专利名称：列管式对流接触装置及管式对流接触器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接触与分离装置，具体涉及一种列管式对流接触装置及管式对流接触器。
背景技术：
静态混合器是20世纪70年代初开始发展的一种先进混合器，不仅应用于混合过程，而且可以应用于与混合-传递有关的过程，包括气/气混合、液/液萃取、气/液反应、强化传热及液/液反应等过程。因此静态混合器广泛应用于塑料、化工、医药、矿冶、食品、日化、农药、电缆、石油、造纸、化纤、生物、环保等多个行业。由于该产品耗能低、投资省、效果好、见效快，为用户带来了可观的经济效益。静态混合器的混合过程是由一系列安装在空心管道中的不同规格的混合单元进行的。由于混合单元的作用，可以使流体时而左旋，时而右转旋，在混合过程中，不仅将中心流体推向周边，而且将周边流体推向中心，从而形成良好的混合效果。日本专利公报(专利申请公告昭52-17264)公开了一种“混合器”，其中记载了:“在图1及图2中，普通的圆柱形的空心管10是将流体成分A和B在管内流动，并完全混合的导管。流体成分A、B从上游端12引入，成为流体成分A、B完全混合后的均匀流体16从下游端14排出。在导管10中，依次设置了一系列多个弯曲的单元片20，21，……30。各单元片是用与导管10内径几乎相等的宽度(不一定是必须条件)，长度为宽度的1.25倍至几倍的薄板制成的。将该薄板扭曲 ，其上游端及下游端分别几乎成为直线，两者相互构成了某个角度。这个角度，如同亚美尼爱茨等的众所周知的事例中详细叙述，可以在约60° -120°之间选择。这些单元片，如图2所示，相邻排列的单元片每一对的前面单元片的后端32和后续的单元片的前端34，按下列所示要求排列:仅仅相隔了预先设定的距离D，并且，同样地，如下所述，仅仅错开了预先设定的角度α (参考第3图)。在图3中，分别用1、2表示后端32的上下端，分别用3、4表示前端34对应的两端，那么角度α就构成了圆弧1_4的角度。后端32和前端34之间形成了中间腔36。各单元片相对于相邻的单元片，分别按相反方向扭转，经过单元片流动的流体的旋转方向经每一个单元片而发生反转。”、“为了最大限度地发挥混合作用效果，在前端34将中间腔36的流体的旋流捕获、分开时，必须沿着与上游侧的单元片后端32将流体分开的直线相垂直的直线，将旋流进行分开(参考第I图、第2图及第3图)。因此，这种场合，角度α，从90°开始仅仅以流体离开后端32后到达前端34之间，在中间腔36内旋转的角度来错开的。在按本发明的任意装置中，为了找出该角度α，必须首先确定运转本装置时的特定雷诺数。随后，如上所述，确定特性流体旋流节距曲线。按照第6图的原则，选定依次排列的单元片的特定间距，决定下游侧的单元片的前端位置，该前端处于旋流节距曲线上的哪个位置。该位置，假如处于曲线上的波腹点，则流体，离开上游侧的元件片的后端之后旋转了 90°，因此，角度α成为180°。而且，假如到达了交点位置，角度α就变成了 90°。即下游侧的单元片的前端位置，从交点开始向下游方向移动I个节距，经过波腹点到达下一个交点之间的角度α从90°变化到180°，进而再变化到90°。”、“为了制造具有任意特性雷诺数的混合器，例如第4图所示，可以组件装配来得到。将各弯曲的单元片、即混合板分别先装入到各个短管中，将右旋的单元片20装入到管子38中，将左旋单元片21装入到管子40中。单元片依次排列的每对间的间距，由插入到管子38和40之间的管子42的长度来确定。根据本发明的原理，预先确定间距后，决定管子42的长度，按第4图所示的顺序，将管子38、42和40装配固定。同样地，预先确定了角度α后，各管子38、40、42相对地绕轴线旋转，获得所要求的角度α之后，将管子38、40保持在该位置，将所有零件固定。按照管子38、40、42的材质，采用钎焊、焊接、粘结、塑料固定、夹具、及其他方法，将各管子固定。”由此可以看出，影响该混合器使用效果的参数较多，需要确定角度α，知道相关的雷诺数，还需选定依次排列的单元片的特定间距，因此制作该混合器的要求较高；为了制作制造具有任意特性雷诺数的混合器，采用组件装配来得到，这种方式较为复杂。中国专利文献CN201291118Y (专利申请号为ZL200820210217.5)公开了“一种工业炉窑用脱硫除尘装置”，其中记载了 “本实施例的脱硫除尘装置使用时，通过水泵将冷却水泵入上进水管1-2-1和下进水管1-2-2,冷却水流出进水管1-2后,进入接触式冷却喷淋装置1-3中，冷却水在重力作用下由上至下经过接触式冷却喷淋装置1-3，其中由上进水管
1-2-1进入接触式冷却喷淋装置1-3的冷却水由列管1-5的各单管的进水部1-6的进水口
1-6-1进入各单管而沿各单管的内壁流下，由第二进水管1-2-2进入接触式冷却喷淋装置
1-3的冷却水进入壳体1-1的位于上管板1-4-1与第二上管板1-4-2之间的空腔中、再流过下管板1-4-2的管孔1-4-3的孔壁与相应的单管外壁之间的间隙、沿各单管的外壁流下，这些沿单管的内外壁流下的冷却水在单管下端汇聚后，呈喷淋状落下而离开接触式冷却喷淋装置1-3”和“当烟气与水蒸气的混合气向上进入接触式冷却喷淋装置1-3后，一部分混合气直接进入列管1-5的各单管的内腔，而与进入接触式冷却喷淋装置1-3的各单管的内腔中的冷却水相接触，另一部分混合气则进入列管1-5的单管之间的空间而与沿各单管外壁流下的冷却水相接触，混合气与冷却水在接触过程中则被冷却水吸收了一部分二氧化硫和吸附了一部分烟尘颗粒。”由此看出，烟气与水蒸气的混合气的向上运动是直线上升，冷却水是垂直落下或沿管壁流下，二者在相互接触的过程中，接触时间较短，而且接触面积相对较小，冷却、除尘和除有害气体的效果受到一定影响。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种结构简单，使用中对流的流体接触时间长的管式对流接触器。本发明的第二目的是提供一种结构简单，使用中对流的流体接触时间长的列管式对流接触装置。实现本发明第一目的的基本技术方案是:一种管式对流接触器，其结构特点是:包括旋转导流板和单管。单管为圆柱壳形，旋转导流板为将板体长度方向的一端以板体长度方向的中央直线为轴线旋转90度至7200度形成的扭转板。旋转导流板的板体的宽度与单管的内径相对应。旋转导流板轴向设置在单管中。以上述管式对流接触器的基本技术方案为基础的技术方案是:单管为钢制的圆柱壳形一体件，单管的上下向的长度等于旋转导流板的长度的I至3倍。
实现本发明第二目的的基本技术方案是:包括一组管式管式对流接触器、上管板和下管板。各管式对流接触器结构形状相同，各管式对流接触器均包括旋转导流板和单管。单管为圆柱壳形，旋转导流板为将板体长度方向的一端以板体长度方向的中央直线为轴线旋转90度至7200度形成的扭转板。旋转导流板的板体的宽度与单管的内径相对应。旋转导流板轴向设置在单管中。上管板和下管板的形状相应，且均水平设置。各单管均铅垂设置，各单管均由其上部外壁密闭固定连接在上管板上，且各单管的上端口均在同一水平面上。各单管均由其下部外壁密闭固定连接在下管板上。列管式对流接触装置铅垂设置在相应的用于流体流动空间的铅垂设置的管道中，且由其上下管板的周边外侧与该管道的内壁密闭固定连接，从而形成列管式对流接触装置。以上述列管式对流接触装置的基本技术方案为基础的进一步技术方案是:单管为钢制的圆柱壳形一体件，单管的上下向的长度等于旋转导流板的长度的I至3倍。上管板上设有一个位于中央的中央进水管孔和一组位于中央进水管孔周边的均匀分布的上板管孔。下管板上设有一组下板管孔，每个下板管孔与相应一个上板管孔相对应。上管板和下管板均水平设置，各自由其圆周侧面与相应的用于流体流动空间的铅垂设置的管道的内壁密闭固定连接，且下管板的每个下板管孔与相应一个上板管孔同轴设置，下板管孔的个数少于上板管孔的个数4至30个。上述列管的每根单管从下向上依次穿过相应的下管板的下板管孔和上管板的上板管孔，每根单管的管体的上下端均开口，每根单管的上端向上伸出上管板，且所有单管的上端口均处在同一水平面上，每根单管的下端向下伸出下管板。列管的每根单管均密闭固定连接在下管板和上管板上，从而在列管的各单管、上管板、下管板和相应的用于流体流动空间的铅垂设置的管道之间形成液体储仓。以上述列管式对流接触装置的进一步技术方案为基础的技术方案是:列管式对流接触装置还具有缓冲器。缓冲器的外形为尖角部位朝向上方的锥形。缓冲器位于下管板的中心位置，且缓冲器的底部边缘部位与下管板密闭固定连接。以上述列管式对流接触装置的技术方案为基础的技术方案是:所述水流缓冲器为圆锥壳形的钢制一体件或正四棱锥壳形的钢制一体件。本发明具有积极的效果:
(I)本发明的管式对流接触器的结构简单，使用时，沿铅垂方向设置，液体从上方进入对流接触器中并在重力作用下下落，气体从下方进入对流接触器，因此相互间的相对运动的速度较大，再加上旋转导流板的导流及延长距离的作用，使液体与气体能进行全面的、较长时间的接触和快速的混合。(2)本发明的列管式对流接触装置应用在工业炉窑的脱硫除尘装置中时，由于炉窑的烟气的温度通常均大于400°C，最高可达1000°C，并带有一定的压力，而液态水则是存放于水池中的自然状态下的水，水的温度与环境温度基本相同。由水泵将上述液态水通过进水管送入水冷却仓(也即液体储仓)，经过列管式对流接触装置时，从各管式对流接触器的单管的上端口在重力作用下向下流动，一部分液态水从各管式对流接触器的相应的单管的内壁流下，另一部分液态水由于受到各管式对流接触器的单管中的旋转导流板的引导，沿着旋转导流板的板体呈旋转状向下流动，这些从单管流下的液态水在单管下端口汇聚后，呈旋转喷淋状落下而离开列管式对流接触装置。带有一定压力的烟气则由各管式对流接触器的单管的下端口进入列管式对流接触装置，烟气由下向上进入各管式对流接触器的单管的下端口后，由于受到旋转导流板的导流作用，沿旋转导流板的板体旋转发散向上运动，不仅延长了运动的行程，而且在运动过程中与单管中的液态水在旋转状态下相互对流而充分接触，使得烟气在单管中的停留时间进一步延长，而在旋转式运动、直接对流接触和水的相变三种方式下进行除尘和脱硫等，从而除尘除有害气体的效率极高以及充分混合后使得烟气的温度快速下降。水的相变包括液态水与烟气交换热量相变成水汽，大部分水汽受液态水冷却又相变为温度较高的液态水的过程，在该两个相变过程中，使得大量的烟尘微粒和二氧化硫、二氧化碳等气体被液态水吸收。( 3 )本发明的管式对流接触器使用时还具有分离、过滤的作用，可以通过液体将相应的气体中夹杂的微颗粒和其它气体分离、过滤出来，起到净化气体的作用。因此本发明的管式对流接触器可广泛应用在粉尘除尘、有机化工气体吸收、用气体做催化剂对液体进行反应、焦化废气中的粗苯回收、钢厂的粉尘除尘、矿棉烧结中的粉尘除尘、燃烧气体产生的刺激性气味用水吸收、高沸点有机溶剂和低沸点有机溶剂互溶及车间挥发性气体的处理等众多领域。
图1为本发明的管式对流接触器的俯视示意 图2为图1中的旋转导流板的立体示意 图3为本发明的列管式对流接触装置应用在工业炉窑的脱硫除尘装置中的示意 图4为图1中的列管式对流接触装置的上管板的示意 图5为图1中的列管式对流接触装置的下管板的示意 图6为图3中的缓冲器的俯视示意 图7为图3中的菱形孔状平面网的示意 图8为图3中的A处的放大示意 图9为“井”字形安装架的示意 图10为第四安装架的示意 图11为第五安装架的示意 图12为另一种结构的水流缓冲器的俯视示意图。上述附图中的标记如下:
壳体部件1，外壳11，主筒体11-1，筒体主部11-1-1，变径连接部11-1-2，气体出口部11-1-3，底板11-2，密封板11-3，人孔12，第一人孔12_1，第二人孔12_2，第三人孔12_3，第四人孔12-4，排污管13，进水管14，阀门15，
烟气导入装置2，外筒21，烟气进口 21-1，内筒22，上部筒体22-1，下部筒体22-2，第一阻挡帽23，第二阻挡帽24，水流旋转板24-1，连接杆25，下连接杆25_1，上连接杆25_2，支撑板26，下支撑板26-1，上支撑板26-2，第一烟气通道27，第二烟气通道28，
网管式对流接触装置3，第一网管式对流接触装置301，第二网管式对流接触装置302，第三网管式对流接触装置303，旋转导流板31，网管32，菱形孔状平面网33，
列管式对流接触装置4，旋转导流板41，单管42，上管板43，上板管孔43-1，中央进水管孔43-2，下管板44，下管板孔44-1，缓冲器45，液体储仓46，水汽捕集装置5，第一水汽捕集装置51，折弯部51-1，第二水汽捕集装置52，
安装架6，第一安装架61，第二安装架62，第三安装架63，第四安装架64，第五安装架
65，
脱硫除尘装置100，轴线200，主腔体300。
具体实施例方式(实施例1，管式对流接触器)
见图1和图2，本实施例的管式对流接触器包括旋转导流板41和单管42。旋转导流板41为金属材质制成的一体件(本实施例为钢制一体件)。旋转导流板41为将板体长度方向的一端以板体长度方向的中央直线为轴线200旋转90度至7200度(本实施例为450度)而得到的扭转板。单管42为钢制的圆柱壳形一体件，其筒径内径与相应的旋转导流板41的板体的宽度相对应，单管42的上下向的长度等于旋转导流板41的长度的I至3倍(本实施例为2倍)。旋转导流板4 1轴向焊接固定在单管42中。旋转导流板41的制作方法是:将长条形的板体的长边方向的一端用夹具夹紧固定，然后在板体上套上一根与其短边宽度相应的内径的圆柱壳形的圆管，且将长条形的板体的另一端伸出圆管外，并用相应的夹具将长条形的板体的该端也夹紧。保持其中一端固定不动，旋转另一端的夹具使板体沿长度方向的中央直线为轴线相应的旋转，从而制得相应的旋转导流板41。(实施例2，列管式对流接触装置)
见图3至图6，列管式对流接触装置4为列管式旋转对流接触式管状冷却混合装置，该列管式对流接触装置4具有一组管式对流接触器、上管板43、下管板44和缓冲器45。各管式对流接触器采用实施例1所述的管式对流接触器。该装置在使用中，液态水由上向下从各单管中以旋转方式流过，烟气由下向上从各单管中也以旋转方式流过且与液态水相互在旋转中对流和接触。各管式对流接触器铅垂设置，且相互间平行。上管板43上设有一个位于中央的中央进水管孔43-2和一组位于中央进水管孔43-2周边的均匀分布的上板管孔43-1 (见图4)。下管板44上设有一组下板管孔44-1 (见图5)，每个下板管孔44-1与相应一个上板管孔43-1相对应。上管板43和下管板44均水平设置,各自由其圆周侧面与外壳11的主筒体11-1的内壁密闭固定连接，且下管板44的每个下板管孔44-1与相应一个上板管孔43-1同轴设置，下板管孔44-1的个数少于上板管孔43-1的个数4至30个(本实施例为18个)。见图1，每个管式对流接触器从下向上依次穿过相应的下管板44的下板管孔44-1和上管板43的上板管孔43-1，每个管式对流接触器的单管42的管体的上下端均开口，各单管42的上端向上伸出上管板43，且所有单管42的上端口均处在同一水平面上，各单管42的下端向下伸出下管板44。每根单管42均密闭固定连接在下管板44和上管板43上，列管式对流接触装置4铅垂设置在相应的用于流体流动空间的铅垂设置的管道中，且由其上下管板的周边外侧与该管道的内壁密闭固定连接。见图3和图6，列管式对流接触装置4的缓冲器45为四棱锥壳形的钢制一体件，其尖角部位朝向上方。缓冲器45位于下管板44的中心位置，且缓冲器45的底部边缘部位与下管板44密闭固定连接。
(实施例3，列管式对流接触装置)
见图12，本实施例其余部分与实施例1相同，其不同之处在于:缓冲器45为一个圆锥壳形的钢制一体件。(应用例1、工业炉窑的脱硫除尘装置)
见图3，本应用例的工业炉窑的脱硫除尘装置100包括壳体部件1、烟气导入装置2、网管式对流接触装置3、列管式对流接触装置、水汽捕集装置5和安装架6。壳体部件I包括外壳11、人孔12、排污管13、进水管14和阀门15。烟气导入装置2、网管式对流接触装置
3、列管式对流接触装置4、水汽捕集装置5和安装架6均位于壳体部件I的外壳11中。列管式对流接触装置采用实施例2所述的列管式对流接触装置4。列管式对流接触装置4铅垂设置在壳体部件I的外壳11的主筒体11_1中，从而下管板44和外壳11的主筒体11-1之间形成液体储仓46 (本应用例的液体为水，因此也称为水冷却仓)。见图3，壳体部件I的外壳11包括主筒体11-1、底板11_2和密封板11_3。上述主筒体11-1、底板11-2和密封板11-3均由钢板制成。主筒体11-1由按照从下至上的次序依次密闭固定连接的筒体主部11-1-1、变径连接部11-1-2和气体出口部11-1-3组成。筒体主部11-1-1和气体出口部11-1-3均为铅垂设置的圆柱壳体，且筒体主部11-1-1的直径大于气体出口部11-1-3的直径。变径连接部11-1-2为上小下大的圆台壳体，其下端口与筒体主部11-1-1的上端口相配合，变径连接部11-1-2的上端口与气体出口部11-1-3的下端口相配合。气体出口部11-1-3的上端口也即主筒体11-1的上端口为气体出口。底板11-2为水平设置的圆环形板体；底板11-2由其外侧周边连接在主筒体11_1的下端口上。密封板11-3为倾斜设置的上小下大的基本呈椭圆台形的壳体，并在最低位置处设有出水口。密封板11-3位于主筒体11-1的下部，且由其外侧周边密闭固定在主筒体11-1的内壁上。壳体部件I的人孔12即为供人进出的带有盖的由钢板制成的孔道。人孔12有2至10个，本应用例中人孔12有4个，按照从上至下的次序依次设置在外壳11的主筒体11-1上，且位于主筒体11-1的外部。排污管13有I个,排污管13为直角形弯管。排污管13的作为进水口的上端口与密封板11-3的位于最低处的出水口密闭固定连接，从而使得排污管13与外壳11的内腔相通。排污管13的作为出水口的左端口穿过外壳11的主筒体11-1。见图3，烟气导入装置2包括进烟筒21、内筒22、第一阻挡帽23、第二阻挡帽24、连接杆25和支撑板26。进烟筒21、内筒22、第一阻挡帽23和第二阻挡帽24均为钢制一体件。烟气导入装置2的连接杆25按照所处的上下位置的不同，分为下连接杆25-1和上连接杆25-2，下连接杆25-1有3至8根，上连接杆25_2有3至8根，均为钢制一体件，本应用例中下连接杆25-1和上连接杆25-2均各有4根。烟气导入装置2的支撑板26按照所处的上下位置的不同，分为下支撑板26-1和上支撑板26-2，下支撑板26-1有3至8块，上支撑板26-2有3至8块，均为钢制一体件，本应用例中下支撑板26-1和上支撑板26_2均各有4块。烟气导入装置2的进烟筒21也即外筒，外筒21为铅垂设置的具有上下端口的圆柱形壳体，且与主筒体11-1同轴线设置。外筒21从下至上依次从环形底板11-2和密封板11-3的中央穿过，且外筒21与密封板11-3内侧周边密闭固定连接。内筒22由位于上侧的圆柱壳形的上部筒体22-1和从下方连接在上部筒体22_1上的上大下小的圆台壳形的下部筒体22-2构成。每根下连接杆25-1由其各自的一端焊接固定在内筒22的下部筒体22-1的外壁的按照下连接杆25-1的数量进行等分(也即四等分)的相应一处，每根下连接杆25-1由其各自的另一端焊接固定在外筒21上部的内壁上，且内筒22与外筒21同轴线设置。第一阻挡帽23是设有上下端口的上表面内高外低的结构件，本应用例优选上小下大的圆台形壳体。第一阻挡帽23套在内筒22上，且由其上端口与内筒22密闭固定连接。第一阻挡帽23的下端口的半径与外筒21的筒径相应。每根上连接杆25-2的一端焊接固定在内筒22的上部筒体22-1的外壁的按照上连接杆25-2的数量进行等分(也即四等分)的一处，每根上连接杆25-2各自的另一端焊接固定在外壳11的主筒体11-1的内壁上。4块下支撑板26-1的形状均为L形，每块下支撑板26_1由其各自的下部的朝向内侧的一端焊接固定在外筒21的外壁上部的按照下支撑板26-1的数量进行等分(也即四等分)的相应一处，每块下支撑板26-1由其各自的上端焊接固定在第一阻挡帽23的内壁下部的按照下支撑板26-1的数量进行等分(也即四等分)的相应一处，从而使第一阻挡帽23位于外筒21的上方的中央将外筒21的上端口相应部位遮住，且在第一阻挡帽23、外筒21和内筒22之间形成环柱状的第一烟气通道27。第二阻挡帽24是设有下端口且无上端口的上表面内高外低的结构件，本应用例优选圆锥形壳体。第二阻挡帽24的下端口的半径与内筒22的上端口的半径相应。每块上支撑板26-2的形状均为长条平板形，4块上支撑板26-2由其各自的上端焊接固定在第二阻挡帽24的内壁下部的按照上支撑板26-2的数量进行等分(也即四等分)的相应一处，每块上支撑板26-2由其各自的下端焊接固定在烟气导入装置2的内筒22的外壁的上部上，从而使第二阻挡帽24位于内筒22上方的中央将内筒22的上端口遮住，且在第二阻挡帽24与内筒22之间形成柱状第二烟气通道28，并且第二烟气通道28的下段被第一烟气通道27所包围。外壳I的主筒体11-1和密封板11-3与烟气导入装置2的外筒21、第一阻挡帽23、内筒22和第二阻挡帽24之间的空间形成了脱硫除尘装置100的主腔体300。见图3，安装架6是由角钢或槽钢按照纵横交错的方式相叠并焊接在一起的方式构成的构件。安装架6分为第一类安装架和第二类安装架。第一类安装架有I至5个(本应用例为3个)，按照从下至上的次序依次分为第一安装架61，第二安装架62，第三安装架63 ;第二类安装架有I至5个(本应用例为2个)，按照从下至上的次序依次分为第四安装架64和第五安装架65。其中的第一类安装架(也即第一安装架61、第二安装架62和第三安装架63)为由两纵两横4根槽钢焊接制成的“井”字形安装架(见图9)，其8个端头直接或通过钢制连接块焊接固定在外壳11的主筒体11-1的内壁上。第二类安装架(也即第四安装架64和第五安装架65)为由两纵两横4根槽钢焊接制成的“共字头”形的安装架(见图10和图11)，第四安装架64的6个端头直接或通过钢制连接块焊接固定在外壳11的主筒体
11-1的内壁上，且位于主筒体11-1的左部(见图10);第五安装架65的6个端头直接或通过钢制连接块焊接固定在外壳11的主筒体11-1的内壁上，且位于主筒体11-1的右部(见图11)。各安装架6水平设置，第一安装架61、第二安装架62和第三安装架63位于烟气导入装置2和列管式对流接触装置4之间，第四安装架64和第五安装架65位于列管式对流接触装置4的上方。见图3、图7和图8，网管式对流接触装置3为网管式旋转对流接触装置，也即该装置是一种在铅垂设置的不锈钢丝网制成的各网管32中设置旋转导流板31且将网管相互间紧密排布在菱形孔状平面网上的装置；所述旋转导流板31为将板体长度方向的一端以板体长度方向的中央直线为轴线200旋转一定角度而得到的扭转板，所述的一定角度的范围是90度至7200度；所述菱形孔状平面网放置在相应的安装架6的第一类安装架上。该装置在使用中，液态水由上向下从各网管32中通过旋转导流板31的导流以旋转方式流过、或者在网管32之间的空隙中向下滴落、或者在网管32的不锈钢丝网上形成水膜而向下流动，烟气由下向上从各网管32中以旋转方式流过且与液态水相互在旋转中对流和接触、或者在网管32之间的空隙中向上流动且与向下滴落的液态水对流和相互接触、或者由网管32外穿过网管32上的水膜流入网管32内、或者由网管32内穿过网管32上的水膜流入网管32外。网管式对流接触装置3设置在位于烟气导入装置2上方的相应的安装架6的第一类安装架上。网管式对流接触装置3包括网管式对流接触装置3有I至5个(本应用例为3个)，按照从下至上的次序依次分为第一网管式对流接触装置301，第二网管式对流接触装置302和第三网管式对流接触装置303。每个网管式对流接触装置3均包括旋转导流板31、网管32和菱形孔状平面网33。菱形孔状平面网33为由不锈钢丝制成的菱形网构成的整体呈圆形的具有菱形网孔的平面网，菱形孔状平面网33的直径与外壳11的主筒体11-1的内径相对应，菱形孔状平面网33铺设在第一安装架61上。旋转导流板31为将板体长度方向的一端以板体长度方向的中央直线为轴线旋转90度至7200度(本应用例为450度)而得到的扭转板。网管32为由不锈钢丝制成的菱形孔网卷绕成圆筒状构成，其筒径与相应的旋转导流板31的板体的宽度相对应，网管32的上下向的长度等于旋转导流板31的长度的I至3倍，且网管32的筒径大于菱形孔状平面网33的菱形网孔的较短的对角线的长度。每个网管式对流接触装置3的各个旋转导流板31设置在相应一个网管32中，每个网管式对流接触装置3的所有网管32铅垂设置且紧密排列在菱形孔状平面网33上，从而组成相应一个网管式对流接触装置3。网管式对流接触装置3的旋转导流板31的制作方法是:将长条形的板体的长边方向的一端用夹具夹紧固定，然后在板体上套上一根与其短边宽度相应的内径的圆柱壳形的圆管，且将长条形的板体的另一端伸出圆管外，并用相应的夹具将长条形的板体的该端也夹紧。保持其中一端固定不动，旋转另一端的夹具使板体沿长度方向的中央直线为轴线相应的旋转，从而制得相应的旋转导流板31。见图3，进水管14总体呈倒U形的钢制管体，也即进水管14由依次相连的内部铅垂管段、水平管段和外部铅垂管段构成。进水管14是使用时向列管式对流接触装置4供水的构件。进水管14的水平管段穿过外壳11的主筒体11-1的上部，进水管14的外部铅垂管段位于外壳11的主筒体11-1的外部,进水管14的内部铅垂管段处于外壳11的主筒体
11-1内部，进水管14的水平管段的处于主筒体11-1内的部分位于上管板43的上方，进水管14的内部铅垂管段从上向下穿过上管板43，包括下端出水口在内的下部位于水冷却仓46的内部中央，且其出水口位于缓冲器45的正上方。见图3，阀门15密闭固定连接在外壳11的主筒体11-1上，且阀门15的进水口与列管式对流接触装置4的水冷却仓46的下部相连通，阀门15的出水口位于外壳11的主筒体11-1外。见图3，水汽捕集装置5有I至5个(本应用例为2个)，按照从下至上的次序分为第一水汽捕集装置501和第二水汽捕集装置502。水汽捕集装置5均为由I至10层弓形的不锈钢丝网(本应用例为5层)叠放构成。水汽捕集装置5的不锈钢丝网的面积为外壳11的主筒体11-1的截面积的3/4至5/6 (本应用例为4/5)，且弓形外形与相应的安装架6的外部整体轮廓相对应。第一水汽捕集装置501的各层不锈钢丝网依次叠放铺设在第四安装架64上，第二水汽捕集装置502的各层不锈钢丝网依次叠放铺设在第五安装架65上，第一水汽捕集装置501和第二水汽捕集装置502之间的距离为5至15厘米(本应用例为8厘米)。不锈钢丝网的位于弓弦处的部位具有向下的折弯部51-1，折弯部51-1的上下向的长度小于2个相邻的水汽捕集装置5之间的间距。见图3，脱硫除尘装置I的4个人孔12按从下至上的次序依次分为第一人孔12_1，第二人孔12-2，第三人孔12-3和第四人孔12-4。第一人孔12_1的上下向的位置与烟气导入装置2的第二阻挡帽24相对应，第二人孔12-2的上下向的位置与第一网管式对流接触装置301的位置相对应，第三人孔12-3的上下向的位置与第二网管式对流接触装置302的位置相对应，第四人孔12-4的上下向的位置与第三网管式对流接触装置303的位置相对应。本应用例的脱硫除尘装置100使用时,通过水泵将冷却水泵入进水管14,冷却水流出进水管14、经过缓冲器45的缓冲后，进入列管式对流接触装置4的水冷却仓46中。当冷却水注满水冷却仓46后，受进水管14的进水压力的作用，冷却水由上管板43上的未安装管式对流接触器的上板管孔43-1溢出。当冷却水在上管板43的上表面溢至各单管42的上端口时，一部分冷却水将沿单管42的内壁流下，另一部分冷却水由于受到各单管42中的旋转导流板41的阻挡，将沿相应的旋转导流板41呈旋转状向下流出，这些从各单管42流下的冷却水在单管下端汇聚后，呈旋转喷淋状落下而离开列管式对流接触装置4，并继续旋转落下至第三网管式对流接触装置303。当冷却水在落入第三网管式对流接触装置303的各个网管32时，由于冷却水在下落时自身的旋转作用及各网管32中的旋转导流板31的旋转导流作用，会继续呈旋转发散状从各网管32中向外下方运动，当冷却水遇到网管32的菱形网状的不锈钢丝时，一部分冷却水会在网孔中形成水膜向下流动，另一部分则穿过水膜与相邻的相应的网管32中的冷却水混合后沿该相邻的网管32中的旋转导流板31继续运动。最后冷却水经菱形孔状平面网33的菱形网孔呈喷淋状继续下落。同样，冷却水在第二网管式对流接触装置302和第一网管式对流接触装置301中均以旋转方式流过。冷却水呈喷淋状离开第一网管式对流接触装置301后，一部分冷却水落下至第二阻挡帽24的上表面，再沿第二阻挡帽24的上表面从其边沿呈水幕状落下至第一阻挡帽23 ；一部分冷却水直接落下至第一阻挡帽23，然后和从第二阻挡帽24的上表面落下至第一阻挡帽23的冷却水混流后，再沿第一阻挡帽23的上表面从其边沿呈水幕状落下至外壳11的密封板11-3上，还有一部分冷却水从第一阻挡帽23与外壳11的主筒体11-1之间所形成的通道中落下直接到达密封板11-3上，这些落至外壳11的密封板11-3上的冷却水沿密封板11-3流入排污管13后，沿排污管13排出脱硫除尘装置100外。工业炉窑所产生的烟气从烟气导入装置2的外筒21的下端口由下至上进入烟气导入装置2中，由于内筒22的导入作用，一部分烟气流入第一烟气通道27，其余烟气流入第二烟气通道28。流入第一烟气通道27的烟气在进入脱硫除尘装置100的主腔体300时，先穿过四周的位于第一阻挡帽23与外壳11的密封板11-3之间的水幕而与冷却水相接触，该部分烟气在进入主腔体300后，再与第一网管式对流接触装置301落下的冷却水相接触。这一过程中，该部分烟气和与其相接触的冷却水发生热交换并被一部分冷却水带走一部分烟尘颗粒和吸收一部分二氧化硫，这部分冷却水下落到外壳11的密封板11-3上后流入排污管13，沿排污管13排出脱硫除尘装置100外；与烟气相接触的另一部分冷却水因热交换而吸热产生相变、成为水蒸气，在烟气的带动下水蒸气在流动中与烟气混合而成为混合气。流入第二烟气通道28的烟气在进入脱硫除尘装置100的主腔体300时，先穿过四周的位于第二阻挡帽24与第一阻挡帽23之间的水幕而与冷却水相接触，该部分烟气在进入主腔体300后，再与第一网管式对流接触装置301落下的冷却水相接触。这一过程中，该部分烟气和与其相接触的冷却水发生热交换并被一部分冷却水带走一部分烟尘颗粒和吸收一部分二氧化硫，这部分冷却水最终下落到外壳11的密封板11-3上后流入排污管13，沿排污管13排出脱硫除尘装置100外；与烟气相接触的另一部分冷却水因热交换而吸热产生相变、成为水蒸气，在烟气的带动下水蒸气在流动中与烟气混合而成为混合气。经烟气导入装置2出来的进入脱硫除尘装置100的主腔体300中的烟气与水蒸气成为混合气后，向上依次进入各网管式对流接触装置3后，一部分混合气直接进入各网管32的内腔，由于旋转导流板31的旋转导向作用将沿旋转导流板31向外上方向上呈旋转发散状上升而与网管32的内腔中的冷却水在相互旋转中对流和充分接触,一部分在网管之间的空隙中向上流动且与向下滴落的液态水对流和相互接触，还有一部分混合气则穿过网管上的水膜进入各相邻网管32之间的空隙或穿过网管上的水膜进入相邻的网管32中而与其中的冷却水充分接触，混合气中的水蒸汽在冷却水的冷却作用下，被冷却而发生相变成为液态的水，在液态水的生成过程中，混合气中的一部分二氧化硫被这些新生成的液态水滴吸收，而粒径较小的烟尘颗粒则被这些新生成的液态水滴吸附。因水蒸汽与烟气中的烟尘和二氧化硫气体混合在一起，所以，在水蒸汽相变成液态水滴时，可以很容易将临近的二氧化硫进行吸收，将临近的微小颗粒进行吸附，从而混合气与冷却水在接触过程中则被冷却水吸收了一部分二氧化硫和吸附了一部分烟尘颗粒，充分接触吸收和吸附效率较高。烟气从网管式对流接触装置3出来后会携带部分冷却水继续上升而进入列管式对流接触装置4，并直接进入的各单管的内腔，与进入列管式对流接触装置4的各单管的内腔中的冷却水在旋转中对流和充分接触，烟气与冷却水在接触过程中则继续被冷却水吸收残留的二氧化硫和吸附残留的烟尘颗粒。被烟气携带进入列管式对流接触装置4中的冷却水会融入列管式对流接触装置4中的冷却水，在融入的过程中，烟气中的二氧化硫也会被冷却水吸收，而粒径较小的烟尘颗粒则被这些冷却水吸附。这些吸收有二氧化硫和吸附有烟尘微小颗粒的冷却水则最终通过排污管13流出脱硫除尘装置100，从而烟气得到进一步净化。在列管式对流接触装置4中，冷却水对混合气的冷却方式有两种。一种方式是直接接触式冷却，进入各单管42之间的混合气，都与流经的冷却水直接接触而被冷却；第二种冷却方式是，对于直接进入各单管42内腔中的混合气来说，冷却水先流经水冷却仓46，然后再流入个单管，因此各单管的位于水冷却仓46中的部分始终处于与冷却水接触状态，从而水冷却仓46对各个单管起到了冷却作用，因此各单管的内部也始终处于温度较低的状态，烟气在流经过程中被降温。当烟气和向上穿过列管式对流接触装置4的各单管42后继续上升，在遇到水汽捕集装置5的各不锈钢丝网时，烟气和水蒸气的混合气中的水蒸气则凝结在不锈钢丝网上并逐渐形成大水滴而落下，最终由排污管13向下流出脱硫除尘装置100，烟气则成为较干燥的符合环保要求的气体由主筒体11-1的上端口向上排出脱硫除尘装置100。以上诸实施例及应用例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换和变化，例如上述旋转导流板41和单管42可以根据所需混合的流体的不同，采用相应的材质。具体应用过程中还可以根据上述实施例及应用例的启发进行相应的改造，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围之内。
权利要求
1.一种管式对流接触器，其特征在于:包括旋转导流板(41)和单管(42);单管(42)为圆柱壳形，旋转导流板(41)为将板体长度方向的一端以板体长度方向的中央直线为轴线(200)旋转90度至7200度形成的扭转板；旋转导流板(41)的板体的宽度与单管(42)的内径相对应；旋转导流板(41)轴向设置在单管(42)中。
2.根据权利要求1所述的管式对流接触器，其特征在于:单管(42)为钢制的圆柱壳形一体件，单管(42)的上下向的长度等于旋转导流板(41)的长度的I至3倍。
3.一种列管式对流接触装置，其特征在于:包括一组管式对流接触器、上管板(43)和下管板(44);各管式对流接触器结构形状相同，各管式对流接触器均包括旋转导流板(41)和单管(42);单管(42)为圆柱壳形，旋转导流板(41)为将板体长度方向的一端以板体长度方向的中央直线为轴线(200)旋转90度至7200度形成的扭转板；旋转导流板(41)的板体的宽度与单管(42)的内径相对应；旋转导流板(41)轴向设置在单管(42)中；上管板(43)和下管板(44)的形状相应，且均水平设置；各单管(42)均铅垂设置，各单管(42)均由其上部外壁密闭固定连接在上管板(43)上，且各单管的上端口均在同一水平面上；各单管(42)均由其下部外壁密闭固定连接在下管板(44)上；列管式对流接触装置(4)铅垂设置在相应的用于流体流动空间的铅垂设置的管道中，且由其上下管板的周边外侧与该管道的内壁密闭固定连接，从而形成列管式对流接触装置。
4.根据权利要求3所述的列管式对流接触装置，其特征在于:单管(42)为钢制的圆柱壳形一体件，单管(42)的上下向的长度等于旋转导流板(41)的长度的I至3倍；上管板(43)上设有一个位于中央的中央进水管孔(43-2)和一组位于中央进水管孔(43-2)周边的均匀分布的上板管孔(43-1);下管板(44)上设有一组下板管孔(44-1)，每个下板管孔(44-1)与相应一个上板管孔(43-1)相对应；上管板(43)和下管板(44)均水平设置，各自由其圆周侧面与相应的用于流体流动空间的铅垂设置的管道的内壁密闭固定连接，且下管板(44)的每个下板管孔(44-1)与相应一个上板管孔(43-1)同轴设置，下板管孔(44_1)的个数少于上板管孔(43-1)的个数4至30个； 列管的每根单管(42)从下向上依次穿过相应的下管板(44)的下板管孔(44-1)和上管板(43)的上板管孔(43-1 )，每根单管(42)的管体的上下端均开口，每根单管(42)的上端向上伸出上管板(43 )，且所有单管(42 )的上端口均处在同一水平面上，每根单管(42 )的下端向下伸出下管板(44);列管的每根单管(42)均密闭固定连接在下管板(44)和上管板(43)上，从而在列管的各单管(42)、上管板(43)、下管板(44)和相应的用于流体流动空间的铅垂设置的管道之间形成液体储仓(46 )。
5.根据权利要求4所述的列管式对流接触装置，其特征在于:列管式对流接触装置(4)还具有缓冲器(45);缓冲器(45)的外形为尖角部位朝向上方的锥形；缓冲器(45)位于下管板(44)的中心位置，且缓冲器(45)的底部边缘部位与下管板(44)密闭固定连接。
6.根据权利要求5所述的列管式对流接触装置，其特征在于:所述水流缓冲器(45)为圆锥壳形的钢制一体件或正四棱锥壳形的钢制一体件。
全文摘要
本发明公开了一种列管式对流接触装置，要点是包括一组管式对流接触器、上管板和下管板。各管式对流接触器结构形状相同，各管式对流接触器均包括旋转导流板和单管。单管为圆柱壳形，旋转导流板为将板体长度方向的一端以板体长度方向的中央直线为轴线旋转90度至7200度形成的扭转板。旋转导流板的板体的宽度与单管的内径相对应。旋转导流板轴向设置在单管中。上管板和下管板的形状相应，且均水平设置。各单管均铅垂设置，各单管均由其上部外壁密闭固定连接在上管板上，且各单管的上端口均在同一水平面上。各单管均由其下部外壁密闭固定连接在下管板上。
文档编号B01D47/00GK103203164SQ20121000705
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者姚立猛, 陈姚 申请人:常州市姚氏铸造材料有限公司