一种多级组合式高效换热除尘装置的制作方法

本发明涉及一种洗涤除尘塔，尤其是涉及一种用于石油化工、煤化工、钢铁等领域用于洗涤、除尘、换热的装置。

背景技术：

石油化工、煤化工、钢铁等领域中，在气体净化过程中，对洗涤、除尘、冷却的要求很高，如脱硫塔、烟气洗涤塔、急冷塔等，处理的物系通常比较脏，含有大量的粉尘或焦油，要求塔器的塔内件具有较强的抗堵性能。煤化工中，煤气冷却除尘采用空塔喷淋，冷却效果比较差，使后序净化工作增加了难度。

本发明的目的在于解决现有气体净化装置中除尘、洗涤、冷却效果不理想，溶剂消耗量大、易堵塞等问题，提出一种多级组合式高效换热除尘装置。

技术实现要素：

本发明提出一种用于洗涤除尘换热的装置，为一套多级组合式高效换热除尘装置，该装置能有效的降低气相中粉尘的夹带，一是节省循环洗涤剂用量，二是压降低、同时解决塔内件易堵的问题，三是达到良好的除尘换热效果。

本发明的技术方案如下：

一种多级组合式高效换热除尘装置，除尘塔内由下到上依次包括：塔底部的气体分布器、初始洗涤段塔盘、初洗段洗涤液分布管、二次冲洗段格栅填料、二次冲洗段抗堵塞液体分布器、二次冲洗段进料分布管、新鲜洗涤液进料分布管和旋流板除沫器。

上述气体分布器为切向环流进料分布器、百叶窗叶片式气体分布器或普通的气体分布管。

上述气体分布器中心线与上部的最底层的人字挡板顶部距离为气体进料口直径的1.4～2倍，保证气体的均匀分布。

上述初始洗涤段塔盘为带开孔的人字挡板塔盘，人字挡板折流板宽度为塔径的1/8～1/15；每层人字塔盘的间距为600-900mm；人字挡板的层数为6～10层。

上述初始洗涤段进料分布管中心线距离顶部的人字挡板顶部为进料分布管管径的1.2-2倍，易于液体均匀分布，进料分布管为主管上设置支管，支管底部开分布孔的形式，每一个支管下方对应一个人字挡板的折液板，支管长度方向平行于折液板的长度方向。

上述格栅填料为传质换热格栅填料，格栅填料采用填料压圈和支撑进行行限位，顶部人字挡板顶部距格栅填料底部间距在1m～2m。

上述抗堵塞液体分布器底部距离填料上表面100mm～200mm；分布器侧壁开锥形分布孔，锥形分布孔之间设置倒三角的溢流孔。

上述抗堵塞液体分布器上方设置二次冲洗段进料分布管，该分布管底部开孔，对应液体分布器的主槽，分布管距离液体分布器的上表面为200-400mm。

除尘塔循环液分两部分进塔，一部分通过泵打入人字挡板上部，另一部分通过泵打入格栅填料上方，人字挡板上方洗涤液占总循环量的2/3-4/5，格栅填料上方洗涤液占总循环量的1/3-1/5。

整体工艺流程说明如下：

首先气体进料分布：塔釜气相进料S1采用百叶窗式气体分布器对进塔气体进行均匀分布，该气体分布器不仅起到对气体进行初始分布的作用，而且将部分固体颗粒或者粉尘进行有效去除；初始洗涤段：气体经过初始分布后继续上升，来到初始洗涤段，此段设置6-10层带有导向舌孔的人字挡板，一部分初始洗涤油或者洗涤水S8通过泵P1送入人字挡板上方，采用人字挡板可充分保证气相与挡板间的有效碰撞，从而有利于气相中夹带的颗粒物聚集沉降。同时经过人字挡板间布帘区和窗口区的液体喷淋和洗涤，大部分的粉尘或者颗粒被洗涤冲刷下来；二次冲洗段：气体经过初始洗涤段后，来到二次洗涤段，此段设置格栅填料和抗堵塞液体分布器，另一部分二次洗涤油或者洗涤水S9通过泵P2送入抗堵塞液体分布器上方，经过初始洗涤后的气体经过此段格栅填料的碰撞以及上部液体的洗涤冲刷，将剩余少量的粉尘或者固体颗粒被洗涤下来。新鲜液洗涤段：经过格栅填料的二次洗涤和换热后，气相继续上升，被新鲜液S10喷淋洗涤，此处采用喷淋管设置喷嘴对液相雾化，保证气液两相的充分接触，将气相中可能夹带的急少量的粉尘清洗下来；旋风捕液分离段：经过新鲜液洗涤后的气相会夹带少量的液滴，而细小的粉尘可能包裹在液滴中，通过在塔的顶部设置具有旋风捕液作用的旋流板式除沫器将气相中夹带的液滴捕集下来，保证出塔气体S2满足工艺要求。

塔釜液S3为大量的洗涤油或洗涤水，经分流器SP1仅排出少量的洗涤油或者洗涤水S4，排出的液相S4中含有大量洗涤下来的粉尘或者固体颗粒，其余大部分的塔釜洗涤油或洗涤水S5被循环利用。

塔釜循环油或者循环水经分流器SP2分成两股S6、S7，分别经泵P1、P2增压进入塔内分别作为初始洗涤油或洗涤水S8和二次洗涤油或洗涤水S9，对气相进行洗涤换热，底部循环流股S8在带开孔的人字挡板塔盘组上方，通过初洗段洗涤液分布管进塔，上部循环流股S9在格栅填料上方，通过二次冲洗段进料分布管进塔。从而实现洗涤油或洗涤水的循环利用。

塔顶需要补充一股新鲜的洗涤油或洗涤水S10，通过新鲜洗涤液进料分布管进入塔内，用于清洗气相中可能夹带的极少量粉尘以净化出塔气体S2。

塔顶部设置旋流板除沫器，将上升气相中夹带的液滴捕集下来，防止液滴中包裹的粉尘或者固体颗粒带出。

设置在塔底部的气体分布器可以根据塔径及气量大小选择用切向环流进料分布器、百叶窗式气体分布器、普通的气体分布管。

气体分布器中心线与上部的最底层的人字挡板顶部距离为气体进料口直径的1.4～2倍。

初始洗涤段塔盘所采用的带开孔的人字挡板塔盘，可以采用为本课题组的专利带开孔的人字挡板及塔内排布方式ZL200910068619.5。本发明对人字挡板做了一定的改进，折流板宽度为塔径的1/8～1/15，不仅增加了挡液板与上升气体的碰撞机会，同时也使布帘面积增加，这样增加了汽液接触面积，使气相更充分被洗涤。其与塔壁的连接方式是挡板的两端的两个支座和塔壁支持圈焊接在塔内壁上。同时在折液板上开导向舌形孔来提高气液接触面积，加快液体流动，减少停留时间，防止结焦堵塞，并降低气体阻力降。每层人字塔盘的间距为600-900mm。人字挡板的层数为6～10层。

人字塔盘上方的初始洗涤段进料分布管中心线距离顶部的人字挡板顶部为进料分布管管径的1.2-2倍，进料分布管为主管上设置支管，支管底部开分布孔的形式，每一个支管下方对应一个人字挡板的折液板，支管长度方向平行于折液板的长度方向，保证人字挡板上液体分布均匀。

初始洗涤段进料分布管的上部设置格栅填料，格栅填料采用填料压圈和支撑进行行限位，

顶部人字挡板顶部距格栅填料底部间距在1m～2m，中间有人孔，便于安装和检修。

格栅填料为专门用于洗涤除尘装置的传质换热格栅填料，其压降低，通量大，抗堵，除尘、洗涤、换热效果良好。该填料是以金属波形板片作为主要传质构件，波形板每个折边与塔截面呈一定的角度，整体塔内气流和液流逆向流动，如图5所示，该格栅填料包括多个平行设置的波形板，波形板的每个折峰上设有多个尺寸一致、方向相同的穿孔，波形板上每一个折峰上的穿孔均在同一水平面上，通过连接板穿过穿孔后，将若干波形板串联固定构成一个波形填料块。

格栅填料上方设置抗堵塞液体分布器，液体分布器底部距离填料上表面100mm～200mm，避免粉尘和固体颗粒在液体分布器与填料之间沉积，此不同于常规的分布器，为提高分布器的抗堵性能，分布器侧壁开锥形分布孔，锥形分布孔之间设置倒三角的溢流孔，防止分布器被固体颗粒堵塞而影响分布效果。

抗堵塞液体分布器上方设置二次冲洗段进料分布管，该分布管底部开孔，对应液体分布器的主槽，分布管距离液体分布器的上表面为200-400mm，可减缓液体分布器液面的波动。

二次冲洗段进料分布管上方设置新鲜液进料分布管，该分布管设置喷头对液体进行均匀分布。

塔的顶部设置旋流板除沫器对上升气相中夹带的液滴进行捕集。

该多级组合式高效换热除尘装置，能够有效的降低气相中的粉尘和固体颗粒，并且能够降低气相出口温度。

相对于传统的洗涤除尘装置，本方法有以下优点：

1)通过此多级组合式高效换热除尘装置处理含尘气体，可以有效减少新鲜洗涤液的用量，节省能耗和物耗；

2)通过此多级组合式高效换热除尘装置处理含尘气体，洗涤液为塔釜液相循环利用，液体基本密闭循环，环境友好。

3)通过此多级组合式高效换热除尘装置处理含尘气体，塔釜循环液分两部分进塔，能有效的提高洗涤换热效果。

4)此多级组合式高效换热除尘装置压降很低，全塔压降不到3kPa，抗堵性能强，换热洗涤除尘效果好。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2-a：气体分布器结构示意图-主视图；

图2-b：气体分布器结构示意图-俯视图；

图3-a：带开孔的人字挡板结构示意图-主视图；

图3-b：带开孔的人字挡板结构示意图-俯视图；

图4：初洗段洗涤液分布管结构示意图；

图5：格栅填料结构示意图；

图6-a：抗堵塞液体分布器结构示意图；

图6-b：抗堵塞液体分布器侧壁开孔结构示意图-主视图；

图7-a：二次冲洗段进料分布管结构示意图-主视图；

图7-b：二次冲洗段进料分布管结构示意图-俯视图；

图8-a：新鲜洗涤液进料分布管结构示意图-主视图；

图8-b：新鲜洗涤液进料分布管结构示意图-俯视图；

图9-a：旋流板除沫器结构示意图-主视图。

图9-b：旋流板除沫器结构示意图-俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

实施例：见附图1，本发明为一种多级组合式高效换热除尘装置。

本发明多级组合式高效换热除尘装置，由下到上设置的塔内件依次包括：(1)设置在塔底部的百叶窗气体分布器1(如图2-a、2-b)，气体分布器中心线与上部的最底层的人字挡板顶部距离为气体进料口直径的1.4～2倍；(2)初始洗涤段设置6～10层带开孔的人字挡板2(如图3-a、3-b)，人字挡板的折流板宽度为塔径的1/8～1/15，每层人字塔盘的间距为600-900mm；(3)人字挡板上方设置初洗段洗涤液分布管3(如图4)，初始洗涤段进料分布管中心线距离顶部的人字挡板顶部为进料分布管管径的1.2-2倍，进料分布管的主管上设置支管，支管底部开分布孔的形式，每一个支管下方对应一个人字挡板的折液板；(4)二次冲洗段设置格栅填料4(如图5)，格栅填料为专门用于洗涤除尘装置的传质换热格栅填料，该填料是以金属波形板片作为主要传质构件，比表面积大、碰撞次数多等特点，提高了气体除尘、洗涤的效果；(5)二次冲洗段格栅填料上方设置抗堵塞液体分布器5(如图6-a)，为提高分布器的抗堵性能，分布器侧壁开锥形分布孔k1(如图6-b)，锥形分布孔之间设置倒三角的溢流孔k2(如图6-b)，防止分布器被固体颗粒堵塞而影响分布效果；(6)液体分布器5的上方从下至上依次设置二次冲洗段进料分布管6(如图7-a、7-b)及新鲜洗涤液进料分布管7(如图8-a、8-b)，分布管6底部开孔，对应液体分布器的主槽，分布管距离液体分布器的上表面为200-400mm，而分布管7设置喷头对液体进行均匀分布；(7)塔顶设置旋流板除沫器8(如图9-a、9-b)，旋流板式除沫器具有旋风捕液作用，将气相中夹带的液滴捕集下来，保证出塔气体满足工艺要求。塔体内壁焊有相应塔内件的支撑件，每个塔内件与支撑件的固定方式采用焊接或螺栓连接。

含尘气体S1从双列叶片气体分布器1进塔，很快在塔截面积上得到均布，部分大颗粒粉尘碰撞到叶片后，被甩到塔釜，同时气相得到均匀分布，为后续除尘做好准备。均匀分布的含尘气体继续上升进入初始洗涤段带开孔的人字挡板2处，初始洗涤油S8通过泵P1送入人字挡板2上方，气体与人字挡板2间发生有效碰撞，并经过初洗段洗涤液分布管3分布的洗涤液的喷淋洗涤，使气体中的粉尘在与洗涤液接触并碰撞的过程中，得到有效沉降和捕集。气体中较大颗粒的尘得到有效沉降和捕集后继续上升，进入到二次冲洗段格栅填料4处，该格栅填料结构形式进行了优化，保证气体与格栅填料间有效碰撞的同时，压降小，且此格栅填料的除尘效率更高，能够除去粒径更小的粉尘。格栅填料4为气液两相有效接触提供场所，气液的充分接触对除尘效果至关重要，在二次冲洗段，气体中颗粒较小的尘得到了进一步的沉降和捕集。二次冲洗段抗堵塞液体分布器5在结构上进行了优化，抗堵性能更好，分布点密度更大，有效保证了洗涤液的均匀分布，其设置的好坏将直接影响到除尘效果。二次洗涤油S9通过泵P2送入抗堵塞液体分布器上方。塔顶需要补充一股新鲜的洗涤油或洗涤水S10，通过新鲜洗涤液进料分布管进入塔内，用于清洗气相中可能夹带的极少量粉尘以净化出塔气体S2。气体经过二次洗涤和冲洗后继续上升，同补充的新鲜洗涤液S10进料分布管7喷淋的新鲜洗涤液进一步接触，该处新鲜洗涤液S10不含尘，能够有效降低气体中的含尘量，以保证在初洗段和二次冲洗段未完全脱除的固体颗粒的进一步有效脱除。该新鲜洗涤液S10的均匀分布至关重要，新鲜洗涤液S10进料分布管7上设置的喷嘴将新鲜洗涤液S10分散为小液滴，将新鲜洗涤液S10有效均匀分布，保证上升气相与喷淋液相的充分接触，被充分洗涤。气相经过初洗段、二次冲洗段、新鲜液洗涤段除尘后，含尘量达到设计要求，该净化的气相在出塔前为了避免夹带液滴，在塔顶设置了旋流板除沫器8，该旋流板除沫器作为气液分离设备，可有效将气相中夹带的小液滴甩脱，进而来防止液滴中包裹的粉尘或者固体颗粒从塔顶净化气体S2出口9带出。

塔釜液S3为大量的洗涤油，经分流器SP1仅排出少量的洗涤油S4，排出的液相S4中含有大量洗涤下来的粉尘或者固体颗粒，其余大部分的塔釜洗涤油S5被循环利用。塔釜循环油经分流器SP2分成两股S6、S7，分别经泵P1、P2增压进入塔内分别作为初始洗涤油S8和二次洗涤油S9，对气相进行洗涤换热，底部循环流股S8在带开孔的人字挡板塔盘组上方，通过初洗段洗涤液分布管进塔，上部循环流股S9在格栅填料上方，通过二次冲洗段进料分布管进塔。从而实现洗涤油的循环利用。

本实施例产品应用于某厂急冷塔装置中，采用此多级组合式高效换热除尘装置，洗涤除尘换热效果良好，进料气体的除尘率达96％，达到并超过工艺指标要求。

本发明提出的多级组合式高效换热除尘装置已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和设备进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。