专利名称：新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔的制作方法
技术领域：
本发明属于气体吸收净化设备的创新，尤其涉及一种新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔。适用于大规模的燃煤锅炉、冶金、化工等领域中废气的净化。
背景技术：
目前，在化工和环境治理行业，有着各种形式和吸收机理的气体分离、吸收净化的气液传质设备。比如，喷淋吸收塔、填料塔、液柱吸收塔、板式塔、流化床和文丘里洗涤器、水膜洗涤器等，它们在现代的化工和大气环境污染治理方面发挥着各自的优势。
在我国，治理大气污染，尤其是燃煤电厂的锅炉排放烟气中的二氧化硫和粉尘的治理尤为紧迫和重要。但是，由于我国治理燃煤烟气中二氧化硫的时间短、任务重、经验不足，又由于烟气脱硫设备价格昂贵、运行费用高，导致我国在短期内以依靠国外技术为主，建设成本高，运行费用高，技术的消化吸收代价高，运行效果差等问题大量出现。
在各种吸收塔器中，填料塔是一种应用广泛的气液传质设备，在化工行业中的蒸馏、萃取、吸收作业中扮演着非常重要的角色。与板式塔相比，它具有结构简单、压降低、填料可用耐腐蚀材料制造、气液传质效率高、持液量小、运行成熟稳定等特点。但与空塔喷淋塔、液柱吸收塔、流化床吸收塔(一种特殊的填料塔)等相比，也有着单塔的气体处理量小、气体操作范围小、对液体负荷的变化特别敏感、不适宜含固体悬浮物的物料处理、容易造成堵塞、气液随着塔器的加大分布极为不均匀从而导致严重的“放大效应”等等缺点。
使填料运动起来的办法可以一定程度的解决放大效应和填料空隙结垢、堵塞的问题，比如专利号CN00112918.X，就是利用中心轴的转动带动固定在其上的叶片运动，叶片搅动填料，使填料内气液的分布和混合更为均匀。从而达到更高的吸收效率、更大的气体量的处理和较大程度的避免结垢、堵塞。但转动轴的使用必然增大设备的运行功耗、增加设备运行的故障率。
三相流化床填料吸收塔在操作时整个床层的填料处于流化态，能够有效地避免活塞流和气塞现象，填料流化的自清洗作用可以避免接触区沉淀结垢堵塞。国内外有很多这方面的发明或实用新型专利。但随着吸收塔径的增大，沟流、壁流、短路、死区等仍然不可避免，导致了气液分布的不均匀，局部的液气比与总体的液气比发生了显著偏差，气液传质效率明显下降，即所谓的“放大效应”。同时，填料层的高度很高，一般在几米-十几米，需要分为多层，各填料层间还需要增加液体的收集和再分布装置，导致结构复杂化，不便于安装和维护。另外，为了保证吸收分离效率，过高的填料层也导致设备制造的困难、成本的增加以及系统阻力的加大，从而导致投资和运行费用的增加。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔。该装置的特殊隔栅结构、填料的规则循环流化、逆喷区泡沫吸收与填料吸收相结合等独创性的特点，能够实现大直径塔内填料中气液的均匀分布，避免填料区的结垢和堵塞，提高吸收效率，极大降低填料层的高度。目的在于提供一种结构简单、传质效率高、投资少、运行维护费用省、气体处理量大、负荷适应范围大的综合吸收装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，包括吸收塔体外壳，塔顶的进气、出气通道，塔内上部的旋转式除雾脱水装置，塔内的填料支撑板、填料压板和填料，填料之间的同心管式隔栅构件，填料压板之上的环形喷淋管布液装置，进气通道内的大口径逆喷装置，塔内底部的吸收浆液池。
所述旋转式除雾脱水装置为圆环隔离装置，每两个相邻圆环间设置除雾导流片并两端固定在圆环上。圆环的数量由塔的直径决定。整个装置安装在塔内上部的桁架上。
所述吸收塔下部设有吸收液浆液排出口、循环浆液出口。
所述气流进口位于吸收塔顶部正中并向下延伸到填料支撑板处。
所述气流出口位于吸收塔的顶部侧面。
所述吸收塔内气体流速为2~5米/秒。
所述填料支撑板、填料压板上的气体通道为环形开口，填料支撑板开口上焊接气体导流片，使气体切向旋转运动。
所述隔栅构件是由2个以上不等直径的同心圆金属丝网管状桶体组成。桶体丝网上焊接增强支撑金属杆，并一同固定在填料支撑板和填料压板之间。
所述填料为球形，为实心球体，可以采用不锈钢或塑料材质。填料层高度在300-500mm之间。
所述喷淋管布液装置为同心圆环形管状结构，架设在每两个隔栅之间、填料压板之上200mm-400mm处。布液管的下方等间隔加大口径敞口喷嘴。
所述进气通道内的大口径逆喷装置是位于塔体中间的进气通道管内的下方，由喷淋管和若干大口径敞口喷嘴组成，喷淋管径和喷嘴数量根据气体处理量的大小和通道直径确定。
所述进气通道内的气体流速为10-15m/s，在通道下方与逆喷的吸收液相撞，形成泡沫吸收区。
本发明的有益效果是，利用高速气体的动力，在进气管道内与吸收液相撞，气体的冲力使吸收液四散飞溅，吸收液与气体达到动平衡处形成稳定的泡沫层。这个泡沫层是强湍流区域，在此区域气液充分混合，吸收液的湍动膜包裹了气体中的粉尘及气态污染物，达到净化吸收的目的。由于采用大口径敞口喷头，气体中不存在因雾化而产生的细小液滴，同时不易造成喷淋系统的堵塞。
利用填料支撑板开口上焊接的气体导流片，使气体切向旋转运动，而不是借助外在的机械力，推动填料的规则流化运动，在实现填料塔高传质效率、低液气比的同时，解决了固定填料床内结垢、堵塞的问题。同时，通过在填料内设置隔栅构件，等效于于多个小型填料吸收塔的并联处理，最大程度地减少沟流、壁流、短路、死区等现象，实现气液的均匀分布，从根本上解决了吸收装置的“放大效应”。
逆喷区泡沫吸收与填料区吸收相结合使的填料层高度极大的降低，无需多层填料，简化了填料区的结构。实现了整个填料塔的液气比低、阻力低和塔体结构低矮，带来整个气体净化配套系统设备配置参数的大幅度降低和占地面积的大幅度减少，从而带来投资费用降低、运行维护费用减少、操作气量大、操作范围广、适合各种性质的吸收液、具有自清洁功能、非常适合净化设备场地有限的老燃煤锅炉的改造等优点。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是填料支撑板示意图。
图3是填料压板示意图。
图4是布液装置示意图。
图5是隔栅构件示意图。
图中1.塔体外壳，2.进气管道，3.气体出口，4.吸收液排出口，5.吸收液循环管，6.喷淋管布液装置，7.逆喷装置，8.填料支撑板，9.填料压板，10.管式隔栅构件，11.填料，12.除雾脱水装置，13.支撑定位杆，14.导流片，15.泡沫层，16.圆环形开口，17.实体托盘，18.喷嘴，19.喷淋干管，20.圆环形喷淋支管，21.吸收浆液池。
具体实施例方式
在图1中，本发明包括吸收塔体外壳(1)，塔顶的进气管道(2)、气体出口(3)，塔内上部的旋转式除雾脱水装置(12)，塔内的填料支撑板(8)、填料压板(9)和填料(11)，填料中间的同心管式隔栅构件(10)，填料压板(9)之上的环形喷淋管布液装置(6)，进气管道内的大口径逆喷装置(7)，塔内底部的吸收浆液池(21)。含污染物的原气体从上方进气管道(2)进入吸收塔内，在进气管道(2)内的下部，原气体与浆液逆喷装置(7)喷出的吸收液相撞，气体的冲力使吸收液四散飞溅，吸收液与气体达到动平衡处形成稳定的泡沫层(15)。这个泡沫层是强湍流区域，在此区域气液充分混合，吸收液的湍动膜包裹了气体中的粉尘及气态污染物，达到净化吸收的目的。由于采用大口径敞口喷头，气体中不存在因雾化而产生的细小液滴，同时不易造成喷淋系统的堵塞。气体在通过进气管道内的泡沫层之后转而向上，经过填料支撑板(8)上的导流片(14)后，气体切向进入填料(11)层。在填料层内，上面下来的吸收液在填料表面形成液膜，气液在此进行传质吸收过程。导流片的水平角度在30-45度之间，因此产生气体的推动力，推动填料球(11)在作同心圆周运动的同时，填料球也作自转运动。这使得填料球上的液膜能够覆盖全面、更新很快，气体也被分散在填料空隙中，气相、液相都分散，气液接触充分，因而推动了气液的传质过程。同时，填料球的规则运动也使得填料层内能够实现自清洗，不易形成结垢堵塞现象。被净化的气体继续向上，经除雾脱水装置(12)脱除大部分雾滴、液滴后，经气体出口(3)排出吸收塔。塔体最下方的吸收浆液池(21)的大小要根据处理气体量的大小、污染物的浓度、所用吸收剂的性质、吸收后副产物的处理要求等来确定。浆液池的下部设吸收液排出口(4)，上部设循环浆液排出口和吸收液循环管(5)相连接。
在图2和图3所示实施例中，填料支撑板(8)的作用在于托住填料(11)，填料压板(9)的作用在于防止气体流速过大时填料(11)球体被吹走，同时填料支撑板(8)和填料压板(9)具有提供气体通路的作用。实体托盘(17)固定在支撑定位杆(13)上，各圆环形实体托盘之间形成圆环形开口(16)，其目的在于提供更大的气体通路的同时，减小板与填料球之间的阻力，便于填料球的运动。填料支撑板开口处焊接的导流片(14)的作用在于使通过的气体改变方向，产生推动填料球进行规则循环流化和自转的推动力。导流片(14)的水平角度在30-45度之间。
在图4所示实施例中，喷淋管布液装置(6)的圆环形管状结构是根据管式隔栅构件(10)的特点设计的，在每两个隔栅构件(10)之间的填料上方布置一个或两个圆环形喷淋支管(20)，各喷淋支管和喷淋干管(19)相连。由于填料球的运动，在喷嘴(18)布液不均匀的情况下，在填料层内也能实现吸收液的均匀再分配，因此使得布液装置设计简化。同时，也不需要对吸收液进行雾化，因此可以选用大口径敞口喷嘴(18)，这避免了可能造成的喷淋系统管道的堵塞，也减小了喷淋系统的压力要求。
在图5所示实施例中，所述管式隔栅构件(10)是由2个以上不等直径的同心圆金属丝网管状桶体组成。桶体丝网上焊接增强支撑金属杆，并一同固定在填料支撑板和填料压板之间，其位置由支撑定位杆(13)固定。金属丝网桶体的数量和直径由吸收塔径确定。气体在被分割开来的各个竖向的圆筒内向上流动，改变了大直径塔内气体的分布状态，使得气体更加的均匀，每两个隔栅构件(10)间的空间相当于一个小型的填料塔。因此，解决了塔体的放大问题和由此带来的“放大效应”。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式。应当指出，对于依据本发明同样的发明创造原理，还可以做出许多变型和改进，当属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，塔体包括吸收塔体外壳(1)，塔顶的进气管道(2)、气体出口(3)，塔内上部的旋转式除雾脱水装置(12)，塔内的填料支撑板(8)、填料压板(9)和填料(11)，填料中间的同心管式隔栅构件(10)，填料压板(9)之上的环形喷淋管布液装置(6)，进气管道内的大口径逆喷装置(7)，塔内底部的吸收浆液池(21)。其特征在于位于进气管道下部的大口径逆喷装置(7)和形成的泡沫吸收区(15)，固定在填料支撑板(8)和填料压板(9)之间的同心管式隔栅构件(10)，以及焊接在填料支撑板(8)下面的导流片(14)，被同心管式隔栅构件(10)分隔开来的球形填料(11)作规则循环流化运动和自转运动。
2.根据权力要求1所述的新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，其特征在于所述的隔栅构件(10)是由2个以上不等直径的同心圆金属丝网管状桶体组成。桶体丝网上焊接增强支撑金属杆，并一同固定在填料支撑板(8)和填料压板(9)之间。隔栅构件(10)的数量可根据所处理的烟气量的大小、吸收塔体的直径来选择和匹配。
3.根据权力要求1所述的新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，其特征在于所述填料支撑板(8)、填料压板(9)上的气体通道为圆环形开口(16)。
4.根据权力要求1所述的新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，其特征在于，填料支撑板(8)的圆环形开口(16)上焊接气体导流片(14)，使气体切向旋转运动。导流片(14)的水平角度在30-45度之间。
5.根据权力要求4所述的新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，其特征在于所述的填料球(11)为实心球体，可以采用不锈钢或塑料材质。填料层高度在300-500mm之间。散放在填料托板和压板之间。
6.根据权力要求1所述的新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，其特征在于所述的喷淋管布液装置(6)为圆环形管状结构，架设在每两个隔栅构件(10)之间、填料压板(9)之上200mm-400mm处。布液管的下方等间隔加大口径敞口喷嘴(18)。
7.根据权力要求1所述的新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，其特征在于所述的进气通道(2)内的大口径逆喷装置(7)是位于塔体中间的进气通道(2)内的下方，由喷淋管和若干大口径敞口喷嘴组成，喷淋管径和喷嘴数量根据气体处理量的大小和通道直径确定。
8.根据权力要求1所述的新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，其特征在于所述进气通道(2)内的气体流速为10-15m/s，在通道下方与逆喷的吸收液相撞，形成泡沫吸收区(15)。
全文摘要
本发明提供一种新型隔栅式气动三相流化综合吸收塔，包括吸收塔体外壳，塔顶的进气、出气通道，塔内上部的旋转式除雾脱水装置，塔内的填料支撑板、填料压板和填料，填料之间的同心管式隔栅构件，填料压板之上的环形喷淋管布液装置，进气通道内的大口径逆喷装置，塔内底部的吸收浆液池。该装置的特殊隔栅结构、填料的规则循环流化、逆喷区泡沫吸收与填料吸收相结合等独创性的特点，能够实现大直径塔内填料中气液的均匀分布，避免填料区的结垢和堵塞，提高吸收效率，极大降低填料层的高度。目的在于提供一种结构简单、传质效率高、投资少、运行维护费用省、气体处理量大、负荷适应范围大的综合吸收装置。
文档编号B01D53/18GK101081348SQ20061008349
公开日2007年12月5日 申请日期2006年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者杜宗涛 申请人:杜宗涛