自分布并流氣動填料旋轉塔的制作方法

本發明涉及一種有害氣體吸收凈化設備，尤其涉及一種自分布并流氣動填料旋轉塔，適用于燃煤鍋爐、冶金、化工等領域排放廢氣中二氧化硫和粉塵的凈化。

背景技術：

目前，保護環境、維持可持續發展、建設節約型社會已經成為共識。治理大氣污染，還人們以藍天白云是我國治理污染的重點之一。其中以燃煤鍋爐煙氣中二氧化硫和粉塵的治理尤為緊迫和重要。

在我國，從90年代到2005年的不完全統計，全國有近40家環保公司先后引進了德國、日本、美國、挪威、意大利、奧地利、丹麥等國家的火電廠煙氣脫硫技術。

國外的煙氣脫硫技術具有工程經驗豐富、系統運行穩定、脫硫率高的特點，但就其技術并無先進性可言。如都有較高的液氣比，較低的除塵率，對于脫硫塔入口煙氣中粉塵的濃度非常敏感，這些缺點帶來的直接后果是：運行費用高、影響系統的運行效率。

同時，國內各家公司也在開發自主研發技術的煙氣脫硫裝置，但仍然以國外常用的技術為依托，進行適合中國燃煤發電廠實際運行情況的調整。完全依托國內技術力量進行開發的煙氣脫硫除塵凈化工藝設備，目前更多的應用在中小規模煙氣量的處理工程中，比如旋流板塔技術、填料塔技術、旋風水膜除塵脫硫技術等。這些設備除了存在系統運行不穩定、投資和運行費用高的問題外，還存在嚴重的放大效應，無法在中大規模機組的煙氣凈化工程中順利推廣應用。

填料塔，無論是使用規整填料，還是使用無規整調料，具有氣液傳質效率高、持液量少、壓降小、運行穩定成熟的特點，在化工中的蒸餾、萃取、吸收中扮演著非常重要的角色，已經有著上百年的歷史。但在將其用于大直徑塔、處理大規模煙氣量時，溝流、壁流、短路、死區等導致了氣液分布的不均勻，局部的液氣比與總體的液氣比發塵了顯著偏差，脫硫除塵率明顯下降，即所謂的“放大效應”。同時，大煙氣量脫硫處理時常用石灰石粉料制成的漿液作為脫硫吸收劑，在填料區極易形成填料空隙的結垢、堵塞等現象，造成運行的不穩定。

使填料運動起來的辦法可以一定程度的解決放大效應和填料空隙結垢、堵塞的問題，比如專利號CN00112918.X，就是利用中心軸的轉動帶動固定在其上的葉片運動，葉片攪動填料，使填料內氣液的分布和混合更為均勻。從而達到更高的吸收效率、更大的煙氣量的處理和較大程度的避免結垢、堵塞。但轉動軸的使用必然增大設備的運行功耗、增加設備運行的故障率。

旋流板塔、氣動乳化脫硫裝置都是利用了煙氣的動能造成氣流的旋轉，在塔內設置的旋流凈化裝置導向板控制下，以特定的流速、角度和方向旋轉上升，與布液裝置噴出的吸收液反復旋切、碰撞，行程湍流，液體被適度霧化，氣液接觸從而達到吸收凈化有害氣體的目的。但由于旋流板塔法單板效率不高，需要設置多層塔板，從而造成塔內壓降增大。同時，一定的煙氣流速和嚴重的放大效應導致其不能在負荷變化大、煙氣處理量大的場合發揮理想的效果。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種自分布并流氣動填料旋轉塔，采用該設置，能夠實現塔內氣體的自分布并流，填料的內循環流動，避免填料區的結垢和堵塞，目的在于提供一種結構簡單、傳質效率高、投資少、運行維護費用低、煙氣負荷適應范圍大的填料吸收裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種自分布并流氣動填料旋轉塔，包括脫硫除塵吸收塔體外殼，設置于塔內上部的旋轉式除霧脫水裝置，設置于塔內的自分布并流隔離板，設置于上隔離板之上的噴淋管布液裝置，設置位于上、下隔離板開孔中的圓筒形氣動脫硫單元，設置位于氣動脫硫單元中的圓環形填料托板、填料壓板和填料，其中氣動脫硫單元中設有的外圓筒和上、下隔離板焊接，同心內筒為中空、上堵錐、下堵錐封閉結構，設置位于下隔離板上、氣動脫硫單元外筒四周的氣流調節板。

所述旋轉式除霧脫水裝置為圓環隔離裝置，每兩個相鄰圓環間設置除霧導流片并兩端固定在圓環上。圓環的數量由塔的直徑決定。最外圈的圓環固定在塔內壁上。

所述除霧裝置焊接安裝在十字支撐的橫梁上。

所述十字支撐的橫梁的交點位于塔內豎向中軸上。

所述吸收塔下部設有吸收液漿液排出口、氣流進口。

所述吸收液漿液排除口位于吸收塔底部外殼筒壁上。

所述氣流進口位于吸收塔底部漿液池上方、下隔離板下方的吸收塔外殼筒壁上。

所述氣流出口位于吸收塔的頂部。

所述吸收塔氣動脫硫單元內煙氣流速2～5米/秒。

所述填料托盤、填料壓板起承托填料、防止填料向上飛出的作用。填料托盤和填料壓板上的氣體通道為環形開口。

所述填料為球形，可以采用不銹鋼或塑料材質，為實心球體。填料層高度在300-400mm之間。

所述內筒位于上下隔離板開孔中，其上下的封堵物為圓錐體形狀，錐尖朝外，利于下部氣體的上行和上部液體的下行。

所述氣動旋流裝置為圓環隔離裝置，每兩個相鄰圓環間設置扇形導流片并兩端固定在圓環上。圓環的數量由同心內外筒的半徑差決定。最外圈的圓環固定在外筒內壁上。

所述氣流調節板焊接在下隔離板上氣動脫硫單元外筒的四周，可以是封閉的，也可以是不連續的，其傾角向筒外，調節板的傾角、長度、寬度等要根據流體力學模型計算的分布進行調節，以達到塔內各吸收筒內煙氣流速基本相等。

所述噴淋管布液裝置為圓環形管狀結構，架設在每個內外筒的上面300mm處。布液管的下方等間隔開圓形口。

本發明的有益效果是，利用氣動旋流裝置的旋流導流片和氣體的動能產生的旋轉切向力，而不是借助外在的機械力，推動填料的規則運動，在實現高傳質效率、低液氣比的同時，解決了固定填料床內結垢、堵塞問題。同時，通過在塔內設置氣流調節板，實現氣體的均勻自分布氣流，并聯處理吸收有害氣體，從根本上解決了吸收裝置的“放大效應”。填料塔的低液氣比、低阻力和低矮結構的吸收塔體，帶來整個脫硫除塵配套系統設備配置參數的大幅度降低和占地面積的大幅度減少，從而帶來投資費用降低、運行維護費用減少、非常適合沒有預留場地的老燃煤鍋爐的改造等優點。

總的來說，本發明的自分布并流氣動填料旋轉塔，是一種新型的濕法煙氣脫硫除塵裝置，它與現有技術相比，具有如下特殊的特點：

1.不借助外力，使填料規則運動，除填料外，吸收塔內沒有任何運動的零部件，避免了可能因此產生的機械故障，提高了設備運行的可靠性。塔體結構簡單，制造、維修容易。

2.填料球體的運動，使得氣液分布混合的非常均勻，提高了傳質效率，液氣比下降，只有1-2，比現有技術的14-26的液氣比小的多。減小了輔助的吸收劑制備系統、噴淋系統、水處理設備等的規模，用水量大大減少，動力消耗因而減小，從而節省了投資和運行費用，節約了系統占地面積。

3.填料的運動，增加了擾動，也無須同類設備的霧化噴嘴，只需在布液管上開口，即可達到液體在填料層的均勻分布，避免了吸收液噴淋系統、填料托盤及填料層的結垢堵塞現象。

4.氣動脫硫單元的并聯操作，使得填料塔的“放大效應”迎刃而解。

5.塔體下方的切向進氣使得下隔離板下方的氣體分布不均勻，在每個具體的塔體設計時，利用流體力學仿真模擬實際氣流的分布，作為焊接在下隔離板下面的氣流調節板的設計依據。氣流調節板的設計，最大限度地使每個氣動脫硫單元負荷處理量均等，工作在最合理區間。

6.本發明的填料層高度在300-400mm，氣流通過的阻力約為200-300Pa，因而整個吸收區高度只有1-2米，遠遠小于普通填料塔的1-5米的填料層和吸收區高度，也遠小于空塔、板塔吸收區的高度。塔體整體的氣流阻力約為600-800Pa，遠小于其他形式吸收塔1800-3000Pa的系統阻力，使得本發明利用原有增壓風機的壓頭余量即可克服系統阻力。投資和運行成本大大降低。

7.本發明集脫硫除塵功能于一體，脫硫效率大于95％，除塵效率大于98％。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是上/下隔離板示意圖。

圖3是氣動旋流裝置示意圖。

圖4是填料托盤、填料壓板示意圖。

圖5是氣流調節板示意圖。

圖6是氣動脫硫單元結構示意圖。

圖中1.塔體外殼，2.煙氣進口，3.煙氣出口，4.吸收液排出口，5.吸收液循環管，6.噴淋管布液裝置，7.氣流調節板，8.下隔離板，9.上隔離板，10.氣動脫硫單元，11.除霧脫水裝置，12.空心圓環，13.實心圓環，14.加強筋，15.外筒，16.內筒，17.填料，18.上堵錐，19.下堵錐，20.氣動旋流裝置，21.填料托盤，22.填料壓板，23.結構外環板，24.導流片，25.結構內環板，26.結構加強筋。

具體實施方式

本發明的目的在于提供一種新型的濕法煙氣凈化裝置，解決目前濕法煙氣凈化工藝中投資過高、運行費用過大的問題，實現煙氣凈化系統核心設備結構簡單、制造安裝費用低、凈化系統不結垢不堵塞、配套系統能耗低，同時有效解決了吸收設備的“放大效應”。

在圖1中，本發明包括吸收漿液池段(A)，煙氣進口和擴散調節段(B)，下隔離板(8)與上隔離板(9)，并聯的氣動脫硫單元(10)，噴淋管布液裝置(6)，除霧脫水裝置(11)，以及煙氣排放段(C)。若干個氣動脫硫單元(10)固定安裝在上、下隔離板(8、9)上。在每個氣動脫硫單元(10)的上方設有圓形的噴淋管(6)，除霧脫水裝置(11)上安裝沖洗水管。含污染物的原煙氣從下方煙氣進口(2)徑向進入吸收塔內，轉而向上經過氣流調節板(7)后，比較均分的進入各個氣動脫硫單元(10)內。氣動脫硫單元(10)內，向上的煙氣和從上面噴淋下來的吸收漿液在填料(17)層內完成傳質吸收過程，被凈化的煙氣繼續向上到上隔離板(9)上方，各個氣動脫硫單元凈化后的煙氣在此混合后向上，經除霧脫水裝置(11)脫除大部分霧滴、水滴后，經煙氣出口(3)排出吸收塔。塔體最下方的漿液池的深度要根據所用吸收劑的性質、脫硫副產物的處理要求等來確定。漿液池的下部設吸收液排出口(4)，上部設環漿液排出口和吸收液循環管(5)相連接。

在圖2所示實施例中，上隔離板(9)和下隔離板(8)被垳架構件支撐固定在吸收塔體外殼(1)上。在上、下隔離板開若干上下同心的圓孔，用于固定安裝氣動脫硫單元(10)。因此上、下隔離板起到隔離原煙氣和凈煙氣、固定安裝氣動脫硫單元(10)的作用。

在圖3，圖6所示實施例中，本發明的氣動脫硫單元(10)的上下兩端固定在上、下隔離板(8，9)之間，每個氣動脫硫單元(10)的高度在0.8-1.0，米直徑在0.5-1.0米之間，其直徑大小和單元數量可根據所處理的煙氣量的大小來選擇和匹配。每個氣動脫硫單元的下部安裝氣動旋流裝置(20)。氣動旋流裝置(20)固定在內筒(16)和外筒(15)之間，導流片(24)傾斜角度為同方向45度。氣動旋流裝置(20)上面是填料托盤(21)和填料壓板(22)，填料球(17)散放在填料托盤(21)和填料壓板(22)之間。填料層高度在300-400mm。實際應用時，從氣動旋流裝置(20)經過的煙氣旋轉上升，推動填料球(17)在沿圓周規則運動的同時，由于切向力和球體之間的摩擦，球體同時做不規則的圍繞球心的滾動。這樣，從上面噴淋管流下的吸收液體比較均勻的附著在球體表面和填料空隙中，煙氣也被分散在填料空隙中，達到有害氣體和球體表面液體的充分接觸，煙氣中的有害物質被吸附和中和，煙氣被凈化。

在圖4所示實施例中，填料托盤(21)的作用在于托住填料(17)，填料壓板(22)的作用在于防止煙氣流速過大時填料(17)球體被吹走，同時具有提供煙氣通路的作用。圓環形開口的目的在于提供更大的煙氣通路的同時，減小與填料球之間的阻力，便于填料球的運動。

在圖5所示實施例中，氣流調節板(7)的作用是調節進入塔內的煙氣，使其比較平均的進入各氣動脫硫單元(10)。氣流調節板焊接在下隔離板(8)上，氣動脫硫單元(10)的四周，可以是封閉的，也可以是不連續的，其傾角向筒外，調節板的傾角、長度、寬度等要根據流體力學模型計算的分布進行調節，以達到塔內各吸收筒內煙氣流速基本相等。

以上所述，僅為本發明的優選實施方式。應當指出，對于依據本發明同樣的發明創造原理，還可以做出許多變型和改進，應屬于本發明的保護范圍。