高效吸碳塔的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種回收甘蔗糖廠鍋爐煙道氣低含量CO2應(yīng)用于改造亞硫酸法制糖工藝的主要設(shè)備：高效吸碳塔。其包括塔殼、鍋爐煙道氣抽取排出系統(tǒng)、填料系統(tǒng)、噴淋吸收系統(tǒng)裝置、除霧器系統(tǒng)裝置、清洗系統(tǒng)裝置、監(jiān)測系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)。本實用新型高效吸碳塔，是一種高效強制吸收反應(yīng)器，二氧化碳利用率比傳統(tǒng)自然飽充設(shè)備提高快，塔內(nèi)結(jié)構(gòu)經(jīng)過創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計，使氣液混合比及停留時間更合理，使低含量二氧化碳經(jīng)過高效吸碳塔的聚集并與石灰乳反應(yīng)后形成碳酸鈣溶液，達到既減排又可回收應(yīng)用于改良傳統(tǒng)制糖亞硫酸法工藝的目的。具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，氣流阻力小，二氧化碳易聚集吸收，維護方便，運行可靠費用低，二氧化碳回收率高等特點。
【專利說明】局效吸碳塔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種工業(yè)化回收甘蔗糖廠鍋爐煙氣低含量二氧化碳創(chuàng)新工藝的主要設(shè)備，具體說是采用一種強制氣液高效混合吸收反應(yīng)的設(shè)備，即高效吸碳塔。
【背景技術(shù)】
[0002]甘蔗制糖生產(chǎn)工藝有:亞硫酸法和碳酸法兩種工藝，其中:亞硫酸法制糖工藝由于糖汁中的膠質(zhì)、多酚類、鐵離子等非糖雜質(zhì)較難除去，因而澄清效率比碳酸法制糖工藝低。所以，亞硫酸法制糖工藝生產(chǎn)的糖產(chǎn)品質(zhì)量比碳酸法制糖工藝生產(chǎn)的糖產(chǎn)品質(zhì)量略差。
[0003]目前，亞硫酸法制糖工藝都是采用石灰和二氧化硫作為澄清劑，通過加灰、硫熏、中和、沉淀分離等步驟來完成對蔗汁和糖漿的澄清過程。
[0004]由于在對蔗汁或糖漿進行澄清過程中要用到大量的硫磺和磷酸，所以生產(chǎn)的糖產(chǎn)品質(zhì)量等級低于碳酸法，含硫量高，不耐儲存，糖分損失也大。雖然多年來對蔗汁和糖漿的澄清過程已有很多研究，提出了不少的理論和工藝，但其基本過程變化不大。最近，也提出了在碳酸法制糖澄清工藝中直接用鍋爐煙道氣(低壓低濃度)二氧化碳作澄清劑的制糖工藝，由于以甘蔗渣為燃料的鍋爐燃燒不穩(wěn)定帶來煙道氣中二氧化碳含量既偏低又不穩(wěn)定，給實施應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)帶來控制極為不穩(wěn)，且僅在碳酸法制糖澄清工藝中提出。
[0005]為了盡快改變亞硫酸法制糖工藝生產(chǎn)低品質(zhì)白砂糖現(xiàn)狀和白砂糖生產(chǎn)成本居高不下的狀況，將甘蔗糖廠鍋爐煙道氣中含有的大量二氧化碳回收應(yīng)用于亞硫酸法制糖工藝中，替代部分硫磺、磷酸并對蔗汁或糖漿進行飽充，采用目前的傳統(tǒng)自然飽充設(shè)備，設(shè)備投入大，二氧化碳利用率也不高，達不到預(yù)期的澄清效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型研制了一種降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益和環(huán)保效益的新型高效噴霧強制混合吸收反應(yīng)設(shè)備一高效吸碳塔。
[0007]本實用新型通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種高效吸碳塔，結(jié)構(gòu)特征是:包括塔殼、煙道氣抽取排出系統(tǒng)、填料系統(tǒng)、噴淋吸收系統(tǒng)、除霧器系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、管道輸送系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)。
[0009]塔殼，立式擺放，塔殼內(nèi)部分為五個區(qū)域，即從上往下分為A、B、C、D、E五個區(qū)域；
[0010]其中，煙道氣抽取排出系統(tǒng)分為煙氣進風(fēng)口和煙氣出風(fēng)口兩種，所述煙氣進風(fēng)口設(shè)置在塔殼下半部分，且在塔殼側(cè)壁，煙氣出風(fēng)口設(shè)置在塔頂端；
[0011]填料系統(tǒng)設(shè)置在塔殼內(nèi)E區(qū)域，所述填料系統(tǒng)裝置安裝在塔內(nèi)煙氣進風(fēng)口處的上方、在噴淋吸收系統(tǒng)裝置的下方，即塔內(nèi)煙氣進風(fēng)口處與噴淋吸收系統(tǒng)裝置之間；
[0012]噴淋吸收系統(tǒng)在塔殼內(nèi)C、D兩個區(qū)域，所述噴淋吸收系統(tǒng)裝置安裝在塔內(nèi)填料系統(tǒng)裝置的上方、在除霧器系統(tǒng)裝置的下方，即塔內(nèi)填料系統(tǒng)裝置與除霧器系統(tǒng)裝置之間；
[0013]所述噴淋吸收系統(tǒng)主要包括噴淋管、高效活性混合球、噴嘴、噴管鉸接和噴管固定架組成，噴淋管通過噴管鉸接固定在噴管固定架上，而噴嘴和高效活性混合球是通過螺絲緊聯(lián)接到噴淋管上；
[0014]除霧器系統(tǒng)裝置分布在塔殼內(nèi)A、B兩個區(qū)域，所述除霧器系統(tǒng)裝置安裝在塔內(nèi)噴淋吸收系統(tǒng)裝置的上方；
[0015]監(jiān)測系統(tǒng)分為兩種方式，一是鍋爐煙道氣流量和溫度的監(jiān)測；二是反應(yīng)溶液的液位和PH值的監(jiān)測；所述的溶液監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)在塔底與煙道氣進風(fēng)口處間預(yù)留空間，并且設(shè)置最高液面；反應(yīng)溶液PH值監(jiān)測位置是在塔底部
[0016]至輸送管路的任意選取位置；
[0017]所述清洗系統(tǒng)裝置分別安裝在除霧器系統(tǒng)裝置的上方，同樣在塔殼內(nèi)A、B兩個區(qū)域；所述噴淋系統(tǒng)裝置、清洗系統(tǒng)裝置聯(lián)接于與塔外輸送管路的泵和電動機提供輸送介質(zhì)的動力。
[0018]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0019](I)改變鍋爐煙道氣回收利用方式，使低含量的CO2煙道氣體與石灰乳在塔內(nèi)得到充分的混合吸收反應(yīng)，大大提高吸收飽充效果，降低二氧化碳排放量，提高CO2利用率，比傳統(tǒng)飽充設(shè)備提高效率20%以上；
[0020](2)形成國內(nèi)外全新的以回收鍋爐煙道氣低濃度CO2作為澄清劑的半碳法制糖新工藝；
[0021](3)鍋爐煙道氣在塔內(nèi)經(jīng)過反應(yīng)后，鍋爐煙道氣的溫度由160°C左右下降至75°C以下，排放至鍋爐煙囪，減少了熱量的排放。
[0022](4)高效吸碳塔本體重量約45噸，根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)要求完全滿足此重量的要求，運行可靠費用低。
[0023]( 5 )高效吸碳塔煙氣進風(fēng)口設(shè)置在塔身下半部分，煙氣出風(fēng)口設(shè)置在塔頂端，完全滿足氣相自下往上流動的規(guī)律；噴淋吸收系統(tǒng)裝置安裝在填料系統(tǒng)裝置的上方，而安裝在除霧器系統(tǒng)裝置的下方，即安裝在塔內(nèi)填料系統(tǒng)與除霧器系統(tǒng)裝置之間，噴淋吸收系統(tǒng)從噴嘴噴灑出的石灰乳屬于液相且呈霧狀，由于自身重力作用，石灰乳自上而下的落下，在高效活性混合球的強制混合下，與氣相自下而上的湍動混合均勻，氣流阻力小，二氧化碳易聚集吸收，吸收反應(yīng)速度快。噴淋吸收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝簡單，安裝方便，易損件少。
[0024](6)填料系統(tǒng)裝置布置于煙氣進風(fēng)口處與噴淋吸收系統(tǒng)裝置之間，改善氣相分布通道，充分達到液相與氣相的接觸，吸收更完全；除霧器系統(tǒng)裝置分布在噴淋吸收系統(tǒng)的上方，功能一是攔住并收集反應(yīng)殘留溶液，功能二是減緩氣相流動。除霧器系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝簡單，運行可靠，易損件少。清洗系統(tǒng)安裝在除霧器系統(tǒng)裝置的上方，可以方便地定期清洗除霧器裝置。
[0025](7)高效吸碳塔塔身較高，立式擺放，可以在塔身側(cè)壁設(shè)置檢查孔，方便對塔身內(nèi)部進行檢查或檢修。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型總體結(jié)構(gòu)主視示意圖。
[0027]圖2是本實用新型總體結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0028]圖3是本實用新型噴淋管示意圖。
[0029]圖4是本實用新型除霧器沖洗管示意圖。[0030]圖5是本實用新型管固定支架示意圖。
[0031]圖中:1_清洗管固定架；2_清洗管I ;3_螺旋噴嘴；4_45°彎頭；5_檢查門I ;6_45°彎頭；7_三通閥；8_除霧器葉片I ;9_除霧器葉片支撐架；10_除霧器托架；11_除霧器鉸接I ;12_清洗管固定架；13_清洗管2 ;14_螺旋噴嘴2 ;15_除霧器葉片2 ;16_除霧器葉片支撐架2 ; 17-除霧器托架2 ; 18-除霧器鉸接2 ; 19-檢查門II ;20_噴淋管I ;21_噴管固定架I ;22_高效活性混合球I ;23_噴嘴I ;24_噴淋鉸接I ;25_噴淋鉸接2 ;26_噴淋管2 ；27-噴管固定架2 ;28_高效活性混合球II ;29_噴嘴II ;30_塔身外支撐架；31-噴淋管連接閥蘭；32_檢查門III ;33_活性填料球；34_活性填料支撐架；35_活性填料球保護膜；36_填料固定架；37_填料鉸接；38_反應(yīng)溶液最高液位標(biāo)線；39_塔身外殼；40_寬環(huán)形梯；41_除霧器收集槽I ;42_除霧器收集槽II?！揪唧w實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0033]如圖1飛所示，本實用新型主要包括塔殼(身)、煙道氣抽取排出系統(tǒng)、填料系統(tǒng)、噴淋吸收系統(tǒng)、除霧器系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)和物料輸送系統(tǒng)。
[0034]塔身分成五個區(qū)域，即A、B、C、D、E共五個區(qū)域。其中，鍋爐煙道氣抽取排出系統(tǒng)分成煙氣進風(fēng)口和煙氣出風(fēng)口兩種，煙氣進風(fēng)口設(shè)置在塔身下半部分，煙氣出風(fēng)口設(shè)置在塔頂端。鍋爐煙道氣輸送動力來自鍋爐引風(fēng)機系統(tǒng)，自下而上流動，最終由塔頂端出風(fēng)口流出，通過管道回到鍋爐煙囪的入口。符合煙道氣向上流動規(guī)律，向下噴淋的石灰乳與低含量二氧化碳煙氣充分混合接觸反應(yīng)，形成的碳酸鈣溶液自上順流至儲箱，然后由泵輸送到制糖車間備用儲箱作為蔗汁、糖漿飽充和上浮澄清處理之用。
[0035]填料系統(tǒng)裝置設(shè)置在塔內(nèi)煙氣進風(fēng)口處與噴淋吸收系統(tǒng)裝置之間，即圖1中E區(qū)域位置，是改善氣相分布通道，與液相接觸面更大，吸收更完全。
[0036]噴淋吸收系統(tǒng)裝置安裝在塔內(nèi)填料系統(tǒng)裝置上方，而在除霧器系統(tǒng)裝置的下方，即塔內(nèi)填料系統(tǒng)與除霧器系統(tǒng)裝置之間，即圖1中C、D兩個區(qū)域位置，是煙道氣反應(yīng)的區(qū)域。除霧器系統(tǒng)裝置安裝在塔內(nèi)噴淋吸收系統(tǒng)裝置的上方，即圖1中A、B兩個區(qū)域位置。清洗系統(tǒng)裝置分別安裝在除霧器系統(tǒng)裝置的上方，即圖1中A、B兩個區(qū)域位置。清洗系統(tǒng)裝置擺布合理，才能有效的清洗除霧器表面的殘留物，以便保持除霧器表面的清潔，已發(fā)揮除霧器的最大效能。物料輸送系統(tǒng)是由各種規(guī)格管路和閥門組成。塔底部與煙氣進風(fēng)口處預(yù)留一定空間儲存碳酸鈣溶液，設(shè)置塔內(nèi)碳酸鈣溶液的最高液面，配置最高液位的監(jiān)測系統(tǒng)和碳酸鈣溶液PH值監(jiān)測系統(tǒng)。塔底部設(shè)置有排液口和聯(lián)接管路，當(dāng)監(jiān)測到碳酸鈣溶液PH值降低至7.5^8.5之間時，即可泵送至循環(huán)箱備用，作為澄清工段蔗汁或糖漿飽充系統(tǒng)之用；當(dāng)監(jiān)測到碳酸鈣溶液PH值不在7.5~8.5之間時，繼續(xù)循環(huán)返回塔內(nèi)反應(yīng)一直到滿足此指標(biāo)值為止。
[0037]填料系統(tǒng)是由活性填料球、活性填料球支撐架、填料固定架和活性填料球保護膜組成，其中，填料系統(tǒng)裝置安裝在塔身39內(nèi)E區(qū)域位置，填料固定架36通過填料鉸接37與活性填料支撐架34聯(lián)接，活性填料球33均布在活性填料支撐架34上；活性填料球間預(yù)留有足夠間距而保持流道，活性填料球保護膜35同樣固定在填料固定架36上，具有保護活性填料球的功能，填料固定架36與塔身39內(nèi)壁焊接固定。整個填料系統(tǒng)裝置布置合理，均勻擺布在同一個平面上，留有足夠的氣液通道，保證氣液反應(yīng)更齊全。填料系統(tǒng)具有改善煙道氣塔內(nèi)分布通道和增大與噴灑形成霧狀的石灰乳的接觸面，加快吸收反應(yīng)速度的功能。
[0038]噴淋吸收系統(tǒng)由噴嘴、高效活性混合球、噴淋管、噴淋管固定架和輸送管路組成，其中，噴嘴、噴淋管、高效活性混合球和噴管固定架安裝在塔殼內(nèi)，輸送管道一部分在塔內(nèi)，另一部分在塔外。噴淋吸收系統(tǒng)裝置安裝在塔身39內(nèi)C、D兩個區(qū)域位置，噴管固定架21和噴管固定架27分別與塔身39內(nèi)壁焊接固定；噴淋管20通過噴淋鉸接24固定在噴管固定架21上，噴嘴23和高效活性混合球22通過螺絲緊聯(lián)接固定在噴淋管20上，噴嘴的噴頭是朝下的并且均布同一個平面上。同樣，噴淋管26通過噴淋鉸接25固定在噴管固定架27上，噴嘴29和高效活性混合球28通過螺絲緊聯(lián)接固定在噴淋管26上。噴淋管26連接到塔身39外的閥蘭31作為與之相連接的管路閥門等方便。噴淋吸收系統(tǒng)輸送介質(zhì)是石灰乳，輸送介質(zhì)的動力來自泵和電動機。噴淋吸收系統(tǒng)裝置是在塔殼內(nèi)填料系統(tǒng)裝置與除霧器系統(tǒng)裝置之間。
[0039]除霧器系統(tǒng)設(shè)置在噴淋吸收系統(tǒng)上方，是由除霧器葉片、除霧器葉片支撐架和除霧器托架組成。除霧器系統(tǒng)具有減緩氣相流動和攔住并收集反應(yīng)殘溶液的功能。
[0040]除霧器托架10和除霧器托架17分別與塔身39內(nèi)壁焊接固定在不同平面上；除霧器葉片支撐架9通過除霧器鉸接11固定在除霧器托架10上，除霧器葉片8固定在除霧器葉片支撐架9，且均布以及留有足夠通道；除霧器收集槽41固定在除霧器托架10上；同樣除霧器葉片支撐架16通過除霧器鉸接18固定在除霧器托架17上，除霧器葉片15固定在除霧器葉片支撐架16，且均布以及留有足夠通道，除霧器收集槽42固定在除霧器托架17上。
[0041]除霧器系統(tǒng)裝置和清洗系統(tǒng)裝置安裝在塔身39內(nèi)A、B兩個區(qū)域位置，其中清洗系統(tǒng)裝置安裝在除霧器系統(tǒng)裝置的正上方。
[0042]清洗系統(tǒng)是由噴嘴、清洗管、清洗管固定架和輸送管路組成。清洗管固定架I和清洗管固定架12，分別焊接在塔身39內(nèi)壁兩個不同平面上；清洗管2固定在清洗管固定架I上，螺旋噴嘴3通過螺絲緊聯(lián)接在清洗管2上，且根據(jù)煙道氣處理量而確定螺旋噴嘴數(shù)量。清洗管2與塔身外的45°彎頭4、三通閥7聯(lián)接。同樣清洗管13固定在清洗管托架12上，螺旋噴嘴14通過螺絲緊聯(lián)接在清洗管13上，且根據(jù)煙道氣處理量而確定螺旋噴嘴數(shù)量。清洗噴嘴的噴頭是朝下的，噴嘴均布在塔內(nèi)同一平面上。清洗管13與塔身39外的45°彎頭6、三通閥7聯(lián)接組成清洗輸送系統(tǒng)。輸送管路一部分在塔內(nèi)，另一部分在塔外；清洗系統(tǒng)輸送的介質(zhì)是熱水或清水，輸送的動力由泵和電動機提供。安裝清洗系統(tǒng)裝置的目的是清洗除霧器表面的積渣，以保持除霧效果良好。
[0043]檢查門5、檢查門19、檢查門32，是根據(jù)塔身39的情況而開具的檢查孔，方便檢查或維修之用。
[0044]塔身外支撐架30固定在塔身39外殼上，是作為上下樓梯支架之用。
[0045]環(huán)型寬梯40座在塔身外支撐架30上，沿著塔身39外殼往上，分別在塔身39外殼A、B、C、D、E五個區(qū)域建造休息平臺，方便檢查或檢修之用，是輔助功能。
[0046]塔殼39采用圓柱形板材堆焊接而成，整體呈圓柱體，塔頂和塔底采用橢圓形封頭開口方式。
[0047]高效吸碳塔底部與煙道氣進風(fēng)口處間預(yù)留有一定空間，設(shè)置有反應(yīng)溶液最高液位線38。塔底部設(shè)置一個開口及與相聯(lián)接輸送管道，不斷讓煙道氣中的二氧化碳與石灰乳反應(yīng)形成碳酸鈣溶液，監(jiān)測碳酸鈣溶液PH值在7.5^8.5范圍內(nèi)的泵送至儲存箱備用，供澄清工段蔗汁飽充系統(tǒng)和糖漿飽充系統(tǒng)按需要添加使用；通過監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測碳酸鈣溶液PH值未達到指標(biāo)范圍要求的繼續(xù)泵送返回至噴淋吸收系統(tǒng)繼續(xù)反應(yīng)，以致達到規(guī)定指標(biāo)值為止，然后再泵送至儲存箱作為澄清工段蔗汁飽充系統(tǒng)和糖漿飽充系統(tǒng)按需要添加使用。
[0048]本實用新型的填料系統(tǒng)、噴淋吸收系統(tǒng)、除霧器系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)及附屬管路的結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護方便，易損件少`。
【權(quán)利要求】
1.一種高效吸碳塔，其特征在于:包括塔殼、煙道氣抽取排出系統(tǒng)、填料系統(tǒng)、噴淋吸收系統(tǒng)、除霧器系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、管道輸送系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)； 塔殼(39)立式擺放，塔殼內(nèi)部分為五個區(qū)域，即從上往下分為A、B、C、D、E五個區(qū)域；其中，煙道氣抽取排出系統(tǒng)分為煙氣進風(fēng)口和煙氣出風(fēng)口兩種，所述煙氣進風(fēng)口設(shè)置在塔殼(39)下半部分，且在塔殼側(cè)壁，煙氣出風(fēng)口設(shè)置在塔頂端； 填料系統(tǒng)設(shè)置在塔殼(39)內(nèi)E區(qū)域，所述填料系統(tǒng)裝置安裝在塔內(nèi)煙氣進風(fēng)口處的上方、在噴淋吸收系統(tǒng)裝置的下方，即塔內(nèi)煙氣進風(fēng)口處與噴淋吸收系統(tǒng)裝置之間； 噴淋吸收系統(tǒng)在塔殼(39)內(nèi)C、D兩個區(qū)域，所述噴淋吸收系統(tǒng)裝置安裝在塔內(nèi)填料系統(tǒng)裝置的上方、在除霧器系統(tǒng)裝置的下方，即塔內(nèi)填料系統(tǒng)裝置與除霧器系統(tǒng)裝置之間；所述噴淋吸收系統(tǒng)主要包括噴淋管(20、26)、高效活性混合球(22、28)、噴嘴(23、29)、噴管鉸接(24、25 )和噴管固定架(21、27 )組成，噴淋管(20、26 )通過噴管鉸接(24、25 )固定在噴管固定架(21、27 )上，而噴嘴(23、29 )和高效活性混合球(22、28 )是通過螺絲緊聯(lián)接到噴淋管(20、26)上； 除霧器系統(tǒng)裝置分布在塔殼(39)內(nèi)A、B兩個區(qū)域，所述除霧器系統(tǒng)裝置安裝在塔內(nèi)噴淋吸收系統(tǒng)裝置的上方； 監(jiān)測系統(tǒng)分為兩種方式，一是鍋爐煙道氣流量和溫度的監(jiān)測；二是碳酸鈣溶液的液位和PH值的監(jiān)測；所述的碳酸鈣溶液監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)在塔底與煙道氣進風(fēng)口處間預(yù)留空間，并且設(shè)置最高液面；碳酸鈣溶液PH值監(jiān)測位置是在塔底部至輸送管路的任意選取位置； 所述清洗系統(tǒng)裝置分別安裝在除霧器系統(tǒng)裝置的上方，同樣在塔殼(39)內(nèi)A、B兩個區(qū)域；所述噴淋系統(tǒng)裝置、清洗系統(tǒng)裝置聯(lián)接于與塔外輸送管路的泵和電動機提供輸送介質(zhì)的動力。
【文檔編號】B01D53/78GK203458969SQ201320481480
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】何華柱, 趙強, 周錫文, 黃益雄, 梁裕, 鄭明星, 蘇紹典, 何仁東, 鐘國洪, 莫勁沖, 李益清, 王斌武, 農(nóng)洲才, 羅壽民, 龍軍 申請人:廣西大新縣雷平永鑫糖業(yè)有限公司