气泡反应塔的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种气泡反应塔，待处理气体入口与净化气体出口之间设有多级反应区，各级反应区均设有浆液池，且每一级反应区的进气管路上均设有气泡发生器，首级反应区进气管路上气泡发生器的气体入口与反应塔待处理气体入口连接，其它反应区进气管路上气泡发生器的气体入口与上一级反应区的气体出口连接；末级反应区进气管路上气泡发生器的液体入口与首级反应区浆液池的液体出口连接，其它反应区进气管路上气泡发生器的液体入口与下一级反应区的液体出口连接；所述气泡发生器的气泡流出口与位于该级反应区浆液池液面以下的进气口连接。本发明气泡反应塔结构设计新颖，规划合理，占用空间小，操作方便，易于实施且气液传质、传热效率高。
【专利说明】
气泡反应塔
技术领域
[0001] 本发明涉及工业气体处理技术领域，具体为一种气泡反应塔。
【背景技术】
[0002] 鼓泡反应塔是气液反应装置的一种，通过开设有通孔的塔板将气体分散在反应中 进行传质反应，其常见的问题是塔阻力大，且反应效率不高。气泡扩散器是一种常用于水处 理领域的气液反应装置，由于其气液比较低，同样作为一种气液传质装置，在烟气治理中使 用较少。一般的气泡发生装置排出的气泡大小约为数毫米至数十毫米左右，气泡与液体的 接触面小，在水中的滞留时间也会不够，导致气液两相的传质效率不高。增强气液传质的有 效方法是产生更为细小的气泡，然而，现有的气泡发生装置要产生微米级的气泡通常面临 着能耗大、鼓气量小等问题，因此在烟气处理量较大的工况中难以推广使用。
【发明内容】
[0003] 本发明的技术目的是提供一种新型的利用气泡发生器进行气体净化处理的气泡 反应塔，其公开的技术方案为：
[0004] -种气泡反应塔，在其待处理气体入口与净化气体出口之间设有多级反应区，其 特征在于，各级反应区均设有浆液池，且每一级反应区的进气管路上均设有气泡发生器，所 述气泡发生器设有气体入口、液体入口、气液混合腔和气泡流出口，首级反应区进气管路上 气泡发生器的气体入口与反应塔待处理气体入口连接，其它反应区进气管路上气泡发生器 的气体入口与上一级反应区的气体出口连接;末级反应区进气管路上气泡发生器的液体入 口与首级反应区浆液池的液体出口连接，其它反应区进气管路上气泡发生器的液体入口与 下一级反应区的液体出口连接;所述气泡发生器的气泡流出口与位于该级反应区浆液池 液面以下的进气口连接。
[0005] 作为优选，所述多级反应区可自下向上依次设置，首级反应区浆液池的液体出口 通过设有栗机的输液管路与末级反应区进气管路上气泡发生器的液体入口连接。
[0006] 上层反应区浆液池的溢流液流入下层反应区浆液池中，最底层反应区浆液池通过 设有循环栗的管路与顶层反应区浆液池连接，以保持各级反应区浆液池的液位平衡。
[0007] 所述气泡发生器气液混合腔的气液交界面处设有具有角结构的透气孔，所述角结 构的尖端指向液体流向。
[0008] 在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：
[0009] 方案一:所述透气孔设置在气泡发生板上，所述气泡发生器设有气泡发生板安装 结构，所述安装结构包括设置在气液混合腔内的一个或多个汇气室，所述汇气室的内腔与 气泡发生器的气体入口连通，汇气室与液体接触且与液体流向平行的壁面上开有一个以上 的透气窗口，所述气泡发生板封装在所述透气窗口处。
[0010] 方案二:所述气液混合腔中设有汇气室，所述汇气室通过内外双层套管结构形成 环形内腔，所述环形内腔与气泡发生器的气体入口连通，液体从所述套管结构内层管的管 腔中穿过，所述透气孔开在所述内层管的管壁上。
[0011] 所述内外双层套管结构的内层管与外层管同轴或局部贴合。
[0012] 方案三:所述气液混合腔由一段液体管路和附着在该液体管路外侧的进气管腔构 成，进气管腔与气泡发生器的气体入口连接，所述气液交界面即为所述进气管腔连接液体 管路的附着面，透气孔设置在所述附着面上。
[0013] 在上述方案中：
[0014] 在气泡发生器气液交界面的两侧，气体流向与液体流向一般设置为相垂直。
[0015] 所述气泡流出口的管口边沿设有锯齿状切口，在气泡流出口设置齿尖结构，可将 在流动中聚集成大气泡的微气泡再次分散，保证气液混合效果。
[0016] 所述气泡流出口水平设置时，采用宽度方向渐扩、高度方向渐缩的扁平管口，所述 扁平管口的上沿设有所述锯齿状切口。
[0017] 所述气泡流出口朝上设置时，其管口内设有多层同心同轴的锥形挡圈，锥形挡圈 出口沿亦设有锯齿状切口，内外相邻挡圈之间留有过流间隙，在轴向方向上外层挡圈的投 影挡住所述过流间隙。
[0018] 所述气泡流出口朝下向下时，所述气泡流出口采用沿液体流向直径渐缩的锥形管 □ 〇
[0019] 有益效果：
[0020] 本发明气泡反应塔结构设计新颖，规划合理，占用空间小，操作方便，易于实施。同 时，结合进一步改进的气泡发生器可显著的提高气液传质效率，提升气体净化效果。所述气 泡发生器向液体中鼓入气体时，在气液交界面上，由于一侧的液体快速流动，从透气孔中穿 过的气体在透气孔角结构的尖端被剪切成微小气泡，由于角结构的尖端处气体通道的等效 直径沿液体流向趋向于无穷小，因此产生的气泡具有极小直径，在液相中的停滞时间大幅 度延长，气液的传质、传热效率得到明显提高，且所述气泡发生器具有能耗较低、鼓气量大、 气液混合效果好的优点。
【附图说明】
[0021]图1为本发明反应塔的结构不意图；
[0022] 图2为气泡发生器实施例1的立体结构示意图；
[0023] 图3为气泡发生器实施例1的俯视结构示意图；
[0024] 图4为气泡发生器实施例1的主视结构示意图；
[0025] 图5为气泡发生器实施例1的侧视结构示意图；
[0026] 图6为气泡发生器微气泡发生板安装结构的示意图；
[0027] 图7为气泡发生器实施例2的主视透结构示意图；
[0028] 图8为气泡发生器实施例2的侧视结构示意图；
[0029] 图9为气泡发生器实施例2的俯视结构示意图；
[0030] 图10为气泡发生器实施例3的立体结构示意图；
[0031] 图11为气泡发生器实施例3的主视结构示意图；
[0032]图12为气泡发生器实施例4的主视结构示意图；
[0033]图13为气泡发生器实施例5的主视结构示意图；
[0034] 图14为气泡发生器实施例5的侧视结构示意图；
[0035] 图15为气泡发生器实施例6的主视结构示意图；
[0036] 图16气泡发生器为实施例6的侧视结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]为了进一步阐明本发明的技术方案和技术目的，下面结合附图与具体实施例对本 发明做进一步的介绍。
[0038] -种气泡反应塔，设有位于塔身底部的待处理气体入口和位于塔身顶部的净化气 体出口，在所述待处理气体入口与净化气体出口之间设有多级反应区，末级反应区与净化 烟气出口之间设有除雾器。
[0039] 实施例（一）：
[0040]以对烟气进行脱硝为例，NOx(氮氧化物)反应及NOx与水的反应原理如下：
[0041 ] 2N0=(N0)2 AH〈0
[0042] (NO)2+〇2<->2N〇2 AH<0
[0043] (NO)2+〇2<->N2〇4 AH<0
[0044] 2N〇2<->N2〇4(<175°C) AH〈0
[0045] NO+N〇2<->N2〇3 AH<0
[0046] 2N〇2+H20 = HN〇3+HN〇2 AH〈0
[0047] N2O4+H2O = HNO3+HNO2 A H<0
[0048] N2〇3+H2〇 = 2HN〇2 AH〈0
[0049] HN〇2 = HN〇3+2NO+H20 AH〈0
[0050] 湿法脱硝过程中，浆液吸收n〇2的主要反应为：
[0051] 3N〇2+H20 = 2HN〇3+NO AH=-136.2kJ
[0052]从上述反应式中可以看出，被吸收的氮氧化物总数中还有三分之一变成了不易被 吸收的N0,要使这一部分N0被吸收，必须进行下一循环将其继续氧化成N02。所以要使lmol 的NO气体被吸收完全转化为HN0 3，实际上在整个过程中需要氧化的NO的量不是lmol，而是：
[0054]因此，N0要达到98%以上的氧化率从而被液相吸收，至少需要4个循环才可以达到 较高的净化率。
[0055]表1 N0氧化成N02的半衰期与N0浓度的关系
[0056] Table2-1 Half-life period for NO to be oxidized to NO2 in air
[0058] 本实施例中将反应区设为四级，如图1所示，每一级反应区各自设有一浆液池，且 每一级反应区的进气管道上均设有一气泡发生器，所述气泡发生器设有气体入口、液体入 口、气液混合腔和气泡流出口，其中，位于最底层的首级反应区（第一级反应区）进气管路上 气泡发生器1的气体入口与反应塔待处理气体入口连接，第二级反应区进气管路上气泡发 生器2的气体入口与首级反应区的气体出口连接，第三级反应区进气管路上气泡发生器3的 气体入口与第二级反应区的气体出口连接，末级反应区（第四级反应区）进气管路上气泡发 生器4的气体入口与第三级反应区的气体出口连接，各级反应区的气体出口设置在其浆液 池液面以上的塔壁上;位于上部的末级反应区进气管路上气泡发生器4的液体入口与首级 反应区浆液池的液体出口连接，第三级反应区进气管路上气泡发生器3的液体入口与第四 级反应区的液体出口连接，第二级反应区进气管路上气泡发生器2的液体入口与第三级反 应区的液体出口连接，首级反应区进气管路上气泡发生器1的液体入口与第二级反应区的 液体出口连接，各级反应区的液体出口设置在其浆液池液面以下；各气泡发生器的气泡流 出口则与位于该级反应区浆液池液面以下的进气口连接，经过气泡发生器后，待处理的气 体被分散为细小的气泡与吸收液混合，形成气泡流后，流入浆液池，具有较好的气液传质效 率。
[0059] 上述的四级反应区自下向上依次设置，相邻反应区之间通过隔板隔开，首级反应 区浆液池的液体出口通过设有栗机的输液管路与末级反应区进气管路上气泡发生器4的液 体入口连接，并且处于上层的反应区浆液池的溢流液可输入到与其相邻的下层反应区浆液 池中，最底层(首级)反应区浆液池则通过设有循环栗(未图示)的管路与顶层(末级)反应区 浆液池连接，以保持各反应区浆液池的液位平衡。反应塔待处理气体入口前设有风机等增 压设备。
[0060] 实施例(二）：
[0061] 除了提高气液之间的传质效率，本发明反应塔同样可以用于促进气液之间的传 热。以含有饱和水蒸气的高温气体为例，当其在气体排放设备出口凝结，形成白烟，也是造 成雾霾的原因之一。
[0062]本发明气泡反应塔可用于处理含有饱和水蒸气的高温气体，在实施例（一）的基础 上，其反应区的级数可根据使用需求调整，且设有换热循环管路系统(未图示），所述换热循 环管路系统包括连接(某一级或多级反应区）浆液池或连接在浆液池与气泡发生器之间液 体管路上的冷却水输入管路和热水输出管路，所述热水输出管路与用热设备连接，如暖气 片等。通过气泡反应器，含有饱和水蒸气的高温气体与相对冷却的浆液充分混合后，气体温 度降低，水蒸气与浆液混合，排出的气体含湿量较低。
[0063]在上述反应塔结构的基础上，为了进一步高气液传质效率，本发明同时提供了一 种新型的气泡发生器，可制造足够细小的气泡，以提高气体与液体的总接触面积。所述气泡 发生器包括以下几种实施形式：
[0064] 实施例1:
[0065] 如图2至图6所示的微气泡发生器，设有液体入口 101、气体入口 104、气液混合腔 102、气泡流出口 103、微气泡发生板108和微气泡发生板安装结构106,所述微气泡发生板 108上设有多个规则排列的透气孔组成的阵列，所述透气孔为具有角结构的形状，如矩形、 三角形、菱形、水滴形等，且所述角结构的尖端顺向指向液体流向，所述气体入口 104的进气 方向与液体流向垂直。
[0066] 所述微气泡发生板安装结构106包括设置在气液混合腔102内的汇气室109,汇气 室109内腔的横截面呈U型，其上端开口与所述气体入口 104连通，汇气室106前后两端设有 挡板，两侧壁与气液混合腔两侧腔壁之间对称地设有容液体穿过的通道，所述通道与液体 流向同向。汇气室109两侧壁上各自设有两片透气窗107,所述微气泡发生板108封装在所述 透气窗107中。所述气液混合腔102的上部开口，并在开口的上方设有矩形板安装座，微气泡 发生板安装结构106包括一封盖汇气室开口与气液混合腔开口的矩形盖板105,通过螺钉固 定在所述矩形板安装座上，设有气体入口 104的进气管连接在所述盖板105上。
[0067] 所述气泡流出口 103水平设置，采用宽度方向渐扩、高度方向渐缩的扁平管口，所 述扁平管口的上沿设有锯齿状切口。
[0068] 本实施例中，所述微气泡发生板也可采用合适的具有透气孔的编制材料代替。 [0069] 实施例2:
[0070] 如图7至图9所示的一种微气泡发生器，设有液体入口 201、气体入口 204、气泡流出 口 203与气液混合腔202，所述气体入口 204的进气方向与液体流向垂直。
[0071]所述气液混合腔中设有汇气室205,所述汇气室205通过同轴的内外双层套管结构 形成环形的内腔，所述环形内腔与气体入口 204连通，液体从所述套管结构内层管206的管 腔中穿过，所述内层管206的管壁上设有由规则排列的透气孔组成的透气孔阵列。
[0072]所述透气孔亦为具有角结构的形状，如三角形、菱形、水滴形等，且所述角结构的 尖端指向液体流向。
[0073]所述气泡流出口 203与实施例1气泡流出口 103采用相同的设计方案。
[0074] 实施例3:
[0075]如图10、图11所示的一种微气泡发生器，主体结构同实施例1，设有液体入口 301、 气体入口 304、气泡流出口 303、气液混合腔302、微气泡发生板和微气泡发生板安装结构等 组成部分。
[0076]与实施例1的区别之处在于，所述液体入口 301的管口朝下，气泡流出口 303的管口 朝上设置。气泡流出口303为直径递减的锥形管口，所述气泡流出口303的管口沿设有一圈 锯齿状切口，气泡流出口 303的管口内还设有多层与气泡流出口 303同心同轴的锥形挡圈， 所述挡圈的出口沿亦设有锯齿状切口，内外相邻挡圈之间留有过流间隙，所述锥形挡圈直 径沿液体流向递减，在轴向方向上外层挡圈的投影挡住所述过流间隙。
[0077] 实施例4:
[0078] 如图12所示，其设计方案与实施例3基本相同，其区别之处在于，其液体入口的管 口朝上，气泡流出口的管口朝下，但不设置锥形挡圈。
[0079] 实施例5:
[0080]在实施例2的基础上，将所述内外双层套管结构改为底部贴合的形式，如图13、图 14所示，内层管502与外层管501在底部贴合，所述内层管502整体或顶部的管壁上均布透气 孔。
[0081 ] 实施例6:
[0082] 如图14、15所示的一种微气泡发生器，设有液体入口 604、气体入口 603、气泡流出 口和气液混合腔。
[0083]所述气液混合腔由一段液体管路602和附着在该液体管路602外侧的进气管腔601 构成，进气管腔601与所述气体入口 603连接，所述气液交界面即为所述进气管腔601连接液 体管路602的附着面，所述附着面上设有具有角结构的透气孔，所述角结构的尖端指向液体 流向。
[0084]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明 要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【主权项】
1. 一种气泡反应塔，在其待处理气体入口与净化气体出口之间设有多级反应区，其特 征在于，各级反应区均设有浆液池，且每一级反应区的进气管路上均设有气泡发生器，所述 气泡发生器设有气体入口、液体入口、气液混合腔和气泡流出口，首级反应区进气管路上气 泡发生器的气体入口与反应塔待处理气体入口连接，其它反应区进气管路上气泡发生器的 气体入口与上一级反应区的气体出口连接;末级反应区进气管路上气泡发生器的液体入口 与首级反应区浆液池的液体出口连接，其它反应区进气管路上气泡发生器的液体入口与下 一级反应区的液体出口连接;所述气泡发生器的气泡流出口与位于该级反应区浆液池液面 以下的进气口连接。2. 根据权利要求1所述的一种气泡反应塔，其特征在于，所述多级反应区自下向上依次 设置，首级反应区浆液池的液体出口通过设有栗机的输液管路与末级反应区进气管路上气 泡发生器的液体入口连接。3. 根据权利要求2所述的一种气泡反应塔，其特征在于，上层反应区浆液池的溢流液流 入下层反应区浆液池中，最底层反应区浆液池通过设有循环栗的管路与顶层反应区浆液池 连接。4. 根据权利要求1所述的一种气泡反应塔，其特征在于，所述气泡发生器气液混合腔的 气液交界面处设有具有角结构的透气孔，所述角结构的尖端指向液体流向。5. 根据权利要求4所述的一种气泡反应塔，其特征在于，所述透气孔设置在气泡发生板 上，所述气泡发生器设有气泡发生板安装结构，所述安装结构包括设置在气液混合腔内的 一个或多个汇气室，所述汇气室的内腔与气泡发生器的气体入口连通，汇气室与液体接触 且与液体流向平行的壁面上开有一个以上的透气窗口，所述气泡发生板封装在所述透气窗 口处。6. 根据权利要求4所述的一种气泡反应塔，其特征在于，所述气液混合腔中设有汇气 室，所述汇气室通过内外双层套管结构形成环形内腔，所述环形内腔与气泡发生器的气体 入口连通，液体从所述套管结构内层管的管腔中穿过，所述透气孔开在所述内层管的管壁 上。7. 根据权利要求6所述的一种气泡反应塔，其特征在于，所述内外双层套管结构的内层 管与外层管同轴或局部贴合。8. 根据权利要求7所述的一种气泡反应塔，其特征在于，所述气液混合腔由一段液体管 路和附着在该液体管路外侧的进气管腔构成，进气管腔与气泡发生器的气体入口连接，所 述气液交界面即为所述进气管腔连接液体管路的附着面，透气孔设置在所述附着面上。9. 根据权利要求4-8中任一项所述的一种气泡反应塔，其特征在于，在气泡发生器气液 交界面的两侧，气体流向与液体流向相垂直。10. 根据权利要求4-8中任一项所述的一种气泡反应塔，其特征在于，所述气泡流出口 的管口边沿设有锯齿状切口。11. 根据权利要求10所述的一种气泡反应塔，其特征在于： 所述气泡流出口水平设置时，采用宽度方向渐扩、高度方向渐缩的扁平管口，所述扁平 管口的上沿设有所述锯齿状切口； 所述气泡流出口朝上设置时，其管口内设有多层同心同轴的锥形挡圈，锥形挡圈出口 沿亦设有锯齿状切口，内外相邻挡圈之间留有过流间隙，在轴向方向上外层挡圈的投影挡 住所述过流间隙； 所述气泡流出口朝下向下时，所述气泡流出口采用沿液体流向直径渐缩的锥形管口。
【文档编号】B01D53/80GK106000070SQ201610626341
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月1日
【发明人】聂江宁, 凌斌, 赵云清, 徐家礼
【申请人】江苏揽山环境科技股份有限公司