一种新型海水脱硫系统的制作方法_3

文档序号:8793385阅读:来源:国知局
改进,若提高脱硫效率,则会降低脱硫速率;若提高脱硫速率,则会降低脱硫效率。本发明人经过大量的试验研宄,以气体填充水间隙的方法对van der Waals方程、水合溶解定律、Herry定律进行计算,求解van der Waals方程得出:当气体半径与水分子间隙半径相近时,吸收效率最高;同时验证水合溶解定律得出:当气泡半径很小时,吸收效率可达到正无穷;上述二者求和符合Herry定律,即可提高脱硫效率;而上述过程可用Arrhenius方程式表示,填隙吸收可提高脱硫速率,故缩小气泡半径可以同时提高脱硫效率与脱硫速率。本实用新型中,发明人以鼓泡塔为基体进行改进,在塔壁安装超声波发生装置进行超声震荡,将烟气气泡打碎为小气泡,从而即可有效提高脱硫效率,同时提升脱硫速率。
[0054]为了模拟这一过程,发明人采用DTM(Design Transducers Method)对超声波进行理论分析和设计,进行超声模态和谐振分析。气泡特征参数是衡量气泡行为的重要指标,直接决定鼓泡塔中气含率的径向分布以及气液相互作用行为,同时气泡特征参数主要包括气泡大小、上升速度、气含率等,本实用新型主要对气泡大小、上升速度、气含率在塔内的分布规律进行了试验研宄。
[0055]首先对DTM进行参数设计,超声波的波长λ为塔高h的四分之一的整数倍,即超声波波长λ =0.251^,取11 = 2,3,5时的λ最小值,即λ为20、50、100kHz,由于c = λ f,即波长越大,声强越大,多频超声场的声强大于单频超声场的声强。(其中,c为速率,λ为波长,f为频率)
[0056]气泡产生并被连续不断的刺破后,会得到连续矩形方波,其中气泡直径D与气泡速度V、气泡持续时间Wt有关,而气泡速度V与轴向位置L、频率f有关,气泡持续时间W
比于频率f,相关系数为(!,即满足1) = 7/1= aL/f2,常数a可通过多频超声场声强的径向分布关系确定。故随着组合的超声频率之和增大,直径D减小,在20-50-100kHz多频场下,气泡直径随表观气速的变化最小,此混声频率所形成的驻波场能将气泡相对固定在某一波节而不易聚集,适宜吸收,此时气泡半径约为10_6m。
[0057]气泡上升速度Vare与气泡速度V、气泡数Nb有关,气泡速度V与轴向位置L、频率f有关,气泡数Nb反比于频率f,比例系数为,即满足Vave=V/Nb=L/Nbdt= f3Lf2,常数β可通过多频超声场声强的径向分布关系确定。随着组合的超声频率之和越大,气泡直径越小,气泡速度也越小。这说明:超声能有效的减小气泡的上升速度,在组合频率20-50-100kHz下,气泡滞留时间由7s延长至11s,减小最大幅度约为57%,延长了气泡与液相的接触时间,有效的提高了吸收效率。
[0058]气含率ε 8为气相占气液混合物体积的百分率;气含率ε 8与气泡持续时间WjP气泡延迟时间dt有关,即正比于频率f的二次方,比例系数为γ,SP: eg=wt/dt= YLf2,常数γ可通过多频超声场声强的径向分布关系确定。随着组合频率的增加,气含率增大,由于超声波的干涉叠加,声强分布均匀且声场强度高,有利于气泡湍动,延长气泡停留时间,气含率提高,有利于提高吸收效率;且据大量数据统计表明:当超声波发生装置的个数为4,同时,各个超声波发生装置的频率分别为f = c/h、f = 2c/h、f = 3c/h和f = 5c/h,从而使得吸收塔内形成多频超声场,并且脱硫效率最大(超声波发生装置的能耗、共振与其脱硫效率达到最大平衡)。
[0059]以上参数α、β、γ为气泡特征参数,通过超声波塔内径向点分布函数确定,波函数为三种矩形波的叠加。
【附图说明】
[0060]图1是循环系统的结构连接示意图;
[0061]图2是辅机系统的结构连接示意图;
[0062]图3是吸收塔的结构示意图;
[0063]图4是吸收塔中超声波发生装置的放置方式示意图;
[0064]图5是GLS海水换热器的结构示意图;
[0065]图6是增压风机优化后的系统运行示意图;
[0066]图7是SO2检测仪、温度检测装置和流量检测装置的联动控制系统示意图;
[0067]图8是整个脱硫控制系统的逻辑结构设计示意图;
[0068]图9为布水器的结构示意图;
[0069]图10为布水器与布水管的连接结构示意图;
[0070]图11是循环系统与辅机系统结合的整个脱硫系统的示意图。
[0071]附图标记
[0072]1-供应池,2-吸收塔,3-曝气池,4-净化塔,5-循环管道,6_除尘装置,7_空气分离装置,8-氮压缩机,9-GLS海水换热器,10-虹吸井,11-超声波发生装置,12-蒸馏塔,13-换热管,14-固定端管板,15-折流板,16-钩圈,17-浮头管板,18-浮头端盖,19-引风机,20-增压风机,21-旁路烟道,22-旁路挡板,23-壳体,24-302检测仪,25-温度检测装置,26-电动调节阀,27-流量检测装置,28-反馈控制器,29-前馈控制器,30-可编程逻辑控制器,31-喷淋水管道,32-喷淋装置,33-布水器,34-布水管,35-喷淋淋头,36-金属网格,37-喷孔,38-吸水层,39-出气口,40-筛网,41-Α阀门,42-进气管道,43-进水管道,44-Β阀门,45-出水口,46-循环水进口,47-隔板,48-气体入口,49-Α增压风机,50-Β增压风机,51-A引风机,52-Β引风机。
[0073]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0074]实施例1:一种新型海水脱硫系统,如图1?图11所不,包括海水脱硫循环系统和辅机系统,其中,所述的海水脱硫循环系统包括:供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4,所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3和净化塔4通过循环管道5顺次连接。所述的辅机系统包括:除尘装置6、空气分离装置7、氮压缩机8、GLS海水换热器9和虹吸井10,所述的空气分离装置7分别与氮压缩机8、除尘装置6和GLS海水换热器9连接,GLS海水换热器9分别与吸收塔2和虹吸井10连接。所述的吸收塔2包括:4个超声波发生装置11,所述的4个超声波发生装置11均匀的设置于吸收塔2的内壁上。
[0075]上述系统中,超声波发生装置11发出的超声波频率f与吸收塔2的塔高h存在如下关系:
[0076]f = nc/h ;
[0077]其中,f为超声波发生装置11发出的超声波频率,η为正整数,c为超声波发生装置11发出的超声波波速,h为吸收塔塔高,并且吸收塔2塔高h与超声波的四分之一波长λ呈倍数关系(即h = η λ )。
[0078]上述的4个超声波发生装置11的频率分别为f = c/h、f = 2c/h、f = 3c/h和f=5c/h。
[0079]上述系统中,所述的吸收塔2内壁上涂覆有(固化型)聚氨酯弹性涂料和/或镍锌铁氧体涂料;所述的循环管道5由以玻璃纤维及其制品为增强材料、合成树脂为基体材料的复合材料制备而成。
[0080]还包括:蒸馏塔12,所述的蒸馏塔12通过循环管道5与曝气池3连接。还包括:SO2检测仪24、温度检测装置25、电动调节阀26、流量检测装置27、反馈控制器28、前馈控制器29和可编程逻辑控制器30,所述的供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4和蒸馏塔12中均设有SO2检测仪24、温度检测装置25,供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4和蒸馏塔12的入口处的循环管道5上均设有电动调节阀26和流量检测装置27,所述的流量检测装置27设于供应池1、吸收塔2、曝气池3、净化塔4或蒸馏塔12与电动调节阀26之间,所述的反馈控制器28分别与SO2检测仪24、温度检测装置25和可编程逻辑控制器30连接,所述的可编程逻辑控制器30分别与前馈控制器29和电动调节阀26连接。所述的GLS海水换热器9包括:换热管13、固定端管板14、折流板15、钩圈16、浮头管板17、浮头端盖18和壳体23,其中,换热管13的一端固定于固定端管板14上,另一端固定于浮头管板17上,浮头管板17设置于浮头端盖18与钩圈16之间,折流板15与换热管13垂直设置,并且折流板15的一端固定于壳体23上,另一端固定于换热管13上。所述的GLS海水换热器9与吸收塔2之间还设有引风机19和增压风机20,引风机19分别与GLS海水换热器9和增压风机20连接,增压风机20与吸收塔2连接;增压风机20的两端还设有旁路烟道21和旁路挡板22。所述的吸收塔2还包括:喷淋水管道31和喷淋装置32,所述的喷淋水管道31固定于吸收塔2的内壁上;喷淋装置32包括:布水器33和布水管34,布水器33与喷淋水管道31固定连接,布水管34设于布水器33上;所述的布水器33包括:喷淋淋头35和多层金属网格
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