CN1319450A - 环栅塔 - Google Patents

Abstract

一种环栅塔,由塔芯和塔壳组成,塔芯由环形固定栅片叠落而成,环形固定栅片之间有不断清除栅缝堵塞的刮刀片,刮刀片置于环形塔芯中的刮刀架上,由塔芯中心的中心管轴带动旋转,中心管轴上分布有喷液孔,不同浓度的流体从塔芯下部流体入口进入,在塔芯内与塔芯外穿行后被净化,并从塔壳上部出口排出。可用于各种流体的净化,脱硫效率在90%左右,造价降低1/5,无结垢堵塞,显著提高锅炉烟气冷却、除尘、脱硫、除雾的净化效果。

Description

环栅塔

本发明涉及一种气、液、固三相反应和烟气净化装置。

本发明所涉及的流体包括各种化工原料流和烟气流。以锅炉为例，燃煤锅炉的流体净化是一个多种过程的综合，除尘是气固分离，是一个物理过程；而脱硫则是一个化学过程，受着多种因素的制约。目前以湿法为主，吸附剂以钙基为主。众多的方案中都离不开反应塔，传统的反应塔典型的有喷淋塔、筛板塔、湍球塔、填料塔、旋流板塔、文丘里吸收器、机械喷洒吸收器等，很多是从化工行业移植过来的。而锅炉烟气流量大、浓度稀、温度高、含固体尘粒，除SO₂外还有氮氧化物NO_x等。材料、结构的防腐问题突出。要提高对SO₂气体的吸收率，就必须增加气液的接触面积，增加雾化效果，减小雾滴尺寸。在用石灰石、石灰等钙基碱为吸收剂时，存在着堵塞、结垢问题。为了防止堵塞结垢，吸收液的PH值就不能太高甚至要微酸性运行。这样就降低了脱硫效率。为了回避结垢问题，出现了双碱法即以钠碱为吸收液，但成本高，需要和钙碱交换等。而真正吸收SO₂的不只是消石灰Ca(OH)₂的上清液，更主要是Ca(OH)₂的浆料。而喷浆料在常规反应塔中，堵塞结垢更严重。在整体设计中由于锅炉引风机所能提供的压差有限，所以系统的阻力压降必须低，即阻力要小，一般要在1000Pa左右。当然塔体和内部结构件必须耐酸碱腐蚀，这一点对碳钢结构往往是很棘手的事。而耐腐蚀又耐高温的花岗岩铸石、陶瓷等又笨重，成型不易，组装困难，大型化困难。

本发明的目的是提供一种环栅塔，可用于有气、液、固三相参与的化工反应或锅炉烟气的高效净化，提高烟气冷却、除尘、脱硫、除雾的净化效果。

本发明环栅塔的技术方案：它由塔芯和塔壳组成，塔芯由环形固定栅片叠落、中间夹垫片而成，环形固定栅片之间有不断清除栅缝堵塞的刮刀片，刮刀片置于环形塔芯中的刮刀架上，由塔芯中心的中心管轴带动旋转，中心管轴上分布有喷液孔，不同浓度的流体气流从塔芯下部流体入口进入，在塔芯内与塔芯外穿行后参与反应被净化，并从塔壳上部出口排出。

上述塔壳是开放形或封闭形。

上述开放形塔壳是直立于底池中的塔罩，流体入口对着底池水面，塔罩内有至少一块横隔板。

上述塔罩是不锈钢薄板、改性聚丙烯、玻璃钢或高分子材料制造。

底池可以是置于地上、地下或半地下，底池液面上设紧急降温喷水管，以保护塔内的及塔罩等不太耐高温的部件不受高温侵害。

上述流体入口在底池液面上可径向或切向布置。

上述环形固定栅片材料是不锈钢片、玻璃、搪瓷、塑料板或其它硬质材料，栅片中有湍流孔，其形状和排数不限，表面可混有催化剂、触媒剂。

上述刮刀架卡在中心管轴上，由置于塔顶的电机驱动。

上述环栅片可以是圆环形或多边形。

上述中心管轴用一条不锈钢管，上面分布有喷液孔或喷头，中心管轴底部是吸收浆液入口。

本发明的工作原理和过程：以净化烟气为实施例，1、高温烟气首先冲击池水面得到冷却，激起大量水花以初步除尘，并保护结构件不受高温气体侵袭。降温后的烟气为提高脱硫效率创造条件。

2、环形栅中心管轴喷出稀浆料，形成巨大的液膜表面积，除在空间烟气和雾滴反应外在栅缝中，烟气从液膜表面平行穿过环形栅，气体中的微尘和SO2等难以逃脱，被液膜捕获和吸收。气膜很薄，液膜阻力亦很小，液体循环使用，不外排，只需加入补充水及吸收剂。

3、环形栅片上的开孔将造成大量的微型湍流，增加了气液的混合机会及传质动力，提高除尘和脱硫效率。

4、环形栅中心管轴带动缓慢旋转的刮刀，扫过所有的环形栅缝，以清理堵塞，保证气路畅通。驱动电机减速机可置于塔顶，转速很慢，功率只有1～2KW。固体渣直接落入底池中，未完全反应的碱性物，仍可在底池中起作用，提高碱性物质利用率。

5、从环形栅中穿过的气体夹带着大量的吸收剂雾滴进入塔体继续反应，生成物及大粒固体液滴将直撞塔内壁而沿壁直落底池。

6、由于此时的烟温已降到100℃以下，塔罩可采用稍微耐温又耐腐蚀的不锈钢薄板、改性聚丙烯、玻璃钢等高分子材料制造，体轻、价廉、易加工，其结构受力支撑由塔罩外的普通钢结构架子承担。塔罩插入底池水面以下以形成水封，不管是正压运行，还是负压运行，也只是引起10-20厘米的水面上下变化而已。塑料塔罩只是一个气罩而已，不承受太大压力。大修时可连钢架一起吊起，使环栅暴露。钢架和酸碱液并不接触，因此不会腐蚀。底池置于地上、地下、或半地下均可，用常规防腐处理或内衬铸石板，防腐防磨。其它辅助设备、捞渣、加料、吸收液泵等均为常规设计。

7、环栅塔设有横隔板，对要求高的场合，可设多层隔板，使气流在环形栅和塔罩之间的环形空间继续上升，在栅缝中穿进、穿出，反复除去烟气所挟带的雾滴、微尘，最后从环形栅上部的出气口排出。

本发明的优点：由于有很高的反应效率，其体积和重量很小，以35t/h的燃煤锅炉为例，其烟气量为100,000m³/h，环栅塔的体积直径约2m，高度约2m，脱硫效率在90％左右。构件多为塑料件，造价为目前流行装置的1/5。没有结垢和堵塞问题，可以使用PH值很高的浆料作为吸收液，防腐问题得到了解决，大修时可将整个塑料外罩吊起，使用寿命长，修补也容易。适宜于大型化至420T/h的锅炉烟气净化。规模越大、其优越性越明显。气流压降适中。即使对于烟气量为100,000m³/h的大型锅炉，烟气净化装置的直径和高度亦仅在10米左右。

以下结合附图及实施例对本发明作详细描述：

图1是本发明实施例一单段基本环栅塔的结构示意图；

图2是本发明实施例二多段基本环栅塔的结构示意图；

图3是塔芯结构示意图；

图4是图3的俯视图。

实施例一，单段环栅塔烟气净化装置如图1所示，环栅塔由塔芯和塔壳组成，塔芯由环形固定栅片1叠落固定在固定槽和穿捍螺栓11上，中间狭缝处有垫片12，环形固定栅片1之间有清堵用的刮刀片2，刮刀片2的片头部分可用不锈钢片冲裁，置于环形塔芯中的刮刀架5上，由塔芯中心的中心管轴6带动旋转，刮刀架5卡在中心管轴6上，由置于塔顶的电机17驱动，中心管轴6用一条不锈钢管，上面分布有喷液孔8或喷头，中心管轴底部是吸收浆液入口7，吸收液从中心管轴6底部泵入。不同浓度的流体、烟气从塔芯下部流体入口进入，在下部的吸收反应段18上升至上部的除雾段19，在塔芯内与塔芯外穿行后被净化，并自上顶板10沿出口14排出。

塔壳是开放形，是直立于底池25中的塔罩22，流体入口对着底池水面，塔罩是改性聚丙烯、玻璃钢或高分子材料制造，内有至少一块横隔板。由钢结构架体支撑的塔罩，钢结构架体23固定在底池边上。

底池25可以是置于地上、地下或半地下。为防止吸收液一旦事故中断而干烧，底池液面设紧急降温喷水管16，使入口烟气首先降温。

烟气入口在空间9内可径向或切向布置，烟管29对着底池水面，也可以沿裙板15切向造成旋流增加冷却、除尘效果。

环形固定栅片1可以是环形或多边形，支撑在环形栅支撑24上。材料是不锈钢片或塑料板，在入口高温段可用不锈钢片，其余均可用耐温的塑料板，如玻璃纤维增强的聚丙烯薄板。环形固定栅片表面为主要的气液反应面和持液面，为提高反应效率，可涂覆或压入塑料板中合适的催化剂、触媒剂，如制酸工业中的五氧化二钒等。栅片中有湍流孔4。栅外可设栅外喷管21，以利用栅外空间。

实施例二，多段环栅塔烟气净化装置如图2所示，塔内沿纵向设多段内横隔板20和外隔板26，烟气入口可以设浆料喷头27。

氧化空气入口28，使亚硫酸盐氧化成硫酸盐。16为紧急冷却清水喷头。

实施例三，塔壳是封闭形金属罐，适用于有高压状态下的其它化工反应。塔壳虽然不一样，但塔芯适用于有气、液、固三相参与的化工反应。

Claims (10)

1、一种环栅塔，其特征在于：由塔芯和塔壳组成，塔芯由环形固定栅片叠落、中间夹垫片而成，环形固定栅片之间有不断清除栅缝堵塞的刮刀片，刮刀片置于环形塔芯中的刮刀架上，由塔芯中心的中心管轴带动旋转，中心管轴上分布有喷液孔，不同浓度的流体气流从塔芯下部流体入口进入，在塔芯内与塔芯外穿行后参与反应被净化，并从塔壳上部出口排出。

2、根据权利要求1所述的环栅塔，其特征在于：所述塔壳是开放形或封闭形。

3、根据权利要求2所述的环栅塔，其特征在于：所述开放形塔壳是直立于底池中的塔罩，流体入口对着底池水面，塔罩内有至少一块横隔板。

4、根据权利要求3所述的环栅塔，其特征在于：所述塔罩是不锈钢板、改性聚丙烯、玻璃钢或高分子材料制造。

5、根据权利要求3所述的环栅塔，其特征在于：所述底池可以是置于地上、地下或半地下，底池液面上设紧急降温喷水管。

6、根据权利要求1所述的环栅塔，其特征在于：所述流体入口在底池液面上可径向或切向布置。

7、根据权利要求1所述的环栅塔烟气净化装置，其特征在于：所述环形固定栅片材料是硬质板，栅片中有湍流孔，表面可混有催化剂、触媒剂。

8、根据权利要求1所述的环栅塔烟气净化装置，其特征在于：所述刮刀架卡在中心管轴上，由置于塔顶的电机驱动。

9、根据权利要求1所述的环栅塔烟气净化装置，其特征在于：所述环栅片可以是圆环形或多边形。

10、根据权利要求1所述的环栅塔烟气净化装置，其特征在于：所述中心管轴用一条不锈钢管，上面分布有喷液孔或喷头，中心管轴底部是吸收浆液入口。

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