CN105032087A - 一种风车-管式冷凝式除雾器及其除雾方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风车-管式冷凝式除雾器及其除雾方法，在壳体内自下而上依次间隔设有风车陈列除雾层、换热管阵列除雾层、丝网除雾层；风车陈列除雾层由多个风车串联成排，各风车的叶片倾斜方向及旋转方向相同；所述丝网除雾层由丝线交织而成。气流进入风车陈列时，气流因流线偏转，大粒径液滴在惯性作用下撞击风车叶片，并被大量捕集。当气流进入内流冷却水的换热管表面时，温度降低，携带雾滴变成过饱和状态的液滴，气流的携带能力下降。经过丝网除雾进一步降低烟气雾滴携带量。另外，由于自由转动的风车，避免出现冲洗死角，解决了常规除雾器易堵塞问题。该装置投资少、运行维护费用低，降低了湿法脱硫烟囱石膏雨的产生。<pb pnum="1" />
Description
技术领域
本发明涉及除雾装置，尤其涉及一种风车-管式冷凝式除雾器及其除雾方法。
背景技术
除雾器被广泛应用于化工、环境等领域中的闪蒸脱雾、油气分离、酸雾净化等过程。常见的气液两相分离技术分为以下几种：重力沉降分离、旋流离心分离、惯性分离(如折流分离、丝网分离等)、超滤分离和电析分离。其中重力沉降主要用以除去直径大于50μm的大液滴，旋流离心分离可以有效去除直径大于10μm的液滴，丝网分离式除雾器可去除直径大于5μm的液滴，上述分离在工程中较为常见；而超滤分离和电析分离等主要针对粒径极小甚至0.1μm的细雾体系，在精细化工中较为常见。
在工业生产过程中，除雾装置通常用于去除气体中夹带的液滴，以减少液滴对后续设备的玷污和腐蚀，或防止气体直接排放对大气环境造成污染。目前，国内大部分火力发电厂均采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，约占脱硫市场份额的95％以上。湿法脱硫系统如果没有烟气加热装置时易出现“石膏雨”现象。“石膏雨”不但影响厂区的生活和生产，而且还会影响附近居民区生活，为环境带来不利影响。因此脱硫系统在设计和运行过程中采取相应措施来治理“石膏雨”就变得相当重要。
目前，电厂、钢厂以及化工厂除雾设备中多采用单一类型的除雾器。常用的折流板式除雾器，由于难以除去细颗粒的雾状液滴，导致除雾效率较
低。常用的丝网式除雾器，由于容易堵塞、不易冲洗，导致使用受很大限制。旋流式除雾器，由于阻力大，能耗高，使用较少。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种风车-管式冷凝式除雾器及其除雾方法。解决了传统除雾器压降大、除雾效率低等技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种风车-管式冷凝式除雾器，包括壳体5，在壳体5内自下而上依次间隔设有风车陈列除雾层1、换热管阵列除雾层2、丝网除雾层4；
所述风车陈列除雾层1由多个风车串联成排，排与排并列布置，各风车的叶片倾斜方向及旋转方向相同。气流自下而上螺旋上升并依次经过风车陈列除雾层1、换热管阵列除雾层2、丝网除雾层4。
所述丝网除雾层4由丝线交织而成。
所述换热管阵列除雾层2由多根换热管呈三角形错列排布、水平放置。
所述丝线上涂覆有纳米材料层。
所述风车的叶片由高分子聚合物材料制成。
所述风车陈列除雾层1与换热管阵列除雾层2、以及丝网除雾层4的上方均分别设置有第一喷淋层6、第二喷淋层7和第三喷淋层8。
上述风车-管式冷凝式除雾器的除雾方法如下：
气流首先进入风车陈列除雾层1，气流中的液滴在惯性作用下撞击风车的叶片，并被叶片捕集，此时，液滴因受离心作用而被甩向器壁，器壁捕获液滴，而达到气液分离；
气流经过换热管阵列除雾层2，各换热管其内部流体采用常温水，各换热管的外壁与气流接触，气流降低温度，气流中携带的雾滴变成过饱和状态的
液滴，与此同时，气流携带液滴和固体颗粒的能力下降；
气流进入丝网除雾层4，带液滴的气流经过丝网时，气流中的小粒径液滴与丝网撞击附着于其上，并逐渐汇集在各丝线的交织点处，由于交织点处隙缝的毛细作用和液体的表面张力的作用，液滴停留在该交织点处不往下掉落；经过多次反复吸附,液滴逐渐凝聚变大,直到聚集的液滴重力超过表面张力和气体上升的联合作用力时，液滴往下掉落，从而达到除雾的目的。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)与现有技术相比，除雾原理不同并分级优化。风车陈列除雾层使用一排排风车，组成风车陈列，一方面利用叶片改变气流流向，气体由于惯性作用而使液气分离；另一方面，利用气流的动能，带动风车旋转，此时气流因受离心作用而将液滴甩向器壁，器壁捕获液滴，而达到气液分离；使用换热管，其内部流常温水，外部与除雾器内的气流接触，通过降低气流温度，而使气流中携带的雾滴变成过饱和状态的液滴，更易除去，可大大提高除雾效率；由于气流温度的降低，也使得气流携带液滴和固体颗粒的能力下降，有利于提高除雾效率。
本发明将离心、惯性、冷凝分离原理优化组合，风车陈列除雾层将气流中的固体颗粒以及大粒径液滴除去，换热管阵列除雾层将气流中的小液滴除去，丝网除雾层将气流中的微小液滴除去，实现了不同负荷的分级优化组合除雾。
(2)与现有技术相比，压降较小。壳体(即除雾器)底部采用风车除雾层，因各风车之间缝隙较大，且不易堵塞，致使风车层阻力较小；中部采用换热管阵列除雾层，换热管之间间距较大，致使其压降较小；顶部采用丝网除雾层，因丝网表面涂有纳米材料，而不易堵塞，致使其压降较普通丝网除雾器小。
(3)与现有技术相比，布置高度小。本除雾器除雾效率高，且除雾器空间
利用率较高，在相同除雾要求下，本除雾器布置高度较普通除雾器低，所以该除雾器能够较好的减少设备投资。
(4)与现有技术相比，节约水资源。风车陈列除雾层与换热管阵列除雾层、以及丝网除雾层的上方均分别设置有第一喷淋层、第二喷淋层和第三喷淋层。冲洗风车陈列除雾层时，由于风车的转动，能够有效的避免冲洗死角，从而大大节约了水资源；丝网表面涂有纳米材料，易冲洗、不易堵。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本发明一种风车-管式冷凝式除雾器，包括壳体5，在壳体5内自下而上依次间隔设有风车陈列除雾层1、换热管阵列除雾层2、丝网除雾层4；
风车陈列除雾层1(第一级)由多个风车串联成排，排与排并列布置，各风车的叶片倾斜方向及旋转方向相同，气流自下而上螺旋上升并依次经过风车陈列除雾层1、换热管阵列除雾层2、丝网除雾层4。风车与风车之间留有一定的间距。气体流过风车间的叶片通道时，因流线偏转，大直径的雾滴由于自身惯性较大，将偏离气流的运动方向并撞击叶片表面，从而得到去除。各风车的叶片倾斜方向及旋转方向相同，这样使得该叶片同时起到导流板的作用，气流通过后因叶片的导流和离心作用而旋转，气体螺旋上升。
换热管阵列除雾层2(第二级)，换热管内部流常温水，由热力学定律可知，流经换热管表面的气流温度降低，气流携带的雾滴变成过饱和状态的液滴，且使得气流的携带能力下降，因此较大粒径的液滴会下落而被集液槽搜
集，同时，气流经过以后的换热管阵列除雾层2时，因其携带能力下降，而对除雾更加有利，从而大大提高除雾效率。
丝网除雾层4(第三级)，带液滴的气流经过丝网时，气流中的小粒径液滴与丝网撞击附着于其上，并逐渐汇集在各丝线的交织点处，由于交织点处隙缝的毛细作用和液体的表面张力的作用，液滴停留在该交织点处不往下掉落；经过多次反复吸附,液滴逐渐凝聚变大,直到聚集的液滴重力超过表面张力和气体上升的联合作用力时，液滴往下掉落，从而达到除雾的目的。丝网除雾层4能除去粒径较小的液滴，经过风车除雾之后，气流中的固体颗粒以及大粒径液滴已被分离出去，因此此时丝网除雾层4通道将不易堵塞，且由于纳米材料的存在，该层除雾器不易堵塞、易冲洗。
所述丝网除雾层4由丝线交织而成。所述丝线上涂覆有纳米材料层。
所述换热管阵列除雾层2由多根换热管呈三角形错列排布、水平放置。
所述风车的叶片由高分子聚合物材料制成。
所述风车陈列除雾层1与换热管阵列除雾层2、以及丝网除雾层4的上方均分别设置有第一喷淋层6、第二喷淋层7和第三喷淋层8。各喷淋层采用多点均匀分布，并与冲洗水管连接。通过喷头周期性冲洗风机的叶片，以避免除雾器在长期运行过程中叶片表面结垢，除雾通道被堵塞。
除雾方法可通过如下步骤实现：
气流首先进入风车陈列除雾层1，气流中的液滴在惯性作用下撞击风车的叶片，并被叶片捕集，此时，液滴因受离心作用而被甩向器壁，器壁捕获液滴，而达到气液分离；
气流经过换热管阵列除雾层2，各换热管其内部流体采用常温水，各换热管的外壁与气流接触，气流降低温度，气流中携带的雾滴变成过饱和状态的液滴，与此同时，气流携带液滴和固体颗粒的能力下降；
气流进入丝网除雾层4，带液滴的气流经过丝网时，气流中的小粒径液滴与丝网撞击附着于其上，并逐渐汇集在各丝线的交织点处，由于交织点处隙
缝的毛细作用和液体的表面张力的作用，液滴停留在该交织点处不往下掉落；经过多次反复吸附,液滴逐渐凝聚变大,直到聚集的液滴重力超过表面张力和气体上升的联合作用力时，液滴往下掉落，从而达到除雾的目的。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.
一种风车-管式冷凝式除雾器，其特征在于：包括壳体(5)，在壳体(5)内自下而上依次间隔设有风车陈列除雾层(1)、换热管阵列除雾层(2)、丝网除雾层(4)；
所述风车陈列除雾层(1)由多个风车串联成排，排与排并列布置，各风车的叶片倾斜方向及旋转方向相同，气流自下而上螺旋上升并依次经过风车陈列除雾层(1)、换热管阵列除雾层(2)、丝网除雾层(4)。
2.根据权利要求1所述风车-管式冷凝式除雾器，其特征在于：所述丝网除雾层(4)由丝线交织而成。
3.根据权利要求1所述风车-管式冷凝式除雾器，其特征在于：所述换热管阵列除雾层(2)由多根换热管呈三角形错列排布、水平放置。
4.根据权利要求2所述风车-管式冷凝式除雾器，其特征在于：所述丝线上涂覆有纳米材料层。
5.根据权利要求1所述风车-管式冷凝式除雾器，其特征在于：所述风车的叶片由高分子聚合物材料制成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述风车-管式冷凝式除雾器，其特征在于：所述风车陈列除雾层(1)与换热管阵列除雾层(2)、以及丝网除雾层(4)的上方均分别设置有第一喷淋层(6)、第二喷淋层(7)和第三喷淋层(8)。
7.采用权利要求1至5中任一项所述风车-管式冷凝式除雾器的除雾方法，
其特征在于步骤如下：
气流首先进入风车陈列除雾层(1)，气流中的液滴在惯性作用下撞击风车的叶片，并被叶片捕集，此时，液滴因受离心作用而被甩向器壁，器壁捕获液滴，而达到气液分离；
气流经过换热管阵列除雾层(2)，各换热管其内部流体采用常温水，各换热管的外壁与气流接触，气流降低温度，气流中携带的雾滴变成过饱和状态的液滴，与此同时，气流携带液滴和固体颗粒的能力下降；
气流进入丝网除雾层(4)，带液滴的气流经过丝网时，气流中的小粒径液滴与丝网撞击附着于其上，并逐渐汇集在各丝线的交织点处，由于交织点处隙缝的毛细作用和液体的表面张力的作用，液滴停留在该交织点处不往下掉落；经过多次反复吸附,液滴逐渐凝聚变大,直到聚集的液滴重力超过表面张力和气体上升的联合作用力时，液滴往下掉落，从而达到除雾的目的。
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