一種立體傳質洗灰塔板的製作方法

2023-12-02 15:22:31 2

專利名稱：一種立體傳質洗灰塔板的製作方法
技術領域：
本發明專利涉及分離塔的塔板，具體地說，是一種立體傳質洗灰塔板。
背景技術：
隨著原油價格的不斷攀升，以煤作為源頭的化工產業鏈優勢凸顯，目前國內80%以 上的化肥企業都已採用煤作為造氣原料。從煤氣化爐出來的原料氣裡含有大量的煤灰等 固體雜質，需經過3臺並聯的水洗塔(也稱為碳洗塔)進行氣體洗滌除灰。水洗塔的組 件包括3 4層特殊結構的洗滌塔板、塔板上方的1塊旋流塔板和塔底部的灰水回收裝 置，其中洗滌塔板是其中的關鍵首先，由於原料氣夾帶有大量的灰粉和固體顆粒，極 易造成洗滌塔板的堵塞，引發壓降升高，造成危險；其次，原料氣量很大，容易衝擊塔 板引起變形，影響除灰效率；再次，灰含量的不確定性和分布不平均，要求水洗塔板必 須保證具有很高的除灰效率和很好的操作彈性。早期考慮到髒堵問題，多採用篩板或者 固定浮閥，但除灰效率低，抗衝擊性能差容易變形；後來美國格利奇公司引進了一種洗 滌塔板，塔板上由多個類似於小煙囪的升氣管組成，升氣管上方有錐形擋帽。氣體從升 氣管流出後，受錐形擋帽的約束斜向進入液層進行洗氣後氣體上升，碳灰等固體留在液 層中並流進下一層塔板。
目前塔板的發展已經從傳統的篩板、浮閥、泡罩等二維傳質塔板逐漸向三維立體傳 質方向發展。所謂三維立體傳質指的是將兩層塔板之間的空間有效利用起來也作為氣液 混合、傳熱、傳質的場所。專利97107059.8提出的混合箱塔板是在按簇排列的篩孔上方 加設一長方形混合箱，在箱體的一側有與塔板上液流方向一致出氣口。該種塔板具有二 次傳質的概念，傳熱傳質效率高、抗衝擊性能好，但壓降偏大，造價偏高；200720080349.6 提出了一種自下而上尺寸漸縮的圓臺泡罩立體傳質塔板，其實是一種改良型泡罩；以河 北工業大學為代表的新垂直篩板是典型的立體傳質塔板，並在洗氣除塵應用領域有較好 應用。96103116.6提出的垂直篩板煙氣淨化塔是在塔體內設置兩塊配氣板，在配氣板與 塔體前、後塔壁間對稱配置有大於兩層VST塔板構成的塔板組，這是立體傳質塔板在 洗氣領域的首次提出；200710035555.X和200710035556.4分別公開了一種垂直篩板噴 射鼓泡脫硫除塵吸收塔和一種雙循環垂直篩板脫硫除塵塔;01221921.5還提出的 一種立體傳質塔板，其主要技術特徵是在噴射罩的上方裝著呈立體結構排布的分離板；新天進 公司的專利96110153.9和03130402.8則是由提液管、填料和填料筐和填料支承板組成 傳質單元而構成的並流噴射式複合塔板，此類塔板將箱體或者罩體部的封閉結構改成了 規整填料，在進一步傳質去霧的基礎之上還能降低壓降。以上種種立體傳質類塔板目標 均主要集中在強化氣液傳質，提高分離效率，或者提高通量，降低壓降。而對於煤氣化 爐後續的水洗塔而言，在保證效率的同時需要更多地考慮防髒堵、抗衝擊等特殊要求。

發明內容
本發明專利的目的，在於提供特別適用於煤氣化爐後續水洗塔的一種立體傳質洗灰 塔板，該類塔板結構能夠實現氣液二次傳質，除灰效率極高、通氣量大、霧沫夾帶小， 壓降低；特別具有防髒堵、抗衝擊、自清潔等特殊功能。
為達到上述目的，本發明是通過下述方案來實現的
一種立體傳質洗灰塔板，如附圖所示，它主要包括帶篩孔的平板l、洗滌箱2和帶 洩灰口3的溢流堰4組成，平板1上排布有導向孔5和簸箕形傾斜降液板6，所述的平 板上的篩孔按組排列，每組篩孔由2 3排圓形孔或者1 2排腰形孔組成，兩組篩孔之 間的距離為120 300mm，在每組篩孔的正上方有一個長條形的無底的洗滌箱2，洗漆 箱2的橫截面呈駝峰形或者梯形，自下而上寬度漸縮，洗滌箱2下沿寬100 200mm， 高100 250mm，罩住一組篩孔，洗滌箱2下沿距離平板1表面10 50mm,洗滌箱2 通過支腳焊接或用緊固件固定在平板1上，洗漆箱2面向溢流堰一側開設有1 2排舌 孔，舌孔可以是方形並排或者三角形錯排，舌板與洗漆箱2表面的角度在30。 90°之 間。所述的平板1上的導向孔5 —般如下排布平板1上在靠近在上的一塊塔板降液板 出口處設有至少1排導向孔；在相鄰洗滌箱之間平板1表面設有1 2排導向孔(如有2 排，需錯開排列)，導向孔的開口必須正對洗滌箱的支腳，且寬度大於或等於支腳的寬 度；平板1在靠近溢流堰的位置需設一排導向孔，孔開口位置正對相鄰兩個洩灰口之間 有遮擋部分，導向孔大小和形狀符合常規標準，開孔方向與液流方向一致，所述的帶洩 灰口 3'的溢流堰4是溢流堰下部與平板1連接部分開有方形或梯形的洩灰口，方形孔邊 長為5 20mm,梯形孔上邊、下邊和高分別為5 15mm、 10 20mm、 5 20m，相鄰 洩灰口之間的距離為10 20mm，所述的簸箕形傾斜降液板6是與溢流堰4相連的、與 垂直面夾角e為3(T 60°的、下降L距離後變為垂直的降液板。
上述的立體傳質洗灰塔板，所述的篩孔圓形孔孔徑10 30mm，腰形孔寬度10 20mm，長度30 60mm，孔按照正方形對排或等邊三角形錯排。
上述的立體傳質洗灰塔板，所述的簸箕形傾斜降液板6，其中L距離為150 300mm。 上述的立體傳質洗灰塔板，所述的舌孔其後端呈長方形，寬度範圍20 50mm，長
度30 80mm;前端呈半圓，半圓直徑與寬度相同，舌板與舌孔的形狀相同。
本發明的工作原理如下整個洗氣分為脫灰和排灰兩個過程。脫灰是一傳熱傳質過 程，主要在塔板篩孔和洗滌箱內完成含灰氣穿過塔板篩孔上方的液層進行第一次洗灰。 由於氣體高速通過篩孔使周圍產生負壓，液體被吸至洗滌箱內，並被高速氣體巻起，在 洗滌箱內劇烈混合接觸、傳熱傳質；由於洗滌箱寬度自下而上逐漸變窄，含液氣體壓力 升高，並且最終從洗滌箱一側的舌孔噴出，受到舌板角度約束，二次進入相鄰洗滌箱之 間的液層進行脫灰。最終潔淨氣體從液層表面逸出，碳灰等固體留在液相。排灰主要是 解決大量碳顆粒或者碳灰在塔板表面的停留、沉澱、結垢，主要由塔板表面特殊布置的 導向孔、洗滌箱側面的舌孔、出口溢流堰上的洩灰口以及帶有傾斜的降液板配合完成， 具體過程如下含灰液體從上塊塔板降液板流進本層塔板，受到降液板出口處導向孔的 分流導向作用，均勻進入塔板傳質區；而洗滌箱之間所排布的導向孔既能藉助氣相動能 對塔板表面進行吹掃，又能降低塔板的液面梯度，特別是開孔正對洗滌箱支腳和洩灰口 之間的導向孔，有效降低了液相中部分固體顆粒和碳灰在支腳遮擋部位附近沉澱結垢的 可能性；箱側舌孔對所噴出氣體對兩箱之間的塔板表面也有自清潔作用；S傳統水洗i荅 板不同，本發明的出口溢流堰下部留有洩灰口有利於固體顆粒和沉積碳灰的排洩，使撲 集下來的固體及時排出塔板，不累積；靠近洩灰口部分的簸箕形傾斜降液板能有效收集 和排出固體易髒堵物，並有利於破除進入降液管液體的泡沫，液氣分離。
本發明的優點在於
1. 氣相兩次穿過液層洗滌，並且在洗滌箱內充分混合傳熱傳質，洗氣效率極高；
2. 塔板抗衝擊、防髒堵；
3. 塔板表面的導向孔充分利用氣相動能對塔板表面進行衝刷清洗，防止物料停留以及在 死角的沉積；同時精心合理的布置有利於優化流體在塔板上的流動，提高板效率。
4. 溢流堰底部的洩灰口，可有效將撲集下來的固體和泥灰及時排出塔板，使塔板能長時
間穩定運行。
5. 塔板效率高、通量大、壓降低、適用範圍廣，既能用於各種類型的洗氣去霧脫灰等過 程，也能用於需要強化換熱傳質等過程。本發明的目的、特點及其優點，將通過以下優選實施例的非限制性說明並結合圖示
給予說明。


圖1為立體傳質洗灰塔板的示意圖。
圖2為本發明的塔板平板篩孔為圓孔時排布示意圖，其中圖2a為塔板的側視圖； 圖2b為平板篩孔為圓孔時排布示意圖。
圖3為本發明的塔板平板篩孔為腰孔時排布示意圖，其中圖3a為塔板的側視圖； 圖3b為平板篩孔為腰孔時排布示意圖。
圖4為本發明的洗滌箱開舌孔側示意圖。
圖5為本發明的洗滌箱剖面示意圖。
圖6為本發明的帶方形洩灰口溢流堰和降液板結構示意圖。
圖7為本發明的帶梯形洩灰口溢流堰和降液板結構示意圖。
具體實施方式
實施例l
某化肥廠煤氣化後續水洗塔，釆用3層本發明的立體傳質洗灰塔板，塔徑為 2400mm,板間距800mm，平板1上的設有4排共8組洗滌箱2，每排兩組洗滌箱2排 列成一直線，洗滌箱2的橫截面呈駝峰形，洗滌箱2下沿寬150mm,上沿寬80mm，總 高200mm,洗滌箱2下沿距離平板1表面30mm，每個洗滌箱2通過8根支腳焊接在平 板l表面，洗滌箱2面向溢流堰4一側開設有1排舌孔，舌板與洗滌箱2表面的角度為 60° 。相鄰兩排洗滌箱2之間的距離為250mm。洗滌箱2下方所開設的篩孔由2排腰 形孔組成，腰形孔寬度12mm,長度50mm，孔錯排。塔板的溢流堰4下部與平板1連 接部分開有方形洩灰口 3，洩灰口 3為方形孔，邊長為10mm，相鄰洩灰口 3之間的距 離為15mm。靠近洩灰口部分的簸箕形降液板與垂直平面夾角P為45° ,下降L距離 150mm後變為垂直降液板。進氣量30000Nm3/h，含碳灰約5 10%，經過水洗塔後， 洗漆效果很好，出口氣基本無灰，含灰廢水連續從底部排出。目前已穩定運行2年。實施例2
某廠煤氣化後續水洗塔改造，採用3層本發明的立體傳質洗灰塔板替換原有的固閥 塔板，塔徑為3200mm，板間距800mm,平板上的設有5排共15組洗滌箱2，每排3 組洗滌箱2排列成一直線，洗滌箱2橫截面呈梯形，洗滌箱2下沿寬200mm，上沿寬 100mm，總高250mm，洗滌箱2下沿距離平板1表面40mm，每個洗滌箱2通過8根支 腳焊接在平板1上，洗漆箱2面向溢流堰4 一側開設有2排舌孔，舌板與洗滌箱2表面 的角度為45° 。相鄰兩排洗滌箱2之間的距離為300mm。洗滌箱2下方平板1上開設 的篩孔由3排直徑30mm圓孔組成，孔錯排。塔板的溢流堰4下部與平板1連接部分開 有梯形洩灰口3，上邊長為10mm，下邊長20mm，相鄰洩灰口 3之間的距離為20mm。 靠近洩灰口部分的簸箕形降液板與垂直平面夾角e為30。，下降L距離200mm後變為 垂直降液板。進氣量50000Nm3/h，含碳灰約10%，水洗塔經改造後，壓降與原先相當， 但洗滌效果明顯提高，出口氣含灰率明顯下降，同時洗水用量減少30%，從底部排出的 含灰廢水濃度明顯提高。原先運行過程中出現的髒堵造成壓力升高的現象消失。
權利要求
1. 一種立體傳質洗灰塔板，其特徵是它主要包括帶篩孔的平板(1)、洗滌箱(2)和帶洩灰口(3)的溢流堰(4)組成，平板(1)上排布有導向孔(5)和簸箕形傾斜降液板(6)，所述的平板(1)上的篩孔按組排列，每組篩孔由2～3排圓形孔或者1～2排腰形孔組成，兩組篩孔之間的距離為120～300mm，在每組篩孔的正上方有一個長條形的無底的洗滌箱(2)，洗滌箱(2)的橫截面呈駝峰形或者梯形，自下而上寬度漸縮，洗滌箱(2)下沿寬100～200mm，高100～250mm，罩住一組篩孔，洗滌箱(2)下沿距離平板(1)表面10～50mm，洗滌箱(2)通過支腳焊接或用緊固件固定在平板(1)上，洗滌箱(2)面向溢流堰一側開設有1～2排舌孔，舌孔可以是方形並排或者三角形錯排，舌孔上沿連有舌板，舌板與洗滌箱(2)表面的角度在30°～90°之間，所述的平板(1)上的導向孔(5)如下排布平板(1)上在靠近在上的一塊塔板降液板出口處設有至少1排導向孔；在相鄰洗滌箱之間平板(1)表面設有1～2排導向孔(5)，導向孔(5)的開口必須正對洗滌箱(2)的支腳，且寬度大於或等於支腳的寬度；平板1在靠近溢流堰(4)的位置設有一排導向孔(5)，孔開口位置正對相鄰兩個洩灰口(3)之間有遮擋部分，開孔方向與液流方向一致，所述的帶洩灰口(3)的溢流堰(4)是溢流堰下部與平板(1)連接部分開有方形或梯形的洩灰口(3)，方形孔邊長為5～20mm，梯形孔上邊、下邊和高分別為5～15mm、10～20mm、5～20m，相鄰洩灰口之間的距離為10～20mm，所述的簸箕形傾斜降液板(6)是與溢流堰(4)相連的、與垂直面夾角β為30°～60°的、下降L距離後變為垂直的降液板。
2. 根據權利要求1所述的立體傳質洗灰塔板，其特徵是所述的篩孔圓形孔孔45 10 30mm,腰形孔寬度10 20mm，長度30 60mm,孔按照正方形對排或等邊三角形 錯排。
3. 根據權利要求1所述的立體傳質洗灰塔板，其特徵是所述的簸箕形傾斜降液板 (6)，其中L距離為150 300mm。
4. 根據權利要求1所述的立體傳質洗灰塔板，其特徵是所述的舌孔其後端呈長方 形，寬度範圍20 50mm，長度30 80mm;前端呈半圓，半圓直徑與寬度相同，舌板與 舌孔的形狀相同。
全文摘要
一種立體傳質洗灰塔板，主要包括帶篩孔的平板1、洗滌箱2和帶洩灰口3的溢流堰4組成，平板上排布有若干導向孔5和簸箕形傾斜降液板6。氣體穿過塔板篩孔上方的液層進行第一次洗灰並夾帶液體在洗滌箱內劇烈混合傳質，最終從洗滌箱一側的舌孔噴出，再次進入塔板液層進行脫灰。塔板表面的導向孔藉助氣相動能對板上液層和固體顆粒進行吹掃，使固體顆粒和泥沙通過溢流堰底部的洩灰口流入簸箕形傾斜降液板集中排出塔板。本發明具有傳質效率高，通量大，抗衝擊，防髒堵，適用範圍廣等優點。
文檔編號C10K1/00GK101417198SQ200810155839
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月10日 優先權日2008年10月10日
發明者吳有庭, 鋒 張, 真 焦, 皎 耿, 駱培成 申請人:南京大學