[实用新型]一种鼓泡类吸收塔体内的上升管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种脱硫吸收塔的技术，具体地说，涉及一种电力、冶金或化工行业所需的鼓泡类脱硫吸收塔内的烟气上升管。

背景技术

电力、冶金和化工企业排放的烟气中含有较高浓度的SO₂，对生态环境和人体健康造成了直接危害。当前，世界各国采用的烟气脱硫技术中以湿法脱硫技术占主导地位，其中以喷淋塔和鼓泡类吸收塔的应用最为广泛。鼓泡类塔内(如附图1所示)安装有若干根喷气管2，管下端开有一定数量的排气孔，并浸没在吸收塔浆液池1中。鼓泡类吸收塔内的烟气洗涤过程为：烟气经增压风机加压后由烟气进口5进入吸收塔，并冲入悬吊于下隔板3下方的喷气管2中，喷气管2内的烟气克服浆液的液位高差后，以气泡的形式由下部排气孔喷入浆液中，洗涤后的净烟气再通过上升管4进入吸收塔上部，并最终从烟气出口7排出吸收塔，完成整个烟气净化过程。

目前烟气脱硫鼓泡类吸收塔最常见的上升管结构为圆柱形上升管(见图1)，但其存在以下缺点：

(如附图1，2所示)当气流通过烟气进口5进入吸收塔后，会发生沿圆柱型上升管的绕流效应；而绕流效应则会导致旋涡区的产生、绕流物体背侧结垢及流动阻力增大等一系列问题。

根据流体力学绕流运动和附面层原理，在紧贴绕流物体表面有一称为“附面层”的薄层，流体速度变化最剧烈(速度梯度最大)的区域即在该附面层内。当流体绕圆柱体流动时(如附图3所示)，在MM’断面前，产生的附面层为减压加速区域，流体质点一方面受到粘性力的阻滞作用，另一方面受到压差的推动，即部分势能转为流体的动能，故附面层内的流动可以维持。当流体质点进入MM’断面之后，进入了增压减速区，情况就不同了：流体质点不仅受到粘性力的阻滞作用，压差也阻滞了流体的前进，愈是靠近壁面的流体，受粘性力的阻滞作用越大。在这两个力的阻滞下，靠近壁面的流速就趋近于零。S点以后的流体质点在与主流方向相反的压差作用下，将产生反方向的回流。但是离物体壁面较远的流体，由于附面层外部流体对它的带动作用，仍能保持前进的速度。这样，回流和前进这两部分运动方向相反的流体相接触，就形成了旋涡。旋涡的出现必定使附面层与壁面分离。

附面层分离之后的流动图形取决于雷诺数Re，当Re＜40时，附面层对称地在SS’断面的S点处分离，形成两个旋转方向相对的对称旋涡(如附图4所示)。随着Re的增大，分离点不断向前移；Re再升高，则旋涡的位置已不稳定。在Re为40～70时，尾流中即产生周期性的震荡(如附图5所示)。待Re＞90以后，旋涡从柱体后部交替释放出来，形成有规则的交错排列的旋涡组合，即卡门涡街(如附图6所示)。

由此带来的问题：依据上升管受风的不同部位，将上升管分为向风侧和背风侧。由于柱体后侧的旋涡，导致烟气中的灰尘在柱体背风侧沉积，在旋涡区附近壁面上渐渐形成硬垢。特别是当脱硫反应前的烟气先经过增湿冷却过程时，即进入吸收塔的烟气湿度较高(含有水滴或浆液)，呈湿态的烟尘和浆液滴更容易在圆柱型上升管的背风侧较快地形成垢体。并且，由于旋涡是以一定频率释放，柱体表面上的压强和切应力也以一定频率发生有规则的变化，因而产生噪声和振动。随着脱硫系统运行时间的增加，结垢情况会不断恶化，并且随着振动会大量脱落在下隔板3上(如附图1所示)，损坏下隔板，严重时系统被迫停运。

发明内容

本实用新型申请的目的是提供一种鼓泡类吸收塔体内的上升管，以解决现有技术在圆柱型上升管背风侧较快地形成垢体的问题，改变烟气上升管的截面，使附面层分离点靠后，减少或者消除旋涡，防止上升管背面结垢及上升管振动。

本实用新型的技术构思如下：针对现有技术，圆柱形上升管背部容易形成大范围的旋涡区，使灰尘在柱体背风侧沉积，造成结垢和磨损。其主要原因是圆柱形上升管背风侧形状造成了流体流通截面的“突然扩大”，从而使贴壁面的附面层内的流体受到的压力梯度陡增，导致流体在背风侧较快地进入“减速增压区”，分离点前移，旋涡区范围很大。且背风侧沿流线长度较短，即前一根上升管后部离后一根上升管的迎风面之间的距离较大，旋涡区范围较大。发明人设想使纵轴线后半部分——背风侧部分的形状与流线吻合或接近，即通过改变绕流物体背风侧的形状，使流体附面层的“减速增压区”消失、减小或者推后，达到消除、减小旋涡的作用。