[发明专利]促成高速吸收器中良好的气流模式的低压降入气口设计

说明书

发明的背景

1．发明的领域

本发明总的涉及烟气脱硫吸收器，尤其涉及一种新颖实用的吸收器配置，它在介于包含有液浆液位的直径较大的下罐体部与直径较小的上吸收部之间的过渡结构上设有入气口。

2．相关技术领域的描述

由于高速吸收器带来了诸如资金成本较低、房产需求较小、吸收器的体积较小以及提高SO₂去除率之类的经济效益，因此高速吸收器正进行着商业化发展。另一方面，高速也存在着某些不足，例如增大了气流阻力并提高了系统在气相和液相的液压工作状态中发生变化的灵敏度。物理模型研究表明：气体流过吸收器入气口时的速度会影响气体在吸收器中的分布，同时还会影响吸收部和除雾器的性能和工作状态。

不考虑吸收器的物理形状，可将气流阻力分为有用阻力和寄生阻力。有用阻力被直接且整个地转换成洗涤效能，并参与诸如吸收部压降之类的气体再分布。寄生阻力被消耗，以使气体流过吸收器区域，而不会有效地参与化学过程。入气口和出气口阻力是此类阻力比较典型的例子。采用旋转叶片或其它气体分布装置可简单地解决出气口阻力。但入气口压降却不易减小，这是因为该入气口压降是气体和洗涤液在整个吸收器中相互作用的组合。

传统的吸收器入气口的形状和尺寸有所不同，但入气口的形状基本上是相同的。图1示出了被广泛实用的入气口设计方案(不具备保护性遮蓬件(awning))。在该设计方案中，流出吸收器器壁12或由附近的喷头所喷射的液体流入到入气口壳体14内，并在导致分布不均和高阻力的湿／干界面上形成了固态生成。为了克服这个问题，如图2所示，在入气口14的顶部设置保护性插入式遮蓬件16(参见5，281，402号美国专利)。该遮蓬件将接触点(热气体与液帘流之间的接触点)从入气口附近移到了吸收器的中心。由于气体在热气体与入气口烟道表面之间的接触面积最小的区域内湿化，因而避免了固体沉积。这种设计已被证实：当在气体到达除雾器、进而直到器壁12之前，喷射区阻力大得足以影响均匀分布时，该设计对传统的气体速度会起作用。然而，随着气体速度的增大，液帘阻力会显著地增加总的系统寄生压降，同时气流模式的变形变得更为严重。

虽然液帘可用于湿化且有助于气体再分布，但它仍有明显的不足。与不具备遮蓬件的入气口相比，它大大增大了入气口压降，同时当气体上升通过吸收器时，它还使流动模式发生变形。

在一种新颖的改进型高速吸收器中，气体速度被设定在大约每秒15到20英尺。气流模式中较小的变形会使局部气体高速接近或超过除雾器的临界速度，并会引起除雾装置失效。

为了克服入气口中气体高速的消极作用，一种方法可增大入气口的流动区域，并将气体速度限制到传统的每分钟3，000英尺。这种方法虽然简单且实用，但它将引起较大的入气口高宽比(高度-宽度)，并且增大吸收器的高度和入气口阻力。吸收器高度的增大将使由高速洗涤所具有的优越性减至最小。其它方法还有用于新颖的改进型高速吸收器的先进的低压降入气口，或者在系统中采用可买到的、用于使气流进行再分布而不会显著增大入气口阻力的装置。

目前工业中的入气口设计通常在入气口14的顶部安装保护性遮蓬件16，以使浆状物偏离热烟气流，并防止固体沉积在湿／干界面处。然而，在吸收器气体高速的情况下，由于高密度的液帘阻塞了气体通道而会使气体偏向导致气体速度增大和可能变形的一侧。

从模型研究和操作经验中可得出：在吸收器速度介于每秒大约1至12．5英尺的情况下，目前的入气口设计提供了以低于或等于每分钟大约3，000英尺的入气口速度穿过吸收器的良好的气体分布。这种良好的气体分布一部分是由自遮蓬件下落到流入的气体上的液帘的阻力所提供的。遮蓬件的主要作用是使入气口保持干燥且防止发生固体沉积，并提供了足够的阻力以降低流入的气体的速度，从而使气体有足够的时间在吸收器的流动区域内进行再分布。在吸收器气体速度低于每秒12．5英尺的情况下，吸收器中合理的气体变形不会接近除雾器的临界失效速度。

在气体速度增大到每秒12．5英尺以上且接近每秒大约20英尺或更高的情况下，自遮蓬件下落的液帘的阻力变得相当得大，并加大了气流变形的效果。