CN113731026B - 一种塔顶水珠分离结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的塔顶水珠分离结构包括锥段、水珠分离组件和凝液收集组件，水珠分离组件包括内筒、环形顶板、环形挡板和若干旋流板，内筒、环形顶板和环形挡板围成螺旋分离通道，若干旋流板沿螺旋分离通道的下部的周向间隔布设，内筒的下部与锥段的上部围成第一环形通道，第一环形通道位于螺旋分离通道的下侧，凝液收集组件包括外筒和凝液收集槽，凝液收集槽的底部安装有排液管，外筒与环形挡板围成底部与螺旋分离通道的底部相通的第二环形通道，第二环形通道的顶部和内筒的顶部分别敞开。本发明塔顶水珠分离结构的结构简单、造价低、运行安全可靠，能够有效降低烟气中水含量，改善外排烟气带水情况，从而改善塔顶“白烟”现象，具有广泛的应用前景。

Description

一种塔顶水珠分离结构
技术领域
本发明涉及石油化工、煤化工、发电厂等设备领域，具体是一种塔顶水珠分离结构。
背景技术
近年来，随着环境问题在全球范围内越来越突出，世界各国纷纷加大了环境治理的力度。烟气脱硝除尘脱硫作为控制烟气污染的有效措施，正被越来越多的国家接收和广泛应用。
由于技术成熟、脱硫效率高，湿法烟气脱硫已成为应用最广泛的烟气脱硫工艺。当前，国内85%以上的石化厂、发电厂采用了湿法脱硫工艺，排放的烟气温度在45~55℃，烟气直接经烟囱排放，与温度较低的环境大气混合，烟气中的水蒸气遇冷凝结为小液滴，经光线的折射或散射作用，湿烟气呈现白色或者灰色，即所谓的“白烟”。近年来，无论是石化厂还是发电厂，普遍实施了烟气脱硫、脱硝、除尘等超低排放标准，主要污染物如颗粒物、SO2、NOx排放量都大幅度降低，而雾霾却比十多年前更严重了。部分学者认为，雾霾出现的元凶是湿法脱硫后排放的高湿度烟气以及排烟水分中溶解性颗粒物。
烟气中的水分饱和水和游离水两部分，在不同的温度、压力下，饱和水和游离水可相互转化，升高温度、降低压力有利于游离水向饱和水转化；反之，饱和水则会转化为游离水。外排烟气分为两部分，位于中心的烟气温度稍高，这部分基本不含游离水，直排出塔外，位于周边的烟气遇到温度较低的金属塔内壁，当温度降至其露点以下，其中的水蒸气就会结露，使得烟气中的水含量大幅度增加，这也使得产生“白烟”的几率增加。塔出口是否会出现“白烟”及“白烟”拖尾长度，不仅与烟气本身含湿量、烟气的温度有关，还与大气的温度、相对湿度有关。上述影响因素中，可控因素是排放烟气中的绝对含水量和烟气的排放温度。因此减少甚至消除“白烟”现象可以从控制烟气水含量和提升烟气排烟温度两方面着手。控制高温烟气进行脱硫部分温度，以降低烟气中的饱和水含量。游离水的脱除较饱和水更为容易，此结构主要用于脱除排放烟气中游离水和水分中溶解性颗粒物。但现有的脱硫塔、烟囱等排烟结构大多采用直排式，其顶部直接敞开，顶部“白烟”现象得不到解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种结构简单、造价低、运行安全可靠的塔顶水珠分离结构。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种塔顶水珠分离结构，包括锥段、水珠分离组件和凝液收集组件，所述的水珠分离组件包括内筒、环形顶板、环形挡板和若干旋流板，所述的环形挡板设置在所述的内筒的外侧，所述的环形顶板连接设置在所述的内筒与所述的环形挡板之间，所述的内筒、环形顶板和环形挡板围成一底部开口的螺旋分离通道，所述的若干旋流板沿所述的螺旋分离通道的下部的周向间隔布设，每块所述的旋流板倾斜并连接设置于所述的内筒与所述的环形挡板之间，所述的内筒的下部连接设置在所述的锥段的上部的内侧，所述的内筒的下部与所述的锥段的上部围成上下导通的第一环形通道，所述的第一环形通道位于所述的螺旋分离通道的下侧，所述的凝液收集组件包括上下连接设置的外筒和凝液收集槽，所述的凝液收集槽固定于所述的锥段的上部的外壁，所述的凝液收集槽的底部安装有排液管，所述的外筒连接设置在所述的环形挡板的外侧，所述的外筒与所述的环形挡板围成上下导通的第二环形通道，所述的第二环形通道的底部与所述的螺旋分离通道的底部相通，所述的第二环形通道的顶部和所述的内筒的顶部分别敞开。
本发明塔顶水珠分离结构安装后，锥段固定在塔顶内壁的上部。使用过程中，烟气到达塔顶时，位于中心的烟气稍高的烟气经内筒直接排出塔外，位于周边的烟气经第一环形通道进入水珠分离组件后，首先经过若干旋流板，在螺旋分离通道内形成螺旋气流，使得烟气中被湿润的灰尘和较重的游离水过滤分离出来，被分离出来的游离水和颗粒物打在环形挡板上，汇聚后进入凝液收集槽，最后通过排液管排出。过滤后的烟气则通过第二环形通道排出塔外。
本发明塔顶水珠分离结构的结构简单、造价低、运行安全可靠，能够有效降低烟气中水含量，改善外排烟气带水情况，从而改善塔顶“白烟”现象，具有广泛的应用前景。本发明可应用于脱硫塔顶部或类似用于外排烟气的塔、烟囱结构的顶部。
作为优选，所述的锥段为上口小、下口大的锥形筒，所述的凝液收集槽为上口大、下口小的锥形槽。上述锥段和凝液收集槽的设计，有利于加快烟气的流速，提高烟气排放和水珠分离效率。
作为优选，每块所述的旋流板与所述的内筒的外壁呈60~70°夹角，与水平面呈40~55°夹角。在上述角度范围内，产生的气旋脱除游离水和颗粒物的效果最好。
作为优选，相邻的两块所述的旋流板在所述的内筒的外壁的周向上的间距为1000~2000mm，以保证螺旋分离效果。
作为优选，所述的螺旋分离通道的高度为所述的内筒的内径的1.5~2.0倍，以保证对烟气中水的螺旋分离效果。
作为优选，所述的内筒的下部与所述的锥段的上部经若干第一支撑板连接，所述的若干第一支撑板沿所述的内筒的周向间隔布设；所述的外筒与所述的环形挡板经若干第二支撑板连接，所述的若干第二支撑板沿所述的环形挡板的周向间隔布设。若干第一支撑板和若干第二支撑板可增加本发明塔顶水珠分离结构的整体刚性。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明塔顶水珠分离结构的结构简单、造价低、运行安全可靠，能够有效降低烟气中水含量，改善外排烟气带水情况，从而改善塔顶“白烟”现象，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为实施例中塔顶水珠分离结构的结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例的塔顶水珠分离结构，如图1和图2所示，包括锥段1、水珠分离组件和凝液收集组件，水珠分离组件包括内筒21、环形顶板22、环形挡板23和若干旋流板24，环形挡板23设置在内筒21的外侧，环形顶板22连接设置在内筒21与环形挡板23之间，内筒21、环形顶板22和环形挡板23围成一底部开口的螺旋分离通道25，若干旋流板24沿螺旋分离通道25的下部的周向间隔布设，每块旋流板24倾斜并连接设置于内筒21与环形挡板23之间，每块旋流板24可设置为长方形、梯形或其它形状，内筒21的下部连接设置在锥段1的上部的内侧，内筒21的下部与锥段1的上部围成上下导通的第一环形通道11，第一环形通道11位于螺旋分离通道25的下侧，凝液收集组件包括上下连接设置的外筒31和凝液收集槽32，凝液收集槽32焊接固定于锥段1的上部的外壁，凝液收集槽32的底部安装有排液管33，外筒31连接设置在环形挡板23的外侧，外筒31与环形挡板23围成上下导通的第二环形通道34，第二环形通道34的底部与螺旋分离通道25的底部相通，第二环形通道34的顶部和内筒21的顶部分别敞开。
本实施例中，锥段1为上口小、下口大的锥形筒，凝液收集槽32为上口大、下口小的锥形槽。
本实施例中，每块旋流板24与内筒21的外壁呈65°夹角，与水平面呈45°夹角，相邻的两块旋流板24在内筒21的外壁的周向上的间距S为1000~2000mm，螺旋分离通道25的高度H为内筒21的内径D的1.5~2.0倍（图中尺寸非实际比例）。
本实施例中，内筒21的下部与锥段1的上部经若干第一支撑板41连接，若干第一支撑板41沿内筒21的周向间隔布设；外筒31与环形挡板23经若干第二支撑板42连接，若干第二支撑板42沿环形挡板23的周向间隔布设。
上述塔顶水珠分离结构安装后，锥段1焊接固定在塔顶内壁的上部。使用过程中，烟气到达塔顶时，位于中心的烟气稍高的烟气经内筒21直接排出塔外，位于周边的烟气经第一环形通道11进入水珠分离组件后，首先经过若干旋流板24，在螺旋分离通道25内形成螺旋气流，使得烟气中被湿润的灰尘和较重的游离水过滤分离出来，被分离出来的游离水和颗粒物打在环形挡板23上，汇聚后进入凝液收集槽32，最后通过排液管33排出。过滤后的烟气则通过第二环形通道34排出塔外。

Claims (6)

1.一种塔顶水珠分离结构，其特征在于，包括锥段、水珠分离组件和凝液收集组件，所述的水珠分离组件包括内筒、环形顶板、环形挡板和若干旋流板，所述的环形挡板设置在所述的内筒的外侧，所述的环形顶板连接设置在所述的内筒与所述的环形挡板之间，所述的内筒、环形顶板和环形挡板围成一底部开口的螺旋分离通道，所述的若干旋流板沿所述的螺旋分离通道的下部的周向间隔布设，每块所述的旋流板倾斜并连接设置于所述的内筒与所述的环形挡板之间，所述的内筒的下部连接设置在所述的锥段的上部的内侧，所述的内筒的下部与所述的锥段的上部围成上下导通的第一环形通道，所述的第一环形通道位于所述的螺旋分离通道的下侧，所述的凝液收集组件包括上下连接设置的外筒和凝液收集槽，所述的凝液收集槽固定于所述的锥段的上部的外壁，所述的凝液收集槽的底部安装有排液管，所述的外筒连接设置在所述的环形挡板的外侧，所述的外筒与所述的环形挡板围成上下导通的第二环形通道，所述的第二环形通道的底部与所述的螺旋分离通道的底部相通，所述的第二环形通道的顶部和所述的内筒的顶部分别敞开。
2.根据权利要求1所述的一种塔顶水珠分离结构，其特征在于，所述的锥段为上口小、下口大的锥形筒，所述的凝液收集槽为上口大、下口小的锥形槽。
3.根据权利要求1所述的一种塔顶水珠分离结构，其特征在于，每块所述的旋流板与所述的内筒的外壁呈60~70°夹角，与水平面呈40~55°夹角。
4.根据权利要求3所述的一种塔顶水珠分离结构，其特征在于，相邻的两块所述的旋流板在所述的内筒的外壁的周向上的间距为1000~2000mm。
5.根据权利要求1所述的一种塔顶水珠分离结构，其特征在于，所述的螺旋分离通道的高度为所述的内筒的内径的1.5~2.0倍。
6.根据权利要求1所述的一种塔顶水珠分离结构，其特征在于，所述的内筒的下部与所述的锥段的上部经若干第一支撑板连接，所述的若干第一支撑板沿所述的内筒的周向间隔布设；所述的外筒与所述的环形挡板经若干第二支撑板连接，所述的若干第二支撑板沿所述的环形挡板的周向间隔布设。
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