旋流进入干燥塔，与雾化喷射废水充分接触，使大量液滴快速蒸干，由于该部分烟气速度较大，因此可有效压制雾化液滴径向喷射，从而防止雾化废水喷射到干燥塔壁面；保证了良好的蒸干效果。
附图说明
图1为本发明烟气分配器装置的俯视示意图；
图2为本发明烟气分配器装置的侧剖面示意图；
图3为等压通道出口处导流板俯视示意图；
图4为锥型环通道导流板展开图；
图5为锥型环通道导流板俯视示意图。
附图标记说明：通道进口1、蜗壳等压通道2、通道出口3、锥型环外侧通道4、烟气分配器本体5、锥型环内侧通道6、导流板A7、导流板B8、导流板C9、旋转雾化器10、外侧旋转壳体11、内侧旋转壳体12、圆管13、直板14、折板15、导叶16、调节板17、螺杆18。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，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。
本发明提供了一种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，对导流板结构和通道结构进行了创新，设计了符合旋转喷雾废水干燥的分配器，可增强烟气旋流，保证气液两相均匀混合，提升两相传热传质能力。本发明充分利用烟气的热量增强废水蒸干效果，避免了废水未蒸发完全而造成设备腐蚀。
如图1和图2所示，一种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，包括通道进口1、蜗壳等压通道2、通道出口3、锥型环外侧通道4、烟气分配器本体5、锥型环内侧通道6、等压通道出口处的导流板A7、锥型环外侧通道上的导流板B8、锥型环内侧通道上的导流板C9和旋转雾化器10。蜗壳等压通道2布置在烟气分配器本体5顶部，为正方形截面的渐缩通道，与旁路烟道连接。通道出口3设置在等压通道内侧，烟气在通道内各截面产生相同压力，保证入塔烟气分布的均匀性。烟气从通道进口1切向进入蜗壳等压通道2，沿蜗壳等压通道2旋流，然后从通道出口3进入锥型环外侧通道4和锥型环内侧通道6。
通道出口3处设置导流板A7，其由直板14和折板15两组导流板构成，使烟气经导流后在径向获得较大的速度分量，保证烟气均匀分布的同时产生良好的旋流效应，使烟气进入通道内形成稳定的旋流场。
烟气分配器本体5为锥型，锥角为60°，锥型环外侧通道4和锥型环内侧通道6分别由两个环绕烟气分配器本体5的外侧旋转壳体11和内侧旋转壳体12构成，外侧旋转壳体11和内侧旋转壳体12的壳体与烟气分配器本体5锥面平行，锥型环外侧通道4和锥型环内侧通道6联通，锥型环外侧通道4内的部分烟气可进入锥型环内侧通道5，双通道分别为等间距通道。烟气从蜗壳等压通道2旋流进入锥型环外侧通道4，锥型环外侧通道4的部分烟气进入干燥塔形成大直径旋流风幕，有效增加了气液接触面积和烟气停留时间，从而获得良好的传质传热效果；另一部分烟气经过锥型环内侧通道6加速旋流进入干燥塔，与雾化喷射废水充分接触，使大量液滴快速蒸干，该部分烟气速度较大，可有效压制雾化液滴径向喷射，从而防止雾化废水喷射到干燥塔壁面。双通道构造充分发挥了双层旋转风幕的组合效应，保证了良好的蒸干效果。
锥型环内侧通道6、锥型环外侧通道4分别设有若干与锥壳母线呈20°～50°夹角的导流板B8和导流板C9，导流板B8和导流板C9绕干燥塔中轴线等间距分布，导流板B8的一个连接端固定在外侧旋转壳体11上，导流板B8的另一个连接端固定在烟气分配器本体5；导流板C9的连接端固定在内侧旋转壳体12上，导流板B8和导流板C9由导叶16和带有螺丝孔的调节板17组成，在安装时可实现20°～50°的角度调节。根据实际废水雾化喷射量和烟气工况调整导流板安装角度，从而获得良好的蒸发干燥效果。
旋转雾化器10设置在烟气分配器本体5的锥形底部，废水从旋转雾化器10上的高速旋转雾化盘喷出形成雾状颗粒，与从锥型环外侧通道4和锥型环内侧通道6出来的烟气充分混合，由于锥型环内侧通道6处的烟气流速较大，可迅速蒸干大量液滴，锥型环外侧通道4处的烟气形成大直径旋流风幕，以较小的速度进入干燥塔内，与雾滴充分接触，增强干燥效果。
Claims (7)
1.一种用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，其特征在于，包括：蜗壳等压通道(2)、锥型环外侧通道(4)、烟气分配器本体(5)、锥型环内侧通道(6)和旋转雾化器(10)；蜗壳等压通道(2)位于烟气分配器本体(5)顶部,烟气分配器本体(5)设于干燥塔顶部；烟气分配器本体(5)的外侧壁圆周上从上到下依次布置有锥型环外侧通道(4)和锥型环内侧通道(6)，烟气分配器本体(5)为锥型，烟气分配器本体(5)的锥形底部设有旋转雾化器(10)；
蜗壳等压通道(2)由多块正方形渐缩通道连接组成，蜗壳等压通道(2)整体呈环形；蜗壳等压通道(2)的通道进口(1)连接旁路烟道，蜗壳等压通道(2)的通道出口(3)位于蜗壳等压通道(2)的内侧面；
从通道出口(3)处开始，蜗壳等压通道(2)的内侧面沿烟气出口方向依次设有多块导流板A(7)；锥型环外侧通道(4)上设有若干个与壁面呈一定夹角的导流板B(8)，锥型环外侧通道(4)上还设有外侧旋转壳体(11)，导流板B(8)的一个连接端固定在外侧旋转壳体(11)上，导流板B(8)的另一个连接端固定在烟气分配器本体(5)上；锥型环内侧通道(6)上设有若干个与壁面呈一定夹角的导流板C(9)，锥型环内侧通道(6)上还设有内侧旋转壳体(12)，导流板C(9)的连接端固定在内侧旋转壳体(12)上，内侧旋转壳体(12)通过环绕设置的多根螺杆(18)悬挂于烟气分配器本体(5)上；外侧旋转壳体(11)和内侧旋转壳体(12)均环绕烟气分配器本体(5)，外侧旋转壳体(11)和内侧旋转壳体(12)均与烟气分配器本体(5)的锥面平行；外侧旋转壳体(11)不完全外包于烟气分配器本体(5)和内侧旋转壳体(12)，锥型环外侧通道(4)和锥型环内侧通道(6)联通。
2.根据权利要求1所述用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，其特征在于：导流板B(8)和导流板C(9)由导叶(16)和带有螺丝孔的调节板(17)组成。
3.根据权利要求1所述用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，其特征在于：每块导流板A(7)由一块直板(14)和一块折板(15)组成，直板(14)和折板(15)的板件间由圆管(13)焊接连接；多块导流板A(7)之间也由圆管(13)焊接连接；导流板A(7)的高度与通道出口(3)的高度一致，多块导流板A(7)绕干燥塔的中轴线呈等间距分布，分布间距为蜗壳等压通道(2)的内侧面圆周长的1/18～1/36。
4.根据权利要求1所述用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，其特征在于：锥型环外侧通道(4)和锥型环内侧通道(6)均为等间距通道；锥型环外侧通道(4)上的导流板B(8)和锥型环内侧通道(6)上的导流板C(9)顺烟气方向与烟气分配器本体(5)的锥壳母线夹角为20°～50°；导流板B(8)和导流板C(9)绕干燥塔的中轴线呈等间距分布，分布间距为导流板B(8)和导流板C(9)所在高度处对应圆周周长的1/18～1/36。
5.根据权利要求1所述用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，其特征在于：烟气分配器本体(5)的锥角为60°。
6.根据权利要求1所述用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器，其特征在于：螺杆(18)的连接端可拆卸。
7.一种如权利要求1所述用于旋转喷雾废水干燥的新型烟气分配器的工作方法，其特征在于，工作流程为：烟气从通道进口(1)切向进入蜗壳等压通道(2)，沿蜗壳等压通道(2)旋流；旋流后的烟气从通道出口(3)进入锥型环外侧通道(4)后，锥型环外侧通道(4)内的部分烟气进入干燥塔形成大直径旋流风幕，锥型环外侧通道(4)内剩余烟气流入锥型环内侧通道(6)，经过锥型环内侧通道(6)加速旋流后进入干燥塔，废水从旋转雾化器(10)上的高速旋转雾化盘喷出形成雾状颗粒，与从锥型环外侧通道(4)和锥型环内侧通道(6)出来的烟气充分混合进行换热。
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