洗涤器托盘和包括这种洗涤器托盘的湿式洗涤器塔的制作方法

本发明涉及烟气净化设备的洗涤器托盘和洗涤器塔(也称为洗涤塔、吸收塔、气液接触设备或清洗塔；德文：wäscher,waschturm或absorptionsturm)，该洗涤器塔包括至少一个洗涤器托盘。

本发明尤其涉及一种用于气体净化设备的洗涤器托盘和对应的洗涤器塔，该洗涤器塔以海水作为液体(包括对应的浆液)操作，以从烟气中吸收不期望的组分。这就是为什么所述液体(流体)也被称为吸收剂或吸收试剂，而托盘被称为湿式洗涤器托盘(us8,413,967b2)，并且洗涤器塔被称为湿式洗涤器塔。

背景技术：

可能来自发电站的烟气通常在竖直延伸的洗涤塔的下部经由对应的进入口引入洗涤塔中，并进一步向上引导至烟气出口。烟气在通过洗涤器塔的路径中与所述液体(流体吸收剂)接触，通常是以逆流接触。在这样的实施例中，吸收剂在烟气入口上方，例如在洗涤器塔的上端被引入洗涤器塔，从而将烟气进入口与吸收剂入口之间的部段限定为吸收区，该吸收区代表所述液体与所述烟气的接触区域。

还已知在吸收区的上端布置喷嘴，通过喷嘴将流体吸收剂喷射(例如作为液滴)到接触区域中，以提供优选的与待净化烟气的大的反应表面。

本发明将在下文中参照洗涤器的这种通用设计进行描述，但也包括其它设计，例如洗涤器塔，其中气体沿基本水平的流动方向输送。

液体吸收剂的类型不是决定性的，只要它能吸收烟气中的各种组分/杂质（如氧化硫和co2）和/或与其发生化学反应。

us5,246,471代表一种烟气净化设备的这种通用湿式洗涤器塔，其包括烟气进入口和烟气出口、液体进入口和液体出口、在所述烟气入口与所述液体进入口之间的所述烟气与所述液体的接触区域以及至少一个洗涤器托盘，所述洗涤器托盘跨湿式洗涤器塔的内部水平截面位于所述接触区域内，其中每个托盘具有用于所述气体和所述液体吸收剂的流通开口。

在液体吸收剂暂时储存在托盘上并形成液体浴的过程中，向上穿透液体浴的烟气与吸收液体紧密接触。结果，吸收程度增加。

转移面积(德文：austauschfläche)定义了洗涤器塔的接触区域中气体与液体之间的反应表面，它尤其取决于液体浴内的气体体积(%体积)、接触区内的气体速度、气泡的(平均)大小和液体浴的竖直高度。

净化程度尤其取决于待处理的气体体积、气体速度、气泡大小、气体与液体之间的接触时间以及气体与液体之间的转移面积。

与较大气泡相比，较细(较小)的气泡增加了转移面积(假设两组气泡具有相同的总体积)。初始气泡直径，即进入液体浴时气泡的大小，同样取决于上述因素。

现代发电站经常根据总的电力需求、能源的类型和品质等来改变它们的操作负荷(德文：betriebslast)。这导致相应的气体量、品质(气体组成)和气体速度有相当大的变化。鉴于上述参数，气体净化过程通常与这些参数相关，即气体净化过程过大或过小。结果，气体净化不再满足对应的经济和生态需求。

wo2015/039779a1公开了一种托盘，包括可变/可改大小和/或截面的开口。根据相关联设施(例如发电站)的相应操作模式，并因此根据对应的烟气品质、量和速度，可以以合适的方式调整这些开口(特别是减小或增大大小以允许更少或更多的气体/液体通过)，从而实现最佳的净化效果。优选实施例包括具有至少两层的托盘，其中这些层可相对于彼此移位，以便改变相应流通开口，但是整个托盘层的移位需要相当大的力和功率。另一个实施例涉及方形截面杆的旋转运动，这些杆彼此以一定距离布置。该实施例需要较少的启动力和功率，但是由于具有限定轮廓的杆的限定布置，其可调性受到限制。

技术实现要素：

本发明的一个目的是根据相应的气体和吸收剂品质、量、速度和其它重要的过程参数（如温度、流向等）来提高洗涤器托盘的适应性。另一个目的是实现气体与液体之间的最佳接触(转移面积)。

本发明基于以下发现：

为了调适(改变)所述塔盘的流通截面以及因此调适(改变)所述气体和吸收剂的转移区域，通用洗涤器托盘的优选可运动性可以通过物理元件来实现，这些物理元件以可调整的方式布置在接触区域内。可调性包括相应的位置、取向、大小和形状。这种可调性允许通过简单地运动(例如转动、折叠、旋转)所述元件中的至少一个来改变相邻元件之间对应的流通开口或流通通道(即相关的流通面积)的大小和形状。

在所述元件具有屏障功能的情况下，屏障可以运动到气体和液体吸收剂的流通路径/流通面积(接触面积)中，以便控制(增加或减少)转移面积。

本发明的另一个发现是通过提供枢转/可旋转承轴(轴)来简化这一方面，一个或多个对应的元件从该承轴向外突出；这就是为什么所述屏障在下文中将被称为突起。通过转动/旋转承轴，（多个）对应突起的位置(角度)将会改变，并从而改变用于气体和用于吸收剂的流通面积。这种旋转运动容易实现，需要较小的力和功率，并允许沿任意方向转动(或不转动)托盘的不同承轴。

第三个发现是气体与吸收剂之间的转移面积会受到这些突起形状的影响，如将在下文中更详细地描述的。

在本发明最一般的实施例中，本发明涉及一种用于烟气净化设备的湿式洗涤器塔的洗涤器托盘，包括：

·多个承轴，其跨湿式洗涤器塔的内部水平截面布置，其中相邻承轴彼此以一定水平距离布置，其中：

·承轴中的至少一些枢转地安装，以允许相应承轴绕对应承轴轴线进行旋转运动，并且以预定的旋转角度布置相应承轴，

·承轴中的至少一些各自配备有至少一个突起，该突起从相应承轴向外延伸，

·承轴和突起被成形和布置成分别在相邻承轴与突起之间提供流通开口，其中每个流通开口限定对应的流通面积，并且所有流通开口的流通面积加起来至少为相关联洗涤器塔的内部水平截面的10%，并且不超过其80%，与承轴的相应旋转角度无关。

这种托盘构造允许通过旋转一个或多个承轴以及它们对应的突起，根据相应的烟气净化过程和局部尺寸和条件的需要，调适各承轴与突起之间的流通面积。

突起的不同形状和大小允许提供不同形状和大小的流通开口/流通面积，并且因此，以预定方式调适气体与液体之间的转移面积。

关于突起的位置、大小和形状，以下替代方案在本发明的范围内，照此包括在内或者以任意组合包括在内，如果没有明确排除或者在技术上荒谬的话：

·突起可以具有基本上三维的形状或基本上二维的形状，其中后者比第一者具有优势。二维形状得到板状设计，为气体和吸收剂提供有利的撕裂(尖锐)边缘，从而增加转移面积。这种板状突起和它们的边缘通过在其外周附近产生强涡流来增强气/液接触，根据相应的边缘几何形状，这些涡流可以具有不同的流动方向。通过围绕这种板状突起的周缘循环，从而改变和延伸相应的流动路径，可以实现气体与液体之间的紧密接触。

“板状”是指突起的厚度明显小于其沿其他两个笛卡尔坐标的延伸度。长度/厚度和/或宽度/厚度比通常设定为>10、>50或>100，长度/厚度比通常大于宽度/厚度比，其中板状突起的长度被定义为其沿承轴轴线方向的延伸度。“板状”包括异形突起，例如通过倾斜边缘、斜边外缘、倒角、屋顶状轮廓等。具有不连续部的外缘(边缘)，例如锯齿或梳状轮廓，能够产生额外的涡流。

承轴(轴)可以具有圆形截面，但是也可以选择方形、矩形或其他截面轮廓，而不会引起实质性问题。实施例是优选的，具有的承轴轴线延伸穿过相应截面区域中心。

·突起，尤其是板状突起，可以通过加固件、加强装置或成型来机械地强化。

·这种板状突起可以实现为金属板，例如厚度在1至30毫米之间，最好在1至20毫米之间。突起可以相对于对应的承轴轴线径向延伸，或者相对于对应的承轴表面切向延伸，或者可以采用这两个选项之间的位置。它们可以通过焊接、螺纹连接等方式固定到对应的承轴上，

·突起可以是承轴的一体部分(即单件产品)。替代地，突起是固定在承轴上的离散元件。在这两种情况下，突起在洗涤器塔的接触区域内保持其作为不同屏障装置的功能。

·洗涤塔的典型尺寸为：

-洗涤塔的高度为10-50m。

-至多25米的圆形水平截面、5-30米宽的壁的多边形截面等。

-流经洗涤塔的烟气：0.2-7.5miom³/h，

-流经洗涤塔的液体(吸收剂)：5.000-60.000m³/h。

这导致超过25m长的承轴横穿洗涤器塔。在这种情况下，建议在托盘(水平面)下方提供支撑构件，如支撑梁，或在托盘(水平面)上方提供吊架，以支撑托盘安装，包括其轴承。

根据这些尺寸，至少两个突起(通常更多)将沿承轴的轴向方向(承轴轴线)一个接一个地布置，彼此之间具有或不具有任何轴向距离。相邻突起的位置和大小允许调整这些突起之间的距离，从而为气体和液体吸收剂提供对应的通孔。在相邻承轴的相邻突起之间提供了额外的流通开口，尽管决定性的可调性是由于突起位置的改变。所述承轴和/或突起可以提供额外的流通开口。为此目的，承轴和/或突起可以穿孔，设计成网格/格栅等。

·一个承轴的突起可以从承轴表面沿相同或不同的方向延伸，换句话说：它们可以相对于承轴轴线以不同的角度布置。这允许在相邻承轴之间提供不同的流通开口，这分别取决于承轴及其突起的位置。两个或多个突起可以沿平行于承轴轴线的方向一个接一个地布置在一个承轴上。

·至少一个承轴的突起可以具有相同的形状。当被带到覆盖最大水平面积的位置时，相邻承轴的突起可以彼此匹配。“匹配”意味着，对应突起可以彼此接合，从而在相邻突起之间提供基本连续的屏障或间隙，以保持洗涤器塔的水平截面的所需部分(水平截面的10-80%)永久打开。

·特别是具有从承轴沿不同方向延伸的突起的实施例中，沿第一方向延伸的突起可以具有与沿第二方向延伸的突起不同的形状(包括大小)，以由于突起相对于承轴的特定叶片角度(德文：anstellwinkel)而实现不同的转移面积。

·这些突起的外部轮廓可以根据洗涤器塔的过程参数和所需的烟气净化来选择，并且包括：三角形、矩形、五边形、多边形、节圆、椭圆形、星形、齿条、波纹和花朵。对应地，这些突起之间的流通开口的大小和形状发生变化。

·如上所述，承轴旋转并进入特定位置，以分别允许相关联突起的不同位置以及突起与承轴之间的不同流通开口。本发明允许沿不同方向转动不同的承轴和/或保持个别承轴不动，同时转动其他承轴。

·托盘及其部件通常由金属(钢)制成，但是可以至少部分使用高性能塑料。

本发明还包括烟气净化设备的湿式洗涤器塔，其包括烟气进入口和烟气出口、液体进入口和液体出口、所述烟气进入口与所述液体进入口之间的所述烟气与所述液体的接触区域、至少一个洗涤器托盘，洗涤器托盘跨湿式洗涤器塔的内部水平截面位于所述接触区域内，其中所述洗涤器托盘包括多个承轴，多个承轴跨湿式洗涤器塔的内部水平截面布置，其中相邻承轴彼此以一定水平距离布置，其中：

承轴中的至少一些枢转地安装，以允许相应承轴绕对应承轴轴线进行旋转运动，并且以预定的旋转角度布置相应承轴，

承轴中的至少一些各自配备有至少一个突起，该突起从相应承轴向外延伸，

承轴和突起被形和布置成分别在相邻承轴与突起之间提供流通开口，其中每个流通开口限定对应的流通面积，并且所有流通开口的流通面积加起来至少为相关洗涤器塔的内部水平截面的10%，并且不超过其80%，与承轴的相应旋转角度无关。

虽然所述最小总流通面积的下阈值可以设置为大于洗涤器塔的内部水平截面的20%、大于其30%或大于其40%，但是上阈值可以调整为<70%或<60%或<50%，优选范围在30-80%或30-70%之间，所有百分比与洗涤器塔的内部水平截面相关，这对应于洗涤器托盘的布置。

洗涤器塔水平截面的未覆盖部分对应于气体和液体的流通面积。

根据一个实施例，湿式洗涤器塔包括至少一个发动机，以使承轴个别地、成组地或共同地旋转运动。这可以以承轴被反向驱动的方式来实现。

洗涤器还可以包括控制单元，该控制单元根据先前建立的待净化烟气参数(包括体积)的分析来启动至少一个发动机，以使承轴和它们相应的突起运动，直到达到承轴的预定旋转角度并且突起已经同时运动到计算位置。

附图说明

本发明的其它特征可以从从属权利要求的特征以及其它申请文件中导出，包括以下示例的描述，如果不排除或不是技术上荒谬的话，这些示例可以单独实现或以任意组合实现。附图仅是示意性的，并在以下图中示出：

图1a：通用洗涤器塔的竖直截面图的示意设计。

图1b：根据图1a的洗涤器托盘的示意性3d视图。

图2：洗涤器托盘的第一实施例，其中仅显示托盘的一部段，即从上方观察的三维视图(a)、前视图(b)、侧视图(c)和从下方观察的视图(d)。

图3-8：其他实施例，每个实施例都类似于图2显示。

图9和10：具有对应突起的承轴的另外两个实施例的竖直截面图。

在附图中，具有相同或等同功能的部件用相同的数字表示。

具体实施方式

图1a表示所谓的湿式洗涤器塔10的主要特征，来自相关联发电站(未示出)的烟气将通过该湿式洗涤器塔被净化。

洗涤器塔10包括四个外壁10w，限定了方形水平截面、下部101处的烟气进入口12和上部10u处的烟气出口14、上部10u处的液体(海水)进入口18和下部101处的液体出口20。所述液体出口20对应于洗涤器塔10的下部101下方的所谓的贮槽区域。

箭头m标出到海洋的海水回流管线。

液体吸收剂(海水)经由喷嘴18n送入洗涤器塔10的圆柱形空间，喷嘴18n附连到管道18p，管道18p在液体进入口18之后。海水吸收剂在洗涤器塔10内进一步向下流动(箭头a)(遵循重力)，从而与所述烟气接触，在气体进入口12与气体出口14之间向上流动(箭头g)，并与液体吸收剂逆流流动。烟气流由未示出的风扇产生。

液体吸收剂和烟气的所述逆流区域限定了接触区域(接触区)10c。

在所述接触区域10c内，安装有湿式洗涤器托盘30，其在所述洗涤器塔10的整个水平截面面积上延伸(图1b)。该托盘30促使气体和液体分别穿透(流动)通过它。就此而言，独立于其实施例，托盘总是留下开放空间40(流通区域)，以允许气体和液体的转移和接触。

在托盘上方，在气体净化过程中通常会形成泡沫状的相b，它是液体和气体的混合物。

托盘的主要部件是承轴32和附连到所述承轴的屏障元件34。承轴32由梁(其优选垂直于所述承轴并在所述承轴下方延伸)和/或吊架支撑，并且枢转地安装在对应的轴承32b中，例如在它们相应的端部，即靠近所述壁10w或在所述壁10w中。流通开口40分别设置在相邻承轴与屏障元件之间。

在下面将说明所述托盘30的各种实施例。

图2涉及所述托盘30的第一实施例。

该托盘30包括多个承轴32(显示了其中两个，每个承轴具有中心纵向轴线a-a)，承轴32在洗涤器塔10的相对壁10w之间彼此以一定距离(d)布置，并且它们相应的端部枢转地安装在对应的轴承(未显示)中。

方形金属板34以对称的方式焊接在承轴32上。当每个方形的两个相对的角部34a位于一条线上时，该线本身位于承轴32的中心纵向轴线a延伸经过的平面中，其余两个角部34p各自限定金属板34的相对于轴线a布置最远的部分。

通过这种设计，每个金属板34提供两个三角形突起36，从相应承轴32的对应表面区域32s沿相反方向延伸。

从图2a中可以看出，相邻承轴32的金属板34(三角形突起36)沿承轴32的轴向方向偏移布置，这最终导致相邻承轴32和突起36的“匹配轮廓”。

从图2a、2b和2d的组合中可以最佳地看出，“匹配”并不意味着相邻突起36彼此邻接或彼此重叠，尽管这种布置是可能的；相反，即使当承轴32已经转动(箭头r)并进入所述突起36提供其最大水平延伸部的位置时，流通开口40仍保留在相邻突起36之间，以允许烟气和液体吸收剂分别通过。

通过以图2a、2b和2c显示的方式转动所述承轴32中的一个或多个，可以容易地改变/调整所述流通开口40的大小。通过转动至少一个承轴32，相对于任何相邻承轴32/突起36，对应的突起36倾斜并进入不同的位置，从而对应地改变流通开口(流通面积)。

如上所述，这允许根据过程参数以简单的方式改变流通开口40的大小，即通过旋转具有附连的突起36的所述承轴32中的一个或多个。

在图2的实施例中，包括在相反方向上的突起36，可以实现从图2a和2b得到的“双重效果”。通过转动一个承轴32，一个突起361向下移动，而相对的突起36r向上移动，对所述承轴32的两侧上的流通开口40产生直接影响。

通过转动一个承轴32，同时保持相邻承轴32在其位置上，或者沿相反方向转动相邻承轴32，可以获得类似的效果，但是具有不同的流通面积。

图3至图8显示的实施例基于相同的技术概念，这些承轴32和相关联突起36的设计和布置有变化。

根据图3的实施例与图2的实施例的不同之处在于，三角形突起36是离散元件，并且相对的突起36固定在单独承轴32上，单独承轴32通过焊接彼此附连。承轴的截面从圆形(在两端)变为矩形(在之间，但未显示)。

虽然根据图2的相对突起361,36r彼此齐平(因为一个板的设计)，但是根据图3的实施例的相对突起361,36r彼此之间提供大约160°的角度。相邻承轴32/突起36之间的对应流通开口40的轮廓对应地变化，总是取决于相邻承轴32中的每一个的旋转角度。

图4的实施例类似于图2的实施例，条件是所有承轴32都具有三角形截面，并且所述三角形突起36中一些的角部区域36c相对于相应突起36的剩余部分以小于或大于180°的角度延伸。这再次导致相邻突起36之间的对应流通开口40的不同轮廓。

图5的实施例始于图2的实施例，条件是金属板34具有棱柱形状，包括四个突出区域(36.1、36.2、36.3、36.4)，相邻区域(36.1、36.2；36.2、36.3；36.3、36.4；36.4，361)之间的角度不等于180°。

根据图6的实施例类似于图2的实施例，条件是方形金属板34已经被圆形金属板34代替。结果，每个突起36都具有半圆形状，并且其间的流通开口40接收对应的适配的轮廓。

图7的实施例显示了类似于图2的托盘构造，其具有承轴32和金属板34(突起36)，但是出于加固目的，在图2a中在一侧(如显示的上侧)上具有带槽口的接头(凹口、加强装置)36s。

图8的实施例显示了具有八个角部的多边形金属板34，其中一个承轴32的金属板34彼此以一定距离布置，以便在其间为气体和液体提供更大的流通开口。

图9公开了承轴32，不同形状和不同大小的板状突起36从承轴32向不同方向延伸。在显示的位置，第一突起径向向外延伸，包括第一部段36f(在3点钟方向上延伸)和以大约90度向上的角度在第一部段36f之后的第二部段36u，该第二部段36u具有刀状终端36t(在图中：上端)。第二突起以第一部段从所述承轴32沿7点钟方向延伸，并具有第二部段，第二部段以直角在第一部段之后。与第一突起相比，第二突起的第一部段长度较小，并且其第二部段具有与第一部段相同的厚度。

图10的实施例显示了轨道状承轴32，其特征在于矩形截面的中间部分32m，在其两端后跟随圆形截面轮廓32c，以匹配对应的枢轴轴承(未显示)。

一个板状突起36从所述承轴32的中间部分32m的相对表面部段32s中的每一个垂直延伸。每个突起在其自由端都具有止动脊36r(德文：quersteg)，即在竖直截面图中的总体呈t形，以提供额外的涡流边缘。

在图3中，显示了具有附加可选特征的板状突起36的示例：图3a、图3d中在右侧上公开的突起的外缘未被设计成直线的，而是具有许多不连续部36c，以支持气体或气体/液体混合物中附加的涡流的形成，经过这些缘。不连续部为矩形(右上)、三角形(右中)或半圆形(右下)，类似于锯齿或梳状轮廓。可以相应地设计相邻承轴的相邻突起。

图3还显示了具有轴线x、y和z的笛卡尔坐标系的三个方向，其中x对应于承轴轴线的延伸度，并且所述突起主要在y和x方向上延伸，同时在z方向上倾斜。

一个突起36的绝对尺寸(延伸)的示例是：

-x方向：0.03至25米，替代的下限为0.2或0.5米，以及替代的上限为1米、3米、5米或12.5米。

-y方向：0.05至1.0米，替代的下限为0.1或0.2米，以及替代的上限为0.2米、0.5米或0.7米。