[发明专利]一种非均匀棒距的文丘里棒层

说明书

技术领域

本发明专利涉及湿式烟气污染物净化技术，尤其涉及一种用于喷淋塔湿式烟气脱硫、除尘及其他有害物质脱除的低阻增效降耗的气液接触传质技术。

背景技术

湿式烟气洗涤吸收是当前工业烟气脱硫除尘及脱硝最实用、最有效的技术，应用也最为广泛。常见的工艺有石灰石/石膏法、双碱法、镁法、氨法等。经过多年的广泛研究和应用开发，其工艺技术已趋于成熟，已开发了多种提高吸收效率(即脱硫效率、除尘效率)的技术，达到日益严格的环保法规排放指标要求已不存在技术上的困难。目前的问题主要是建设投资大、运行成本高、系统复杂、流程长、安稳长运行可靠性差等。

气液接触塔/器是所有湿法烟气洗涤吸收工艺的核心，其气液接触效率高低、能耗大小、长周期运行稳定性等对整个工艺的性能、投资和经济性、可靠性有决定性的影响。常见的湿法烟气洗涤吸收塔有喷淋空塔、鼓泡塔、填料塔、液柱塔、旋流板塔等。这些塔各有优缺点，如鼓泡塔、填料塔气液接触好，脱硫效率高，但鼓泡塔阻力大、填料塔容易堵塞；液柱塔操作负荷性差、动力消耗大。旋流板塔脱硫除尘效率不高，除雾板、风机积灰多，还可能导致无法长期连续运行等，目前已较少应用。喷淋空塔由于结构简单、压降低、无堵塞等优点已在众多的烟气脱硫塔中胜出成为目前得到广泛应用的主流塔型。

但喷淋空塔存在烟气分布不易均匀，气速越高、塔径越大，塔截面上的烟气分布均匀度就越差；塔内烟气是连续相，洗涤吸收液为离散相，气体容易短路，气液接触效率不够高等缺陷。为达到较高的吸收效率，一般需要采取增加塔高度以增加气液接触时间、增加吸收液喷淋量、液气比等措施(例如石灰石-石膏法液气比在20～26，石灰-石膏法水气比在13～16)，这便造成设备投资高、电耗大、运行成本高。为解决喷淋空塔的这些问题，近年的技术发展是在空塔内增设文丘里管/栅、托盘、旋汇耦合等内构件，通过少量增加烟气阻力的代价来改善烟气分布、使塔内烟气尽量接近“平推流”、提高气液接触效率、降低液气比。

文丘里棒栅(下面简称文氏棒层)是上述内构件中对烟气阻力最低、产生结垢风险最小的一种。因为构成文氏棒层的管或棒截面一般为圆形、表面光滑，不易粘接固形物，棒间隙处过流气速大，两棒间渐缩渐扩间隙的文丘流过流效应形成的强烈气液两相湍动对棒层有自清洁作用。除能改善烟气分布外，还能在棒层上表面形成液体薄层，实现“液包气”的鼓泡传质，从而显著提高脱硫效率。因此，文氏棒层是当今一种较为理想的喷淋空塔增效降耗技术。

但现有的文氏棒层设计基本上都采用等棒间距布置，与塔内的烟气流动分布特性匹配不好，气液接触效率达不到预期的效果；更不能适应大气量烟气治理的要求。例如，中国专利CN202161915U公开了一种包括一组直径相等、间距相同的耐腐蚀的金属或非金属实体柱或空心管和支架构成的文丘里棒层，设置在脱硫塔的烟气进气室出口和第一层喷淋装置之间；其特征在于：所述金属或非金属实体柱或空心管组成的棒层圆周的通风率在40-50％之间。该专利公开的文丘里棒层由等直径、等间距棒/管构成，不能很好的配合脱硫塔烟气进气室/段烟气偏流的分布特点，采用棒层后虽对进气段的烟气分布偏流有所抑制，但经过文氏棒层后的烟气分布仍不理想；此外，棒层通风率40～50％，在通常操作液气比下棒层上表面很难建立连续的液膜层，不能使喷淋空塔的“气包液”两相流态经历“液包气”层，克服烟气“短路”。因此很难达到添加文氏棒层的预期效果。