CN206508790U - 一种多层椭圆棒湍流装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多层椭圆棒湍流装置，设置于脱硫吸收塔喷淋层下方，包括安装于一支架上的多个湍流模块，每一湍流模块包括至少两层平行布置的湍流栅，每层湍流栅包括平行布置的多个椭圆棒，该椭圆棒长轴处于水平方向，且椭圆扁平度为2～10。本装置采用模块化设计，便于安装及更换，湍流栅由最优椭圆扁平度的椭圆棒组成，以确保具有最佳烟气湍流效果，避免椭圆管的盲目选择，在不增加成本的前提下保证最高的脱硫效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保脱硫技术领域，尤其涉及一种多层椭圆棒组成的用于湿法脱硫塔的塔内传质增效的湍流装置。
背景技术
在众多的烟气脱硫工艺中，由于湿法烟气脱硫工艺的成熟性、可靠性和应用的普遍性，目前广泛占领着烟气脱硫的市场。在湿法烟气脱硫工艺中，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺由于具有技术成熟、吸收剂来源广泛、价格低廉、脱硫效率高等优点，获得了最为广泛的应用。对于大型火电厂，石灰石-石膏湿法烟气脱硫仍是主流工艺技术，占90％以上。该方法是通过脱硫吸收塔向下喷淋浆液，与上升的烟气接触，发生化学中和反应，从而起到脱硫的效果，其中，烟气的湍流程度是影响脱硫效率的主要原因之一。
为增加烟气的湍流程度，提高脱硫效率，在喷淋层下方增加湍流装置成为必要技术手段。如申请号为201420330458.9的实用新型专利公开了一种湿法脱硫提效的湍流装置，其包括一湍流层，包括两层以上的湍流层管道；所述湍流层管道包括若干平行布置的椭圆管；还包括将所述湍流层管道固定在吸收塔内的若干铰接支架和若干支撑梁；所述湍流层管道层与层之间平行交错布置。其不足之处在于，装置为一整体，安装不便，且当某处损坏后需对整个进行更换，维修成本高；椭圆管竖立放置(即长轴在竖直方向上)，气流干扰程度低且耗材严重，而经模型模拟，椭圆的长轴只有在水平方向时湍流效果才更佳，同时也耗材较少；除此外，其也未给出椭圆扁平度参数(本文中椭圆扁平度是指椭圆的扁平程度，为长轴与短轴之比)，而该参数是椭圆管的必要参数，经模型模拟，椭圆扁平度直接影响到湍流程度与脱硫效率，给出该最优椭圆扁平度成为必须解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是通过模型模拟，提供一种多层椭圆棒湍流装置，采用模块化设计，便于安装及更换，湍流栅由最优椭圆扁平度的椭圆棒组成，以确保具有最佳烟气湍流效果，避免椭圆管的盲目选择，在不增加成本的前提下保证最高的脱硫效率。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种多层椭圆棒湍流装置，设置于脱硫吸收塔喷淋层下方，包括安装于一支架上的多个湍流模块，每一湍流模块包括至少两层平行布置的湍流栅，每层湍流栅包括平行布置的多个椭圆棒，该椭圆棒长轴处于水平方向，且椭圆扁平度为2～10。
进一步地，相邻两层湍流栅的椭圆棒呈0°～90°夹角布置，当为0°夹角布置时为交错布置。
进一步地，椭圆棒为耐腐蚀的空心或实心棒。
进一步地，椭圆棒的长轴为60mm～65mm。
进一步地，每层湍流栅的开孔率为30％～60％。
进一步地，每层湍流栅的孔距为25.7mm～97.5mm。
进一步地，相邻两层湍流栅间距为80mm～120mm。
进一步地，湍流模块长度为1.4～1.8m，宽度为0.8～1m。
进一步地，本装置位于喷淋层下方1.5～2.5m处。
与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果是：本装置采用模块化设计，便于安装及拆卸，当某处损坏时只需更换该处模块即可，无需整体更换，维修成本低。本装置将组成湍流栅的椭圆棒躺倒放置，即长轴处于水平方向，增加气流的干扰程度且减少耗材，相较于竖立放置湍流效果更佳。通过Fluent模拟实验，找出椭圆棒的最优扁平度范围，使得本湍流装置采用这种范围内的椭圆棒时，对烟气的湍流效果最好，湍流效率最高，经该模拟实验，扁平度为2～10时，脱硫效率提高至少1个百分点，在不增加其他投入的情况下，起到节能降耗和烟气净化更彻底的效果。
附图说明
图1为实施例的多层椭圆棒湍流装置布置示意图。
图2为实施例的多层椭圆棒湍流装置俯视图。
图3为相邻湍流栅的椭圆棒0°夹角布置局部示意图。
图4为相邻湍流栅的椭圆棒45°夹角布置局部示意图。
图5为相邻湍流栅的椭圆棒90°夹角布置局部示意图。
图6为现有技术椭圆管竖立放置湍流效果图。
图7为本实用新型椭圆棒躺倒放置脱硫效果图。
图8为在不同椭圆扁平度下脱硫效率曲线图。
图9为椭圆扁平度为3时Fluent模拟图。
图10为椭圆扁平度为1.5时Fluent模拟图。
图中：1-喷淋层；2-湍流装置；21-支架；22-湍流模块。
具体实施方式
为使本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
本实施例提供一种多层椭圆棒湍流装置，安装于脱硫吸收塔内，用于改善烟气湍流效果，如图1所示。本湍流装置2具体位于脱硫吸收塔的喷淋层1下方，与喷淋层的距离P＝1.5～2.5m，具体数值根据实际需要选定，本实施例选2m。相比于现有技术的整体设计，本湍流装置2不同之处在于采用模块化设计，有利于安装和拆卸，其由支架21和位于支架21上的多个湍流模块22组成，如图2所示，其中每一湍流模块22通过边缘搭接在支架21上，通过螺栓、卡接等连接方式可拆卸连接。当某处损坏时，不必对整体进行更换，只需更换该处模块即可，更换方便且成本低。每一湍流模块22长1.4～1.8m，宽0.8～1m，具体根据实际需要而定，本实施例中选长1.5m，宽1m。需要指出的是，由于脱硫吸收塔横截面为圆形，上述长宽为标准模块尺寸，根据圆形边缘情况，可选用合适的非标准模块，该非标准模块可按所需尺寸设计并制造，容易理解，无需赘言。
每一湍流模块包括多层平行布置的湍流栅，本实施例以两层为例，湍流栅由多个躺倒放置(即长轴处于水平方向)的椭圆棒组成，见图1，为便于清楚显示，图中湍流装置2进行了放大。相邻两层湍流栅的距离H＝80mm～120mm，根据实际需要选定，本实施例选择100mm。
相邻两层湍流栅的椭圆棒之间可呈0°～90°夹角布置，该夹角是指椭圆棒在水平面上的投影夹角。图3为两层椭圆棒0°夹角布置的局部示意图，为便于分辨，上层椭圆棒为实线表示，下层椭圆棒为虚线表示(图4、图5类同)，0°夹角布置属于平行布置，为增加湍流效果同时采用交错布置，所谓交错是指两层椭圆棒水平错开，即如图3中下层椭圆棒位于上层椭圆棒空隙间。图4为两层椭圆棒45°夹角布置的局部示意图。图5为两层椭圆棒90°夹角布置的局部示意图，90°夹角布置即垂直布置。
如图3所示，椭圆棒的宽度(即长轴长度)D＝60mm～65mm。现有技术已证明湍流栅开孔率ψ为30％～60％时湍流效果最佳，由于开孔率等于孔面积与总面积之比，可用ψ＝L/(L+D)计算，其中L为孔距(即相邻两椭圆棒之间的孔距离)，进一步地L＝ψD/(1-ψ)，经计算孔距L＝25.7mm～97.5mm。本实施例以开孔率ψ为50％为例，D选60mm，L则为60mm。
与现有技术不同之处在于，现有技术的椭圆(椭圆管或椭圆棒的截面形状)为如图6所示的竖立放置，而本实用新型的椭圆为如图7所示的躺倒放置。躺倒放置的优点在于：一、烟气在上升时会经过椭圆表面(如图6、图7的箭头所示)，竖立放置时对烟气阻挡小，烟气很容易从两边穿过，对烟气干扰程度小；而躺倒放置时对烟气阻挡大，烟气需向两边多行一段距离才能上升穿过，对烟气的干扰程度大；但需说明的是，椭圆躺倒放置要比一般的平板(未图示)效果好，这是由于平板虽然也可增加烟气行走路径，但平板的阻力过大，而躺倒放置的椭圆表面更符合气体流线型，兼具减小阻力与增加烟气行走路径的综合效果；椭圆躺倒放置相较于椭圆竖立放置与平板，对烟气的干扰程度及提升脱硫效率是最大的；二、竖立放置上下厚度大，躺倒放置上下厚度小，在开孔率相同的情况下，竖立放置所需材料多，增加了制造成本，躺倒放置所需材料小，节省制造成本；另外，躺倒放置相较于平板而言没有棱角，不会出现棱角腐蚀的情况。
椭圆棒的椭圆扁平度是本实用新型所要提出的最为重要参数，其对烟气湍流效果与脱硫效率都有影响。本实用新型规定椭圆扁平度为椭圆长轴与短轴的比值，即f＝a/b，其中，f为椭圆扁平度，a为长轴，b为短轴，如图7所示。椭圆扁平度f与椭圆离心率e都可用来表示椭圆扁平的程度，但f更加直观，二者的关系为e2+1/f2＝1。经Fluent模型模拟得知，椭圆扁平度f与脱硫效率η存在干涉关系，即存在一个最优f值域，使得η最大，该最优f值域为2～10，η≥98.4％，比其他情况平均η高出至少1个百分点，这对于脱硫意义重大。详细数据如下表所示：
| 椭圆扁平度 | 1 | 1.5 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 脱硫效率％ | 97.5 | 97.7 | 98.4 | 98.8 | 98.9 | 98.8 | 98.9 | 98.7 | 98.6 | 98.5 | 98.5 |
| 椭圆扁平度 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| 脱硫效率％ | 98.1 | 98.1 | 98 | 98.1 | 98 | 98 | 97.9 | 97.8 | 97.8 | 97.7 |
表1
根据上述表1绘制脱硫效率关于椭圆扁平度的关系曲线图，如图8所示，从图中可知，当f在2～10之间时，η含有一个高峰，f＜2及f＞10，η都会变小。其中，f＜2的情况包括三种：一是1＜f＜2，当f＝1.5时，η＝97.7％；二是从广义上讲f＝1，此为正圆，η＝97.5％；三是从广义上讲f＜1，表示椭圆为竖立放置，根据图8中模拟的曲线趋势可知，η＜97.5％。f＞10的情况包括两种：一是10＜f＜+∞，由图8中曲线趋势可知，ηf＝14＜98.1％，至少ηf＝10＜98.5％；二是f为+∞，实际意义是此时椭圆变成平板，显然根据曲线趋势看，ηf＝14＜98.1％，至少ηf＝10＜98.5％。之所以出现高峰，究其原因在于该范围(f＝2～10)的椭圆表面在增大烟气路径与减小阻力之间取得最优解。
图9为椭圆扁平度为3时Fluent模拟图，图10为椭圆扁平度为1.5时Fluent模拟图，由二图可看出，前者对烟气湍流效果更好，模拟的结果如上表所示，f＝3时η＝98.8％，f＝1.5时η＝97.7％，前者比后者高1.1个百分点。其他数值的Fluent模拟图及分析类似，不再一一赘述，应可理解。
Claims (9)
1.一种多层椭圆棒湍流装置，设置于脱硫吸收塔喷淋层下方，其特征在于，包括安装于一支架上的多个湍流模块，每一湍流模块包括至少两层平行布置的湍流栅，每层湍流栅包括平行布置的多个椭圆棒，该椭圆棒长轴处于水平方向，且椭圆扁平度为2～10。
2.根据权利要求1所述的多层椭圆棒湍流装置，其特征在于，相邻两层湍流栅的椭圆棒呈0°～90°夹角布置，当为0°夹角布置时为交错布置。
3.根据权利要求1所述的多层椭圆棒湍流装置，其特征在于，椭圆棒为耐腐蚀的空心或实心棒。
4.根据权利要求1所述的多层椭圆棒湍流装置，其特征在于，椭圆棒的长轴为60mm～65mm。
5.根据权利要求1所述的多层椭圆棒湍流装置，其特征在于，每层湍流栅的开孔率为30%～60%。
6.根据权利要求1所述的多层椭圆棒湍流装置，其特征在于，每层湍流栅的孔距为25.7mm～97.5mm。
7.根据权利要求1所述的多层椭圆棒湍流装置，其特征在于，相邻两层湍流栅间距为80mm～120mm。
8.根据权利要求1所述的多层椭圆棒湍流装置，其特征在于，湍流模块长度为1.4～1.8m，宽度为0.8～1m。
9.根据权利要求1所述的多层椭圆棒湍流装置，其特征在于，该多层椭圆棒湍流装置位于喷淋层下方1.5～2.5m处。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720091408.3U CN206508790U (zh) | 2017-01-22 | 2017-01-22 | 一种多层椭圆棒湍流装置 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106669407A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-17 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | 一种多层椭圆棒湍流装置 |
| CN108211760A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 浙江百能科技有限公司 | 一种脱硫塔用高效低阻力增效装置 |
| CN112452291A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-03-09 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种错排双层撑板及塔设备与应用 |
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2017
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