煙塔合一濕法脫硫消除“石膏雨”的龍卷風(fēng)鋼煙囪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及‘煙塔合一濕法脫硫消除“石膏雨”的龍卷風(fēng)鋼煙囪’，具體涉及一種適用于火電廠、鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)等大煙氣量的煙塔合一石灰石-石膏法脫硫裝置，消除其產(chǎn)生的“石膏雨”，解決其二次污染問(wèn)題。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)火電廠、鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫的主流技術(shù)是石灰石-石膏法。結(jié)合中國(guó)國(guó)情，為了降低投資、避免GGH(熱的原煙氣與冷的脫硫后煙氣之間的旋轉(zhuǎn)蓄熱式換熱器)的腐蝕、密封泄漏和堵塞問(wèn)題，在消化引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，多采用吸收塔頂部不設(shè)濕式電除塵器，改設(shè)折流板式除霧器，并在裝置流程中取消GGH和獨(dú)立煙囪，將煙囪直接設(shè)置在吸收塔頂部的“煙塔合一”技術(shù)。這一技術(shù)在削減了大量二氧化硫的同時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生大量形成霧霾天氣的PM2.5因子(脫硫漿液霧化夾帶、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶析出，即眾所周知的“石膏雨”)，從而助長(zhǎng)了霧霾的發(fā)生。盡管該技術(shù)脫硫效果比較穩(wěn)定，但同時(shí)也是一個(gè)PM2.5發(fā)生器和大型空氣加濕器，這早已成為環(huán)保界高層人士的廣泛共識(shí)！
[0003]火電廠濕法脫硫是將煙氣溫度由130°C用水降低至50°C排放，這樣，就會(huì)有大量的水蒸氣霧滴通過(guò)煙囪排放進(jìn)入大氣中?！耙慌_(tái)30萬(wàn)千瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組，濕法脫硫每小時(shí)要耗費(fèi)大概30?40噸的水，其中大部分都變成了霧狀的水汽，這樣僅一臺(tái)機(jī)組一天排放的水霧滴就有幾百?近千噸。加之如果脫硫劑的投放劑量和除塵能力不足，排放的污染因子會(huì)成倍增多，這就為PM2.5的快速形成創(chuàng)造了條件。”更有環(huán)保界高層專業(yè)人士大膽地假設(shè):“如果現(xiàn)在河北將采用濕法脫硫空塔噴淋技術(shù)的脫硫裝置全部關(guān)停，不運(yùn)行，不脫硫，霧霾天氣將遠(yuǎn)離河北！ ”當(dāng)然這只能是假設(shè)，因?yàn)橥Ｖ姑摿虻奈：峙聲?huì)更大。
[0004]本發(fā)明應(yīng)用于這種簡(jiǎn)化流程的煙塔合一濕法脫硫裝置中，完全可以消除“石膏雨”，為驅(qū)散霧霾、節(jié)能減排出一份力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煙氣流場(chǎng)穩(wěn)定，消除“石膏雨”效果極佳的鋼煙囪。運(yùn)用Fluent軟件進(jìn)行多相流流場(chǎng)分析及實(shí)際工程運(yùn)行情況表明，本發(fā)明不僅能有效地消除煙塔合一濕法脫硫裝置產(chǎn)生的“石膏雨”，引風(fēng)機(jī)還可以節(jié)電10%?15%。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明自下而上的主要結(jié)構(gòu)包括:煙氣旋流發(fā)生器、煙塔過(guò)渡段、鋼煙囪筒體、螺旋型擾流翅片、變螺距旋流翅片、冷凝液回流導(dǎo)流錐體、煙囪出口筒體。
[0008]所述的煙氣旋流發(fā)生器為石化行業(yè)氣-液傳質(zhì)塔類設(shè)備通用的，水平放置的，葉片與水平面夾角為45°的“旋流板塔盤(pán)”。
[0009]所述的煙塔過(guò)渡段為鋼煙囪與吸收塔塔體之間的旋壓壓制的過(guò)渡段殼體。
[0010]所述的鋼煙囪筒體為圓筒形殼體，其頂部向外翻，并設(shè)有多個(gè)冷凝液回流孔。
[0011]所述的螺旋型擾流翅片共3條，焊接在煙囪殼體外側(cè)，是防止卡門(mén)渦街引起煙囪共振的擾流翅片。
[0012]所述的變螺距旋流翅片為焊接在煙囪筒體內(nèi)壁上均勻分布的數(shù)條旋流翅片，其底部螺旋角為45°，頂部螺旋角為25°。
[0013]所述的冷凝液回流導(dǎo)流錐體設(shè)在煙囪筒體與煙囪出口之間，目的是將高速旋轉(zhuǎn)煙氣中分離出的帶有脫硫石膏的冷凝水通過(guò)回流孔流至煙囪內(nèi)壁。
[0014]所述的煙囪出口筒體下端向內(nèi)收，以阻擋“石膏雨”逃逸，并將消除了 “石膏雨”的煙氣排放至大氣。
[0015]本發(fā)明采用實(shí)際工程的真實(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囉?jì)算，并運(yùn)用Fluent軟件進(jìn)行多相流流場(chǎng)分析加以驗(yàn)證，煙氣流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)都很均勾、穩(wěn)定；消除“石膏雨”效果很好；引風(fēng)機(jī)節(jié)電效果明顯；節(jié)能減排效果突出。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明‘煙塔合一濕法脫硫消除“石膏雨”的龍卷風(fēng)鋼煙囪’三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1.煙氣旋流發(fā)生器、2.煙塔過(guò)渡段、3.鋼煙囪筒體、4.螺旋型擾流翅片、5.變螺距旋流翅片、6.冷凝液回流導(dǎo)流錐體、7.煙囪出口筒體。
[0018]圖2為本發(fā)明‘煙塔合一濕法脫硫消除“石膏雨”的龍卷風(fēng)鋼煙囪’外形示意圖。
[0019]圖中:2.煙塔過(guò)渡段、3.鋼煙囪筒體、4.螺旋型擾流翅片、6.冷凝液回流導(dǎo)流錐體、7.煙囪出口筒體。
[0020]圖3為煙氣旋流發(fā)生器三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為冷凝液回流導(dǎo)流錐體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:3.鋼煙囪筒體、4.螺旋型擾流翅片、5.變螺距旋流翅片、6.冷凝液回流導(dǎo)流錐體、7.煙囪出口筒體。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的獨(dú)特結(jié)構(gòu)為:煙氣旋流發(fā)生器為石化行業(yè)氣-液傳質(zhì)塔類設(shè)備通用的，水平放置的，葉片與水平面夾角為45°的“旋流板塔盤(pán)”;煙塔過(guò)渡段為鋼煙囪與吸收塔塔體之間的旋壓壓制的過(guò)渡段殼體；鋼煙囪筒體為圓筒形殼體，其頂部向外翻，并設(shè)有多個(gè)冷凝液回流孔；螺旋型擾流翅片共3條，焊接在煙囪殼體外側(cè)，是防止卡門(mén)渦街引起煙囪共振的擾流翅片；變螺距旋流翅片為焊接在煙囪殼體內(nèi)均勻分布的數(shù)條旋流翅片，其底部螺旋角為45°，頂部螺旋角為25° ;冷凝液回流導(dǎo)流錐體設(shè)在煙囪筒體與煙囪出口之間，目的是將高速旋轉(zhuǎn)煙氣中分離出的帶有脫硫石膏的冷凝水通過(guò)回流孔流至煙囪內(nèi)壁；煙囪出口筒體下端向內(nèi)收，以阻擋“石膏雨”逃逸。
[0024]石灰石-石膏法采用濕法脫硫空塔噴淋技術(shù)，煙氣由下向上流動(dòng)，脫硫劑及水滴由上向下噴淋，二者相互碰撞、傳質(zhì)、傳熱、反應(yīng)，脫除S02及粉塵；脫硫后的煙氣向上流動(dòng)，通過(guò)折流板式除霧器進(jìn)入本發(fā)明系統(tǒng)。首先經(jīng)過(guò)煙氣旋流發(fā)生器，將軸向流動(dòng)的煙氣變?yōu)槟鏁r(shí)針的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。又在煙囪內(nèi)壁變螺距旋流翅片的誘導(dǎo)作用、以及地磁場(chǎng)的聯(lián)合作用下，形成煙氣切向流速不斷提升的穩(wěn)定的螺旋流，動(dòng)能不斷增加，勢(shì)能逐漸減小，即人造龍卷風(fēng)。吸收塔頂部的煙氣流速為4?5m/s，塔頂煙囪筒體底部的煙氣流速為13m/s左右，煙囪筒體頂部煙氣切向流速將達(dá)到20m/s以上。煙氣中的石膏粉末受到煙氣的曳力及壁面的雙重作用，在流道內(nèi)加速碰撞凝聚結(jié)團(tuán)。當(dāng)煙氣運(yùn)行到煙囪高度的4/5左右，煙氣中的脫硫石膏粉末及過(guò)飽和水份凝聚體、集中于螺旋流中軸的負(fù)壓帶，該旋轉(zhuǎn)凝聚體重心稍一偏離，即被甩到煙氣內(nèi)外旋渦交界處跌落而下。繼續(xù)上升的螺旋流煙氣中殘留的脫硫石膏粉末及霧滴，受到的離心力增大至其重力的數(shù)百?近千倍，流經(jīng)煙囪筒體頂部時(shí)被甩進(jìn)冷凝液回流導(dǎo)流錐體，通過(guò)回流孔流至煙囪內(nèi)壁向下流動(dòng)。經(jīng)過(guò)兩次分離消除了“石膏雨”的凈煙氣通過(guò)煙囪出口筒體排放至大氣。由于煙氣流速高，升空高度增加，擴(kuò)散距離遠(yuǎn)，稀釋效果好，環(huán)境影響減小。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0026]1)煙氣旋流發(fā)生器流體阻力小，將軸向流動(dòng)的煙氣變?yōu)槟鏁r(shí)針的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。
[0027]2)在煙氣旋流發(fā)生器的強(qiáng)制作用、變螺距旋流翅片的誘導(dǎo)作用、以及地磁場(chǎng)的聯(lián)合作用下，形成煙氣切向流速不斷提升的穩(wěn)定的螺旋流，動(dòng)能不斷增加，勢(shì)能逐漸減小，即人造龍卷風(fēng)。
[0028]3)圓形鋼煙囪筒體與變螺距旋流翅片組成了類似旋風(fēng)分離器的設(shè)備，由于煙氣的切向流速不斷增大，煙氣中的石膏粉末受到煙氣的曳力及壁面的雙重作用，在流道內(nèi)加速碰撞凝聚結(jié)團(tuán)。當(dāng)煙氣運(yùn)行到煙囪高度的4/5左右，煙氣中的脫硫石膏粉末及過(guò)飽和水份凝聚體、集中于螺旋流中軸的負(fù)壓帶，其重心稍一偏離，即被甩到煙氣內(nèi)外旋渦交界處跌落而下。消除了產(chǎn)生“石膏雨”的最大成因。
[0029]4)切向流速大于20m/s的煙氣螺旋流流經(jīng)煙囪筒體頂部時(shí)，煙氣中殘留的脫硫石膏粉末及霧滴，受到的離心力超過(guò)其重力的數(shù)百?近千倍，被甩進(jìn)冷凝液回流導(dǎo)流錐體，完成了對(duì)“石膏雨”的第二次消除。
[0030]5)煙塔過(guò)渡段采用旋壓壓制殼體，可以降低阻力，有利于防腐蝕施工。
[0031]6)焊接在煙囪筒體外側(cè)的螺旋型擾流翅片，即是鋼煙囪的防震阻尼器?？梢杂行瞥ㄩT(mén)渦街，防止鋼煙囪的疲勞損傷，延長(zhǎng)其使用壽命。
[0032]7)由于本發(fā)明煙囪中的煙氣流動(dòng)為人造龍卷風(fēng)，借用了地磁場(chǎng)的能量，逆時(shí)針的螺旋流中心部位產(chǎn)生了局部真空，其抽吸作用可使引風(fēng)機(jī)節(jié)電10%?15%，節(jié)能效果顯著。
[0033]8)本發(fā)明經(jīng)過(guò)兩次消除“石膏雨”，消除效果很好，煙囪出口煙氣流速高，升空高度增加，擴(kuò)散距離遠(yuǎn)，稀釋效果明顯，環(huán)境影響小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.煙塔合一濕法脫硫消除“石膏雨”的龍卷風(fēng)鋼煙囪，其特征在于:由下而上的其主要結(jié)構(gòu)為:煙氣旋流發(fā)生器(1)為石化行業(yè)氣-液傳質(zhì)塔類設(shè)備通用的、水平放置的、葉片與水平面夾角為45°的“旋流板塔盤(pán)”;煙塔過(guò)渡段(2)為鋼煙囪與吸收塔塔體之間的旋壓壓制的過(guò)渡段殼體；鋼煙囪筒體(3)為圓筒形殼體，其頂部向外翻，并設(shè)有多個(gè)冷凝液回流孔；焊接在鋼煙囪筒體⑶外側(cè)的螺旋型擾流翅片(4)共3條，是防止卡門(mén)渦街引起煙囪共振的擾流翅片；變螺距旋流翅片(5)為焊接在鋼煙囪筒體(3)內(nèi)壁均勻分布的數(shù)條旋流翅片；冷凝液回流導(dǎo)流錐體(6)設(shè)在煙囪筒體與煙囪出口之間；煙囪出口筒體(7)位于鋼煙囪最頂端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙塔合一濕法脫硫消除“石膏雨”的龍卷風(fēng)鋼煙囪，其特征是:所述的變螺距旋流翅片(5)為焊接在鋼煙囪筒體(3)內(nèi)壁均勻分布的數(shù)條旋流翅片，其底部螺旋角為45°，頂部螺旋角為25°。
【專利摘要】本實(shí)用新型煙塔合一濕法脫硫消除“石膏雨”的龍卷風(fēng)鋼煙囪，應(yīng)用于煙塔合一濕法脫硫吸收塔。煙氣在旋流發(fā)生器的強(qiáng)制作用、變螺距旋流翅片的誘導(dǎo)作用、以及地磁場(chǎng)的聯(lián)合作用下，形成人造龍卷風(fēng)。煙囪筒體與變螺距旋流翅片組成了類似旋風(fēng)分離器的設(shè)備，由于煙氣的切向流速不斷增大，煙氣中的石膏粉末受到煙氣的曳力及壁面的雙重作用，在流道內(nèi)加速碰撞凝聚結(jié)團(tuán)。當(dāng)煙氣運(yùn)行到煙囪高度的4/5左右，煙氣中的脫硫石膏粉末及過(guò)飽和水份凝聚體、集中于螺旋流中軸的負(fù)壓帶，其重心稍一偏離，即被甩到煙氣內(nèi)外旋渦交界處跌落而下。切向流速大于20m/s的煙氣螺旋流流經(jīng)煙囪筒體頂部時(shí)，煙氣中殘留的脫硫石膏粉末及霧滴，受到的離心力超過(guò)其重力的數(shù)百～近千倍，被甩進(jìn)冷凝液回流導(dǎo)流錐體，再次被消除。
【IPC分類】F23J15/00, F23J13/00, B01D45/12, F23J11/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205002135
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520227099
【發(fā)明人】刁經(jīng)中, 趙鈺慧, 夏敏, 黃靈芝
【申請(qǐng)人】北京博朗環(huán)境工程技術(shù)股份有限公司, 刁經(jīng)中
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年4月16日