專(zhuān)利名稱(chēng)：煙氣噴氣管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種噴氣管，尤其涉及一種用于鼓泡類(lèi)吸收塔的噴氣管。
背景技術(shù)：
電力、冶金和化工企業(yè)排放的煙氣中含有較高濃度的S02，對(duì)生態(tài)環(huán)境和
人體健康造成了直接危害。當(dāng)前，世界各國(guó)采用的煙氣脫硫技術(shù)中以濕法脫 硫技術(shù)占主導(dǎo)地位，其中以噴淋塔和鼓泡類(lèi)吸收塔的應(yīng)用最為廣泛。鼓泡類(lèi) 塔內(nèi)安裝有若干根噴氣管，管下端開(kāi)有一定數(shù)量的排氣孔，并浸沒(méi)在吸收塔
漿液中。鼓泡類(lèi)吸收塔內(nèi)的煙氣洗滌過(guò)程為煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)加壓后，進(jìn)入 吸收塔并沖入噴氣管中，噴氣管內(nèi)的煙氣克服漿液液位高差后，以氣泡的形 式從排氣孔噴出，噴出的氣泡經(jīng)一定高度的漿液層及其上泡沫層的洗滌后， 完成整個(gè)煙氣洗滌過(guò)程。因此，噴氣管是鼓泡類(lèi)吸收塔內(nèi)的關(guān)鍵反應(yīng)部件， 其結(jié)構(gòu)形式直接關(guān)系到塔體的氣動(dòng)阻損、脫硫效率、結(jié)垢、堵塞傾向以及吸 收塔外形尺寸等。
日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為JP5317634和JP5317638分別都涉及到用于鼓泡類(lèi)吸 收塔內(nèi)的直管型噴氣管，如圖1所示，其中A為脫硫塔下底板，B為噴氣管， C為排氣孔。在直管型噴氣管B的下部開(kāi)設(shè)有不同形狀的排氣孔C (如圓形、 矩形等)，有的矩形排氣孔甚至開(kāi)設(shè)到噴氣管B的底端。此類(lèi)直管型噴氣管B 都存在如下不足，如圖2所示，其中T為排氣孔內(nèi)側(cè)上緣的漩渦區(qū)，2'為 氣泡區(qū)，3'為排氣孔，4'為噴氣管，5'為噴氣管內(nèi)的主流區(qū)，6'為噴氣 管內(nèi)的漿液液位豎直安裝的噴氣管4'及其下部側(cè)向開(kāi)口的排氣孔3'結(jié) 構(gòu)，使得豎直向下氣流從排氣孔3'水平?jīng)_出，在該過(guò)程中流線(xiàn)發(fā)生急劇偏 轉(zhuǎn)，即氣流的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生90°的改變。根據(jù)流體力學(xué)原理，當(dāng)流線(xiàn)發(fā)生急 劇偏轉(zhuǎn)時(shí)，由于慣性離心力的作用，在壁面處會(huì)發(fā)生流體邊界層的"分離" 現(xiàn)象，即必定伴有旋渦區(qū)的生成。針對(duì)直管型噴氣管4'來(lái)說(shuō)，即在其排氣孔3'內(nèi)側(cè)的上緣產(chǎn)生一個(gè)旋渦區(qū)r 。由此帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題(i)排氣孔內(nèi)側(cè) 上緣旋渦區(qū)的存在，使得排氣孔處流線(xiàn)受到擠壓(見(jiàn)圖2旋渦區(qū)r下方)， 迫使噴出氣流無(wú)法充滿(mǎn)整個(gè)排氣孔截面，氣流噴出速度變大。排氣孔處流線(xiàn) 受到的擠壓程度越大，旋渦區(qū)范圍也就越大，排氣孔附近的局部阻損也相應(yīng) 增大，導(dǎo)致塔體阻損加大，增壓風(fēng)機(jī)功耗上升。(2)排氣孔內(nèi)側(cè)上緣的旋渦 區(qū)，會(huì)將一部分反沖入排氣孔的漿液巻吸進(jìn)來(lái)，伴隨著旋渦區(qū)內(nèi)的氣流一起
呈渦旋運(yùn)動(dòng)。由于原煙氣與漿液存在5 4(TC的溫差，在旋渦區(qū)內(nèi)的漿液會(huì) 進(jìn)一步蒸發(fā)，漿液中的固體物質(zhì)則被析出；由此不僅加劇了旋渦區(qū)內(nèi)氣液固 三相非定常渦旋運(yùn)動(dòng)對(duì)噴氣管內(nèi)壁面的磨損，更加快了吸附于壁面上的漿液 的蒸發(fā)速度及固體物質(zhì)的沉積速度，導(dǎo)致在旋渦區(qū)附近壁面上漸漸形成硬垢。 隨著塔內(nèi)反應(yīng)的進(jìn)行，這種結(jié)垢情況會(huì)不斷惡化，甚至?xí)⒄麄€(gè)排氣孔包裹 覆蓋住，使得增壓風(fēng)機(jī)壓頭無(wú)法克服塔體阻損，系統(tǒng)被迫停運(yùn)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種煙氣噴氣管，使得流線(xiàn)急劇偏轉(zhuǎn)的情況得 以有效緩解，從而減小或消除了排氣孔內(nèi)側(cè)上緣旋渦區(qū)的產(chǎn)生，起到降低氣 動(dòng)阻力、防止排氣孔口結(jié)垢及緩解孔口處壁面磨損的作用。并且大大緩解了 旋渦區(qū)處壁面的結(jié)垢沉積情況，確保了吸收塔長(zhǎng)期、穩(wěn)定的運(yùn)行。同時(shí)使得 該種噴氣管占用空間小，有利于吸收塔內(nèi)的噴氣管陣列緊湊排布。
本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為將噴氣管的下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為先漸縮后漸擴(kuò)的 形式。煙氣從噴氣管上部進(jìn)入后，首先在上部直管段內(nèi)保持均速；當(dāng)進(jìn)入漸 縮段后，氣流速度略有上升；當(dāng)進(jìn)入噴氣管下部漸擴(kuò)段后，氣流速度又逐漸 降低。本實(shí)用新型中，噴氣管下部采用漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，因此靠近漸擴(kuò)壁面的流線(xiàn) 與噴氣管軸線(xiàn)呈一定角度(a/2或P/2)。由此，不僅使得漸擴(kuò)段煙氣流速 降低，流線(xiàn)受擠壓程度減小；而且當(dāng)煙氣從漸擴(kuò)段下部的排氣孔噴出時(shí)，其 流線(xiàn)偏轉(zhuǎn)角度約為(90° — a /2)或(90° — 3 /2)，使得流線(xiàn)急劇偏轉(zhuǎn)的情況 得以有效緩解，從而減小或消除了排氣孔內(nèi)側(cè)上緣旋渦區(qū)的產(chǎn)生，克服了傳 統(tǒng)直管型噴氣管的弊端。旋渦區(qū)的減小或消除，不僅使得排氣孔的氣流噴出 速度減小，局部阻力損失降低；更重要的是緩解甚至避免了旋渦區(qū)處壁面的 結(jié)垢沉積情況，確保了鼓泡類(lèi)吸收塔的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；此外，旋渦區(qū)的減小或消除，對(duì)于排氣孔處內(nèi)壁面磨損情況的改善也有重要作用。
由于噴氣管下部漸擴(kuò)段的最大直徑與其上部直管段相等，故本實(shí)用新型 公開(kāi)的噴氣管的直管段流速與傳統(tǒng)的直管型噴氣管相當(dāng)，因此吸收塔的直徑 并不因噴氣管結(jié)構(gòu)的不同而發(fā)生改變。與傳統(tǒng)直管型噴氣管相比，采用該種 噴氣管的鼓泡塔直徑并未增加，塔內(nèi)噴氣管排列緊湊。也就是說(shuō)，同樣直徑 的吸收塔可以排布更多的噴氣管，由此使得噴出的煙氣和漿液的接觸面積更 大，氣泡之間相互碰撞、剪切、旋流的程度加強(qiáng)，洗滌效果更好，從而有效 地提高了鼓泡類(lèi)吸收塔的脫硫效率并有利于塔體阻損的降低。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種煙氣噴氣管，包括噴氣管上部的 上直管段，上直管段下方依次設(shè)有漸縮段和漸擴(kuò)段，漸擴(kuò)段的下部開(kāi)有若干 排氣孔。
優(yōu)選地，所述漸擴(kuò)段的最大直徑不大于上直管段的直徑。
優(yōu)選地，所述漸擴(kuò)段沿管軸線(xiàn)剖面為梯形。
優(yōu)選地，所述漸擴(kuò)段母線(xiàn)為流線(xiàn)形。
優(yōu)選地，所述漸擴(kuò)段的漸擴(kuò)角范圍是10 150° 。
優(yōu)選地，所述漸擴(kuò)段的漸擴(kuò)角范圍是30 100°。 優(yōu)選地，所述漸縮段沿管軸線(xiàn)剖面為梯形。 優(yōu)選地，所述漸縮段母線(xiàn)為流線(xiàn)形。
優(yōu)選地，所述漸擴(kuò)段的下方還設(shè)有一下直管段，排氣孔設(shè)在下直管段上， 排氣孔上緣所在的平面不低于漸擴(kuò)段下底面。
優(yōu)選地，所述排氣孔上緣所在平面與噴氣管底面的垂直距離小于漸擴(kuò)段 軸向長(zhǎng)度的1/3。
本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下 優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1. 有效緩解了排氣孔附近流線(xiàn)急劇偏轉(zhuǎn)的情況，減小或消除了排氣孔內(nèi) 側(cè)上緣旋渦區(qū)的產(chǎn)生，克服了傳統(tǒng)鼓泡塔采用的直管型噴氣管的缺陷。
2. 噴氣管下部的漸擴(kuò)型結(jié)構(gòu)，減小或消除了排氣孔內(nèi)側(cè)上緣旋渦區(qū)的產(chǎn) 生，從而降低了排氣孔附近的局部阻力損失，削減了增壓風(fēng)機(jī)功耗。
3. 噴氣管下部的漸擴(kuò)型結(jié)構(gòu)，減小或消除了排氣孔內(nèi)側(cè)上緣旋渦區(qū)的產(chǎn) 生，從而緩解甚至避免了旋渦區(qū)處壁面的結(jié)垢沉積情況，確保了鼓泡類(lèi)吸收塔的長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。
4. 減小或消除了排氣孔內(nèi)側(cè)上緣旋渦區(qū)的產(chǎn)生，從而改善了排氣孔處內(nèi) 壁面的磨損情況，延長(zhǎng)了噴氣管的使用壽命。
5. 噴氣管采用先漸縮后漸擴(kuò)的結(jié)構(gòu)，使得該種噴氣管與傳統(tǒng)的直管型噴 氣管具有同樣緊湊、占用空間小的優(yōu)點(diǎn)；采用該種噴氣管的鼓泡塔直徑小， 占地面積小。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的噴氣管結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)的排氣孔處局部放大的流場(chǎng)矢量圖； 圖3為本實(shí)用新型的一種直擴(kuò)型噴氣管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型的另一種直擴(kuò)型噴氣管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實(shí)用新型的一種流線(xiàn)型噴氣管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本實(shí)用新型的另一種流線(xiàn)型噴氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一處理煙氣量為90000m3/h的煙氣脫硫工業(yè)試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)用煙氣取自 某燒結(jié)機(jī)排放的真實(shí)煙氣，煙氣溫度為H0 15(TC，其中S(V濃度為300 800mg/Nm3，煙塵濃度為80 300mg/Nm3。脫硫塔為自主開(kāi)發(fā)的鼓泡型吸收塔， 直徑4m，基準(zhǔn)漿液位為3. 8m，噴氣管共44根，采用圖4所示的噴氣管結(jié)構(gòu)， 其中l(wèi)為上直管段，2為漸縮段，3為漸擴(kuò)段，4為排氣孔，5為下直管段。 噴氣管材質(zhì)為玻璃鋼。上直管段1下方設(shè)有漸擴(kuò)段，在本實(shí)施例中，該漸擴(kuò) 段3沿管軸線(xiàn)剖面為梯形，即呈直擴(kuò)型結(jié)構(gòu)，漸擴(kuò)段的最大直徑不大于上直 管段的直徑。該漸擴(kuò)段3的上方為漸縮段，在本實(shí)施例中，該漸縮段2沿管 軸線(xiàn)剖面為梯形。噴氣管上直管段1直徑200mm，上直管段1長(zhǎng)lm，漸縮段 2長(zhǎng)0.4m，漸擴(kuò)段3長(zhǎng)0.6m，漸擴(kuò)段3的漸擴(kuò)角范圍是10 150° ，優(yōu)選為 30 100°，在本實(shí)施例中，該漸擴(kuò)角a為40°。排氣孔形狀可以為圓形、橢 圓形、矩形、水滴形、鍵槽形等形式，在本實(shí)施例中，排氣孔4為圓形，排 氣孔4直徑40mm。每根噴氣管下部均布有10個(gè)排氣孔，排氣孔上緣所在的平面不低于漸擴(kuò)段的下底面，在本實(shí)施例中，排氣孔4上頂部所在平面與漸 擴(kuò)段3底平面重合。漸擴(kuò)段的下方設(shè)有一下直管段，排氣孔設(shè)在該下直管段 上，該下直管段與噴氣管上直管段管徑一致，在本實(shí)施例中，漸擴(kuò)段3下部 的下直管段5長(zhǎng)0.5m的，其直徑也為200mm，與上直管段1 一致；該下直管 段5外側(cè)用玻璃鋼材質(zhì)的格柵加固，以防氣泡噴射過(guò)程中產(chǎn)生諧振，損壞噴 氣管。試驗(yàn)過(guò)程中，煙氣經(jīng)過(guò)冷卻預(yù)處理降溫到8(TC后，進(jìn)入塔內(nèi)的噴氣管。 脫硫吸收劑采用325目石灰石粉，配置成15%的吸收劑漿液供入吸收塔，漿 液耗量為240 500kg/h，石灰石耗量為34. 6 72. 2kg/h。排出的20%wt石膏 量為0. 3 0. 6 mVh。氧化空氣量為3 m7min，氧化空氣壓頭46kPa。
經(jīng)測(cè)定，該吸收塔的脫硫效率達(dá)95%以上，除塵效率達(dá)90%，塔體阻損在 2400 2600Pa，對(duì)應(yīng)的Ca/S為1. 03。連續(xù)運(yùn)行2個(gè)月以上，未發(fā)現(xiàn)噴氣管 排氣孔附近有結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生，整套系統(tǒng)未因塔內(nèi)結(jié)垢問(wèn)題而造成非正常停機(jī)。 以上是本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于 此。
另一種直擴(kuò)型噴氣管參見(jiàn)圖3。其結(jié)構(gòu)包括四部分噴氣管上直管段l、 漸縮段2、漸擴(kuò)段3、排氣孔4。上直管段一般為圓管；漸縮段沿管軸線(xiàn)剖面 為梯形。漸擴(kuò)段沿管軸線(xiàn)剖面同樣為一梯形結(jié)構(gòu)，其漸擴(kuò)角a (即梯形兩邊 的夾角)可在10 150。范圍內(nèi)，達(dá)到最佳流動(dòng)效果的漸擴(kuò)角ct在30 100° 范圍內(nèi)。排氣孔4位于漸擴(kuò)段3下部，各排氣孔4中心所在的平面與管軸線(xiàn) 正交。排氣孔上緣所在平面與噴氣管底面的垂直距離小于1/3的漸擴(kuò)段軸向 長(zhǎng)度，以避免排氣孔處于漸擴(kuò)段入口處的旋渦區(qū)。排氣孔形狀可以為圓形、 橢圓形、矩形、水滴形、鍵槽形等形式。噴氣管的材質(zhì)可以為各種耐磨、耐 腐蝕的金屬或非金屬材料。
一種流線(xiàn)型噴氣管參見(jiàn)圖5。其結(jié)構(gòu)包括四部分組成噴氣管的上直管 段l、漸縮段2、漸擴(kuò)段3、排氣孔4。上直管段一般為圓管；漸縮段2沿管 軸線(xiàn)剖面為梯形。漸擴(kuò)段3的母線(xiàn)為流線(xiàn)形，其漸擴(kuò)角e可在10 150。范圍 內(nèi)，達(dá)到最佳流動(dòng)效果的漸擴(kuò)角e在30 100。范圍內(nèi)。排氣孔4位于漸擴(kuò)段 下部。排氣孔4上緣所在平面與噴氣管底面的垂直距離小于1/3的漸擴(kuò)段軸 向長(zhǎng)度，以避免排氣孔處于漸擴(kuò)段入口處的旋渦區(qū)。排氣孔形狀可以為圓形、 橢圓形、矩形、水滴形、鍵槽形等形式。噴氣管的材質(zhì)可以為各種耐磨、耐腐蝕的金屬或非金屬材料。另一種流線(xiàn)型噴氣管參見(jiàn)圖6。其結(jié)構(gòu)與圖5所示的流線(xiàn)型噴氣管相似， 僅在漸擴(kuò)段3下方再連接一截下直管段5，其直徑不大于噴氣管上直管段的 直徑。這段下直管段的作用是為了加強(qiáng)噴氣管的強(qiáng)度， 一般在其上安裝固定 格柵，以防煙氣噴入漿液過(guò)程中發(fā)生諧振，造成噴氣管損壞。對(duì)于此種噴氣 管，其排氣孔上緣所在平面不低于漸擴(kuò)段下底面。為保證鼓泡類(lèi)吸收塔的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，所述漸縮漸擴(kuò)型噴氣管需滿(mǎn)足 以下參數(shù)條件噴氣管直管段直徑 100 500mm 噴氣管直管段流速 10 50m/s
權(quán)利要求1.一種煙氣噴氣管，包括噴氣管上部的上直管段，其特征在于上直管段下方依次設(shè)有漸縮段和漸擴(kuò)段，漸擴(kuò)段的下部開(kāi)有若干排氣孔。
2. 如權(quán)利要求2所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述漸擴(kuò)段的最大直徑不 大于上直管段的直徑。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述漸擴(kuò)段沿管軸線(xiàn) 剖面為梯形。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述漸擴(kuò)段母線(xiàn)為流 線(xiàn)形。
5. 如權(quán)利要求3所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述漸擴(kuò)段的漸擴(kuò)角范圍是10 150°。
6. 如權(quán)利要求5所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述漸擴(kuò)段的漸擴(kuò)角范圍是30 100°。
7. 如權(quán)利要求1所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述漸縮段沿管軸線(xiàn)剖 面為梯形。
8. 如權(quán)利要求1所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述漸縮段母線(xiàn)為流線(xiàn) 形。
9. 如權(quán)利要求1所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述漸擴(kuò)段的下方還設(shè)有 一下直管段，排氣孔設(shè)在下直管段上，排氣孔上緣所在的平面不低于的漸 擴(kuò)段下底面。
10. 如權(quán)利要求9所述的煙氣噴氣管，其特征在于所述排氣孔上緣所在平面 與噴氣管底面的垂直距離小于漸擴(kuò)段軸向長(zhǎng)度的1/3。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種煙氣噴氣管，包括噴氣管上部的上直管段，上直管段下方依次設(shè)有漸縮段和漸擴(kuò)段，漸擴(kuò)段的下部開(kāi)有若干排氣孔。該種噴氣管使得排氣孔處流線(xiàn)急劇偏轉(zhuǎn)的情況得以有效緩解，從而減小或消除了排氣孔內(nèi)側(cè)上緣旋渦區(qū)的產(chǎn)生，起到降低氣動(dòng)阻力、防止排氣孔口結(jié)垢及緩解孔口處壁面磨損的作用，從而確保了吸收塔長(zhǎng)期、穩(wěn)定的運(yùn)行。同時(shí)該種噴氣管占用空間小，有利于吸收塔內(nèi)噴氣管陣列的緊湊排布。
文檔編號(hào)B01D53/18GK201143417SQ20072019943
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者劉燕燕, 劉道清, 瑜 林, 沈曉林, 王如意, 磊 石, 石洪志, 顧德仁 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司