專利名稱：廢氣脫硫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢氣脫硫系統(tǒng)，其中漿料與廢氣能有效地接觸。
背景技術(shù)：
根據(jù)未審查日本實用新型公開59-53823所公開的，用于熱電廠等的廢氣處理所提供的一些常規(guī)廢氣脫硫系統(tǒng)，稱謂液柱式氣-液接觸裝置，其中吸收劑漿料與廢氣接觸以吸收廢氣中的硫氧化物。
在用于這種類型脫硫系統(tǒng)的氣-液接觸裝置中，在接觸處理塔中水平安置一個在縱向裝有許多噴嘴并且其一端封閉的噴管，氣體垂直流過接觸處理塔(吸收塔)，致使從所述噴管的另一端供應(yīng)液體并向上噴射，由此使液體和氣體接觸而完成處理。
通常，在接觸處理塔內(nèi)的橫向范圍內(nèi)并聯(lián)安裝許多上述噴管，并且在接觸處理塔的外面安裝有供料管，所述噴管的另一端在縱向的許多位點與之連接，而供料管的一端是封閉的，而從其另一端供應(yīng)液體。由此，經(jīng)所述供料管向各噴水管供應(yīng)液體。
上述噴管和供料管通常是由縱向具有恒定的橫截面積的管子所組成，使得流過截面的流量在縱向是恒定的。
在如圖7所示的這種類型的常規(guī)氣-液接觸裝置中，在噴管上所裝噴嘴中，靠近封閉端側(cè)的一些噴嘴噴出的液體的噴出狀態(tài)，非常紊亂，以致其噴出高度不同，與來自其它噴嘴噴出高度對比其平均值明顯下降。如果噴出狀態(tài)如所述那樣不好且液體在某些位置上的散射不夠時，則使一些流過接觸處理塔的廢氣幾乎沒有與塔內(nèi)液體相接觸，結(jié)果就脫硫系統(tǒng)而言，脫硫的百分比大大下降。
有一種強制性保持高脫硫百分比的方法，為了使所述位置上的散射狀態(tài)充分，大大提高液體總供應(yīng)量。然而，用這種方法，供給剩余噴嘴的液體量就增加了浪費，導致運行費用的上升。
此外，在常規(guī)氣-液接觸設(shè)備中，除了一個噴管的上述非均勻性噴出狀態(tài)外，在各噴管之間還出現(xiàn)噴出高度不均勻。具體地說，在供料管的縱向上，同樣靠近供料管封閉端的噴管的噴出狀態(tài)是不穩(wěn)定的，其噴出高度相反地又比其它噴水管的高。
假設(shè)伯努利定理在宏觀上適用于流速等的平均值，則可以認為噴出高度近似地與靜壓成正比。因此，可以認為當位置接近噴管或供料管封閉端時，則流速(動壓)降低而靜壓升高，由此噴水高度得以提高。
然而，與伯努利定理相反，在噴管的縱向，實際上在下游側(cè)噴嘴上的噴出高度如上所述就平均值而言是低的，是不均勻。
此外，對于噴管封閉端的端板內(nèi)表面的位置，由

圖10參考數(shù)字61a表示，通常是固定在遠離位于緊靠噴管封閉端的噴嘴的最大入口內(nèi)徑處的外部位置上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用氣-液接觸設(shè)備的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中由噴管的噴出狀態(tài)是均勻和穩(wěn)定的，保持高的氣-液接觸效率(脫硫百分比)并且還能降低運行費用。
為達到上述目的，本發(fā)明提供以下所述的條款(1)-(5)所說明的系統(tǒng)。
(1)用于通過使吸收劑漿料與廢氣接觸而吸收廢氣中的硫氧化物的廢氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于，一個噴管水平安裝在廢氣垂直地流經(jīng)的吸收塔內(nèi)，噴管的縱向上裝有許多噴嘴并且其一端被封閉，吸收劑漿料從噴管的另一端送入并且從噴嘴向上噴射，由此使吸收劑漿料與廢氣接觸而完成處理，并且流動通道在靠近噴管封閉端側(cè)所形成的形式，要使該流動通道的橫截面積朝封閉端逐漸下降。
(2)在上述條款(1)中所限定的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中噴管是由恒定橫截面的管子制成，并且有一個向管的封閉端的噴嘴側(cè)傾斜的斜板安裝在管的封閉端側(cè)的內(nèi)部，致使流動通道的橫截面向封閉一端逐漸下降。
(3)上述條款(1)或(2)所限定的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中用于封閉噴管一端的端板的內(nèi)面的位置，固定在離開位于朝向封閉端一側(cè)的最靠近噴水管的封閉端的噴嘴最大入口內(nèi)徑處的附近位置0.05D(D是噴水管的內(nèi)徑)，或者在附近位置內(nèi)的位置上。
(4)上述條款(1)-(3)中任一條所限定的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中許多噴管橫向并聯(lián)安置，裝有供料管，使這些噴管的另一端在縱向的許多位點上與供料管相連接，供料管的一端是封閉的，而從其另一端供料吸收劑液體，致使能經(jīng)供料管向各個噴管提供吸收劑漿料，而且形成的供料管形狀要使流動通道橫截面朝封閉端逐步減小。
(5)通過吸收劑漿料與廢氣接觸而吸收廢氣中的硫氧化物的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中有許多噴管水平安裝在作為使吸收劑漿料(液體)與廢氣(氣體)接觸裝置的接觸處理塔的下部，各噴管都縱向裝有許多噴嘴且其一端封閉，結(jié)果使含漿料塊的吸收劑漿料從噴管的另一端加入并且通過由噴嘴向上噴射吸收劑漿料和漿料塊，而使其與廢氣接觸以完成吸附處理，廢氣脫硫系統(tǒng)的特征在于噴管是由具有恒定橫截面的管子制成，一塊向朝著噴管封閉端的噴嘴側(cè)傾斜的斜板，安裝在管內(nèi)封閉端側(cè)，斜板是以適當?shù)奈恢藐P(guān)系與用于封閉噴管一端的端板連接，端板的內(nèi)面位置固定在下面兩個位置之間，一個是位于噴管最下游側(cè)的噴嘴最大入口內(nèi)徑處的位置，而另一個是離下游側(cè)的上述位置0.05D處的位置，斜板安裝在距離最下游噴嘴的第三和第四個噴嘴之間的中間位置上，或者第四個和第五個噴嘴之間的中間位置上，以便在最下游噴嘴位置上的斜板上方面積為噴管截面積的0.2-0.3倍。
根據(jù)本發(fā)明，噴管封閉端側(cè)上的流動通道所形成的形狀是要使流動通道的橫截面積向封閉端逐漸減少。因此，流入靠近噴管封閉端的噴嘴的液體流量穩(wěn)定化，致使噴嘴噴出狀態(tài)的異常和噴出高度低于另外端側(cè)上噴嘴的噴出高度的這一現(xiàn)象與常規(guī)設(shè)備相比有顯著地改進，因而提高了氣-液接觸效率。
此外，如果噴管是由具有恒定橫截面的管子制成，并且斜板安裝在封閉端側(cè)的管的里面，該斜板向朝著管的封閉端的噴嘴傾斜，以致使流動通道橫截面朝著封閉端逐漸減小，僅通過把斜板裝入至今使用的常規(guī)管中，而易于制造噴管，而且對現(xiàn)存裝置的改進也是容易的。
如果用于封閉噴管一端的端板內(nèi)面的位置是固定在位于靠近噴管封閉端的噴嘴最大入口內(nèi)徑處的附近，或者在最大入口內(nèi)徑附近位置的內(nèi)部，則位于緊靠噴管封閉端的噴嘴噴出狀態(tài)尤其變得合適且穩(wěn)定，且能達到進一步提高氣-液接觸效率。
此外，如果安裝一種供料管，在該管上的縱向許多點連結(jié)有橫向并聯(lián)安裝的噴管，其一端是封閉的，并且由其另一端供應(yīng)吸收劑液體，就可使吸收劑漿料經(jīng)供料管供應(yīng)到各個噴管，當供料管所形成的形狀要能使流動通道橫截面積朝著封閉端逐漸減小，就能使流速均勻而且在供料管內(nèi)的流量穩(wěn)定。因此，使噴管的噴出高度均勻因而消除了由連接到供料管封閉端側(cè)的噴管噴出狀態(tài)的異常等，以致使所有二維排列的噴嘴噴出狀態(tài)作為整體達到了均勻和穩(wěn)定化，這有助于進一步提高氣-液接觸效率。
此外，根據(jù)本發(fā)明的脫硫系統(tǒng)，與常規(guī)向下噴灑式的不同，因為液體一旦被噴出并落下，液體在塔內(nèi)的停留時間是長的，噴出的液體在塔的中部與下落的液體相撞，而形成了集中的液層，致使獲得高的氣-液接觸效率。結(jié)果，能使循環(huán)的漿料量減少，導致設(shè)備運行費用下降。也就是說，由于使用了氣-液接觸設(shè)備，如上所述在該設(shè)備中能達到噴出狀態(tài)的均勻和穩(wěn)定，并且氣-液接觸能在較少的吸收劑漿料供應(yīng)量下有效地進行，因此在減少吸收劑漿料供應(yīng)量的同時能夠達到高脫硫百分比。
附圖的簡要說明圖1是廢氣脫硫系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，它是本發(fā)明實施方案的一個實施例；圖2是示于圖1中的系統(tǒng)的主要部分的透視圖；圖3是表明示于圖1和2中系統(tǒng)的噴管結(jié)構(gòu)的側(cè)剖面圖；圖4是表明示于圖1和2中系統(tǒng)的噴管結(jié)構(gòu)的部分剖面圖；圖5是沿圖3中的Ⅺ-Ⅺ線所取的剖面圖，它表示用于圖1和2所示系統(tǒng)的噴管的結(jié)構(gòu)；圖6是表明使用按本發(fā)明實施方案的噴管實驗的結(jié)果(各噴嘴噴出狀態(tài))圖；圖7是表明使用本發(fā)明對比例噴管實驗的結(jié)果(各噴嘴噴出狀態(tài))圖；圖8是表明使用本發(fā)明實施方案噴管實驗的結(jié)果(各噴嘴噴出狀態(tài))圖；圖9是表明使用本發(fā)明實施方案噴管實驗的結(jié)果(各噴嘴噴出狀態(tài))圖；圖10是表明本發(fā)明對比例的噴管結(jié)構(gòu)的側(cè)剖面圖；圖11是說明實驗3中所用裝置的輪廓示意圖；圖12是說明噴管中垢塊轉(zhuǎn)移的示意圖；圖13是說明由凹形斜板組成的斜板52的實施方案剖面圖。
完成本發(fā)明的最佳方式下文將參照圖1-5對本發(fā)明實施方案的一個實施例進行說明。
本實施例的廢氣脫硫系統(tǒng)如圖1所示，具有如圖2所示的氣-液接觸設(shè)備1，作為用于使吸收劑漿料(液體)與廢氣(氣體)以及進一步為氧化而與空氣接觸的氣-液接觸設(shè)備。
這種氣-液接觸設(shè)備1包括供應(yīng)吸收劑漿料(含鈣漿料，在此情況下，為石灰石漿料)用的槽10，由槽10的一側(cè)面部分(在圖的左側(cè))向上延伸的入口側(cè)吸收塔(接觸處理器)20和在該塔的頂端，為了引入未處理的廢氣A而形成廢氣引入部分21，和從槽10的另一側(cè)面部分(在圖的右側(cè))向上延伸的出口側(cè)吸收塔(接觸處理塔)30，在該塔的頂端為排放處理過的廢氣B而形成廢氣排放部分31，并且在該設(shè)備中流經(jīng)入口側(cè)吸收塔20和槽10上部的廢氣向上流動。
吸收塔20和30各分別裝有噴管22和32。制成的這些噴管22和32中的每一個都有許多噴嘴23和33，它們以液柱狀向上噴射吸收劑漿料。在槽10的每一側(cè)，裝有用于噴出槽10中吸收劑漿料的循環(huán)泵24,34，致使吸收劑漿料經(jīng)供料管25、35而送入噴管22、32并經(jīng)噴嘴23、33噴射。此外，在這種情況下，在出口側(cè)吸收塔30的上部裝有除霧器30a，以捕獲和去除夾帶的霧。通過所述除霧器30a捕獲的霧直接返回到槽10中，例如，通過落入出口側(cè)吸收塔30。
如圖2所示，在吸收塔的橫向范圍內(nèi)噴管22、32以彼此平行方式安裝多個，并且每個噴管的另一端與在供料管25、35的縱向上的許多位點之一相連接。如圖2所示，供料管25、35在連接噴管22、23的區(qū)域內(nèi)朝著封閉的一端呈漸縮形，致使流動通道的橫截面積減小。供料管25、35的流動通道橫截面積的減小率是固定的，以便管內(nèi)部的平均流速在長度方向上基本恒定。
噴管22、32和噴嘴23、33的詳細結(jié)構(gòu)將在后面參照附圖3進行說明。
在本實施例中，在槽10中裝有空氣供應(yīng)裝置11。吸收劑漿料，由噴管22、23噴出并在吸收二氧化硫氣體的同時流下，通過槽10中的空氣供應(yīng)裝置11鼓入的空氣進行氧化，由此獲得作為副產(chǎn)物的石膏。
空氣供應(yīng)裝置11，在本例中是旋臂式的，具有由槽10中空心旋轉(zhuǎn)軸12支承的和通過未示出的馬達水平旋轉(zhuǎn)的攪拌棒13，由空心旋轉(zhuǎn)軸12伸出的并且它的開口端伸長到攪拌棒13的下側(cè)的空氣供應(yīng)管14和用于連接空心旋轉(zhuǎn)軸12的支承端與空氣源的回轉(zhuǎn)接頭15。通過使用空氣供應(yīng)裝置11，在回轉(zhuǎn)接頭15的壓力下供應(yīng)空氣C時，通過在空心旋轉(zhuǎn)軸12的旋轉(zhuǎn)下，由空氣供應(yīng)管14以旋轉(zhuǎn)方向把空氣C供到在攪拌棒13的后側(cè)所產(chǎn)生的氣相區(qū)，由此，通過攪拌棒13的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的旋渦力而引起氣相區(qū)邊緣部分的破壞現(xiàn)象，結(jié)果產(chǎn)生了許多基本上是均勻的細小氣泡。從而，使具有吸收的二氧化硫氣體的吸收劑漿料溶液有效地與槽10中的空氣接觸。
在處理中發(fā)生的主要反應(yīng)可通過下文描述的反應(yīng)方程式(1)-(3)表示。(吸收塔)(1)(槽)(2)(3)槽10中的漿料(作為吸收劑的石膏和少量的石灰石，是懸浮或溶解的)用漿料泵2抽吸并供給到固-液分離器3中，過濾并取出含少量水(通常，水含量約10％)的石膏F。另一方面，來自固-液分離器3的濾液被送往漿料槽4，在那里石灰石E與補充水一起加入，并通過漿料泵5再供入槽10。
圖2中的參考數(shù)字16是鼓風機，它用于經(jīng)回轉(zhuǎn)接頭15向空氣供應(yīng)裝置11供應(yīng)空氣。
下面，將參照圖3-5對噴管22,32的代表結(jié)構(gòu)進行說明。在該情況下，噴管22,32是在具有圓形截面(恒定截面)管41的上面，以恒定間隔開出許多圓孔而形成，并且用于安裝噴嘴的圓筒狀部件42通過焊接等法而固定在圓孔頂面的周圍。把噴嘴體43裝入圓筒狀部件42中，并用裝在圓筒狀部件42頂端外周的法蘭44固定，由此構(gòu)成了噴嘴23、33。
作為管41，例如，可使用內(nèi)徑約200-300mm的管子，該管每隔約500mm裝有一個噴嘴。在這種情況下，由摩擦阻力等所產(chǎn)生的能量損失幾乎可以忽略。另外，例如，在一根噴管上可配置約10個噴嘴23、33。
在管41的一端(圖3中右側(cè)端)內(nèi)部，裝有由端板51和斜板52組成的端構(gòu)成部件50。在這種情況下，端構(gòu)成部件50，已預(yù)先用焊接等法整體制成，從管41的一端插入，固定安裝，例如，通過端板51的外圓周面與管41焊接。由此，提供了用于封閉管41一端的端板51和斜板52。
斜板52在噴管22、32的封閉端側(cè)上形成能使流動通道的橫截面積朝著封閉端逐漸減小的形狀。如圖3所示，把斜板52的末端布置在離噴管22、32封閉端側(cè)第三和第四噴嘴之間的基本上中間的位置上。末端與管41的內(nèi)底面緊密接觸，并且朝著用焊接等法與端板連接的支承端側(cè)(靠近端側(cè))的噴嘴側(cè)(上側(cè))傾斜。這種斜板52通過由兩端結(jié)合到管41的內(nèi)表面這樣的一種形式而把管41的內(nèi)部分開。
流動通道橫截面積減小的區(qū)域長度可以是噴出高度受擾動并低于由另外噴嘴的漿料噴出高度的區(qū)域長度，盡管其變化取決于噴管的內(nèi)徑、噴嘴間隔、漿料噴射壓力等。
通常，由于這種變化出現(xiàn)在距離噴管端部第二到第三噴嘴處，斜板優(yōu)選安置在離最下游噴嘴第三和第四噴嘴之間的中間部位或第四和第五噴嘴之間的中間部位。
斜板52的傾斜角優(yōu)先要使從噴管22、32的封閉端起的第一噴嘴中心線上的流動通道橫截面積是管41本身內(nèi)橫截面積的20％左右。也就是說，在最下游噴嘴的位置，斜板上的流動通道橫截面積是噴管橫截面積的0.2-0.3倍。
如圖3和5所示，在斜板52末端的其上表面上，通過焊接等方法事先整體裝配有Y型截面的固定部件53，借此斜板52的末端能保持在與管41的底表面接觸的狀態(tài)。
通過插入端構(gòu)成部件50并通過焊接等將其固定在封閉端側(cè)，如果端構(gòu)成部件50具有裝配有端板51和斜板52的結(jié)構(gòu)，則在管內(nèi)部裝配斜板就容易又堅固，要把工具(焊接噴燈等)放入管內(nèi)部是困難的。
端板51的內(nèi)表面位置固定在離位于緊靠封閉端側(cè)的噴管22、32的封閉端的噴嘴最大入口內(nèi)徑處位置α=0.05D處(D是噴水管的內(nèi)徑)，或者固定在離上述位置的內(nèi)部位置。
如圖4所示，如果噴管22、23的內(nèi)徑定為D，噴嘴體43的直徑定為d，則噴嘴體43入口處的曲率半徑為R，由位于緊靠端板51一端的噴嘴的中心線到端板51的內(nèi)表面的距離為L，下列方程式(4)適用于距離L的設(shè)定。
L≤L0(L0=d/2+R+α,α=0.05D)(4)例如，當D=200mm,α值為10mm，和當D=300mm,α值為15mm。
下面，將要說明如上所述構(gòu)型的氣-液接觸裝置的操作。
通過循環(huán)泵24、34經(jīng)供應(yīng)管25、35向噴管22、32提供槽10中的吸收劑漿料。另一方面，廢氣首先經(jīng)廢氣引入部分21輸入入口側(cè)吸收塔20，再向下流入吸收塔20。使供給噴管22的吸收劑漿料從噴管22的噴嘴23向上噴射。向上噴出的吸收劑漿料分散并落下。下落的漿料和噴出的漿料彼此相撞產(chǎn)生很細的顆粒。細粒漿料接連不斷地產(chǎn)生，致使顆粒漿料在塔內(nèi)呈分散態(tài)然后緩慢地落下。由于含二氧化硫氣體的廢氣是在有顆粒漿料存在的塔內(nèi)向下流動，因此使單位體積的氣液接觸面積增加。此外，廢氣在噴嘴23的附近被有力地卷入漿料的噴出流中，致使?jié){料與廢氣有致地混合，由此有相當量的二氧化硫氣體在該并流式的吸收塔20內(nèi)首先被除去。
在吸收塔20中向下流動的廢氣在槽10的上部水平流動，然后由下側(cè)進入吸收塔30并在吸收塔30內(nèi)上升。在吸收塔30中吸收劑漿料從噴管32的噴嘴33向上噴射。如同在吸收塔20中，漿料與廢氣有效地混合，由此幾乎是所有剩余的二氧化硫氣體最終都在該逆流式的吸收塔30內(nèi)被除去。
在槽10中，如上所述，由鼓風機16送入的空氣C通過使用空氣供應(yīng)裝置11而以細泡鼓入漿料。在吸收塔20和30中吸收二氧化硫氣體并向下流的吸收劑漿料，與空氣接觸并被氧化而產(chǎn)生石膏。
同時，按照本例的構(gòu)型，如圖6所示的整個范圍內(nèi)，由噴管22、32的噴嘴23、33噴出的漿料是均勻并穩(wěn)定的。因此，廢氣和吸收劑漿料間的氣-液接觸在吸收塔的整個水平區(qū)內(nèi)是均勻的，致使吸收處理有效地進行。因此，通過循環(huán)泵24和25使供應(yīng)的漿料循環(huán)量(供應(yīng)量)保持在必需的最小量的同時，可維持高脫硫百分比。
雖然這樣的效果主要是通過下面所述的本發(fā)明人所進行的實驗而證實，但認為其原理如下。
首先，關(guān)于噴管之間的相互關(guān)系(有關(guān)供料管縱向)，由于供料管25、35具有如上所述漸縮的流動通道形式，使其內(nèi)部的平均流速恒定，致使在供料管內(nèi)漿料流動的靜壓在縱向上基本恒定。除此之外，流動通道向封閉端側(cè)逐漸變小，所以限制了湍流。因此，與常規(guī)設(shè)備比較，如在噴管間(在供料管縱向)噴出高度不均勻，或者靠近供料管封閉端側(cè)的噴管噴出狀態(tài)不穩(wěn)定(噴出高度和方向的變化)這樣的麻煩明顯減少。
對于各噴管，以及由于通過斜板52而使流動通道逐漸減小以及端板51是位于噴嘴入口最大內(nèi)徑的里面，正如圖10所示的，后面描述的湍流(渦流的產(chǎn)生變化)受到限制，致使在管的封閉端側(cè)的流體變成控制有序如圖3箭頭所指。因此，與別的噴嘴相比各噴管中噴嘴噴出的狀態(tài)，尤其是在封閉端側(cè)的，變得特別不穩(wěn)定，或平均高度降得特別低的這一類麻煩都被消除。
斜板52的另一重要功能是轉(zhuǎn)送垢塊，垢塊是混合在經(jīng)泵由氧化槽供入噴管的液體中，通過液體流動垢塊沿斜板52送到最下游噴嘴下的位置，并從最下游噴嘴將其排出而不在噴管中積累。
此外，端板51完成的重要功能是限制來自最下游噴嘴的液柱高度水平的變化。即，端板51能防止在噴管封閉端的袋狀部分(pocket portion)出現(xiàn)渦流的發(fā)展。
從最下游噴嘴噴出的液柱高度變化，在某些情況下僅通過斜板52的設(shè)置未必總是能充分被制止，但端板51的安裝能控制液柱的水平。
如上所述，端板51能防止端袋狀部上出現(xiàn)的渦流的發(fā)展，并能限制最下游噴嘴噴出的液柱高度水平的變化。另外，它還具有通過使用稍有剩余渦流而提高和排放移動至最下游噴嘴下面位置的垢塊功能。
因此，通過將斜板52和端板51安置在其間的合適位置關(guān)系中，就能夠達到液柱的穩(wěn)定噴出和穩(wěn)定的連續(xù)操作，其中并能從噴管中排出供入噴管液體中的垢塊。
如上所述，按照上述實施例具有氣-液接觸設(shè)備1的脫硫系統(tǒng)，能使從噴嘴噴出的漿料(液體)噴出狀態(tài)在塔內(nèi)的整個區(qū)域都是均勻和穩(wěn)定的。因此，能達到有效的氣-液接觸，不會由于某些位置上的不良噴出狀態(tài)而浪費漿料循環(huán)流速的提高，這樣大大改進了脫硫百分比并降低操作費用。
此外，由于供應(yīng)管25、35和噴管22、32的構(gòu)型能使流動通道的截面積朝著下流逐漸減小，所以可以抑制朝著下流的流速降低(尤其是，在供料管中，流速基本上是恒定的)。因此，漿料中的固體物質(zhì)沉降并附著在管的底表面，轉(zhuǎn)化成垢的這樣一種現(xiàn)象可通過流速的降低而得到制止。
在上述實施例中，由于兩個吸收塔是為了一個槽設(shè)置的，所以氣-液接觸(二氧化硫氣體的吸收)可分兩段完成。由于這個原因，即使各接觸處理塔(吸收塔)的高度和漿料的循環(huán)流速與常規(guī)設(shè)備相同或更少，都能獲得等于或高于常規(guī)設(shè)備的氣-液接觸效率(脫硫百分率)。而且，由于我們所稱的具有比并流型更高接觸效率的逆流型氣-液接觸是在出口側(cè)接觸處理塔(出口側(cè)吸收塔)內(nèi)完成，所以與只有兩個逆流型氣-液接觸設(shè)備串聯(lián)連接的情況相比較，本發(fā)明氣-液接觸效率可進一步提高。
本發(fā)明不限于上述的實施方案，而且還能做各種的改進。例如，能構(gòu)成這樣的噴管，使得管體部分(例如，上述管41)本身是朝封閉端呈漸縮狀。
此外，對于一個槽可有一個吸收塔(接觸處理塔)。在這種情況下，通過使用一個吸收塔噴出高度必須提高以達到預(yù)定脫硫百分比。因此，本發(fā)明的操作變得更為顯著，致使獲得更大的效果。
又，本發(fā)明的脫硫系統(tǒng)不限于上述實施方案所述的槽氧化系統(tǒng)，而且它還可構(gòu)成例如具有分開提供氧化塔的構(gòu)型。而且，本發(fā)明的氣-液接觸設(shè)備不限于上述用作廢氣脫硫系統(tǒng)中的吸收過程的裝置，而且可用于各種領(lǐng)域內(nèi)只要工藝過程要求液體與氣體有效接觸。
下文將參照附圖6-10，描述用于說明本發(fā)明有關(guān)噴管構(gòu)型的操作的工作例和對比例(實驗結(jié)果)。(a)實驗1在實驗1中，作為對比例，如圖10所示，使用噴管61(具有七個噴嘴)，其中沒有裝配斜板且端板61a位于距離靠近封閉端噴嘴的入口外側(cè)的位置上，總噴出高度(在遠離噴出狀態(tài)是穩(wěn)定的封閉端位置的噴嘴噴出高度)從3m變化到9m，并且通過目視觀察和照像等法檢測各噴嘴的噴出狀態(tài)。
在該實施例中，圖4中的D=204.6mm(使用200A管)，d=40mm,和R=40mm，致使L=L0+40。
結(jié)果是靠近封閉端側(cè)的三個噴嘴的噴出狀態(tài)是不穩(wěn)定的，并且平均噴出高度低于其它噴嘴。尤其是，當總噴出高度高些，該現(xiàn)象更為明顯。例如，如圖7所示，在封閉端側(cè)的三個噴嘴的噴出高度很低，其噴出狀態(tài)也不穩(wěn)定。圖7是根據(jù)實驗過程中所攝照片繪制的。
認為這種現(xiàn)象的出現(xiàn)原理如下當噴管的流動通道如圖10所示具有恒定的橫截面積，端板61a布置在距離噴嘴入口的外側(cè)，液體被端板61a所推開而產(chǎn)生相反方向的流動，結(jié)果產(chǎn)生渦流。所產(chǎn)生的渦流重復不穩(wěn)定的向前和反方向的轉(zhuǎn)動。由于這個原因，流入封閉端附近噴嘴的液流是不均勻的，且液柱的高度變化極大。由于這種湍流，鄰近封閉端的噴嘴入口附近的平均靜壓下降，且與其它噴嘴比較，平均噴出高度變得很低。(b)實驗2在實驗2中，使用的噴管，其中裝有與上述實施方案噴管22、23相同結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)示于圖3)的斜板并按表4所示具有4個不同的端板內(nèi)面位置L，總噴出高度從3m變化到9m，且各噴嘴的噴出狀態(tài)用目視觀察和照像等法而證實。在這種情況下，如在實驗1，使用200A管(D=204.6mm),d為40mm，而R為40mm。
結(jié)果是如表1所示，對于L=L0+20mm的噴管63，末端噴嘴(靠近封閉端噴嘴)的噴出狀態(tài)被擾動，且噴出高度如圖9所示很低且不穩(wěn)定。圖9表示總噴出高度約7m時的照像結(jié)果。實驗號 端板位置 噴出狀態(tài) 綜合評價1 L=L0+20 末端噴嘴噴出差 ×2 L=L0+10 末端噴嘴噴出稍微不穩(wěn)○3 L=L0±0 同前◎4 L=L0-10 良好◎L=L0-10mm的噴管60最好，其中末端噴嘴的噴出狀態(tài)是最穩(wěn)定的，如圖6所示，噴出高度均勻而穩(wěn)定。圖6表示總噴出高度約為7m時的照像結(jié)果。
即使對L=L0+10mm的噴管62和L=L0+0mm的噴管，盡管末端噴嘴的噴出狀態(tài)稍有不穩(wěn)，但其狀態(tài)明顯優(yōu)于L=L0+20mm的噴管。圖8表示總噴出高度約為7m時的照像結(jié)果。
認為噴出狀態(tài)良好的原理如下當噴管的流動通道如圖3所示是漸縮狀的，端板51配置在噴嘴最大入口內(nèi)徑內(nèi)側(cè)，如圖3箭頭所指出的，由于端板51推開液流而不產(chǎn)生進入相反的方向，致使液流以控制有序的方式穩(wěn)定地流入各噴嘴的入口。所以，沒有出現(xiàn)噴出狀態(tài)的擾動和高度的變化，并且使流速均勻。因此，影響噴出高度的靜壓也是均勻的，以致于使其它噴嘴(遠離封閉端的噴嘴)的噴水高度都均勻。(c)實驗3圖11表示試驗用部件。該裝置是模擬用于實際裝置的噴管的端頭部分的透明丙烯酸模型，其中，以500mm間隔排列有六個帶有排出口直徑為40mm的液體柱噴嘴43(噴嘴密度N=4/m2)，斜板52配置在噴管41的封閉端部分，用于垢塊的進口是配在噴管41的入口端部分。由液體柱噴嘴排放的液體回到槽中并循環(huán)再使用。試驗方法試驗步驟試驗是在假定正常操作和短期停運行后再啟動的二種情況下，通過以下步驟進行。
(1)正常操作試驗中，使用新鮮水作為循環(huán)液體因此易于觀察到垢塊的行為。在將預(yù)定量的循環(huán)液供到噴管41后，由噴管41的入口端輸入尺寸基本均勻的垢塊約12個，研究噴管41中的垢塊行為以及從液柱噴嘴出來的其排放狀態(tài)。
(2)在重新起動的試驗中，將漿料濃度為20wt％的液體以L′=200m3/m2h的循環(huán)液體量循環(huán)后，從噴管41的入口端輸入10-25mm的垢塊。之后立即停止循環(huán)泵。待漿料在噴管41中沉降后，除去漿料管41中的液體，形成短期操作中止，使?jié){料靜置。在漿料靜置的時間過程中，用新鮮水置換槽中的漿料液體，以致易于觀察垢塊的行為，并且在引入垢塊后一周完成重新起動試驗。試驗結(jié)果在正常操作中垢塊的排出通過循環(huán)水目視觀察從噴管入口端31入的垢決排出(累積)狀態(tài)。噴管中垢塊的行為(1)通過循環(huán)液體流從噴管入口端引入垢塊，并在沉降的同時使其向下游側(cè)流動。當它們達到噴管的底部時，它們在噴管底部移動只是蠕動。盡管它們易于停滯在與斜板結(jié)合附近，但它們還是沿著斜板移動而到達端噴嘴下的位置。
(2)在噴管底部和斜板的垢塊下游側(cè)上產(chǎn)生渦流。假若許多垢塊41b如圖12所示堆積成山狀，則在上游側(cè)的垢塊41b連續(xù)越過小山并坐落在下游邊；這樣，分散的垢塊滑動地移動。
(3)在通過端噴嘴前的噴嘴下面的位置后，在斜板上的垢塊中，在斜板52的兩側(cè)上的垢塊緩慢移動，而易于停留。因此，斜板52優(yōu)選為如圖13所示是凹形的。
由液柱噴嘴排出垢塊(1)在本試驗中所用的3-35mm的所有垢塊，都是從下游邊上的端噴嘴排出(40mm的卸料口直徑)，沒觀察到從上游噴嘴而不是端噴嘴排出的垢塊。
(2)當垢塊從端噴嘴排出時，達到端噴嘴下斜板52上面位置的垢塊，通過朝噴嘴前進的循環(huán)液微弱渦流而提升并排出。大于約20mm的垢塊排出方式是等待產(chǎn)生適當?shù)臏u流，即使許多垢塊也能連續(xù)排出。為了排出垢塊，循環(huán)液體的量應(yīng)為200m3/m2h或更多，優(yōu)選為40m3/m2h或以上。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，在廢氣脫硫系統(tǒng)的吸收塔中，由噴管的噴出狀態(tài)是均勻且穩(wěn)定，以致于能獲得高的脫硫百分比。此外，本發(fā)明可達到操作費用低。因此，本發(fā)明的工業(yè)適用性是高的。
權(quán)利要求
1．一種通過使吸收劑漿料與廢氣接觸而吸收廢氣中硫氧化物的廢氣脫硫系統(tǒng)，其特征在于，在縱向裝有許多噴嘴且其一端被封閉的噴管是水平安裝在廢氣垂直流過的吸收塔中，吸收劑漿料從所述噴管另一端送入并從所述噴嘴向上噴射，由此吸收劑漿料與廢氣接觸而完成處理，并在所述噴管的封閉端側(cè)上的流動通道形成的形狀是要使其橫截面積朝封閉端逐漸減小。
2．按權(quán)利要求1的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中所述噴管是由恒定橫截面的管子組成，并且向所述管的封閉端的噴嘴側(cè)傾斜的斜板安裝在靠近封閉端側(cè)管的內(nèi)部，致使流動通道的橫截面積朝封閉端減少。
3．按權(quán)利要求1或2的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中用于封閉所述噴管的端板的內(nèi)表面位置固定在距離緊靠朝封閉端側(cè)噴管的封閉端的噴嘴最大入口內(nèi)徑處附近位置0.05D(D是所述噴水管的內(nèi)徑)，或者固定在所述附近位置的里面。
4．按權(quán)利要求1-3中之一的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中許多所述噴管是橫向并聯(lián)安置，安裝有供料管，在其縱向上的許多地點與這些噴管的另一端連接，供料管的一端是封閉的，并且由其另一端供應(yīng)吸收劑漿料，使得吸收劑漿料經(jīng)所述供料管供給到各個噴管，并且所述供料管所形成的形狀要使流動通道橫截面積朝封閉端逐漸減少。
5．通過使吸收劑漿料與廢氣接觸而吸收廢氣中硫氧化物的廢氣脫硫系統(tǒng)，其中有許多噴管其每一個都裝有許多以縱向排列的噴嘴并且其一端是封閉的，這些噴管，是水平安裝在作為使吸收劑漿料與廢氣接觸的裝置的接觸處理塔的下部，使得含漿料塊的吸收劑漿料從所述噴管的另一端送入并通過由所述噴嘴向上噴射吸收劑漿料和漿料塊使其與廢氣接觸而完成處理，所述廢氣脫硫系統(tǒng)的特征在于所述噴管是由恒定橫截面的管子制成，朝著所述管的封閉端向噴嘴側(cè)傾斜的斜板安裝在管內(nèi)部封閉端側(cè)，所述斜板以合適的位置關(guān)系與用于封閉所述噴管一端的端板連接，所述端板的內(nèi)表面位置固定在位于所述噴水管最下游側(cè)的噴嘴的最大入口內(nèi)徑處，和距離下游側(cè)前述位置的0.05D處之間，并且所述斜板安置在離開最下游噴嘴的第三和第四個噴嘴的中間位置或第四和第五個噴嘴的中間位置并其傾斜要使得所述斜板在最下游噴嘴的位置的上方面積為噴管橫截面積的0.2-0.3倍。
全文摘要
提供一種廢氣脫硫系統(tǒng),其特征在于在其縱向上裝有許多噴嘴并且其一端被封閉的噴管是水平安裝在廢氣垂直流過的吸收塔內(nèi),吸收劑漿料從噴管另一端輸入并從噴嘴向上噴射,由此使吸收劑漿料與廢氣接觸而在吸收塔內(nèi)完成處理,并且噴管封閉端側(cè)的流動通道所形成的形狀,要使流動通道的橫截面積朝封閉端逐漸減少。
文檔編號B05B1/20GK1209757SQ97191957
公開日1999年3月3日 申請日期1997年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月1日
發(fā)明者鵜川直彥, 高品徹, 沖野進, 木村和明, 巖下浩一郎, 生田耕治, 田中平治 申請人:三菱重工業(yè)株式會社