旋流噴霧溼化塔的製作方法
2023-04-28 16:23:36 1
專利名稱：旋流噴霧溼化塔的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於燃氣輪機裝置溼化技術領域，具體地涉及一種旋流噴霧溼化塔。
背景技術：
高壓空氣加溼技術是提高燃氣輪機性能的重要手段。在目前的燃氣輪機參數下，高壓溼化塔的工作壓力可達40bar，工作溫度可達150～250℃，對於這種苛刻條件下的溼化過程，化學工業上常用的加溼裝置難以滿足要求。
現有的高壓空氣溼化技術利用填料塔形式的裝置來實現，在高溫高壓條件下，普通填料難以滿足要求，多使用不鏽鋼結構填料。填料塔的氣體處理量受限於填料的液泛速度，因而只有通過增加填料塔的橫截面積才能提高工質的處理量，這就大大增加了塔設備的尺寸及初投資。金屬填料的使用增加了溼化塔的熱慣性，在燃氣輪機裝置變工況操作時，熱慣性的增加會導致燃氣輪機系統的響應時間變長，不利於系統的變工況操作。
由填料引起的阻力損失是填料塔型溼化裝置阻力的主要來源，過大的壓力損失會造成燃氣輪機裝置比功和效率的下降。填料的布水均勻程度或潤溼程度也存在問題，當系統負荷較小時，進入溼化塔的水流量減小，會使得填料表面不能完全潤溼，從而減少了氣液之間的相間接觸面積，不利於傳熱傳質。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種旋流噴霧溼化塔。
為實現上述目的，本實用新型提供的旋流噴霧溼化塔，可用於高壓空氣加熱加溼；在該裝置中，低溫空氣在溼化塔底部逆流均勻進風或旋轉進風；高溫水自上向下噴灑，其形成的分散的液滴與低溫空氣逆流接觸傳熱傳質後降落排出；在分散的液滴周圍形成氣流膜；除去隨氣流上行的小液滴，從而完成出除水或除霧。旋流噴霧溼化的進風包括周邊切向進風。
本實用新型提供的旋流噴霧溼化塔，主要包括塔體頂部開設有排氣管，塔體內部於排氣管下方設有一進水管，該進水管的出水口朝向塔體下方地安裝有霧化噴嘴；位於排氣管和進水管之間安裝有除霧器；塔體底部開設有排水管，塔體內部於排水管上方設有一進氣管，該進氣管的氣口朝向塔體上方地安裝有空氣分布器；環繞塔體且位於霧化噴嘴下方安裝有壁面進風裝置；由上述溼化塔，低溫空氣自進氣管的空氣分布器逆流均勻進風，高溫水自霧化噴嘴向下噴灑形成的液滴經與低溫空氣逆流接觸傳熱傳質後降落從塔體底部排水管排出；壁面進風裝置在液滴周圍形成氣流膜，隨氣流上行的液滴經除霧器排除。
所述的旋流噴霧溼化塔，其中環繞塔體位於空氣分布器的位置安裝有切向進風口。
所述的旋流噴霧溼化塔，其中環繞塔體且與切向進風口銳角相交地設有百葉窗式排的導風板。
所述的旋流噴霧溼化塔，其中塔體底部設有水封和液位控制系統。
所述的旋流噴霧溼化塔，其中空氣分布器由兩個或多個不同直徑的共焦點同軸布置的圓錐管組成，各錐管之間可選擇布置旋流葉片或導葉。
所述的旋流噴霧溼化塔，其中壁面進風裝置的進風口為帶狀或沿圓周均勻布置等直徑圓孔；該壁面進風口設有導風板。
所述的旋流噴霧溼化塔，其中切向進風口布置有旋流孔，旋流孔沿圓周均勻分布，旋流孔軸線可與圓周共面相切，或者與圓周呈銳角相交，旋流孔外安裝環狀夾套。
所述的旋流噴霧溼化塔，其中塔體為圓柱形、圓錐形或旋轉曲面的組合型。
本實用新型與現有填料溼化塔技術相比具有以下的優點和有益效果。
(1)旋流噴霧塔使用霧化噴嘴分散液體，分散後液滴的粒徑最小可以達到200微米，大流量下液滴的比表面積較填料塔高；旋轉氣流增加了液滴和空氣的接觸時間，同時壁面風有效的減少了液滴掛壁和壁流現象，因而旋流噴霧塔的傳熱傳質效率也要高出填料塔，傳熱傳質效果好。
(2)填料溼化塔的填料佔塔三分之一左右的體積，是塔阻力損失的主要原因。本實用新型採用水噴霧實現空氣加熱加溼，不使用填料，在相同噴淋密度下，系統阻力小於填料塔。
(3)本實用新型的重量小於填料溼化塔，同時不使用填料使得其製造成本也低於填料塔，對工業系統設計提供了一個更經濟的選擇方案。
圖1是本實用新型的無切向進風的旋流噴霧溼化塔結構示意圖。
圖2是本實用新型帶有切向進風的旋流噴霧溼化塔結構示意圖。
圖3是本實用新型空氣分布器的一個實施例結構圖。
圖4是本實用新型壁面進風裝置的一個實施例結構圖。
具體實施方式
請參閱圖1，為本實用新型提供的旋流噴霧溼化塔的結構示意圖。主要包括一塔體由圓柱形筒體9、圓柱形過渡段4和圓錐形收縮段7組合而成，該塔體底部開設有排水管14，同時為控制塔內的壓力，還裝有水封和液位控制系統，可保持溼化器內一定水位，實現壓力控制(液位控制系統為一公知技術，圖中未示出)。塔體頂部開設有排氣管1，用以排出經加熱加溼的高壓空氣。塔體9內的上部且位於排氣管1的下方設有進水管3，經該進水管3連接一噴液裝置，噴液裝置由安裝在噴嘴固定座5上的多個霧化噴嘴6組成，高溫水由進水管3經過霧化噴嘴6形成微小液滴均勻分散於整個塔截面。
塔體的下部且位於排水管上方設有一進氣管13，該進氣管13的上安裝有空氣分布器12。該空氣分布器12如圖3所示，由同軸布置的外錐管15和內錐管16構成，兩個錐管按照共焦點布置，外錐管高度高於內錐管高度，內、外錐管之間焊接8個均勻布置的旋流葉片17，使進入的空氣形成均勻旋轉氣流向塔體上方流動，變換葉片與軸線的相對傾斜角度可以調節進塔空氣的旋流強度。
在具有上述結構的旋流噴霧塔中，壓縮空氣經過空氣分布器12，一部分通過內錐管16在塔軸線處以均勻速度進入塔體，另一部分通過旋流葉片17以旋轉方式進入塔體，在旋轉氣流的帶動下，軸心均勻氣流也發生旋轉；進水管3注入的高溫液滴與旋轉氣流在塔體內逆向接觸，與空氣進行傳熱傳質後落至塔體底部從排水管14排出；經加熱加溼的空氣從塔體的頂部排氣管1排出。
在實際操作中，會有一小部分微小液滴隨著旋轉氣流上行，為去除這些液滴，在塔體內位於排氣管下方且噴淋裝置的上方安裝有除霧器12，強迫隨氣流上行的微小液滴撞壁並被捕捉，從而完成出塔氣體的除水或除霧。本實用新型採用的除霧器可為公知的慣性除霧器。
為防止由於氣流旋轉造成的離心作用將液滴甩到塔體內壁面上形成壁流，位於霧化噴嘴下方環繞塔體周圍安裝有壁面進風裝置8；請參閱圖4，壁面進風裝置8包括內導風板18、外導風板19、進氣口20及夾套21，內外導風板均為環形轉角結構，相反方向布置，通過配合圍成環形的壁面氣流進風通道。進氣口20可以為帶狀也可沿圓周均勻布置等直徑圓孔；夾套21除了作為塔的連接部件，還可以起到保持塔內壓力的作用。由壁面進風裝置8噴入的氣流在塔體內的收縮段處形成一層氣膜，從而防止由於離心作用將液滴甩到塔體內壁面上形成壁流。
綜上所述，由本實用新型提供的溼化塔可以增加液滴在塔體內的停留時間以增加氣液之間的傳熱傳質，減小由於氣液逆流接觸流動所造成的壓力損失，另外還可避免液滴掛壁形成壁流。
為了進一步加強和調節溼化塔內壓縮空氣的旋轉程度，本實用新型的溼化塔還在位於空氣分布器的位置且環繞塔體安裝有氣流切向進風口10，該氣流切向進風口10上設置有導風板11，導風板11為百葉窗形式排列，沿圓周方向均勻安裝於圓周夾套內，導風板11平面與圓周切線方向銳角相交，通過調節切向進風口與空氣分布器的配氣量，可以調節溼化塔內壓縮空氣的旋轉程度。
以上所述，僅是根據本實用新型技術方案提出的較佳實施例，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型的權利要求範圍內。
權利要求1.一種旋流噴霧溼化塔，其特徵在於，包括塔體頂部開設有排氣管，塔體內部於排氣管下方設有一進水管，該進水管的出水口朝向塔體下方地安裝有霧化噴嘴；位於排氣管和進水管之間安裝有除霧器；塔體底部開設有排水管，塔體內部於排水管上方設有一進氣管，該進氣管的氣口朝向塔體上方地安裝有空氣分布器；環繞塔體且位於霧化噴嘴下方安裝有壁面進風裝置。
2.如權利要求1所述的旋流噴霧溼化塔，其特徵在於，其中環繞塔體位於空氣分布器的位置安裝有切向進風口。
3.如權利要求1所述的旋流噴霧溼化塔，其中環繞塔體且與切向進風口銳角相交地設有百葉窗式排的導風板。
4.如權利要求1所述的旋流噴霧溼化塔，其中塔體底部設有水封和液位控制系統。
5.如權利要求1所述的旋流噴霧溼化塔，其中空氣分布器由兩個或多個不同直徑的共焦點同軸布置的圓錐管組成，各錐管之間布置旋流葉片或導葉。
6.如權利要求1所述的旋流噴霧溼化塔，其中壁面進風口為帶狀或沿圓周均勻布置等直徑圓孔；該壁面進風口設有導風板。
7.如權利要求1所述的旋流噴霧溼化塔，其中切向進風口布置有旋流孔，旋流孔沿圓周均勻分布，旋流孔軸線可與圓周共面相切，或者與圓周呈銳角相交，旋流孔外安裝環狀夾套。
8.如權利要求1所述的旋流噴霧溼化塔，其中塔體為圓柱形、圓錐形或旋轉曲面的組合型。
專利摘要一種旋流噴霧溼化塔，該旋流噴霧溼化塔的塔體頂部開設有排氣管，塔體內部於排氣管下方設有一進水管，該進水管的出水口朝向塔體下方地安裝有霧化噴嘴；位於排氣管和進水管之間安裝有除霧器；塔體底部開設有排水管，塔體內部於排水管上方設有一進氣管，該進氣管的氣口朝向塔體上方地安裝有空氣分布器；環繞塔體且位於霧化噴嘴下方安裝有壁面進風裝置。
文檔編號F28C1/02GK2908813SQ20062002288
公開日2007年6月6日 申請日期2006年4月13日 優先權日2006年4月13日
發明者肖雲漢, 徐震, 王嶽 申請人:中國科學院工程熱物理研究所