CN104606989B - 超重力技术处理粉尘设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超重力粉尘处理设备，其特征在于，包括：外壳；主轴，在外壳内旋转；液体分布器，位于主轴上；以及转鼓，固定连接在主轴上，其中，转鼓包括连接于两个盖板中间的碟片组，碟片组包括多个环形的碟片，碟片之间具有预定宽度的间隙，主轴穿过环形的碟片的中心，碟片的内径大于主轴的直径，使得碟片的内圆与主轴之间形成导气通道，主轴中具有导液管，导液管的一端与液体分布器相通，液体分布器位于主轴上与碟片组相对应的区域，液体分布器将吸收液喷向导气通道中的烟气上。本发明的超重力除尘设备传质效率高、气阻低、工艺简单、制造成本和维护成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种超重力技术处理粉尘设备，属于工业除尘领域。
背景技术
近年来，随着工业的发展，工业废气的排放量在逐年增加。2010年，我国工业废气排放总量为519168亿立方米，二氧化硫排放总量为2 185.1万吨，工业二氧化硫排放量为1864.4万吨，工业二氧化硫去除量3 304万吨，工业烟尘排放量603.2万吨，生活烟尘排放量225.9万吨，工业烟尘去除量38 941.4万吨，粉尘排放量为448.7万吨；2011年我国二氧化硫排放量为2 217.91万吨，比上年增加了32.81万吨，烟(粉尘)排放量为1 278.83万吨。
废气中的粉尘是空气污染的主要形式之一，尤其是工矿企业生产过程中产生的粉尘、废气直接伤害工人的健康，污染环境。目前每年排放的粉尘量超过3000万吨，是形成雾霾的主要原因。目前，常用的重力除尘、旋风除尘、湿法除尘、布袋除尘、静电除尘等工艺存在处理能力差，处理效率低，处理成本高、设备加工复杂，企业负担重等缺陷，还存在粉尘的二次污染问题。并且也无法满足对PM2.5分离的要求。
这几年，超重力技术的应用得到了发展，超重力技术可以强化传质效果，增加粉尘的去除效率，但目前市场上出现的折流式超重力装置，存在处理烟气量小、烟气流动阻力大，设备结构复杂，制造成本和运行成本高等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种超重力技术处理粉尘设备，其特征在于，包括：外壳；主轴，在外壳内旋转；液体分布器，位于主轴上；以及转鼓，固定连接在主轴上，其中，转鼓包括连接于两个盖板中间的碟片组，碟片组包括多个环形的碟片，碟片之间具有预定宽度的间隙，主轴穿过环形的碟片的中心，碟片的内径大于主轴的直径，使得碟片的内圆与主轴之间形成导气通道，主轴中具有导液管，导液管的一端与液体分布器相通，液体分布器位于主轴上与碟片组相对应的区域，液体分布器将吸收液喷向导气通道中的烟气上。在超重力作用下，吸收液与烟尘尾气发生传质和传热过程。
另外，本发明的超重力技术处理粉尘设备，还可以具有这样的特征：其中，碟片的均具有凹凸不平的凸起和凹陷结构。
另外，本发明的超重力技术处理粉尘设备，还可以具有这样的特征：其中，碟片凸起和凹陷结构的形状和大小符合烟尘气中粉尘含量及硫化物、氮氧化物含量不同状况下的处理要求。
另外，本发明的超重力技术处理粉尘设备，还可以具有这样的特征：其中，间隙的预定宽度符合烟尘气量和粉尘含量及硫化物、氮氧化物含量不同状况下的处理要求。
另外，本发明的超重力技术处理粉尘设备，还可以具有这样的特征：还包括，进气腔，进气腔与导气通道相通；以及抽气叶轮，位于导气通道与进气腔相接的位置，导气通道和外壳之间采用自密封的迷宫式密封。
另外，本发明的超重力技术处理粉尘设备，还可以具有这样的特征：还包括，进液腔，进液腔与导液管相连通；以及输液叶轮，位于导液管与进液腔相接的位置。进液腔中的主轴部分和进气腔之间安装有自密封的迷宫式密封。
另外，本发明的超重力技术处理粉尘设备，还可以具有这样的特征：还包括，旋风分离区，位于转鼓和外壳之间。用于将吸收了粉尘和硫化物、氮氧化物的吸收液和烟气进行分离。
另外，本发明的超重力技术处理粉尘设备，还可以具有这样的特征：还包括，换热器，与从外壳中流出的吸收液换热；分离装置，将粉尘从外壳中流出的吸收液中分离出来；以及循环泵，与分离装置连接，将从分离装置中流出的吸收液重新注入导液管中。
发明的作用与效果：
根据本发明的超重力技术处理粉尘设备，一方面由于烟气与吸收液采用并流式接触，提高传质、换热效果。
另一方面由于采用了表面具有凹凸形状的波纹式碟片，进一步提高传质、传热的效果。
另外，由于采用了自密封迷宫式密封，没有密封材料的直接接触，对设备各部分进行密封，防止烟气中的粉尘向其它空间内扩散，同时大幅度延长设备的使用寿命，提高设备的可操作性，降低设备的维护费用。
此外，本发明的超重力技术处理粉尘设备制造简单、运行费用低，日常维护方便。同时还能够进行脱硫、脱氮及热能回收。
附图说明
图1是实施例一中的超重力技术处理粉尘设备的卧式结构示意图；
图2是本发明的超重力技术处理粉尘设备的碟片结构示意图；
图3是本发明的超重力技术处理粉尘设备的碟片的表面形状示意图；
图4是变形例一中的超重力技术处理粉尘设备的结构示意图；
图5是实施例二中的超重力技术处理粉尘设备的立式结构示意图；
图6是本发明的超重力技术处理粉尘设备与其它附属设备的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
<实施例一>
图1是本发明的超重力技术处理粉尘设备的卧式结构示意图，如图1所示，超重力技术处理粉尘设备包括主轴10，转鼓3，进气腔14，进液腔16，外壳11，位于外壳11上的出气口2和出液口12，以及位于主轴中的导液管(图中未显示)和液体分布器5。其中，转鼓3中包括环绕主轴10的碟片组4。
主轴10的两端与外壳11转动连接，并且连接处具有机械密封9。主轴10为中空结构，主轴10的一端具有输液叶轮8，进液腔16套在与输液叶轮8对应的位置，当吸收液从进液口18进入到进液腔16后，输液叶轮8将吸收液注入主轴10内的导液管中，液体分布器5与导液管连通，将吸收液喷入导气通道6中。吸收液多采用水，也可以采用除尘领 域常用的酸性或碱性水溶液。
在进液腔16后面连接有进气腔14，待处理的烟气通过进气口1进入进气腔14中，连接于主轴10上的抽气叶轮7将待处理的烟气吸入到导气通道6中。
导气通道6与外壳11之间安装自密封的迷宫式密封。进液腔16中的主轴上和进气腔14之间也安装有自密封的迷宫式密封。在迷宫式密封中预充有液体，当主轴带动转鼓转动时起到非接触的密封作用。进液腔16上设置有放气阀15，用于排除吸收液中的气体。
转鼓3具有左盖板31，右盖板32和安装于左右盖板之间的碟片组4，碟片组4具有多个碟片41，碟片41均为环状，碟片之间均为同心的关系。如图2A所示，碟片41上打有四个螺栓孔42，螺栓穿过螺栓孔42将碟片组4固定在左右盖板上。两个碟片41之间垫有定位片，定位片的宽度决定了碟片之间的距离，碟片之间的距离与烟气中的粉尘含量相关，当粉尘含量高时，碟片之间的距离要近一些。但是碟片之间的距离并非越小越好，碟片之间的距离在5mm-10mm的范围内时具有最佳的除尘效果。在本实施例中碟片41的厚度设置为1mm，两上碟片的中心距设置为10mm，因此定位片的宽度为9mm。定位片用四氟管切割成9mm宽，套在螺栓上即可。碟片组4的中心空缺部分与主轴10之间形成导气通道6。在其它的实施方式中，也可以通过转鼓两个盖板的边缘与碟片上预制的槽口上加固定板/片的方式固定。
本实施例中采用的碟片41为波纹碟片，碟片的两面均具有凹凸不平的凸起和凹陷结构，即具有很多的凸点和凹坑。图2B显示的是凸起结 构的顶点连接所形成的直线，图3显示的是波纹碟片在这些直线的方向上的弯曲形状。如图3所示，在波峰和波谷转换的位置具有平台结构411，这种结构进一步增加了吸收液与波纹之间的撞击，提高了吸收效果。L1为波峰到波谷的距离，为3mm；L2为过渡平台的宽度，为1mm，L3为波峰的宽度，为2mm。
当然，凸起和凹陷的结构并不限于本实施方式所提供的形状，在其它实施方式中，也可以将其制作成其它的规则形状或者不规则的形状。例如，在直线方向上呈正弦曲线或者其它平滑的曲线形状，或者不规则的曲线形状。
超重力技术处理粉尘设备工作时，吸收液在循环泵或者输液叶轮8的作用下从进液口18进入进液腔16，在循环泵的压力作用下从主轴10内的导液管进入液体分布器5。烟气由进气口1进入进气腔14后，由抽气叶轮7抽入导气通道6中。
烟气在负压作用下从与液体分布器来的吸收液一起进入碟片组4的碟片之间的缝隙中。在超重力作用下，烟气和吸收液在碟片表面进行高速的传质、传热过程。烟气和吸收液在碟片上与波纹发生碰撞，形成紊流，吸收液在超重力和波纹的作用下被碾成液膜和雾滴，液体表面不断更新，具有极大的表面积，对烟气中的粉尘进行粘附，同时对烟气中的二氧化硫、氮氧化物进行吸收，并且对烟气中的余热进行回收。
完成吸收的吸收液和完成净化的烟气在超重力作用下被甩出碟片组4，含粉尘和二氧化硫、氮氧化物的雾滴进入旋风分离区17。在进入旋风分离区17后，雾滴和液膜相互间碰撞、凝聚，成为大颗粒与外壳11 发生碰撞而粘附、汇集，最后粉尘随吸收液被吸附、分离，达到处理粉尘的效果。在旋风分离区17中完成气液分离的烟气从出气口2排出，通过引风机24(见图6)到烟囱排入大气。
如图6所示，完成吸收的吸收液从吸收液出口12排出，经过换热器21将吸收下来的余热交换给锅炉进水或其它介质。吸收液中粘附的粉尘通过分离装置22处理后，吸收液通过循环泵23重新进入进液口18。
在其它的实施方式中，液体分布器5也可以不安装在主轴上，而另行固定安装，不随主轴转动。在这种安装方式中，主轴远离导气腔的一端不贯穿外壳，固定片通过主轴的这一端进入转鼓中将液体分布器固定。
<变形例一>
在本变形例中，与实施例一中相同的结构采用相同的编号并省去相应的说明。如图4所示，在例如水泥厂等粉尘浓度高的情况下，还可以在碟片组4的外周设置填料层19。填料层19可以采用不同孔隙率的丝网填料。
<实施例二>
在实施例二中，与实施例一中相同的结构采用相同的编号并省去相应的说明。如图5所示，本发明的超重力技术处理粉尘设备也可以设置为立式，相应的调整进气口、出气口、进液口和出液口的位置，使它们适应立式状态下使用即可。
表1各种除尘设备的粒径适用范围
表2各种除尘设备的压力损失
| 除尘器类型 | 压力损失(Pa) |
| 文丘里除尘器 | 4000-10000 |
| 袋式除尘器 | 900-1800 |
| 旋风除尘器 | 800-1500 |
| 惯性除尘器 | 300-800 |
| 电除尘器 | 250-400 |
| 重力除尘器 | 150-350 |
| 超重力技术处理粉尘设备 | 50-150 |
表3各种除尘设备可捕集的粒径范围(单位：μm)
表4各种除尘设备的投资和运行费用
表1至表4显示了各种除尘设备与本发明所提供的超重力技术处理粉尘设备的参数对比。表1显示，本发明的超重力技术处理粉尘设备针对不同粒径的粉尘的去除效率，以及全效率均优于现有的粉尘处理设备。表2显示，超重力技术处理粉尘设备的压力损失是现有粉尘处理设备中最小的，这说明本发明的超重力技术处理粉尘设备的风机效率最高，在各种现有的粉尘处理设备中最为节能。表3显示了各种除尘设备可捕集的粒径范围，说明本发明的超重力技术处理粉尘设备能够捕获的粉尘粒径范围最广，效果最佳。表4是各种除尘设备的投资和运行费用，可见本发明的超重力技术处理粉尘设备的综合投资仅比旋风除尘器多，综合除尘效果和投资，本发明的超重力技术处理粉尘设备的性价比最佳。
Claims (7)
1.一种超重力技术处理粉尘设备，其特征在于，包括：
外壳；
主轴，在所述外壳内旋转；
液体分布器，连接于所述主轴上；以及
转鼓，固定连接在所述主轴上，
其中，所述转鼓包括连接于两个盖板中间的碟片组，所述碟片组包括多个环形的碟片，所述碟片之间具有预定宽度的间隙，
所述主轴穿过环形的所述碟片的中心，所述碟片的内径大于所述主轴的直径，使得所述碟片的内圆与主轴之间形成导气通道，
所述主轴中具有导液管，所述导液管的一端与所述液体分布器相通，所述液体分布器位于主轴上与碟片组相对应的区域，所述液体分布器将吸收液喷向所述导气通道中的烟气上，在超重力作用下，吸收液与烟尘尾气发生传质和传热过程；
进气腔，所述进气腔与所述导气通道相通；以及
抽气叶轮，位于所述导气通道与所述进气腔相接的位置，
其中，所述导气通道和所述外壳之间采用自密封的迷宫式密封。
2.根据权利要求1所述的超重力技术处理粉尘设备，其特征在于：
其中，所述碟片的两面均具有凹凸不平的凸起和凹陷结构。
3.根据权利要求2所述的超重力技术处理粉尘设备，其特征在于：
其中，所述碟片凸起和凹陷结构的形状和大小符合烟尘气中粉尘含量及硫化物、氮氧化物含量不同状况下的处理要求。
4.根据权利要求1所述的超重力技术处理粉尘设备，其特征在于：
其中，所述间隙的预定宽度符合烟尘气量和粉尘含量及硫化物、氮氧化物含量不同状况下的处理要求。
5.根据权利要求1所述的超重力技术处理粉尘设备，其特征在于，还包括：
进液腔，所述进液腔与所述导液管相连通；以及
输液叶轮，位于所述导液管与进液腔相接的位置，
进液腔中的主轴部分和进气腔之间安装有自密封的迷宫式密封。
6.根据权利要求1所述的超重力技术处理粉尘设备，其特征在于，还包括：
旋风分离区，位于所述转鼓和所述外壳之间，用于将吸收了粉尘和硫化物、氮氧化物的吸收液和烟气进行分离。
7.根据权利要求1所述的超重力技术处理粉尘设备，其特征在于，还包括：
换热器，与从所述外壳中流出的吸收液换热，进行余热回收；
分离装置，将粉尘从所述外壳中流出的吸收液中分离出来；以及
循环泵，与所述分离装置连接，将从所述分离装置中流出的吸收液重新注入导液管中。
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