一种用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔制造技术

本发明专利技术涉及一种用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔，所述方形填料塔包括位于烟气出口下端的吸收剂初始分布器、吸收剂初始分布器下端的竖板式填料以及位于方形填料塔塔底用于通入烟气二氧化碳的辐射导流式气体分布器；所述辐射导流式气体分布器包括气体进口管、蝶形底板、蝶形封板和若干辐射导流板；所述蝶形底板与气体进口管的出口连通；所述辐射导流板沿着气体进口管的出口径向设置于蝶形底板和蝶形封板之间。该方形填料塔解决了填料塔传质效率低、塔内气相分布不均和投资成本高等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔
本专利技术涉及烟气二氧化碳捕集装备
，具体涉及一种用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔。
技术介绍
火电厂烟气CO2排放量占工业CO2排放量的60％以上，因此火电厂烟气CO2减排研究的开展对于我国CO2减排具有重要意义。大规模捕集燃煤电厂CO2吸收塔常采用碳钢塔身、不锈钢塔内件和不锈钢规整填料，其投资成本占电厂烟气CO2化学法捕集系统投资的30～40％；塔径大、填料层高径比小，采用不锈钢规整填料对桁架支撑梁要求高；烟气通过气体分布器分布容易引起气体偏流和压降增大，影响气液两相在填料层的传质效果；电厂烟气CO2捕集过程采用方形钢筋水泥填料塔，为减弱气相分布的端效应，必须设置性能优良的进气初始分布器。电厂烟气CO2吸收塔一般采用常规孔板波纹填料，烟气与吸收溶液在填料板片上逆向流动进行传热、传热过程，吸收剂在重力作用下呈膜状沿波纹表面向下流动。吸收剂液膜沿波纹填料表面呈层流流动，液膜容易在波谷处积聚，使得液膜不能均匀地覆盖填料表面，同时波谷处液膜较厚、表面更新速度较慢，导致传质性能下降。因此，需要一种高比表面积、高成膜率、低压降和制造成本低廉的规整填料结构。中国专利技术专利ZL201210234334.6公开一种适应粘性吸收剂的有壁与无壁液膜交替的规整填料，包括液体收集-初分布件、液体均布件、结构化固体壁面以及孔洞组成，但上述填料尚存在着液膜均布较差和气液传质面积减小等一系列新的问题，所以始终未见大规模生产应用。大型塔器常采用双切向环流式和双列叶片式气体分布器。双切向环流式气体分布器气体经过弧形导流向下，再通过内筒折流向上，因此存在塔壁区域流速低的问题，由于方塔的特殊结构形式，会引起壁面及夹角区域气相分布严重不均匀的现象。双列叶片式气体分布器应用于方塔时，塔壁两侧的气速相对较高，而中央部分气流向下并产生漩涡，导致气相分布质量较差。经对现有文献检索发现，中国专利技术专利(CN104607111A)公布一种组合式进料分布器，在双切向进料分布器中加设双列叶片进料分布器，对进口的气体进行分流，减弱气体对塔底液体的扰动和气体在塔内产生的漩涡现象，但该结构没有解决塔壁两侧气速较低的问题，且存在结构复杂、安装成本高等缺点。烟气二氧化碳吸收塔中传质主要发生在填料塔顶部，底部由于吸收剂温度高导致吸收负荷低，传质效率较低，需要在填料塔中部设置级间冷却装置，但一般设置塔板将吸收剂引出塔外进行冷却，包括塔板、板式换热器和2个循环泵等设备，存在投资费用高、流程复杂等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔，解决了填料塔传质效率低、塔内气相分布不均和投资成本高等问题。本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案为：一种用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔，所述方形填料塔包括位于烟气出口下端的吸收剂初始分布器、吸收剂初始分布器下端的竖板式填料以及位于方形填料塔塔底用于通入烟气二氧化碳的辐射导流式气体分布器；所述辐射导流式气体分布器包括气体进口管、蝶形底板、蝶形封板和若干辐射导流板；所述蝶形底板与气体进口管的出口连通；所述辐射导流板沿着气体进口管的出口径向设置于蝶形底板和蝶形封板之间。所述辐射导流式气体分布器一般安装在方形填料塔塔底，而气体进口管的入口则安装在方形填料塔的塔壁上。气体进入气体进口管后，经过辐射导流板，将气体分成均速的多股气流，由于蝶形封板轴向限流作用，气体均匀流向塔壁并与其碰撞后折向塔顶流动，通过对进口气体径向分流、轴向限流提高了塔壁两侧气体流速，并减弱了气体在分布器上方产生的漩涡现象，提高气相均匀度、降低阻力损失。作为优选，所述设置于蝶形底板和蝶形封板之间的若干辐射导流板中心对称于气体进口管的出口中心。作为优选，所述相邻辐射导流板之间的夹角为5～20度。进一步优选，所述位于蝶形底板外边界中间的相邻辐射导流板之间的夹角为15～20度。该设置使得气体分成均速的多股气流，减弱了气体在分布器上方产生的漩涡现象。作为优选，所述蝶形底板和蝶形封板两者平行且外边界形状相同。该设置能够防止方形填料塔上端的吸收液进入气体进口管。作为优选，所述辐射导流板为等高矩形板，所述辐射导流板沿着气体进口管出口的径向宽度等于气体进口管的出口边界到蝶形底板外边界的距离。该辐射导流板的设置，提高导流板的导流作用，能够尽可能使得气体分成均速的多股气流。作为优选，所述辐射导流板沿气体进口管出口的轴向高度h的取值范围：0.65d≤h≤3d，d为气体进口管的直径。通过调整轴向高度h与气体进口管的直径d的关系，使得经过气体进口管的气体能够快速分流。作为优选，所述蝶形底板的外边界沿着气体进口管出口的径向到方形填料塔塔壁的距离Δ均相等。该设置保证气体出口到塔器壁面的径向距离均相同，使得经过辐射导流板后的气体均匀流向塔壁并与其碰撞后折向塔顶流动，防止壁面区域及边角区域的气体偏流，减小阻力。作为优选，所述蝶形底板的外边界沿着气体进口管出口的径向到方形填料塔塔壁的距离Δ取值范围：0.4～0.9(a-d)，其中a为方形填料塔横截面的边长，d为气体进口管的直径。进一步减弱了气体在分布器上方产生的漩涡现象，提高气相均匀度、降低阻力损失。作为优选，所述蝶形底板与气体进口管出口连通处设有防水环。防水环能够有效得防止吸收液进入气体进口管。进一步优选，所述防水环的高度为50～100mm。作为优选，所述方形填料塔的烟气出口处设有除雾器。作为优选，所述吸收剂初始分布器包括通入吸收剂的分布管、位于分布管下端的一级槽以及一级槽下端的二级槽；所述一级槽内设有用于收集分布管下流的吸收剂的缓冲槽，一级槽底部还设有溢流孔；所述二级槽设有收集溢流孔下流的吸收剂的溢流槽，所述溢流槽两侧分别设有挡流板。作为优选，所述竖板式填料通过上端设有支撑导流鼓包的若干填料片相互堆叠组成；所述填料片设有贯穿填料片的导流槽，所述导流槽位于支撑导流鼓包下侧；所述导流槽外侧设有导流窗。竖板式填料是由若干填料片，按塔径要求相互堆叠组合成规整填料；相邻填料片通过支撑导流鼓包相抵，形成吸收剂的顶部导流结构，消除来自上层填料的液相不均匀的影响，提高吸收剂在填料片表面的成膜率；竖板式填料采用气相压力损失较小的竖直板结构，改善高粘度的CO2吸收剂流动性较差的问题，并在下部设置导流窗结构，有利于气相横向扩散，降低压力损失；竖板式填料下部开设菱形导流槽，有利于形成双面液膜和增强吸收剂的湍动性能，提高传质效率。作为改进，所述填料片由聚丙烯平板压制成。作为改进，所述填料片之间相互平行设置，且相邻填料片上设置导流槽的位置相互错开。便于安装于填料塔内，能够提高比表面积。作为改进，所述导流窗的顶部与相邻的填料片接触。有利于气相横向扩散，降低压力损失。作为改进，所述支撑导流鼓包的形状为棱台；所述填料片一个侧面上端所有的支撑导流鼓包所占的面积为填料片一个侧面面积的1/6～1/4。进一步改进，所述支撑导流鼓包为四棱台，鼓包高度为2～10mm，鼓包与竖直方向呈20～60°。该设置能够减弱顶部吸收剂往下流动时由于不均匀所引起的放大效应。作为改进，所述支撑导流鼓包依次交错设置于填料片上端两侧面。作为改进，所述支撑导流鼓包在填料片一侧为凸棱台，而在填料片另一侧则形成对应的凹棱台。作为改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔，其特征在于，所述方形填料塔包括位于烟气出口下端的吸收剂初始分布器、吸收剂初始分布器下端的竖板式填料以及位于方形填料塔塔底用于通入烟气二氧化碳的辐射导流式气体分布器；所述辐射导流式气体分布器包括气体进口管、蝶形底板、蝶形封板和若干辐射导流板；所述蝶形底板与气体进口管的出口连通；所述辐射导流板沿着气体进口管的出口径向设置于蝶形底板和蝶形封板之间。

【技术特征摘要】
1.一种用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔，其特征在于，所述方形填料塔包括位于烟气出口下端的吸收剂初始分布器、吸收剂初始分布器下端的竖板式填料以及位于方形填料塔塔底用于通入烟气二氧化碳的辐射导流式气体分布器；所述辐射导流式气体分布器包括气体进口管、蝶形底板、蝶形封板和若干辐射导流板；所述蝶形底板与气体进口管的出口连通；所述辐射导流板沿着气体进口管的出口径向设置于蝶形底板和蝶形封板之间。2.根据权利要求1所述的用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔，其特征在于，所述方形填料塔的烟气出口处设有除雾器。3.根据权利要求1所述的用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔，其特征在于，所述竖板式填料通过上端设有支撑导流鼓包的若干填料片相互堆叠组成；所述填料片设有贯穿填料片的导流槽，所述导流槽位于支撑导流鼓包下侧；所述导流槽外侧设有导流窗。4.根据权利要求1所述的用于烟气二氧化碳捕集的方形填料塔，其特征在于，所述竖板式填料与辐射导流式气体分布器之间还设有级间冷却器和规整填料；所述规整填料设置于级间冷却器的壳体与方形填料塔塔壁之间。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，董文峰，方梦祥，岑建孟，骆仲泱，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33