一种冲渣水脱硫装置的制作方法

1.本发明涉及脱硫装置技术领域，具体的，涉及一种冲渣水脱硫装置。


背景技术：

2.so2是具有窒息性臭味的气体，它对人类和其他生物均有危害性，可渗入建筑物和金属表面，使建筑物和金属设备腐蚀，在空气中可被氧化成so3，在飘尘存在或湿度大时，可以形成危害更大的二次污染物-硫酸酸雾。so2的主要生成源是燃煤和金属冶炼。
3.为保护环境，各个国家对于二氧化硫的排放有着严格的限制标准，研制开发了包括燃烧前、燃烧中和燃烧后三类近200种脱硫工艺。脱硫设备也各种各样，但是现有的脱硫装置脱硫过程中需要消耗大量的新水，水资源消耗较大，成本较高，而且排放的烟气仍然带有一些热量，不仅造成热量的浪费，还会对周围环境产生影响。


技术实现要素：

4.本发明提出一种冲渣水脱硫装置，解决了相关技术中现有的脱硫装置脱硫过程中需要消耗大量的新水，水资源消耗较大，成本较高，而且排放的烟气仍然带有一些热量，不仅造成热量的浪费，还会对周围环境产生影响的问题。
5.本发明的技术方案如下：一种冲渣水脱硫装置，包括塔体、设置在塔体侧壁上的入口烟道、以及设置在塔体内且位于入口烟道上方的喷淋机构，关键在于：所述脱硫装置还包括用来放置高炉冲渣水的脱硫浆液池、进口端与脱硫浆液池连通且出口端与喷淋机构连通的循环泵、以及与塔体的排水口连接的过滤机构，还包括换热机构、以及密封套装在入口烟道外围的隔热套，隔热套与入口烟道之间留有换热腔，入口烟道和隔热套都倾斜设置且靠近塔体的一端位于下方，过滤机构的出口端和隔热套顶部的热水排放管都与换热机构的热水进口连接，换热机构的冷水出口同时与脱硫浆液池的回水口和隔热套底部的冷水进管连接。
6.所述脱硫装置还包括设置在塔体内且位于喷淋机构与入口烟道之间的湍流器装置，湍流器装置包括定位板、开设在定位板上的一组湍流孔、以及设置在湍流孔内的湍流单元，湍流单元包括与湍流孔同轴设置的内筒体、以及固定在内筒体外壁与湍流孔的孔壁之间的一组旋流叶片，所有的旋流叶片沿内筒体的圆周方向均匀排列且都倾斜设置，相邻的旋流叶片之间留有烟气通道。
7.所述旋流叶片为矩形结构，旋流叶片与定位板的下端面之间的夹角是30-45
°
。
8.所述定位板上湍流孔的孔隙率为40-60％。
9.所述定位板的直径为d1，湍流孔的直径为d2，d1与d2之比为13：(1.0-1.4)。
10.所述内筒体的外径为d3，d2与d3之比为18：(3-5)。
11.在每个内筒体的顶部都固定有第一导热板，湍流器装置还包括用来将热量传递给塔体外部的热能转换装置的第二导热板，所有的第一导热板都与第二导热板连接。
12.所述脱硫装置还包括设置在塔体内且用来检测烟气速度的第一速度传感器和第
二速度传感器，第一速度传感器和第二速度传感器沿上下方向排列且都位于湍流器装置上方。
13.所述脱硫装置还包括设置在塔体内且位于喷淋机构上方的除雾层，塔体的烟气出口位于除雾层上方。
14.所述隔热套包括桶体、以及与桶体形成为可拆卸式连接的盖体，在桶体开口端的端面上开设有同轴设置且由内向外依次排列的第一密封槽、第二密封槽和第三密封槽，在盖体内端面设置有内凸环、外凸环、以及位于内凸环与外凸环之间的第四密封槽，内凸环与第一密封槽插接密封，外凸环与第三密封槽插接密封，脱硫装置还包括遇水膨胀密封条，遇水膨胀密封条设置在第二密封槽和第四密封槽之间。
15.本发明的工作原理及有益效果为：将高炉冲渣水存放到脱硫浆液池内，利用循环泵将脱硫浆液池内的脱硫浆液输送到塔体内并经由喷淋机构喷出，烟气在塔体内与脱硫浆液液滴扰动接触，通过化学反应完成脱硫过程，脱硫后的溶液经过过滤机构过滤和换热机构换热后，返回到脱硫浆液池内循环使用，使得高炉冲渣水得到了充分利用，大大降低了水资源消耗，可以节约成本。烟气在经过入口烟道进入到塔体内之前与位于隔热套和入口烟道之间的冲渣水进行首次热交换，降低烟气的温度，升温后的水返回到换热机构内，塔体内的冲渣水经过换热机构换热降温后再次返回到脱硫浆液池内重复利用，可以进一步降低烟气的温度，使烟气携带的热量得到充分利用，可以减少热量的浪费，减轻对周围环境产生的影响。
附图说明
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
17.图1为本发明的结构示意图。
18.图2为本发明的结构示意图。
19.图3为图2中a的放大图。
20.图4为本发明中第一导热板的俯视图。
21.图5为本发明中第一导热板的主视图。
22.图6为图1中b的放大图。
23.图中：1、定位板，2、湍流孔，3、湍流单元，3-1、内筒体，3-2、旋流叶片，4、第一导热板，5、塔体，6、入口烟道，7、喷淋机构，7-1、喷淋分管，7-2、喷头，8、除雾层，9、烟气出口，10、脱硫浆液池，11、循环泵，12、过滤机构，13、连接管，14、第一速度传感器，15、第二速度传感器，16、换热机构，17、隔热套，17-1、桶体，17-2、盖体，18、热水排放管，19、冷水进管，20、内凸环，21、外凸环，22、遇水膨胀密封条。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
25.具体实施例，如图1所示，一种冲渣水脱硫装置，包括塔体5、设置在塔体5侧壁上的
入口烟道6、以及设置在塔体5内且位于入口烟道6上方的喷淋机构7，还包括用来放置高炉冲渣水的脱硫浆液池10、进口端与脱硫浆液池10连通且出口端与喷淋机构7连通的循环泵11、以及与塔体5的排水口连接的过滤机构12，还包括换热机构16、以及密封套装在入口烟道6外围的隔热套17，隔热套17与入口烟道6之间留有换热腔，入口烟道6和隔热套17都倾斜设置且靠近塔体5的一端位于下方，过滤机构12的出口端和隔热套17顶部的热水排放管18都与换热机构16的热水进口连接，换热机构16的冷水出口同时与脱硫浆液池10的回水口和隔热套17底部的冷水进管19连接。
26.作为对本发明的进一步改进，脱硫装置还包括设置在塔体5内且位于喷淋机构7与入口烟道6之间的湍流器装置，湍流器装置包括定位板1、开设在定位板1上的一组湍流孔2、以及设置在湍流孔2内的湍流单元3，湍流单元3包括与湍流孔2同轴设置的内筒体3-1、以及固定在内筒体3-1外壁与湍流孔2的孔壁之间的一组旋流叶片3-2，所有的旋流叶片3-2沿内筒体3-1的圆周方向均匀排列且都倾斜设置，相邻的旋流叶片3-2之间留有烟气通道。
27.如图1所示，未安装湍流器装置时，烟气由右侧的入口烟道6进入到塔体5内，经喷淋后，由于受入口烟道6对面塔壁的阻挡，形成烟气冲壁现象，大部分烟气集中在塔壁处沿塔壁向上流动，同时在塔体5内的左侧形成大的顺时针旋涡，并形成高速烟道，均速可达13m/s，右侧气速则较低，均速为1-2m/s，塔体5右下角靠近液面及入口烟道6处形成气速较大的逆时针小旋涡，致使贴近液面的烟气很容易带水，从而使烟气湿度增加，回流到入口烟道6对其造成腐蚀。安装湍流器装置后，塔体5内流场均匀性得到了显著改善，湍流器装置整流效果明显，尤其是远离入口烟道6一端的高速烟道及烟气冲壁现象消失，可以有效避免入口烟道被腐蚀。
28.如图1所示，烟气由引风机引出经过入口烟道6进入塔体5内，烟气流过湍流器装置的静态旋流叶片3-2时会发生强烈平面向心旋转，旋转的烟气把脱硫浆液冲击成旋转泡沫区，然后把泡沫区托起来，使整个旋转的泡沫区处于悬浮状态，烟气自下而上穿过泡沫区与旋转下行的脱硫浆液进行充分反应，反应效率更高，几乎无脱硫反应死区，可以提高脱硫效果。
29.既要使得相邻旋流叶片3-2之间具有足够大的烟气通道，又要使得烟气经过旋流叶片3-2后能够产生足够大的旋涡，本发明汇总旋流叶片3-2为矩形结构，旋流叶片3-2与定位板1的下端面之间的夹角是30-45
°
且优选为40
°
。
30.作为对本发明的进一步改进，定位板1上湍流孔2的孔隙率为40-60％。湍流器装置上方的烟气流线变得更加顺畅，湍流器装置下方的逆时针旋涡变大，并且随着湍流器装置孔隙率的增大而增大，这是由于来流烟气撞击塔壁和湍流器装置后易产生向下的速度，滞留在湍流器装置下方的部分烟气在入口烟道6高速烟气的影响下形成逆时针旋涡，当湍流单元3直径一定时，增大湍流器装置孔隙率，烟气的通流截面积增大，进入塔内的高速烟气更多地向上流动，对湍流器装置下方滞留烟气的冲击影响减弱，致使滞留烟气形成的逆时针旋涡区域增大，逆时针旋涡造成烟气带水，这会造成入口烟道6的腐蚀，影响脱硫塔整体的脱硫效率，故安装合适孔隙率的湍流器装置，对改善塔内流场均匀性分布和控制烟气带水都具有重要的影响及作用。孔隙率a为50％时，更有利于烟气与浆液间的作用，提高脱硫效率。
31.作为对本发明的进一步改进，如图2所示，定位板1的直径为d1，湍流孔2的直径为
d2，d1与d2之比为13：(1.0-1.4)。当孔隙率一定时，湍流单元3的直径减小，则湍流器装置下方的逆时针旋涡变大，且有向入口烟道6移动的趋势，这同样会造成对入口烟道6的腐蚀，对于塔内脱硫是极其不利的。当孔隙率一定(例如为50％)时，湍流器装置上方的流场随着湍流单元直径的减小变得更加均匀流畅，这是由于当孔隙率一定时，随着湍流单元3直径的减小，开孔数势必增加，湍流器装置整流效果增强。当d1与d2之比为13：1.0、或者是13：1.2时塔体5内流场更为均匀稳定，有利于塔内浆液与烟气两相间传质效率及浆液利用率的提高，降低循环泵11的运行负荷，进而降低运行成本，提高效益。
32.如图2和图3所示，内筒体3-1的外径为d3，d2与d3之比为18：(3-5)且优选为9：2，使得旋流叶片3-2具有足够大的面积与烟气接触，脱硫效果更好。
33.作为对本发明的进一步改进，在每个内筒体3-1的顶部都固定有第一导热板4，湍流器装置还包括用来将热量传递给塔体外部的热能转换装置的第二导热板，所有的第一导热板4都与第二导热板连接。如图4和图5所示，利用第一导热板4和第二导热板的配合将塔体5内的热量收集传递给外部的热能转换装置，使得热量能够得到重复利用，可以减少热能的浪费，节约成本。
34.作为对本发明的进一步改进，脱硫装置还包括设置在塔体5内且用来检测烟气速度的第一速度传感器14和第二速度传感器15，第一速度传感器14和第二速度传感器15沿上下方向排列且都位于湍流器装置上方。如图1所示，利用第一速度传感器14和第二速度传感器15可以测量塔体5内湍流器装置上方不同位置的烟气速度，便于数据统计记录。
35.作为对本发明的进一步改进，脱硫装置还包括设置在塔体5内且位于喷淋机构7上方的除雾层8，塔体5的烟气出口9位于除雾层8上方。如图1所示，脱硫后的烟气经过除雾层8后由烟气出口9排出，可以减少白烟，减轻对环境的污染。
36.作为对本发明的进一步改进，隔热套17包括桶体17-1、以及与桶体17-1形成为可拆卸式连接的盖体17-2，在桶体17-1开口端的端面上开设有同轴设置且由内向外依次排列的第一密封槽、第二密封槽和第三密封槽，在盖体17-2内端面设置有内凸环20、外凸环21、以及位于内凸环与外凸环之间的第四密封槽，内凸环20与第一密封槽插接密封，外凸环21与第三密封槽插接密封，脱硫装置还包括遇水膨胀密封条22，遇水膨胀密封条22设置在第二密封槽和第四密封槽之间。如图6所示，三层密封可以提高密封效果，而且遇水膨胀密封条22一旦与水接触，就会膨胀，密封效果更好。将盖体17-2拆卸下来即可对桶体17-1内壁和入口烟道6外壁进行清理，确保获得更好的换热效果。
37.本发明在具体使用时，喷淋机构7包括沿上下方向排列的至少两个喷淋分管7-1，喷淋分管7-1的一端为封闭端、另一端与固定在塔体5侧壁上的喷淋总管连接，喷淋总管的进口端延伸到塔体5外部并借助连接管13与循环泵11连接，每个喷淋分管7-1上都连接有一组沿长度方向排列的喷头7-2。换热腔倾斜设置，冷水由位于换热腔最低处的冷水进管19进、由位于换热腔最高处的热水排放管18出，可以尽可能地延长冲渣水与烟气的接触时间，提高换热效果。
38.如图1所示，循环泵11将脱硫浆液池10内的脱硫浆液输送到连接管13内，然后经过喷淋总管分流到各个喷淋分管7-1中，经过喷头7-2喷出，多个喷淋分管7-1和喷头7-2的设置可以提高喷淋效果。喷淋总管的设置可以减少塔体5上的开孔数量，提高密封效果。每个喷淋分管7-1与喷淋总管的连接处都设置有控制阀，可以根据实际需要改变喷淋分管7-1的
开关状态。
39.喷淋分管7-1与喷淋总管之间、喷淋分管7-1与塔体5之间都是可拆卸式连接。如图1所示，当某个喷淋分管7-1出现问题时，直接拆卸该喷淋分管7-1即可，不会对其他喷淋分管7-1产生影响。
40.以定位板1的直径为13m，湍流孔2的直径为1.4m、1.2m或1.0m，定位板1上湍流孔2的孔隙率为40％、50％或60％为例。由于湍流孔2内安装有一定旋角的旋流叶片3-2，脱硫塔入口来流烟气经湍流孔2内的旋流叶片3-2导流分流后，在湍流孔2上方吸收段形成螺旋上升的气流，每个湍流单元3上方都会形成逆时针旋涡，一方面，螺旋上升的烟气垂直向上的速度分量减小，导致烟气总行程增大，延长了烟气及浆液液滴在塔内的驻留时间，塔内浆液驻留时间平均提升至3s以上；同时增加了浆液与烟气间的碰撞概率，使浆液利用率随之提高；另一方面，由于螺旋上升的烟气对浆液逆向作用增加，以及烟气流经湍流孔2时通流截面积骤降，加之湍流孔2内部旋流叶片3-2间隙变化比较大，致使间隙和喷淋浆液对塔内烟气流动的影响有所增强，靠近塔壁边沿的烟气会形成逆时针方向的旋流，增加内部烟气与脱硫塔壁面处烟气的掺混，有效避免了塔壁处形成烟气短路现象，进而加大高效脱硫的进行。
41.将高炉冲渣水存放到脱硫浆液池10内，为了保证脱硫效果，可以将脱硫剂加入到脱硫浆液池10内，在连接管13与循环泵11之间增加混合器，利用混合器将脱硫剂与浆液混合后，再通过连接管13送到喷淋分管7-1内，由喷头7-2喷出。烟气经过入口烟道6进入到塔体5内，在塔体5内与脱硫浆液液滴扰动接触，通过化学反应脱去烟气中的so2、so3及hcl、hf等酸性气体，完成脱硫过程，脱硫后的溶液经过过滤机构12过滤、换热机构16换热降温后，返回到脱硫浆液池10内循环使用，使得高炉冲渣水、冷却塔排污废水得到了充分利用，大大降低了水资源消耗，可以节约成本。二氧化硫排放浓度可以控制在5mg/nm3以下，脱硫废水的ph值在5到6之间。烟气在经过入口烟道6进入到塔体5内之前与位于隔热套17和入口烟道6之间的冲渣水进行首次热交换，降低烟气的温度，升温后的水返回到换热机构16内，塔体5内的冲渣水经过换热机构16换热降温后再次返回到脱硫浆液池10内重复利用，可以进一步降低烟气的温度，使烟气携带的热量得到充分利用，可以减少热量的浪费，减轻对周围环境产生的影响。
42.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种冲渣水脱硫装置，包括塔体(5)、设置在塔体(5)侧壁上的入口烟道(6)、以及设置在塔体(5)内且位于入口烟道(6)上方的喷淋机构(7)，其特征在于：所述脱硫装置还包括用来放置高炉冲渣水的脱硫浆液池(10)、进口端与脱硫浆液池(10)连通且出口端与喷淋机构(7)连通的循环泵(11)、以及与塔体(5)的排水口连接的过滤机构(12)，还包括换热机构(16)、以及密封套装在入口烟道(6)外围的隔热套(17)，隔热套(17)与入口烟道(6)之间留有换热腔，入口烟道(6)和隔热套(17)都倾斜设置且靠近塔体(5)的一端位于下方，过滤机构(12)的出口端和隔热套(17)顶部的热水排放管(18)都与换热机构(16)的热水进口连接，换热机构(16)的冷水出口同时与脱硫浆液池(10)的回水口和隔热套(17)底部的冷水进管(19)连接。2.根据权利要求1所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：所述脱硫装置还包括设置在塔体(5)内且位于喷淋机构(7)与入口烟道(6)之间的湍流器装置，湍流器装置包括定位板(1)、开设在定位板(1)上的一组湍流孔(2)、以及设置在湍流孔(2)内的湍流单元(3)，湍流单元(3)包括与湍流孔(2)同轴设置的内筒体(3-1)、以及固定在内筒体(3-1)外壁与湍流孔(2)的孔壁之间的一组旋流叶片(3-2)，所有的旋流叶片(3-2)沿内筒体(3-1)的圆周方向均匀排列且都倾斜设置，相邻的旋流叶片(3-2)之间留有烟气通道。3.根据权利要求2所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：所述旋流叶片(3-2)为矩形结构，旋流叶片(3-2)与定位板(1)的下端面之间的夹角是30-45
°
。4.根据权利要求2所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：所述定位板(1)上湍流孔(2)的孔隙率为40-60％。5.根据权利要求2所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：所述定位板(1)的直径为d1，湍流孔(2)的直径为d2，d1与d2之比为13：(1.0-1.4)。6.根据权利要求2所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：所述内筒体(3-1)的外径为d3，d2与d3之比为18：(3-5)。7.根据权利要求2所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：在每个内筒体(3-1)的顶部都固定有第一导热板(4)，湍流器装置还包括用来将热量传递给塔体外部的热能转换装置的第二导热板，所有的第一导热板(4)都与第二导热板连接。8.根据权利要求1所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：所述脱硫装置还包括设置在塔体(5)内且用来检测烟气速度的第一速度传感器(14)和第二速度传感器(15)，第一速度传感器(14)和第二速度传感器(15)沿上下方向排列且都位于湍流器装置上方。9.根据权利要求1所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：所述脱硫装置还包括设置在塔体(5)内且位于喷淋机构(7)上方的除雾层(8)，塔体(5)的烟气出口(9)位于除雾层(8)上方。10.根据权利要求1所述的一种冲渣水脱硫装置，其特征在于：所述隔热套(17)包括桶体(17-1)、以及与桶体(17-1)形成为可拆卸式连接的盖体(17-2)，在桶体(17-1)开口端的端面上开设有同轴设置且由内向外依次排列的第一密封槽、第二密封槽和第三密封槽，在盖体(17-2)内端面设置有内凸环(20)、外凸环(21)、以及位于内凸环与外凸环之间的第四密封槽，内凸环(20)与第一密封槽插接密封，外凸环(21)与第三密封槽插接密封，脱硫装置还包括遇水膨胀密封条(22)，遇水膨胀密封条(22)设置在第二密封槽和第四密封槽之间。

技术总结
本发明涉及脱硫装置技术领域，提出了一种冲渣水脱硫装置，包括塔体、入口烟道、以及喷淋机构，还包括脱硫浆液池、循环泵、以及过滤机构，还包括换热机构、以及密封套装在入口烟道外围的隔热套，隔热套与入口烟道之间留有换热腔，入口烟道和隔热套都倾斜设置且靠近塔体的一端位于下方，过滤机构的出口端和隔热套顶部的热水排放管都与换热机构的热水进口连接，换热机构的冷水出口同时与脱硫浆液池的回水口和隔热套底部的冷水进管连接。解决了相关技术中现有的脱硫装置脱硫过程中需要消耗大量的新水，水资源消耗较大，成本较高，而且排放的烟气仍然带有一些热量，不仅造成热量的浪费，还会对周围环境产生影响的问题。会对周围环境产生影响的问题。会对周围环境产生影响的问题。


技术研发人员：刘森 王爱英 王炜玮 周立星 梁成 梁金利
受保护的技术使用者：河北煜剑节能技术有限公司
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/3/8