CN102397736A - 一种喷淋转刷式除尘装置 - Google Patents

Abstract

一种喷淋转刷式除尘装置，整体结构为下部设有烟气进口、顶部设置烟气出口的塔体，塔的顶部烟气出口前设有除雾器，中部设有喷淋层和毛刷过滤层，底部设有灰浆池，所述喷淋层位于毛刷过滤层之上；所述毛刷过滤层由多个转动刷层、多个固定刷层、传动机构、减速机和驱动电机组成；每个转动刷层和固定刷层均由一组毛刷组成，所述毛刷固定在对应的毛刷轴上；所述转动刷层的各毛刷轴经传动机构、减速机与驱动电机传动连接。本发明具有适应性好，除尘效率高的特点，尤其适用于对高温和腐蚀性气体的净化处理。

Description

一种喷淋转刷式除尘装置

技术领域

本发明涉及一种除尘装置，适用于火力发电厂燃煤锅炉及其他工业炉窑烟气的除尘设备，属锅炉技术领域。

背景技术

依据不同的气固分离理论，人们设计出了多种型式的除尘设备。静电除尘器和布袋过滤式除尘器作为迄今为止最具有代表性的两种高效除尘装置，现已在国内外被广泛采用。

静电除尘器的技术原理是：通过直流高压电场使气体电离，进而使烟气中的粉尘颗粒荷电，荷电粒子在电场力的驱动下向收尘极板运动并粘附在极板上，然后利用机械清灰方法将其收集于灰斗中。虽然静电除尘器在通常情况下可达到较高的除尘效率，但对于高比电阻粉尘颗粒的去除效果却并不佳，这是由于高比电阻粉尘难以充分荷电，并容易使收尘极板上的粉尘层发生反电晕，造成粉尘的二次飞扬。此外，静电除尘器对煤种和烟气工况的变化非常敏感，从而直接影响除尘设备的高效、稳定运行。

布袋除尘器的核心部件是由不同材质的纤维滤布缝制而成的滤袋。气流流经滤袋时较大的颗粒首先被拦截于滤布表面，形成由粗颗粒构成的过滤层，再利用粗颗粒层拦截更细小的颗粒，进而形成一定厚度的灰饼，最终在脉冲反吹气流的作用下灰饼被清落至灰斗。布袋除尘器虽然不会受到粉尘比电阻特性的影响，但也存在以下不足：一是对滤料材质要求极高；二是布袋除尘器的运行阻力大；三是对过滤风速和烟气流速分布的均匀性要求极高；四是不适于高粘性粉尘和高湿度烟气的除尘。

发明内容

本发明的目的在于针对现有除尘设备存在的弊病，提供一种结构合理、适应性好、能够有效提高烟气除尘效率的喷淋转刷式除尘装置。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种喷淋转刷式除尘装置，所述装置为塔体状，塔体下部设有烟气进口、顶部设置烟气出口，塔的顶部烟气出口前设有除雾器，中部设有喷淋层和毛刷过滤层，底部设有灰浆池，所述喷淋层位于毛刷过滤层之上；所述毛刷过滤层由多个转动刷层、多个固定刷层、传动机构、减速机和驱动电机组成；每个转动刷层和固定刷层均由一组毛刷组成，所述毛刷固定在对应的毛刷轴上；所述转动刷层的各毛刷轴经传动机构、减速机与驱动电机传动连接。

上述喷淋转刷式除尘装置，所述喷淋层包括喷淋液控制阀、喷淋母管、喷淋支管和喷嘴，所述喷淋液控制阀安装在喷淋母管上，所述喷淋母管与多组喷淋支管连接，所述喷淋支管末端连接喷嘴。

上述喷淋转刷式除尘装置，所述转动刷层与固定刷层交错布置，最上层及最下层均为转动刷层。

上述喷淋转刷式除尘装置，所述毛刷缠绕在毛刷轴上。

上述喷淋转刷式除尘装置，增设密封罩，所述传动机构置于密封罩内。

上述喷淋转刷式除尘装置，所述灰浆池由水封槽、溢流槽和沉淀池组成；所述沉淀池位于溢流槽下面；所述水封槽与塔体底部灰浆出口相通，右侧与溢流槽连接，底部设有与沉淀池相通的沉淀物出口，所述沉淀池右端设置废液回收口。

上述喷淋转刷式除尘装置，所述除雾器选用折流式除雾器或丝网式除雾器。

本发明采用了层叠错列布置的毛刷作为过滤材料，基于“体积过滤”理论而设计，它与基于传统的“表面过滤”理论设计的除尘装置相比，具有有效过滤面积更大，压力损失更小和抗堵灰能力更强的特点；通过转刷和固定刷的配合过滤模式，使毛刷刷丝的空间方位及刷丝间隙不断变化，基于“动态过滤”原理，与传统的静态过滤除尘装置相比，有助于液滴和气团的细化和雾化，形成由刷丝、液滴、液膜组成的一种“液固复合过滤体”，在过滤体内部，固体微粒、水滴及气体分子的原有运动方向和轨迹呈现随机交错、实时变化的状态，可有效增加固、液粒子相互碰撞粘附的概率，从而有利于对超微细颗粒的捕集；通过毛刷的转动还可使各个方位的刷丝保持均匀湿润状态，这不仅有利于颗粒粘附，也可以有效降低烟气对毛刷的高温腐蚀和化学腐蚀；本发明对粉尘性质及烟气工况的适应性良好，对高比电阻、高粘附性粉尘及高湿度粉尘没有禁忌，尤其适用于对高温和高腐蚀性气体的净化处理。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是毛刷过滤层及喷淋层结构（平行于气流方向）示意图；

图3是本发明喷淋层结构俯视图；

图4是本发明中毛刷与毛刷轴的组装示意图；

图5是本发明中毛刷结构示意图。

图中各标号为：1、塔体；2、一级喷淋支管；3、喷淋母管；4、喷淋液控制阀； 5、密封罩；6、传动机构；7、减速机；8、驱动电机；9、烟气出口；10、烟气进口；11、水封槽；12、泥浆出口；13、废液回收口；14、沉淀池；15、溢流槽；16、灰浆出口；17、固定刷层；18、转动刷层；19、喷嘴；20、除雾器；21、刷条；22、刷丝；23、刷芯；24、毛刷轴；25、二级喷淋支管。

具体实施方式

参看图 1、图 2、图3、图4，本发明整体结构为下部设有烟气进口10、顶端设置烟气出口9的塔体，塔体构成中包括毛刷过滤层、喷淋层、灰浆池和除雾器20，所述毛刷过滤层由转动刷层18、固定刷层17、传动机构6、密封罩5、减速机7和驱动电机8组成，所述转动刷层18与固定刷层17交错布置，最上层及最下层均为转动刷层18，转动刷层18与固定刷层17均由一组毛刷和毛刷轴24组成，所述毛刷缠绕在对应的毛刷轴24上，所述传动机构6置于密封罩5内，两端分别与转动刷层18的毛刷轴及减速机7输出轴联接，所述减速机7与驱动电机8联接。刷丝的材料与几何参数根据烟气性质及烟气温度等条件确定，诸如不锈钢、高分子材料等。

参看图 1、图2、图3，本发明构成中的喷淋层包括喷淋液控制阀4、喷淋母管3、喷淋支管和喷嘴19，所述喷淋液控制阀4安装在喷淋母管3上，所述喷淋母管3与多组喷淋支管连接，所述喷淋支管由一级喷淋支管2和二级喷淋支管25组成，喷淋支管上等距并行连接喷嘴19，喷淋层位于毛刷过滤层之上。

参看图 1，本发明构成中的灰浆池由水封槽11、溢流槽15和沉淀池14组成，所述水封槽11与位于塔体底部的灰浆出口16相连，右侧与溢流槽15连接，底部设有与沉淀池14相通的沉淀物出口，所述沉淀池14位于溢流槽15下面，右端设置废液回收口13。在灰浆池那还设有一些阀门，以便完成废液或沉淀物的回收；

参看图 1、图 2、图3、图4，本发明的工作过程是：含尘气流从塔体下部烟气进口10处引入，依次流经毛刷过滤层和喷淋层，经除雾器20除湿后排出塔外。喷淋液从塔体上部均匀喷洒于毛刷层顶端，并依次经过各转刷层，由灰浆出口16落入灰浆池中，沉淀后将泥浆由泥浆出口12排出，喷淋液由废液回收口13进入循环处理系统。

本发明工作原理的设计思路如下：

为了充分说明本发明的科学性和先进性，按照以下思维深化层次加以论述：

一、干塔与静态毛刷层配合（即不设喷淋，且毛刷静止不旋转情况，此乃本发明的初级阶段）

为了分析方便，不妨首先将进入除尘装置塔体的粉尘划分为粗颗粒、中颗粒和细颗粒三部分。烟气自下而上流经层叠、错列布置的毛刷时，气流中的粗颗粒受到最底层刷丝的拦截而失去上升动力，在自身重力作用下克服上升气流阻力沉降至塔底；其余中、细颗粒随气流进入毛刷层，其中的细颗粒由于体积小，被包裹在气团中随气流穿透毛刷直接逃出塔外；而中颗粒经过层层毛刷的拦截使其上升动力消耗殆尽而滞留于致密的刷丝之间。随着滞留颗粒的增多，上升气流的阻力逐渐增大，导致刷层上下的压差增大。当压差达到一定程度时，气流将压差相对较小的局部积灰吹开，气流冲出并在刷层间形成若干粗细不等的“管流”。由于毛刷是静态布置的，这些管流会相对稳定。时间长了，一些管流成为永久性管流，含尘气流可以畅通无阻，而相对于这些永久性管流的非管流区则成为含尘气流无法通过的“滞流区”，此时的毛刷层失去过滤作用，近乎于多孔板，因此得出结论：干塔与静态毛刷层配合模式的除尘设备对烟气的除尘效果较差。

二、喷淋层与静态毛刷层配合(此乃本发明的中级阶段)

烟气自下而上流经毛刷层时，气流中的粗颗粒受到底层刷丝的拦截而失去上升动力，进而在自身重力作用下沉降至塔底。所不同的是，由于存在液体喷淋，大部分中颗粒也被冲洗下来未能进入毛刷层，其余颗粒随气流进入毛刷层。而进入毛刷层的颗粒，大部分在刷丝拦截和喷淋的双重作用下落入灰浆池，少量超微细颗粒仍会随气团逃出塔外。由于刷丝表面被水浸湿，大大提高了对粉尘的粘附性，当颗粒从具有弹性的刷丝之间钻过时，很容易与刷丝接触而被粘附。但是由于毛刷是静止不动的，在刷层的局部仍然会形成大量断断续续、形状各异的气体管流。只要有气体管流存在，液滴就无法冲破包裹在微细颗粒表面的气膜与液滴亲和。这是由于在颗粒表面存在着一种“气—固”分子力，这种分子力将气体与颗粒粘在一起，这就是所谓分子粘附力。颗粒越细小，这种粘附力相对越强大。只有当液滴与颗粒产生零距离接触时，这种“气—固”分子力才能被“液—固”分子力所代替，从而将颗粒俘获。但要达到零距离接触，颗粒不仅需要有足够大的动能冲破气膜，还必须有与液滴相对运动的方向。众所周知，颗粒越小就越容易“随波逐流”，即流体力学意义中的“绕流”。当细小颗粒处于“流管”之中时，其运动方向与管流方向是一致的，无法与外界的液体接触，因此也就不可能被液滴所俘获。即使管流之外，对于被包裹在气膜中非常细小的颗粒（如亚微米级粒子），在到达较大液滴附近时也会随气流一起与之“擦肩而过”。这表明，除了颗粒与液滴之间的相对速度和相对运动方向之外，液滴的大小也是影响捕集效率的一个关键因素。这也正是传统的洗涤式除尘器效率不高的根本原因。

与上述情况相同，静态毛刷粘附灰尘颗粒后，毛刷层表面和内部的阻力分布不均匀。这种阻力不均匀度达到一定程度时，还会产生液体管流。气体、液体管流既可能各行其道，也可能交替存在。而在非气体和液体管流区，气体和液体的流通量越来越小，直至成为“滞流区”，而一旦形成“滞流区”，积灰与刷丝将会粘结在一起，失去过滤作用。因此得出结论：喷淋层与静态毛刷层配合模式的除尘设备对烟气的除尘效果不佳。

三、喷淋层与旋转毛刷层配合(此乃本发明的终级阶段)

在本发明中，采用喷淋层与旋转毛刷层配合的设计，布置于塔体上部的喷淋管网将细密水雾喷洒于毛刷上，毛刷自上而下分多层错列布置，一层转刷，一层固定刷，最上层（迎液面）和最下层（迎气面）为转刷。转刷以一定速度转动，形成了一种以固体刷丝和液体水幕、汽雾形成的“复合过滤体”。其合理性表现在以下几个方面：1、毛刷旋转，可避免在刷层间或刷毛隙间产生气体管流，从而形成含尘气流旁路，使灰尘颗粒进入这些通道而失去了被捕集的机会，通过毛刷的转动不断改变每个刷丝的位置达到了破坏气道的作用； 2、毛刷的旋转还可避免在刷层间或毛刷隙间产生液体管流，从而造成喷淋液无效漏泄；3、毛刷的旋转使不同迎风方位的刷丝均匀接触烟气，当毛刷固定不动时，其迎风面是不变的，这样会使迎风面的刷丝长期处于烟气的直接冲刷和高温、高腐蚀性气体的侵蚀状况，这不仅会降低迎风面刷丝的湿度，影响捕集效果，而且会加剧刷丝老化； 4、毛刷旋转使刷丝之间交错摩擦，不仅有助于气团破碎和液滴的细化、液膜的形成，还可以扰动气流、液滴和颗粒三者的稳流轨迹，从而促进细颗粒与细液滴之间的碰撞接触以及颗粒之间的凝聚； 5、毛刷旋转使不同方位的刷丝被液体浸润的机会均等，有助于粉尘捕集和洗涤，避免死角聚灰。因此得出结论：喷淋层与旋转毛刷层配合模式的除尘设备克服了干塔与静态毛刷层配合、喷淋层与静态毛刷层配合模式除尘设备存在的弊病，具有适应性好，除尘效率高的特点，尤其适用于对高温和腐蚀性气体的净化处理，是一种最佳实施方案。

Claims (7)

1.一种喷淋转刷式除尘装置，所述装置为塔体状，塔体下部设有烟气进口（10）、顶部设置烟气出口（9），其特征是，塔的顶部烟气出口（9）前设有除雾器（20），中部设有喷淋层和毛刷过滤层，底部设有灰浆池，所述喷淋层位于毛刷过滤层之上；所述毛刷过滤层由多个转动刷层（18）、多个固定刷层（17）、传动机构（6）、减速机（7）和驱动电机（8）组成；每个转动刷层（18）和固定刷层（17）均由一组毛刷组成，所述毛刷固定在对应的毛刷轴（24）上；所述转动刷层（18）的各毛刷轴（24）经传动机构（6）、减速机（7）与驱动电机（8）传动连接。

2.根据权利要求1所述的喷淋转刷式除尘装置，其特征是，所述喷淋层包括喷淋液控制阀（4）、喷淋母管（3）、喷淋支管和喷嘴（19），所述喷淋液控制阀（4）安装在喷淋母管（3）上，所述喷淋母管（3）与多组喷淋支管连接，所述喷淋支管末端连接喷嘴（19）。

3.根据权利要求1或2所述的喷淋转刷式除尘装置，其特征是，所述转动刷层（18）与固定刷层（17）交错布置，最上层及最下层均为转动刷层（18）。

4.根据权利要求3所述的喷淋转刷式除尘装置，其特征是，所述毛刷缠绕在毛刷轴（24）上。

5.根据权利要求4所述的喷淋转刷式除尘装置，其特征是，增设密封罩（5），所述传动机构（6）置于密封罩（5）内。

6.根据权利要求5所述的喷淋转刷式除尘装置，其特征是，所述灰浆池由水封槽（11）、溢流槽（15）和沉淀池（14）组成；所述沉淀池（14）位于溢流槽（15）下面；所述水封槽（11）与塔体底部灰浆出口（16）相通，右侧与溢流槽（15）连接，底部设有与沉淀池（14）相通的沉淀物出口，所述沉淀池（14）右端设置废液回收口（13）。

7.根据权利要求6所述的喷淋转刷式除尘装置，其特征是，所述除雾器（20）选用折流式除雾器或丝网式除雾器。

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