自分布并流气动填料旋转塔的制作方法

本发明涉及一种有害气体吸收净化设备，尤其涉及一种自分布并流气动填料旋转塔，适用于燃煤锅炉、冶金、化工等领域排放废气中二氧化硫和粉尘的净化。

背景技术：

目前，保护环境、维持可持续发展、建设节约型社会已经成为共识。治理大气污染，还人们以蓝天白云是我国治理污染的重点之一。其中以燃煤锅炉烟气中二氧化硫和粉尘的治理尤为紧迫和重要。

在我国，从90年代到2005年的不完全统计，全国有近40家环保公司先后引进了德国、日本、美国、挪威、意大利、奥地利、丹麦等国家的火电厂烟气脱硫技术。

国外的烟气脱硫技术具有工程经验丰富、系统运行稳定、脱硫率高的特点，但就其技术并无先进性可言。如都有较高的液气比，较低的除尘率，对于脱硫塔入口烟气中粉尘的浓度非常敏感，这些缺点带来的直接后果是：运行费用高、影响系统的运行效率。

同时，国内各家公司也在开发自主研发技术的烟气脱硫装置，但仍然以国外常用的技术为依托，进行适合中国燃煤发电厂实际运行情况的调整。完全依托国内技术力量进行开发的烟气脱硫除尘净化工艺设备，目前更多的应用在中小规模烟气量的处理工程中，比如旋流板塔技术、填料塔技术、旋风水膜除尘脱硫技术等。这些设备除了存在系统运行不稳定、投资和运行费用高的问题外，还存在严重的放大效应，无法在中大规模机组的烟气净化工程中顺利推广应用。

填料塔，无论是使用规整填料，还是使用无规整调料，具有气液传质效率高、持液量少、压降小、运行稳定成熟的特点，在化工中的蒸馏、萃取、吸收中扮演着非常重要的角色，已经有着上百年的历史。但在将其用于大直径塔、处理大规模烟气量时，沟流、壁流、短路、死区等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尘了显著偏差，脱硫除尘率明显下降，即所谓的“放大效应”。同时，大烟气量脱硫处理时常用石灰石粉料制成的浆液作为脱硫吸收剂，在填料区极易形成填料空隙的结垢、堵塞等现象，造成运行的不稳定。

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、更大的烟气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。

旋流板塔、气动乳化脱硫装置都是利用了烟气的动能造成气流的旋转，在塔内设置的旋流净化装置导向板控制下，以特定的流速、角度和方向旋转上升，与布液装置喷出的吸收液反复旋切、碰撞，行程湍流，液体被适度雾化，气液接触从而达到吸收净化有害气体的目的。但由于旋流板塔法单板效率不高，需要设置多层塔板，从而造成塔内压降增大。同时，一定的烟气流速和严重的放大效应导致其不能在负荷变化大、烟气处理量大的场合发挥理想的效果。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种自分布并流气动填料旋转塔，采用该设置，能够实现塔内气体的自分布并流，填料的内循环流动，避免填料区的结垢和堵塞，目的在于提供一种结构简单、传质效率高、投资少、运行维护费用低、烟气负荷适应范围大的填料吸收装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自分布并流气动填料旋转塔，包括脱硫除尘吸收塔体外壳，设置于塔内上部的旋转式除雾脱水装置，设置于塔内的自分布并流隔离板，设置于上隔离板之上的喷淋管布液装置，设置位于上、下隔离板开孔中的圆筒形气动脱硫单元，设置位于气动脱硫单元中的圆环形填料托板、填料压板和填料，其中气动脱硫单元中设有的外圆筒和上、下隔离板焊接，同心内筒为中空、上堵锥、下堵锥封闭结构，设置位于下隔离板上、气动脱硫单元外筒四周的气流调节板。

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。最外圈的圆环固定在塔内壁上。

所述除雾装置焊接安装在十字支撑的横梁上。

所述十字支撑的横梁的交点位于塔内竖向中轴上。

所述吸收塔下部设有吸收液浆液排出口、气流进口。

所述吸收液浆液排除口位于吸收塔底部外壳筒壁上。

所述气流进口位于吸收塔底部浆液池上方、下隔离板下方的吸收塔外壳筒壁上。

所述气流出口位于吸收塔的顶部。

所述吸收塔气动脱硫单元内烟气流速2～5米/秒。

所述填料托盘、填料压板起承托填料、防止填料向上飞出的作用。填料托盘和填料压板上的气体通道为环形开口。

所述填料为球形，可以采用不锈钢或塑料材质，为实心球体。填料层高度在300-400mm之间。

所述内筒位于上下隔离板开孔中，其上下的封堵物为圆锥体形状，锥尖朝外，利于下部气体的上行和上部液体的下行。

所述气动旋流装置为圆环隔离装置，每两个相邻圆环间设置扇形导流片并两端固定在圆环上。圆环的数量由同心内外筒的半径差决定。最外圈的圆环固定在外筒内壁上。

所述气流调节板焊接在下隔离板上气动脱硫单元外筒的四周，可以是封闭的，也可以是不连续的，其倾角向筒外，调节板的倾角、长度、宽度等要根据流体力学模型计算的分布进行调节，以达到塔内各吸收筒内烟气流速基本相等。

所述喷淋管布液装置为圆环形管状结构，架设在每个内外筒的上面300mm处。布液管的下方等间隔开圆形口。

本发明的有益效果是，利用气动旋流装置的旋流导流片和气体的动能产生的旋转切向力，而不是借助外在的机械力，推动填料的规则运动，在实现高传质效率、低液气比的同时，解决了固定填料床内结垢、堵塞问题。同时，通过在塔内设置气流调节板，实现气体的均匀自分布气流，并联处理吸收有害气体，从根本上解决了吸收装置的“放大效应”。填料塔的低液气比、低阻力和低矮结构的吸收塔体，带来整个脱硫除尘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、非常适合没有预留场地的老燃煤锅炉的改造等优点。

总的来说，本发明的自分布并流气动填料旋转塔，是一种新型的湿法烟气脱硫除尘装置，它与现有技术相比，具有如下特殊的特点：

1.不借助外力，使填料规则运动，除填料外，吸收塔内没有任何运动的零部件，避免了可能因此产生的机械故障，提高了设备运行的可靠性。塔体结构简单，制造、维修容易。

2.填料球体的运动，使得气液分布混合的非常均匀，提高了传质效率，液气比下降，只有1-2，比现有技术的14-26的液气比小的多。减小了辅助的吸收剂制备系统、喷淋系统、水处理设备等的规模，用水量大大减少，动力消耗因而减小，从而节省了投资和运行费用，节约了系统占地面积。

3.填料的运动，增加了扰动，也无须同类设备的雾化喷嘴，只需在布液管上开口，即可达到液体在填料层的均匀分布，避免了吸收液喷淋系统、填料托盘及填料层的结垢堵塞现象。

4.气动脱硫单元的并联操作，使得填料塔的“放大效应”迎刃而解。

5.塔体下方的切向进气使得下隔离板下方的气体分布不均匀，在每个具体的塔体设计时，利用流体力学仿真模拟实际气流的分布，作为焊接在下隔离板下面的气流调节板的设计依据。气流调节板的设计，最大限度地使每个气动脱硫单元负荷处理量均等，工作在最合理区间。

6.本发明的填料层高度在300-400mm，气流通过的阻力约为200-300Pa，因而整个吸收区高度只有1-2米，远远小于普通填料塔的1-5米的填料层和吸收区高度，也远小于空塔、板塔吸收区的高度。塔体整体的气流阻力约为600-800Pa，远小于其他形式吸收塔1800-3000Pa的系统阻力，使得本发明利用原有增压风机的压头余量即可克服系统阻力。投资和运行成本大大降低。

7.本发明集脱硫除尘功能于一体，脱硫效率大于95％，除尘效率大于98％。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是上/下隔离板示意图。

图3是气动旋流装置示意图。

图4是填料托盘、填料压板示意图。

图5是气流调节板示意图。

图6是气动脱硫单元结构示意图。

图中1.塔体外壳，2.烟气进口，3.烟气出口，4.吸收液排出口，5.吸收液循环管，6.喷淋管布液装置，7.气流调节板，8.下隔离板，9.上隔离板，10.气动脱硫单元，11.除雾脱水装置，12.空心圆环，13.实心圆环，14.加强筋，15.外筒，16.内筒，17.填料，18.上堵锥，19.下堵锥，20.气动旋流装置，21.填料托盘，22.填料压板，23.结构外环板，24.导流片，25.结构内环板，26.结构加强筋。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种新型的湿法烟气净化装置，解决目前湿法烟气净化工艺中投资过高、运行费用过大的问题，实现烟气净化系统核心设备结构简单、制造安装费用低、净化系统不结垢不堵塞、配套系统能耗低，同时有效解决了吸收设备的“放大效应”。

在图1中，本发明包括吸收浆液池段(A)，烟气进口和扩散调节段(B)，下隔离板(8)与上隔离板(9)，并联的气动脱硫单元(10)，喷淋管布液装置(6)，除雾脱水装置(11)，以及烟气排放段(C)。若干个气动脱硫单元(10)固定安装在上、下隔离板(8、9)上。在每个气动脱硫单元(10)的上方设有圆形的喷淋管(6)，除雾脱水装置(11)上安装冲洗水管。含污染物的原烟气从下方烟气进口(2)径向进入吸收塔内，转而向上经过气流调节板(7)后，比较均分的进入各个气动脱硫单元(10)内。气动脱硫单元(10)内，向上的烟气和从上面喷淋下来的吸收浆液在填料(17)层内完成传质吸收过程，被净化的烟气继续向上到上隔离板(9)上方，各个气动脱硫单元净化后的烟气在此混合后向上，经除雾脱水装置(11)脱除大部分雾滴、水滴后，经烟气出口(3)排出吸收塔。塔体最下方的浆液池的深度要根据所用吸收剂的性质、脱硫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)，上部设环浆液排出口和吸收液循环管(5)相连接。

在图2所示实施例中，上隔离板(9)和下隔离板(8)被垳架构件支撑固定在吸收塔体外壳(1)上。在上、下隔离板开若干上下同心的圆孔，用于固定安装气动脱硫单元(10)。因此上、下隔离板起到隔离原烟气和净烟气、固定安装气动脱硫单元(10)的作用。

在图3，图6所示实施例中，本发明的气动脱硫单元(10)的上下两端固定在上、下隔离板(8，9)之间，每个气动脱硫单元(10)的高度在0.8-1.0，米直径在0.5-1.0米之间，其直径大小和单元数量可根据所处理的烟气量的大小来选择和匹配。每个气动脱硫单元的下部安装气动旋流装置(20)。气动旋流装置(20)固定在内筒(16)和外筒(15)之间，导流片(24)倾斜角度为同方向45度。气动旋流装置(20)上面是填料托盘(21)和填料压板(22)，填料球(17)散放在填料托盘(21)和填料压板(22)之间。填料层高度在300-400mm。实际应用时，从气动旋流装置(20)经过的烟气旋转上升，推动填料球(17)在沿圆周规则运动的同时，由于切向力和球体之间的摩擦，球体同时做不规则的围绕球心的滚动。这样，从上面喷淋管流下的吸收液体比较均匀的附着在球体表面和填料空隙中，烟气也被分散在填料空隙中，达到有害气体和球体表面液体的充分接触，烟气中的有害物质被吸附和中和，烟气被净化。

在图4所示实施例中，填料托盘(21)的作用在于托住填料(17)，填料压板(22)的作用在于防止烟气流速过大时填料(17)球体被吹走，同时具有提供烟气通路的作用。圆环形开口的目的在于提供更大的烟气通路的同时，减小与填料球之间的阻力，便于填料球的运动。

在图5所示实施例中，气流调节板(7)的作用是调节进入塔内的烟气，使其比较平均的进入各气动脱硫单元(10)。气流调节板焊接在下隔离板(8)上，气动脱硫单元(10)的四周，可以是封闭的，也可以是不连续的，其倾角向筒外，调节板的倾角、长度、宽度等要根据流体力学模型计算的分布进行调节，以达到塔内各吸收筒内烟气流速基本相等。

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，应属于本发明的保护范围。