专利名称：烟气喷气管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种喷气管，尤其涉及一种用于鼓泡类吸收塔的喷气管。
背景技术：
电力、冶金和化工企业排放的烟气中含有较高浓度的S02，对生态环境和
人体健康造成了直接危害。当前，世界各国采用的烟气脱硫技术中以湿法脱 硫技术占主导地位，其中以喷淋塔和鼓泡类吸收塔的应用最为广泛。鼓泡类 塔内安装有若干根喷气管，管下端开有一定数量的排气孔，并浸没在吸收塔
浆液中。鼓泡类吸收塔内的烟气洗涤过程为烟气经增压风机加压后，进入 吸收塔并冲入喷气管中，喷气管内的烟气克服浆液液位高差后，以气泡的形 式从排气孔喷出，喷出的气泡经一定高度的浆液层及其上泡沫层的洗涤后， 完成整个烟气洗涤过程。因此，喷气管是鼓泡类吸收塔内的关键反应部件， 其结构形式直接关系到塔体的气动阻损、脱硫效率、结垢、堵塞倾向以及吸 收塔外形尺寸等。
日本专利公开号为JP5317634和JP5317638分别都涉及到用于鼓泡类吸 收塔内的直管型喷气管，如图1所示，其中A为脱硫塔下底板，B为喷气管， C为排气孔。在直管型喷气管B的下部开设有不同形状的排气孔C (如圆形、 矩形等)，有的矩形排气孔甚至开设到喷气管B的底端。此类直管型喷气管B 都存在如下不足，如图2所示，其中T为排气孔内侧上缘的漩涡区，2'为 气泡区，3'为排气孔，4'为喷气管，5'为喷气管内的主流区，6'为喷气 管内的浆液液位竖直安装的喷气管4'及其下部侧向开口的排气孔3'结 构，使得竖直向下气流从排气孔3'水平冲出，在该过程中流线发生急剧偏 转，即气流的运动方向发生90°的改变。根据流体力学原理，当流线发生急 剧偏转时，由于惯性离心力的作用，在壁面处会发生流体边界层的"分离" 现象，即必定伴有旋涡区的生成。针对直管型喷气管4'来说，即在其排气孔3'内侧的上缘产生一个旋涡区r 。由此带来两个问题(i)排气孔内侧 上缘旋涡区的存在，使得排气孔处流线受到挤压(见图2旋涡区r下方)， 迫使喷出气流无法充满整个排气孔截面，气流喷出速度变大。排气孔处流线 受到的挤压程度越大，旋涡区范围也就越大，排气孔附近的局部阻损也相应 增大，导致塔体阻损加大，增压风机功耗上升。(2)排气孔内侧上缘的旋涡 区，会将一部分反冲入排气孔的浆液巻吸进来，伴随着旋涡区内的气流一起
呈涡旋运动。由于原烟气与浆液存在5 4(TC的温差，在旋涡区内的浆液会 进一步蒸发，浆液中的固体物质则被析出；由此不仅加剧了旋涡区内气液固 三相非定常涡旋运动对喷气管内壁面的磨损，更加快了吸附于壁面上的浆液 的蒸发速度及固体物质的沉积速度，导致在旋涡区附近壁面上渐渐形成硬垢。 随着塔内反应的进行，这种结垢情况会不断恶化，甚至会将整个排气孔包裹 覆盖住，使得增压风机压头无法克服塔体阻损，系统被迫停运。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种烟气喷气管，使得流线急剧偏转的情况得 以有效缓解，从而减小或消除了排气孔内侧上缘旋涡区的产生，起到降低气 动阻力、防止排气孔口结垢及缓解孔口处壁面磨损的作用。并且大大缓解了 旋涡区处壁面的结垢沉积情况，确保了吸收塔长期、稳定的运行。同时使得 该种喷气管占用空间小，有利于吸收塔内的喷气管阵列紧凑排布。
本实用新型的技术构思为将喷气管的下部结构设计为先渐縮后渐扩的 形式。烟气从喷气管上部进入后，首先在上部直管段内保持均速；当进入渐 缩段后，气流速度略有上升；当进入喷气管下部渐扩段后，气流速度又逐渐 降低。本实用新型中，喷气管下部采用渐扩结构，因此靠近渐扩壁面的流线 与喷气管轴线呈一定角度(a/2或P/2)。由此，不仅使得渐扩段烟气流速 降低，流线受挤压程度减小；而且当烟气从渐扩段下部的排气孔喷出时，其 流线偏转角度约为(90° — a /2)或(90° — 3 /2)，使得流线急剧偏转的情况 得以有效缓解，从而减小或消除了排气孔内侧上缘旋涡区的产生，克服了传 统直管型喷气管的弊端。旋涡区的减小或消除，不仅使得排气孔的气流喷出 速度减小，局部阻力损失降低；更重要的是缓解甚至避免了旋涡区处壁面的 结垢沉积情况，确保了鼓泡类吸收塔的长期稳定运行；此外，旋涡区的减小或消除，对于排气孔处内壁面磨损情况的改善也有重要作用。
由于喷气管下部渐扩段的最大直径与其上部直管段相等，故本实用新型 公开的喷气管的直管段流速与传统的直管型喷气管相当，因此吸收塔的直径 并不因喷气管结构的不同而发生改变。与传统直管型喷气管相比，采用该种 喷气管的鼓泡塔直径并未增加，塔内喷气管排列紧凑。也就是说，同样直径 的吸收塔可以排布更多的喷气管，由此使得喷出的烟气和浆液的接触面积更 大，气泡之间相互碰撞、剪切、旋流的程度加强，洗涤效果更好，从而有效 地提高了鼓泡类吸收塔的脱硫效率并有利于塔体阻损的降低。
本实用新型的目的是这样实现的 一种烟气喷气管，包括喷气管上部的 上直管段，上直管段下方依次设有渐縮段和渐扩段，渐扩段的下部开有若干 排气孔。
优选地，所述渐扩段的最大直径不大于上直管段的直径。
优选地，所述渐扩段沿管轴线剖面为梯形。
优选地，所述渐扩段母线为流线形。
优选地，所述渐扩段的渐扩角范围是10 150° 。
优选地，所述渐扩段的渐扩角范围是30 100°。 优选地，所述渐縮段沿管轴线剖面为梯形。 优选地，所述渐縮段母线为流线形。
优选地，所述渐扩段的下方还设有一下直管段，排气孔设在下直管段上， 排气孔上缘所在的平面不低于渐扩段下底面。
优选地，所述排气孔上缘所在平面与喷气管底面的垂直距离小于渐扩段 轴向长度的1/3。
本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下 优点和积极效果
1. 有效缓解了排气孔附近流线急剧偏转的情况，减小或消除了排气孔内 侧上缘旋涡区的产生，克服了传统鼓泡塔采用的直管型喷气管的缺陷。
2. 喷气管下部的渐扩型结构，减小或消除了排气孔内侧上缘旋涡区的产 生，从而降低了排气孔附近的局部阻力损失，削减了增压风机功耗。
3. 喷气管下部的渐扩型结构，减小或消除了排气孔内侧上缘旋涡区的产 生，从而缓解甚至避免了旋涡区处壁面的结垢沉积情况，确保了鼓泡类吸收塔的长期、稳定运行。
4. 减小或消除了排气孔内侧上缘旋涡区的产生，从而改善了排气孔处内 壁面的磨损情况，延长了喷气管的使用寿命。
5. 喷气管采用先渐縮后渐扩的结构，使得该种喷气管与传统的直管型喷 气管具有同样紧凑、占用空间小的优点；采用该种喷气管的鼓泡塔直径小， 占地面积小。
图1为现有技术的喷气管结构示意图； 图2为现有技术的排气孔处局部放大的流场矢量图； 图3为本实用新型的一种直扩型喷气管的结构示意图； 图4为本实用新型的另一种直扩型喷气管的结构示意图； 图5为本实用新型的一种流线型喷气管的结构示意图； 图6为本实用新型的另一种流线型喷气管的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一处理烟气量为90000m3/h的烟气脱硫工业试验装置，试验用烟气取自 某烧结机排放的真实烟气，烟气温度为H0 15(TC，其中S(V浓度为300 800mg/Nm3，烟尘浓度为80 300mg/Nm3。脱硫塔为自主开发的鼓泡型吸收塔， 直径4m，基准浆液位为3. 8m，喷气管共44根，采用图4所示的喷气管结构， 其中l为上直管段，2为渐縮段，3为渐扩段，4为排气孔，5为下直管段。 喷气管材质为玻璃钢。上直管段1下方设有渐扩段，在本实施例中，该渐扩 段3沿管轴线剖面为梯形，即呈直扩型结构，渐扩段的最大直径不大于上直 管段的直径。该渐扩段3的上方为渐縮段，在本实施例中，该渐縮段2沿管 轴线剖面为梯形。喷气管上直管段1直径200mm，上直管段1长lm，渐縮段 2长0.4m，渐扩段3长0.6m，渐扩段3的渐扩角范围是10 150° ，优选为 30 100°，在本实施例中，该渐扩角a为40°。排气孔形状可以为圆形、椭 圆形、矩形、水滴形、键槽形等形式，在本实施例中，排气孔4为圆形，排 气孔4直径40mm。每根喷气管下部均布有10个排气孔，排气孔上缘所在的平面不低于渐扩段的下底面，在本实施例中，排气孔4上顶部所在平面与渐 扩段3底平面重合。渐扩段的下方设有一下直管段，排气孔设在该下直管段 上，该下直管段与喷气管上直管段管径一致，在本实施例中，渐扩段3下部 的下直管段5长0.5m的，其直径也为200mm，与上直管段1 一致；该下直管 段5外侧用玻璃钢材质的格栅加固，以防气泡喷射过程中产生谐振，损坏喷 气管。试验过程中，烟气经过冷却预处理降温到8(TC后，进入塔内的喷气管。 脱硫吸收剂采用325目石灰石粉，配置成15%的吸收剂浆液供入吸收塔，浆 液耗量为240 500kg/h，石灰石耗量为34. 6 72. 2kg/h。排出的20%wt石膏 量为0. 3 0. 6 mVh。氧化空气量为3 m7min，氧化空气压头46kPa。
经测定，该吸收塔的脱硫效率达95%以上，除尘效率达90%，塔体阻损在 2400 2600Pa，对应的Ca/S为1. 03。连续运行2个月以上，未发现喷气管 排气孔附近有结垢现象发生，整套系统未因塔内结垢问题而造成非正常停机。 以上是本实用新型的一个较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于 此。
另一种直扩型喷气管参见图3。其结构包括四部分喷气管上直管段l、 渐縮段2、渐扩段3、排气孔4。上直管段一般为圆管；渐縮段沿管轴线剖面 为梯形。渐扩段沿管轴线剖面同样为一梯形结构，其渐扩角a (即梯形两边 的夹角)可在10 150。范围内，达到最佳流动效果的渐扩角ct在30 100° 范围内。排气孔4位于渐扩段3下部，各排气孔4中心所在的平面与管轴线 正交。排气孔上缘所在平面与喷气管底面的垂直距离小于1/3的渐扩段轴向 长度，以避免排气孔处于渐扩段入口处的旋涡区。排气孔形状可以为圆形、 椭圆形、矩形、水滴形、键槽形等形式。喷气管的材质可以为各种耐磨、耐 腐蚀的金属或非金属材料。
一种流线型喷气管参见图5。其结构包括四部分组成喷气管的上直管 段l、渐縮段2、渐扩段3、排气孔4。上直管段一般为圆管；渐縮段2沿管 轴线剖面为梯形。渐扩段3的母线为流线形，其渐扩角e可在10 150。范围 内，达到最佳流动效果的渐扩角e在30 100。范围内。排气孔4位于渐扩段 下部。排气孔4上缘所在平面与喷气管底面的垂直距离小于1/3的渐扩段轴 向长度，以避免排气孔处于渐扩段入口处的旋涡区。排气孔形状可以为圆形、 椭圆形、矩形、水滴形、键槽形等形式。喷气管的材质可以为各种耐磨、耐腐蚀的金属或非金属材料。另一种流线型喷气管参见图6。其结构与图5所示的流线型喷气管相似， 仅在渐扩段3下方再连接一截下直管段5，其直径不大于喷气管上直管段的 直径。这段下直管段的作用是为了加强喷气管的强度， 一般在其上安装固定 格栅，以防烟气喷入浆液过程中发生谐振，造成喷气管损坏。对于此种喷气 管，其排气孔上缘所在平面不低于渐扩段下底面。为保证鼓泡类吸收塔的稳定、高效运行，所述渐縮渐扩型喷气管需满足 以下参数条件喷气管直管段直径 100 500mm 喷气管直管段流速 10 50m/s
权利要求1.一种烟气喷气管，包括喷气管上部的上直管段，其特征在于上直管段下方依次设有渐缩段和渐扩段，渐扩段的下部开有若干排气孔。
2. 如权利要求2所述的烟气喷气管，其特征在于所述渐扩段的最大直径不 大于上直管段的直径。
3. 如权利要求1或2所述的烟气喷气管，其特征在于所述渐扩段沿管轴线 剖面为梯形。
4. 如权利要求1或2所述的烟气喷气管，其特征在于所述渐扩段母线为流 线形。
5. 如权利要求3所述的烟气喷气管，其特征在于所述渐扩段的渐扩角范围是10 150°。
6. 如权利要求5所述的烟气喷气管，其特征在于所述渐扩段的渐扩角范围是30 100°。
7. 如权利要求1所述的烟气喷气管，其特征在于所述渐缩段沿管轴线剖 面为梯形。
8. 如权利要求1所述的烟气喷气管，其特征在于所述渐縮段母线为流线 形。
9. 如权利要求1所述的烟气喷气管，其特征在于所述渐扩段的下方还设有 一下直管段，排气孔设在下直管段上，排气孔上缘所在的平面不低于的渐 扩段下底面。
10. 如权利要求9所述的烟气喷气管，其特征在于所述排气孔上缘所在平面 与喷气管底面的垂直距离小于渐扩段轴向长度的1/3。
专利摘要本实用新型公开了一种烟气喷气管，包括喷气管上部的上直管段，上直管段下方依次设有渐缩段和渐扩段，渐扩段的下部开有若干排气孔。该种喷气管使得排气孔处流线急剧偏转的情况得以有效缓解，从而减小或消除了排气孔内侧上缘旋涡区的产生，起到降低气动阻力、防止排气孔口结垢及缓解孔口处壁面磨损的作用，从而确保了吸收塔长期、稳定的运行。同时该种喷气管占用空间小，有利于吸收塔内喷气管阵列的紧凑排布。
文档编号B01D53/18GK201143417SQ20072019943
公开日2008年11月5日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者刘燕燕, 刘道清, 瑜 林, 沈晓林, 王如意, 磊 石, 石洪志, 顾德仁 申请人:宝山钢铁股份有限公司