CN104174498B - 一种烟气均布器及烟气均布方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气均布器，包括上层烟气均布结构，中层烟气调速系统，下层支撑及导水结构，及控制装置。烟气通过中央烟气减速装置，迫使塔内烟气由相对集中的中央区域向四周烟气分布较差区域扩散；通过边缘烟气增速装置使边缘位置的烟气流动加快，使烟气在脱硫塔内均匀分布。并通过中层烟气均布格栅板底部的倒Y型结构，对烟气产生扰流打散的效果。再通过上层烟气均布格栅板将因风扇作用而形成旋流的烟气打散，进行二次均流，进一步增强均布效果。本发明适用于改善处理大通量烟气时的烟气均布情况，例如同塔一体式湿式电除尘器在湿法烟气脱硫塔内部的烟气均布情况，并可根据实际情况对烟气均布器的调速风扇进行调整以达到最佳均布效果。

Description

一种烟气均布器及烟气均布方法

技术领域

本发明涉及大通量烟气处理技术领域，尤指一种烟气均布器及烟气均布方法。

背景技术

随着环保治理标准的日趋严格，国内电力、有色和钢铁等领域采用湿法脱硫项目的增多，“石膏雨”现象频现，终端颗粒物如PM2.5排放超标，并对周围环境造成影响，危害健康。由于新的GB13223《火电厂大气污染物排放标准》的实施，以及在东部沿海的部分电厂开始提倡火电厂烟气的超低清洁排放，目前国内采用湿法脱硫的电厂均面临其脱硫后终端处理改造的压力。

湿式电除尘器作为有效减轻粉煤灰细颗粒、石膏细颗粒，以及有效降低PM2.5细微颗粒物对人体健康带来的危害的重要技术之一，现已在电力、有色和钢铁等领域得到逐步的推广。

同塔一体式湿式电除尘器是湿式电除尘器的一个重要种类，属于垂直流湿式电除尘器的一种，其内部的烟气均布效果对塔内湿式电除尘器的终端处理效果有很大影响。

但目前湿法脱硫普遍存在脱硫塔内部烟气在塔内中央部位聚集，中部烟气流速高，四周烟气流速较低的情况，造成脱硫塔内部烟气均布效果不佳。虽然塔中部的脱硫喷淋层及其上方的机械式除雾器会对烟气有一定的均布作用，但其效果有限。这样就会造成烟气进入脱硫塔上部的湿式电除尘器后，除尘处理效果不佳的情况。具体地，极易造成烟气的局部集中，超出该局部位置的湿式电除尘器的瞬时处理能力，并出现细微颗粒及小液滴易被较高流速的烟气裹挟出脱硫塔的情况，通过烟囱排入大气，造成污染。

除了上述湿式电除尘领域，与之相似的其他大通量烟气处理领域，也存在由于烟气均布不佳造成的处理效果不好的情况。因此，需要考虑在大通量烟气领域应用能够增强气流均布效果和改善后续烟气处理效果的均布装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气均布器及烟气均布方法，能够改善气流的均布效果，进而改善烟气的后续处理效果。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种烟气均布器，包括：

上层烟气均布结构，其包括多个均布的第一气流通道；

中层烟气调速系统，其设于所述上层烟气均布结构的下方，包括用于降低中央烟气流速的中央烟气减速装置和用于提高边缘烟气流速的边缘烟气增速装置；

下层支撑结构，其设于所述中层烟气调速系统下方，用于支撑所述上层烟气均布结构和所述中层烟气调速系统；

控制系统，其与所述中央烟气减速装置和所述边缘烟气增速装置连接，用于控制降低中央烟气流速的速率和提高边缘烟气流速的速率。

所述中央烟气减速装置包括一个或多个减速风扇，以及第一调速结构；所述边缘烟气增速装置包括围设于所述减速风扇四周的多个增速风扇，以及第二调速结构；

所述中央烟气减速装置上还可设置有阻尼装置，通过流通烟气吹动所述阻尼装置来降低所述流通烟气的流速；

所述第一调速结构和所述第二调速结构分别与所述控制系统连接；

所述中层烟气调速系统进一步包括与所述上层烟气均布结构连接的中层烟气均布结构，所述中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置设于所述中层烟气均布结构处；

在所述中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置的周围，所述中层烟气均布结构设有多个均布的第二气流通道，所述第二气流通道与所述第一气流通道连通。

所述减速风扇在启动后的风向与流通烟气的流动方向相反；

所述增速风扇在启动后的风向与流通烟气的流动方向相同。

进一步优选地，所述减速风扇与所述增速风扇的叶片结构相同，转动方向相反；

进一步优选地，所述减速风扇与所述增速风扇的转动方向相同，叶片结构不同，其中，一个叶片结构为左旋，另一个叶片结构为右旋。

进一步优选地，所述中层烟气调速系统进一步包括与所述上层烟气均布结构连接的中层烟气均布结构，所述中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置设于所述中层烟气均布结构处；

在所述中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置的周围，所述中层烟气均布结构设有多个均布的第二气流通道，所述第二气流通道与所述第一气流通道连通。

进一步优选地，多个所述第一气流通道在垂直于气流方向的截面面积相等；

进一步优选地，多个所述第二气流通道在垂直于气流方向的截面面积相等；

进一步优选地，所述第一气流通道在沿气流方向，从一端向另一端渐缩；

进一步优选地，所述第二气流通道在沿气流方向，从一端向另一端渐缩；

进一步优选地，所述上层烟气均布结构为格栅板；

进一步优选地，所述中层烟气均布结构为格栅板。

进一步优选地，所述中层烟气均布结构为格栅板，且每处格栅在沿气流方向的截面为倒Y型结构，且该倒Y型结构的开口朝向流通烟气的入口设置，底端靠近于所述上层烟气均布结构设置。

进一步优选地，所述下层支撑结构上设置有第一导水槽和第二导水槽；其中，所述第一导水槽设于所述中央烟气减速装置的下方，所述第二导水槽设于所述边缘烟气增速装置的下方；

进一步优选地，所述控制系统包括多个用于监测中部及边缘各处气流流速的气流传感器，所述控制系统根据所述气流传感器监测到的气流流速数据来调节所述减速风扇和所述增速风扇的转速。

本发明还提供了一种烟气均布方法，采用如前述的烟气均布器，包括：

对中央区域的流通烟气进行减速，并对边缘区域的流通烟气进行增速；

并使各区域的流通烟气流过均布的气流通道。

通过本发明提供的一种烟气均布器及烟气均布方法，能够带来以下至少一种有益效果：

1.能够改善气流的均布效果。本发明通过中央烟气减速装置降低中央区域烟气的流速，迫使烟气由相对集中的中央区域向四周烟气分布较差区域扩散；并通过边缘烟气增速装置使边缘位置的烟气流动加快。通过上述中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置的相互作用，使各处烟气流动趋于均衡并均匀分布(例如在湿式电除尘器内)。再通过上层烟气均布结构设有的第一气流通道将因减速装置和增速装置的作用而形成旋流的烟气打散，将烟气进行均流，进一步增强均布效果。

2.进一步改善气流的均布效果。本发明还可进一步设置中层烟气均布结构，中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置设于中层烟气均布结构处，且在二者的周围设置均布的第二气流通道，对部分烟气进行预先均流。另外中层烟气均布结构可设置为格栅板结构，且在沿气流的流通方向，该处格栅板为倒Y型结构，夹角逆向烟气流向设置，可对烟气产生扰流、打散的效果，进而改善气流的均布效果。

3.导出结构上的存水，保证正常运作。从使用环境来考虑，烟气含水较大，且会携带大量脱硫浆液液滴，会在运动过程或碰撞过程中沉积到烟气均布器的各结构上，例如支撑结构以及一些平面或者凹面，因而本发明设置导水槽将该部分积水引出，保证各结构的正常运作。

4.实时监测烟气流速，调节减速和增速的功率，保证烟气均布效果。本发明的控制系统通过设置于中部及边缘各位置的气流传感器监测不同区域的烟气流速，进而通过调节装置来调节减速和增速的速率和功率。例如，当中部区域的烟气流速较大时，可提高减速的速率，较快降低中部烟气的流速，并使该处烟气向边缘分散；当边缘区域的烟气流速较小时，可提高增速的速率，较快提高边缘烟气的流速，进而使中部烟气快速向边缘分散。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的变径布置均布器上层俯视示意图；

图2变径布置均布器下层俯视示意图；

图3变径布置均布器侧视示意图；

图4等径布置均布器上层俯视示意图；

图5等径布置均布器下层俯视示意图；

图6等径布置均布器侧视示意图；

图7V型与U型导水槽与烟气流向示意图；

图8矩形及菱形烟气均布格栅板示意图；

图9中层烟气均布格栅板纵切截面示意图；

附图标号说明：

1、上层烟气均布格栅板；2、中层烟气均布格栅板；3、减速风扇；4、增速风扇；5、第一调速结构；6、第二调速结构；7、支撑架；8、支撑梁；9、第一导水槽；10、第二导水槽。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在本发明的实施例一中，参照图1，图2，图3，烟气均布器包括上层烟气均布结构、中层烟气调速系统、下层支撑结构和控制系统，在使用时，烟气依次流过中层烟气调速系统和上层烟气均布结构。上层烟气均布结构设置有多个均布的第一气流通道，中层烟气调速系统设于上层烟气均布结构的下方，并设置了中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置，这样可以降低中央区域聚集的烟气，提高边缘区域的烟气，迫使烟气由相对集中的中央区域向四周烟气分布较差的区域扩散，改善烟气的均布效果。进一步地，烟气流过中层烟气调速系统后，流过上层烟气均布结构处的均布的第一气流通道，还可以进一步将减速和加速作用而形成旋流的烟气打散，得到更佳的气流均布效果。进一步地，实施例一中设置的下层支撑结构设置于中层烟气调速系统下方，并用于支撑上层和中层的结构，使结构更为稳定，同时也可以在将本发明的烟气均布器应用于其他外部结构(例如湿式电除尘器等)时，可通过支撑结构完成结构之间的安装。除了上述结构，实施例一中还进一步包括控制系统，其主要用于控制降低中央烟气流速的速率和功率，以及提高边缘烟气流速的速率，实现各处气流的均布及流速的平衡；具体地，可以通过控制系统与中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置之间的连接(电连接)实现。

在本发明的实施例二中，中央烟气减速装置用减速风扇实现，边缘烟气增速装置用增速风扇实现。具体地，减速风扇可以为一个或多个，例如图2、图3、图5、图6中的四个减速风扇3，并且设置于中央区域或中部区域；增速风扇为多个，例如图2、图3、图5、图6中的十六个增速风扇4，并围设于减速风扇的四周，呈环形布置或其他形状布置，具体根据烟气均布器的应用环境的形状进行调整。由于中央区域的烟气分布较为集中，密度大，因而减速风扇的叶片长度优选大于增速风扇的叶片长度，能够在转动时产生较大的风力，迫使中央区域的烟气能够快速向四周分散。优选地，为了得到更佳的烟气均布效果，参照图3和图6，可在减速风扇处设置第一调速结构5，在增速风扇处设置第二调速结构6，且二者分别与控制系统连接，这样可以分别调节减速风扇和增速风扇的转速，例如可以根据监测到的气流流速或紊流程度为依据进行调节，进而使烟气分布得更为均匀。优选地，第一调速结构可以为阻尼风扇调速装置，可灵活调速。优选地，可设置多个用于监测中部及边缘各处气流流速的气流传感器，控制系统根据气流传感器监测到的气流流速数据来控制调节减速风扇和增速风扇的转速，多个气流传感器可分别设置于上层烟气均布结构处。

在上述实施例二中，优选地，减速风扇通过在启动后的风向与流通烟气的流动方向相反来实现减速的目的，使中央区域的流通烟气被动减速；增速风扇通过在启动后的风向与流通烟气的流动方向相同来实现增速的目的，使边缘区域的流通烟气被动增速。进一步优选地，为了便于实现上述减速风扇与增速风扇间的风向相反的关系，可设置二者的叶片结构相同、转动方向相反；也可以设置二者的转动方向相同、叶片结构不同，其中，当减速风扇的叶片结构为左旋时，增速风扇的叶片结构为右旋；当减速风扇的叶片结构为右旋时，增速风扇的叶片结构为左旋。

在上述实施例一中，优选地，中央烟气减速装置也可以通过阻尼结构实现，也可以选择风扇加阻尼的结构；边缘烟气增速装置也可以通过其他抽风或抽气结构实现，也可以选择风扇加该抽风或抽气结构。在具体使用中，通过烟气吹动阻尼，使阻尼转动或运动实现烟气的减速。

在实施例一的基础上，优选地，中层烟气调速系统进一步包括与上层烟气均布结构连接的中层烟气均布结构，中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置设于中层烟气均布结构处；在中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置的周围，中层烟气均布结构设有多个均布的第二气流通道，第二气流通道与第一气流通道连通。设置中层烟气均布结构可以通过第二气流通道对烟气进行预疏通、分散和均布，能够得到更好的均布效果。

在本发明的实施例中，上层烟气均布结构和中层烟气均布结构可以一体化成形设置，也可以二者各自成形后进行焊接。具体地，二者可以通过格栅板(参照图1、图2、图3、图4、图5、图6中的上层烟气均布格栅板1和中层烟气均布格栅板2)实现，上面设置有均匀分布的格栅孔，结构简单，除了便于梳理烟气外，也不会对烟气的流动造成阻力。优选地，上层烟气均布结构中的多个第一气流通道在垂直于烟气流动方向的截面面积相等，可以理解为，格栅板的各格栅孔的烟气流通面积相等。第二气流通道与第一气流通道的上述原理相同，且优选地，二者流通面积也相等。且优选地，第一气流通道和/或第二气流通道为从通道的一端到另一端保持气流的流通面积一直相等的结构，例如参照图4、图5、图6中的等径结构的实施例，这样的结构适用于烟气均布器安装的外部设备在该安装位置保持结构为统一尺寸的方案。同时，为了适应变尺寸(变径)的外部设备的使用，可将第一气流通道和第二气流通道在沿气流方向设置为从一端向另一端渐缩的结构，可参照图1、图2、图3中的变径结构的实施例，例如，上层烟气均布格栅板和中层烟气均布格栅板与气流流通方向的倾角可设置为0-60°，格栅板的板间间距尺寸为20-200mm，且格栅板孔可以为矩形或菱形，参照图9。具体的渐缩尺度可根据实际结构进行调整。同时，为了适应烟气均布器在不同形状结构的设备中的使用，可根据具体结构进行外轮廓形状上的匹配。

在本发明的一个实施例中，中层烟气均布结构为格栅板，且每处格栅在沿气流方向的截面为倒Y型结构，可参照图7，且该倒Y型结构的开口朝向流通烟气的入口设置，即夹角逆向烟气流向设置，且底端靠近于所述上层烟气均布结构设置。该倒Y型结构的开口夹角可以为30-150°。烟气流过该倒Y型结构的开口，对烟气进行预打散和搅流后，再流过上层烟气均布结构。除了倒Y型结构，具有多开口或多分叉的格栅结构也可以在本发明中进行应用，实现气流的预打散作用。

在本发明的一个实施例中，参照图2、图3、图5、图6，下层支撑结构上设置有第一导水槽9和第二导水槽10；其中，所述第一导水槽设于所述中央烟气减速装置的下方，所述第二导水槽设于所述边缘烟气增速装置的下方，分别引出支撑结构上存的积水，保证烟气均布器的正常运行。可参照图8，两种导水槽可以为V型或U型结构，该结构的上端间距可以为20-150mm。在本发明中，支撑结构可以为支撑架7和支撑梁8组合构成，可以稳定支撑。同时，支撑结构也可以改为悬吊结构实现，实现上层和中层结构的悬吊安装，提供多种应用范围。

本发明还提供了一种烟气均布方法，其包括：

对中央区域的流通烟气进行减速，并对边缘区域的流通烟气进行增速；

并使各区域的流通烟气流过均布的气流通道。

上述方法可通过烟气均布器实现，同时，在上述方法中，还可以设置对烟气进行预打散和梳理后再分别进行减速和加速，均布效果更好。

在本发明的一个具体实施例(应用于湿式电除尘器)的应用中，烟气均布过程主要包括如下过程：

烟气在竖直方向自下而上在脱硫塔内流动，烟气首先经过脱硫过程并经过原脱硫塔顶部的机械除雾器后，流过本发明所述的烟气均布器，继续流入上部的湿式电除尘器。首先烟气通过中层烟气均布格栅板底部的倒Y型结构，对烟气产生扰流、打散的效果；经打散后的烟气进入中层烟气调速系统。在中央烟气减速装置(减速风扇)的作用下，中央烟气减速装置形成自上而下的气流迫使塔内烟气由相对集中的中央区域向四周烟气分布较差区域扩散；边缘流速较慢的烟气通过边缘烟气增速装置(增速风扇)产生吸力使边缘位置的烟气流动加快。通过中央烟气减速装置与边缘烟气增速装置的相互作用，使烟气在湿式电除尘器内均匀分布。经过中层烟气调速系统的烟气在上层烟气均布格栅板的作用下，将因风扇作用而形成旋流的烟气打散，并进行二次均流，进一步增强烟气均布效果。

中央烟气减速装置通过减速风扇实现，边缘烟气增速装置通过增速风扇实现。减速风扇和增速风扇可分别通过阻尼风扇调速装置和风扇增速调速装置对风扇的转速进行调节，其阻尼风扇调速装置可通过手动设定和自动设定两种方式对风扇转速进行设定及调节。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种烟气均布器，其特征在于，包括：

上层烟气均布结构，其包括多个均布的第一气流通道；

中层烟气调速系统，其设于所述上层烟气均布结构的下方，包括用于降低中央烟气流速的中央烟气减速装置和用于提高边缘烟气流速的边缘烟气增速装置；

下层支撑结构，其设于所述中层烟气调速系统下方，用于支撑所述上层烟气均布结构和所述中层烟气调速系统；

控制系统，其与所述中央烟气减速装置和所述边缘烟气增速装置连接，用于控制降低中央烟气流速的速率和提高边缘烟气流速的速率；

所述中央烟气减速装置包括一个或多个减速风扇，以及第一调速结构；所述边缘烟气增速装置包括围设于所述减速风扇四周的多个增速风扇，以及第二调速结构；

所述中央烟气减速装置上设置有阻尼装置，通过流通烟气吹动所述阻尼装置来降低所述流通烟气的流速；

所述第一调速结构和所述第二调速结构分别与所述控制系统连接；

所述中层烟气调速系统进一步包括与所述上层烟气均布结构连接的中层烟气均布结构，所述中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置设于所述中层烟气均布结构处；

在所述中央烟气减速装置和边缘烟气增速装置的周围，所述中层烟气均布结构设有多个均布的第二气流通道，所述第二气流通道与所述第一气流通道连通；

所述减速风扇在启动后的风向与流通烟气的流动方向相反；

所述增速风扇在启动后的风向与流通烟气的流动方向相同；

所述减速风扇与所述增速风扇的叶片结构相同，转动方向相反；或者；所述减速风扇与所述增速风扇的转动方向相同，叶片结构不同，其中，一个叶片结构为左旋，另一个叶片结构为右旋；

所述中层烟气均布结构为格栅板，且每处格栅在沿气流方向的截面为倒Y型结构，且该倒Y型结构的开口朝向流通烟气的入口设置，底端靠近于所述上层烟气均布结构设置；

所述下层支撑结构上设置有第一导水槽和第二导水槽；其中，所述第一导水槽设于所述中央烟气减速装置的下方，所述第二导水槽设于所述边缘烟气增速装置的下方；

所述控制系统包括多个用于监测中部及边缘各处气流流速的气流传感器，所述控制系统根据所述气流传感器监测到的气流流速数据来调节所述减速风扇和所述增速风扇的转速。

2.根据权利要求1所述的烟气均布器，其特征在于：

多个所述第一气流通道在垂直于气流方向的截面面积相等；

和/或；

多个所述第二气流通道在垂直于气流方向的截面面积相等；

和/或；

所述第一气流通道在沿气流方向，从一端向另一端渐缩；

和/或；

所述第二气流通道在沿气流方向，从一端向另一端渐缩；

和/或；

所述上层烟气均布结构为格栅板；

和/或；

所述中层烟气均布结构为格栅板。

3.一种烟气均布方法，其特征在于，采用如权利要求1-2任一项所述的烟气均布器，包括：

对中央区域的流通烟气进行减速，并对边缘区域的流通烟气进行增速；

并使各区域的流通烟气流过均布的气流通道。