CN101362043A - 工业炉窑脱硫除尘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业炉窑脱硫除尘方法，具有如下步骤：①将工业炉窑脱硫除尘装置的烟气进口与工业炉窑的烟气出口相连通。②将冷却水泵入进水管，由水流分配器进入接触式冷却喷淋装置中，呈喷淋状落下进入喷淋区，下落后沿排污管排出。③工业炉窑所产生的烟气从壳体的烟气进口由下至上进入工业炉窑脱硫除尘装置，先与阻挡帽与环形底板之间的冷却水相接触、再与接触式冷却喷淋装置落下的喷淋状冷却水相接触进行热交换。④热交换后，使水蒸汽产生相变而成为液态的水滴，在相变中邻近的二氧化硫被水滴吸收、邻近的微小烟尘颗粒被水滴有效吸附。本发明的工业炉窑脱硫除尘方法不仅除尘效果好、脱硫效率高，而且能耗低、设备投资少、运行成本低。

Description

工业炉窑脱硫除尘方法

技术领域

本发明属于大气环境保护技术领域，具体涉及一种工业炉窑脱硫除尘方法。

背景技术

工业炉燃烧产物对大气造成了严重的污染，影响了人类的生存和生活质量，例如工业炉燃料中的硫在大气中形成了酸雨，造成了农业的减产，工业炉排出的有害微小粉尘影响人类的健康，污染环境。因此，世界各国对各种工业炉的排放限制越来越严格，都制订了工业炉窑排放标准。

工业炉窑的脱硫除尘方法主要分为三类，一类是干法除尘，它是利用烟尘的重力、惯性力、离心力或借助于外界电场产生的静电引力或经过过滤物的作用，将烟尘捕集，达到除尘净化烟气的目的，但是该方法不能去除烟气中的有害气体；另一类是湿法除尘，它是利用水在冲天炉中与烟气作相对运动，烟气中的烟尘和有害气体分子与水的接触过程中，所发生的惯性碰撞、阻拦作用、扩散溶解作用以及水分子的凝聚作用，使烟气中的烟尘相互结合，逐步形成较大的粒子而被捕集，同时也使烟气中的有害气体溶入到水中而被捕集。上述两类方法除尘效果不好，脱硫效率不高，特别是去除微颗粒的能力较差。还有一类是干湿法除尘，该方法将干法除尘和湿法除尘组合起来，提高了除尘效率，但是这种组合方法存在设备投资大、能耗高、运行成本高的问题。

冲天炉是铸造企业传统的设备，提供熔化的金属液供浇注；其原理是利用焦炭燃烧产生的热量熔化金属；由于维护和运行成本低，同时存在化学增碳的过程，到目前为止，冲天炉仍在广泛使用。但冲天炉排出的烟气中含有大量的对人体有害的颗粒粉尘和含硫的氧化物气体，严重影响了铸造厂附加居民的生活环境，一直以来，冲天炉的脱硫除尘是铸造厂环境治理的重点项目，许多企业投入大量的人力和资金开发冲天炉的脱硫除尘技术。

目前用于冲天炉的脱硫除尘方法有二类，一类是水幕除尘方法，在冲天炉的上方设置一个水喷头，利用高压水横向喷出水幕，冲天炉的高温炉气穿过水幕时，较大的颗粒与水幕碰撞吸水而与水混合，随水流入排污池，炉气中部分硫的氧化物被水吸收成为硫酸从炉气中分离；由于水膜的厚度小，这类方法仅能除去大颗粒，冲天炉烟气中的微颗粒和大部分硫氧化物气体仍然排入大气中，同时，形成水膜的高压水需要大的能源消耗，运行成本较高。

另一类是组合方法，用大功率引风机把冲天炉的烟气首先引入旋风式除尘器，利用旋风式除尘器的降温作用和除尘作用，去除烟气中的大颗粒，降低烟气温度；然后把炉气引入布袋除尘器，去除烟气中的微小颗粒，再经水喷淋吸收部分二氧化硫，并进一步除尘。这类方法可去除冲天炉烟气中的有害颗粒，消除烟气中的部分有害气体，但这类除尘器投资大动力消耗高、运行成本高。

纵上所述，目前用于冲天炉的除尘方法或者除尘效果达不到国家的排放标准，或者投资大，运行成本高，中小铸造企业无法承担除尘成本。与此同时，人们的环保意识不断提高，对冲天炉等工业窑炉的排放要求越来越高，国家正在制订越来越严格的排放标准。

发明内容

本发明的目的在于针对上述脱硫除尘方法的不足，提供一种不仅除尘效果好、脱硫效率高，而且能耗低、设备投资少和运行成本低的工业炉窑脱硫除尘方法。

本发明的技术构思是：由通常的水作为冷却水由上至下与由下至上的产生于工业窑炉的热气体充分接触而进行能量与物质的交换，目的是采用较少的冷却水能够吸附较多的烟尘和二氧化硫。一是通过使冷却水尽量分散以及增加流动的距离而改变冷却水的分布状态，控制热气体的流动方向、流动距离和流动速度，而使气液两相充分接触，在两者充分接触的过程中，冷却水直接吸附热气体中的烟尘和二氧化硫。二是通过多道装置进行热量交换，利用相变的手段进行除尘和脱硫：先是利用刚与冷却水接触的热气体的温度较高的特点，使喷淋状的冷却水中的一部分汽化成水蒸气，而使热气体成为既含有烟气又含有水蒸气的混合气；在混合气经过后道装置冷却后使得其中的水蒸气相变成为小液滴，由于在相变前水蒸气与烟气和二氧化硫气体混合得较好，所以在相变中不仅可有效吸收一部分二氧化硫，而且可高效率地吸附了烟气中的微小颗粒；随着小液滴的不断形成，其中的一部分不断聚合成较大的液滴并形成水流后再与冷却水合流而带走所含的二氧化硫和烟尘颗粒。

实现本发明目的的技术方案是：一种工业炉窑脱硫除尘方法，具有如下步骤：①将工业炉窑脱硫除尘装置的烟气进口与工业炉窑的烟气出口相连通，该工业炉窑脱硫除尘装置包括上端开口而与大气相通的壳体，还包括进水管、排污管、水流分配器、接触式冷却喷淋装置和阻挡帽。壳体具有烟气进口、环形底板和环形侧板，烟气进口位于环形底板的中央，环形底板与环形侧板密闭连接在一起且位于环形侧板的下方。环形底板按内高外低的方式倾斜设置，且环形底板上设有位于最低处的出水口，该出水口与排污管的进水口密闭连接。壳体上的烟气进口即为工业炉窑脱硫除尘装置的烟气进口。阻挡帽是朝下的表面为圆锥形的结构件。水流分配器、接触式冷却喷淋装置和阻挡帽按照从上至下的顺序设置在壳体中。进水管的出水口与水流分配器的进水口密闭连接。水流分配器包括集水箱以及进水口设置在集水箱上部的6～12根出水管。各出水管的出水口朝向接触式冷却喷淋装置。接触式冷却喷淋装置的下端、阻挡帽的上表面、壳体的环形底板的上表面以及壳体的环形侧板的内表面之间所围绕的空间为喷淋区。②通过水泵将冷却水泵入进水管，冷却水流出进水管后，进入水流分配器的集水箱中，再经过水流分配器的出水管而进入接触式冷却喷淋装置中，冷却水在重力作用下由上至下经过接触式冷却喷淋装置后呈喷淋状落下，进入喷淋区。一部分冷却水落下至阻挡帽的上表面，再沿阻挡帽的上表面从其边沿呈水幕状落下至壳体的环形底板上，另一部分冷却水从阻挡帽与壳体的环形侧板之间所形成的通道中落下直接到达壳体的环形底板上，这些落至壳体的环形底板上的冷却水沿环形底板流入排污管后，沿排污管排出工业炉窑脱硫除尘装置外。③工业炉窑所产生的烟气从壳体的烟气进口由下至上进入工业炉窑脱硫除尘装置，因上方的阻挡帽的阻挡而先与四周的位于阻挡帽与壳体的环形底板之间的水幕状的冷却水相接触、再穿过水幕进入壳体内的喷淋区而与接触式冷却喷淋装置落下的喷淋状冷却水相接触。这一过程中，喷淋状冷却水的大部分吸附烟气中的一部分烟尘颗粒和吸收烟气中的一部分二氧化硫后，下落到壳体的环形底板上后流入排污管，沿排污管排出工业炉窑脱硫除尘装置外。喷淋状冷却水的一小部分则与烟气进行热交换而吸热产生相变、成为水蒸气，在烟气的带动下水蒸气在流动中与烟气混合而成为混合气。④当混合气向上进入接触式冷却喷淋装置后，混合气与进入接触式冷却喷淋装置的冷却水相接触，而使混合气中的水蒸气与冷却水进行热交换而吸热，使水蒸汽产生相变而成为液态的水滴，在相变中邻近的二氧化硫被水滴吸收、邻近的微小烟尘颗粒被水滴有效吸附，这些水滴在下落中与冷却水汇合，呈喷淋状冷却水由接触式冷却喷淋装置下落而进入喷淋区而重复步骤③中冷却水的过程。

上述步骤①中的接触式冷却喷淋装置为列管接触式冷却喷淋装置，该列管接触式冷却喷淋装置具有列管和2块管板。2块管板分为上管板和位于上管板下方的下管板。列管的各单管相互平行且竖向设置，每根单管的管体上下端均开口，列管的每根单管穿过上管板上相应的管孔和下管板上相应的管孔，每根单管的管体的上端头位于上管板的上方，每根单管的管体的下端头位于下管板的下方。列管的每根单管的管体与上管板密封固定连接，上管板与壳体的环形侧板的内壁密封固定连接。列管的每根单管的管体还与下管板焊接固定在一起，且每根单管与下管板的相应管孔的部分孔壁之间留有间隙。下管板焊接固定在壳体的环形侧板上。步骤①中所述的水流分配器的出水管中包括出水口位于上管板边缘部位且位于上管板上方的上出水管、以及包括出水口位于上管板与下管板之间的下出水管。步骤②中冷却水经过水流分配器的出水管而进入接触式冷却喷淋装置时，一部分冷却水经过上出水管落至接触式冷却喷淋装置的上管板上，当冷却水的水位到达列管的各单管的上端口的高度时，则冷却水进入各单管中而沿各单管的内壁流下。另一部分冷却水流经过下出水管进入上管板与下管板之间的区域，然后再流过下管板的管孔的孔壁与相应的单管外壁之间的间隙、沿各单管的外壁流下。这些沿单管的外壁流下的冷却水与上述沿着单管内壁流下的冷却水在单管下端汇聚后，呈喷淋状落下至喷淋区。对冷却水的流量进行控制，使落至下管板上的冷却水量在开始的一段时间大于沿下管板的管孔的孔壁与相应的单管外壁之间的间隙流下的冷却水量，而使上管板与下管板之间的区域中的冷却水具有一定的高度，直至进出水量达到平衡。步骤④中当烟气与水蒸气的混合气向上进入接触式冷却喷淋装置后，一部分混合气直接进入列管的各单管的内腔，而与进入接触式冷却喷淋装置的各单管的内腔中的冷却水膜相接触，另一部分混合气则进入列管的各单管之间的空间而与沿各单管外壁流下的冷却水膜相接触。直接进入单管的内腔中的混合气向上与冷却水膜相接触而被这些冷却水吸附混合气中的烟气中的一部分烟尘颗粒和吸收混合气中的烟气中的一部分二氧化硫、一部分水蒸汽释放热量而成为水滴落下，其余混合气继续向上运动而通过单管的位于上管板与下管板之间的管段，混合气中的水蒸汽在此管段中因大量吸热而成为水滴下落，在下落过程中则与管中的冷却水膜汇合而流出单管呈喷淋状落下。进入列管的各单管之间的空间的混合气在与冷却水膜相接触后，冷却水膜吸附混合气的烟气的一部分烟尘颗粒和一部分二氧化硫而沿着单管外壁继续呈水膜流下，混合气的一部分水蒸汽与冷却水膜接触后释放热量而成为水滴与冷却水膜汇合而一同流下离开单管呈喷淋状落下。

上述步骤①中的脱硫除尘器还包括6～20块设置在喷淋区中且位于阻挡帽上方的旋流导向板。每块旋流导向板的形状相同，均为一块四边形的板，其上边缘为水平状，其内边缘和外边缘均与上边缘形成90°夹角，且外边缘长度大于内边缘的长度，从而下边缘呈内高外低的倾斜状，倾斜角γ为20～35°。各旋流导向板的板体由其外侧边缘焊接固定在壳体的环形侧板上，且所处的高度位置相同。在同一高度上，各旋流导向板的板体与经过其外侧边缘的壳体的直径方向呈5～15°的夹角，以及各旋流导向板的外侧边缘按照与竖直方向呈20～40°的夹角设置，从而使各旋流导向板的内侧边缘在不同的高度上围绕相应一个假想圆设置，该假想圆的直径的大小范围为壳体的直径的20％～30％。步骤②中，由接触式冷却喷淋装置呈喷淋状下落至喷淋区中的冷却水的大部分先落在旋流导向板上，其余落在阻挡帽的上表面的中央部位。落在旋流导向板上的冷却水沿着相应的旋流导向板的板体流下落至阻挡帽的上表面上或直接落下至壳体的环形底板上。步骤③中，烟气以一定流速穿过阻挡帽所形成的水幕而进入喷淋区后，则在旋流导向板的导向作用下，烟气在与喷淋状冷却水和水雾逆向相互混合中沿着导向板旋转向上而形成含有烟气和水蒸气的旋流向上的混合气。混合气会被冷却水冷却降温并以其中的一部分烟尘为核心凝结为小液滴，相当多的烟尘将随着液滴汇成水流被冷却水带走向下流动。其余混合气则以旋流向上的方式进入接触式冷却喷淋装置中。

上述步骤①中的脱硫除尘器还包括鳞板网雾化装置。鳞板网雾化装置设置在喷淋区中且位于接触式冷却喷淋装置与旋流导向板之间。鳞板网雾化装置包括网状底板和各个雾化筒竖向平行紧密排列在网状底板上组成。各雾化筒由钢制的菱形孔网板绕成圆筒状构成。步骤②中，由接触式冷却喷淋装置呈喷淋状下落至喷淋区中的冷却水先落在鳞板网雾化装置上，再由鳞板网雾化装置下落，其中冷却水的大部分落在旋流导向板上，其余落在阻挡帽的上表面的中央部位。步骤③中，经过旋流导向板形成的旋流向上的混合气先以旋流式向上的方式经过鳞板网雾化装置，在与鳞板网雾化装置的各雾化筒相接触而与其交换热量，以及对喷淋状冷却水进行旋转冲击后使冷却水产生部分雾化后，继续旋转上升而进入接触式冷却喷淋装置中。混合气会被冷却水冷却降温并以其中的一部分烟尘为核心凝结为小液滴，相当多的烟尘将随着液滴汇成水流被冷却水带走向下流动。

上述步骤①中的阻挡帽为上表面设有水流旋转部件的阻挡帽。阻挡帽包括帽体和水流旋转部件。水流旋转部件包括圆台形壳体和焊接固定在圆台形壳体下表面上的6～12块条状连接板，条状连接板的形状为渐开线形。水流旋转部件的各条状连接板呈中心对称设置在圆台形壳体上，且水流旋转部件由其各连接板的下端面焊接固定在帽体的上表面上。圆台形壳体的下边沿超出帽体，其大小s为帽体的直径的5％～10％。步骤②中，由鳞板网雾化装置呈喷淋状下落的冷却水的大部分先落在旋流导向板上，其余落在阻挡帽的帽体的上表面的中央部位。落在帽体的上表面的中央部位的冷却水沿帽体的上表面并在连接板的限制下流下，再在帽体的边沿呈水幕状落下至环形底板上。落在旋流导向板上的冷却水沿着相应的旋流导向板的板体流下落至阻挡帽的圆台形壳体的上表面上或直接落下至壳体的环形底板上，落在圆台形壳体的上表面上的冷却水沿着圆台形壳体的边沿呈另一个水幕状落下至环形底板上。步骤③中，烟气以一定流速穿过阻挡帽的帽体所形成的内层水幕后，大部分烟气穿过外层水幕而进入壳体内腔中的喷淋区。其余烟气从帽体、圆台形壳体以及连接板之间形成的夹层中通过而进入壳体内腔中的喷淋区，烟气在通过所述夹层时，也可以与逆向的冷却水交换能量与物质，使得烟气成为含有水蒸气的混合气，使得冷却水吸附一部分烟尘和二氧化硫。

上述步骤①中的工业炉窑脱硫除尘装置还包括1个抽风机，抽风机处于壳体内且位于壳体的上端开口处，从而使得步骤②至步骤④的各步骤中，在需要减少内部的阻力时，可启动抽风机而使烟气流通顺畅，不堵塞。

上述步骤②中通过水泵泵入进水管的冷却水的pH值为8～12。

本发明的积极效果是：

(1)本发明中所采用的接触式喷淋冷却装置在使用中从其上部加入冷却水，而在其下部则流出喷淋状冷却水，这些喷淋状冷却水落下时则进入下方的空间，烟气进入该空间后首先与喷淋状冷却水相互接触而脱去一部分二氧化硫和除去一部分烟尘，同时使一部分冷却水汽化成为水蒸汽，水蒸汽则与烟气混合成混合气，然后混合气进入接触式喷淋冷却装置而与接触式喷淋冷却装置中的冷却水相互接触而脱去混合气中的一部分二氧化硫和除去一部分烟尘，与此同时混合气中的水蒸汽被冷却而相变成水，在水蒸汽的相变过程中也吸收了一部分二氧化硫以及带走了颗粒较小的烟尘，从而本发明的装置不仅在先后两个阶段都可进行脱硫和除尘，从而使烟气与冷却水的接触时间较长，而且通过直接接触和相变两种方式在接触式喷淋冷却装置中进行脱硫和除尘，从而使除尘效率较高。如果所加入的冷却水是pH值为8～12的碱性水的话，则脱除二氧化硫的效率可达98％以上，甚至可以非常接近100％。

(2)本发明的方法中采用的工业炉窑脱硫除尘装置一方面可以直接连接在冲天炉等工业炉窑的炉体或烟道上，对于不同结构和形状的炉体或烟道一般还需制作一个相对应的筒状连接件，通过该连接件将本发明的装置安装在有关工业炉窑的炉体或烟道上，因而本发明的脱硫除尘装置的使用范围较为广阔。

(3)本发明的方法结构简单，与组合式除尘方法相比，不需要大功率的引风设备，与单一的水幕除尘方法相比，也不需要高压水，因而不仅设备投资少、与组合式除尘方法相比可节省投资60％以上，而且能源消耗较低，运行成本也较低，适于大面积推广使用。另外，本发明的方法也可以添加在现有的除尘装置上以提高除尘和脱硫效果。

(4)本发明的方法中采用的工业炉窑脱硫除尘装置的阻挡帽在使用中有两个作用，一是对上升的烟气进行阻挡并使其从阻挡帽与壳体之间的通道进入壳体内腔中的喷淋区，二是可以对从上方落下的冷却水进行阻挡，不但防止冷却水落入炉体或烟道中，而且使冷却水沿阻挡帽的上表面流下而落至壳体的环形底板上。在冷却水落至环形底板的过程中，则与烟气进行了第一次的相互接触。当本发明的阻挡帽为一倒置的圆锥形壳体时，则还可使下落至阻挡帽的冷却水在落下至环形底板时，形成一个圆环形的水幕。当阻挡帽的帽体的上表面设置水流旋转部件后，从上方落下的水流则可沿渐开线形状的连接板从帽体上继续落下，不但可以延长水流在阻挡帽上流过的距离，而且对水流进行了均匀的分流。圆台形壳体的下边沿超出帽体，则一方面使得阻挡帽可以形成内外两层水幕，另一方面使得穿过内层水幕的一部分烟气从帽体、圆台形壳体以及连接板之间形成的夹层中通过而进入壳体内腔中的喷淋区，烟气在通过所述夹层时，也可以与逆向的冷却水交换能量与物质，使得烟气成为含有水蒸气的混合气，使得冷却水吸附一部分烟尘和二氧化硫。

(5)本发明的方法中采用的工业炉窑脱硫除尘装置的进水方式有两种。一种是直接采用进水管将冷却水引入接触式冷却喷淋装置中；在接触式冷却喷淋装置为具有上下两块管板的列管接触式冷却喷淋装置的情况下，用一根上进水管和1～3根下进水管将冷却水分别送入上管板上和上管板与下管板之间。

另一种进水方式是采用水流分配器的形式，先通过一根进水管将冷却水引入水流分配器的集水箱中，再通过出水管将冷却水引入接触式冷却喷淋装置中。后一种方式可以使进入脱硫除尘器中的冷却水有一个缓冲的场所，然后由集水箱通过多根出水管将冷却水引导至上管板上，还可以在多根出水管中设置1～2根专门的出水管，将其出水口设置在上管板和下管板之间。

这两种进水方式中，待上管板上的冷却水漫过列管的单管的上端则可进入列管的单管中，然后沿单管内壁呈水膜状流下；而流入上管板和下管板之间的冷却水则从列管各单管与下管板之间的间隙中沿着单管外壁呈水膜流下；而混合气则由下而上与流经各管体内外壁的冷却水相接触，不仅可保持混合气向上流动的畅通，而且具有较大的气与水的接触面积。另外，上管板与下管板之间以及列管的各单管之间的空间区域则是传导式冷却区，也就是说由下进水管加入的冷却水还对流经列管的管内的混合气起到进一步的冷却作用。

(6)当本发明的方法中采用的工业炉窑脱硫除尘装置设置旋流导向板，若烟气以一定流速穿过阻挡帽所形成的水幕进入喷淋区后，则在旋流导向板的导向作用下，烟气在与水流和水雾逆向相互混合中沿着导向板旋转向上而形成含有烟气和水蒸气的混合气旋流。不仅延长了烟气与水流和水雾的混合时间，而且混合气会被冷却水冷却降温并以其中的一部分烟尘为核心凝结为小液滴，相当多的烟尘将随着液滴汇成水流被带走。

(7)当本发明的方法中采用的工业炉窑脱硫除尘装置设置鳞板网雾化装置后，在烟气穿过该鳞板网雾化装置的过程中，喷淋状冷却水从接触式喷淋冷却装置流出而落至鳞板网雾化装置的各个雾化筒上，而烟气与水雾的混合气在向上的过程中则不仅与雾化筒相接触而被冷却，而且与冷却水直接接触而被冷却，也使部分冷却水雾化，从而有利于除尘和脱硫。

(8)当本发明的方法中采用的工业炉窑脱硫除尘装置设置抽风机后，可以在需要时减少内部的阻力，使烟气流通顺畅，不堵塞。

附图说明

图1为本发明的方法所采用的脱硫除尘装置的结构示意图；

图2为图1中管板的结构示意图；

图3为图1中鳞板网雾化装置的结构示意图；

图4为图1中旋流导向板的结构示意图；

图5为图1中阻挡帽的水流旋转部件结构示意图；

图6为图1中的水流分配器的结构示意图。

位号表：

脱硫除尘装置1、

壳体11、烟气进口11-1、环形底板11-2、环形侧板11-3、喷淋区11-4、

进水管12、抽风机18、排污管19、

水流分配器2、集水箱21、出水管22、上出水管22-1、下出水管22-2、

接触式冷却喷淋装置4、列管41、上管板42、管孔42-1、下管板43、管孔43-1、

鳞板网雾化装置5、网状底板51、雾化筒52、

旋流导向板6、

阻挡帽7、帽体71、水流旋转部件72、圆台形壳体72-1、条状连接板72-2、

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例的工业炉窑脱硫除尘方法具有如下步骤：

①将工业炉窑脱硫除尘装置1的烟气进口与工业炉窑的烟气出口相连通，该工业炉窑脱硫除尘装置1包括上端开口而与大气相通的壳体11，还包括进水管12、排污管19、抽风机18、水流分配器2、接触式冷却喷淋装置4和阻挡帽7。

抽风机18处于壳体11内且位于壳体11的上端开口处，从而使得在需要减少内部的阻力时，可启动抽风机18而使烟气流通顺畅，不堵塞。

壳体11的直径为2.6m。壳体11具有烟气进口11-1、环形底板11-2和环形侧板11-3，烟气进口11-1位于环形底板11-2的中央，环形底板11-2与环形侧板11-3密闭连接在一起且位于环形侧板11-3的下方。环形底板11-2按内高外低的方式倾斜设置，且环形底板11-2上设有位于最低处的出水口，该出水口与排污管19的进水口密闭连接。壳体11上的烟气进口11-1即为工业炉窑脱硫除尘装置1的烟气进口。阻挡帽7是朝下的表面为圆锥形的结构件。水流分配器2、接触式冷却喷淋装置4和阻挡帽7按照从上至下的顺序设置在壳体11中。进水管12的出水口与水流分配器2的进水口密闭连接。水流分配器2包括集水箱21以及进水口设置在集水箱21上部的8根出水管22。出水管22中包括出水口位于上管板42边缘部位且位于上管板42上方的上出水管22-1、以及包括出水口位于上管板42与下管板43之间的下出水管22-2(见图6)。

接触式冷却喷淋装置4的下端、阻挡帽7的上表面、壳体11的环形底板11-2的上表面以及壳体11的环形侧板11-3的内表面之间所围绕的空间为喷淋区11-4。

接触式冷却喷淋装置4为列管接触式冷却喷淋装置，该列管接触式冷却喷淋装置4具有列管41和2块管板。2块管板分为上管板42和位于上管板42下方的下管板43。列管41的各单管相互平行且竖向设置，每根单管的管体上下端均开口，列管41的每根单管穿过上管板42上相应的管孔42-1和下管板43上相应的管孔43-1(见图2)，每根单管的管体的上端头位于上管板42的上方，每根单管的管体的下端头位于下管板43的下方。列管41的每根单管的管体与上管板42密封固定连接，上管板42与壳体11的环形侧板11-3的内壁密封固定连接。列管41的每根单管的管体还与下管板43焊接固定在一起，且每根单管与下管板43的相应管孔43-1的部分孔壁之间留有间隙。下管板43焊接固定在壳体11的环形侧板11-3上。

②通过水泵将冷却水泵入进水管12，冷却水的pH值为8～12。冷却水流出进水管12后，进入水流分配器2的集水箱21中，再经过水流分配器2的出水管22而进入接触式冷却喷淋装置4中，冷却水在重力作用下由上至下经过接触式冷却喷淋装置4后呈喷淋状落下，进入喷淋区。一部分冷却水落下至阻挡帽7的上表面，再沿阻挡帽7的上表面从其边沿呈水幕状落下至壳体11的环形底板11-2上，另一部分冷却水从阻挡帽7与壳体11的环形侧板11-3之间所形成的通道中落下直接到达壳体11的环形底板11-2上，这些落至壳体11的环形底板11-2上的冷却水沿环形底板11-2流入排污管19后，沿排污管19排出工业炉窑脱硫除尘装置1外。

冷却水经过水流分配器2的出水管22而进入接触式冷却喷淋装置4时，一部分冷却水经过上出水管22-1落至接触式冷却喷淋装置4的上管板42上，当冷却水的水位到达列管41的各单管的上端口的高度时，则冷却水进入各单管中而沿各单管的内壁流下。另一部分冷却水流经过下出水管22-2进入上管板42与下管板43之间的区域，然后再流过下管板43的管孔43-1的孔壁与相应的单管外壁之间的间隙、沿各单管的外壁流下。这些沿单管的外壁流下的冷却水与上述沿着单管内壁流下的冷却水在单管下端汇聚后，呈喷淋状落下至喷淋区。对冷却水的流量进行控制，使落至下管板43上的冷却水量在开始的一段时间大于沿下管板43的管孔1-4-3的孔壁与相应的单管外壁之间的间隙流下的冷却水量，而使上管板42与下管板43之间的区域中的冷却水具有一定的高度，直至进出水量达到平衡。

③工业炉窑所产生的烟气从壳体11的烟气进口11-1由下至上进入工业炉窑脱硫除尘装置1，因上方的阻挡帽7的阻挡而先与四周的位于阻挡帽7与壳体11的环形底板11-2之间的水幕状的冷却水相接触、再穿过水幕进入壳体11内的喷淋区11-4而与接触式冷却喷淋装置4落下的喷淋状冷却水相接触。这一过程中，喷淋状冷却水的大部分吸附烟气中的一部分烟尘颗粒和吸收烟气中的一部分二氧化硫后，下落到壳体11的环形底板11-2上后流入排污管19，沿排污管19排出工业炉窑脱硫除尘装置1外。喷淋状冷却水的一小部分则与烟气进行热交换而吸热产生相变、成为水蒸气，在烟气的带动下水蒸气在流动中与烟气混合而成为混合气。

④当混合气向上进入接触式冷却喷淋装置4后，混合气与进入接触式冷却喷淋装置4的冷却水相接触，而使混合气中的水蒸气与冷却水进行热交换而吸热，使水蒸汽产生相变而成为液态的水滴，在相变中邻近的二氧化硫被水滴吸收、邻近的微小烟尘颗粒被水滴有效吸附，这些水滴在下落中与冷却水汇合，呈喷淋状冷却水由接触式冷却喷淋装置4下落而进入喷淋区而重复步骤③中冷却水的过程。

当烟气与水蒸气的混合气向上进入接触式冷却喷淋装置4后，一部分混合气直接进入列管41的各单管的内腔，而与进入接触式冷却喷淋装置4的各单管的内腔中的冷却水膜相接触，另一部分混合气则进入列管41的各单管之间的空间而与沿各单管外壁流下的冷却水膜相接触。直接进入单管的内腔中的混合气向上与冷却水膜相接触而被这些冷却水吸附混合气中的烟气中的一部分烟尘颗粒和吸收混合气中的烟气中的一部分二氧化硫、一部分水蒸汽释放热量而成为水滴落下，其余混合气继续向上运动而通过单管的位于上管板42与下管板43之间的管段，混合气中的水蒸汽在此管段中因大量吸热而成为水滴下落，在下落过程中则与管中的冷却水膜汇合而流出单管呈喷淋状落下。进入列管41的各单管之间的空间的混合气在与冷却水膜相接触后，冷却水膜吸附混合气的烟气的一部分烟尘颗粒和一部分二氧化硫而沿着单管外壁继续呈水膜流下，混合气的一部分水蒸汽与冷却水膜接触后释放热量而成为水滴与冷却水膜汇合而一同流下离开单管呈喷淋状落下。

本实施例的方法除尘效果好，脱硫效率能达95％以上。

(实施例2)

仍参见图1以及图4，本实施例的方法其余与实施例1相同，不同之处在于：

步骤①中的脱硫除尘器1还包括18块设置在喷淋区11-4中且位于阻挡帽7上方的旋流导向板6。每块旋流导向板6的形状相同，均为一块四边形的板，其上边缘为水平状，其内边缘和外边缘均与上边缘形成90°夹角，且外边缘长度大于内边缘的长度，从而下边缘呈内高外低的倾斜状，倾斜角γ为25°。各旋流导向板6的板体由其外侧边缘焊接固定在壳体11的环形侧板11-3上，且所处的高度位置相同。在同一高度上，各旋流导向板6的板体与经过其外侧边缘的壳体11的直径方向呈10°的夹角，以及各旋流导向板6的外侧边缘按照与竖直方向呈30°的夹角设置，从而使各旋流导向板6的内侧边缘在不同的高度上围绕相应一个假想圆设置，该假想圆的直径为7m。

步骤②中，由接触式冷却喷淋装置4呈喷淋状下落至喷淋区中的冷却水的大部分先落在旋流导向板6上，其余落在阻挡帽7的上表面的中央部位。落在旋流导向板6上的冷却水沿着相应的旋流导向板6的板体流下落至阻挡帽7的上表面上或直接落下至壳体11的环形底板11-2上。

步骤③中，烟气以一定流速穿过阻挡帽7所形成的水幕而进入喷淋区11-4后，则在旋流导向板6的导向作用下，烟气在与喷淋状冷却水和水雾逆向相互混合中沿着导向板旋转向上而形成含有烟气和水蒸气的旋流向上的混合气。混合气会被冷却水冷却降温并以其中的一部分烟尘为核心凝结为小液滴，相当多的烟尘将随着液滴汇成水流被冷却水带走向下流动。其余混合气则以旋流向上的方式进入接触式冷却喷淋装置4中。

(实施例3)

仍参见图1以及图3，本实施例的方法其余与实施例1相同，不同之处在于：

步骤①中的脱硫除尘装置1还包括鳞板网雾化装置5。鳞板网雾化装置5设置在喷淋区11-4中且位于接触式冷却喷淋装置4与旋流导向板6之间。鳞板网雾化装置5包括网状底板51和各个雾化筒52竖向平行紧密排列在网状底板51上组成。各雾化筒由钢制的菱形孔网板绕成圆筒状构成。

步骤②中，由接触式冷却喷淋装置4呈喷淋状下落至喷淋区中的冷却水先落在鳞板网雾化装置5上，再由鳞板网雾化装置5下落，其中冷却水的大部分落在旋流导向板6上，其余落在阻挡帽7的上表面的中央部位。

步骤③中，经过旋流导向板6形成的旋流向上的混合气先以旋流式向上的方式经过鳞板网雾化装置5，在与鳞板网雾化装置5的各雾化筒相接触而与其交换热量，以及对喷淋状冷却水进行旋转冲击后使冷却水产生部分雾化后，继续旋转上升而进入接触式冷却喷淋装置4中。混合气会被冷却水冷却降温并以其中的一部分烟尘为核心凝结为小液滴，相当多的烟尘将随着液滴汇成水流被冷却水带走向下流动。

(实施例4)

仍参见图1以及图5，本实施例的方法其余与实施例1相同，不同之处在于：

步骤①中的阻挡帽7为上表面设有水流旋转部件72的阻挡帽。阻挡帽7包括帽体71和水流旋转部件72。水流旋转部件72包括圆台形壳体72-1和焊接固定在圆台形壳体72-1下表面上的6块条状连接板72-2，条状连接板72-2的形状为渐开线形。水流旋转部件72的各条状连接板72-2呈中心对称设置在圆台形壳体72-1上，且水流旋转部件72由其各连接板72-2的下端面焊接固定在帽体71的上表面上。圆台形壳体72-1的下边沿超出帽体71，其大小s为帽体71的直径的10％。

步骤②中，由鳞板网雾化装置5呈喷淋状下落的冷却水的大部分先落在旋流导向板6上，其余落在阻挡帽7的帽体71的上表面的中央部位。落在帽体71的上表面的中央部位的冷却水沿帽体71的上表面并在连接板72-2的限制下流下，再在帽体71的边沿呈水幕状落下至环形底板11-2上。落在旋流导向板6上的冷却水沿着相应的旋流导向板6的板体流下落至阻挡帽7的圆台形壳体72-1的上表面上或直接落下至壳体11的环形底板11-2上，落在圆台形壳体72-1的上表面上的冷却水沿着圆台形壳体72-1的边沿呈另一个水幕状落下至环形底板11-2上。

步骤③中，烟气以一定流速穿过阻挡帽7的帽体71所形成的内层水幕后，大部分烟气穿过外层水幕而进入壳体内腔中的喷淋区。其余烟气从帽体、圆台形壳体以及连接板之间形成的夹层中通过而进入壳体内腔中的喷淋区，烟气在通过所述夹层时，也可以与逆向的冷却水交换能量与物质，使得烟气成为含有水蒸气的混合气，使得冷却水吸附一部分烟尘和二氧化硫。

Claims (7)

1、一种工业炉窑脱硫除尘方法，其特征在于具有如下步骤：

①将工业炉窑脱硫除尘装置(1)的烟气进口与工业炉窑的烟气出口相连通，该工业炉窑脱硫除尘装置(1)包括上端开口而与大气相通的壳体(11)，还包括进水管(12)、排污管(19)、水流分配器(2)、接触式冷却喷淋装置(4)和阻挡帽(7)；壳体(11)具有烟气进口(11-1)、环形底板(11-2)和环形侧板(11-3)，烟气进口(11-1)位于环形底板(11-2)的中央，环形底板(11-2)与环形侧板(11-3)密闭连接在一起且位于环形侧板(11-3)的下方；环形底板(11-2)按内高外低的方式倾斜设置，且环形底板(11-2)上设有位于最低处的出水口，该出水口与排污管(19)的进水口密闭连接；壳体(11)上的烟气进口(11-1)即为工业炉窑脱硫除尘装置(1)的烟气进口；阻挡帽(7)是朝下的表面为圆锥形的结构件；水流分配器(2)、接触式冷却喷淋装置(4)和阻挡帽(7)按照从上至下的顺序设置在壳体(11)中；进水管(12)的出水口与水流分配器(2)的进水口密闭连接；水流分配器(2)包括集水箱(21)以及进水口设置在集水箱(21)上部的6～12根出水管(22)；各出水管(22)的出水口朝向接触式冷却喷淋装置(4)；接触式冷却喷淋装置(4)的下端、阻挡帽(7)的上表面、壳体(11)的环形底板(11-2)的上表面以及壳体(11)的环形侧板(11-3)的内表面之间所围绕的空间为喷淋区(11-4)；

②通过水泵将冷却水泵入进水管(12)，冷却水流出进水管(12)后，进入水流分配器(2)的集水箱(21)中，再经过水流分配器(2)的出水管(22)而进入接触式冷却喷淋装置(4)中，冷却水在重力作用下由上至下经过接触式冷却喷淋装置(4)后呈喷淋状落下，进入喷淋区；一部分冷却水落下至阻挡帽(7)的上表面，再沿阻挡帽(7)的上表面从其边沿呈水幕状落下至壳体(11)的环形底板(11-2)上，另一部分冷却水从阻挡帽(7)与壳体(11)的环形侧板(11-3)之间所形成的通道中落下直接到达壳体(11)的环形底板(11-2)上，这些落至壳体(11)的环形底板(11-2)上的冷却水沿环形底板(11-2)流入排污管(19)后，沿排污管(19)排出工业炉窑脱硫除尘装置(1)外；

③工业炉窑所产生的烟气从壳体(11)的烟气进口(11-1)由下至上进入工业炉窑脱硫除尘装置(1)，因上方的阻挡帽(7)的阻挡而先与四周的位于阻挡帽(7)与壳体(11)的环形底板(11-2)之间的水幕状的冷却水相接触、再穿过水幕进入壳体(11)内的喷淋区(11-4)而与接触式冷却喷淋装置(4)落下的喷淋状冷却水相接触；这一过程中，喷淋状冷却水的大部分吸附烟气中的一部分烟尘颗粒和吸收烟气中的一部分二氧化硫后，下落到壳体(11)的环形底板(11-2)上后流入排污管(19)，沿排污管(19)排出工业炉窑脱硫除尘装置(1)外；喷淋状冷却水的一小部分则与烟气进行热交换而吸热产生相变、成为水蒸气，在烟气的带动下水蒸气在流动中与烟气混合而成为混合气；

④当混合气向上进入接触式冷却喷淋装置(4)后，混合气与进入接触式冷却喷淋装置(4)的冷却水相接触，而使混合气中的水蒸气与冷却水进行热交换而吸热，使水蒸汽产生相变而成为液态的水滴，在相变中邻近的二氧化硫被水滴吸收、邻近的微小烟尘颗粒被水滴有效吸附，这些水滴在下落中与冷却水汇合，呈喷淋状冷却水由接触式冷却喷淋装置(4)下落而进入喷淋区而重复步骤③中冷却水的过程。

2、根据权利要求1所述的工业炉窑脱硫除尘方法，其特征在于：步骤①中的接触式冷却喷淋装置(4)为列管接触式冷却喷淋装置，该列管接触式冷却喷淋装置(4)具有列管(41)和2块管板；2块管板分为上管板(42)和位于上管板(42)下方的下管板(43)；列管(41)的各单管相互平行且竖向设置，每根单管的管体上下端均开口，列管(41)的每根单管穿过上管板(42)上相应的管孔(42-1)和下管板(43)上相应的管孔(43-1)，每根单管的管体的上端头位于上管板(42)的上方，每根单管的管体的下端头位于下管板(43)的下方；列管(41)的每根单管的管体与上管板(42)密封固定连接，上管板(42)与壳体(11)的环形侧板(11-3)的内壁密封固定连接；列管(41)的每根单管的管体还与下管板(43)焊接固定在一起，且每根单管与下管板(43)的相应管孔(43-1)的部分孔壁之间留有间隙；下管板(43)焊接固定在壳体(11)的环形侧板(11-3)上；

步骤①中所述的水流分配器(2)的出水管(22)中包括出水口位于上管板(42)边缘部位且位于上管板(42)上方的上出水管(22-1)、以及包括出水口位于上管板(42)与下管板(43)之间的下出水管(22-2)；

步骤②中冷却水经过水流分配器(2)的出水管(22)而进入接触式冷却喷淋装置(4)时，一部分冷却水经过上出水管(22-1)落至接触式冷却喷淋装置(4)的上管板(42)上，当冷却水的水位到达列管(41)的各单管的上端口的高度时，则冷却水进入各单管中而沿各单管的内壁流下；另一部分冷却水流经过下出水管(22-2)进入上管板(42)与下管板(43)之间的区域，然后再流过下管板(43)的管孔(43-1)的孔壁与相应的单管外壁之间的间隙、沿各单管的外壁流下；这些沿单管的外壁流下的冷却水与上述沿着单管内壁流下的冷却水在单管下端汇聚后，呈喷淋状落下至喷淋区；对冷却水的流量进行控制，使落至下管板(43)上的冷却水量在开始的一段时间大于沿下管板(43)的管孔(1-4-3)的孔壁与相应的单管外壁之间的间隙流下的冷却水量，而使上管板(42)与下管板(43)之间的区域中的冷却水具有一定的高度，直至进出水量达到平衡；

步骤④中当烟气与水蒸气的混合气向上进入接触式冷却喷淋装置(4)后，一部分混合气直接进入列管(41)的各单管的内腔，而与进入接触式冷却喷淋装置(4)的各单管的内腔中的冷却水膜相接触，另一部分混合气则进入列管(41)的各单管之间的空间而与沿各单管外壁流下的冷却水膜相接触；直接进入单管的内腔中的混合气向上与冷却水膜相接触而被这些冷却水吸附混合气中的烟气中的一部分烟尘颗粒和吸收混合气中的烟气中的一部分二氧化硫、一部分水蒸汽释放热量而成为水滴落下，其余混合气继续向上运动而通过单管的位于上管板(42)与下管板(43)之间的管段，混合气中的水蒸汽在此管段中因大量吸热而成为水滴下落，在下落过程中则与管中的冷却水膜汇合而流出单管呈喷淋状落下；进入列管(41)的各单管之间的空间的混合气在与冷却水膜相接触后，冷却水膜吸附混合气的烟气的一部分烟尘颗粒和一部分二氧化硫而沿着单管外壁继续呈水膜流下，混合气的一部分水蒸汽与冷却水膜接触后释放热量而成为水滴与冷却水膜汇合而一同流下离开单管呈喷淋状落下。

3、根据权利要求2所述的工业炉窑脱硫除尘方法，其特征在于：步骤①中的脱硫除尘器(1)还包括6～20块设置在喷淋区(11-4)中且位于阻挡帽(7)上方的旋流导向板(6)；每块旋流导向板(6)的形状相同，均为一块四边形的板，其上边缘为水平状，其内边缘和外边缘均与上边缘形成90°夹角，且外边缘长度大于内边缘的长度，从而下边缘呈内高外低的倾斜状，倾斜角γ为20～35°；各旋流导向板(6)的板体由其外侧边缘焊接固定在壳体(11)的环形侧板(11-3)上，且所处的高度位置相同；在同一高度上，各旋流导向板(6)的板体与经过其外侧边缘的壳体(11)的直径方向呈5～15°的夹角，以及各旋流导向板(6)的外侧边缘按照与竖直方向呈20～40°的夹角设置，从而使各旋流导向板(6)的内侧边缘在不同的高度上围绕相应一个假想圆设置，该假想圆的直径的大小范围为壳体(11)的直径的20％～30％；

步骤②中，由接触式冷却喷淋装置(4)呈喷淋状下落至喷淋区中的冷却水的大部分先落在旋流导向板(6)上，其余落在阻挡帽(7)的上表面的中央部位；落在旋流导向板(6)上的冷却水沿着相应的旋流导向板(6)的板体流下落至阻挡帽(7)的上表面上或直接落下至壳体(11)的环形底板(11-2)上；

步骤③中，烟气以一定流速穿过阻挡帽(7)所形成的水幕而进入喷淋区(11-4)后，则在旋流导向板(6)的导向作用下，烟气在与喷淋状冷却水和水雾逆向相互混合中沿着导向板旋转向上而形成含有烟气和水蒸气的旋流向上的混合气；混合气会被冷却水冷却降温并以其中的一部分烟尘为核心凝结为小液滴，相当多的烟尘将随着液滴汇成水流被冷却水带走向下流动；其余混合气则以旋流向上的方式进入接触式冷却喷淋装置(4)中。

4、根据权利要求3所述的工业炉窑用脱硫除尘方法，其特征在于：步骤①中的脱硫除尘器(1)还包括鳞板网雾化装置(5)；鳞板网雾化装置(5)设置在喷淋区(11-4)中且位于接触式冷却喷淋装置(4)与旋流导向板(6)之间；鳞板网雾化装置(5)包括网状底板(51)和各个雾化筒(52)竖向平行紧密排列在网状底板(51)上组成；各雾化筒由钢制的菱形孔网板绕成圆筒状构成；

步骤②中，由接触式冷却喷淋装置(4)呈喷淋状下落至喷淋区中的冷却水先落在鳞板网雾化装置(5)上，再由鳞板网雾化装置(5)下落，其中冷却水的大部分落在旋流导向板(6)上，其余落在阻挡帽(7)的上表面的中央部位；

步骤③中，经过旋流导向板(6)形成的旋流向上的混合气先以旋流式向上的方式经过鳞板网雾化装置(5)，在与鳞板网雾化装置(5)的各雾化筒相接触而与其交换热量，以及对喷淋状冷却水进行旋转冲击后使冷却水产生部分雾化后，继续旋转上升而进入接触式冷却喷淋装置(4)中；混合气会被冷却水冷却降温并以其中的一部分烟尘为核心凝结为小液滴，相当多的烟尘将随着液滴汇成水流被冷却水带走向下流动。

5、根据权利要求4所述的工业炉窑脱硫除尘方法，其特征在于：步骤①中的阻挡帽(7)为上表面设有水流旋转部件(72)的阻挡帽；阻挡帽(7)包括帽体(71)和水流旋转部件(72)；水流旋转部件(72)包括圆台形壳体(72-1)和焊接固定在圆台形壳体(72-1)下表面上的6～12块条状连接板(72-2)，条状连接板(72-2)的形状为渐开线形；水流旋转部件(72)的各条状连接板(72-2)呈中心对称设置在圆台形壳体(72-1)上，且水流旋转部件(72)由其各连接板(72-2)的下端面焊接固定在帽体(71)的上表面上；圆台形壳体(72-1)的下边沿超出帽体(71)，其大小s为帽体(71)的直径的5％～10％；

步骤②中，由鳞板网雾化装置(5)呈喷淋状下落的冷却水的大部分先落在旋流导向板(6)上，其余落在阻挡帽(7)的帽体(71)的上表面的中央部位；落在帽体(71)的上表面的中央部位的冷却水沿帽体(71)的上表面并在连接板(72-2)的限制下流下，再在帽体(71)的边沿呈水幕状落下至环形底板(11-2)上；落在旋流导向板(6)上的冷却水沿着相应的旋流导向板(6)的板体流下落至阻挡帽(7)的圆台形壳体(72-1)的上表面上或直接落下至壳体(11)的环形底板(11-2)上，落在圆台形壳体(72-1)的上表面上的冷却水沿着圆台形壳体(72-1)的边沿呈另一个水幕状落下至环形底板(11-2)上；

步骤③中，烟气以一定流速穿过阻挡帽(7)的帽体(71)所形成的内层水幕后，大部分烟气穿过外层水幕而进入壳体内腔中的喷淋区；其余烟气从帽体、圆台形壳体以及连接板之间形成的夹层中通过而进入壳体内腔中的喷淋区，烟气在通过所述夹层时，也可以与逆向的冷却水交换能量与物质，使得烟气成为含有水蒸气的混合气，使得冷却水吸附一部分烟尘和二氧化硫。

6、根据权利要求1至5之一所述的工业炉窑脱硫除尘方法，其特征在于：步骤①中的工业炉窑脱硫除尘装置(1)还包括1个抽风机(18)，抽风机(18)处于壳体(11)内且位于壳体(11)的上端开口处，从而使得步骤②至步骤④的各步骤中，在需要减少内部的阻力时，可启动抽风机(18)而使烟气流通顺畅，不堵塞。

7、根据权利要求1至5之一所述的工业炉窑脱硫除尘方法，其特征在于：步骤②中通过水泵泵入进水管(12)的冷却水的pH值为8～12。

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