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氣泡反應(yīng)塔的制作方法

文檔序號:12530189閱讀:454來源:國知局
氣泡反應(yīng)塔的制作方法與工藝

本實用新型涉及工業(yè)氣體處理技術(shù)領(lǐng)域,具體為一種氣泡反應(yīng)塔。



背景技術(shù):

鼓泡反應(yīng)塔是氣液反應(yīng)裝置的一種,通過開設(shè)有通孔的塔板將氣體分散在反應(yīng)中進行傳質(zhì)反應(yīng),其常見的問題是塔阻力大,且反應(yīng)效率不高。氣泡擴散器是一種常用于水處理領(lǐng)域的氣液反應(yīng)裝置,由于其氣液比較低,同樣作為一種氣液傳質(zhì)裝置,在煙氣治理中使用較少。一般的氣泡發(fā)生裝置排出的氣泡大小約為數(shù)毫米至數(shù)十毫米左右,氣泡與液體的接觸面小,在水中的滯留時間也會不夠,導(dǎo)致氣液兩相的傳質(zhì)效率不高。增強氣液傳質(zhì)的有效方法是產(chǎn)生更為細小的氣泡,然而,現(xiàn)有的氣泡發(fā)生裝置要產(chǎn)生微米級的氣泡通常面臨著能耗大、鼓氣量小等問題,因此在煙氣處理量較大的工況中難以推廣使用。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本實用新型的技術(shù)目的是提供一種新型的利用氣泡發(fā)生器進行氣體凈化處理的氣泡反應(yīng)塔,其公開的技術(shù)方案為:

一種氣泡反應(yīng)塔,在其待處理氣體入口與凈化氣體出口之間設(shè)有多級反應(yīng)區(qū),其特征在于,各級反應(yīng)區(qū)均設(shè)有漿液池,且每一級反應(yīng)區(qū)的進氣管路上均設(shè)有氣泡發(fā)生器,所述氣泡發(fā)生器設(shè)有氣體入口、液體入口、氣液混合腔和氣泡流出口,首級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器的氣體入口與反應(yīng)塔待處理氣體入口連接,其它反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器的氣體入口與上一級反應(yīng)區(qū)的氣體出口連接;末級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器的液體入口與首級反應(yīng)區(qū)漿液池的液體出口連接,其它反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器的液體入口與下一級反應(yīng)區(qū)的液體出口連接;所述氣泡發(fā)生器的氣泡流出口與位于該級反應(yīng)區(qū)漿液池液面以下的進氣口連接。

作為優(yōu)選,所述多級反應(yīng)區(qū)可自下向上依次設(shè)置,首級反應(yīng)區(qū)漿液池的液體出口通過設(shè)有泵機的輸液管路與末級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器的液體入口連接。

上層反應(yīng)區(qū)漿液池的溢流液流入下層反應(yīng)區(qū)漿液池中,最底層反應(yīng)區(qū)漿液池通過設(shè)有循環(huán)泵的管路與頂層反應(yīng)區(qū)漿液池連接,以保持各級反應(yīng)區(qū)漿液池的液位平衡。

所述氣泡發(fā)生器氣液混合腔的氣液交界面處設(shè)有具有角結(jié)構(gòu)的透氣孔,所述角結(jié)構(gòu)的尖端指向液體流向。

在上述方案的基礎(chǔ)上,進一步改進或優(yōu)選的方案還包括:

方案一:所述透氣孔設(shè)置在氣泡發(fā)生板上,所述氣泡發(fā)生器設(shè)有氣泡發(fā)生板安裝結(jié)構(gòu),所述安裝結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在氣液混合腔內(nèi)的一個或多個匯氣室,所述匯氣室的內(nèi)腔與氣泡發(fā)生器的氣體入口連通,匯氣室與液體接觸且與液體流向平行的壁面上開有一個以上的透氣窗口,所述氣泡發(fā)生板封裝在所述透氣窗口處。

方案二:所述氣液混合腔中設(shè)有匯氣室,所述匯氣室通過內(nèi)外雙層套管結(jié)構(gòu)形成環(huán)形內(nèi)腔,所述環(huán)形內(nèi)腔與氣泡發(fā)生器的氣體入口連通,液體從所述套管結(jié)構(gòu)內(nèi)層管的管腔中穿過,所述透氣孔開在所述內(nèi)層管的管壁上。

所述內(nèi)外雙層套管結(jié)構(gòu)的內(nèi)層管與外層管同軸或局部貼合。

方案三:所述氣液混合腔由一段液體管路和附著在該液體管路外側(cè)的進氣管腔構(gòu)成,進氣管腔與氣泡發(fā)生器的氣體入口連接,所述氣液交界面即為所述進氣管腔連接液體管路的附著面,透氣孔設(shè)置在所述附著面上。

在上述方案中:

在氣泡發(fā)生器氣液交界面的兩側(cè),氣體流向與液體流向一般設(shè)置為相垂直。

所述氣泡流出口的管口邊沿設(shè)有鋸齒狀切口,在氣泡流出口設(shè)置齒尖結(jié)構(gòu),可將在流動中聚集成大氣泡的微氣泡再次分散,保證氣液混合效果。

所述氣泡流出口水平設(shè)置時,采用寬度方向漸擴、高度方向漸縮的扁平管口,所述扁平管口的上沿設(shè)有所述鋸齒狀切口。

所述氣泡流出口朝上設(shè)置時,其管口內(nèi)設(shè)有多層同心同軸的錐形擋圈,錐形擋圈出口沿亦設(shè)有鋸齒狀切口,內(nèi)外相鄰擋圈之間留有過流間隙,在軸向方向上外層擋圈的投影擋住所述過流間隙。

所述氣泡流出口朝下向下時,所述氣泡流出口采用沿液體流向直徑漸縮的錐形管口。

有益效果:

本實用新型氣泡反應(yīng)塔結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎,規(guī)劃合理,占用空間小,操作方便,易于實施。同時,結(jié)合進一步改進的氣泡發(fā)生器可顯著的提高氣液傳質(zhì)效率,提升氣體凈化效果。所述氣泡發(fā)生器向液體中鼓入氣體時,在氣液交界面上,由于一側(cè)的液體快速流動,從透氣孔中穿過的氣體在透氣孔角結(jié)構(gòu)的尖端被剪切成微小氣泡,由于角結(jié)構(gòu)的尖端處氣體通道的等效直徑沿液體流向趨向于無窮小,因此產(chǎn)生的氣泡具有極小直徑,在液相中的停滯時間大幅度延長,氣液的傳質(zhì)、傳熱效率得到明顯提高,且所述氣泡發(fā)生器具有能耗較低、鼓氣量大、氣液混合效果好的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型反應(yīng)塔的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為氣泡發(fā)生器實施例1的立體結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3為氣泡發(fā)生器實施例1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4為氣泡發(fā)生器實施例1的主視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖5為氣泡發(fā)生器實施例1的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6為氣泡發(fā)生器微氣泡發(fā)生板安裝結(jié)構(gòu)的示意圖;

圖7為氣泡發(fā)生器實施例2的主視透結(jié)構(gòu)示意圖;

圖8為氣泡發(fā)生器實施例2的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖9為氣泡發(fā)生器實施例2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖10為氣泡發(fā)生器實施例3的立體結(jié)構(gòu)示意圖;

圖11為氣泡發(fā)生器實施例3的主視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖12為氣泡發(fā)生器實施例4的主視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖13為氣泡發(fā)生器實施例5的主視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖14為氣泡發(fā)生器實施例5的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖15為氣泡發(fā)生器實施例6的主視結(jié)構(gòu)示意圖;

圖16氣泡發(fā)生器為實施例6的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了進一步闡明本實用新型的技術(shù)方案和技術(shù)目的,下面結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型做進一步的介紹。

一種氣泡反應(yīng)塔,設(shè)有位于塔身底部的待處理氣體入口和位于塔身頂部的凈化氣體出口,在所述待處理氣體入口與凈化氣體出口之間設(shè)有多級反應(yīng)區(qū),末級反應(yīng)區(qū)與凈化煙氣出口之間設(shè)有除霧器。

實施例(一):

以對煙氣進行脫硝為例,NOx(氮氧化物)反應(yīng)及NOx與水的反應(yīng)原理如下:

2NO=(NO)2 ΔH<0

(NO)2+O2←→2NO2 ΔH<0

(NO)2+O2←→N2O4 ΔH<0

2NO2←→N2O4(<175℃) ΔH<0

NO+NO2←→N2O3 ΔH<0

2NO2+H2O=HNO3+HNO2 ΔH<0

N2O4+H2O=HNO3+HNO2 ΔH<0

N2O3+H2O=2HNO2 ΔH<0

HNO2=HNO3+2NO+H2O ΔH<0

濕法脫硝過程中,漿液吸收NO2的主要反應(yīng)為:

3NO2+H2O=2HNO3+NO ΔH=-136.2kJ

從上述反應(yīng)式中可以看出,被吸收的氮氧化物總數(shù)中還有三分之一變成了不易被吸收的NO,要使這一部分NO被吸收,必須進行下一循環(huán)將其繼續(xù)氧化成NO2。所以要使1mol的NO氣體被吸收完全轉(zhuǎn)化為HNO3,實際上在整個過程中需要氧化的NO的量不是1mol,而是:

<mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>3</mn> </msup> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <mo>...</mo> <mo>=</mo> <mn>1.5</mn> <mi>m</mi> <mi>o</mi> <mi>l</mi> </mrow>

因此,NO要達到98%以上的氧化率從而被液相吸收,至少需要4個循環(huán)才可以達到較高的凈化率。

表1 NO氧化成NO2的半衰期與NO濃度的關(guān)系

Table2-1Half-life period for NO to be oxidized to NO2 in air

本實施例中將反應(yīng)區(qū)設(shè)為四級,如圖1所示,每一級反應(yīng)區(qū)各自設(shè)有一漿液池,且每一級反應(yīng)區(qū)的進氣管道上均設(shè)有一氣泡發(fā)生器,所述氣泡發(fā)生器設(shè)有氣體入口、液體入口、氣液混合腔和氣泡流出口,其中,位于最底層的首級反應(yīng)區(qū)(第一級反應(yīng)區(qū))進氣管路上氣泡發(fā)生器1的氣體入口與反應(yīng)塔待處理氣體入口連接,第二級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器2的氣體入口與首級反應(yīng)區(qū)的氣體出口連接,第三級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器3的氣體入口與第二級反應(yīng)區(qū)的氣體出口連接,末級反應(yīng)區(qū)(第四級反應(yīng)區(qū))進氣管路上氣泡發(fā)生器4的氣體入口與第三級反應(yīng)區(qū)的氣體出口連接,各級反應(yīng)區(qū)的氣體出口設(shè)置在其漿液池液面以上的塔壁上;位于上部的末級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器4的液體入口與首級反應(yīng)區(qū)漿液池的液體出口連接,第三級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器3的液體入口與第四級反應(yīng)區(qū)的液體出口連接,第二級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器2的液體入口與第三級反應(yīng)區(qū)的液體出口連接,首級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器1的液體入口與第二級反應(yīng)區(qū)的液體出口連接,各級反應(yīng)區(qū)的液體出口設(shè)置在其漿液池液面以下;各氣泡發(fā)生器的氣泡流出口則與位于該級反應(yīng)區(qū)漿液池液面以下的進氣口連接,經(jīng)過氣泡發(fā)生器后,待處理的氣體被分散為細小的氣泡與吸收液混合,形成氣泡流后,流入漿液池,具有較好的氣液傳質(zhì)效率。

上述的四級反應(yīng)區(qū)自下向上依次設(shè)置,相鄰反應(yīng)區(qū)之間通過隔板隔開,首級反應(yīng)區(qū)漿液池的液體出口通過設(shè)有泵機的輸液管路與末級反應(yīng)區(qū)進氣管路上氣泡發(fā)生器4的液體入口連接,并且處于上層的反應(yīng)區(qū)漿液池的溢流液可輸入到與其相鄰的下層反應(yīng)區(qū)漿液池中,最底層(首級)反應(yīng)區(qū)漿液池則通過設(shè)有循環(huán)泵(未圖示)的管路與頂層(末級)反應(yīng)區(qū)漿液池連接,以保持各反應(yīng)區(qū)漿液池的液位平衡。反應(yīng)塔待處理氣體入口前設(shè)有風(fēng)機等增壓設(shè)備。

實施例(二):

除了提高氣液之間的傳質(zhì)效率,本實用新型反應(yīng)塔同樣可以用于促進氣液之間的傳熱。以含有飽和水蒸氣的高溫氣體為例,當其在氣體排放設(shè)備出口凝結(jié),形成白煙,也是造成霧霾的原因之一。

本實用新型氣泡反應(yīng)塔可用于處理含有飽和水蒸氣的高溫氣體,在實施例(一)的基礎(chǔ)上,其反應(yīng)區(qū)的級數(shù)可根據(jù)使用需求調(diào)整,且設(shè)有換熱循環(huán)管路系統(tǒng)(未圖示),所述換熱循環(huán)管路系統(tǒng)包括連接(某一級或多級反應(yīng)區(qū))漿液池或連接在漿液池與氣泡發(fā)生器之間液體管路上的冷卻水輸入管路和熱水輸出管路,所述熱水輸出管路與用熱設(shè)備連接,如暖氣片等。通過氣泡反應(yīng)器,含有飽和水蒸氣的高溫氣體與相對冷卻的漿液充分混合后,氣體溫度降低,水蒸氣與漿液混合,排出的氣體含濕量較低。

在上述反應(yīng)塔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,為了進一步高氣液傳質(zhì)效率,本實用新型同時提供了一種新型的氣泡發(fā)生器,可制造足夠細小的氣泡,以提高氣體與液體的總接觸面積。所述氣泡發(fā)生器包括以下幾種實施形式:

實施例1:

如圖2至圖6所示的微氣泡發(fā)生器,設(shè)有液體入口101、氣體入口104、氣液混合腔102、氣泡流出口103、微氣泡發(fā)生板108和微氣泡發(fā)生板安裝結(jié)構(gòu)106,所述微氣泡發(fā)生板108上設(shè)有多個規(guī)則排列的透氣孔組成的陣列,所述透氣孔為具有角結(jié)構(gòu)的形狀,如矩形、三角形、菱形、水滴形等,且所述角結(jié)構(gòu)的尖端順向指向液體流向,所述氣體入口104的進氣方向與液體流向垂直。

所述微氣泡發(fā)生板安裝結(jié)構(gòu)106包括設(shè)置在氣液混合腔102內(nèi)的匯氣室109,匯氣室109內(nèi)腔的橫截面呈U型,其上端開口與所述氣體入口104連通,匯氣室106前后兩端設(shè)有擋板,兩側(cè)壁與氣液混合腔兩側(cè)腔壁之間對稱地設(shè)有容液體穿過的通道,所述通道與液體流向同向。匯氣室109兩側(cè)壁上各自設(shè)有兩片透氣窗107,所述微氣泡發(fā)生板108封裝在所述透氣窗107中。所述氣液混合腔102的上部開口,并在開口的上方設(shè)有矩形板安裝座,微氣泡發(fā)生板安裝結(jié)構(gòu)106包括一封蓋匯氣室開口與氣液混合腔開口的矩形蓋板105,通過螺釘固定在所述矩形板安裝座上,設(shè)有氣體入口104的進氣管連接在所述蓋板105上。

所述氣泡流出口103水平設(shè)置,采用寬度方向漸擴、高度方向漸縮的扁平管口,所述扁平管口的上沿設(shè)有鋸齒狀切口。

本實施例中,所述微氣泡發(fā)生板也可采用合適的具有透氣孔的編制材料代替。

實施例2:

如圖7至圖9所示的一種微氣泡發(fā)生器,設(shè)有液體入口201、氣體入口204、氣泡流出口203與氣液混合腔202,所述氣體入口204的進氣方向與液體流向垂直。

所述氣液混合腔中設(shè)有匯氣室205,所述匯氣室205通過同軸的內(nèi)外雙層套管結(jié)構(gòu)形成環(huán)形的內(nèi)腔,所述環(huán)形內(nèi)腔與氣體入口204連通,液體從所述套管結(jié)構(gòu)內(nèi)層管206的管腔中穿過,所述內(nèi)層管206的管壁上設(shè)有由規(guī)則排列的透氣孔組成的透氣孔陣列。

所述透氣孔亦為具有角結(jié)構(gòu)的形狀,如三角形、菱形、水滴形等,且所述角結(jié)構(gòu)的尖端指向液體流向。

所述氣泡流出口203與實施例1氣泡流出口103采用相同的設(shè)計方案。

實施例3:

如圖10、圖11所示的一種微氣泡發(fā)生器,主體結(jié)構(gòu)同實施例1,設(shè)有液體入口301、氣體入口304、氣泡流出口303、氣液混合腔302、微氣泡發(fā)生板和微氣泡發(fā)生板安裝結(jié)構(gòu)等組成部分。

與實施例1的區(qū)別之處在于,所述液體入口301的管口朝下,氣泡流出口303的管口朝上設(shè)置。氣泡流出口303為直徑遞減的錐形管口,所述氣泡流出口303的管口沿設(shè)有一圈鋸齒狀切口,氣泡流出口303的管口內(nèi)還設(shè)有多層與氣泡流出口303同心同軸的錐形擋圈,所述擋圈的出口沿亦設(shè)有鋸齒狀切口,內(nèi)外相鄰擋圈之間留有過流間隙,所述錐形擋圈直徑沿液體流向遞減,在軸向方向上外層擋圈的投影擋住所述過流間隙。

實施例4:

如圖12所示,其設(shè)計方案與實施例3基本相同,其區(qū)別之處在于,其液體入口的管口朝上,氣泡流出口的管口朝下,但不設(shè)置錐形擋圈。

實施例5:

在實施例2的基礎(chǔ)上,將所述內(nèi)外雙層套管結(jié)構(gòu)改為底部貼合的形式,如圖13、圖14所示,內(nèi)層管502與外層管501在底部貼合,所述內(nèi)層管502整體或頂部的管壁上均布透氣孔。

實施例6:

如圖14、15所示的一種微氣泡發(fā)生器,設(shè)有液體入口604、氣體入口603、氣泡流出口和氣液混合腔。

所述氣液混合腔由一段液體管路602和附著在該液體管路602外側(cè)的進氣管腔601構(gòu)成,進氣管腔601與所述氣體入口603連接,所述氣液交界面即為所述進氣管腔601連接液體管路602的附著面,所述附著面上設(shè)有具有角結(jié)構(gòu)的透氣孔,所述角結(jié)構(gòu)的尖端指向液體流向。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本實用新型不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理,在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下,本實用新型還會有各種變化和改進,本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書、說明書及其等效物界定。

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