CN115364641B - 一种喷淋脱硫塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种喷淋脱硫塔，包括容器和至少一个烟气处理组件，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件包含有至少一个均流装置、至少一个扰流装置和至少一个喷淋装置；所述至少一个均流装置配置在所述烟气入口的上方；所述至少一个扰流装置配置在所述至少一个均流装置的上方；所述至少一个喷淋装置配置在所述至少一个均流装置的上方；其中，所述至少一个均流装置具有至少一个烟气流道，所述至少一个烟气流道内配置有至少一个折流板；该喷淋脱硫塔脱强化烟气与吸收液之间的碰撞剧烈程度，进而使吸收剂液滴不断的合并和分裂，加速了吸收液对烟气中硫化物吸收，提高脱硫效率和脱硫效果。

Description

一种喷淋脱硫塔

技术领域

本发明涉及喷淋脱硫设备技术领域，具体涉及一种喷淋脱硫塔。

背景技术

现有的燃煤烟气在进行净化处理时一般采用湿法进行烟气脱硫，将脱硫稀释液直接进行喷淋吸收烟气中的硫化气体，从而达到脱硫的效果。但是塔内壁面附近存在较大范围高速气流，这部分气流在塔内停留时间短，不能与浆液充分接触，壁面喷淋覆盖率低，阻力小，因此烟气量较大，烟气逃逸，导致脱硫效率降低。

而且湿法脱硫系统广泛应用基于惯性分离的机械式除雾器，烟气流动均匀性较差会引起除雾装置负荷不均，因大量颗粒沉积可能导致除雾器通道堵塞，同时局部高速或低速气流均不利于颗粒物的分离。脱硫塔二氧化硫浓度既有轴向分布差异，又有径向分布差异，原因为烟气流动并非理想流动，其流速分布不均匀引起的局部液气比不均，因此除硫不充分。

发明内容

本发明为解决上述的技术问题而提供一种喷淋脱硫塔，具有较好的脱硫效率和脱硫效果。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种喷淋脱硫塔，包括容器和至少一个烟气处理组件，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件配置在所述容器内，所述至少一个烟气处理组件包含有至少一个均流装置、至少一个扰流装置和至少一个喷淋装置；

所述至少一个均流装置配置在所述烟气入口的上方，用于将容器近壁面和容器中心的两股气流转变为均匀流动的气流；

所述至少一个扰流装置配置在所述至少一个均流装置的上方；用于扰动容器内的近壁面烟气；

所述至少一个喷淋装置配置在所述至少一个均流装置的上方；

其中，所述至少一个均流装置具有至少一个烟气流道，所述至少一个烟气流道内配置有至少一个折流板。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，所述喷淋装置包含有：至少一个一级喷淋管和至少一个二级喷淋管；

所述至少一个一级喷淋管具有至少一个第一喷嘴；

所述至少一个二级喷淋管具有至少一个第二喷嘴；

其中，所述至少一个一级喷淋管位于所述至少一个二级喷淋管和扰流装置下方，所述至少一个第一喷嘴的喷雾液滴粒径大于所述至少一个第二喷嘴的喷雾液滴粒径。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，所述容器内配置有至少一个除雾层，所述至少一个除雾层位于所述烟气出口的下方。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，所述烟气处理组件配置有至少两个，且相邻的所述烟气处理组件之间具有间隙。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，所述容器侧面具有检修窗口，所述检修窗口配置为与所述容器内部连通，且所述检修窗口位于所述喷淋装置的侧面。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，所述折流板呈杉叶状，且所述折流板呈倾斜地固定在所述烟气流道内。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，所述扰流装置呈半球状设置，所述扰流装置固定地配置在所述容器的内壁面，并构成有至少一层扰流层。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，所述扰流层配置有至少两层，且上下相邻的所述扰流层呈错位分布和/或等间距分布。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，还包括：至少一个连接盖，用于封堵住所述检修窗口；

其中，所述连接盖配置为与所述容器可拆卸连接。

本公开的至少一实施例提供的喷淋脱硫塔中，所述一级喷淋管和二级喷淋管均包含有至少一个环形管和至少一个十字管，所述至少一个十字管的四端均与所述至少一个环形管连通。

本发明的有益效果为：通过等壁异型管和杉叶型折流板组成的均流结构，可有效将近壁面和塔体中心的两股气流转化为流动分布更加均匀的气流，雾滴在杉叶型的折流板其缝隙处汇聚成液膜，强化烟气与吸收液之间的碰撞剧烈程度，进而使吸收剂液滴不断的合并和分裂，加速了吸收液对烟气中硫化物吸收，提高脱硫效率；近壁面扰流装置可提高近壁面处气流扰动；一级喷淋管采用粗雾滴喷嘴，不易堵塞，雾滴粒径较大，对烟气进行初步混合，二级喷淋管采用细雾滴喷嘴，雾滴粒径较小，分布均匀，两级喷管粗细雾滴交错，能够有效去除烟气中的灰杂，同时又能够增大了烟气与吸收液的反应接触面，提高了吸收剂液滴的液膜和气膜边界扩散和吸收的速度，保证脱硫效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开至少一实施例中喷淋脱硫塔的立体图。

图2为本公开至少一实施例中烟气处理组件的分布示意图。

图3为本公开至少一实施例中扰流装置的分布示意图。

图4为本公开至少一实施例中扰流装置的空间分布示意图。

图5为本公开至少一实施例中扰流装置的空间分布示意图。

图6为本公开至少一实施例中均流装置的俯视图。

图7为本公开至少一实施例中异型管的俯视图。

图8为本公开至少一实施例中一级喷淋管的结构示意图。

图9为本公开至少一实施例中二级喷淋管的结构示意图。

图10为本发明的fluent数值模拟结果速度场分布图。

图11为本发明的fluent数值模拟结果速度矢量分布图。

图12为本发明的fluent数值模拟结果压力场分布图。

图中：

10、容器；11、烟气入口；12、烟气出口；13、除雾层；14、检修窗口；

20、烟气处理组件；21、均流装置；22、扰流装置；23、喷淋装置；211、阻流层；212、异型管；213、杉叶型折流板；231、一级喷淋管；232、二级喷淋管；233、螺旋喷嘴；234、涡流喷嘴；

30、连接盖。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。

在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

另外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，安装、连接和相连等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本公开的至少一个实施例提供一种喷淋脱硫塔，包括容器和至少一个烟气处理组件，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件配置在所述容器内，所述至少一个烟气处理组件包含有至少一个均流装置、至少一个扰流装置和至少一个喷淋装置；所述至少一个均流装置配置在所述烟气入口的上方；所述至少一个扰流装置配置在所述至少一个均流装置的上方；其中，所述至少一个均流装置具有至少一个烟气流道，所述至少一个烟气流道内配置有至少一个折流板。所述烟气处理组件配置有至少两个，且相邻的所述烟气处理组件之间具有间隙。

本公开的至少一个实施例提供一种喷淋脱硫塔，包括容器和至少一个烟气处理组件，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件配置在所述容器内，所述至少一个烟气处理组件包含有至少一个均流装置、至少一个扰流装置和至少一个喷淋装置；所述喷淋装置包含有：至少一个一级喷淋管和至少一个二级喷淋管；所述至少一个一级喷淋管具有至少一个第一喷嘴；所述至少一个二级喷淋管具有至少一个第二喷嘴；其中，所述至少一个一级喷淋管位于所述至少一个二级喷淋管和扰流装置下方，所述至少一个第一喷嘴的喷雾液滴粒径大于所述至少一个第二喷嘴的喷雾液滴粒径。所述一级喷淋管和二级喷淋管均包含有至少一个环形管和至少一个十字管，所述至少一个十字管的四端均与所述至少一个环形管连通。采用了分级喷淋的设计，可以提高气液混合效率，且十字管与环型管相联结，提高浆液的均匀度，防止局部浆液过多导致的压力过大、影响喷嘴喷射雾滴均匀性。

本公开的至少一个实施例提供一种喷淋脱硫塔，包括容器和至少一个烟气处理组件，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件配置在所述容器内，所述至少一个烟气处理组件包含有至少一个均流装置、至少一个扰流装置和至少一个喷淋装置；所述容器内配置有至少一个除雾层，所述至少一个除雾层位于所述烟气出口的下方。

本公开的至少一个实施例提供一种喷淋脱硫塔，包括容器、至少一个烟气处理组件和至少一个连接盖，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件配置在所述容器内，所述至少一个烟气处理组件包含有至少一个均流装置、至少一个扰流装置和至少一个喷淋装置；所述容器侧面具有检修窗口，所述检修窗口配置为与所述容器内部连通，且所述检修窗口位于所述喷淋装置的侧面。所述连接盖配置为与所述容器可拆卸连接。通过配置有检修窗口，可以便于对喷淋层进行日常的检修和维护，除雾层上部同样设置有一检修窗口，用于观察烟气流动情况和对折流板进行日常检修。

本公开的至少一个实施例提供一种喷淋脱硫塔，包括容器和至少一个烟气处理组件，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件配置在所述容器内，所述至少一个烟气处理组件包含有至少一个均流装置、至少一个扰流装置和至少一个喷淋装置；所述至少一个均流装置配置在所述烟气入口的上方；所述至少一个扰流装置配置在所述至少一个均流装置的上方；其中，所述至少一个均流装置具有至少一个烟气流道，所述至少一个烟气流道内配置有至少一个折流板。所述折流板呈杉叶状，且所述折流板呈倾斜地固定在所述烟气流道内。由于异型管内装设杉叶型折流板，雾滴可以在烟气流道内的缝隙间汇聚成液膜，可有效提高气液混合效率。

本公开的至少一个实施例提供一种喷淋脱硫塔，包括容器和至少一个烟气处理组件，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件配置在所述容器内，所述至少一个烟气处理组件包含有至少一个均流装置、至少一个扰流装置和至少一个喷淋装置；所述扰流装置呈半球状设置，所述扰流装置固定地配置在所述容器的内壁面，并构成有至少一层扰流层。所述扰流层配置有至少两层，且上下相邻的所述扰流层呈错位分布和/或等间距分布。该实施例通过配置有多层的扰流层，可有效对近壁面气流进行扰动，提高气液混合均匀性，可以提高近壁面气流的脱硫效率。

下面将结合附图对本公开实施例的喷淋脱硫塔进行总体介绍。

如图1至9所示，根据本公开至少一实施例的喷淋脱硫塔包括容器10、两个烟气处理组件20和连接盖30，容器10的底侧具有烟气入口11；容器10顶部具有烟气出口12。整体上采用了两段式的烟气处理结构。

容器10内配置有除雾层13，除雾层13位于所述烟气出口12的下方，示例性地，折流板采用多层的旋流板组成。

烟气处理组件20包含有均流装置21、扰流装置22和喷淋装置23。

均流装置21设置于烟气入口11上方，均流装置21包括：阻流层211、异型管212和杉叶型折流板213，阻流层211焊接于容器10内壁面，阻流层211中部具有多个异型管槽，异型管212插入并固定在异型管槽内；针对传统喷淋脱硫塔近壁面附近存在较大范围高速气流，这部分气流在塔内停留时间短，不能与浆液充分接触等问题，通过阻流层211将近壁面高速气流阻隔，将气流往容器10中心引流；

进一步的，异型管212为数个六边形管，相比于圆管和方形管，异型管212结构更稳定，工艺所需材料更少，所围成的面积更大，更适合应用于大规模的气体流通净化；杉叶型折流板213装配在异型管212内，杉叶型折流板213成倾斜地固定在异型管212内，异型管212与杉叶型折流板213之间具有缝隙，同样地杉叶型折流板213上也具有缝隙，雾滴可以在缝隙间汇聚成液膜，可有效提高气液混合效率。

扰流装置22位于均流装置21的上方，选用玻璃钢材质的半球形扰流结构，扰流装置22固定地配置在容器10的内壁面，并构成有四层的扰流层，四层扰流层呈等间距分布，且上下相邻的扰流层采用错位分布；扰流层可有效对流过的近壁面气流进行扰动，提高气液混合均匀性，提高近壁面气流的脱硫效率。

喷淋装置23包含有一级喷淋管231和二级喷淋管232，一级喷淋管231和二级喷淋管232分别具有螺旋喷嘴233和涡流喷嘴234；一级喷淋管231和二级喷淋管232均通过固定梁安装于容器10内，一级喷淋管231位于二级喷淋管232的下方。

一级喷淋管231为环形管与十字管焊接结构，下部设有12个使用螺纹连接、雾滴较粗、不易堵塞的螺旋喷嘴，螺旋喷嘴233的装设位置依据喷嘴喷出的锥形雾层中部高度不高于扰流装置22最高层高度；

二级喷淋管232结构与一级喷淋管231结构相同，环形管直径取一级喷淋管231环形管直径的1/2，下部设有8个使用螺纹连接、雾滴较细、分散均匀的涡流喷嘴234，涡流喷嘴234装设位置依据喷嘴喷出的锥形雾层底部高度不高于扰流装置22最高层高度。

容器10侧面设置有两个检修窗口14，连接盖30可拆卸地配置在检修窗口14处，可以封堵住检修窗口14；其中一个检修窗口14的安装高度与喷淋装置23相对应，另一个检修窗口14设置于除雾层13的上斜面，便于日常对喷淋装置23和除雾层13的检修和维护，同时可以观察内部气液混合和喷淋情况。

在使用时，采用风机推动烟气从烟气入口11进入容器10内，冲击烟气入口11对应处的内壁面，分散为两股气流，一部分往容器10中心流动，一部分沿近壁面绕流，阻流层211将沿近壁面部分绕流的气流阻流，并将其往容器10中部引流；

采用浆液泵将石灰石浆液运送至一级喷淋管231和二级喷淋管232，在高压推动下石灰石浆液从螺旋喷嘴和涡流喷嘴234射出，从螺旋喷嘴喷出的石灰石浆液形成粒径较粗的雾滴；从涡流喷嘴234射出的石灰石浆液形成雾滴较细，分散更为均匀的雾滴；粗细雾滴混合往容器10下部滴落；

烟气流动至均流装置21，异型管212组将气流分散为均匀的小股气流，雾滴在杉叶型的折流板其缝隙处汇聚成液膜，强化烟气与吸收液之间的碰撞剧烈程度，进而使吸收剂液滴不断的合并和分裂，加速了吸收液对烟气中硫化物吸收，SO₂与石灰石雾滴接触后，经过吸收、电离、中和反应、氧化结晶等过程，生成CaSO₄·2H₂O；最后在雾滴的聚并和重力影响下落入容器10底部。

经过均流装置21的烟气，在近壁面附近受到扰流装置22的半球形扰流结构的作用，提高近壁面处气流扰动，增强近壁面气液混合效率；结合两段式的烟气处理结构，可有效提高脱硫效率，最后流经除雾层13，除雾层13能够拦截细小吸收剂液滴并使其汇聚后向下滴落二次使用；除雾层13通过烟气高速变向产生的离心力，使得烟气与吸收剂液滴之间的撞击更加剧烈，除去烟气中含有的小粒径雾滴，同时吸收剂液滴不断的合并和分裂，加速了吸收剂液滴的吸收速度，提高了脱硫效果。

为了更清楚完整地说明本发明，现使用计算流体力学方法验证其有益效果。为了简化数值计算过程，节省计算资源，现将喷淋装置，除雾层的等影响容器流动较小的结构进行忽略，更形象具体的表示出本发明中均流装置的有益效果。

使用spaceclaim软件建立模型，导入Ansysmeshing中划分网格，因杉叶型折流板存在一定曲率，且边界存在缝隙，所以采用四面体的非结构网格。将划分好的网格导入fluent进行数值模拟。

烟气流速：烟气：Re＝ρud/μ＝4148.4大于2300，采用湍流方程k-e模型。模拟计算烟气流场内为恒温定常流动，烟气温度为20℃，密度p为1.185kg/m³，动力粘度u为1.831×10-5N·s/m²。烟气入口为均匀分布速度入口边界，烟气出口为压力出口边界，出口表压0Pa，操作压力为101325Pa；脱硫塔壁面与优化构件表面为无滑移壁面边界，壁面处烟气流动模拟选取计算精度较高、适用于高雷诺数流动的标准壁面函数法(StandardWallFunctions)。

模型整体高度1250mm，直径590mm，入口直径180mm，均流装置异型管组高度700mm，直径220mm；杉叶型叶片两端长度135mm，侧边宽度6.5mm，厚5mm。如图10速度场分布图和图11速度矢量图所示，可从图中看出烟气从入口进入后，流经均流装置，在异型管组内均匀分布，且流出异型管组后气流集中于容器中心，有效的解决了塔内壁面附近存在较大范围高速气流，这部分气流在塔内停留时间短，不能与浆液充分接触的问题，烟气流动更为均匀，有效提高了脱硫处理效果；如图12压力场分布图所示，在一个大气压的操作压力下，其整体压力场最高值提高了8.51pa，最低压力值相较一个大气压降低3.56pa，从图中可以看出本发明中的均流结构可有效使气流均匀分布且不会造成局部压力过大、对容器产生损耗等问题。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一些实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内；除非明确说明，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应解释为关键或必要的。

Claims (7)

1.一种喷淋脱硫塔，包括容器和至少一个烟气处理组件，所述容器具有烟气入口和烟气出口，所述至少一个烟气处理组件配置在所述容器内，其特征在于，所述至少一个烟气处理组件包含有：

至少一个均流装置，配置在所述烟气入口的上方，用于将容器近壁面和容器中心的两股气流转变为均匀流动的气流；

至少一个扰流装置，配置在所述至少一个均流装置的上方；用于扰动容器内的近壁面烟气；以及

至少一个喷淋装置，配置在所述至少一个均流装置的上方；

其中，所述至少一个均流装置具有至少一个烟气流道，所述至少一个烟气流道内配置有至少一个折流板；

所述均流装置包括阻流层和多个异型管，所述阻流层中部具有多个异型管槽，多个所述异型管插入并固定在所述异型管槽内；

所述折流板呈杉叶状，且所述折流板呈倾斜地固定在所述烟气流道内；

所述扰流装置呈半球状设置，所述扰流装置固定地配置在所述容器的内壁面，并构成有至少一层扰流层；

所述扰流层配置有至少两层，且上下相邻的所述扰流层呈错位分布和/或等间距分布。

2.根据权利要求1所述的一种喷淋脱硫塔，其特征在于，所述喷淋装置包含有：

至少一个一级喷淋管，具有至少一个第一喷嘴；以及

至少一个二级喷淋管，具有至少一个第二喷嘴；

其中，所述至少一个一级喷淋管位于所述至少一个二级喷淋管和扰流装置下方，所述至少一个第一喷嘴的喷雾液滴粒径大于所述至少一个第二喷嘴的喷雾液滴粒径。

3.根据权利要求1所述的一种喷淋脱硫塔，其特征在于，所述容器内配置有至少一个除雾层，所述至少一个除雾层位于所述烟气出口的下方。

4.根据权利要求1所述的一种喷淋脱硫塔，其特征在于，所述烟气处理组件配置有至少两个，且相邻的所述烟气处理组件之间具有间隙。

5.根据权利要求1所述的一种喷淋脱硫塔，其特征在于，所述容器侧面具有检修窗口，所述检修窗口配置为与所述容器内部连通，且所述检修窗口位于所述喷淋装置的侧面。

6.根据权利要求5所述的一种喷淋脱硫塔，其特征在于，还包括：

至少一个连接盖，用于封堵住所述检修窗口；

其中，所述连接盖配置为与所述容器可拆卸连接。

7.根据权利要求2所述的一种喷淋脱硫塔，其特征在于，所述一级喷淋管和二级喷淋管均包含有至少一个环形管和至少一个十字管，所述至少一个十字管的四端均与所述至少一个环形管连通。