本实用新型涉及燃煤电厂环保和节能减排设备领域，具体的是一种配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔。
背景技术：
我国大中型燃煤电厂普遍采用石灰石-石膏湿法脱硫系统进行脱硫，喷淋浆液与来流烟气在脱硫吸收塔内逆向流动，烟气中的SO2被浆液滴吸收，实现烟气SO2排放达标。我国针对燃煤电厂大气污染物SO2的排放标准非常严格，为保证脱硫效果，电厂普遍采用单塔增大液气比或增设二级脱硫塔的措施，但相应而来的是脱硫系统能耗增加，厂用电率提高。因而，开发高效、低能耗的脱硫提效技术是十分必要的。并且，脱硫提效技术通常是基于增强气液混合、传质的机制，故还能同时提高喷淋浆液对烟气中粉尘的洗涤除尘效果，达到脱硫、除尘双提效的效果。
为增强脱硫效果、降低脱硫能耗，行业内提出了一些增强气液混合和传质效果的技术。典型的一种型式是在脱硫塔内增加一层或多层平板式的托盘(如中国专利CN204601981U，公开日期2015年9月2日，公开的《一种配置多层托盘的脱硫塔》)，该类托盘的基本结构为开有多个通孔(一般为圆孔)的平板。脱硫塔内喷淋的浆液落至平板上后，形成一定高度的持液层，浆液从通孔中下落，烟气则自下而上流过通孔。该技术可提高气液之间的传质效率，在液气比不变的情况下获得增大脱硫效率的效果。但其缺点在于，穿孔而上的烟气与穿孔而下的浆液完全逆流，烟气对持液层形成鼓泡式的托举作用，导致浆液下行不畅，在托盘上形成过厚的持液层，并带来如下不利后果：
1、较厚的持液层不容易破碎，与烟气接触的比表面积较低，传质效果差。
2、持液层增厚导致烟气流经托盘的压降增大，电厂引风机电耗增加。
3、持液层过厚可能导致托盘负荷超载，发生结构破坏。
技术实现要素：
为了解决现有脱硫塔脱硫效率低的问题，本实用新型提供了一种配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔，该配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔含有屋脊式托盘，托盘的孔板为倾斜式布置，落于孔板上的浆液沿平板表面流下，流经托盘开孔时由于流动的惯性而形成液膜，并与上行烟气形成非逆流式的交叉流动，液膜破碎成较小的液滴，可大幅增加气液接触面积。在同样的水平投影面积下，倾斜式托盘的开孔面积更大，相应地，气液接触面积大幅增加，液膜面积也更大，液膜更薄从而更易破碎，因此可显著增强浆液的脱硫和洗尘效果，而烟气流速也相应降低，流动阻力更小，故而能耗反而更低。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔，包括脱硫塔本体，脱硫塔本体内设有屋脊式托盘，屋脊式托盘呈波浪板式结构，在以X、Y、Z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，屋脊式托盘含有沿X轴方向依次排列的多个纵排单元，纵排单元呈长条形，纵排单元的长度方向与Y轴方向相同，纵排单元含有沿Y轴方向依次连接的多个孔板，孔板上设有沿Z轴方向贯通的开孔，沿Y轴方向，相邻的两个孔板之间设有隔板，沿X轴方向，每两个相邻的纵排单元组成一个屋脊式结构的纵排单元对，相邻的两个纵排单元对之间存在间隙。
孔板呈长方形结构，位于同一个纵排单元上的所有孔板均位于同一平面内，屋脊式托盘的边缘与脱硫塔本体的内表面连接。
孔板含有两个长侧边和两个短侧边，孔板的短侧边平行于Y轴，隔板为长条形，隔板位于相邻的两个孔板的长侧边之间，孔板固定于纵排单元的上表面。
每两个相邻的纵排单元之间设有横梁，横梁为长条形，横梁的长度方向与Y轴方向相同，纵排单元的上端与横梁的下端连接固定，隔板的上端与横梁的侧面连接固定。
开孔在孔板上呈均匀的行列排布，孔板与XY轴所在的平面之间的夹角为15°～75°，孔板的开孔率为10％～75％。
开孔为椭圆形，开孔在XY轴所在平面上的投影为标准的圆形，该圆形的直径为60mm～80mm，沿X轴方向，相邻的两个开孔之间的距离为80mm～100mm，沿Y轴方向，相邻的两个开孔之间的距离为150mm～200mm。
脱硫塔本体的下部外设有烟气入口，脱硫塔本体的下部内设有浆液池，脱硫塔本体的上部外设有烟气出口，脱硫塔本体内设有至少一个除雾器、至少一个喷淋层和至少一个屋脊式托盘，除雾器位于喷淋层的上方，屋脊式托盘位于喷淋层的下方。
脱硫塔本体内设有一个除雾器、两个喷淋层和三个屋脊式托盘，除雾器、第一个喷淋层、第一个屋脊式托盘、第二个喷淋层、第二个屋脊式托盘和第三个屋脊式托盘从上向下依次设置。
沿Z轴方向，第一个屋脊式托盘的波峰与第二个屋脊式托盘的波峰相对应，第一个屋脊式托盘的波谷与第二个屋脊式托盘的波谷相对应，第二个屋脊式托盘的波峰与第三个屋脊式托盘的波谷相对应，第二个屋脊式托盘的波谷与第三个屋脊式托盘的波峰相对应。
本实用新型的有益效果是：该配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔含有屋脊式托盘，托盘的孔板为倾斜式布置，落于孔板上的浆液沿平板表面流下，流经托盘开孔时由于流动的惯性而形成液膜，并与上行烟气形成非逆流式的交叉流动，液膜破碎成较小的液滴，可大幅增加气液接触面积。在同样的水平投影面积下，倾斜式托盘的开孔面积更大，相应地，气液接触面积大幅增加，液膜面积也更大，液膜更薄从而更易破碎，因此可显著增强浆液的脱硫和洗尘效果，而烟气流速也相应降低，流动阻力更小，故而能耗反而更低。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型所述配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔的总体示意图。
图2是屋脊式托盘的立体示意图。
图3是屋脊式托盘的俯视图。
图4是屋脊式结构的示意图。
图5是开孔为椭圆形的孔板。
图6是开孔为矩形的孔板。
图7是开孔为不规则形状的孔板。
图8是水平式托盘在浆液流量较小时的工作状态示意图。
图9是水平式托盘在浆液流量较大时的工作状态示意图。
图10是屋脊式托盘的工作原理示意图。
图11是两层屋脊式托盘顺排布置示意图。
图12是两层屋脊式托盘错排布置示意图。
1、烟气出口；2、屋脊式托盘；3、脱硫塔本体；4、浆液池；5、烟气入口；6、喷淋层；7、除雾器；
11、纵排单元；12、孔板；13、隔板；14、开孔；15、横梁；16、纵排单元对；
21、水平式托盘；22、烟气；23、液膜破碎；24、浆液；25、浆液滴；26、烟气鼓泡；27、持液层；28、液膜。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
一种配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔，包括筒状结构的脱硫塔本体3，脱硫塔本体3内设有屋脊式托盘2，屋脊式托盘2呈波浪板式结构，在以X、Y、Z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，屋脊式托盘2含有沿X轴方向依次排列的多个纵排单元11，纵排单元11呈长条形，每个纵排单元11的长度方向均与Y轴方向相同，纵排单元11含有沿Y轴方向依次连接的多个孔板12，孔板12上设有沿Z轴方向贯通的开孔14，沿Y轴方向，相邻的两个孔板12之间设有隔板13，沿X轴方向，每两个相邻的纵排单元11组成一个屋脊式结构的纵排单元对16，相邻的两个纵排单元对16之间存在间隙，如图1至图3所示。
其中，XY轴所在的平面为水平面，Z轴沿竖直方向设置。屋脊式结构的纵排单元对16如图4所示，两个互为镜像的纵排单元11的上端对应连接下端相互远离，从而形成了如图4所示的屋脊式结构的纵排单元对16。屋脊式结构的纵排单元对16可以使落于孔板12上的浆液沿孔板12表面流下，流经托盘开孔14时由于流动的惯性而形成液膜，并与上行烟气形成非逆流式的交叉流动，液膜破碎成较小的液滴，可大幅增加气液接触面积。
在本实施例中，孔板12呈长方形结构，位于同一个纵排单元11上的所有孔板12均位于同一平面内，屋脊式托盘2的边缘与脱硫塔本体3的内表面连接，脱硫塔本体3为圆筒形，其横截面为圆形，如图2和图3所示，屋脊式托盘2与脱硫塔本体3的内表面相匹配。孔板12含有两个长侧边和两个短侧边，孔板12的短侧边平行于Y轴，隔板13为长条形，隔板13位于相邻的两个孔板12的长侧边之间，孔板12固定于纵排单元11的上表面，隔板13将两个孔板12隔开，隔板13的长度与孔板12的长度相同。
在本实施例中，每两个相邻的纵排单元11之间设有横梁15，横梁15为长条形，横梁15的长度方向与Y轴方向相同，纵排单元11的上端与横梁15的下端连接固定，隔板13的上端与横梁15的侧面连接固定。
在本实施例中，开孔14在孔板12上呈均匀的行列排布，孔板12与XY轴所在的平面之间的夹角为15°～75°，优选孔板12与XY轴所在的平面之间的夹角为45°，孔板12的开孔率(等于孔板上通孔的面积之和与孔板总表面积之比)为10％～75％。开孔12的形状可以是圆形、椭圆形、矩形或多边形等，如图5至图7所示。
在本实施例中，优选开孔14为椭圆形，开孔14在XY轴所在平面上的投影为标准的圆形，该圆形的直径为60mm～80mm，沿X轴方向，相邻的两个开孔14之间的距离为80mm～100mm，沿Y轴方向，相邻的两个开孔14之间的距离为150mm～200mm，如图2和图3所示。
整个托盘可以看做由多个纵排单元11构成的波浪板。每个纵排单元11由多个共平面的孔板12、孔板12之间的隔板13构成。隔板13将纵排单元11中的相邻两个孔板12隔开，隔板13具有两方面的作用，一是分隔和均布浆液，使浆液流量在不同孔板12上都是基本相同的，二是起结构连接和加强筋的作用，使整个托盘结实而稳固。构成“∧”(屋脊式结构)的相邻两个纵排单元11由横梁15进行连接形成一个纵排单元对16。相邻两个纵排单元对16之间留有一定间距，形成溢流缝，防止浆液流量偏大时在相邻两个纵排单元对16之间的谷底处形成大量积液。
脱硫塔本体3的下部外设有烟气入口5，脱硫塔本体3的下部内设有浆液池4，脱硫塔本体3的上部外设有烟气出口1，脱硫塔本体3内设有至少一个除雾器7、至少一个喷淋层6和至少一个屋脊式托盘2，当脱硫塔本体3内仅设有一个除雾器7、一个喷淋层6和一个屋脊式托盘2时，除雾器7位于喷淋层6的上方，屋脊式托盘2位于喷淋层6的下方。
在本实施例中，脱硫塔本体3内设有一个除雾器7、两个喷淋层6和三个屋脊式托盘2，如图1所示，除雾器7、第一个喷淋层6、第一个屋脊式托盘2、第二个喷淋层6、第二个屋脊式托盘2和第三个屋脊式托盘2从上向下依次设置。沿Z轴方向，第一个屋脊式托盘2的波峰与第二个屋脊式托盘2的波峰相对应，第一个屋脊式托盘2的波谷与第二个屋脊式托盘2的波谷相对应，如图1和图11所示，第二个屋脊式托盘2的波峰与第三个屋脊式托盘2的波谷相对应，第二个屋脊式托盘2的波谷与第三个屋脊式托盘2的波峰相对应，如图1和图12所示。
所述配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔的工作过程如下：
喷淋层6喷出的浆液滴25在重力作用下下落至屋脊式托盘2的孔板12上。由于孔板12为倾斜式，孔板12上的浆液24将继续在重力作用下沿孔板12上表面向下流动，在流经孔板上的开孔14时，浆液24在惯性和表面张力的作用下，形成贴着开孔表面流动的液膜28。此时烟气22则从孔板12之下向上穿过开孔14，与液膜28形成交叉流动(二者的流向相互之间近似呈直角)。烟气22的流动使得液膜破碎23成液滴，表面积增加，使得气液的混合和传质效果得到较大程度增强，如图10所示。
与水平放置的孔板(水平式托盘21)相比，在相同的水平投影面积下，屋脊式托盘2的孔板12的开孔面积是水平式托盘的1/cosα倍，屋脊式托盘的气液接触面积更大(以α＝45°为例，屋脊式托盘开孔总面积是水平式托盘的1.41倍)。与此同时，烟气22穿过开孔14的流速是水平式托盘cosα倍，屋脊式托盘流速更低(以α＝45°为例，屋脊式托盘烟气流过开孔的流速是水平式托盘的0.71倍)，可延长气液接触时间，降低烟气压头损失。
屋脊式托盘较水平式托盘的优势还体现在，水平式托盘上的浆液仅在重力的静态作用下通过开孔流下，而屋脊式托盘上的浆液在倾斜孔板的上表面的流动中(遇到开孔之前)是逐渐加速的，这使得浆液流过开孔时容易形成薄的液膜。对于水平式托盘来说，喷淋层喷出的浆液流量较小时，托盘上的浆液将沿开孔的圆周边缘下落，不能沿开孔表面形成液膜，气液接触面积小。而当浆液的流量较大时，又由于烟气和浆液反方向逆流形成的托举作用，导致浆液下落不畅，在托盘上形成厚的持液层27，虽然较低流量时气液接触效果有所增强，但烟气流动阻力也显著增加。如图8和图9所示，其中含有烟气鼓泡26和浆液滴25。
下面介绍所述配置屋脊式托盘的湿法脱硫塔的具体使用方式：
例1：
60万千瓦机组的湿法脱硫塔，其脱硫塔本体3的内径为16m，共有4层喷淋层6，相邻两个喷淋层6的高度差为2m。在最下层喷淋层6之下2m处设置1层屋脊式托盘2，屋脊式托盘2共有16个纵排单元11，孔板12的宽W和孔板间距X均为1.414m，孔板12与水平面(XY轴所在的平面)的夹角α＝45°。孔板12的开孔14为椭圆形，短轴a为70mm，长轴b为99mm，水平投影为直径70mm的圆。开孔14呈错排排列，开孔14的横向间距c为140mm，开孔14的纵向间距(也即排与排的间距)d为140mm。相应地，孔板12的开孔率为28％。
例2：在例1的基础上，将孔板12的开孔14的形状更改为矩形，宽a为60mm，长b为120mm。开孔14呈错排排列，开孔14的横向间距c为90mm，开孔14的纵向间距(也即排与排的间距)d为180mm。相应地，孔板12的开孔率为44％。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。