冷却塔中的烟道气喷注装置的制作方法

专利名称:冷却塔中的烟道气喷注装置的制作方法
本发明所应用的领域为，设有烟道气脱硫装置的，以含硫矿物为燃料的发电厂中的自然通风对流冷却塔。
本发明涉及的是该类发电厂冷却塔中的脱硫烟道气的喷注装置。
基于生态学上的原因，为了从根本上防止对森林的破坏、湖泊的酸化，并拯救其中的动物及植物，燃烧含硫燃料的发电厂必须采取措施使得排入大气的烟道气的含硫成份较低。所考虑到的措施便是在空气预热器的出口使烟道气脱硫。
现有的脱硫工艺包括用化学溶液对烟道气进行洗涤，法国专利2534150便描述了这样一种工艺，其中脱硫后的气体处在相当低的温度下，大约为80℃，并且水蒸汽含量已达到饱和。这些烟道气太冷以至不能在一般发电厂烟筒中输送，且该气体的上升力也由于低温而减小，这就妨碍了烟道气在大气中的良好扩散。因此，人们希望借助于从这些冷却塔中排出的热空气的强大升力将烟道气从自然通风冷却塔中排出，因为这股空气流的流量较大，所以，它的温度(如30℃)比脱硫后的烟道气的温度低也无关紧要。
采用自然通风冷却塔将烟道气排出是一种老观点，正如西德专利DE347141所述。其它参考资料如英国专利GB525702，西德专利DE1601137，DE2228762，DE2453488，而更新的参考资料为西德专利DE2738501和DE2752288，其中的烟道气均已脱硫。
由于烟道气的脱硫不彻底，例如起始的硫含量大约为100g/m3的烟道气，脱硫后硫含量降到了大约1克/m3，故在将烟道气喷注到自然通风冷却塔中对便产生了一些问题。
这一发明对含其他毒性化合物特别是含氧化氮(氮氧化合物NO)的烟道气也同样适用。人们希望能利用冷却塔中的热空气对烟道气进行相当大程度的稀释，该空气流量十倍于烟道气的流量，以避免毒性物质在冷却塔出口处达到较高的局部浓度，并且用这么大流量的热空气流夹带烟道气形成一般单一的、近平均匀的空气流。烟道气与冷却塔空气流的彻底混合，可提高冷却塔通风的效果，这是因为气体混合物的温度有了提高。混合这一现象明显地避开了前面所提到的发明专利，特别是西德专利DE2228762。实际上，通风的增强不仅有利于在同样的冷却容量下减少冷却塔的尺寸，而且也有利于补偿由于装设了烟道气喷注装置的烟道气管路，而产生的冷却塔空气流动的附加压头损失。
实际上，这些管子非常庞大，例如，对一个冷却塔，当其交换段的直径为100m时，(烟道气被喷注到交换段上)，烟道气需由两根直径为7m的管子进行喷注。
在湿法脱硫工艺中，脱硫后的烟道气的特点在于，它已为水蒸气所饱和。其结果是这种烟道气的温度若稍有降低，就将导致水蒸汽以微小液珠的形式冷凝，液珠的直径大约为1微米，气体的这种冷却是在把它送到冷却塔的管子中发生的。对于前述所提的例子(用于60万千瓦的透平发电机的100m直径的冷却塔)其冷凝水量大约为1吨/小时。这些水滴部分地吸收了烟道气的氧化硫且因而被酸化，例如其PH值大约可降至2。
直径仅几微米的细小水滴，由冷却塔空气流带走且很好地分散在大气层中。但与此相反的是，有些由细小水珠凝聚起来的、或是从较冷表面、特别是管壁的水膜上滴落下来的较大水珠一定会聚集起来，以致不能从冷却塔排入大气中，且随后沉积在冷却塔中，因它们的酸性而造成危害。所以，所设的烟道气混合装置必须要避免在相互接触的表面的一面是相当热的烟道气(40-90℃)，而另一面则是相当冷的冷却塔空气流这样一种现象。实际上，在烟道气和分离的较大直径的水珠，如0.1毫米-1毫米，或是更大水珠相接触的表面，将会形成酸水膜。因此，如DE3327931，DE3043239，或FR2275744中所述的那种混合器在此处都不适用。
本发明的目的是提供一个用于冷却塔的烟道气喷注装置，该装置-能使烟道气彻底地混合在冷却塔的气流中;
-能收集那些直径超过一临界数值的烟道气中的液珠，这些液珠一旦排入大气中，将不易充分分散，因而也就不易因挥发或与云层混合而被吸收掉;
-能收集上述的水珠，把它们送至冷却塔外，因而就可以，例如把它们中和，然后排入下水道。或者也可把它们排入冷却塔的排水槽，以汇入大量循环水中;
-能在经过液珠分离器后，消除烟道气的冷凝现象;
-能使冷却塔的气流的压头损失极小(小于交换段压头损失的10%)，且仅轻微地影响空气在冷却塔交换段中的分布;
-对于烟道气产生一适度的压头损失(与通过脱硫装置的相当高的压头损失相比较而言)。
这一目的是由此处或权利要求
描述的烟道气喷注装置来实现的。
现在，参照附图对本发明进行叙述，其中图1为自然通风冷却塔的水平视图，表示了两根脱硫烟道气传送管在冷却塔中的排布;
图2为沿图1中A-A线得到的管道之一的垂直轴向截面视图;
图3A和3B是分别沿图1中B-B线和C-C线所得到的剖面图;
图4是冷却塔下部的部分剖面视图，展示了烟道气传送管及其支撑装置的排布;
图5是图3B的一种变型体;
图6展示液珠分离器板的详细配置，分离器腔室的底板上面有管道气;
图7是沿图8A-A线所得的一种变更的管子的垂直轴向截面视图;
图8是沿图7B-B线所得的放大剖面图;
图9是在部分管道的上部的平面视图;
图10是与图7相似的一截面视图，展示了一种变型体。
在上述各个附图中，相同的标号代表相同的构件。
按照本发明的装置，至少包括一带有分散装置和液滴分离器的水平管道1，这一管道把烟道气送入冷却塔的交换段之上，该交换段位于最低的塔面上。管道1在其上部设有一比较窄的狭缝3，该狭缝从管子伸进冷却塔2的塔壁12之后一定间距处开始，一直到管子尽头。管子1伸到另一侧的冷却塔壁相似间距处。
狭缝3仅沿管1伸展，管1上连续布置有腔室4，该腔室与管1同宽度，或稍窄一点，它由顶壁或可说是室顶7及下壁8围成。其侧壁由液珠分离器板5组成，以使烟道气垂直于这些侧壁分散较好的液珠分离器的实例其本身已公知，例如，法国专利FR2，393，600，西德专利DT2510754132，德国专利GM7821546，西德专利DE3333172A，法国专利FR2544997均做过描述。
在上述公开描述过的液珠分离器板中，包括有许多横向延伸的偏转构件，它们是一些装在框架中的板片。这些偏转构件形成锯齿形或是波纹状的通道。它们将腔室4的内部与所说的腔室外部即冷却塔的塔体内部联接起来。所说的偏转构件为垂直或大致垂直状，以便能在板底，在通道中(见图6标号10)容易地收集在所说偏转构件的相分离器室中积聚的水。所说的相分离腔室设置在所说的波纹状偏转构件的波峰区，且具有朝向烟道气流开出的进口狭缝。
每个腔室4的长度大约等于管1的直径或宽度，例如，对直径5到7米的管，长度为4米。垂直隔板6与管的长度方向垂直，并围住这些腔室，其目的是要把烟道气沿管长度方向的速度分量降为零。为了减少水平管1对冷却塔垂直空气流产生的阻碍，管1沿其长度方向的截面尺寸可以减小，因而烟道气速度可以随之增加。例如，穿过壁12的烟道气速度为15-20米/秒，而冷却空气上升速度在管1的平面上为1.5-3米/秒。
为了使烟道气完全混合，沿管狭缝3的气体流量应尽可能相等，这就是为何狭缝有一恒定宽度的原因。
对于管1，可以为圆形，其直径逐段减小，以保持其中的速度大致恒定。但这一方案耗费昂贵，从压头损失的角度看也不够理想。管子又可为圆形并具有单一的、恒定的直径。在这样的管中整个管段的压力变化不大，这对沿狭缝使流量恒定极为有利。狭缝3极窄，故整个管路中管内的压力变化，即管中烟道气的压头损失，与狭缝上下的烟道气的压头损失相比很小。
狭缝的宽度举例说应为，其总通道截面(宽度×长度，如0.8米×(24米+24米)大约等于穿过冷却塔壁时的管子的截面积(如38米2)。
为了降低管子造价，后者可分为二段(如图示)，或少量的几段，从其穿过塔壁后，每段截面逐渐减小。
管子还可呈椭圆形或矩形截面形状，或任意其他合适截面。
根据管子的制造技术，狭缝3可被支撑住，即用支柱或拉杆使其宽度保持恒定。这些支柱或拉杆，如果需要，可使其间隙近到比如1米。
腔室顶壁7扁平，也可呈如图的抛物线状。
烟道气穿过狭缝3，其速度与塔壁入口处的大小相同，如为15-25米/秒，同时，还有一斜的速度分量，指向上方和管端(图2)。腔室内烟道气的射流喷射到每个腔室的顶壁和位于下方的隔板上，被分成二股气流，分别指向腔室的每一个侧壁(图3B)。
液滴分离器板5的侧壁的高度，取决于不能分离水滴的烟道气的最大允许速度。这一速度是所用液滴分离器类型的函数，比如为5米/秒。考虑到速度的不均匀性，若其平均速度比如为4.5米/秒。则通过液滴分离器板的速度为4-5米/秒。这时，这些板的总截面大约比在冷却塔壁进口处管的截面大4倍。
实际上，板5的高度，一般是在管1直径的1/2到1/4之间。
这样，腔室4便与其大小相对应，提供了二个消速管，在狭缝3每边一个，从而保证了通过液滴分离器5的烟道气流速相当恒定。
当只有一根管把烟道气送入冷却塔时，该管最好位于塔2的直径位置。但最好用二根相互平行，在塔内对称布置的管，这样可使烟道气在塔内分散得更好。
也可以用二根以上的烟道气管，但管数一超过2，立即便出现了空间问题。
但管子也可以互不平行，比如沿冷却塔径向布置。
管子和腔室可由多种材料制成，如用有涂层的钢，石棉水泥、玻璃纤维增强塑料，聚氯乙烯制得。
由于烟道气在液滴分离器出口5的水平速度为4-5米/秒，明显大于热交换段处空气的上升速度(1.5-3米/秒)，因此特别当在用二管向冷却塔送烟道气时，在冷却塔的整个空气流通范围内，可使烟道气完全扩散，形成极好的混合。
作为一种变更，当烟道气管由至少二段直径逐渐减小的管构成时，腔室4可保持相同的宽度，尤其是可等于最小的管子的直径。这可见图5，其中管1即是图3B的管，而腔室4与架在直径最小的管上的腔室，即图3A所示的腔室相同。
作为一种进一步的变更，下侧壁8由位于腔室4下的管1的一部分构成，侧壁9处在水滴分离器5的延伸段上，并做为密封壁。
腔室4的下侧壁8由与管1的管壁分开的底板构成的情况下，这些底板可呈水平状或最好稍向外侧倾斜，以便使分离器板5下部的冷凝水排出。
所有相同管截面上的腔室4可是连续的，分离板5仅由支撑构件隔开，二个相邻的腔室仅由一块隔板6隔开。但所有相同管截面上的腔室4也可不连续，每个腔室4有其自己的隔板6，其上端切断平行于管子的烟道气水平速度分量，其下端提供了密封，此时，烟道气只能通过液滴分离器离开管子。
腔室4的隔板6，如果合适，可开设人孔，比如在无烟道气注入时进行观察;这些人孔可设置能够滑动的门。如果这些人孔不设门，它们应靠近侧面5，以便使它们在隔板6上大致位于狭缝3的喷入口之外，从而使隔板仍尽可能地对穿过狭缝3的气体的水平速度分量保留相同的作用。在用不连续的腔室的情况下，两相邻隔板的人孔用密封通道联接起来。
如图6所示，留在液滴分离器板的液滴，落入通道10，然后通过排水道11流入底板8和管1之间的空间13，最终由管14排出。
在图7和图8所示的变更中，狭缝宽度较大，烟道气穿过狭缝时较低的压头损失不能保证烟道气沿狭缝进行十分均匀地分散。因此，这一烟道气分散的均匀度将由一位于管1内、狭缝3下的偏转板15来保证。偏转板的宽度最好恒定，并大约等于狭缝宽。一组连续的偏转板设在狭缝3下，从狭缝开始向下一一平行，如图所示，直到靠近管1的底部。为了保证沿管1不同截面气体分散尽可能均匀，偏转板15可装配成可以独立转动，每块偏转板的方向在实际使用时最后固定。
较可取的是，偏转板装置由侧隔板16支持，但最后一个管段可能例外。侧隔板16的上端伸到管子狭缝3处，其下端要么大约伸到每一偏转板的平面处，此时侧隔板呈三角形。要么伸到其最低偏转板的平面处，此时侧隔板呈矩形。
当管1包括两个或更多个直径逐一减小的管段，在这些管段之间的楔形连接段2无狭缝时，偏转板从每段管截面的上平面处重新开始排布。在最后一段，偏转板在管子底部平行截止。对于其它各段，偏转板可在管的底部，也可在管的中间位置中断。
当具有几个管段时，烟道气流过各个连续的管段，它们从前一管段通过位于侧隔板和管壁之间的空间，以及最后一块偏转板的下方通过。
图7和图8这一变更的烟道气喷注装置，比前述的装置成本要高，主要是由于加了偏转板。然而这是合理的，因为在整个液滴滴离器板5高度上的空气分散的均匀性得到了改善，而烟道气穿过这些板产生的压头损失，与当穿过狭缝3时所具有的动能相比很低。在这种情况下，(如图3，板5上的压头损失比较低)，烟道气主要通过板5的上端穿出，此处它们极高的速度可以导致液滴的折出，而在板底的极低的速度，又因这些液滴的惯性作用减小而使液滴通过。
通过腔室4内的装置而使这个速度均匀在技术上是可行的，但其投资及压头损失将很大。烟道气在板5的整个高度方向的分散问题，通过图7和图8所描述的含偏转板的变换方案而得以解决。含偏转板的变换方案包括了一喷注装置，其中腔室4设有一中间垂直隔板17，用以稳定气流。垂直隔板的底部18可扩大或成形成如图8所示。若无垂直隔板17，气流喷射冲击腔室4的顶壁中部，将会因周期性地从一侧边5冲撞到另一边而带来不稳定性。
注意腔室4的侧壁5，液滴分离器板只占侧壁5的一部分，该侧壁的下部和/或上部封闭。这样布置的目的是为了避免通过液滴分离器时出现过低或过高的空气速度区，这些速度区易于在板的上部或下部出现。通过把液滴分离器的高度定为侧壁高度的一部分，便可使在这些板的高度上空气速度变化很小。
很清楚，如果人们不希望在这个变更方案中提高通过这些板的平均速度，就必须提高这些侧壁5，因而也是提高腔室4的高度，以便能在其中设置一个下部和/或上部闭合区(无分离器)。例如，对直径为7米的管道1，侧壁高度为3.5米，液滴分离器高2.0米，下部闭合区高0.5米，上部闭合区高1.0米。
如图9所示，狭缝3的宽度可变，即宽度从管1的起点到终点均匀增加(梯形狭缝)，或梯级增加(等宽狭缝)。例如，进气口的宽度为1米，而在其另一端为3米。用可变宽度狭缝的目的是为了补偿管1在其长度方向的静压和动压变化。
在包括几个管段的实施例中，偏转板装置15实际上在到达管底之前的中间段中断，其中侧隔板16呈矩形，还设有一与侧隔板16相连的下隔板19(见图10)，因而使烟道气在下隔板19下从一段通到下一段。
如图10所示，在管1的次末段，也可设置一端隔板20，它在腔室4附近连接下偏转板15和狭缝3。在这种情况下，并当侧板16呈矩形，又设置了下隔板19时，我们便得到一个腔室4的输送室。
本发明并不限于说明书所述的细节。
权利要求
1.一种把脱硫烟道气喷入冷却塔中，以便与该塔中排出的热空气一起排入大气的装置。其特征在于它包括至少一个穿过所说冷却塔的塔壁的烟道气喷射管，一个位于所说管的上部的狭缝，它沿着至少是管长的一部分伸展，并把所说的管道与一以狭缝做开口的腔室连通起来，所说的狭缝用来调节所说烟道气穿过管道进入所说腔室时的速度；和一个液滴分离器，该分离器至少设在所说的与腔室相通的狭缝的一侧，所说的液滴分离器形成一板件，通过该板把烟道气喷射到所说冷却塔交换段上的热空气中，所说的至少一块分离器板形成所说的腔室的至少一侧壁。
2.根据权利要求
1的装置，其特征在于所说腔室沿其长度方向由连续的隔板隔开，并提供了多块液滴分离器板，这些板形成腔室段的多个侧壁。
3.根据权利要求
1的装置，其特征在于所说侧壁的高度等于所说管道的宽度或直径的四分之一到二分之一。
4.根据权利要求
1的装置，其特征在于所说狭缝的宽度应这样确定，使得其总的通道截面积大约等于管道刚进入塔壁时的管道的截面积。
5.根据权利要求
1所说的装置，其特征在于所说的管道截面逐渐减小，所说管道至少包括不同截面积的二段，每段提供一与各自腔室相通的隔开的狭缝。
6.根据权利要求
5所说的装置，其特征在于较大截面积管段的腔室宽度等于较小截面积管段腔室的宽度。
7.根据权利要求
1的装置，其特征在于每个液相分离器与它下方的下水道相通，以收集冷凝水并把它从该装置中排出。
8.根据权利要求
1的装置，其特征在于在管道内部所说的狭缝下方设置了偏转板，所说的偏转板的宽度等于狭缝的宽度。
9.根据权利要求
8的装置，其特征在于偏转板沿所说狭缝长度方向伸展设置，所说偏转板沿烟道气流动方向，从所说的狭缝的一端到另一端向斜下方伸展。
10.按照权利要求
5的装置，其特征在于每段具有一偏转板装置，沿烟道气流动方向从一端到另一端向斜下方伸展。
11.按照权利要求
10的装置，其特征在于最后一段中的偏转板装置向下延伸到达管道底部，而在前面各段仅到达管道中部位置。
12.按照权利要求
9的装置，其特征在于偏转板由侧隔板支持。
13.按照权利要求
12的装置，其特征在于有一水平隔板在侧隔板底部之间延伸。
14.按照权利要求
13的装置，其特征在于有一垂直隔板，在最低的偏转板到所说的狭缝端部附近的管道之间伸展。
15.按照权利要求
1的装置，其特征在于所说的腔室设有一中间垂直隔板。
16.按照权利要求
15的装置，其特征在于所说的中间垂直隔板有一扩大的下端部。
17.按照权利要求
1的装置，其特征在于所说狭缝宽度可变。
18.按照权利要求
1的装置，其特征在于该装置包括两根管。
19.根据权利要求
1与一冷却塔相结合的装置，其特征在于所说的装置沿径向布置在所说的冷却塔中。
20.根据权利要求
18与一冷却塔相结合的装置，其特征在于所说装置的二根管相互平行，对称布置在所说冷却塔中。
专利摘要
一种用来与发电厂的自然通风冷却塔相连的烟道气喷注装置，包括一根设有装置(3)的管(1)，以把脱硫后的烟道气喷射到至少一个腔室(4)中，调节烟道气的流速。腔室(4)通过至少一个液滴分离器(5)，在冷却塔(2)的交换段上方与该塔内部相通。
文档编号F28C1/00GK86102436SQ86102436
公开日1986年12月17日 申请日期1986年4月14日
发明者曼夫里德·约瑟夫·施维克特, 彼尔·鲁申·莱门斯 申请人:哈蒙-索贝尔科公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan