旋流离散吸收分离吸收塔制造技术

本发明专利技术旋流离散吸收分离方法与吸收塔属于化学反应工程领域，涉及旋流离心离散、雾化、传质、气体混合、气体吸收、物质合成、颗粒物分离降解和除雾技术。本发明专利技术采用针轮７转子启动旋流，在进气腔安置有导流筒５，在旋流场外周和中心分别与针轮７同轴安置有衬体１１和锤体１２，在转子之后安置有曝气系统８和／或吸收剂喷液系统９，在净气排出口入口安置有引流锥台１６，引流锥台１６内安置有锤体１５。本发明专利技术用于废气净化或化工合成。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学反应工程领域，涉及旋流离心离散、雾化、传质、气体混合、气体吸收、物质合成、颗粒物分离降解和除雾技术。废气净化与烟气脱硫技术的核心是一个吸收塔。吸收塔的吸收效率取决于塔内物相的离散程度和传质反应速度。废气净化吸收塔通过孔板、或填料来使废气气流和吸收剂离散。有了填料或孔板，吸收塔的体积、重量相应增大。对有些不易吸收的废气来说，孔板和填料对废气的离散程度还不够高，影响净化效率。烟气脱硫技术中数旋转喷雾干燥法最经济，脱硫效率能达到80～85％。该法由美国JOY公司与丹麦NIRO公司联合研制成功，于1978年用于工业，目前已占有10.2％的国际脱硫市场。即便是这样经济的脱硫技术用于燃煤热电站，成套设备的投资也相当于总投资的10％。其价格居高不下有吸收塔前后必须配备除尘器和除雾器的原因，也有传动装置复杂和转子技术含量高的原因。旋转喷雾干燥法在吸收塔内采用了一个高速旋转的直径5～75厘米的转盘将流到盘面上的吸收剂离心喷射出去实现雾化，与塔内烟气进行传质反应。转盘转速高达10000～20000转/每分钟。脱硫效率与转盘转速成正比。由于转速高，转盘动平衡要求非常高，使用寿命也受到影响。国内虽然已引进了这一项脱硫技术，但关键的转盘仍然依赖进口。旋转喷雾干燥法技术在运行中实际消耗的吸收剂高出理论值很多，可达三倍之多，大大增加了运行费用。产生这样结果的原因在于吸收剂雾化程度不够高。这种方法脱硫效率最高仅能达到85％，其原因除了上述的吸收剂雾化程度不够高外，主要的原因是吸收剂被旋转雾化射出后塔内周边吸收剂分布密度远远小于中心，周边吸收剂分布密度过小。吸收剂被离心射出后，越向外周运动，雾珠间的间距越大，雾粒分散的密度越小，SO2与吸收剂接触传质的机会越少，吸收效率越低。本专利技术的目的之一是，提出一种新的更简易可行、动平衡要求很低、对物相离散的程度高、吸收剂分布更加均匀、吸收或合成效率更高、分离颗粒物和除雾一体化进行的旋流离散吸收分离方法，其次是根据此方法提出一种吸收塔。本专利技术的技术方案之一是一种旋流离散吸收分离方法。用于气体、液体或固体粉末的旋流离散、传质、气体吸收、物质合成和反应产物、残余物的离心分离。该方法采用主动方式，由一套传动装置、一个与传动装置连接的转子来实现。综合起来，这一离散吸收分离方法由以下九个功能技术因素或子方法合成。1、在变截面筒或直圆筒状离心吸收分离腔内靠进气口1一侧安置着一种由线材环周均匀密集排列组合在轮毂上的针轮7作为转子，与离心吸收分离腔同轴，通过轴4和伸入进气腔的轴承箱2与电机3直接或间接相连。转子做高速旋转，启动旋流。旋流再来冲激、离心离散一定量的气态或液态的吸收剂或添加剂。传质反应后的产物或残余物继续受到离心力的作用向周边运移。离心吸收分离腔末端中心区域为净气被引出腔外。周边积累的固体颗粒物或液态物质另外收集进入落料斗13。2、在离心吸收分离腔腔体内壁附近安置着一个或一组衬体11。衬体11的内壁轮廓与针轮7同轴，与离心吸收分离腔腔体之间有一定的间隙。衬体11上有很多通道与该间隙连通。可以拆换主要磨损段的衬体11。衬体11通道大小、形状和衬体11厚度的设计依据是一方面能使离心出来到达衬体11内壁的反应生成物或残余物通过，能减轻中心旋流对间隙内层物相的扰动，能降低颗粒物对壳体壁的磨损。另一方面在离心吸收分离腔内隔出一个气压势位值相对较高、相对弱对流、相对弱动量的环形区域，可以限制中心强旋流给离心到达衬体11的颗粒物传递动量，促进透过衬体11的颗粒物、反应产物和残余物缓冲消能，突出重力沉降。3、在针轮7之前、轴承箱2之外、与轴4同轴安置有引导废气气流从较大半径的位置进入离心场的导流筒5。4、在离心吸收分离腔内针轮7之后安置着一个能够避免尾部涡流的轴对称障碍物12。它与针轮7同轴。障碍物12阻止中心位置的旋流从具有较低切向速度的离心场位通过，从而在障碍物12之前或与导流筒5之间形成一个气压势位值相对较高、对流性很差的轴心柱状区域，把传质反应和产物分离的主要区域推向外围有较高切向速度的离心场区。5、在针轮7之后安置有喷液系统9。吸收剂经多个雾化喷嘴初步雾化喷出后，进一步被高速旋流冲激雾化。喷嘴接在管路上。喷嘴的分布力求能在考虑离心作用后使离心吸收分离腔内一定范围内喷出的吸收剂分散度大致均匀。6、在针轮7之后或之前安置有输送空气、氧气等添加气体或气态吸收剂的曝气系统8。添加气体或气态吸收剂经多个喷气嘴喷出后，被高速废气旋流冲激离散，相互发生传质反应。曝气嘴接在管路上，曝气嘴的分布能使离心吸收分离腔内一定范围内喷出的添加气体或气态吸收剂的分散度大致均匀。7、净气排出口入口采用喇叭形锥台16，用来增大净气排出截面，降低离心吸收分离腔尾部净气排出口附近气流的轴向流速。8、锥台16内同心安置着一个能够避免尾部涡流的轴对称障碍物15，它与针轮7同轴，障碍物15阻止中心位置的旋流从具有较低切向速度的离心场位以较高轴向速度通过，从而在障碍物15之前、或与障碍物12或导流筒5之间形成一个气压势位值相对较高、对流性较差的小轴心区域，降低离心吸收分离腔尾部已被分离出去的颗粒物与残余物重新扰动带入中心区域并进入净气排出口的可能性。9、在离心吸收分离腔尾部，腔体、衬体11内壁和排气管道具有或近似具有与离心场协调的轴对称性，以便形成尽可能规则的、与离心场协调的边界条件，降低在离心吸收分离腔尾部产生涡流的可能性。在落料斗13与离心吸收分离腔衔接处，安置有轴对称或整体上轴对称局部有缺口的构件，用来整形落料斗13与离心吸收分离腔衔接处的离心场边界。技术方案一中曝气系统、喷液系统的功能分别单独与其他功能配置时，方案依然成立。技术方案一中若分别没有导流筒5、锤体12、衬体11、锤体15的特征，或者同时没有其中任意两个或三个技术特征，方案依然成立。这些情况下系统的吸收功能会弱一些，但仍可用于一些容易吸收的废气净化或物质合成。本专利技术的技术方案之二是一种根据技术方案一设计的用于废气吸收净化、物质合成、颗粒物和残余吸收剂分离的旋流离散吸收分离塔。它有一套位于变截面筒或直筒状壳体进气口1一侧端部的传动装置、一个与传动装置连接的转子。壳体中部为离心吸收分离腔腔体，壳体下部是与离心吸收分离腔腔体连通的落料斗13。综合起来，旋流离散吸收分离塔有下述10个技术因素，其中部分技术因素的组合又对应于这种吸收分离塔的不同型式。1、在离心吸收分离腔内靠进气口1一侧悬挂或撑着一个由线材环周均匀密集排列组合在轮毂上的针轮7。它通过轴4或/和伸入壳体内的轴承箱2与电机3直接或间接相连。2、在壳体中部离心吸收分离腔腔体内固定着一套衬体11。它由金属或非金属材料制成。衬体11可以是直筒状或变截面筒状。衬体11与针轮7保持同轴。衬体11主要段与离心吸收分离腔外壁之间有一定的间隙。衬体11的上端口略高出针轮7顶面；衬体11的尾端端口直径大于净气排出口的直径，与净气排出口4的入口以一定的径向间距相对应。衬体11与进气腔的连接位置导前于针轮7的盘面。衬体11可以选用很多种型式，可用同一种型式分段留有空缺，或者同一种型式多层同心相套，或者不同型式分段组合，或者不同型式分段组合并留有空缺，或者局部可以拆换的结构。衬体11由杆件或者板条固定在壳体上。3、在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋流离散吸收分离方法，用于气体、液体或固体粉末的旋流离散、传质、气体混合、气体吸收、物质合成和反应产物、残余物的离心分离，其特征在于，（１）在变截面筒或直圆筒状离心吸收分离腔内靠进气口［１］一侧安置着一种由线材环周均匀密集排列组合在 轮毂上的针轮［７］作为转子，与离心吸收分离腔同轴，通过轴［４］和／或伸入进气腔的轴承箱［２］与电机［３］直接或间接相连，转子做高速旋转，启动旋流，旋流再来冲激、离心离散一定量的气态或液态的吸收剂或添加剂，传质反应后的产物或残余物继续受到离心力的作用向周边运移，离心吸收分离腔末端中心区域为净气被引出腔外，周边积累的固体颗粒物或液态物质另外收集进入落料斗［１３］，（２）在离心吸收分离腔腔体内壁附近安置着一个或一组衬体［１１］，衬体［１１］的内壁轮廓与针轮［７］同轴，与离心吸收 分离腔腔体之间有一定的间隙，衬体［１１］上有很多通道与该间隙连通，可以拆换主要磨损段的衬体［１１］，衬体［１１］通道大小、形状和衬体［１１］厚度的设计依据是，一方面能使离心出来到达衬体［１１］内壁的反应生成物或残余物通过、能减轻中心旋流对间隙内层物相的扰动、能降低颗粒物对壳体壁的磨损，另一方面又在离心吸收分离腔周缘隔出一个气压势位值相对较高、相对弱对流、相对弱动量的环形区域，限制中心强旋流给离心到达衬体［１１］的颗粒物传递动量，促进透过衬体［１１］的颗粒物、反应产物和残余物缓冲消能，突出重力沉降的功能，（３）在针轮［７］之前、轴承箱［２］之外、与轴［４］同轴安置有引导废气气流从较大半径的位置进入离心场的导流筒［５］，在气流温度较高时，还可封闭导流筒［５］与轴承箱［２］之间的空间，用来对轴承箱［２］隔热，和／ 或者采用低温气流或水对轴承箱［２］和轴［４］进行局部冷却，（４）在离心吸收分离腔内针轮［７］之后安置着一个能够避免尾部涡流的轴对称障碍物［１２］，它与针轮［７］同轴，障碍物［１２］阻止中心位置的旋流从具有较低切向速度的离心场位通过，从而 在障碍物［１２］之前或与导流筒［５］之间形成一个气压势位值相对较高、对流性较差的轴心区域，把传质反应和产物分离的主要区域推向外围有较高切向速度的离心场区，（５）在离心吸收分离腔尾部，腔体、衬体［１１］、排气管道具有或近似具有与离心场协调 的轴对称性，以便形成尽可能规则的、与离心场协调的边界条件，降低在离心吸收分离腔尾部产生涡流的可能性，在落料斗［１３］与离心吸收...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高根树，
申请(专利权)人：中航勘察设计研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]