《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》是華南理工大學於2011年10月14日申請的發明專利，該專利申請號為2011103127481，公布號為CN102357335A，公布日為2012年2月22日，發明人是劉定平、徐開華、單婕。
《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》包括吸收塔，在吸收塔內自下而上依次設定有切圓式螺旋噴射紊流吸收層、常規噴淋層和除霧層；所述切圓式螺旋噴射紊流吸收層由多組沿圓形管路布置的對沖切圓的超音波霧化噴嘴構成；所述常規噴淋層由數個陣列布置的機械式噴嘴構成；在切圓式螺旋噴射紊流吸收層設定高效霧化噴嘴，形成切圓式噴射紊流吸收場，產生的50~400微米霧化微粒螺旋上升，增強了反應物混合均勻性，延長了接觸時間，加快了吸收反應速度，提高了脫硫效率；可降低脫硫液氣比，大大減少霧化噴嘴的數量，減小脫硫塔體積，降低脫硫成本和能耗，可廣泛套用於電力、石化、冶金、水泥等行業的濕法煙氣脫硫系統中。
2021年6月24日，《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置
- 申請人：華南理工大學
- 發明人：劉定平、徐開華、單婕
- 申請號：2011103127481
- 申請日：2011年10月14日
- 公布號：CN102357335A
- 公布日：2012年2月22日
- 地址：廣東省廣州市天河區五山路381號
- 代理機構：廣州市華學智慧財產權代理有限公司
- 代理人：羅觀祥
- Int. Cl.：B01D53/78; B01D53/50
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
截至2011年10月，SO2污染是中國大氣環境污染的主要問題，是制約中國經濟協調穩定發展的重要環境因素。隨著火力發電廠的快速發展，SO2排放不斷增多。而SO2的排放，是造成酸雨不斷加劇的主要原因之一。燃煤電廠如何實施脫硫工程，完善脫硫工藝，提高脫硫效率，是有效遏制SO2排放的有效手段。石灰/石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術是當前控制SO2的一種最為成熟的技術，並被套用廣泛。然而也存在著脫硫效率不高、能耗水平高和脫硫成本高的問題。
在濕法脫硫工藝中，其核心部分為脫硫塔。在脫硫塔內，含硫煙氣被吸收、氧化。影響脫硫效率及能耗的主要因素是脫硫方法和裝置。
2011年前電廠濕法煙氣脫硫效果不佳，存在較多的缺陷。為了提高漿液利用率，保證脫硫效率，一方面，必需建造體積較大吸收塔並需要漿液泵多次循環抽取漿液進行噴霧利用；另一方面，吸收塔噴淋層需要安裝2~4層噴嘴，每層需要噴嘴數目80多隻。因此，需要花費較大的設備建造、運行、維護、檢修等費用。
故為了提高脫硫效率，保證吸收塔的效率，完善和最佳化脫硫吸收系統。科學合理地設計出一套濕法煙氣脫硫裝置有著非常重要的意義。
發明內容
專利目的
《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》的目的是為了提高脫硫系統的脫硫效率和降低脫硫成本，保證濕法煙氣脫硫系統安全、穩定、經濟地運行。
技術方案
一種切圓式螺旋噴射濕法煙氣脫硫裝置，包括吸收塔，特點在於吸收塔內自下而上依次設定有切圓式螺旋噴射紊流吸收層、常規噴淋層和除霧層；所述切圓式螺旋噴射紊流吸收層由多組沿圓形管路布置的對沖切圓的超音波霧化噴嘴構成（但不限於超音波霧化噴嘴）；所述常規噴淋層由數個陣列布置的機械式噴嘴構成；所述除霧層為除霧器，所述吸收塔內底部設定有漿液儲存區。
所述由多組沿圓形管路布置的對沖切圓的超音波霧化噴嘴，其中每組對沖切圓超音波霧化噴嘴的射流形成不同直徑的切圓。
所述由多組沿圓形管路布置的對沖切圓超音波霧化噴嘴，其中同一組超音波霧化噴嘴向下傾斜角度相同，傾斜角度為5度~15度。
所述超音波霧化噴嘴以及機械式噴嘴分別通過漿液泵與漿液儲存區管路連線。
所述除霧層分別通過管路與清水供給裝置連線。
所述漿液儲存區設有攪拌器、氧化風機，所述漿液儲存區還連線有漿液補充系統，所述漿液補充系統包括漿液泵、漿液灌、攪拌器。
所述除霧器為多層除霧器，每層除霧器之間設定有多向高壓沖洗水噴嘴。
所述吸收塔的煙氣進口設定在切圓式螺旋噴射紊流吸收層下方，所述吸收塔的煙氣出口設定在吸收塔端部的頂端或者側邊。
有益效果
1.切圓式螺旋噴射紊流吸收層產生的紊流場，呈不同直徑切圓螺旋運動的脫硫劑充滿吸收塔，消除脫硫反應死角，增強了反應物混合均勻性，加快了吸收反應的速率。
2.切圓式螺旋噴射紊流吸收層的超音波霧化噴嘴採用向下傾斜5度~15度的角度進行布置，延長煙氣與脫硫劑的接觸時間，使得煙氣與脫硫劑充分反應，提高脫硫的效率。
3.切圓式螺旋噴射紊流吸收層，利用切圓式布置超音波霧化噴嘴可以大大降低脫硫噴嘴霧化錐角的要求，減少噴嘴使用量，可相應地縮小脫硫裝置的體積，節約脫硫塔投資。
4.切圓式螺旋噴射紊流吸收層，採用切圓式噴射紊流脫硫與常規濕法脫硫相結合，實行了煙氣兩次脫硫，脫硫效率高、脫硫能耗和成本低。
5.切圓式螺旋噴射紊流吸收層，採用超音波霧化噴嘴，大大降低霧化微粒的粒徑，增大了反應物接觸比表面積，提高了脫硫效率。可減少漿液循環次數，減少脫硫能耗。
附圖說明
圖1是《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》結構示意圖。
圖1
圖2是圖1切圓式螺旋噴射紊流吸收層結構示意圖。
圖2
技術領域
《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》涉及煙氣脫硫裝置，尤其涉及一種切圓式螺旋噴射濕法煙氣脫硫裝置。
權利要求
1.《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》包括吸收塔，其特徵在於吸收塔內自下而上依次設定有切圓式螺旋噴射紊流吸收層、常規噴淋層和除霧層；所述切圓式螺旋噴射紊流吸收層由多組沿圓形管路布置的對沖切圓的超音波霧化噴嘴構成；所述常規噴淋層由數個陣列布置的機械式噴嘴構成；所述除霧層為除霧器，所述吸收塔內底部設定有漿液儲存區；所述由多組沿圓形管路布置的對沖切圓的超音波霧化噴嘴，其中每組對沖切圓超音波霧化噴嘴的射流形成不同直徑的切圓，其中同一組超音波霧化噴嘴向下傾斜角度相同，傾斜角度為5度~15度。
2.根據權利要求1所述切圓式螺旋噴射濕法煙氣脫硫裝置，其特徵在於所述超音波霧化噴嘴以及機械式噴嘴分別通過漿液泵與漿液儲存區管路連線。
3.根據權利要求2所述切圓式螺旋噴射濕法煙氣脫硫裝置，其特徵在於所述除霧層分別通過管路與清水供給裝置連線。
4.根據權利要求3所述切圓式螺旋噴射濕法煙氣脫硫裝置，其特徵在於所述漿液儲存區設有攪拌器、氧化風機，所述漿液儲存區還連線有漿液補充系統，所述漿液補充系統包括漿液泵、漿液灌、攪拌器。
5.根據權利要求4所述切圓式螺旋噴射濕法煙氣脫硫裝置，其特徵在於所述除霧器為多層除霧器，每層除霧器之間設定有多向高壓沖洗水噴嘴。
6.根據權利要求5所述切圓式螺旋噴射濕法煙氣脫硫裝置，其特徵在於所述吸收塔的煙氣進口設定在切圓式螺旋噴射紊流吸收層下方，所述吸收塔的煙氣出口設定在吸收塔端部的頂端或者側邊。
實施方式
如圖1所示。《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》包括吸收塔，在吸收塔內自下而上依次設定有切圓式螺旋噴射紊流吸收層II、常規噴淋層III和除霧層IV；所述切圓式螺旋噴射紊流吸收層II由多組沿圓形管路布置的對沖切圓的超音波霧化噴嘴13構成；所述常規噴淋層III由數個陣列布置的機械式噴嘴2構成；
如圖2所示。所述由多組沿圓形管路布置的對沖切圓超音波霧化噴嘴13，其中每一組對沖切圓噴嘴的射流形成不同直徑的切圓。所述由多組沿圓形管路布置的對沖切圓超音波霧化噴嘴13，其中同一組超音波霧化噴嘴7向下傾斜角度相同，傾斜角度為5度~15度。
所述除霧層IV為除霧器，該除霧器為多層除霧器，每層除霧器之間設定有多向高壓沖洗水噴嘴。
所述吸收塔內底部設定有漿液儲存區I，所述漿液儲存區I設有攪拌器11、氧化風機12，所述漿液儲存區I還連線有漿液補充系統，所述漿液補充系統包括漿液泵9、漿液灌10、攪拌器7。
所述超音波霧化噴嘴13以及機械式噴嘴2分別通過漿液泵8與漿液儲存區I管路連線；所述除霧層IV分別通過管路1與清水供給裝置連線，該清水供給裝置包括壓力表3、調節閥4、高壓沖洗泵5、清水箱6。
吸收塔的煙氣進口15設定在切圓式螺旋噴射紊流吸收層II下方，所述吸收塔的煙氣出口16設定在吸收塔端部的頂端或者側邊。
切圓式螺旋噴射濕法煙氣脫硫裝置工作原理機過程如下：
儲存在漿液罐10內的漿液，由漿液泵9通過管路輸送至漿液存儲區I中，然後在漿液泵8的作用下，被輸送至切圓式螺旋噴射紊流吸收層II和常規噴淋層III。漿液在切圓式螺旋噴射紊流吸收層II內由超音波霧化噴嘴13噴出，產生霧化微粒與煙氣接觸，實現煙氣的一次脫硫作用；漿液在常規噴淋層III內由普通的機械式噴嘴2噴淋，產生較大粒徑的霧粒，與煙氣接觸，實現二次脫硫。
完成脫硫作用的漿液在重力等作用下下降，再次聚集到漿液存儲區I內。沉降的漿液與來自於漿液罐10內新製備的漿液在攪拌器11的作用下進行均勻混合，實現循環利用，中間反應物在氧化風機12的作用下進行氧化反應。
煙氣由煙氣進口15進入切圓式螺旋噴射紊流吸收層II內，與較細的霧化微粒均勻混合，完成一次脫硫。隨後，煙氣繼續向上運動至常規噴淋層III，在該常規噴淋層III的區域內煙氣和粒徑較大的霧滴接觸，完成二次脫硫；大霧滴同時捕捉細小顆粒。經過一、二次脫硫後的煙氣攜帶部分霧滴繼續向上運動至除霧層IV，在除霧層IV的區域內經過高效的除霧後，煙氣由煙氣出口16排出吸收塔。
其中，除霧層IV的清洗介質由清水供給裝置的清水箱6提供，清洗水管路上設定的高壓沖洗泵5、調節閥4、壓力表3，用來控制清洗水的壓力和流量。
如圖2所示，切圓式螺旋噴射紊流吸收層II採用超音波霧化噴嘴13，將超音波霧化噴嘴13沿著圓形管路14（管路14沿吸收塔內壁布置）進行切圓布置，不同角度配置的超音波霧化噴嘴13噴射出的霧化微粒射流沿圓周方向形成不同直徑的切圓；在垂直方向，霧化微粒因慣性向下運動，因煙氣流作用發生停滯，接著霧化微粒隨氣流向上運動，在該切圓式螺旋噴射紊流吸收層II的區域中形成多個先螺旋向下再螺旋向上的紊流場。超音波霧化噴嘴13布置的層數主要依據吸收塔的直徑和採用的超音波霧化噴嘴13的射程進行設計（圖2以三層切圓式布置為例），以確保整個吸收塔橫截面充滿霧化顆粒狀的脫硫劑（石灰石漿液），避免出現脫硫死角。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種切圓式螺旋噴射煙氣濕法脫硫裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
