CN102527175B

CN102527175B - 一种除尘器

Info

Publication number: CN102527175B
Application number: CN201010600706.3A
Authority: CN
Inventors: 高有飞; 胡敏; 侯玉兰; 叶安道; 赵敏洁; 王长岭; 翁甲壮
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN102527175A

Abstract

本发明公开了一种除尘器，以解决现有的除尘器所存在的结构比较复杂、所设的活性炭滤网会造成气体通过不畅且容易被固体颗粒堵塞的问题。本发明除尘器设有格栅填料(3)，格栅填料(3)的上方设有液体喷头(1)。格栅填料(3)为带立体网格流道的填料层，由成排的条形板组成，条形板与水平面相倾斜。同一排条形板中的条形板相互平行，相邻两排条形板中的条形板与水平面的倾斜方向相反并且相互交叉。本发明主要用于石油化工、热电、钢铁等企业中的气体除尘场合。

Description

一种除尘器

技术领域

本发明涉及一种从气体中除去固体颗粒的除尘器。

背景技术

在石油化工、热电、钢铁等企业中，大量使用各种除尘器除去气体(例如烟气)中的固体颗粒。中国专利CN2460218Y公开的火烟紊流混合动力分离滤清装置，设有矩形管道与旋流分离器相连接。矩形管道内设有液气喷射二级紊流混合器和雾化喷头，旋流分离器入口斜上方设有旋流分离器雾化喷头。旋流分离器下端联接贮液箱，上端设有活性炭滤网，圆筒体收缩段的顶部设有出风口。所述的液气喷射二级紊流混合器，由带锥度收缩的喷管、管座、接收管和混合管等部件组成。操作过程中，烟气与喷射流体在液气喷射二级紊流混合器内进行两级紊流混合后喷出；在矩形管内，在雾化喷头喷射的雾化流体作用下，紊流混合和动量交换的进程加剧。之后，紊流混合液气从矩形管道进入旋流分离器，在旋转流体的惯性离心力及重力沉降作用下，将液气及固体微粒分离。旋流分离器雾化喷头喷射雾化液体，可以降低液气温度并带走部分液气中的固体微粒。旋流分离器所设的活性炭滤网，能够截留吸附烟气中残存的有害物质(包括SO₂、NOx等)。上述滤清装置存在的缺点是，部件较多，使其结构比较复杂，制造难度也比较大。在旋流分离器上端设置活性炭滤网进行过虑，由于活性炭滤网的空隙率偏低且孔隙很小，一方面会造成气体通过不畅、使旋流分离器的压降偏大，另一方面还会造成活性炭滤网容易被气体中残留的固体颗粒堵塞。活性炭滤网堵塞后，不容易进行清洗。

发明内容

本发明的目的是提供一种除尘器，以解决现有的除尘器所存在的结构比较复杂、所设的活性炭滤网会造成气体通过不畅且容易被固体颗粒堵塞的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种除尘器，其特征在于：它设有格栅填料，格栅填料的上方设有液体喷头，格栅填料为带立体网格流道的填料层，由成排的条形板组成，条形板与水平面相倾斜，同一排条形板中的条形板相互平行，相邻两排条形板中的条形板与水平面的倾斜方向相反并且相互交叉。

采用本发明，具有如下的有益效果：(1)本发明的部件较少，结构比较简单，且易于制造。从而，可以节约材料、降低成本、减少投资。(2)本发明在操作过程中，含有固体颗粒的气体自下而上流动，首先通过格栅填料，在立体网格流道中流动。由于立体网格流道迂回曲折，固体颗粒易于与条形板碰撞。气体所含的较大的固体颗粒(当量直径一般为50～800微米，当量直径是指与固体颗粒体积相等的圆球直径)碰到条形板后，由于受到液体喷头向下喷洒并流入格栅填料条形板上和立体网格流道中的水的影响，会积聚在条形板上；待积聚到一定程度时，会顺着条形板向下滑落。格栅填料的空隙率以及流道尺寸通常都较大，气体可以顺畅地通过格栅填料，压降较小；再加上结构方面的因素，使格栅填料不易被固体颗粒堵塞。在格栅填料中除去较大固体颗粒的气体仍含有没有除去的较小的固体颗粒(当量直径一般小于50微米，至几微米)，继续上行；通过液体喷头喷出的水帘时，较小的固体颗粒被清洗下来。如果气体中除固体颗粒外还含有有害气体(例如硫氧化物和氮氧化物)，则可以向通入液体喷头的水中加入相应的脱硫剂和脱硝剂等。气体通过液体喷头喷出的水帘、在除去较小固体颗粒的同时，脱硫剂和脱硝剂等与有害气体反应，将有害气体除去。反应产物为液相，向下流走。通过以上的两级除尘操作，最终可以达到从气体中分离出固体颗粒、净化气体的目的。(3)由于本发明的抗堵塞性能好，所以可以延长使用寿命；与之配套的设备，使用周期也可以延长。本发明的操作弹性也比较大，在气体量高低变化较大的情况下可保持较好的除尘效果。另外本发明占用的空间高度也比较低。

本发明主要用于石油化工、热电、钢铁等企业中的气体除尘场合，可以取得良好的除尘效果。本发明尤其适用于烟气除尘，以及固体颗粒含量比较高的气体除尘。

下面结合附图、具体实施方式和实施例对本发明作进一步详细的说明。附图、具体实施方式和实施例并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明的一种除尘器的结构示意图。这种除尘器带有壳体，是独立式的除尘器。

图2是本发明除尘器所用的一种格栅填料的局部立体结构示意图；这种格栅填料的条形板上设有吹气孔。

图3是条形板上所设的一种吹气孔的放大图；吹气孔的底孔为矩形，出气孔为半椭圆形。

图4是图3中的A-A剖视图(放大)。

图5是条形板上所设的另一种吹气孔的放大图；吹气孔的底孔和出气孔均为梯形。

图6是条形板上所设的另一种吹气孔的放大图；吹气孔的底孔和出气孔均为半椭圆形。

图1至图6中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图1，本发明的除尘器设有格栅填料3，格栅填料3的上方设有液体喷头1。格栅填料3为带立体网格流道的填料层，由成排的条形板组成，条形板与水平面相倾斜。同一排条形板中的条形板相互平行，相邻两排条形板中的条形板与水平面的倾斜方向相反并且相互交叉，交叉处用榫槽结构连接，如图2所示。格栅填料3可以根据实际使用情况制作成各种立体形状；一般是制作成圆盘形，上下表面均为平面。液体喷头1与进水管11相连。

图1所示的除尘器带有壳体5。如果本发明除尘器不带有壳体5，只包括格栅填料3和液体喷头1，则组成一种内构件式的除尘器。在使用时，安装在需要进行除尘的塔器内(该塔器均留有专用于安装除尘器的空间)，进行湿法除尘。所述的塔器，例如可以是烟气脱硫吸收塔。格栅填料3和液体喷头1的安装方法、安装完成后与塔器的整体布置以及除尘操作，与图1所示带有壳体5的除尘器基本相同(有关的附图省略，参见结合图1所做的说明)；不同之处只是，内构件式的除尘器安装于需要进行除尘的塔器的下部。

图1所示的除尘器，液体喷头1和格栅填料3设于壳体5内，位于壳体5内的中部。这种除尘器带有壳体，是独立式的除尘器，作为一个完整的湿法除尘单体设备使用。壳体5的顶部设有排气管51，底部设有排放管52；壳体5内在格栅填料3的下方设有气体分布器6。格栅填料3的下表面支撑于支撑件4上，上表面用压圈2压紧，以此将格栅填料3固定。支撑件4和压圈2可以采用石油化工行业气液传质填料塔中所常用的用于固定填料层的支撑件和压圈。格栅填料3的直径d要略小于壳体5的内直径D，以便于安装。气体分布器6可以采用气体除尘领域各种常用的气体分布器，例如半管式气体分布器。

本发明内构件式除尘器和独立式除尘器所用的格栅填料3，条形板上最好是设有吹气孔(例如图2至图6所示)；一部分气体流经吹气孔后，可沿条形板的上表面倾斜向下流动(如图3至图6中的箭头所示)，有助于条形板上积聚的较大的固体颗粒顺着条形板向下滑落。条形板上设有吹气孔，还有利于降低格栅填料3的压降。条形板上也可以不设置吹气孔，有关的附图省略。

在格栅填料3中，与某一排条形板相邻的两排条形板之间的距离a一般为20～200毫米，a值一般近似等于条形板的宽度。相邻两排条形板之间的夹角α一般为20～170度，优选值为30度、45度或60度。相邻两排条形板中的条形板与水平面的夹角一般相同，但方向相反。在同一排条形板中，相邻的两个条形板之间的距离b一般为30～200毫米。条形板的厚度一般为0.2～2毫米。格栅填料3的空隙率一般为98.6％～99.3％，高度h一般为0.05～1米。格栅填料3为圆盘形时，直径d一般为0.8米～12米。

格栅填料3的条形板上设有吹气孔时，开孔率一般为1％～8％。单个条形板的开孔率，为该条形板上吹气孔面积(按气体能够通过的最小面积计算)的总和与该条形板的面积之比(用百分数表示)。

参见图2至图6，本发明优选的一种吹气孔，包括设于条形板上的平面形的底孔81，底孔81的上方设有凸起的顶盖82。底孔81和顶盖82各有一个下边缘，两个下边缘之间形成出气孔83；底孔81和顶盖82其余的边缘相互连接。这种吹气孔一般采用冲压方法制造。底孔81和出气孔83，可以分别是矩形、梯形、半圆形、半椭圆形等形状。图3所示吹气孔，底孔81为矩形，出气孔83为半椭圆形；图5所示的吹气孔，底孔81和出气孔83均为梯形；图6所示的吹气孔，底孔81和出气孔83均为半椭圆形。上述的吹气孔，底孔81的面积一般为30～150平方毫米，出气孔83的面积一般为底孔81面积的1/5～1/3(均指单个的底孔81和出气孔83)。计算条形板的开孔率时，吹气孔的面积采用出气孔83的面积。

吹气孔还可以采用石油化工行业气液传质塔器内构件中所常用的舌孔，本发明推荐舌片的翘起角度为5～60度。计算条形板的开孔率时，吹气孔的面积采用舌缝的面积。有关舌孔的附图和详细说明从略。

本发明除尘器所使用的液体喷头1，可使用工业上常用的各种喷淋液体的喷头。液体喷头1向下喷洒的水，要能够将需要进行除尘的塔器(对于内构件式的除尘器)或壳体5(对于独立式的除尘器)位于格栅填料3上方的横截面完全覆盖。为此，液体喷头1可设置1个或多个；图1所示，设置的是1个。液体喷头1的底面至格栅填料3上表面的距离H，一般为0.35～1米。液体喷头1最好是采用CN201454359U所述液体喷淋分布设备中所使用的液体喷头；它的结构简单，喷洒面积大，液体喷淋角最大可以达到165度。

本发明除尘器的各部件，可以采用碳钢等金属材料制造。

以上所述的内容，适用于本发明内构件式和独立式、条形板上不设吹气孔和设有吹气孔的除尘器。例外的情况是，条形板上不设吹气孔时，就不牵涉到吹气孔的形状和条形板开孔率方面的问题。

下面以图1所示的除尘器为例说明本发明的操作过程。含有固体颗粒的气体由气体分布器6进入壳体5内，自下而上流动(如图1中的箭头所示)；首先通过格栅填料3，在立体网格流道中流动。气体所含的较大的固体颗粒(当量直径一般为50～800微米)碰到条形板后，由于受到液体喷头1向下喷洒并流入格栅填料3条形板上和立体网格流道中的水的影响，积聚在条形板上；待积聚到一定程度时，顺着条形板向下滑落。一部分气体流经吹气孔后，沿条形板的上表面倾斜向下流动，有助于条形板上积聚的较大的固体颗粒顺着条形板向下滑落。以上操作，为气固粗分离操作。

经进水管11向液体喷头1通水(如图1中的箭头所示)，水从液体喷头1向下喷出。在格栅填料3中除去较大固体颗粒的气体仍含有没有除去的较小的固体颗粒(当量直径一般小于50微米，至几微米)，继续上行；通过液体喷头1喷出的水帘时，较小的固体颗粒被清洗下来。以上操作，为气固细分离操作。被除去的较小的固体颗粒连同在格栅填料3中除去的较大的固体颗粒、还有液体喷头1向下喷出的水，一起向下流动至壳体5的底部，最后由排放管52排出(如图1中的箭头所示)。除去固体颗粒后的气体向上流动至壳体5的顶部，最后由排气管51排出(如图1中的箭头所示)。

如果气体中除固体颗粒外还含有有害气体(例如硫氧化物和氮氧化物)，则可以向通入液体喷头1的水中加入相应的脱硫剂和脱硝剂等。气体通过液体喷头1喷出的水帘、在除去较小固体颗粒的同时，脱硫剂和脱硝剂等与有害气体反应，将有害气体除去。反应产物为液相，向下流走，与上述除尘操作过程中除去的固体颗粒还有液体喷头1向下喷出的水，一起向下流动至壳体5的底部，最后由排放管52排出。除去固体颗粒和有害气体后的气体向上流动至壳体5的顶部，最后由排气管51排出。

本发明各种除尘器的主要操作条件一般是：空塔气速为0.3～7.1米/秒，液气比为0.05～0.25升/立方米(液气比是指液体喷头1喷出的水的体积流量与通过除尘器的气体的体积流量之比；本发明涉及到的气体体积，均是换算成标准状态的气体体积)，操作压力基本上为常压(在格栅填料3上表面上方的附近测量)。通入液体喷头1的水的温度为常温，需除尘的含有固体颗粒的气体的温度为常温至500℃。

实施例

采用图1所示本发明的独立式除尘器在常温常压下进行试验。用含有催化剂颗粒的空气模拟含有固体颗粒的气体，催化剂颗粒的含量为800毫克/立方米。催化剂采用石油加工流化催化裂化催化剂(废催化剂)，堆积密度(压紧状态)为1克/立方厘米。其中当量直径小于50微米的颗粒所占的比例为89.87w％(w％表示重量百分数)，50微米以上的颗粒所占的比例为10.13w％。操作时，空塔气速为6.56米/秒，液气比为0.1升/立方米。由气体分布器6进入壳体5内的含有催化剂颗粒的空气的流量为26700立方米/小时。

格栅填料3为圆盘形，直径d为1.2米，高度h为400毫米。在格栅填料3中，与某一排条形板相邻的两排条形板之间的距离a为50毫米，相邻两排条形板之间的夹角α为60度。在同一排条形板中，相邻的两个条形板之间的距离b为180毫米。条形板的厚度为2毫米。条形板上设有图6所示的吹气孔，底孔81和出气孔83均为半椭圆形。底孔81的面积为42平方毫米，出气孔83的面积为底孔81面积的1/3，条形板的开孔率为5％。格栅填料3的空隙率为99.2％。

气体分布器6采用半管式气体分布器。液体喷头1采用CN201454359U所述液体喷淋分布设备中所使用的液体喷头，设置1个；喷头腔体直径为20毫米，喷出孔的直径为30毫米。液体喷头1的底面至格栅填料3上表面的距离H为0.5米。

除去催化剂颗粒后的空气由排气管51排出；通过采样分析，其催化剂颗粒含量为4毫克/立方米。这表明，除尘效率达到了99.5％。经测量，空气通过格栅填料3的压降为2.8×10^-4MPa。

Claims

1.一种除尘器，用于气体除尘，其特征在于：它设有一层格栅填料(3)，格栅填料(3)的上方设有液体喷头(1)，格栅填料(3)为带立体网格流道的填料层，由成排的条形板组成，条形板与水平面相倾斜，同一排条形板中的条形板相互平行，相邻两排条形板中的条形板与水平面的倾斜方向相反并且相互交叉，每个条形板上设有一排吹气孔，吹气孔包括设于条形板上的平面形的底孔(81)，底孔(81)的上方设有凸起的顶盖(82)，底孔(81)和顶盖(82)各有一个下边缘，两个下边缘之间形成出气孔(83)，底孔(81)和顶盖(82)其余的边缘相互连接，格栅填料(3)中，与某一排条形板相邻的两排条形板之间的距离a为20～200毫米，相邻两排条形板之间的夹角α为20～170度，在同一排条形板中，相邻的两个条形板之间的距离b为30～200毫米，格栅填料(3)的空隙率为98.6％～99.3％，格栅填料(3)的高度h为0.05～1米，格栅填料(3)的条形板上所设吹气孔的开孔率为1％～8％，吹气孔的底孔(81)的面积为30～150平方毫米，出气孔(83)的面积为底孔(81)面积的1／5～1／3。

2.根据权利要求1所述的除尘器，其特征在于：液体喷头(1)和格栅填料(3)设于壳体(5)内，位于壳体(5)内的中部，壳体(5)的顶部设有排气管(51)，底部设有排放管(52)，壳体(5)内在格栅填料(3)的下方设有气体分布器(6)。