CN103203147B

CN103203147B - 喷雾贮水冲击式内循环除尘器及其除尘方法

Info

Publication number: CN103203147B
Application number: CN201310156546.1A
Authority: CN
Inventors: 刘杨; 刘玉民; 李小彭; 姚红良; 任朝晖; 江晶; 李朝峰; 闻邦椿
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2033-05-02
Also published as: CN103203147A

Abstract

本发明属于气态污染物控制技术领域，特别涉及湿式除尘机理中的惯性碰撞除尘技术。其特征在于：在除尘器箱体里设有两层贮水冲击室；分别为内层贮水冲击室和外层贮水冲击室，其间设有W形烟气通道；内层贮水冲击室和外层贮水冲击室的出口为喇叭形出气口，而W形烟气通道的气口为圆弧形；除尘器箱体的下部为集尘室，集尘室下部设有出污口；除尘器箱体的上部为汇风室，汇风室上部设有出烟口；外层贮水冲击室与除尘器箱体内壁之间为脱水室；在进气室、W形烟气通道内设有螺旋雾化喷头，在循环系统中设有液面控制装置。其目的是基于喷雾洗涤除尘及贮水冲击洗浴除尘技术相结合的脱硫除尘设备。

Description

喷雾贮水冲击式内循环除尘器及其除尘方法

技术领域

本发明属于气态污染物控制技术领域，特别涉及湿式除尘机理中的惯性碰撞除尘技术。

背景技术

现有的贮水冲击式除尘器的缺点是需要较高速度（18～35m/s）的气流来冲击液面激起水花，并且设备阻力较大，引风机的功率较高，致使工作时能耗偏高。本发明可以在保持高除尘效率的基础上，降低所用引风机的功率，降低工作能耗，减少运行成本。

同时，现有的喷淋式除尘器在耗水量方面也存在较大问题。如果不使用循环水，那么耗水量非常巨大，运行成本较高；目前，大多数喷淋式除尘器均采用外循环水的方式运行，为了达到水循环利用的要求，外循环系统中需要使用沉降池来净化喷淋水，这样的设计占地面积较大。本发明利用循环水箱及过滤网的设计成功实现了喷淋用水的自身循环，不用外建沉降池，占地面积较小，耗水量较低，减少了运行成本。

发明内容

发明目的：为提高现有脱硫除尘设备的除尘脱硫效率，本发明提出了一种基于喷雾洗涤除尘及贮水冲击洗浴除尘技术相结合的脱硫除尘设备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种喷雾贮水冲击式内循环除尘器，主要包括除尘器箱体、设置在除尘器箱体外与其相连的循环系统，其特征在于：在除尘器箱体里设有两层贮水冲击室；进气口设置在进气室内，进气室的下端设有内层贮水冲击室，在内层贮水冲击室的外侧设有外层贮水冲击室，内层贮水冲击室和外层贮水冲击室之间设有W形烟气通道；内层贮水冲击室和外层贮水冲击室的出口为喇叭形出气口，而W形烟气通道的气口为圆弧形；除尘器箱体的下部为集尘室，集尘室下部设有出污口；除尘器箱体的上部为汇风室，汇风室上部设有出烟口；外层贮水冲击室与除尘器箱体内壁之间为脱水室；在进气室、W形烟气通道内设有螺旋雾化喷头，在循环系统中设有液面控制装置。

循环系统中设有循环水箱和循环水泵，循环水箱内设有三级滤网，每级滤网都连接有振荡器。

在进气室、W形烟气通道内设有多个螺旋雾化喷头。

在循环系统中设有加碱池，加碱池中设有搅拌器。

一种如上所述的喷雾贮水冲击式内循环除尘方法，其特征在于：烟气从进气口进入进烟室后，经过W型烟气通道，将烟气一分为二，在不降低烟气处理量的同时，能够减小烟气层的厚度，使烟气冲击水面时与水面接触得更充分；两级喷雾洗涤与两级冲击洗浴除尘相结合的设计：第一级螺旋喷头安装在进烟室中下部，喷头向上喷雾，与烟气逆向对流接触；随后，烟气以20-30m/s的速度向下第一次冲击水面，将水面冲起漩涡及浪花，较大的烟尘颗粒在这一过程中由于惯性而落入水中；第二级螺旋喷头安装在W型烟气通道内，喷头向下喷雾，同样与上升烟气逆向接触，喷头喷出的碱性水能确保覆盖整个通道，两级喷头喷水压力不低于1.5×10⁵Pa；最后，含有少量微小尘粒的烟气经过W型烟气通道进入外层贮水冲击室，在导流板的作用下第二次冲击水面，进一步提高除尘效率，保证了雾化液滴与烟尘粒子接触的概率最大、捕获效率最高。

优点及效果：除尘器内烟气和水充分的结合是提高除尘和脱硫效率的重要因素。本发明的结构设计使烟气和水在有限的空间内达到了非常充分的结合，使雾化液滴与粉尘粒子接触的概率最大、捕集效率最高。

喷雾贮水冲击式内循环除尘器，其特征在于：通过计算尘粒与液滴发生碰撞的概率，在设计上采用W形烟气通道及两级喷雾洗涤除尘与两级贮水洗浴相结合的除尘技术，进一步提高脱硫除尘的效率；不用外建沉降池，实现了喷雾水的内部循环利用，减小了工作时的耗水量。

本发明与现有除尘脱硫设备相比，具有以下优点：

（1）喷雾贮水冲击式内循环除尘器使喷雾和贮水冲击两种除尘方式在一台除尘设备内得到实现，并使用二级喷雾洗涤除尘与二级贮水冲击洗浴除尘技术相结合，可使除尘和脱硫效率大大提高。

（2）采用此种结构设计节省投资，不用外建沉降池，除尘器内的水通过自身沉降、过滤就可达到喷雾用水的要求；而且不用更换引风机，在原除尘器上就可实施改造。

（3）在过滤网上加装定时振打装置，并通过上水时的冲刷解决了过滤网堵塞的问题。

（4）本发明安装数个螺旋喷头，可以使喷雾水无缝隙地覆盖在烟气上，而且喷雾水与烟气是逆向接触使烟气和水的结合更加充分。

（5）方便准确地调整除尘器内的水位，确保水位正常。循环水泵可以在低水位时自动停止，高水位时自动运转，解决了无水运转对泵造成损坏的问题。

（6）加碱装置设在循环水箱内，可使碱液搅拌均匀，操作方便简单。

（7）占地面积小，一般的锅炉房都能满足要求。

使用效果；

本发明主要用于以原煤为燃料的锅炉烟气的脱硫除尘，使用后可经相关部门检测，达到中华人民共和国《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2001的要求。

附图说明：

图1为本发明内部结构图；

图2为本发明总体结构图；

图3为本发明烟气脱硫除尘示意图；

附图标记说明：

1 进气口，2螺旋雾化喷头，3 进气室，4 内层贮水冲击室，5 W形烟气通道，6 外层贮水冲击室，7 脱水室，8 集尘室，9 挡水板，10 汇风室，11 出烟口，12 除尘器箱体，13 循环水箱，14 滤网，15 振荡器，16 操作平台，17 配电控制箱，18 加碱池，19 搅拌器，20 循环水泵，21 进水管，22 液面控制装置。

实施方式：

本发明的主要结构为：在除尘器箱体12里设有两层贮水冲击室；进气口1设置在进气室3内，进气室3的下端设有内层贮水冲击室4，在内层贮水冲击室4的外侧设有外层贮水冲击室6，内层贮水冲击室4和外层贮水冲击室6之间设有W形烟气通道5；内层贮水冲击室4和外层贮水冲击室6的出口为喇叭形出气口，而W形烟气通道5的气口为圆弧形；除尘器箱体12的下部为集尘室8，集尘室8下部设有出污口；除尘器箱体12的上部为汇风室10，汇风室10上部设有出烟口11；外层贮水冲击室6与除尘器箱体12内壁之间为脱水室7；在进气室3、W形烟气通道5内设有螺旋雾化喷头2，在循环系统中设有液面控制装置22。

一种使用如上所述喷雾贮水冲击式内循环除尘器的除尘方法，其特征在于：烟气从进气口进入进烟室后，经过W型烟气通道，将烟气一分为二，在不降低烟气处理量的同时，能够减小烟气层的厚度，使烟气冲击水面时与水面接触得更充分；两级喷雾洗涤与两级冲击洗浴除尘相结合的设计：第一级螺旋喷头安装在进烟室中下部，喷头向上喷雾，与烟气逆向对流接触；随后，烟气以20-30m/s的速度向下第一次冲击水面，将水面冲起漩涡及浪花，较大的烟尘颗粒在这一过程中由于惯性而落入水中；第二级螺旋喷头安装在W型烟气通道内，喷头向下喷雾，同样与上升烟气逆向接触，喷头喷出的碱性水能确保覆盖整个通道，两级喷头喷水压力不低于1.5×10⁵Pa；最后，含有少量微小尘粒的烟气经过W型烟气通道进入外层贮水冲击室，在导流板的作用下第二次冲击水面，进一步提高除尘效率，保证了雾化液滴与烟尘粒子接触的概率最大、捕获效率最高。

理论推导：若含尘气体在运动中与液滴相碰撞，惯性较大的尘粒将继续保持原来的直线运动趋势。如果尘粒从脱离流线到停止运动时所移动的直线距离为x _s，若x _s大于尘粒脱离流线的点到液滴的距离，尘粒就会和液滴碰撞而被捕获。尘粒直径在3～100 μm范围内服从Stokes的球形粒子，再考虑Cunninghum滑动修正系数的影响后，单个液滴和尘粒发生碰撞的概率可用惯性参数表示。

（1）

式中 C-- Cunninghum滑动修正系数，

-- 尘粒的直径，m；

-- 气体与水滴的相对速度，m/s；

-- 尘粒密度，kg/m³；

-- 气体黏度，Pa·s；

-- 液滴直径，m。

由碰撞概率的公式可知，值越大，单个液滴和尘粒碰撞机会越多，除尘效率越高。与成正比而与成反比，因此提高气流和液滴的相对速度、减小液滴直径（喷淋雾化）是提高除尘效率的主要途径。此外，与含尘气体的接触面积越大，效率也越高。

由式（1）可以推出，尘粒与液滴发生碰撞的概率可表达为：

（2）

式中 -- 液滴存在于工作区间内的浓度，1/m³。

可以看出，湿式除尘设备的工作效率与液滴发生碰撞的概率直接相关，越大，则工作效率越高；反之，则工作效率越低；此外，贮水冲击室的喇叭形直道与W形烟气曲道相结合也提高水滴的弥散作用。

本发明的理论依据是通过贮水冲击激起水滴弥散在工作空间（W形曲道）内的基础上，增加喷雾点，增大空间内液滴浓度，提高尘粒与液滴发生碰撞的概率，增加尘粒与液滴的接触碰撞的机会，提高除尘效率。

喷雾贮水冲击式内循环除尘器，该设备主要包括除尘器箱体12、循环水箱13、循环水泵20、振荡器15（共三级振荡器）、滤网14（共三级滤网）、加碱池18、搅拌器19、进水管21、液面控制装置22、配电控制箱17、操作平台16；除尘器箱体中包含进气口1、进气室3、W形烟气通道5、内层贮水冲击室4、外层贮水冲击室6、集尘室8、脱水室7、汇风室10、螺旋雾化喷头2、挡水板9、出烟口11，具体结构见附图；循环水箱分布在除尘器箱体外，一、二、三级滤网在循环水箱内，过滤水中固体颗粒；振动器1、2、3分别安装在一、二、三级滤网上，间隔一定时间振动一次，击打掉附着在滤网上的颗粒物；加碱装置安装在循环水箱内，可在其中加入火碱（NaOH），在搅拌器的作用下，加速火碱（NaOH）的快速溶解，使循环水的PH值达到12左右，加减装置两侧由滤网组成，以防止未充分溶解的固体颗粒进入除尘器箱体内；液面控制装置由进水管、水位探测器、溢流管及安装在进水管上的电磁阀组成。

1、喷雾贮水冲击式内循环除尘器，其特征在于：喷雾水内循环利用系统。将除尘器箱体与循环水箱用连接管连接，使箱体内的水进入循环水箱。此时的水中含有大量微小尘粒，经过三级滤网的过滤后，减少循环水中的含尘量，最终通过螺旋喷头喷出。这样可以不用外建沉降池，只利用除尘器箱体内的水就可以达到内部循环利用的目的。

2、喷雾贮水冲击式内循环除尘器，其特征在于：W形烟气通道设计。烟气从进气口进入进烟室后，经过W形烟气通道，将烟气一分为二，在不降低烟气处理量的同时，能够减小烟气层的厚度，使烟气冲击水面时与水面接触得更充分；并且能够减小烟道口的横截面积，增大液滴与尘粒的碰撞概率。

3、喷雾贮水冲击式内循环除尘器，其特征在于：两级喷雾洗涤与两级冲击洗浴除尘相结合的设计。第一级螺旋喷头安装在进烟室中下部，喷头向上喷雾，与烟气逆向对流接触；随后，烟气以20-30m/s的速度向下第一次冲击水面，将水面冲起漩涡及浪花，较大的烟尘颗粒在这一过程中由于惯性而落入水中；第二级螺旋喷头安装在W形烟气通道内，喷头向下喷雾，同样与上升烟气逆向接触，喷头喷出的碱性水能确保覆盖整个通道，两级喷头喷水压力不低于1.5×10⁵Pa；最后，含有少量微小尘粒的烟气经过W形烟气通道进入外层贮水冲击室，在导流板的作用下第二次冲击水面，进一步提高除尘效率，保证了雾化液滴与烟尘粒子接触的概率最大、捕获效率最高。

从锅炉排出的烟气进入除尘器后，由安装在进烟室的螺旋喷头将碱性水（PH值12左右）逆向喷向进入的烟气，由于进烟室是一个狭长的通道，喷头喷出的碱性水能确保覆盖整个通道，使烟气和碱性水能无缝隙接触，保证烟气和碱性水的接触效果。大部分粉尘颗粒被水吸附，二氧化硫被碱性水中和，然后在引风机的动力作用下，烟气以20-30m/s的速度向下冲击碱性水面，将水面冲起漩涡及浪花，剩余的大部分尘粒又一次被水捕获下沉到集尘室，定时由排污阀排出。烟气及较小的尘粒进入W形烟气通道内，由于冲击水面以及W形烟道内的二次喷雾点的作用，W形烟气通道内布满微小水滴，烟气中的细小尘粒和水雾进行激烈的不规则运动，使烟气中微小的尘粒和水雾进行充分的接触，形成较大的尘粒后下落到集尘室。从W形烟道进入外层贮水冲击室时，烟气再次冲击水面除尘。随后，经过四次净化的烟气进入脱水室，在烟气速度较低（3～5m/s）及挡水板的作用下，使烟气中夹带的水雾形成较大水滴落入集尘室，最后净化的烟气经过汇风室进入除尘器箱体的出口。在烟气与碱性水充分接触的同时，烟气中的二氧化硫与碱性水进行中和反应，生成亚硫酸钠晶体进入集尘室随尘粒一起被排出。

Claims

1.一种喷雾贮水冲击式内循环除尘器，主要包括除尘器箱体（12）、设置在除尘器箱体（12）外与其相连的循环系统，其特征在于：在除尘器箱体（12）里设有两层贮水冲击室；进气口（1）设置在进气室（3）内，进气室（3）的下端设有内层贮水冲击室（4），在内层贮水冲击室（4）的外侧设有外层贮水冲击室（6），内层贮水冲击室（4）和外层贮水冲击室（6）之间设有W形烟气通道（5）；内层贮水冲击室（4）和外层贮水冲击室（6）的出口为喇叭形出气口，而W形烟气通道（5）的气口为圆弧形；除尘器箱体（12）的下部为集尘室（8），集尘室（8）下部设有出污口；除尘器箱体（12）的上部为汇风室（10），汇风室（10）上部设有出烟口（11）；外层贮水冲击室（6）与除尘器箱体（12）内壁之间为脱水室（7）；在进气室（3）、W形烟气通道（5）内设有螺旋雾化喷头（2），在循环系统中设有液面控制装置（22）。

2.根据权利要求1所述的喷雾贮水冲击式内循环除尘器，其特征在于：循环系统中设有循环水箱（13）和循环水泵（20），循环水箱（13）内设有三级滤网（14），每级滤网（14）都连接有振荡器（15）。

3.根据权利要求1所述的喷雾贮水冲击式内循环除尘器，其特征在于：在进气室（3）、W形烟气通道（5）内设有多个螺旋雾化喷头（2）。

4.根据权利要求1所述的喷雾贮水冲击式内循环除尘器，其特征在于：在循环系统中设有加碱池（18），加碱池（18）中设有搅拌器（19）。

5.一种使用如权利要求1所述的喷雾贮水冲击式内循环除尘器的除尘方法，其特征在于：烟气从进气口进入进气室后，经过W形烟气通道，将烟气一分为二，在不降低烟气处理量的同时，能够减小烟气层的厚度，使烟气冲击水面时与水面接触得更充分；两级喷雾洗涤与两级冲击洗浴除尘相结合的设计：第一级螺旋喷头安装在进烟室中下部，喷头向上喷雾，与烟气逆向对流接触；随后，烟气以20-30m/s的速度向下第一次冲击水面，将水面冲起漩涡及浪花，较大的烟尘颗粒在这一过程中由于惯性而落入水中；第二级螺旋喷头安装在W形烟气通道内，喷头向下喷雾，同样与上升烟气逆向接触，喷头喷出的碱性水能确保覆盖整个通道，两级喷头喷水压力不低于1.5×10⁵Pa；最后，含有少量微小尘粒的烟气经过W形烟气通道进入外层贮水冲击室，在导流板的作用下第二次冲击水面，进一步提高除尘效率，保证了雾化液滴与烟尘粒子接触的概率最大、捕获效率最高。