CN205760578U - 离心喷淋塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离心喷淋塔，包括壳体，壳体的下部为下部空腔，壳体的下部空腔处设有用于烟气进入的进烟口，壳体的顶部设有用于脱硫后的烟气排放的排烟口，壳体的底部设有用于排放反应后的吸收剂的液体出口，壳体内腔中设有用于向壳体内腔喷洒吸收剂的喷淋层，喷淋层上部、相邻两喷淋层之间、喷淋层底部中的至少一处设有用于使整个壳体内腔的烟气在离心力作用下以螺旋状或旋流状的流动轨迹高速运动以增加烟气与吸收剂的接触次数和接触强度的旋转机构。可减小离心喷淋塔的尺寸，降低投资、运行成本和运行功率，可以同时获得快速脱硫、除尘等效果。

Description

离心喷淋塔

技术领域

本实用新型涉及化工、火电行业化学反应设备技术领域，特别地，涉及一种脱硫、脱销或者其他化学反应的喷淋塔。

背景技术

喷淋塔(或称洗涤塔)应用于化工、火电厂等行业中，例如火电厂用于脱硫的喷淋塔或洗涤塔是将锅炉中排出的含硫烟气引入喷淋塔或洗涤塔之中，塔内设有的喷嘴冲出脱硫剂对含硫烟气进行喷淋或洗涤，脱硫剂在与含硫的烟气的接触过程中，脱硫剂与烟气中的硫产生化学反应，产生石膏或硫酸铵等，从而达到除去烟气中的含硫气体。

现有的喷淋塔存在以下缺点：

1、喷淋塔是火电厂或其他化学反应塔在其脱硫或脱硝等整个工艺中造价最大、能耗最大的设备，而烟气在塔内的反应过程中必须低流速运动，流速太高会造成反应效果降低的问题，而流速低同时也会相应的要求反应塔的整体直径和高度的增加，喷淋的量增大，这样会使的投资增大、水耗大、能耗等增大；

2、化学反应效率不高，如果需要提高反应效率，就需要加大投资成本改善反应条件，或另外增加设备数量；

3、对烟气的除尘效果和除湿的效果均较差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种离心喷淋塔，以解决现有喷淋塔的传质、传热或化学反应的效果差，反应效率低，体积大、投资大、能量消耗大、易损件消耗大等的技术问题。

本实用新型提供一种离心喷淋塔，包括壳体，壳体的下部为下部空腔，壳体的下部空腔处设有用于烟气进入的进烟口，壳体的顶部设有用于脱硫后的烟气排放的排烟口，壳体的底部设有用于排放反应后的吸收剂的液体出口，壳体内腔中设有用于向壳体内腔喷洒吸收剂的喷淋层，喷淋层上部、相邻两喷淋层之间、喷淋层底部中的至少一处设有用于使整个壳体内腔的烟气在离心力作用下以螺旋状或旋流状的流动轨迹高速运动以增加烟气与吸收剂的接触次数和接触强度的旋转机构。

进一步地，壳体内腔中设有用于烟气除湿的除湿层，除湿层处于喷淋层的上部，除湿层的上部、相邻两除湿层之间、除湿层的下部中的至少一处设有旋转机构。

进一步地，旋转机构包括沿竖向布设于壳体内腔中的主轴、固装于主轴上并随主轴转动用于使整个壳体内腔的烟气在离心力作用下以螺旋状或旋流状的流动轨迹高速运动以增加烟气与除湿层和吸收剂的接触次数和接触强度且不留接触死角的叶轮以及设于壳体外并用于驱动主轴转动的驱动装置。

进一步地，叶轮具有多个叶片，多个叶片沿主轴的周向等间距布设。

进一步地，叶片的布设方式采用沿主轴的径向延伸、采用向壳体的进气端方向倾斜、采用叶片向壳体的出气端方向倾斜中的至少一种。

进一步地，叶轮采用平板叶片或者弧形叶片。

进一步地，叶轮的叶片上开设有用于提高叶片通道内的压差利用率和促进流体交换的通风孔；叶轮的背腔开设有沿叶轮周向布置并与通风孔连通用于提高叶轮的压差利用率和促进流体交换的周向槽。

进一步地，喷淋层连通壳体外部的吸收剂储箱，吸收剂储箱通过输送泵连通喷淋层；喷淋层上设有朝上和/或朝下布设的喷嘴。

进一步地，进烟口的进烟端朝上布置，以防止进入壳体内腔中的烟气沿进烟口逆向流动。

进一步地，排烟口连通至活性炭箱。

进一步地，液体出口连通至脱水系统。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型离心喷淋塔通过在相邻两喷淋层之间、相邻的除湿层与喷淋层之间、相邻两除湿层之间或者喷淋层底部的中至少一个区域内设置旋转机构，以改变整个塔内的烟气流动轨迹，使整个塔内的烟气以螺旋状或旋流状的流动轨迹运动，从而增加烟气与除湿层和吸收剂的接触次数和接触强度，以达到快速且充分反应的目的，且使烟气与除湿层和吸收剂之间的接触不留接触死角。烟气经过与吸收剂接触快速发生反应，当脱硫剂为石灰石粉或氨气时从而生成石膏或硫酸铵小颗粒，这些颗粒物随着吸收剂排出壳体内腔并进行去掉水分过滤收集，即可成为石膏或化肥而被利用。烟气快速旋转使得粉尘尤其是微细粉尘之间团聚以及与带粘性的石膏或硫酸铵结合在一起而易于被捕收，颗粒物还在强大的离心力作用下被甩至喷淋塔的内壁上而被从烟气中分离出来，从而加强了粉尘的脱除；可以减小离心喷淋塔的尺寸，降低投资、降低占地面积、降低运行成本和降低运行功率，可以同时获得快速脱硫、除尘以及脱除其它重金属的效果，脱硫的效率也显著提高。当塔内给入氨气时，可同时脱销，即去除NO_x。吸收剂这些消耗品可以得到充分的反应和使用，利用率高，从而降低吸收剂和水的使用量。另外在除湿层处的除湿作用更加彻底。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的离心喷淋塔的结构示意图。

图例说明：

1、壳体；101、下部空腔；102、进烟口；103、排烟口；104、液体出口；2、喷淋层；201、喷嘴；3、除湿层；4、旋转机构；401、主轴；402、叶轮；403、驱动装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本实用新型优选实施例的离心喷淋塔的结构示意图。如图1所示，本实施例的离心喷淋塔，包括壳体1，壳体1内腔下部为用于汇聚进入的烟气的下部空腔101，壳体1的下部设有用于烟气进入壳体1的下部空腔101的进烟口102，壳体1的顶部设有用于脱硫后的烟气排放的排烟口103，壳体1的底部设有用于排放反应后的吸收剂的液体出口104，壳体1内腔中设有用于向壳体1内腔喷洒水雾状吸收剂的喷淋层2，喷淋层2上部、相邻两喷淋层2之间、喷淋层2底部、除湿层3的顶部、除湿层3的之间中的至少一处设有用于使整个壳体1内腔的烟气在离心力作用下以螺旋状或旋流状的流动轨迹高速运动以增加烟气与除湿层3和吸收剂的接触次数和接触强度且不留接触死角的旋转机构4。而在图1中，除湿层之上，除湿层之间，除湿层与喷淋层之间，喷淋层之间均安装有旋转机构4的叶轮402。本实用新型离心喷淋塔通过在相邻两喷淋层之间、相邻的除湿层与喷淋层之间、相邻两除湿层之间、喷淋层底部的中至少一个区域内设置旋转机构，以改变整个塔内的烟气流动轨迹，使整个塔内的烟气以螺旋状或旋流状的流动轨迹高速运动，从而增加烟气与除湿层和吸收剂的接触次数和接触强度，以达到快速且充分反应的目的，且使烟气与除湿层和吸收剂之间的接触不留接触死角。烟气经过与吸收剂接触快速发生反应，从而生成石膏或硫酸铵小颗粒，这些颗粒随着吸收剂排出壳体内腔并进行脱水过滤收集，即可成为石膏或化肥而被利用。烟气快速旋转使得粉尘尤其是微细粉尘之间团聚与带粘性的石膏或硫酸铵结合在一起而易于被捕收，颗粒物还在强大的离心力的作用下被甩至喷淋塔的内壁上而被从烟气中分离出来，从而加强了粉尘的脱除；作高速旋转的烟气同时使烟气中夹带的水滴更易于去除；可以减小离心喷淋塔的尺寸，降低投资、降低运行成本和降低运行功率，可以同时获得快速脱硫、除尘以及脱除其它重金属的效果，脱硫的效率也显著提高。当塔内给入氨气时，可同时脱销，即去除NO_x。吸收剂这些消耗品可以得到充分的反应和使用，利用率高，从而降低吸收剂的使用量和水的耗用量。也可单独适用于脱硝反应而脱销并生产硝酸铵，或者适用于其他化学反应。

如图1所示，本实施例中，壳体1内腔中设有用于烟气除湿的除湿层3。除湿层3处于喷淋层2的上部。除湿层3的上部、相邻两除湿层3之间、除湿层3的下部中的至少一处设有旋转机构4。壳体1的下部空腔101的最下部为吸收剂储液池。

如图1所示，本实施例中，旋转机构4包括沿竖向布设于壳体1内腔中的主轴401、固装于主轴401上并随主轴401转动用于使整个壳体1内腔的烟气在离心力作用下以螺旋状或旋流状的流动轨迹高速运动以增加烟气与除湿层3和吸收剂的接触次数和接触强度且不留接触死角的叶轮402以及设于壳体1外并用于驱动主轴401转动的驱动装置403。旋转机构4包括：主轴401，沿壳体1内腔中的气体流动方向可转动的装配于壳体1内腔；叶轮402，固装于主轴401上并随主轴401转动用于改变壳体1内腔中的气体流动轨迹和运动速度，烟气在喷淋层各个喷嘴的喷射区域以及除湿层周围作高速的螺旋状或旋流状的运动，以使得烟气与吸收剂和除湿层的接触次数更多和接触强度更大而且不留死角；以及驱动装置403，设于壳体1外并用于驱动主轴401转动。驱动装置403的输出轴与主轴401同轴布置，或者驱动装置403的输出轴垂直于主轴401布置并通过转接件连接和驱动主轴401转动。利用驱动装置403带动主轴401转动，主轴401带动叶轮402旋转，搅动壳体1内腔中的烟气与吸收剂混合，从而多次地、快速地发生反应，减少反应死角。驱动装置403置于壳体1外，从而降低混合气体对驱动装置403的腐蚀，从而提高驱动装置403的使用寿命，并且方便驱动装置403的控制和维护。主轴401的下部还可通过轴承与壳体1的内腔进行固定支撑，以保证主轴401的平稳旋转。驱动装置403的输出轴与主轴401同轴布置，或者驱动装置403的输出轴垂直于主轴401布置并通过转接件连接和驱动主轴401转动。可以根据使用环境以及安装环境选择不同的设置方式，从而降低空间占用率。

如图1所示，本实施例中，叶轮402具有多个叶片。多个叶片沿主轴401的周向等间距布设。可以根据壳体1内空面积的大小以及烟气流量选择叶片的数量，从而使烟气能够充分与吸收剂接触并且快速反应。

如图1所示，本实施例中，叶片的布设方式采用沿主轴401的径向延伸、采用向壳体1的进气端方向倾斜、采用叶片向壳体1的出气端方向倾斜中的至少一种。可以根据壳体1内空间尺寸的大小、烟气流量以及烟气化合物含量选择叶片不同的布设角度，从而使烟气能够充分与吸收剂接触并且快速反应。

如图1所示，本实施例中，叶轮402采用平板叶片或者弧形叶片。叶轮402的叶片采用板状结构并与主轴401的中心线垂直，这时烟气作近似纯旋转状的向前移动。叶轮402的叶片与反应器壳体1的中心线呈一定角度，或叶片呈曲面状结构，这时烟气不但以旋转状向前移动，同时还迫使烟气翻滚或呈湍流状或呈加快的轴向运动。在壳体1内腔中，叶轮402快速旋转可使烟气与吸收剂和除湿器更多次地剧烈接触，并且无接触死角，使得与吸收剂的反应更快、更彻底、无遗漏，可显著提高脱硫的效率，并使得反应后的烟气的干燥更彻底；还可以使烟气通过壳体1内腔的速度更快，从而显著减小壳体1的尺寸及吸收剂泵送的功率，可以减少设备投资、减少设备运行费用以及功率消耗，同时满足高标准的环保要求。

如图1所示，本实施例中，叶轮402的叶片上开设有用于提高叶片通道内的压差利用率和促进流体交换的通风孔；和/或叶轮402的背腔开设有沿叶轮402周向布置并与通风孔连通用于提高叶轮402的压差利用率和促进流体交换的周向槽。采用通风孔的结构，能够通过通风孔对周围区域内的烟气流体进行轴向输送，能够有效地利用叶片通道内的压差，促进周边区域与壳体内腔之间的流体交换，能够有效提高旋转机构的运行稳定性，不会造成较大的功率和压比损失。采用周向槽的结构，能够通过周向槽对进入叶轮周围的烟气流体进行周向输送，能够有效地利用叶片通道内的压差，促进周边区域与壳体内腔之间的流体交换，能够有效提高旋转机构的运行稳定性，不会造成较大的功率和压比损失。采用周向槽与通风孔相结合的结构，不仅能够通过周向槽对进入叶轮周围的烟气流体进行周向输送，还能够通过周向槽相连通的通风孔和背腔对周围区域内的烟气流体进行轴向输送，能够有效地利用叶片通道内的压差，促进周边区域与壳体内腔之间的流体交换，能够有效提高旋转机构的运行稳定性，不会造成较大的功率和压比损失。

如图1所示，本实施例中，喷淋层2的泵送吸收液也可以通过连通壳体1外部另外设置的吸收剂储箱，或者壳体1内不再另设置储液池，以方便吸收剂的调配、存储、反应以及及时补充，吸收剂储箱通过输送泵连通喷淋层2，方便吸收剂的输送。喷淋层2上设有朝上和/或朝下布设的喷嘴201。可以根据烟气的输送量以及离心喷淋塔的结构尺寸，选择不同的喷嘴朝向，从而使吸收剂能够多次地与翻滚或呈湍流状或呈加快的轴向运动的烟气进行接触，并发生剧烈、充分的反应。

如图1所示，本实施例中，进烟口102的进烟端朝上布置，以防止进入壳体1内腔中的烟气沿进烟口102逆向流动。

本实施例中，排烟口103连通至活性炭箱。能够对排放的烟气进行进一步的吸附，从而降低烟气排放对环境的污染。

本实施例中，液体出口104连通至脱水系统。使得排放的废弃液体能够通过脱水，而形成可以重复利用的石膏或肥料等材料，从而降低对环境的污染，提高废弃物的重复利用率。

实施时，提供一种离心喷淋塔或洗涤塔，在壳体1内腔中增设旋转叶轮机构，参见图1。含硫的烟气从壳体1的下部进烟口102进入壳体1内腔，烟气进入壳体1内的下部空腔101后向上部上升，喷淋层2将吸收剂泵入壳体1内腔，并通过喷嘴201喷出吸收剂。在喷嘴201之间的空间内装有叶轮402，叶轮402装在主轴401上。主轴401由驱动装置403驱动而旋转，图1中示出的喷淋层2为两层，根据不同的情况可为一层或两层以上。每一喷淋层2的喷嘴201在壳体1中均匀分布。壳体1内腔的上层还设有除湿层3。图1中示出了两层除雾器，其功能是完成烟气中雾滴及部分粉尘的分离。在图1中，在除雾器之间也装有叶轮402。壳体1的上部装有驱动装置403。脱硫后的烟气进入壳体1内腔的上部空间后，从排烟口103中排出。

在现有技术中，烟气从下部进入后，烟气在上升的过程中与喷淋的吸收剂接触而产生化学反应，烟气的流速不能太快，否则将影响其反应的效果或效率，因此其喷淋塔的直径和高度部分需较大，这样就使得其投资和正常工作时的功耗等都高；而且，塔内的任一截面的一小段时间内烟气可能只有一次与吸收剂接触的机会。而在本实用新型离心喷淋塔中，在壳体1的内部采用可快速转动的叶轮402，叶轮402可使烟气的运动由现有技术中的相对低速的向上移动，变成的高速旋转的气流并向上快速移动的运动，对于快速旋转的烟气来说就可有多次与吸收剂进行接触的机会，烟气与吸收剂的接触可由原来的一次，通过叶轮402转动，由每分钟几转、几十转、几百转、几千转的旋转，使得其接触的化学反应的次数增加为几次、几十次甚至几百次以上，而且这种相互接触的速度较高，撞击力较大，因此吸收剂与烟气的传质、传热及化学反应更加激烈，反应效果更好。由于吸收剂与烟气的接触次数大幅度增加，而且接触时的冲击或碰撞更剧烈而反应效果更好，这样一方面使得传质、传热等效果更好，另一方面也是的化学反应的效率更高。另外，离心喷淋塔的外径及高度均可显著减小。

在一定范围内，叶轮402的转速越高，反应的效率就越好，这样便可显著降低离心喷淋塔的投资成本，还可以减少离心喷淋塔外部配套系统的投资和功耗，例如可减少泵的数量及减少泵的型号从而减少泵送吸收剂的泵送系统的投资和功耗，风机的压力和水耗也可降低。

叶轮402的形式也可以有所变化，例如叶轮的叶片形状可以是板状并与壳体1的中心线垂直，这时烟气不但旋转，同时还可以迫使其翻滚处于湍流的状况或加快轴向移动。

在除湿层之间的叶轮402的作用主要是加强除湿层除雾和捕收粉尘的作用，尤其是微粒粉尘。在强大的离心力作用下，粉尘和水雾与除湿层也即是除雾器和壳体1内壁之间以及粉尘之间的碰撞机会增多，从而使雾滴和粉尘更容易被捕收。在喷淋层2的喷嘴201之间的叶轮402同样也具有捕收粉尘和微小粉尘的作用。在图1中，有四组叶轮402和两层喷淋层两层除湿层。可选地，采用一层喷淋层2或更多层的喷淋层2。可选地，除湿层3也可以采用一个或更多个。可选地，叶轮402也可以采用一个或者更多个。可选地，壳体1可以采用立式结构，也可以采用卧式结构。离心喷淋塔可以是离心脱硫塔、离心脱硝塔或者其他的传质、传热等离心化学反应器或离心喷淋塔。吸收剂(或反应流体)可以是石灰石、石灰、海水、氨气等其他气体或流体。图1中烟气和喷淋是单回路和逆流工作，也可以采用双回路或多回路结构，可以采用顺流工作，或者将喷淋方式改为洗涤方式等。

本实用新型离心喷淋塔，通过增加快速旋转的叶轮402，使得流体之间的接触次数可以控制，并可以极大地增加，另外其碰撞接触的强度更加激烈，强度增加，不但可使化学反应效果或效率更好更快，还可以显著减小反应装置的尺寸或体积，减少运行功率及费用，从而显著节约投资和运行费用。

在一定范围内，反应效率随着叶轮的转速提高而迅速提高。例如，对于目前火电厂的脱硫脱硝的超低排放要求，需要设置双塔双循环才能够达到排放效果，采用本实用新型以后只需要采用塔径塔高都较小的单塔单循环即可达到排放标准或更高要求的标准。在图1中，壳体1的外形可为圆筒状，也可为多边形状，这样对于中小型和大型的发应塔都可实施并便于制造。

由于反应效果好，离心反应装置可以制造得更小，这样就可以节省大量投资。例如，在火电厂的脱硫反应器中，现有的反应塔或反应器尺寸很大，这使得不但投资大，而且吸收剂的泵送量很大，采用本实用新型后，脱硫塔的直径可以设计得很小，塔的高度也可以显著降低，塔内喷出的吸收剂的流量也可以减少，用水量减少压力也可以降低，主风机的压力也可以减低，泵送系统可减少或减小型号，因此运行费用也可以显著降低。

在喷淋层和除湿层中由于高速旋转的叶轮的作用，使得尘粒尤其是微小灰尘的捕捉更多，除湿效果更好，可以去除或减少或减小后续的收尘装置和专门的除湿装置。

由于高速旋转的叶轮的作用，流体在离心反应器中的传质、传热及化学反应等较为激烈，因此不易结垢或堵塞，可减少或免去冲洗水的使用以及停机检修的工作量。

本实用新型可以适用于多种流体的反应器，例如脱硫塔、脱硝反应器等各种传质、传热及化学反应器之中，适用范围广。其吸收剂可以是石灰石粉、石灰粉、氨气、海水等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离心喷淋塔，包括壳体(1)，

所述壳体(1)的下部为下部空腔(101)，

所述壳体(1)的下部空腔(101)处设有用于烟气进入的进烟口(102)，

所述壳体(1)的顶部设有用于脱硫后的烟气排放的排烟口(103)，

所述壳体(1)的底部设有用于排放反应后的吸收剂的液体出口(104)，

所述壳体(1)内腔中设有用于向所述壳体(1)内腔喷洒吸收剂的喷淋层(2)，

其特征在于，

所述喷淋层(2)上部、相邻两所述喷淋层(2)之间、所述喷淋层(2)底部中的至少一处设有用于使整个所述壳体(1)内腔的烟气在离心力作用下以螺旋状或旋流状的流动轨迹高速运动以增加烟气与吸收剂的接触次数和接触强度的旋转机构(4)。

2.根据权利要求1所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述壳体(1)内腔中设有用于烟气除湿的除湿层(3)，

所述除湿层(3)处于所述喷淋层(2)的上部，

所述除湿层(3)的上部、相邻两所述除湿层(3)之间、所述除湿层(3)的下部中的至少一处设有旋转机构(4)。

3.根据权利要求2所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述旋转机构(4)包括沿竖向布设于所述壳体(1)内腔中的主轴(401)、固装于所述主轴(401)上并随所述主轴(401)转动用于使整个所述壳体(1)内腔的烟气在离心力作用下以螺旋状或旋流状的流动轨迹高速运动以增加烟气与所述除湿层(3)和吸收剂的接触次数和接触强度且不留接触死角的叶轮(402)以及设于所述壳体(1)外并用于驱动所述主轴(401)转动的驱动装置(403)。

4.根据权利要求3所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述叶轮(402)具有多个叶片，

多个所述叶片沿所述主轴(401)的周向等间距布设。

5.根据权利要求4所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述叶片的布设方式采用沿所述主轴(401)的径向延伸、采用向所述壳体(1)的进气端方向倾斜、采用向所述壳体(1)的出气端方向倾斜中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述叶轮(402)采用平板叶片或者弧形叶片。

7.根据权利要求3所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述叶轮(402)的叶片上开设有用于提高叶片通道内的压差利用率和促进流体交换的通风孔；

所述叶轮(402)的背腔开设有沿所述叶轮(402)周向布置并与通风孔连通用于提高所述叶轮(402)的压差利用率和促进流体交换的周向槽。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述喷淋层(2)连通所述壳体(1)外部的吸收剂储箱，

所述吸收剂储箱通过输送泵连通所述喷淋层(2)；

所述喷淋层(2)上设有朝上和/或朝下布设的喷嘴(201)。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述进烟口(102)的进烟端朝上布置，以防止进入所述壳体(1)内腔中的烟气沿所述进烟口(102)逆向流动。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的离心喷淋塔，其特征在于，

所述排烟口(103)连通至活性炭箱。