CN104941323A - 一种多级聚结旋流组合气体除液方法 - Google Patents

Abstract

一种多级聚结旋流组合气体除液方法，属于气液分离技术领域，特别用于湿法烟气脱硫装置排放烟气脱水除液，包括塔体,聚结区,多级旋流除液区，排气筒；聚结区是由多级交错排列的聚结板组成；多级旋流除液区包括多级旋流器和连接筒；来自下方的气体经过聚结区和多级旋流除液区除去液体后从排气筒排出，分离出的液体经排液管引出后流入下方其他区。

Description

一种多级聚结旋流组合气体除液方法

技术领域

 本发明属于气液分离技术领域，尤其涉及一种多级聚结旋流气体除液方法。

背景技术

烟气脱硫大都采用的是湿法工艺，所谓的湿法工艺即用配制成浆液的吸收剂来洗涤烟气，将烟气中的SO₂吸收到浆液中，与吸收剂进行反应，其核心装置就是吸收塔，由于吸收塔的反应大部分都采用喷淋式洗涤，所以处理过的烟气中含有大量的雾滴，如果任由这些雾滴带出吸收塔，雾滴就会随烟气从烟囱排出，并在烟囱周围落下来，形成“小雨”，从而污染环境。从节能的角度看，大量的浆液被带出，对于系统的运行也是一种损失，所以烟气在经过洗涤之后一般要加有除液器。实际上是把经过洗涤的烟气中的水滴分离出来，让水滴回到塔内。除液器是烟气脱硫系统的重要设备，除液器的脱水机理主要分为重力沉降、碰撞分离、离心分离和过滤分离。目前广泛使用的除液器主要有电除液器、丝网除液器、纤维除液器、旋流板除液器、折板式除液器。

电除液器是利用高压直流电形成电场，使通过的烟气产生电离，导致烟气中的尘粒及雾滴带上电荷，在电场力的驱使下运动到沉淀级，将烟气净化干净。电除液器具有效率高、阻力小和运行费用低的优点，但它设备复杂、施工要求高、建设期长，投资最高。

丝网除液器主要靠惯性碰撞除液，具有结构简单、占地少、投资省、分离效率高、阻力小、质量轻及安装操作维修方便等特点。但是丝网除液器靠细丝编织的网垫在处理含灰尘颗粒的烟气时易堵塞，故该设备也不适合处理含尘量大的烟气。

纤维除液器是由单个或多个除液元件所组成；而每个元件又是由内、外网筒之间均匀填充一定量的纤维组成，含雾气体由内侧通过，雾滴阻留在纤维上，当液滴增大后，能顺着吹过的气流在重力的作用下，汇集至排液管处流出，从而达到气液分离的目的。纤维除液器除液率高、结构简单、加工容易、投资省、操作方便，但是设备较大、压降较大。

折流板式除液器是利用烟气通过一个折流的烟道中，由于雾滴的惯性作用，雾滴与折流板相碰撞而被附着在折流板表面上，达到除液目的。对于这种机械式除液，液滴的捕集受到液滴自身的物性如粘度、速度的影响，同时也受到折板的结构参数如折板角度、折板间距的影响，多种因素影响下，常常导致除液效率降低。

旋流板除液器是利用内部固定叶片使气流旋转，从而在离心力的作用下将水滴分离。旋流板分离器压降小，除液效果好，且结构简单，加工容易，尤其适合那些烟雾中带固体或者带盐分的废气除液。

比较以上几种除液器的优缺点，我们可以看出：旋流板除液器结构简单、压降损失小、造价低、占地少，非常适合用于烟气脱硫系统。旋流板除液器的原理是：气液混合物高速穿过旋流叶片时产生旋转运动，当液体颗粒在旋流场受到的作用力大于斯托克斯阻力时发生离心沉降，迁移到四周，落到筒壁上，由于壁效应和重力作用，被分离的液体顺着筒壁流入液体分流筒达到气液分离的目的。影响旋流板除液器除液效率的主要因素是雾滴的沉降速度、分离时间和停留时间。只有当雾滴的分离时间小于气体在旋流场停留时间才能达到分离的目的，加大筒体的长度可增加流体在旋流场的停留时间，提高除液的效率，但是随着轴向距离的增大，环向速度逐渐降低，液滴受到的分离动力越来越小，旋流效果就减弱；其次由于液体仍然和气体接触，流动的气体会随时将聚集到壁面区的液体破碎，使液体重新返回气体中；另外由于液体的流动性，液体沿壁面聚结成较大体积后，重力作用也会自然打破表面张力，形成小颗粒重新返回气体中．所以已有技术即使使用了旋流方案，由于液体无法很好的随时引出，导致分离下来的液体在气流的作用下再次破碎，成为小液滴，重新卷入烟气中。

为此我们对旋流板除液器进行改进，成为一种新型的气液分离器，既保持圆筒内的离心效果，又能将分离下来的液体及时引出，使其既具有良好的除液效果，又能够避免过多压降损失，而且结构简单，加工容易。

发明目的：

本发明的目的在于提供一种多级聚结和旋流组合除雾方法，通过表面聚结和离心分离组合设计，减少气体携带的液体，使其既具有良好的除液效果降低水耗，又能够避免过多压降损失，而且结构简单，制造容易。

发明内容

本发明提供一种多级聚结和旋流组合的除雾方法，包括塔体、聚结区、多级旋流除液区和排气筒，来自下方的气液混合物依次通过聚结区和多级旋流除液区进行气液分离，携带液体的气体首先进入聚结区，将雾滴捕捉在聚结板上，形成聚结的液体并在重力作用下流入塔体下方其他区，然后气体进入同轴安装串联的多级旋流器进一步进行气液分离，各级旋流器分离出的液体在本级旋流器出口后汇集到独立的液体区，该液体区与气体隔离，并从设置在该隔离区的排液管排除，气体依次进入下一级旋流器继续进行气液分离，液体依次引出；合格的气体经排气筒外排。

本发明的聚结区设在塔体内，多级旋流器外或下方。聚结区由形成分隔小区气体流通通道的隔栅或隔板组成，隔栅或隔板可以上下多层安装，隔栅或隔板采用亲水材料。

本发明所述的多级旋流除液区包括多级旋流器、连接筒和排气筒。多级旋流器布置在排气筒周围，多组排列，采用并行方式进行气液分离。多级旋流器下方与连接筒相连，连接筒与排气筒相连。烟气入口设置在多级旋流器的入口，出口为烟气排气筒。

本发明的第一级旋流器设在最上部，其他各级依次竖直向下设置，烟气在最上方向下进入第一级旋流器，排除部分分离液体后，向下进入其他各级，其他各级旋流器自上而下直径依次减小，液体汇集区的导流槽和排液管设在下一级旋流器入口外侧，烟气经连接通道进入排气筒，转向180°后向上排除。

本发明的第一级旋流器可以设在最下部，其他各级依次竖直向上设置，烟气在最下方向上进入第一级旋流器，排除部分分离液体后，向上进入其他各级，其他各级旋流器自下而上直径依次增加，液体汇集区的导流槽和排液管设在前一级旋流器出口外侧，烟气经连接通道进入排气筒向上排除。

所述的多级旋流器，由若干级旋流器组成，每一级旋流器上下串联排列，并且连接时要有一定的插入高度h和环隙厚度S，插入高度对除液效率有显著的影响。气液混合物进入第一级旋流器入口后，在离心力和重力作用下，分离下来一部分液体，然后气体进入下一级旋流器，进行下一级气液分离。经过多级旋流除液，提高了除液效率。

所述的旋流器由筒体、旋流部件、液体收集区组成。气液混合物由旋流器筒体上方进入，然后通过旋流部件改变流动方向，气体中携带的小水滴在离心及重力的作用下甩向器壁，沿器壁聚结并向下流，进入液体汇集区，再由液体汇集区的导流槽收集，由排液管排出，气体由旋流器筒体下方排出。

所述的筒体，筒体高度L有一定的范围，既要保证能将液体分离下来，又能保证气体在离心有效区内，防止聚结下来的液体在气流的作用下再次破碎，造成二次夹带。

所述的旋流部件，包括旋流叶片和盲板区，盲板区位于旋流叶片中间，与各个旋流叶片相连。

所述的旋流叶片，要有一定的叶片数量N和足够的宽度W以保证相邻叶片有一定的重叠量，既要提高分离效率，又要防止压降的过多增加。

所述的盲板区，位于旋流叶片中间，起着连接叶片及支撑叶片的作用，同时也起集液和分配液体的作用。

所述的液体汇集区，位于每一级旋流器的末端，由液体导流槽以及排液管组成，用于收集、排出已分离出来的水滴。

所述的导流槽，位于每一级旋流器筒体的末端，与排液管相连，导流槽的倾斜角度范围为0～α。

所述的连接筒，插入排气管有一定的长度H，具有挡水圈和减小湍流的作用，从而降低整个装置的压力损失。

所述的排气筒，位于设备中心，在排气筒下方设置一排液管，用于排出在排气筒内落下来的液体，排气筒上方为烟气排出口，用于排出气液分离后的干燥烟气。

本发明的多级聚结旋流组合除液方法与现有技术相比，具有以下技术特点：

（1）采用聚结和旋流串联多级除液方法，提高除液率。

（2）采用多孔或提高表面积亲水性聚结材料，及时捕捉气体中的雾滴并凝聚成大液滴进行分离，提高了除液效率。

（3）采用多级旋流除液，及时将聚结下来的液体引出，减少了气体的二次夹带。保持圆筒内离心效果，提高了除液效率。

（4）结构简单，加工容易。

（5）压降小。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2是图1中聚结区的一种俯视图。

图3是图2中聚结区的一种俯视图。

图4是图1中多级旋流除液区的一种结构示意图。

图5是图3中多级旋流除液区的一种俯视图。

图6是图3中旋流部件的一种结构示意图。

图7是多级旋流器连接部分的结构示意图。

图中：1、聚结区，2、多级旋流器，3、连接筒，4、排气筒，5、塔体，6、旋流器，7、旋流部件，8、液体汇集区，9、筒体，10、旋流叶片，11、盲板区，12、导流槽，13、排液管，14、隔板或隔栅，15、多级旋流除液区， 31、进入的气体，32、排出的气体，33液体，α、导流槽倾斜的角度，D、单级筒体直径(第一级为D1，第二级为D2，以此而类推)，L、单级筒体长度(第一级为L1，第二级为L2，以此而类推)，H、插入高度（液体汇集区高度），S、环隙厚度，ｄ、排气筒直径，图中箭头分别代表气体和液体的流动方向。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种多级聚结旋流组合除液方法，包括塔体、聚结区1、多级旋流除液区15和排气筒。聚结区1布置在塔体5内，多级旋流除液区15外或其下方。

如图2所示，聚结区1是由多级交错排列的隔板或隔栅14组成。

如图3所示，多级旋流除液区15包括多级旋流器2、连接筒3。多级旋流器2由多级上下串联的旋流器6组成。旋流器6包括旋流部件7、液体汇集区8和筒体9。

如图4所示，多组多级旋流器2布置在排气筒4周围，多个排列，多级旋流器2与连接筒3相连，连接筒3与排气筒4相连，采用并行方式进行气液分离。

如图5所示，旋流部件7是由旋流叶片10和盲板区11组成。

如图6所示，液体汇集区8是由导流槽12和排液管13组成。

如图6所示，上一级旋流器和下一级旋流器连接时，有一定的插入高度H和环隙厚度S。

气液混合物依次通过聚结区1和多级旋流除液区15进行气液分离。携带液体的气体首先进入聚结区1，将雾滴捕捉在聚结板14上并在重力作用下将液体排出聚结板14分离出一部分液体，然后气体进入多级旋流除液区15进一步进行气液分离。气液混合物在多级旋流除液区15内，由多级旋流器2入口进入，穿过旋流部件7，通过旋流叶片10产生旋转运动，在离心力和重力作用下，气体中携带的小液滴迁移到四周，落到筒壁上，顺着筒壁流入液体汇集区8，由导流槽12收集分离下来一部分液体并经排液管13排出，气体进入下一级旋流器进行下一级气液分离，经过多级旋流除液后的气体进入连接筒3，自烟气排气筒4排出，在排气筒中落下来的液体经排液管13排出。

实施例

用于湿法烟气脱硫装置烟气除水。烟气量20万标准立方米/小时，烟气含水97099kg/h，塔体直径6000mm，聚结区采用隔栅形式，在多级旋流除液器下方150mm，通道尺寸30mm，高度1000mm，材料为亲水塑料，在排气筒和塔体之间设置相同尺寸的六组多级旋流分离器，每组分离器为三级，壳体直径D1=800mm，高度L1=1440mm，D2= 680mm，L2=1224mm， D3=560mm，L3=1008mm,ｄ=2750mm ,H=420mm,α=0°，S=60mm，每级旋流叶片为4片，脱水器总压降1085Pa，排出烟气含水量几乎为零。

Claims (10)

1. 一种多级聚结旋流组合气体除液方法，包括塔体，聚结区，多级旋流除液区，排气筒，来自塔体内下方的气液混合物依次通过聚结区和竖直安装的多级旋流除液区进行气液分离，携带液体的气体首先进入聚结区，将雾滴捕捉在聚结板上，聚结的液体在重力作用下沉降与气体分离，然后气体进入同轴串联安装的多级旋流器进一步进行气液分离，各级旋流器分离出的液体在本级旋流器出口汇集到独立的液体区，该液体区与进入下一级旋流器的气体隔离，并从设置在该液体区的排液管排出，气体依次进入下一级旋流器继续进行气液分离，液体依次引出流入塔体下方其他区；合格的气体从最后一级进入排气筒外排。

2.如权利要求１所述，其特征在于，聚结区设在气体塔体内，多级旋流器外或下方，部分覆盖或者全部覆盖塔体和多级旋流器之间的空间。

3.如权利要求1或2所述，其特征在于，聚结区由形成分隔小区气体流通通道的隔栅或隔板组成，隔栅或隔板可以上下多层安装，隔栅或隔板采用亲水材料。

4.如权利要求3所述，其特征在于，隔栅或隔板将塔内气体流通通道分隔成众多格状或条形小区流通通道。

5.如权利要求1所述，其特征在于，多级旋流除液区包括多级旋流器、多级液体汇集区、气体连接筒，各级旋流器由壳体、旋流部件、液体汇集区、气体入口和出口组成，各级旋流器上下竖直布置，上一级旋流器气体出口和下一级旋流器气体入口直径不同，各级旋流器内设有旋流叶片，各级旋流器出口与下一级旋流器入口连接，上一级旋流器壳体出口和下一级旋流器壳体入口高度不同，在此高度差及直径差间形成独立的密闭液体汇集区，该汇集区设置液体导流槽和排液管。

6.如权利要求5所述，其特征在于，多级旋流器第一级旋流器设在最上部，其他各级依次竖直向下设置，烟气在最上方向下进入第一级旋流器，排出部分分离液体后，向下进入其他各级，其他各级旋流器自上而下直径依次减小，液体汇集区的导流槽和排液管设在下一级旋流器入口外侧，烟气经连接通道进入排气筒，转向180°后向上排出。

7.如权利要求5所述，其特征在于，多级旋流器第一级旋流器设在最下部，其他各级依次竖直向上设置，烟气在最下方向上进入第一级旋流器，排除部分分离液体后，向上进入其他各级，其他各级旋流器自下而上直径依次增加，液体汇集区的导流槽和排液管设在前一级旋流器出口外侧，烟气经连接通道进入排气筒向上排除。

8.如权利要求１或5所述，其特征在于，并列设置多组多级旋流除液器，共用一个排气筒，排气筒布置在各组多级旋流除液器的中心。

9.如权利要求5或6或7所述，其特征在于，各级旋流分离器液体汇集区底部导流槽设计为α的倾斜角度。

10.如权利要求１或6所述，其特征在于，聚结板表面和/或旋流器内壁设置液体聚结材料，该材料为多孔或增加表面积的亲水性材料。