本發(fā)明涉及煙氣二氧化碳捕集裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于煙氣二氧化碳捕集的方形填料塔。

背景技術(shù)：

火電廠煙氣CO₂排放量占工業(yè)CO₂排放量的60％以上，因此火電廠煙氣CO₂減排研究的開展對于我國CO₂減排具有重要意義。

大規(guī)模捕集燃煤電廠CO₂吸收塔常采用碳鋼塔身、不銹鋼塔內(nèi)件和不銹鋼規(guī)整填料，其投資成本占電廠煙氣CO₂化學(xué)法捕集系統(tǒng)投資的30～40％；塔徑大、填料層高徑比小，采用不銹鋼規(guī)整填料對桁架支撐梁要求高；煙氣通過氣體分布器分布容易引起氣體偏流和壓降增大，影響氣液兩相在填料層的傳質(zhì)效果；電廠煙氣CO₂捕集過程采用方形鋼筋水泥填料塔，為減弱氣相分布的端效應(yīng)，必須設(shè)置性能優(yōu)良的進氣初始分布器。

電廠煙氣CO₂吸收塔一般采用常規(guī)孔板波紋填料，煙氣與吸收溶液在填料板片上逆向流動進行傳熱、傳熱過程，吸收劑在重力作用下呈膜狀沿波紋表面向下流動。吸收劑液膜沿波紋填料表面呈層流流動，液膜容易在波谷處積聚，使得液膜不能均勻地覆蓋填料表面，同時波谷處液膜較厚、表面更新速度較慢，導(dǎo)致傳質(zhì)性能下降。因此，需要一種高比表面積、高成膜率、低壓降和制造成本低廉的規(guī)整填料結(jié)構(gòu)。中國發(fā)明專利ZL201210234334.6公開一種適應(yīng)粘性吸收劑的有壁與無壁液膜交替的規(guī)整填料，包括液體收集-初分布件、液體均布件、結(jié)構(gòu)化固體壁面以及孔洞組成，但上述填料尚存在著液 膜均布較差和氣液傳質(zhì)面積減小等一系列新的問題，所以始終未見大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

大型塔器常采用雙切向環(huán)流式和雙列葉片式氣體分布器。雙切向環(huán)流式氣體分布器氣體經(jīng)過弧形導(dǎo)流向下，再通過內(nèi)筒折流向上，因此存在塔壁區(qū)域流速低的問題，由于方塔的特殊結(jié)構(gòu)形式，會引起壁面及夾角區(qū)域氣相分布嚴重不均勻的現(xiàn)象。雙列葉片式氣體分布器應(yīng)用于方塔時，塔壁兩側(cè)的氣速相對較高，而中央部分氣流向下并產(chǎn)生漩渦，導(dǎo)致氣相分布質(zhì)量較差。經(jīng)對現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利(CN 104607111 A)公布一種組合式進料分布器，在雙切向進料分布器中加設(shè)雙列葉片進料分布器，對進口的氣體進行分流，減弱氣體對塔底液體的擾動和氣體在塔內(nèi)產(chǎn)生的漩渦現(xiàn)象，但該結(jié)構(gòu)沒有解決塔壁兩側(cè)氣速較低的問題，且存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝成本高等缺點。

煙氣二氧化碳吸收塔中傳質(zhì)主要發(fā)生在填料塔頂部，底部由于吸收劑溫度高導(dǎo)致吸收負荷低，傳質(zhì)效率較低，需要在填料塔中部設(shè)置級間冷卻裝置，但一般設(shè)置塔板將吸收劑引出塔外進行冷卻，包括塔板、板式換熱器和2個循環(huán)泵等設(shè)備，存在投資費用高、流程復(fù)雜等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于煙氣二氧化碳捕集的方形填料塔，解決了填料塔傳質(zhì)效率低、塔內(nèi)氣相分布不均和投資成本高等問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所提供的技術(shù)方案為：

一種用于煙氣二氧化碳捕集的方形填料塔，所述方形填料塔包括位于煙氣出口下端的吸收劑初始分布器、吸收劑初始分布器下端的豎板式填料以及 位于方形填料塔塔底用于通入煙氣二氧化碳的輻射導(dǎo)流式氣體分布器；

所述輻射導(dǎo)流式氣體分布器包括氣體進口管、蝶形底板、蝶形封板和若干輻射導(dǎo)流板；所述蝶形底板與氣體進口管的出口連通；所述輻射導(dǎo)流板沿著氣體進口管的出口徑向設(shè)置于蝶形底板和蝶形封板之間。

所述輻射導(dǎo)流式氣體分布器一般安裝在方形填料塔塔底，而氣體進口管的入口則安裝在方形填料塔的塔壁上。氣體進入氣體進口管后，經(jīng)過輻射導(dǎo)流板，將氣體分成均速的多股氣流，由于蝶形封板軸向限流作用，氣體均勻流向塔壁并與其碰撞后折向塔頂流動，通過對進口氣體徑向分流、軸向限流提高了塔壁兩側(cè)氣體流速，并減弱了氣體在分布器上方產(chǎn)生的漩渦現(xiàn)象，提高氣相均勻度、降低阻力損失。

作為優(yōu)選，所述設(shè)置于蝶形底板和蝶形封板之間的若干輻射導(dǎo)流板中心對稱于氣體進口管的出口中心。

作為優(yōu)選，所述相鄰輻射導(dǎo)流板之間的夾角為5～20度。進一步優(yōu)選，所述位于蝶形底板外邊界中間的相鄰輻射導(dǎo)流板之間的夾角為15～20度。該設(shè)置使得氣體分成均速的多股氣流，減弱了氣體在分布器上方產(chǎn)生的漩渦現(xiàn)象。

作為優(yōu)選，所述蝶形底板和蝶形封板兩者平行且外邊界形狀相同。該設(shè)置能夠防止方形填料塔上端的吸收液進入氣體進口管。

作為優(yōu)選，所述輻射導(dǎo)流板為等高矩形板，所述輻射導(dǎo)流板沿著氣體進口管出口的徑向?qū)挾鹊扔跉怏w進口管的出口邊界到蝶形底板外邊界的距離。該輻射導(dǎo)流板的設(shè)置，提高導(dǎo)流板的導(dǎo)流作用，能夠盡可能使得氣體分成均速的多股氣流。

作為優(yōu)選，所述輻射導(dǎo)流板沿氣體進口管出口的軸向高度h的取值范圍：0.65d≤h≤3d，d為氣體進口管的直徑。通過調(diào)整軸向高度h與氣體進口管的直徑d的關(guān)系，使得經(jīng)過氣體進口管的氣體能夠快速分流。

作為優(yōu)選，所述蝶形底板的外邊界沿著氣體進口管出口的徑向到方形填料塔塔壁的距離Δ均相等。該設(shè)置保證氣體出口到塔器壁面的徑向距離均相同，使得經(jīng)過輻射導(dǎo)流板后的氣體均勻流向塔壁并與其碰撞后折向塔頂流動，防止壁面區(qū)域及邊角區(qū)域的氣體偏流，減小阻力。

作為優(yōu)選，所述蝶形底板的外邊界沿著氣體進口管出口的徑向到方形填料塔塔壁的距離Δ取值范圍：0.4～0.9(a-d)，其中a為方形填料塔橫截面的邊長，d為氣體進口管的直徑。進一步減弱了氣體在分布器上方產(chǎn)生的漩渦現(xiàn)象，提高氣相均勻度、降低阻力損失。

作為優(yōu)選，所述蝶形底板與氣體進口管出口連通處設(shè)有防水環(huán)。防水環(huán)能夠有效得防止吸收液進入氣體進口管。

進一步優(yōu)選，所述防水環(huán)的高度為50～100mm。

作為優(yōu)選，所述方形填料塔的煙氣出口處設(shè)有除霧器。

作為優(yōu)選，所述吸收劑初始分布器包括通入吸收劑的分布管、位于分布管下端的一級槽以及一級槽下端的二級槽；所述一級槽內(nèi)設(shè)有用于收集分布管下流的吸收劑的緩沖槽，一級槽底部還設(shè)有溢流孔；所述二級槽設(shè)有收集溢流孔下流的吸收劑的溢流槽，所述溢流槽兩側(cè)分別設(shè)有擋流板。

作為優(yōu)選，所述豎板式填料通過上端設(shè)有支撐導(dǎo)流鼓包的若干填料片相互堆疊組成；所述填料片設(shè)有貫穿填料片的導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽位于支撐導(dǎo)流鼓包下側(cè)；所述導(dǎo)流槽外側(cè)設(shè)有導(dǎo)流窗。

豎板式填料是由若干填料片，按塔徑要求相互堆疊組合成規(guī)整填料；相鄰填料片通過支撐導(dǎo)流鼓包相抵，形成吸收劑的頂部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，消除來自上層填料的液相不均勻的影響，提高吸收劑在填料片表面的成膜率；豎板式填料采用氣相壓力損失較小的豎直板結(jié)構(gòu)，改善高粘度的CO₂吸收劑流動性較差的問題，并在下部設(shè)置導(dǎo)流窗結(jié)構(gòu)，有利于氣相橫向擴散，降低壓力損失； 豎板式填料下部開設(shè)菱形導(dǎo)流槽，有利于形成雙面液膜和增強吸收劑的湍動性能，提高傳質(zhì)效率。

作為改進，所述填料片由聚丙烯平板壓制成。

作為改進，所述填料片之間相互平行設(shè)置，且相鄰填料片上設(shè)置導(dǎo)流槽的位置相互錯開。便于安裝于填料塔內(nèi)，能夠提高比表面積。

作為改進，所述導(dǎo)流窗的頂部與相鄰的填料片接觸。有利于氣相橫向擴散，降低壓力損失。

作為改進，所述支撐導(dǎo)流鼓包的形狀為棱臺；所述填料片一個側(cè)面上端所有的支撐導(dǎo)流鼓包所占的面積為填料片一個側(cè)面面積的1/6～1/4。進一步改進，所述支撐導(dǎo)流鼓包為四棱臺，鼓包高度為2～10mm，鼓包與豎直方向呈20～60°。該設(shè)置能夠減弱頂部吸收劑往下流動時由于不均勻所引起的放大效應(yīng)。

作為改進，所述支撐導(dǎo)流鼓包依次交錯設(shè)置于填料片上端兩側(cè)面。

作為改進，所述支撐導(dǎo)流鼓包在填料片一側(cè)為凸棱臺，而在填料片另一側(cè)則形成對應(yīng)的凹棱臺。

作為改進，所述填料片上設(shè)置的導(dǎo)流槽之間的間距相同，且間距為5～15mm。

作為改進，所述導(dǎo)流槽為菱形導(dǎo)流槽。進一步優(yōu)選，所述導(dǎo)流槽為正方形，邊長為4～10mm。

作為改進，所述導(dǎo)流窗由兩個對稱設(shè)置的導(dǎo)流片組成，兩個導(dǎo)流片分別設(shè)置于菱形導(dǎo)流槽的下側(cè)邊沿形成向上的開口。該導(dǎo)流窗的設(shè)置，使得吸收劑會沿著導(dǎo)流窗分流于填料片的兩側(cè)面，進一步提高了比表面積、降低了壓降。

作為改進，所述導(dǎo)流窗依次交錯設(shè)置于填料片兩側(cè)面。

作為改進，所述豎板式填料與輻射導(dǎo)流式氣體分布器之間還設(shè)有級間冷卻器和規(guī)整填料；所述規(guī)整填料設(shè)置于級間冷卻器的殼體與方形填料塔塔壁之間。

作為優(yōu)選，所述級間冷卻器包括殼體和多個換熱板對；所述換熱板對相互堆疊設(shè)置于殼體內(nèi)，換熱板對由兩塊對稱的換熱板組成；

所述換熱板對中的兩塊對稱的換熱板之間設(shè)有換熱通道，所述殼體相應(yīng)的設(shè)有與換熱通道連通的冷卻劑入口與冷卻劑出口；相鄰的所述換熱板對之間設(shè)有煙氣吸收通道，所述殼體相應(yīng)的設(shè)有與煙氣吸收通道連通的煙氣入口與吸收劑入口；所述換熱板的兩側(cè)面分別設(shè)有凸起與凹槽。

所述級間冷卻器一般安裝于煙氣吸收塔的中下部，由于煙氣吸收塔中傳質(zhì)主要發(fā)生在吸收塔頂部，吸收液到達吸收塔的底部時溫度過高，會導(dǎo)致吸收負荷低，傳質(zhì)效率降低。設(shè)置級間冷卻器之后，吸收液通過級間冷卻器將溫度控制在最合適的吸收溫度，提高其傳質(zhì)效率。

其次，在換熱板的兩側(cè)面分別設(shè)有凸起與凹槽，能夠增加氣液傳質(zhì)的接觸面積；同時也具有導(dǎo)流的作用，由于吸收劑會在換熱板對外側(cè)面上形成液膜，凸起與凹槽使得液膜均勻的分布在換熱板對外側(cè)面，防止局部液膜過厚降低傳質(zhì)效率。

作為改進，所述凹槽由另一側(cè)的凸起形成，所述凸起與凹槽的高度為2～10mm。該設(shè)置能夠便于換熱板的制備，同時能夠進一步增加氣液傳質(zhì)的接觸面積。作為進一步改進，所述凸起為半圓形凸起。

作為改進，所述換熱板為不銹鋼板片，厚度為0.4～2mm。

作為改進，所述換熱板對中的換熱板上下端分別設(shè)有連接另一個換熱板的內(nèi)封閉折邊。兩塊對稱的換熱板通過內(nèi)封閉折邊上下端相互封閉，與殼體上的冷卻劑入口和冷卻劑出口連通形成換熱通道。

進一步改進，所述內(nèi)封閉折邊的截面為Z字型，該設(shè)置便于安裝固定。

作為改進，所述殼體在煙氣入口與吸收劑入口設(shè)有用于固定內(nèi)封閉折邊的齒形卡槽。齒形卡槽不僅起到固定內(nèi)封閉折邊，使得換熱板對內(nèi)形成封閉的換熱通道，而且便于換熱板對在殼體內(nèi)的安裝于拆卸。

作為改進，所述換熱板對中的換熱板左右側(cè)分別設(shè)有用于連接相鄰換熱板對的外封閉折邊。兩對相鄰的換熱板對通過外封閉折邊使得兩者之間左右側(cè)相互封閉，與殼體上的煙氣入口和吸收劑入口形成煙氣吸收通道，從而實現(xiàn)煙氣吸收通道與換熱通道相互分離。

作為改進，所述外封閉折邊的截面為Z字型。該設(shè)置便于安裝固定，其次，外封閉折邊還起到吸收劑的導(dǎo)流作用。

作為改進，所述煙氣吸收通道的通道間距為4～20mm，幾何比表面積為80～300m²/m³。

作為改進，所述凸起與凹槽依次交錯設(shè)置。進一步增大對吸收劑的導(dǎo)流作用。

作為改進，所述換熱板上的凸起與相鄰的換熱板上的凸起固定。該設(shè)置可以提供整體的牢固度，同時相互固定的凸起也起到對吸收劑的導(dǎo)流作用，進一步均勻分散吸收劑。

作為優(yōu)選，所述級間冷卻器與輻射導(dǎo)流式氣體分布器之間還設(shè)有波紋填料層。進一步優(yōu)選為高液相傳質(zhì)系數(shù)的聚丙烯孔板波紋填料層。

作為優(yōu)選，所述豎板式填料與級間冷卻器之間還設(shè)有吸收劑收集與再分布器。

所述吸收劑收集與再分布器包括吸收劑收集板、吸收劑收集板下端的吸收劑收集器、與吸收劑收集器連通的分布管、位于分布管下端的一級槽以及一級槽下端的二級槽；所述一級槽內(nèi)設(shè)有用于收集分布管下流的吸收劑的緩 沖槽，一級槽底部還設(shè)有溢流孔；所述二級槽設(shè)有收集溢流孔下流的吸收劑的溢流槽，所述溢流槽兩側(cè)分別設(shè)有擋流板。

作為優(yōu)選，所述方形填料塔采用鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)以及玻璃鋼防腐內(nèi)襯，塔身內(nèi)預(yù)埋牛腿支撐與上述的塔內(nèi)件進行連接。

作為優(yōu)選，所述豎板式填料和波紋填料層通過支撐格柵和桁架梁安裝在方形填料塔內(nèi)。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

(1)本發(fā)明所提供的方形填料塔內(nèi)設(shè)有輻射導(dǎo)流式氣體分布器，減弱了煙氣二氧化碳在分布器上方產(chǎn)生的漩渦現(xiàn)象，提高氣相均勻度、降低阻力損失；

(2)本發(fā)明所提供的方形填料塔內(nèi)設(shè)有豎板式填料，填料片、導(dǎo)流槽和導(dǎo)流窗形成傳質(zhì)通道，在三者的配合作用下，經(jīng)過支撐導(dǎo)流鼓包導(dǎo)流后的吸收劑會在填料片兩側(cè)面形成交錯小波紋，提高了比表面積、降低了壓降；

(3)本發(fā)明所提供的方形填料塔內(nèi)設(shè)有級間冷卻器，吸收劑通過級間冷卻器將溫度控制在最合適的吸收溫度，提高其傳質(zhì)效率；

(4)本發(fā)明所提供的方形填料塔采用鋼筋混凝土塔體，降低煙氣二氧化碳捕集設(shè)備的制造成本。

附圖說明

圖1為實施例中方形填料塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例中吸收劑初始分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例中豎板式填料中的填料片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例中豎板式填料中的填料片的右視圖；

圖5為圖3中A區(qū)域的放大圖；

圖6為圖3中B區(qū)域的放大圖；

圖7為實施例中吸收劑收集與再分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為實施例中級間冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為實施例中級間冷卻器殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為實施例中換熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為圖10中C區(qū)域的局部放大圖；

圖12為實施例中局部換熱板對的右視圖；

圖13為實施例中局部換熱板對的俯視圖；

圖14為實施例中輻射導(dǎo)流式氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為實施例中輻射導(dǎo)流式氣體分布器的右視圖；

圖16為實施例中輻射導(dǎo)流式氣體分布器安裝于方形填料塔內(nèi)的俯視圖；

圖17為方形填料塔內(nèi)輻射導(dǎo)流式氣體分布器上方軸向截面速度監(jiān)測點示意圖；

圖18為方形填料塔內(nèi)的氣體流線圖；

圖19為方形填料塔內(nèi)輻射導(dǎo)流式氣體分布器上方軸向的分布不均勻度變化趨勢圖。

其中，1、方形填料塔；101、煙氣出口；102、除霧器；103、第一安裝架；104、第二安裝架；105、富集液出口；2、吸收劑初始分布器；201、分布管；202、一級槽；203、二級槽；204、緩沖槽；205、溢流孔；206、溢流槽；207、擋流板；3、豎板式填料；301、填料片；302、支撐導(dǎo)流鼓包；303、導(dǎo)流窗；304、菱形導(dǎo)流槽；305、導(dǎo)流片；4、吸收劑收集與再分布器；401、吸收劑收集板；402、吸收劑收集器；403、儲液槽；404、吸收劑再分布入口；405、分布管；406、一級槽；407、二級槽；5、級間冷卻器；501、殼體；502、換熱板；503、吸收劑入口；504、煙氣入口；505、冷卻劑入口；506、冷卻 劑出口；507、齒形卡槽；508、冷卻通道；509、煙氣吸收通道；510、內(nèi)封閉折邊；511、外封閉折邊；512、凸起；513、凹槽；6、波紋填料層；7、輻射導(dǎo)流式氣體分布器；701、氣體進口管；702、蝶形底板；703、蝶形封板；704、輻射導(dǎo)流板；705、支撐梁；706、防水環(huán)；707、氣體進口管的出口；708、氣體進口管的入口。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和說明書附圖對發(fā)明進一步說明。

實施例

如圖1所示，方形填料塔1采用鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)以及玻璃鋼防腐內(nèi)襯，方形填料塔1從塔頂?shù)剿滓来伟惭b有除霧器102、吸收劑初始分布器2、豎板式填料3、第一安裝架103、吸收劑收集與再分布器4、級間冷卻器5、波紋填料層6、第二安裝架104、輻射導(dǎo)流式氣體分布器7。

方形填料塔1塔頂設(shè)有煙氣出口101，塔底設(shè)有富集液出口105。除霧器102則安裝在方形填料塔1的煙氣出口101處。

如圖2所示，吸收劑初始分布器2包括通入吸收劑的分布管201、位于分布管201下端的一級槽202以及一級槽202下端的二級槽203。分布管201的吸收劑入口延伸至方形填料塔1外，便于通入吸收劑。一級槽202設(shè)置成H型，形狀尺寸大于分布管201，而一級槽202內(nèi)則設(shè)有用于收集分布管201下流的吸收劑的緩沖槽204，一級槽202底部還設(shè)有溢流孔205；二級槽203設(shè)有收集溢流孔205下流的吸收劑的溢流槽206，溢流槽206設(shè)置成長條形且平行設(shè)置，同時每個溢流槽206兩側(cè)分別設(shè)有擋流板207。

如圖3和4所示，豎板式填料3由多個填料片301平行設(shè)置組成，豎板式填料3安裝于方形填料塔上端，圖中僅給出其中一個填料片301。填料片301為長方形，采用聚丙烯材質(zhì)，形狀根據(jù)方形填料塔1決定。

如圖5所示，填料片301上端兩側(cè)面分別設(shè)置有支撐導(dǎo)流鼓包302，支撐導(dǎo)流鼓包302的形狀為四棱臺，且鼓包高度為4mm，鼓包與豎直方向呈45°，幾何比表面積為275m²/m³。支撐導(dǎo)流鼓包302依次交錯設(shè)置于填料片301上端兩側(cè)面，在填料片301一側(cè)為凸棱臺，而在填料片301另一側(cè)則形成對應(yīng)的凹棱臺。填料片301一個側(cè)面上端所有的支撐導(dǎo)流鼓包302所占的面積為填料片301一個側(cè)面面積的1/5。

豎板式填料3通過填料片301上的支撐導(dǎo)流鼓包302的棱臺面相互固定堆疊而成，兩兩固定的支撐導(dǎo)流鼓包302之間形成導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，使得進入豎板式填料3的吸收劑分布均勻，提高成膜率。

如圖6所示，填料片301還設(shè)有貫穿填料片301的菱形導(dǎo)流槽304，菱形導(dǎo)流槽304為邊長6mm的正方形，菱形導(dǎo)流槽304一排一排依次交錯設(shè)置在填料片301上，使得相鄰菱形導(dǎo)流槽304之間的間距相同且間距為10mm，菱形導(dǎo)流槽304均位于支撐導(dǎo)流鼓包302下側(cè)。

相鄰填料片301之間的導(dǎo)流槽304的開設(shè)位置是不同的，因此豎板式填料3由具有兩種不同形狀的填料片301依次交錯組成。將相鄰填料片301上設(shè)置菱形導(dǎo)流槽304的位置相互錯開，而支撐導(dǎo)流鼓包302的高度為導(dǎo)流窗303高度的一半，使得導(dǎo)流窗303的頂部與相鄰的填料片301接觸。

而菱形導(dǎo)流槽304外側(cè)則設(shè)有導(dǎo)流窗303，且導(dǎo)流窗303依次交錯設(shè)置于填料片301的兩側(cè)面。導(dǎo)流窗303由兩個對稱設(shè)置的導(dǎo)流片305組成，導(dǎo)流片305為三角形，兩個導(dǎo)流片305分別設(shè)置于菱形導(dǎo)流槽304的下側(cè)邊沿形成向上的開口。填料片301、菱形導(dǎo)流槽304和導(dǎo)流窗303形成傳質(zhì)通道，在三者的配合作用下，經(jīng)過支撐導(dǎo)流鼓包302導(dǎo)流后的吸收劑會在填料片301兩側(cè)面形成交錯小波紋，提高了比表面積、降低了壓降，同時降低了制造成 本。

豎板式填料3通過第一安裝架103固定安裝在第一安裝架1內(nèi)，第一安裝架103由支撐格柵和桁架梁組成。

如圖7所示，吸收劑收集與再分布器4包括吸收劑收集板401、吸收劑收集板401下端的吸收劑收集器402、與吸收劑收集器402連通的分布管405、位于分布管405下端的一級槽406以及一級槽406下端的二級槽407，由于與吸收劑收集器402連通的分布管405、下部的一級槽406和二級槽407結(jié)構(gòu)與吸收劑初始分布器2中的相同，此處不再累述。吸收劑收集器402四周與塔壁圍城儲液槽403，由于吸收劑收集板401設(shè)置成Z字形，且下側(cè)折邊還設(shè)有導(dǎo)流槽，將吸收劑導(dǎo)流到儲液槽403內(nèi)，隨著液面的上升，吸收劑再進入分布管405中。

如圖8所述，級間冷卻器5安裝在方形填料塔1的中下部，級間冷卻器5包括殼體501和多個換熱板對，規(guī)整填料設(shè)置于級間冷卻器的殼體501與方形填料塔1的塔壁之間，用于填充空隙(圖中未給出)。換熱板對相互堆疊設(shè)置于殼體501內(nèi)，換熱板對由兩塊對稱的換熱板502組成，換熱板502為不銹鋼板片，厚度為1mm。

如圖9所示，殼體501為長方體，具體的形狀根據(jù)方形填料塔1決定。殼體501上下側(cè)面開口，上側(cè)開口作為吸收劑入口503和煙氣出口，下側(cè)開口作為煙氣入口504和吸收劑出口。殼體501左右側(cè)分別設(shè)有圓形開口，右側(cè)圓形開口作為冷卻劑入口505，左側(cè)圓形開口作為冷卻劑出口506，左右圓形開口分別安裝到方形填料塔1塔壁用于連通循環(huán)冷卻水。

如圖10～13所示，級間冷卻器5中的換熱板502形狀大小都相同，通過兩塊對稱的換熱板502平行安裝組成換熱板對，而換熱板對再依次堆疊設(shè)置在殼體501內(nèi)，換熱板對的安裝方向分別垂直于殼體501上下側(cè)面開口以及 殼體501左右側(cè)圓形開口。

換熱板502的兩側(cè)面分別設(shè)有凸起512與凹槽513，凹槽513由另一側(cè)的凸起512形成，且凸起512與凹槽513的高度為4mm。。針對換熱板502的外側(cè)面，間隔設(shè)置第一排凹槽513，第二排設(shè)置凸起512，依此順序交錯進行設(shè)置。換熱板502上的凸起512與相鄰的換熱板502上的凸起512固定，此時換熱板502外側(cè)面的凸起512高度等于外封閉折邊511的高度，而換熱板502內(nèi)側(cè)面的凹槽513高度也等于內(nèi)封閉折邊510的高度。相互固定的凸起512也起到對吸收劑的導(dǎo)流作用，進一步均勻分散吸收劑。

換熱板對中的換熱板502上下端分別設(shè)有連接另一個換熱板502的內(nèi)封閉折邊510。兩塊對稱的換熱板502通過內(nèi)封閉折邊510上下端相互封閉，與殼體501上的冷卻劑入口505和冷卻劑出口506連通形成冷卻通道508。內(nèi)封閉折邊510的截面為Z字型，而殼體501在煙氣入口504與吸收劑入口503設(shè)有用于固定內(nèi)封閉折邊510的齒形卡槽507。齒形卡槽507不僅起到固定內(nèi)封閉折邊510，使得換熱板對內(nèi)形成封閉的冷卻通道508，而且便于換熱板對在殼體501內(nèi)的安裝于拆卸。

換熱板對中的換熱板502左右側(cè)分別設(shè)有用于連接相鄰換熱板對的外封閉折邊511，外封閉折邊511的截面為Z字型，對吸收劑具有導(dǎo)流作用。兩對相鄰的換熱板對通過外封閉折邊511使得兩者之間左右側(cè)相互封閉，與殼體501上的煙氣入口504和吸收劑入口503形成煙氣吸收通道509，煙氣吸收通道509的通道間距為12mm，幾何比表面積為190m²/m³，從而實現(xiàn)煙氣吸收通道509與冷卻通道508相互分離。

級間冷卻器5下端安裝有波紋填料層6，波紋填料層6為高液相傳質(zhì)系數(shù)的聚丙烯孔板波紋填料層。同時，波紋填料層6通過第二安裝架104安裝固定在方形填料塔1，第二安裝架104包括支撐格柵和桁架梁。

如圖14～16所述，輻射導(dǎo)流式氣體分布器7包括氣體進口管701、蝶形底板702、蝶形封板703和若干輻射導(dǎo)流板704。

輻射導(dǎo)流式氣體分布器7安裝在方形填料塔1內(nèi)部，氣體進口管701為90度的兩通管，直徑為d＝760mm，氣體進口管的入口708固定安裝于方形填料塔1一側(cè)的塔壁，而氣體進口管的出口707則焊接于蝶形底板702，使得氣體進口管701與蝶形底板702連通。蝶形底板702四個角分別通過螺紋固定于兩個支撐梁705，而支撐梁705則固定安裝于方形填料塔1的塔壁上的牛腿支撐結(jié)構(gòu)(圖中未給出)，起到固定整體分布器的作用。蝶形底板702與氣體進口管的出口707連通處設(shè)有防水環(huán)706，防水環(huán)706的高度為75mm。

如圖16可知，氣體進口管的出口707位于方形填料塔1中心，而蝶形底板702也設(shè)置于方形填料塔1中心。

輻射導(dǎo)流板704沿著氣體進口管出口707的徑向設(shè)置于蝶形底板702和蝶形封板703之間，輻射導(dǎo)流板704位于氣體進口管的出口707邊界外側(cè)，垂直于氣體進口管的出口707邊界的切線，且所有輻射導(dǎo)流板704組成的形狀中心對稱于氣體進口管的出口707中心，其中蝶形底板702和蝶形封板703兩者平行且外邊界形狀相同。輻射導(dǎo)流板704的形狀為等高矩形板，高度為1.5d，數(shù)量為32塊，通過焊接垂直固定于蝶形底板702和蝶形封板703之間。位于蝶形底板702四個外邊界中間的兩塊輻射導(dǎo)流板704之間的夾角為20度，其余輻射導(dǎo)流板704之間的夾角為10度。

輻射導(dǎo)流板704沿著氣體進口管出口707的徑向?qū)挾鹊扔跉怏w進口管的出口707邊界到蝶形底板702外邊界的距離；同時，蝶形底板702的外邊界沿著氣體進口管出口707的徑向到方形填料塔1塔壁的距離Δ均相等，圖16中Δ1＝Δ2＝Δ3，保證氣體出口到方形填料塔1壁面的徑向距離均相同，使得經(jīng)過輻射導(dǎo)流板704后的氣體均勻流向塔壁并與其碰撞后折向塔頂流動，防止 壁面區(qū)域及邊角區(qū)域的氣體偏流，減小阻力。

性能測試

利用Fluent軟件對具體實施例中的方形填料塔1內(nèi)流場進行模擬，分析氣體流經(jīng)輻射導(dǎo)流式氣體分布器7壓力損失與輻射導(dǎo)流式氣體分布器7上方氣速分布不均勻度。

在該模擬條件下，空氣在輻射導(dǎo)流式氣體分布器7內(nèi)流動過程中壓力變化可以忽略不計，因此將空氣視為不可壓縮流體?？諝庠谒鲀?nèi)空氣呈湍流流動，采用連續(xù)性方程、雷諾平均N-S方程、湍動能k及湍動能耗損率ε的輸運方程來描述。分布器進口管氣體按照充分發(fā)展的湍流考慮，采用速度進口邊界條件u＝8m/s；出口采用壓力邊界出口；并采用標準壁面函數(shù)計算近壁網(wǎng)格上的各物理量。

1、阻力損失Δp數(shù)值分析

阻力損失Δp定義為：氣體分布器進口與分布器上方某截面處的壓力差。Δp＝p_in-p_out，式中，p_in為氣體分布器進口壓力，p_out為分布器上方某截面壓力。通過模擬發(fā)現(xiàn)，氣體分布器進出口壓力損失Δp＝55Pa。

2、氣速分布不均勻度M_f數(shù)值分析

分布器的分布性能采用氣速分布不均勻度來表征，n為分布器上方界面氣速監(jiān)測點個數(shù)。

具體的步驟：在分布器上方(Z＝0～1.5m處)取一軸向截面，在此截面上等間距取49個速度監(jiān)測點(見附圖17)，u_i表示氣體分布器在該截面處第i個點的軸向速度值，表示氣體分布器某特定截面處n個速度點的速度平均值。提取fluent軟件中49個速度監(jiān)測點的軸向速度值，并根據(jù)上述公式計算 氣速分布不均勻度M_f。

如附圖18所示，氣體經(jīng)過分布器的導(dǎo)流和均流作用，在分布器上方流線分布均勻，基本消除渦流現(xiàn)象。在分布器上方Z＝0.1/0.2/0.3/0.4m處截取軸向截面，在各截面上按照圖5設(shè)置7×7個速度監(jiān)測點，并計算各截面上的氣速不均勻度M_f。從圖19可以看出，氣速分布不均勻度M_f隨高度Z增大而降低，即氣速分布越來越均勻；在Z＝0.3m處，氣速不均勻度為0.5，符合常規(guī)塔器對氣體分布器的要求。