CN104998470A - 一种旋流式烟气除尘除雾装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流式烟气除尘除雾装置，包括支撑杆、旋流片、壁面、挡水环、排水口和冲洗装置组成。其工作原理如下：烟气自下向上流动，在旋流片的作用下，烟气在除尘除雾装置内呈螺旋形上升的流动状态。在此状态下，小液滴和细粉尘受到的曳力不足以提供旋转运动所需的离心力，导致其从通道中心向壁面运动，在离开旋流片前碰触到壁面上垂直向下流动的水膜并被吸收，从而实现小液滴和细粉尘的脱除。本发明具有设备结构简单、投资和运行成本低的优点，可高效脱除烟气中的小液滴和细粉尘。

Description

一种旋流式烟气除尘除雾装置

技术领域

本发明涉及一种旋流式烟气除尘除雾装置，属于烟气净化技术领域。

背景技术

目前，国内燃煤锅炉大多采用石灰石-石膏法烟气脱硫工艺，将石灰石-石膏浆液通过喷淋装置分散成小液滴，与烟气在吸收塔内逆流接触发生反应，达到脱除烟气中SO₂的目的。由于该工艺所使用的喷嘴形成的石灰石-石膏浆液液滴大小不一，液滴直径分布通常在1μm～10mm之间。对于其中的大液滴，由于其受到烟气的曳力较小，离开喷嘴后在重力作用下掉落至吸收塔底部，完成一次吸收过程；而对于其中的小液滴，在一定烟气流速下其所受曳力将远超过重力，从而被烟气带至后续单元。

虽然当前脱硫塔内普遍配备了除雾器以防止石灰石-石膏液滴被带出的吸收塔，但对于直径小于30μm的小液滴和细粉尘，除雾器的除雾效果甚微。这些被烟气带走的小液滴及未除净的细粉尘进入烟囱并被排放至大气中，造成严重的“石膏雨”现象及PM2.5污染。

针对“石膏雨”问题，燃煤电厂当前主要采用湿式电除尘工艺来净化烟气中的小液滴和细粉尘。虽然净化后烟气出口含尘量可达到燃气标准，但湿式电除尘设备体积庞大、投资和运营成本较高。据调研，配套百万机组的一套湿式电除尘装置，其设备投资约2亿元，每年运行成本高达6000万元，如此高昂的成本导致电厂对采用湿式电除尘器的积极性不高，全国范围内仅在少部分电厂开展了示范工程。

发明内容

本发明的目的是一种旋流式烟气除尘除雾装置，其设备结构简单、运行稳定可靠、造价低廉、运行成本低，能脱除烟气中大部分的小液滴和细粉尘，从而有效缓解烟气的“石膏雨”现象和PM2.5污染。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种旋流式烟气除尘除雾装置，其特征在于，包括支撑杆、表面光滑的旋流片、壁面、具有一定宽度和倾斜角度的挡水环、内壁光滑的排水口和冲洗装置，其中：所述的支撑杆为外壁光滑的圆柱体；所述的旋流片固定在支撑杆上，且环绕支撑杆中心螺旋状上升；所述的壁面为内壁光滑的套在支撑杆及旋流片外圆形筒，壁面与旋流片有一定间隙，壁面的顶部高于旋流片；所述的挡水环固定在壁面顶部；所述的排水口均匀分布在壁面底部；所述的冲洗装置设置于壁面顶部，用于壁面的不定期冲洗以防止结垢和/或用于壁面液膜的初次形成。

优选地，所述壁面的总高度H与直径D比值H∶D＝1∶1～10∶1，优选值为2∶1～5∶1。

优选地，所述的支撑杆的直径d与所述壁面的直径D比值d∶D＝1∶10～1∶2，优选值为1∶5～1∶3。

优选地，所述的旋流片的个数为n，n＝1～4，优选值为1～2；所述的旋流片的螺距h与所述壁面的直径D比值h∶D＝1∶3～3∶1，优选值为1∶2～2∶1；所述的旋流片与壁面间隙L与所述壁面的直径D比值L∶D＝1∶30～1∶10，优选值为1∶20～1∶15。

优选地，所述的壁面直径D＝5～50cm，优选值为15～30cm；所述的壁面与旋流片高度差C＝1～5cm，优选值为2～3cm；

优选地，所述的挡水环水平宽度w与壁面直径D比值w∶D＝1∶20～1∶5，优选值为1∶15～1∶10；挡水环与水平面的夹角θ＝0～45°，优选值为15～30°。

本发明的旋流式烟气除尘除雾装置运行稳定可靠、操作简单安全、易于大型化，与现有技术比较，本发明还具有以下优点：

(1)除尘除雾效果明显，出口含尘量可达10mg/Nm³以下；

(2)设备结构简单，造价低廉；

(3)仅消耗冲洗水，运行成本低；

(4)在现有脱硫塔改造中可直接替代除雾器使用。

附图说明

图1A为本发明的旋流式烟气除尘除雾装置结构图；

图1B为图1A中A部分的局部放大图；

图1C为图1A的俯视图；

图2为利用本发明装置的烟气脱硫工艺流程图。

附图标记说明

1-支撑杆；2-旋流片；3-壁面；4-挡水环；5-冲洗装置；6-排水口；7-入口烟道；8-浆液池；9-吸收塔；10-喷淋层；11-本发明的除尘除雾装置；12-出口烟道。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供了一种旋流式烟气除尘除雾装置，如图1A至图1C所示，由支撑杆、旋流片、壁面、挡水环、排水口和冲洗装置组成，其工作原理如下：

烟气自下向上流动，在旋流片的作用下呈螺旋形上升的流动状态，流动速度达到4～6m/s。在此状态下，烟气中的小液滴和细粉尘受到的曳力不足以提供作旋转运动所需的离心力，导致其从通道中心向壁面运动，在离开旋流片前碰触到壁面上垂直向下流动的水膜并被吸收，从而实现小液滴和细粉尘的脱除。

本发明所述的旋流式烟气除尘除雾装置总高度H需满足小液滴和细粉尘能在停留时间内能到达壁面，其与壁面直径D比值H∶D＝1∶1～10∶1，优选值为2∶1～5∶1；

本发明所述的支撑杆直径d与壁面直径D比值d∶D＝1∶10～1∶2，优选值为1∶5～1∶3；

本发明所述的旋流片叶片数n＝1～4，优选值为1～2；所述的旋流片螺距h与壁面直径D比值h∶D＝1∶3～3∶1，优选值为1∶2～2∶1；所述的旋流片与壁面的间隙L与壁面直径D比值L∶D＝1∶30～1∶10，优选值为1∶20～1∶15；

本发明所述的壁面直径D＝5～50cm，优选值为15～30cm；壁面与旋流片高度差C＝1～5cm，优选值为2～3cm；

本发明所述的挡水环为固定在壁面顶部、有一定宽度和倾斜角度的环状组件，其水平宽度w与直径D比值w∶D＝1∶20～1∶5，优选值为1∶15～1∶10；其与水平面的夹角θ＝0～45°，优选值为15～30°；

本发明所述的排水口设置在壁面底部，水平方向上呈多孔均匀分布，其大小和数量根据实际需要进行设置。

实施例1

如附图2所示，原烟气从吸收塔9底部的入口烟道7进入，与喷淋层10喷淋下来的石灰石-石膏浆液逆流接触发生反应，随后烟气携带大量直径为1～1000μm的液滴和粉尘离开喷淋层顶部，以约4m/s的速度进入本发明的旋流式烟气除尘除雾装置11，净化后的烟气通过出口烟道12离开吸收塔9。

喷淋层顶部与吸收塔出口之间设置了3层本发明的旋流式烟气除尘除雾装置11，层间距为1.2m，每层装置总高度H＝60cm，直径D＝20cm，支撑杆直径d＝4cm，旋流片与壁面间距L＝1cm，旋流片与壁面高度差为2cm。其中，底层除尘除雾装置主要用于脱除直径100～1000μm的小液滴和细粉尘，旋流片数量n＝1，螺距h＝30cm，挡水环水平宽度w＝3cm，倾斜角θ＝15°，排水孔为均匀分布的8个直径4cm的圆孔；中间层除尘除雾装置主要用于脱除直径10～100μm的小液滴和细粉尘，旋流片数量n＝2，螺距h＝20cm，挡水环水平宽度w＝2cm，倾斜角θ＝15°，排水孔为均匀分布的6个直径3cm的圆孔；顶层除尘除雾装置主要用于脱除直径1～10μm的小液滴和细粉尘，旋流片数量n＝2，螺距h＝15cm，挡水环水平宽度w＝2cm，倾斜角θ＝30°，排水孔为均匀分布的4个直径3cm的圆孔。

由此，烟气中99％的小液滴和细粉尘可以被脱除，从而有效缓解“石膏雨”现象和PM2.5污染问题。

Claims (6)

1.一种旋流式烟气除尘除雾装置，其特征在于，包括支撑杆、表面光滑的旋流片、壁面、具有一定宽度和倾斜角度的挡水环、内壁光滑的排水口和冲洗装置，其中：所述的支撑杆为外壁光滑的圆柱体；所述的旋流片固定在支撑杆上，且环绕支撑杆中心螺旋状上升；所述的壁面为内壁光滑的套在支撑杆及旋流片外圆形筒，壁面与旋流片有一定间隙，壁面的顶部高于旋流片；所述的挡水环固定在壁面顶部；所述的排水口均匀分布在壁面底部；所述的冲洗装置设置于壁面顶部，用于壁面的不定期冲洗以防止结垢和/或用于壁面液膜的初次形成。

2.根据权利要求1中所述的旋流式烟气除尘除雾装置，其特征在于，所述壁面的总高度H与直径D比值H∶D＝1∶1～10∶1，优选值为2∶1～5∶1。

3.根据权利要求1中所述的旋流式烟气除尘除雾装置，其特征在于，所述的支撑杆的直径d与所述壁面的直径D比值d∶D＝1∶10～1∶2，优选值为1∶5～1∶3。

4.根据权利要求1中所述的旋流式烟气除尘除雾装置，其特征在于，所述的旋流片的个数为n，n＝1～4，优选值为1～2；所述的旋流片的螺距h与所述壁面的直径D比值h∶D＝1∶3～3∶1，优选值为1∶2～2∶1；所述的旋流片与壁面间隙L与所述壁面的直径D比值L∶D＝1∶30～1∶10，优选值为1∶20～1∶15。

5.根据权利要求1中所述的旋流式烟气除尘除雾装置，其特征在于，所述的壁面直径D＝5～50cm，优选值为15～30cm；所述的壁面与旋流片高度差C＝1～5cm，优选值为2～3cm。

6.根据权利要求1中所述的旋流式烟气除尘除雾装置，其特征在于，所述的挡水环水平宽度w与壁面直径D比值w∶D＝1∶20～1∶5，优选值为1∶15～1∶10；挡水环与水平面的夹角θ＝0～45°，优选值为15～30°。