CN111298632B - 一种湿法脱硫用吸收塔及其静压测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种湿法脱硫用吸收塔及其静压测试装置，其中，静压测试装置包括挡水管、盖板、连接管和压力计；挡水管包括进气端和出气端，进气端能够穿过吸收塔的侧壁并位于吸收塔内，盖板盖合于出气端并设有与挡水管连通的排气口，连接管连通于排气口和压力计之间，沿预设方向，排气口的孔壁与出气端的侧壁之间留有预设距离。该静压测试装置能够准确测得吸收塔内各截面的静压值，以获知吸收塔内阻力特性。

Description

一种湿法脱硫用吸收塔及其静压测试装置

技术领域

本发明涉及燃煤电厂湿法脱硫设备技术领域，具体涉及一种湿法脱硫用吸收塔及其静压测试装置。

背景技术

燃煤电厂燃烧产生的硫化物(SO_x)已成为主要的大气污染物，其过量排放会引发酸雨等危害，酸雨不仅会造成重大经济损失，更危及人类生存和发展，因此控制和治理硫化物排放是保护大气污染的一大重要任务。石灰石(石灰)－石膏湿法脱硫是目前世界上应用范围最广、工艺技术最成熟的脱硫工艺技术，是当前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺。它采用廉价的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，被磨细的石灰石与水制成喷淋浆液。在吸收塔内，喷淋浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。

湿法脱硫技术具有运行稳定、烟气处理量大、脱硫效率高等优点，但也存在能耗与运行费用高的缺点。阻力是湿法脱硫系统运行的一项重要指标，其决定了运行能耗的高低，烟气流速、喷淋量和液气比等都会影响吸收塔各流动区域的阻力特性。吸收塔是湿法脱硫系统最重要的组成部分，整个湿法脱硫系统的阻力主要集中在吸收塔，其直接影响系统运行的经济性。获取吸收塔各流动区域阻力特性，可为湿法脱硫的设计与运行奠定一定的理论基础。

目前，可采用搭建缩小比例物理模型对于吸收塔内的阻力特性进行研究。根据伯努利方程可知，只要测得各截面烟气全压或烟气静压、流速即可求得两截面压降，从而获知吸收塔各流动区域阻力特性。但现有技术只能测试吸收塔内干态截面如吸收塔入口、除雾器出口、吸收塔出口之间的烟气全压或静压和流速，以此获得两干态截面的流动压降。若采用现有仪器测试含有大量液滴的吸收内湿态截面如托盘、喷淋层、除雾器截面之间的压降，测试装置在测试时都存在测试端口进水的问题，这不但影响测试的准确性，而且极有可能损坏测试仪器。

因此，如何准确测得吸收塔内各截面的压降，以获知吸收塔内阻力特性，是本领域技术人员所需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种湿法脱硫用吸收塔及其静压测试装置，能够准确测得吸收塔内各截面的静压值，以获知吸收塔内阻力特性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种湿法脱硫用吸收塔的静压测试装置，其包括挡水管、盖板、连接管和压力计；所述挡水管包括进气端和出气端，所述进气端能够穿过吸收塔的侧壁并位于所述吸收塔内，所述盖板盖合于所述出气端并设有与所述挡水管连通的排气口，所述连接管连通于所述排气口和所述压力计之间，沿预设方向，所述排气口的孔壁与所述出气端的侧壁之间留有预设距离。

安装状态下，预设方向是指沿吸收塔的轴向向下的方向，也就是说，使用状态下，排气口的底壁与挡水管的底壁之间留有预设距离，即排气口的底壁高度高于挡水管的底壁高度。

在吸收塔内，喷淋装置由上向下喷淋浆液，如图所示，吸收塔内的气流方向由下向上吹动，因此会有混有浆液液滴的气体沿进气端进入挡水管内，气流向上吹动部分液滴至挡水管的底壁外侧，此部分液滴不会进入挡水管内，浆液液滴由上至下由于上方的管壁的遮挡使得进入挡水管内的液滴主要积累在挡水管的底部，并且沿挡水管的轴向由内向外液滴量逐渐减少，也就是说，在挡水管内，由进气端进入的气体和液滴中，液滴多积累在挡水管的底部，而气体则多分布在挡水管内的上侧，由于排气口的底壁高度高于挡水管的底壁高度，因此，位于挡水管内靠近底壁的浆液由于盖板的阻挡不会沿排气口排出，而位于挡水管内上侧的气体能够沿排气口排出并沿连接管进入压力计内，从而能够通过压力计测出吸收塔内该静压测试装置所在的位置的截面的静压力。

参照伯努利方程可知，在吸收塔内湿态截面如托盘、喷淋层、除雾器各截面的平均流速相同，两截面的动压项差值为0，则只需测得第一截面和第二截面两截面的静压差即可获得此两截面的压降。因此，通过本实施例所提供的静压测试装置，分别测试吸收塔内两个截面的静压力并计算差值即可获得此两截面的压降。

该静压测试装置结构简单，且无需考虑会出现液体进入压力计导致损坏压力计的情况，同时还能够准确测量截面的静压力，进而能对吸收塔内各截面的静压进行准确测试，为湿法脱硫用吸收塔内阻力特性研究提供技术支持。

可选地，所述挡水管朝向所述预设方向的侧壁设有排水孔。

可选地，所述挡水管为锥形管，所述锥形管的大径端形成所述进气端，所述锥形管的小径端形成所述出气端。

可选地，所述锥形管的锥角为15°～25°。

可选地，所述压力计为U型压力计。

可选地，所述连接管包括连通设置的固定管和软管，所述固定管与所述排水孔连通，所述软管与所述压力计连通。

可选地，所述挡水管、所述盖板和所述固定管的材质均为不锈钢。

可选地，所述挡水管的长度为50mm～80mm，所述挡水管的直径为30mm～50mm；

和/或，所述排水孔与所述挡水管的进气端之间的距离与所述挡水管的长度比为0.6～0.8；

和/或，所述固定管的直径与所述挡水管的直径比为0.2～0.3。

另外，本发明还提供了一种湿法脱硫用吸收塔，其包括如上所述的静压测试装置，所述吸收塔的侧壁设有与所述静压测试装置的挡水管相适配的测孔，所述挡水管的进气端能够穿过所述测孔并位于所述吸收塔内。

具有如上所述的静压测试装置的吸收塔，其技术效果与上述静压测试装置的技术效果类似，为节约篇幅，在此不再赘述。

可选地，所述吸收塔的同一截面沿周向均匀布置至少两个所述静压测试装置。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的湿法脱硫用吸收塔的结构示意图；

图2是吸收塔的截面及测孔示意图；

图3-图4是静压测试装置的结构示意图。

附图1-4中，附图标记说明如下：

10-静压测试装置；20-吸收塔；30-喷淋装置，40-液滴；

1-挡水管，11-排水孔；

2-盖板，21-排气口；

3-连接管，31-固定管，32-软管；

4-压力计。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-4图1是本发明实施例所提供的湿法脱硫用吸收塔的结构示意图；图2是吸收塔的截面及测孔示意图；图3-图4是静压测试装置的结构示意图。

本发明实施例提供了一种湿法脱硫用吸收塔20及其静压测试装置10，其中，如图1所示，湿法脱硫用吸收塔20设有上述静压测试装置10，具体的，如图3和图4所示，静压测试装置10包括挡水管1、盖板2、连接管3和压力计4，挡水管1包括进气端和出气端，进气端能够穿过吸收塔20的侧壁并位于吸收塔20内，出气端位于吸收塔20外并通过盖板2密封，该盖板2设有排气口21，并且沿预设方向，排气口21的孔壁与挡水管1的出气端的侧壁之间留有预设距离。

详细的讲，如图3和图4所示，安装状态下，预设方向是指沿吸收塔20的轴向向下的方向，也就是说，使用状态下，排气口21的底壁与挡水管1的底壁之间留有预设距离，即排气口21的底壁高度高于挡水管1的底壁高度。

在吸收塔20内，喷淋装置30由上向下喷淋浆液，如图1所示，吸收塔20内的气流方向由下向上吹动，因此会有混有浆液液滴40的气体沿进气端进入挡水管1内，气流向上吹动部分液滴40至挡水管1的底壁外侧，此部分液滴40不会进入挡水管1内，浆液液滴40由上至下由于上方的管壁的遮挡使得进入挡水管1内的液滴40主要积累在挡水管1的底部，并且沿挡水管1的轴向由内向外液滴40量逐渐减少，也就是说，在挡水管1内，由进气端进入的气体和液滴40中，液滴40多积累在挡水管1的底部，而气体则多分布在挡水管1内的上侧，由于排气口21的底壁高度高于挡水管1的底壁高度，因此，位于挡水管1内靠近底壁的浆液由于盖板2的阻挡不会沿排气口21排出，而位于挡水管1内上侧的气体能够沿排气口21排出并沿连接管3进入压力计4内，从而能够通过压力计4测出吸收塔20内该静压测试装置10所在的位置的截面的静压力。

参照伯努利方程，如下公式(1)：

其中，△P是指第一截面和第二截面的压降，P₁是指第一截面的静压值，P₂是指第二截面的静压值，ρ表示气流密度，V₁表示第一截面的气流平均速度，V₂表示第二截面的气流平均速度，Z₁表示第一截面的位置高度，Z₂表示第二截面的位置高度。

可知，在吸收塔20内湿态截面如托盘、喷淋层、除雾器各截面的平均流速相同，两截面的动压项差值为0，则只需测得第一截面和第二截面两截面的静压差即可获得此两截面的压降。因此，通过本实施例所提供的静压测试装置10，分别测试吸收塔20内两个截面的静压力并通过伯努利方程计算即可获得此两截面的压降。

本实施例所提供的静压测试装置10结构简单，且无需考虑会出现液体进入压力计4导致损坏压力计4的情况，同时还能够准确测量截面的静压力，进而能对吸收塔20内各截面的静压进行准确测试，为湿法脱硫用吸收塔20内阻力特性研究提供技术支持。

具体的，吸收塔20的侧壁设有测孔，该测孔与静压测试装置10的挡水管1相适配，当需要对该测孔所在截面的静压进行测试时，仅需将挡水管1穿过测孔并位于该吸收塔20内，并且测孔的孔壁与挡水管的外壁密封即可。

在上述实施例中，挡水管1朝向预设方向一侧的侧壁设有排水孔11，如图3所示，使用状态下该排水孔11设于挡水管1的底壁，使得沿进气端进入挡水管1内的液滴40能够沿该排水孔11排出，以避免液滴40积累较多沿排气口21排出，进而保证静压力测试的准确性并可避免由于液体进入而损坏压力计4的情况。

具体的，如图3所示，本实施例中，安装状态下，该排水孔11设于挡水管1位于吸收塔20内的部分，可无需对排出的浆液进行收集和处理并且不会影响测试结果，可简化整体结构。

或者，本实施例中，还可以是如图4所示，将该挡水管1设置为锥形管，该锥形管的大径端形成上述进气端，锥形管的小径端形成上述出气端，也就是说，当将该静压测试装置10与挡水管1安装后，由于位于吸收塔20内的进气端的底壁高度较低，因此，由进气端进入挡水管1内的液滴40将会在重力的作用下落入底壁并沿底壁流向进气端至挡水管1外而进入吸收塔20内，从而可避免挡水管1内的浆液过多而从排气口21排出。

进一步的，锥形管的锥角α为15°～25°，如此设置，可避免该锥角过大导致液滴40容易进入挡水管1内的问题，也可避免锥角过小导致内部浆液无法排出的情况。

也就是说，本实施例中，可以将挡水管1设置为圆管或锥形管，当挡水管1为圆管时，其设有排水孔11，安装状态下，该排水孔11向下设置，而当挡水管1为锥形管时，直径较大的一端为进气端，直径较小的一端为出气端并通过盖板2密封，两种设置均可避免液滴40在挡水管1内的聚集过多，从而可以避免液体沿连接管3进入压力计4内，保证测试结果的准确性。

在上述实施例中，压力计4设置为U型压力计4，U型压力计4是根据流体静力学原理用一定高度的液柱所产生的静压力平衡被测压力的方法来测量正压、差压和负压。U型压力计4的结构简单、坚固耐用、价格低廉、使用寿命长、读取方便、数据可靠、无需外接电力也无需消耗任何能源。并且，U型压力计4还可避免因浆液不小心进入测试仪器对仪器损坏的情况发生，也不受吸收塔20内气体温度的影响。由吸收塔20产生的压力P1减去大气压力P2即为读取的静压值。

经实验研究表明，吸收塔20内最大静压不超过2000Pa，所以根据不同测试断面选择U型压力计4量程，可选的量程为-500+500Pa、-1000+1000Pa、-1500+1500Pa，具体可根据情况选择使用。测试时U型管压力计4应垂直放置,并同时读取两管的液面高度,视线应与液面平齐，读数应以液面弯月面顶部切线为准。测试时应反复多次，仔细读取数值，以尽可能减小误差，提高测量精度。

在上述实施例中，连接管3包括连通设置的固定管和软管32，其中，固定管与排水孔11连通，能够起到导流的作用使得气流稳定，并在排水孔11和软管32之间简化连接操作，软管32与压力计4连通，可使得外部压力计4的布置更灵活。

具体的，软管32可以包括至少两节连通的软管段，便于根据需要灵活选用软管段的数量以调节其长度，当然该软管32包括的软管段的数量越多则会使得密封性能变差，因此，优选将软管32包括不多于三节软管段，可在保证测试精确性的同时，保证使用灵活性。

在上述实施例中，挡水管1、盖板2和固定管31均为不锈钢材质，因吸收塔20内浆液液滴40含有腐蚀性物质，不锈钢材质的结构强度好且耐腐蚀性强，保证其使用寿命，具体可选用304、316L不锈钢等均可。

在上述实施例中，对于挡水管1、固定管31等的大小均不作具体限制，优选给出以下范围：挡水管1的长度L为50mm～80mm，该挡水管1的直径D为30mm～50mm，根据现有技术中的湿法脱硫用吸收塔20的规格，选用长度L在50mm～80mm、宽度D在30mm～50mm的挡水管1时，静压检测的效果更精确；将排水孔11与挡水管1进气端之间的距离L1和挡水管1的总长度L的比值L1/L设置为0.6～0.8，就是说排水孔11设于挡水管1朝向出气端的一侧，可保证进入挡水管1内的液滴40能够全部由排水孔11排出；固定管31的直径d与挡水管1的直径D之比d/D设置为0.2～0.3，经过多次实验测试可知，如此设置，可保证测试结果更为精确。

当挡水管1设有上述排水孔11时，如图3所示，排气口21的轴线与挡水管1的轴线之间的距离与该挡水管1的直径D的比值为0.2～0.3，而当挡水管1为锥形管，可以将排气口21的轴线与挡水管1的轴线之间的距离与该挡水管1的直径D的比值为0.2～0.3，也可以是如图4所示的，将排气口21的轴线与挡水管1的轴线共线，只要保证排气口21的孔壁和挡水管1出气端的侧壁之间留有预设距离，以保证在安装状态下，挡水管1内的液滴40不会沿排气口21流出即可。具体的，对于预设距离不做限制，可根据该挡水管1的长度L、直径D等进行设置。

在上述实施例中，吸收塔20的同一截面沿周向均匀间隔设有至少两个静压测试装置10，即吸收塔20的侧壁设有至少两个测孔，以从同一截面的不同位置对该截面处的静压力进行检测，最后将各检测数据取平均值并用于计算压差，如此一来可进一步提升检测结果的准确性和可靠性。如图2所示，本实施例中，在吸收塔20的同一截面设置四个静压测试装置10，或者，还可以将该静压测试装置10设置为两个、三个、五个等均可，在此不做具体限制。

具体以在吸收塔20内气流速度为3.6m/s和喷淋装置30全部开启的试验条件下，测试托盘前后截面的静压值，各截面分别设有四个测孔。将本实施例所提供的静压测试装置10的挡水管1从测孔中伸入吸收塔20内测试静压值(各截面分别通过四个静压测试装置10同时测试静压值)，试验结果见如下表1所示。从测试结果可以看出同一截面内各测点的静压测试装置所测得的静压值偏差较小，计算得到托盘前后压降为730Pa符合理论和运行经验值。

表1托盘前后截面静压测试数据

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种湿法脱硫用吸收塔的静压测试装置，其特征在于，包括挡水管（1）、盖板（2）、连接管（3）和压力计（4）；

所述挡水管（1）包括进气端和出气端，所述进气端能够穿过吸收塔（20）的侧壁并位于所述吸收塔（20）内，所述盖板（2）盖合于所述出气端并设有与所述挡水管（1）连通的排气口（21），所述连接管（3）连通于所述排气口（21）和所述压力计（4）之间，沿预设方向，所述排气口（21）的孔壁与所述出气端的侧壁之间留有预设距离；

所述挡水管（1）的轴线沿水平方向布置；

位于所述挡水管（1）内靠近底壁的浆液由于所述盖板（2）的阻挡不会沿所述排气口（21）排出，而位于所述挡水管（1）内上侧的气体能够沿所述排气口（21）排出并沿所述连接管（3）进入所述压力计（4）内。

2.根据权利要求1所述的静压测试装置，其特征在于，所述挡水管（1）朝向所述预设方向的侧壁设有排水孔（11）。

3.根据权利要求1所述的静压测试装置，其特征在于，所述挡水管（1）为锥形管，所述锥形管的大径端形成所述进气端，所述锥形管的小径端形成所述出气端。

4.根据权利要求3所述的静压测试装置，其特征在于，所述锥形管的锥角为15°~25°。

5.根据权利要求1-4任一项所述的静压测试装置，其特征在于，所述压力计（4）为U型压力计（4）。

6.根据权利要求2所述的静压测试装置，其特征在于，所述连接管（3）包括连通设置的固定管和软管（32），所述固定管与所述排水孔（11）连通，所述软管（32）与所述压力计（4）连通。

7.根据权利要求6所述的静压测试装置，其特征在于，所述挡水管（1）、所述盖板（2）和所述固定管（31）的材质均为不锈钢。

8.根据权利要求6所述的静压测试装置，其特征在于，所述挡水管（1）的长度为50mm~80mm，所述挡水管（1）的直径为30mm~50mm；

和/或，所述排水孔（11）与所述挡水管（1）的进气端之间的距离与所述挡水管（1）的长度比为0.6~0.8；

和/或，所述固定管（31）的直径与所述挡水管（1）的直径比为0.2~0.3。

9.一种湿法脱硫用吸收塔，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的静压测试装置（10），所述吸收塔（20）的侧壁设有与所述静压测试装置（10）的挡水管（1）相适配的测孔，所述挡水管（1）的进气端能够穿过所述测孔并位于所述吸收塔（20）内。

10.根据权利要求9所述的湿法脱硫用吸收塔，其特征在于，所述吸收塔（20）的同一截面沿周向均匀布置至少两个所述静压测试装置（10）。

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