抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔的製作方法

2023-05-31 10:25:36 2

本發明涉及鍋爐尾氣淨化處理裝置設計領域，具體涉及抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔。

背景技術：

相關技術中的鍋爐尾氣淨化處理裝置將生活垃圾熱解氣化產生燃氣，然後將燃氣燃燼。雖然該項專利技術克服了現有垃圾直接焚燒技術產生的二惡英類物質、焦油、固體粉塵、廢棄爐渣等帶來的二次汙染，但其燃燼後產生的廢氣成份複雜，含有酸性廢氣與有機揮發性氣體(不溶性)及煙塵等成份複雜的多種廢氣混合在一起，屬混合型廢氣，如果採用現有溼法除塵脫硫工藝處理，煙氣處理不徹底，無法達到國家排放標準；另外，相關技術設計的鍋爐尾氣淨化處理裝置，抗爆安全性能較差，存在較大的安全隱患。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔。

本發明的目的採用以下技術方案來實現：

抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔，包括按爆炸性能評估合格的吸收塔模型進行製作的吸收塔和通過煙氣輸送管與吸收塔的煙氣出口連接的煙氣處理裝置，所述煙氣處理裝置包括依次連接的煙氣冷凝室、重金屬小顆粒物噴淋室和煙氣循環處理區。

其中所述煙氣循環處理區包括儲液罐、錐形吸收槽、煙氣吸收室，所述錐形吸收槽設在儲液罐上方，在所述錐型吸收槽中設有溢流管，所述溢流管出口與所述儲液罐相通；所述煙氣吸收室設在所述錐形吸收槽上方，所述煙氣吸收室由若干個Y形結構吸收架和通氣支撐板組成，所述通氣支撐板固定支撐在塔內壁上，在所述Y形結構吸收架的左右分支架上設有通氣孔，所述Y形結構吸收架排列布置在通氣支撐板上；所述煙氣吸收室的上方設置有吸收液噴淋裝置，所述吸收液噴淋裝置吸收液輸入端通過離心泵與所述儲液罐相連接。經過煙氣冷凝室、重金屬小顆粒物噴淋室後的混合煙氣繼續向上穿越進入煙氣循環處理區，煙氣吸收室中密排的Y形結構吸收架對擴大煙氣與吸收液接觸面積，減小煙氣穿越阻力起到很好效果，混合煙氣在煙氣吸收室與經過冷卻的噴射下來的吸收液充分接觸，酸性廢氣在該區大部分與水份混合成酸性液體。

本發明的有益效果為：

設置煙氣冷凝室、重金屬小顆粒物噴淋室和煙氣循環處理區，能夠較為徹底地處理混合煙氣，解決了上述的技術問題。

附圖說明

利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的應用場景不構成對本發明的任何限制，對於本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔的簡化結構示意圖；

圖2是對吸收塔模型進行抗爆性能評估的流程示意圖。

附圖標記：

吸收塔1、煙氣輸送管2、煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4、煙氣循環處理區5、儲液罐51、錐形吸收槽52、煙氣吸收室53、溢流管54、吸收液噴淋裝置55、離心泵56。

具體實施方式

結合以下應用場景對本發明作進一步描述。

應用場景1

參見圖1、圖2，本應用場景中的一個實施例的抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔，包括按爆炸性能評估合格的吸收塔模型進行製作的吸收塔1和通過煙氣輸送管2與吸收塔1的煙氣出口連接的煙氣處理裝置，所述煙氣處理裝置包括依次連接的煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4和煙氣循環處理區5。

其中所述煙氣循環處理區5包括儲液罐51、錐形吸收槽52、煙氣吸收室53，所述錐形吸收槽52設在儲液罐51上方，在所述錐型吸收槽中設有溢流管54，所述溢流管54出口與所述儲液罐51相通；所述煙氣吸收室53設在所述錐形吸收槽52上方，所述煙氣吸收室53由若干個Y形結構吸收架和通氣支撐板組成，所述通氣支撐板固定支撐在塔內壁上，在所述Y形結構吸收架的左右分支架上設有通氣孔，所述Y形結構吸收架排列布置在通氣支撐板上；所述煙氣吸收室53的上方設置有吸收液噴淋裝置55，所述吸收液噴淋裝置55吸收液輸入端通過離心泵56與所述儲液罐51相連接。經過煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4後的混合煙氣繼續向上穿越進入煙氣循環處理區5，煙氣吸收室53中密排的Y形結構吸收架對擴大煙氣與吸收液接觸面積，減小煙氣穿越阻力起到很好效果，混合煙氣在煙氣吸收室53與經過冷卻的噴射下來的吸收液充分接觸，酸性廢氣在該區大部分與水份混合成酸性液體。

優選的，所述煙氣吸收室53連通淨化煙氣排出管道。

本發明的上述實施例設置煙氣冷凝室、重金屬小顆粒物噴淋室和煙氣循環處理區，能夠較為徹底地處理混合煙氣，解決了上述的技術問題。

優選的，所述煙氣輸送管上設有引風機。本優選實施例提高了煙氣的處理速度。

優選的，所述重金屬小顆粒物噴淋室內的風速1.2m/s，重金屬小顆粒物噴淋室內設有濃度25％的氫氧化鈣溶液。本優選實施例提高了煙氣中重金屬小顆粒物的處理效率。

優選的，所述吸收塔模型的抗爆性能評估，包括：

(1)通過CAD輔助設計初步構建吸收塔模型；

(2)運用有限元軟體LS-DYNA對所述吸收塔模型在預設爆炸荷載作用下的動力響應進行數值模擬和數據處理，確定吸收塔模型中動力響應最強烈的區域；

(3)在所述動力響應最強烈的區域中確定吸收塔模型的主要構件，建立主要構件的三維有限元模型；

(4)通過顯示動力學分析軟體計算主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，通過MATLAB對主要構件進行損傷程度評估，設置損傷評估係數ψ，考慮到爆炸荷載下溫度對結構性能參數的影響，引入溫度修正係數K,K的取值範圍通過試驗求得為[0.91，0.99]，考慮到結構使用對結構性能參數的影響，引入疲勞指數L：

其中，Si為第i個主要構件的剩餘使用壽命，Qi為第i個主要構件的設計使用壽命，σ為疲勞因子，σ的取值範圍是[0.1，0.3]，N表示具有的主要構件的數目；

損傷評估係數ψ的計算公式為：

其中，T1為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的破壞程度閾值，T1∈[0,0.2]，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，Pi為第i個主要構件的設計豎向承載力，N表示具有的主要構件的數目，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的最大位移，T2為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的臨界位移值；

若損傷評估係數ψG，則先對幹擾進行排除再進行損傷評估。

本優選實施例在損傷程度評估前，引入幹擾閾值，其它擾動進行排除，增加了設計的可靠度，使得設計更加貼近現實情況。

本應用場景的上述實施例取σ＝0.1，設計速度相對提高了15％，抗爆性能相對提高了10％。

應用場景2

參見圖1、圖2，本應用場景中的一個實施例的抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔，包括按爆炸性能評估合格的吸收塔模型進行製作的吸收塔1和通過煙氣輸送管2與吸收塔1的煙氣出口連接的煙氣處理裝置，所述煙氣處理裝置包括依次連接的煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4和煙氣循環處理區5。

其中所述煙氣循環處理區5包括儲液罐51、錐形吸收槽52、煙氣吸收室53，所述錐形吸收槽52設在儲液罐51上方，在所述錐型吸收槽中設有溢流管54，所述溢流管54出口與所述儲液罐51相通；所述煙氣吸收室53設在所述錐形吸收槽52上方，所述煙氣吸收室53由若干個Y形結構吸收架和通氣支撐板組成，所述通氣支撐板固定支撐在塔內壁上，在所述Y形結構吸收架的左右分支架上設有通氣孔，所述Y形結構吸收架排列布置在通氣支撐板上；所述煙氣吸收室53的上方設置有吸收液噴淋裝置55，所述吸收液噴淋裝置55吸收液輸入端通過離心泵56與所述儲液罐51相連接。經過煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4後的混合煙氣繼續向上穿越進入煙氣循環處理區5，煙氣吸收室53中密排的Y形結構吸收架對擴大煙氣與吸收液接觸面積，減小煙氣穿越阻力起到很好效果，混合煙氣在煙氣吸收室53與經過冷卻的噴射下來的吸收液充分接觸，酸性廢氣在該區大部分與水份混合成酸性液體。

優選的，所述煙氣吸收室53連通淨化煙氣排出管道。

本發明的上述實施例設置煙氣冷凝室、重金屬小顆粒物噴淋室和煙氣循環處理區，能夠較為徹底地處理混合煙氣，解決了上述的技術問題。

優選的，所述煙氣輸送管上設有引風機。本優選實施例提高了煙氣的處理速度。

優選的，所述重金屬小顆粒物噴淋室內的風速1.2m/s，重金屬小顆粒物噴淋室內設有濃度25％的氫氧化鈣溶液。本優選實施例提高了煙氣中重金屬小顆粒物的處理效率。

優選的，所述吸收塔模型的抗爆性能評估，包括：

(1)通過CAD輔助設計初步構建吸收塔模型；

(2)運用有限元軟體LS-DYNA對所述吸收塔模型在預設爆炸荷載作用下的動力響應進行數值模擬和數據處理，確定吸收塔模型中動力響應最強烈的區域；

(3)在所述動力響應最強烈的區域中確定吸收塔模型的主要構件，建立主要構件的三維有限元模型；

(4)通過顯示動力學分析軟體計算主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，通過MATLAB對主要構件進行損傷程度評估，設置損傷評估係數ψ，考慮到爆炸荷載下溫度對結構性能參數的影響，引入溫度修正係數K,K的取值範圍通過試驗求得為[0.91，0.99]，考慮到結構使用對結構性能參數的影響，引入疲勞指數L：

其中，Si為第i個主要構件的剩餘使用壽命，Qi為第i個主要構件的設計使用壽命，σ為疲勞因子，σ的取值範圍是[0.1，0.3]，N表示具有的主要構件的數目；

損傷評估係數ψ的計算公式為：

其中，T1為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的破壞程度閾值，T1∈[0,0.2]，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，Pi為第i個主要構件的設計豎向承載力，N表示具有的主要構件的數目，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的最大位移，T2為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的臨界位移值；

若損傷評估係數ψG，則先對幹擾進行排除再進行損傷評估。

本優選實施例在損傷程度評估前，引入幹擾閾值，其它擾動進行排除，增加了設計的可靠度，使得設計更加貼近現實情況。

本應用場景的上述實施例取σ＝0.15，設計速度相對提高了12％，抗爆性能相對提高了8％。

應用場景3

參見圖1、圖2，本應用場景中的一個實施例的抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔，包括按爆炸性能評估合格的吸收塔模型進行製作的吸收塔1和通過煙氣輸送管2與吸收塔1的煙氣出口連接的煙氣處理裝置，所述煙氣處理裝置包括依次連接的煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4和煙氣循環處理區5。

其中所述煙氣循環處理區5包括儲液罐51、錐形吸收槽52、煙氣吸收室53，所述錐形吸收槽52設在儲液罐51上方，在所述錐型吸收槽中設有溢流管54，所述溢流管54出口與所述儲液罐51相通；所述煙氣吸收室53設在所述錐形吸收槽52上方，所述煙氣吸收室53由若干個Y形結構吸收架和通氣支撐板組成，所述通氣支撐板固定支撐在塔內壁上，在所述Y形結構吸收架的左右分支架上設有通氣孔，所述Y形結構吸收架排列布置在通氣支撐板上；所述煙氣吸收室53的上方設置有吸收液噴淋裝置55，所述吸收液噴淋裝置55吸收液輸入端通過離心泵56與所述儲液罐51相連接。經過煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4後的混合煙氣繼續向上穿越進入煙氣循環處理區5，煙氣吸收室53中密排的Y形結構吸收架對擴大煙氣與吸收液接觸面積，減小煙氣穿越阻力起到很好效果，混合煙氣在煙氣吸收室53與經過冷卻的噴射下來的吸收液充分接觸，酸性廢氣在該區大部分與水份混合成酸性液體。

優選的，所述煙氣吸收室53連通淨化煙氣排出管道。

本發明的上述實施例設置煙氣冷凝室、重金屬小顆粒物噴淋室和煙氣循環處理區，能夠較為徹底地處理混合煙氣，解決了上述的技術問題。

優選的，所述煙氣輸送管上設有引風機。本優選實施例提高了煙氣的處理速度。

優選的，所述重金屬小顆粒物噴淋室內的風速1.2m/s，重金屬小顆粒物噴淋室內設有濃度25％的氫氧化鈣溶液。本優選實施例提高了煙氣中重金屬小顆粒物的處理效率。

優選的，所述吸收塔模型的抗爆性能評估，包括：

(1)通過CAD輔助設計初步構建吸收塔模型；

(2)運用有限元軟體LS-DYNA對所述吸收塔模型在預設爆炸荷載作用下的動力響應進行數值模擬和數據處理，確定吸收塔模型中動力響應最強烈的區域；

(3)在所述動力響應最強烈的區域中確定吸收塔模型的主要構件，建立主要構件的三維有限元模型；

(4)通過顯示動力學分析軟體計算主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，通過MATLAB對主要構件進行損傷程度評估，設置損傷評估係數ψ，考慮到爆炸荷載下溫度對結構性能參數的影響，引入溫度修正係數K,K的取值範圍通過試驗求得為[0.91，0.99]，考慮到結構使用對結構性能參數的影響，引入疲勞指數L：

其中，Si為第i個主要構件的剩餘使用壽命，Qi為第i個主要構件的設計使用壽命，σ為疲勞因子，σ的取值範圍是[0.1，0.3]，N表示具有的主要構件的數目；

損傷評估係數ψ的計算公式為：

其中，T1為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的破壞程度閾值，T1∈[0,0.2]，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，Pi為第i個主要構件的設計豎向承載力，N表示具有的主要構件的數目，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的最大位移，T2為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的臨界位移值；

若損傷評估係數ψG，則先對幹擾進行排除再進行損傷評估。

本優選實施例在損傷程度評估前，引入幹擾閾值，其它擾動進行排除，增加了設計的可靠度，使得設計更加貼近現實情況。

本應用場景的上述實施例取σ＝0.2，設計速度相對提高了14％，抗爆性能相對提高了12％。

應用場景4

參見圖1、圖2，本應用場景中的一個實施例的抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔，包括按爆炸性能評估合格的吸收塔模型進行製作的吸收塔1和通過煙氣輸送管2與吸收塔1的煙氣出口連接的煙氣處理裝置，所述煙氣處理裝置包括依次連接的煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4和煙氣循環處理區5。

其中所述煙氣循環處理區5包括儲液罐51、錐形吸收槽52、煙氣吸收室53，所述錐形吸收槽52設在儲液罐51上方，在所述錐型吸收槽中設有溢流管54，所述溢流管54出口與所述儲液罐51相通；所述煙氣吸收室53設在所述錐形吸收槽52上方，所述煙氣吸收室53由若干個Y形結構吸收架和通氣支撐板組成，所述通氣支撐板固定支撐在塔內壁上，在所述Y形結構吸收架的左右分支架上設有通氣孔，所述Y形結構吸收架排列布置在通氣支撐板上；所述煙氣吸收室53的上方設置有吸收液噴淋裝置55，所述吸收液噴淋裝置55吸收液輸入端通過離心泵56與所述儲液罐51相連接。經過煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4後的混合煙氣繼續向上穿越進入煙氣循環處理區5，煙氣吸收室53中密排的Y形結構吸收架對擴大煙氣與吸收液接觸面積，減小煙氣穿越阻力起到很好效果，混合煙氣在煙氣吸收室53與經過冷卻的噴射下來的吸收液充分接觸，酸性廢氣在該區大部分與水份混合成酸性液體。

優選的，所述煙氣吸收室53連通淨化煙氣排出管道。

本發明的上述實施例設置煙氣冷凝室、重金屬小顆粒物噴淋室和煙氣循環處理區，能夠較為徹底地處理混合煙氣，解決了上述的技術問題。

優選的，所述煙氣輸送管上設有引風機。本優選實施例提高了煙氣的處理速度。

優選的，所述重金屬小顆粒物噴淋室內的風速1.2m/s，重金屬小顆粒物噴淋室內設有濃度25％的氫氧化鈣溶液。本優選實施例提高了煙氣中重金屬小顆粒物的處理效率。

優選的，所述吸收塔模型的抗爆性能評估，包括：

(1)通過CAD輔助設計初步構建吸收塔模型；

(2)運用有限元軟體LS-DYNA對所述吸收塔模型在預設爆炸荷載作用下的動力響應進行數值模擬和數據處理，確定吸收塔模型中動力響應最強烈的區域；

(3)在所述動力響應最強烈的區域中確定吸收塔模型的主要構件，建立主要構件的三維有限元模型；

(4)通過顯示動力學分析軟體計算主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，通過MATLAB對主要構件進行損傷程度評估，設置損傷評估係數ψ，考慮到爆炸荷載下溫度對結構性能參數的影響，引入溫度修正係數K,K的取值範圍通過試驗求得為[0.91，0.99]，考慮到結構使用對結構性能參數的影響，引入疲勞指數L：

其中，Si為第i個主要構件的剩餘使用壽命，Qi為第i個主要構件的設計使用壽命，σ為疲勞因子，σ的取值範圍是[0.1，0.3]，N表示具有的主要構件的數目；

損傷評估係數ψ的計算公式為：

其中，T1為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的破壞程度閾值，T1∈[0,0.2]，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，Pi為第i個主要構件的設計豎向承載力，N表示具有的主要構件的數目，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的最大位移，T2為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的臨界位移值；

若損傷評估係數ψG，則先對幹擾進行排除再進行損傷評估。

本優選實施例在損傷程度評估前，引入幹擾閾值，其它擾動進行排除，增加了設計的可靠度，使得設計更加貼近現實情況。

本應用場景的上述實施例取σ＝0.25，設計速度相對提高了15％，抗爆性能相對提高了12％。

應用場景5

參見圖1、圖2，本應用場景中的一個實施例的抗爆式煙氣洗滌吸收淨化熱交換塔，包括按爆炸性能評估合格的吸收塔模型進行製作的吸收塔1和通過煙氣輸送管2與吸收塔1的煙氣出口連接的煙氣處理裝置，所述煙氣處理裝置包括依次連接的煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4和煙氣循環處理區5。

其中所述煙氣循環處理區5包括儲液罐51、錐形吸收槽52、煙氣吸收室53，所述錐形吸收槽52設在儲液罐51上方，在所述錐型吸收槽中設有溢流管54，所述溢流管54出口與所述儲液罐51相通；所述煙氣吸收室53設在所述錐形吸收槽52上方，所述煙氣吸收室53由若干個Y形結構吸收架和通氣支撐板組成，所述通氣支撐板固定支撐在塔內壁上，在所述Y形結構吸收架的左右分支架上設有通氣孔，所述Y形結構吸收架排列布置在通氣支撐板上；所述煙氣吸收室53的上方設置有吸收液噴淋裝置55，所述吸收液噴淋裝置55吸收液輸入端通過離心泵56與所述儲液罐51相連接。經過煙氣冷凝室3、重金屬小顆粒物噴淋室4後的混合煙氣繼續向上穿越進入煙氣循環處理區5，煙氣吸收室53中密排的Y形結構吸收架對擴大煙氣與吸收液接觸面積，減小煙氣穿越阻力起到很好效果，混合煙氣在煙氣吸收室53與經過冷卻的噴射下來的吸收液充分接觸，酸性廢氣在該區大部分與水份混合成酸性液體。

優選的，所述煙氣吸收室53連通淨化煙氣排出管道。

本發明的上述實施例設置煙氣冷凝室、重金屬小顆粒物噴淋室和煙氣循環處理區，能夠較為徹底地處理混合煙氣，解決了上述的技術問題。

優選的，所述煙氣輸送管上設有引風機。本優選實施例提高了煙氣的處理速度。

優選的，所述重金屬小顆粒物噴淋室內的風速1.2m/s，重金屬小顆粒物噴淋室內設有濃度25％的氫氧化鈣溶液。本優選實施例提高了煙氣中重金屬小顆粒物的處理效率。

優選的，所述吸收塔模型的抗爆性能評估，包括：

(1)通過CAD輔助設計初步構建吸收塔模型；

(2)運用有限元軟體LS-DYNA對所述吸收塔模型在預設爆炸荷載作用下的動力響應進行數值模擬和數據處理，確定吸收塔模型中動力響應最強烈的區域；

(3)在所述動力響應最強烈的區域中確定吸收塔模型的主要構件，建立主要構件的三維有限元模型；

(4)通過顯示動力學分析軟體計算主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，通過MATLAB對主要構件進行損傷程度評估，設置損傷評估係數ψ，考慮到爆炸荷載下溫度對結構性能參數的影響，引入溫度修正係數K,K的取值範圍通過試驗求得為[0.91，0.99]，考慮到結構使用對結構性能參數的影響，引入疲勞指數L：

其中，Si為第i個主要構件的剩餘使用壽命，Qi為第i個主要構件的設計使用壽命，σ為疲勞因子，σ的取值範圍是[0.1，0.3]，N表示具有的主要構件的數目；

損傷評估係數ψ的計算公式為：

其中，T1為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的破壞程度閾值，T1∈[0,0.2]，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的剩餘豎向承載力，Pi為第i個主要構件的設計豎向承載力，N表示具有的主要構件的數目，為第i個主要構件在爆炸荷載作用下的最大位移，T2為設定的表示主要構件在爆炸荷載作用後處於輕度損傷時的臨界位移值；

若損傷評估係數ψG，則先對幹擾進行排除再進行損傷評估。

本優選實施例在損傷程度評估前，引入幹擾閾值，其它擾動進行排除，增加了設計的可靠度，使得設計更加貼近現實情況。

本應用場景的上述實施例取σ＝0.3，設計速度相對提高了10％，抗爆性能相對提高了12％。

最後應當說明的是，以上應用場景僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳應用場景對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。