CN112915748A - 一种烟气脱硫系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种烟气脱硫系统，包括吸收塔，所述吸收塔的下部设有烟气输入通道，所述吸收塔的上端设有烟气输出通道，所述吸收塔内设有进液主管，所述进液主管与所述吸收塔同轴设置，且所述吸收塔内设有用于驱动所述进液主管绕自身轴线转动的驱动电机；所述进液主管套设固定有中心齿轮，所述吸收塔内壁固定有内齿圈，所述中心齿轮与所述内齿圈之间共同啮合连接有多个绕所述进液主管圆周均匀排布的行星齿轮，所述行星齿轮固设有多个朝下设置的第一喷淋头，所述第一喷淋头与所述进液主管通过连接管路连接。本申请具有提高脱硫效率的效果。

Description

一种烟气脱硫系统
技术领域
本申请涉及烟气处理的领域，尤其是涉及一种烟气脱硫系统。
背景技术
随着经济和社会的发展，燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。由于中国燃料结构以煤为主的特点，致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟尘的SO2对改善大气污染状况至关重要。
脱硫塔是对工业废气进行脱硫处理的塔式设备。目前的脱硫塔一般采用喷淋的方式进行脱硫处理，吸收剂浆液在吸收塔内经雾化自脱硫塔的顶部往下喷淋，烟气自脱硫塔底部往上流动和吸收剂浆液接触，吸收剂浆液吸收烟气中的二氧化硫。
针对上述中的相关技术，发明人认为，这种方式二氧化硫和吸收剂浆液混合时由于接触时间短，二氧化硫吸收率低。
发明内容
为了提高脱硫效率，本申请提供一种烟气脱硫系统。
本申请提供的一种烟气脱硫系统，采用如下的技术方案：
一种烟气脱硫系统，包括吸收塔，所述吸收塔的下部设有烟气输入通道，所述吸收塔的上端设有烟气输出通道，所述吸收塔内设有进液主管，所述进液主管与所述吸收塔同轴设置，且所述吸收塔内设有用于驱动所述进液主管绕自身轴线转动的驱动电机；所述进液主管套设固定有中心齿轮，所述吸收塔内壁固定有内齿圈，所述中心齿轮与所述内齿圈之间共同啮合连接有多个绕所述进液主管圆周均匀排布的行星齿轮，所述行星齿轮固设有多个朝下设置的第一喷淋头，所述第一喷淋头与所述进液主管通过连接管路连接。
通过采用上述技术方案，烟气从烟气输入通道进入至吸收塔内，烟气沿吸收塔上升，此时驱动电机控制进液主管转动，从而带动中心齿轮转动，而中心齿轮带动行星齿轮转动，进而带动第一喷淋头绕行星齿轮的轴心转动，又带动第一喷淋头绕中心齿轮的轴心转动，即实现了第一喷淋头的自转和公转两种运动，从而大大提高第一喷淋头所喷射出的反应剂浆液的喷射范围和均匀度，从而使得反应剂浆液更加均匀与烟气接触并混合，进而大大提高脱硫效率；并且第一喷淋头处于运动状态，将赋予反应剂浆液初始动能，从而更进一步提高反应剂浆液的扩散范围，以更加完全地捕捉到烟气内的二氧化硫，从而更进一步提高脱硝效果。
可选的，所述进液主管设有多个螺旋叶片，所述螺旋叶片位于所述第一喷淋头的下方，且各螺旋叶片绕所述进液主管圆周均匀排布。
通过采用上述技术方案，进液主管带动螺旋叶片转动，转动的螺旋叶片扰动吸收塔的空气，形成超强紊流传质，使气液(烟气和反应剂浆液)接触面的超速更新，实现反应剂浆液对烟气内的二氧化硫进行高速物理捕捉与溶解，充分混合，增大气液接触的比表面积，即更进一步提高脱硫效率；并且，气液接触面的超速更新使得流体介质始终处于非饱和状态，大大提高了传质速率的稳定高效。
可选的，所述进液主管的下端固定有一一对应所述螺旋叶片设置的进液支管，所述进液支管上设有多个第二喷淋头，且所述第二喷淋头朝向相邻螺旋叶片的下表面。
通过采用上述技术方案，一来，通过设置第二喷淋头，能够于超强紊流传质内喷射反应剂浆液，从而更进一步提高反应剂浆液对烟气内的二氧化硫的高速物理捕捉与溶解，增大气液接触的比表面积，更进一步提高脱硫效率；二来，第二喷淋头能够冲洗掉螺旋叶片下表面的附着杂质颗粒(烟气所附着上去的)，减少该杂质颗粒溶解液体对螺旋叶片的腐蚀；三来，第二喷淋头所喷射的反应剂浆液喷至螺旋叶片下表面时，将飞溅形成反应剂喷雾，其范围较大，以便于对烟气内的二氧化硫的高速物理捕捉与溶解，更进一步提高脱硫效率。
可选的，所述螺旋叶片的上表面设有套设于所述进液支管的套环，所述套环与所述进液支管之间设有复位扭簧，所述复位扭簧的一端与所述套环固定连接，所述复位扭簧的另一端与所述进液支管固定连接。
通过采用上述技术方案，通过设置套环和复位扭簧，即可实现螺旋叶片与进液支管的弹性转动连接，因此当螺旋叶片受到来自烟气和其内固体颗粒的冲击时，复位扭簧将缓冲该冲击，从而减少螺旋叶片和进液支管所受的损伤，确保整体装置的正常运行寿命。
可选的，所述套环位于所述螺旋叶片上表面的中部，所述第二喷淋头朝向相邻螺旋叶片的下表面的上部。
当螺旋叶片受到来自烟气的作用力时，螺旋叶片的下部将受到向上转动的扭矩，即烟气迫使螺旋叶片转动至水平位置，而通过采用上述技术方案，第二喷淋头的喷射作用力施加于螺旋叶片的下表面上部，即缓冲螺旋叶片所受的烟气的扭矩，从而确保螺旋叶片的扰动效果。
可选的，所述进液支管远离所述进液主管的一端固定有滚轮，所述吸收塔的内壁设有环形轨道，所述滚轮与所述环形轨道滑移连接。
通过采用上述技术方案，给予进液支管自由端支承，从而提高进液支管的转动稳定性。
可选的，所述烟气输出通道设有烟气分析仪和用于控制所述驱动电机的动力输出的控制器。
通过采用上述技术方案，烟气分析仪测定烟气内二氧化硫的浓度，根据不同的二氧化硫的浓度区间，控制器向驱动电机发出不同的控制信号，从而控制进液主管的转动速度，从而加快或减缓螺旋叶片的转动速度，以适应实际脱硫吸收的工况。
可选的，所述进液主管的输入端依次连接有输送泵和储液箱，所述控制器也用于控制所述输送泵的流速。
通过采用上述技术方案，能够根据不同的二氧化硫的浓度区间，控制反应剂浆液的喷射速度，以适应实际脱硫吸收的工况。
可选的，所述进液主管的外周壁转动套设有转套，所述转套的内壁设有环形的转运腔，所述进液主管开设有连通至所述转运腔的出液孔；所述连接管路包括对应所述行星齿轮设置的第一管体和第二管体，所述第一管体沿所述进液主管的径向设置；所述第一管体的一端与转套固定连接，且所述第一管体的内腔与所述转运腔连通，所述第一管体的另一端与所述第二管体通过第二旋转接头连接，所述第二管体竖直穿设于所述行星齿轮，所述第二管体的下部固定有多个绕第二管体圆周均匀排布的第三管体，所述第一喷淋头均匀排布于所述第三管体上。
通过采用上述技术方案，通过转套和第二旋转接头的设置，能够实现第一喷淋头的自转和公转，并且第三管体的分布能够提高第一喷淋头的扩散范围。
可选的，所述中心齿轮和所述行星齿轮均贯穿开设有多个均流孔。
通过采用上述技术方案，能够减少中心齿轮和行星齿轮对于烟气的阻挡，从而便于烟气的上升。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
使得第一喷淋头具有自转和公转两种运动，从而大大提高第一喷淋头所喷射出的反应剂浆液的喷射范围和均匀度，从而使得反应剂浆液更加均匀与烟气接触并混合，进而大大提高脱硫效率；并且运动的第一喷淋头赋予反应剂浆液初始动能，从而更进一步提高反应剂浆液的扩散范围，从而更进一步提高脱硝效果；
通过设置螺旋叶片，以扰动吸收塔的空气，形成超强紊流传质，得气液(烟气和反应剂浆液)接触面的超速更新，充分混合，即更进一步提高脱硫效率；
通过螺旋叶片与进液支管的弹性转动连接，能缓冲来自烟气和其内固体颗粒的冲击，从而减少螺旋叶片和进液支管所受的损伤；
通过设置烟气分析仪和控制器，根据二氧化硫的浓度区间，控制进液主管的转动速度，以适应实际脱硫吸收的工况。
附图说明
图1是本实施例的整体结构示意图。
图2是本实施例的用于体现吸收塔内部结构的示意图。
图3是本实施例的用于体现进液主管与支撑杆连接方式的示意图。
图4是本实施例的用于体现进液主管传动方式的示意图。
图5是图1中A处的局部放大图。
图6是本实施例的用于体现第一喷淋头位置关系的示意图。
图7是本实施例的用于体现进液支管与螺旋叶片连接关系的示意图。
图8是本实施例的控制器的控制框图。
附图标记说明：1、喷淋装置；10、烟气输入通道；100、旋汇区；101、除尘器；11、进液主管；111、转套；112、转运腔；113、出液孔；12、储液箱；121、输送泵；122、输送管；123、第一旋转接头；13、驱动电机；131、支撑杆；132、外齿圈；141、中心齿轮；142、行星齿轮；143、内齿圈；144、均流孔；145、环形挡片；151、第一管体；152、第二旋转接头；153、第二管体；154、第三管体；155、第一喷淋头；161、进液支管；162、螺旋叶片；163、第二喷淋头；164、套环；165、复位扭簧；20、吸收塔；200、喷淋区；201、除雾器；202、滚轮；203、环形轨道；30、烟气输出通道；300、除雾区；301、烟气分析仪；40、烟囱。
具体实施方式
以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种烟气脱硫系统。参照图1，烟气脱硫系统沿烟气移动方向依次包括烟气输入通道10、吸收塔20、烟气输出通道30和烟囱40，其中烟气输入通道10上设有除尘器101，烟气输入通道10的出口与吸收塔20的下部连通。
吸收塔20内从下至上依次设有旋汇区100、喷淋区200、除雾区300，其中喷淋区200内设有用于喷射反应剂浆液的喷淋装置1，除雾区300内设有用于去除烟气内雾气的除雾器201。
吸收塔20的上端与烟气输出通道30连通的入口连通，烟气输出通道30的出口与烟囱40连通。
烟气首先经由烟气输入通道10，先通过除尘器101的除尘，进入至吸收塔20内腔的下部，然后烟气上升，依次经过旋汇区100的气液混合、喷淋区200的喷淋脱硫反应和除雾区300的除雾，然后脱硫完毕的烟气经由烟气输出通道30并由烟囱40排至大气。
如图1、图2所示，喷淋装置1包括进液主管11、外置的储液箱12和驱动电机13，其中进液主管11位于旋汇区100和喷淋区200内，进液主管11与吸收塔20同轴设置；进液主管11的上端口设有第一旋转接头123，第一旋转接头123与储液箱12通过输送管122连接，输送管122与吸收塔20的塔壁穿设连接，并且输送管122上设有输送泵121，以将储液箱12内的反应剂浆液输送至进液主管11内。
如图2、图3所示，进液主管11的中部固定有多根绕自身圆周均匀排布的支撑杆131，支撑杆131沿进液主管11的径向设置，各支撑杆131的自由端共同固定有外齿圈132，外齿圈132与吸收塔20内壁转动连接，驱动电机13固定于吸收塔20外壁，驱动电机13通过齿轮传动带动外齿圈132转动，从而带动进液主管11转动。
如图4所示，进液主管11的上部同轴固定有中心齿轮141，吸收塔20的内壁固定有内齿圈143，内齿圈143与吸收塔20同轴设置，中心齿轮141和内齿圈143共同啮合连接有三个水平圆周均匀排布的行星齿轮142，即进液主管11带动中心齿轮141转动时，可带动行星齿轮142绕自身轴线自转和绕中心齿轮141公转。并且，中心齿轮141和行星齿轮142均开设有多个均流孔144，以减少中心齿轮141和行星齿轮142对于烟气的阻挡，从而便于烟气的上升。
并且，为了避免行星齿轮142受重而脱离啮合，中心齿轮141的下表面和内齿圈143的下表面均设有环形挡片145，以支承住行星齿轮142。
如图5所示，进液主管11的上部外周壁转动套设有转套111，转套111位于中心齿轮141的上方，转套111的内壁开设有环形的转运腔112，进液主管11的管壁对应转套111的位置开设有多个出液孔113，出液孔113的两端分别连通进液主管11内腔和转运腔112。
如图4、图5所示，转套111的外壁固定有对应行星齿轮142设置的第一管体151，第一管体151沿进液主管11径向设置，第一管体151的一端与转运腔112连通，第一管体151的另一端连接有第二旋转接头152，第二旋转接头152固定有竖直设置的第二管体153，第二管体153穿设固定于行星齿轮142的轴心处。
如图6所示，第二管体153的下部固定连接有多个第三管体154，第三管体154沿第二管体153的径向设置，且各第三管体154绕第二管体153圆周均匀排布，第三管体154上均布有多个第一喷淋头155，第一喷淋头155的喷射方向朝下设置。
驱动电机13控制进液主管11转动的过程中，中心齿轮141转动，而中心齿轮141带动行星齿轮142转动，进而带动第二管体153绕行星齿轮142的轴心转动和绕中心齿轮141的轴心转动，即实现了第一喷淋头155的自转和公转两种运动，从而大大提高第一喷淋头155所喷射出的反应剂浆液的喷射范围和均匀度，从而使得反应剂浆液更加均匀与烟气接触并混合，进而大大提高脱硫效率；并且第一喷淋头155处于运动状态，将赋予反应剂浆液初始动能，从而更进一步提高反应剂浆液的扩散范围，以更加完全地捕捉到烟气内的二氧化硫，从而更进一步提高脱硝效果。
为了更进一步提高脱硝效率，做出了如下设置，如图7所示，进液主管11的下部连接有多个进液支管161，进液支管161位于支撑杆131的下方，进液支管161沿进液主管11的径向设置，且各进液支管161沿进液主管11圆周均匀排布。
如图2所示，进液支管161远离进液主管11的一端固定有滚轮202，吸收塔20的内壁设有环形轨道203，滚轮202与环形轨道203滑移连接，滚轮202和环形轨道203的配合，能够对进液支管161进行支承，确保进液支管161的稳定性。
如图7所示，进液主管11的下部还设有一一对应进液支管161设置的螺旋叶片162，螺旋叶片162位于旋汇区100，螺旋叶片162的上表面的中部固定有多个套环164，各套环164沿螺旋叶片162长度方向间隔排布，进液支管161同时穿设过对应螺旋叶片162上的各套环164。
因此，进液支管161随进液主管11转动时可带动螺旋叶片162绕进液主管11转动，而转动的螺旋叶片162将扰动吸收塔20的空气，形成超强紊流传质，使气液(烟气和反应剂浆液)接触面超速更新，实现反应剂浆液对烟气内的二氧化硫进行高速物理捕捉与溶解，充分混合，增大气液接触的比表面积，即更进一步提高脱硫效率；并且，气液接触面的超速更新使得流体介质始终处于非饱和状态，大大提高了传质速率的稳定高效。
并且，套环164与进液支管161之间设有复位扭簧165，复位扭簧165靠近进液主管11轴心的一端与套环164固定连接，复位扭簧165的另一端与进液支管161固定连接，即实现螺旋叶片162与进液支管161的弹性转动连接。
当复位扭簧165无受力时，螺旋叶片162保持竖直面内倾斜状态；而当螺旋叶片162受到来自烟气和其内固体颗粒的冲击时，复位扭簧165将缓冲该冲击，从而减少螺旋叶片162和进液支管161所受的损伤，确保整体装置的正常运行寿命。
并且，进液支管161上设有多个第二喷淋头163，各第二喷淋头163沿进液支管161长度方向等距排布，第二喷淋头163的喷射朝向为对着相邻螺旋叶片162的下表面的下部设置。
首先，第二喷淋头163所喷射的反应剂浆液喷至螺旋叶片162下表面时，将飞溅形成反应剂喷雾，其范围较大，以便于对烟气内的二氧化硫的高速物理捕捉与溶解，增大气液接触的比表面积，更进一步提高脱硫效率；其次，第二喷淋头163能够冲洗掉螺旋叶片162下表面的附着杂质颗粒(烟气所附着上去的)，减少该杂质颗粒溶解液体对螺旋叶片162的腐蚀。
如图1所示，烟气输出通道30上设有烟气分析仪301和控制器，其中烟气分析仪301测定排出烟气内二氧化硫的浓度；控制器则接收来自烟气分析仪301内的信息，并控制驱动电机13的输出和输送泵121的流速。
具体控制方式：如图8所示，预设第一预设值和第二预设值，其中第一预设值和第二预设值均为二氧化硫的浓度值，其中第二预设值大于第一预设值。
当排出烟气内的二氧化硫浓度小于第一预设值时，控制器发出控制信号，进液主管11内的反应剂浆液的流速为第一流速，并且进液主管11以第一转速反向转动，以加快烟气的上升，提高烟气排出效率。
当排出烟气内的二氧化硫浓度大于等于第一预设值且小于等于第二预设值时，控制器发出控制信号，进液主管11内的反应剂浆液的流速为第二流速(第二流速大于第一流速)，并且进液主管11以第一转速正向转动，以加快烟气的脱硫。
当排出烟气内的二氧化硫浓度大于第二预设值时，控制器发出控制信号，进液主管11内的反应剂浆液的流速为第三流速(第三流速大于第二流速)，并且进液主管11以第二转速正向转动(第二转速大于第一转速)，以更进一步加快烟气的脱硫。
即根据不同的二氧化硫的浓度区间，控制器向驱动电机13和输送泵121发出不同的控制信号，以适应实际脱硫吸收的工况。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟气脱硫系统，包括吸收塔(20)，所述吸收塔(20)的下部设有烟气输入通道(10)，所述吸收塔(20)的上端设有烟气输出通道(30)，其特征在于：所述吸收塔(20)内设有进液主管(11)，所述进液主管(11)与所述吸收塔(20)同轴设置，且所述吸收塔(20)内设有用于驱动所述进液主管(11)绕自身轴线转动的驱动电机(13)；所述进液主管(11)套设固定有中心齿轮(141)，所述吸收塔(20)内壁固定有内齿圈(143)，所述中心齿轮(141)与所述内齿圈(143)之间共同啮合连接有多个绕所述进液主管(11)圆周均匀排布的行星齿轮(142)，所述行星齿轮(142)固设有多个朝下设置的第一喷淋头(155)，所述第一喷淋头(155)与所述进液主管(11)通过连接管路连接。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述进液主管(11)设有多个螺旋叶片(162)，所述螺旋叶片(162)位于所述第一喷淋头(155)的下方，且各螺旋叶片(162)绕所述进液主管(11)圆周均匀排布。
3.根据权利要求2所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述进液主管(11)的下端固定有一一对应所述螺旋叶片(162)设置的进液支管(161)，所述进液支管(161)上设有多个第二喷淋头(163)，且所述第二喷淋头(163)朝向相邻螺旋叶片(162)的下表面。
4.根据权利要求3所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述螺旋叶片(162)的上表面设有套设于所述进液支管(161)的套环(164)，所述套环(164)与所述进液支管(161)之间设有复位扭簧(165)，所述复位扭簧(165)的一端与所述套环(164)固定连接，所述复位扭簧(165)的另一端与所述进液支管(161)固定连接。
5.根据权利要求4所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述套环(164)位于所述螺旋叶片(162)上表面的中部，所述第二喷淋头(163)朝向相邻螺旋叶片(162)的下表面的上部。
6.根据权利要求4所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述进液支管(161)远离所述进液主管(11)的一端固定有滚轮(202)，所述吸收塔(20)的内壁设有环形轨道(203)，所述滚轮(202)与所述环形轨道(203)滑移连接。
7.根据权利要求2所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述烟气输出通道(30)设有烟气分析仪(301)和用于控制所述驱动电机(13)的动力输出的控制器。
8.根据权利要求7所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述进液主管(11)的输入端依次连接有输送泵(121)和储液箱(12)，所述控制器也用于控制所述输送泵(121)的流速。
9.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述进液主管(11)的外周壁转动套设有转套(111)，所述转套(111)的内壁设有环形的转运腔(112)，所述进液主管(11)开设有连通至所述转运腔(112)的出液孔(113)；所述连接管路包括对应所述行星齿轮(142)设置的第一管体(151)和第二管体(153)，所述第一管体(151)沿所述进液主管(11)的径向设置；所述第一管体(151)的一端与转套(111)固定连接，且所述第一管体(151)的内腔与所述转运腔(112)连通，所述第一管体(151)的另一端与所述第二管体(153)通过第二旋转接头(152)连接，所述第二管体(153)竖直穿设于所述行星齿轮(142)，所述第二管体(153)的下部固定有多个绕第二管体(153)圆周均匀排布的第三管体(154)，所述第一喷淋头(155)均匀排布于所述第三管体(154)上。
10.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统，其特征在于：所述中心齿轮(141)和所述行星齿轮(142)均贯穿开设有多个均流孔(144)。
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