[實用新型]一種鼓泡類吸收塔體內的上升管

無效

• 申請號: 200920069193.0
• 申請日: 2009-03-20
• 公開（公告）號: CN201423240Y
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 劉燕燕;沈曉林;林瑜;顧德仁
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/50
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本實用新型涉及一種脫硫吸收塔的技術，具體地說，涉及一種電力、冶金或化工行業所需的鼓泡類脫硫吸收塔內的煙氣上升管。

背景技術

電力、冶金和化工企業排放的煙氣中含有較高濃度的SO₂，對生態環境和人體健康造成了直接危害。當前，世界各國采用的煙氣脫硫技術中以濕法脫硫技術占主導地位，其中以噴淋塔和鼓泡類吸收塔的應用最為廣泛。鼓泡類塔內(如附圖1所示)安裝有若干根噴氣管2，管下端開有一定數量的排氣孔，并浸沒在吸收塔漿液池1中。鼓泡類吸收塔內的煙氣洗滌過程為：煙氣經增壓風機加壓后由煙氣進口5進入吸收塔，并沖入懸吊于下隔板3下方的噴氣管2中，噴氣管2內的煙氣克服漿液的液位高差后，以氣泡的形式由下部排氣孔噴入漿液中，洗滌后的凈煙氣再通過上升管4進入吸收塔上部，并最終從煙氣出口7排出吸收塔，完成整個煙氣凈化過程。

目前煙氣脫硫鼓泡類吸收塔最常見的上升管結構為圓柱形上升管(見圖1)，但其存在以下缺點：

(如附圖1，2所示)當氣流通過煙氣進口5進入吸收塔后，會發生沿圓柱型上升管的繞流效應；而繞流效應則會導致旋渦區的產生、繞流物體背側結垢及流動阻力增大等一系列問題。

根據流體力學繞流運動和附面層原理，在緊貼繞流物體表面有一稱為“附面層”的薄層，流體速度變化最劇烈(速度梯度最大)的區域即在該附面層內。當流體繞圓柱體流動時(如附圖3所示)，在MM’斷面前，產生的附面層為減壓加速區域，流體質點一方面受到粘性力的阻滯作用，另一方面受到壓差的推動，即部分勢能轉為流體的動能，故附面層內的流動可以維持。當流體質點進入MM’斷面之后，進入了增壓減速區，情況就不同了：流體質點不僅受到粘性力的阻滯作用，壓差也阻滯了流體的前進，愈是靠近壁面的流體，受粘性力的阻滯作用越大。在這兩個力的阻滯下，靠近壁面的流速就趨近于零。S點以后的流體質點在與主流方向相反的壓差作用下，將產生反方向的回流。但是離物體壁面較遠的流體，由于附面層外部流體對它的帶動作用，仍能保持前進的速度。這樣，回流和前進這兩部分運動方向相反的流體相接觸，就形成了旋渦。旋渦的出現必定使附面層與壁面分離。

附面層分離之后的流動圖形取決于雷諾數Re，當Re＜40時，附面層對稱地在SS’斷面的S點處分離，形成兩個旋轉方向相對的對稱旋渦(如附圖4所示)。隨著Re的增大，分離點不斷向前移；Re再升高，則旋渦的位置已不穩定。在Re為40～70時，尾流中即產生周期性的震蕩(如附圖5所示)。待Re＞90以后，旋渦從柱體后部交替釋放出來，形成有規則的交錯排列的旋渦組合，即卡門渦街(如附圖6所示)。

由此帶來的問題：依據上升管受風的不同部位，將上升管分為向風側和背風側。由于柱體后側的旋渦，導致煙氣中的灰塵在柱體背風側沉積，在旋渦區附近壁面上漸漸形成硬垢。特別是當脫硫反應前的煙氣先經過增濕冷卻過程時，即進入吸收塔的煙氣濕度較高(含有水滴或漿液)，呈濕態的煙塵和漿液滴更容易在圓柱型上升管的背風側較快地形成垢體。并且，由于旋渦是以一定頻率釋放，柱體表面上的壓強和切應力也以一定頻率發生有規則的變化，因而產生噪聲和振動。隨著脫硫系統運行時間的增加，結垢情況會不斷惡化，并且隨著振動會大量脫落在下隔板3上(如附圖1所示)，損壞下隔板，嚴重時系統被迫停運。

發明內容

本實用新型申請的目的是提供一種鼓泡類吸收塔體內的上升管，以解決現有技術在圓柱型上升管背風側較快地形成垢體的問題，改變煙氣上升管的截面，使附面層分離點靠后，減少或者消除旋渦，防止上升管背面結垢及上升管振動。

本實用新型的技術構思如下：針對現有技術，圓柱形上升管背部容易形成大范圍的旋渦區，使灰塵在柱體背風側沉積，造成結垢和磨損。其主要原因是圓柱形上升管背風側形狀造成了流體流通截面的“突然擴大”，從而使貼壁面的附面層內的流體受到的壓力梯度陡增，導致流體在背風側較快地進入“減速增壓區”，分離點前移，旋渦區范圍很大。且背風側沿流線長度較短，即前一根上升管后部離后一根上升管的迎風面之間的距離較大，旋渦區范圍較大。發明人設想使縱軸線后半部分——背風側部分的形狀與流線吻合或接近，即通過改變繞流物體背風側的形狀，使流體附面層的“減速增壓區”消失、減小或者推后，達到消除、減小旋渦的作用。