[发明专利]液幕床气液接触反应装置的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于气液反应器领域，具体涉及一种用于湿法烟气脱硫反应中的液幕床气液接触反应装置的设计方法。

背景技术

湿法烟气脱硫工艺的核心部分是气液反应装置，在脱硫反应装置内，烟气与循环浆液接触，从而脱去烟气中的SO₂，完成SO₂的吸收过程，因此脱硫反应装置必须有良好的气液接触面积和吸收能力。

“液幕式气液两相流”的主要特点为：(1)利用喷泉状双流程流动增加液体停留时间，浆液使用喷嘴垂直向上喷出并由重力的作用回落，大幅增加喷嘴的密度，提高截面的液体含量；(2)在气相流量变化的时候，气液两相流混合可以始终保持比较强的状态，使吸收率受负荷变化的影响减小，具有非常好的负荷调节性能；(3)喷嘴数目较多，喷射密度较高，反应装置顶部连接成致密的液幕，雾化成的液滴重新聚合，使烟气夹带液滴的可能性降低，从而减小除雾器的阻力。(4)喷嘴的布置方式灵活，可以采用顺列或者错列布置；(5)内部构件少，可防止反应装置结垢、堵塞等问题。目前对于气液吸收反应装置如喷淋和填料塔都已有成型的设计方法，但设计方法比较复杂，对于这种液相双流程的液幕式反应装置还没有成型的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计流程简单，易于实施，准确性高的液幕床气液接触反应装置的设计方法。按本发明的设计方法设计出的反应装置具备持液量大、气液相相对速度高、气液接触表面积大、液相混合剧烈的特点，可以广泛应用与能源、化工和环保等领域。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，根据已知条件，待处理的烟气量F_g，进口烟气SO₂浓度C_in和液气比F_l/F_g，得所需液相流量F_l；确定未知量：根据运行控制烟气空截面流速V_g＝2～4m/s确定反应装置横截面规模a×b＝F_g/V_g，装置横截面喷嘴数目(n₁×n₂)，有效吸收高度h_j；

2)确定有效吸收高度h_j：假定一个吸收高度h_j，给出床层高度系数k_h和液幕回落的最大流量半径系数k_r初值，计算装置内喷嘴中液体的喷射速度V_j＝h_j×2×9.8/k_h，液幕回落的最大流量半径R＝k_r×V_j/2/9.8，喷嘴个数n₁＝[a/R]，喷嘴个数n₂＝[b/R]，喷嘴直径dn=4Fl/(n1×n2×π×Vj),]]>此时计算得到的喷嘴直径d_n是一个上限值，选用时采用此解或小于此数值的喷嘴结构；更新k’_h和k’_r的值，迭代求解，直到满足误差要求(|k’_h-k_h|<10^-8，|k’_r-k_r|<10^-8)，此时确定装置喷嘴直径；