CN116440689B - 一种高效引射均流的脱硫喷淋塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保设备技术领域，具体公开一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，喷淋塔本体具有烟气导入管、第二烟气引射管和多个烟气均流装置；多个烟气均流装置之间配置有第一烟气引射管，烟气均流装置上配置有多层筛孔组和均流孔；烟气导入管的末端配置在多个烟气均流装置之间；第二烟气引射管用于导入高速的烟气，以形成引射气流对从烟气导入管排出的烟气提速；第一烟气引射管用于将喷淋塔本体内底部的高压烟气引射至烟气均流装置的上方，对从位置最高的烟气均流装置排出的烟气提速；该高效引射均流的脱硫喷淋塔解决传统喷淋脱硫塔因气体逃逸而引起的气液接触不充分和局部液气分布不均匀的情况。
Description
技术领域
本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及一种高效引射均流的脱硫喷淋塔。
背景技术
化工产品的日常生产过程和能源的利用过程中，会产生大量含有害物质的工业废气和燃烧烟气，这些气体必须经过处理达标后才能排入大气和利用。
目前对于气体的净化，通常采用湿法燃烧气净化技术。以填埋气为例，填埋气经喷淋塔进行氧化，吸附等过程来降低有害物质的浓度，从而达到净化的目的。
但由于喷淋塔高度限制，高速的填埋气在塔内停留时间较短，与喷淋液反应时间有限，部分气体还未反应就离开喷淋塔，出现气体逃逸的现象；同时，壁面喷淋覆盖率低，使喷淋液分布不均，气液接触不充分不均匀，导致靠近塔壁的填埋气净化效率低于塔中部的净化效率。然而在喷淋塔内增加气体均流装置能够提升气体的均匀度，同时也会增大全塔气体流动的压降，减弱气液之间的扰动，影响净化效率。因此，亟待研发出一种能解决上述问题的脱硫喷淋塔。
发明内容
本发明提供一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，解决传统喷淋脱硫塔因气体逃逸而引起的气液接触不充分和局部液气比分布不均匀的情况；同时还能够避免因局部的高速气流增大了液相侧的传质阻力，而导致减小了烟气的停留时间，使壁面附近二氧化硫浓度偏高的情况。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，包括喷淋塔本体；所述喷淋塔本体具有烟气导入管、第二烟气引射管和多个烟气均流装置，所述多个烟气均流装置从下至上依次分布；
所述多个烟气均流装置配置在所述喷淋塔本体内，所述多个烟气均流装置之间配置有第一烟气引射管，所述烟气均流装置上配置有多层筛孔组和均流孔；
所述烟气导入管和第二烟气引射管的首端均位于所述喷淋塔本体外，所述烟气导入管和第二烟气引射管的末端均位于所述喷淋塔本体内，且所述烟气导入管的末端配置在所述多个烟气均流装置之间；
所述烟气导入管和第二烟气引射管的末端均为斜切口，且所述斜切口朝向所述喷淋塔本体的底部；
所述第一烟气引射管用于将所述喷淋塔本体内底部的高压烟气引射至所述烟气均流装置的上方，对从位置最高的所述烟气均流装置排出的烟气提速；
所述第二烟气引射管用于导入高速的烟气，以形成引射气流对从所述烟气导入管排出的烟气提速。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述烟气导入管和第二烟气引射管同心。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述喷淋塔本体还具有喷淋管层和除雾器；
所述喷淋管层配置在所述多个烟气均流装置的上方，所述喷淋管层位于所述除雾器的下方。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述烟气均流装置呈锥台状设置，且所述烟气均流装置的直径沿远离所述喷淋塔本体底部的方向逐渐增大；
每层所述筛孔组的数量沿所述烟气均流装置的直径增大方向逐渐增加。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述烟气均流装置面向所述喷淋塔本体内顶面的一端面上配置有导流凹陷，用于将喷淋液和反应生成物导流至所述均流孔内。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述均流孔的中轴线与所述筛孔组的筛孔中轴线相平行，所述均流孔的中轴线与所述烟气均流装置的中轴线重叠。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述喷淋管层为基于螺旋喷嘴的喷淋管层和/或基于涡流喷嘴的喷淋管层。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述斜切口的斜切角度为45°。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述烟气均流装置与所述喷淋塔本体固定连接。
本公开至少一实施例提供的高效引射均流的脱硫喷淋塔中，所述除雾器为管式除雾器。
本发明的有益效果为：通过配置有第一烟气引射管和第二烟气引射管，可提高近壁面处气流流速和扰动，增强近壁面气液混合效率，提高脱硫效率。
中间直径较大的均流孔中烟气流速较低，四周直径较小的筛孔中烟气流速较大，在不同流速的压差和引射作用下，烟气速度更高，分布更均匀。解决传统喷淋脱硫塔因气体逃逸而引起的气液接触不充分和局部液气比分布不均匀的情况。
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为本发明一种高效引射均流的脱硫喷淋塔的内部结构示意图。
图2为本发明一种高效引射均流的脱硫喷淋塔的烟气均流装置的俯视图。
图3为本发明一种高效引射均流的脱硫喷淋塔的内烟气速度分布云图。
图4为本发明一种高效引射均流的脱硫喷淋塔内入口段烟气速度矢量图。
图中：
10、喷淋塔本体；11、烟气出口；12、烟气导入管；13、喷淋管层；14、除雾器；15、第二烟气引射管；16、烟气均流装置；161、筛孔组；162、均流孔；163、导流凹陷；
20、第一烟气引射管。
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。
实施例
如图1和2所示，一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，包括喷淋塔本体10；喷淋塔本体10具有烟气出口11、烟气导入管12、喷淋管层13、除雾器14、第二烟气引射管15和两个烟气均流装置16，两个烟气均流装置16从下至上依次分布。
进一步的，两个烟气均流装置16配置在喷淋塔本体10内，两个个烟气均流装置16之间配置有第一烟气引射管20，烟气均流装置16上配置有筛孔组161和均流孔162；第一烟气引射管20用于将喷淋塔本体10内底部的高压烟气引射至高位的烟气均流装置16的上方，对从位置最高的烟气均流装置16排出的烟气进行提速。
进一步的，烟气导入管12和第二烟气引射管15的首端均位于喷淋塔本体10外，烟气导入管12和第二烟气引射管15的末端均位于喷淋塔本体10内；第二烟气引射管15用于导入高速的烟气，以形成引射气流对从烟气导入管12排出的烟气提速。
进一步的，烟气导入管12的末端配置在两个烟气均流装置16之间，烟气均流装置16的材质选用耐腐蚀的玻璃钢，烟气均流装置16与喷淋塔本体的内壁面焊接，位于上方的烟气均流装置的作用是使烟气均匀分布，位于下方的烟气均流装置作用是增大烟气导入管12末端出口处的压力，促使烟气向喷淋塔上方流动，增大烟气流速。
在本实施例中，烟气导入管12和第二烟气引射管15的末端均为斜切口，且斜切口朝向喷淋塔本体10的底部，斜切口的斜切角度为45°；采用了斜切口的设计，可以有效防止喷淋液和反应生成物流入烟气导入管12内。
在本实施例中，烟气导入管12和第二烟气引射管15同心。
在本实施例中，烟气均流装置16呈锥台状设置，且烟气均流装置16的直径沿远离喷淋塔本体10底部的方向逐渐增大；每层筛孔组161的数量沿烟气均流装置16的直径增大方向逐渐增加。
进一步的，筛孔组161设置有三层，筛孔可以作为烟气流动的通道，能够形成近壁面烟气流速高，对中部速低的烟气流起到引射和均流的作用，能够提高近壁面气流的脱硫效率。
进一步的，第一烟气引射管20与最外层筛孔使用螺纹的方式连接，使得上下两个烟气均流装置16实现连接，让聚集在喷淋塔本体10内底部的高压气体可以通过第一烟气引射管20导流，由于压力较高使得这部分烟气速度相比于从均流孔162流出的烟气更高，进而实现对高位烟气均流装置16上方的烟气进行引射；而且采用了螺纹连接便于日常拆卸检修维护。
进一步的，由于第一烟气引射管20与最外层筛孔连接，使得第一烟气引射管20接近喷淋塔本体10的内壁面，可提高近壁面处气流流速，提升扰动效果，可提高近壁面处气流流速和扰动，增强近壁面气液混合效率，提高脱硫效率。
在本实施例中，烟气均流装置16面向喷淋塔本体10内顶面的一端面上配置有导流凹陷163，导流凹陷163可以将喷淋液和反应生成物导流至均流孔162内。能够及时将喷淋液和反应后生成的硫磺排到塔底，减少堵塞第一烟气引射管20和筛孔组161的情况。
在本实施例中，均流孔162的中轴线与筛孔组161的筛孔中轴线相平行，均流孔162的中轴线与烟气均流装置16的中轴线重叠。
为了实现雾滴较细，比表面积较大，增大气液接触面积，充分提高脱硫效率的效果，在本实施例中，喷淋层为设置有2-3层，优先选用3层，每层间距2-2.5m，优先选用2m，每个喷淋层布置48-60个喷嘴。示例性地，最高的喷淋层选用涡流喷嘴，另外两层喷淋层选用螺旋喷嘴。
在本实施例中，烟气均流装置16与喷淋塔本体10固定连接。
在本实施例中，除雾器14位于烟气出口11的下方，除雾器14设置在喷淋管层13的上方。示例性地，除雾器14采用管式除雾器14。除雾器14与喷淋塔本体10的内壁面焊接，能利用气流撞击折流板的离心力，去除液滴与杂质。
在一些实施例中，高效引射均流的脱硫喷淋塔还包含有三通阀(未图示)和输送管道(未图示)，三通阀装配在烟气出口处，输送管道一端与第二烟气引射管15连接连接，三通阀的其中一个出口与输送管道的另一端连接，三通阀的另一个出口作为排出口使用，可以将喷淋塔本体10一次净化后的烟气作为引射气流，具有良好的环保性。
引射气流来自经过喷淋塔本体10一次净化后的烟气，高速的引射气流能将能量传递给较低速的未净化烟气，提高未经化烟气的速度，增加扰流程度，提高气液之间的反应速率，且经二次净化后的引射烟气含硫浓度更低。
进一步的，输送管道上配置有输送泵，输送泵用于输送喷淋塔本体10一次净化后的烟气。
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，现将喷淋层，除雾器的等影响塔体流动较小的结构进行忽略，进而更形象具体的表示出本发明中均流装置和引射装置的有益效果。
如图4所示使用spaceclaim软件建立模型，导入Ansys meshing中划分网格，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：引射气体流速V＝30m/s，烟气雷诺数远大于2300，采用湍流方程k-e模型。数据参考相关文献，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1.131kg/m3，动力粘度u为2.32×1 0-5N·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(Standard Wall Functions)。
考虑除雾层对流场的影响，将其视为多孔介质区域，通过参考相近的文献值，设定其粘性阻力系数为436745.690 1/m2，惯性阻力系数为35.305 1/m，通过在动量方程中添加源项，模拟其对气流添加的阻力。
如图3速度场分布图和图4速度矢量图所示，可从图中看出烟气从入口进入后，烟气经烟气均流装置均匀分布，且烟气在喷淋塔中部区域集中于塔体中心，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。
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 (10)
1.一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，包括：喷淋塔本体；
所述喷淋塔本体具有烟气导入管、第二烟气引射管和多个烟气均流装置，所述多个烟气均流装置从下至上依次分布；
所述多个烟气均流装置配置在所述喷淋塔本体内，所述多个烟气均流装置之间配置有第一烟气引射管，所述烟气均流装置上配置有多层筛孔组和均流孔；
所述烟气导入管和第二烟气引射管的首端均位于所述喷淋塔本体外，所述烟气导入管和第二烟气引射管的末端均位于所述喷淋塔本体内，且所述烟气导入管的末端配置在所述多个烟气均流装置之间；
所述烟气导入管和第二烟气引射管的末端均为斜切口，且所述斜切口朝向所述喷淋塔本体的底部；
所述第一烟气引射管用于将所述喷淋塔本体内底部的高压烟气引射至所述烟气均流装置的上方，对从位置最高的所述烟气均流装置排出的烟气提速；
所述第二烟气引射管用于导入高速的烟气，以形成引射气流对从所述烟气导入管排出的烟气提速；
所述均流孔的直径大于所述筛孔组中的筛孔直径。
2.根据权利要求1所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述烟气导入管和第二烟气引射管同心。
3.根据权利要求1所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述喷淋塔本体还具有喷淋管层和除雾器；
所述喷淋管层配置在所述多个烟气均流装置的上方，所述喷淋管层位于所述除雾器的下方。
4.根据权利要求1所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述烟气均流装置呈锥台状设置，且所述烟气均流装置的直径沿远离所述喷淋塔本体底部的方向逐渐增大；
每层所述筛孔组的数量沿所述烟气均流装置的直径增大方向逐渐增加。
5.根据权利要求4所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述烟气均流装置面向所述喷淋塔本体内顶面的一端面上配置有导流凹陷，用于将喷淋液和反应生成物导流至所述均流孔内。
6.根据权利要求1所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述均流孔的中轴线与所述筛孔组的筛孔中轴线相平行，所述均流孔的中轴线与所述烟气均流装置的中轴线重叠。
7.根据权利要求3所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述喷淋管层为基于螺旋喷嘴的喷淋管层和/或基于涡流喷嘴的喷淋管层。
8.根据权利要求1所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述斜切口的斜切角度为45°。
9.根据权利要求3所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述烟气均流装置与所述喷淋塔本体固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种高效引射均流的脱硫喷淋塔，其特征在于，所述除雾器为管式除雾器。
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- 2023-04-03 CN CN202310349198.3A patent/CN116440689B/zh active Active
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