CN105833628B - 微孔板式水膜除尘器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微孔板式水膜除尘器，包括筒状壳体、设置在筒状壳体侧壁的烟气进口和设置在筒状壳体顶部的烟气出口，筒状壳体内腔设置有供水板、微孔板、集水槽和均布板，微孔板水平固定于筒状壳体内腔的中心区域，供水板位于微孔板远离烟气进口的一侧及筒状壳体内壁之间，供水板上方设置有供水管，集水槽位于微孔板靠近烟气进口的一侧且集水槽的进水口承接于微孔板边缘，均布板从集水槽的出水口向外向下倾斜延伸出去，以使从集水槽溢流出的水流经均布板表面后形成水帘，烟气进口正对所述水帘。本发明通过采用溢流水帘膜状除尘、微孔板表面水膜除尘双重组合式除尘技术，对烟气中颗粒物，特别是粒径大于2.5um的微细颗粒具有非常高的脱除效率。

Description

微孔板式水膜除尘器

技术领域

本发明主要涉及烟气污染物治理技术领域，特别的，涉及一种微孔板式水膜除尘器。

背景技术

当前，基于离心湿式除尘技术的水膜除尘器因其结构简单、选择性好，运行稳定、维修方便等诸多优点而在中小型锅炉、窑炉中得到广泛应用。该技术的工作原理是含尘气流切向进入除尘器内通过形成高速旋转气流，气流中粉尘在离心力作用下甩向除尘器内壁而被除尘器内壁上自上而下流动的水膜吸附带走，完成烟气除尘过程。

但是目前基于传统机械离心湿式除尘技术的水膜除尘器因受设备结构、工作机理等方面因素的制约而潜在的一些问题、缺陷在长期的运行实践中逐渐暴露出来，具体表现为：

(1)微细颗粒物脱除效率低，难以满足日益严格的环保要求。传统水膜除尘器中，烟气以切向角度进入除尘器中然后在其内形成高速旋转气流，烟气中粉尘在高速旋转的气流中受离心力作用甩向除尘器内壁而被除尘器内壁上自上而下流动的水膜吸附带走，由于粉尘所受离心力大小与粉尘自身粒径呈正比，粒径较小粉尘往往因离心力较小不足已被甩向除尘器内壁面进而不能被水膜吸附带走，而为达到烟气除尘的环保要求，通常采取在除尘器内增设旋叶组或增大烟气进气速度等方式来增大烟气在除尘器内的旋转速度，这些改进措施虽可一定程度上改善除尘效率，但往往使得除尘器设备结构复杂，成本增加。传统水膜除尘器由于受自身结构及工作原理的制约而对微小粒径粉尘的脱除效果较差，已难以满足目前日益严格的环保要求。

(2)装置空间尺寸大，运行及维护成本高。传统结构形式的水膜除尘器中，为使进入除尘器的烟气有利形成旋转气流，除尘器塔体往往较瘦且高，后期为增加气流旋转效果而增设的旋叶组等技术改进措施，均使得设备尺寸进一步增大，设备结构更加复杂，成本增加。再者，因传统结构形式的水膜除尘器空间尺寸大造成应用该技术对老旧锅炉、窑炉等进行除尘工程改造时，会因炉窑的场地空间制约而限制该类型除尘装置的使用。

由此，在当前国家对新建锅炉、窑炉环保准入门槛及现役锅炉、窑炉环保执行标准均不断提高的双重背景下，发明一种新型结构形式的水膜除尘器，以期实现对烟气中颗粒物特别是微细颗粒物的有效脱除，对实现锅炉、窑炉的污染物达标排放，贯彻落实国家节能减排的方针政策等具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型结构形式的水膜除尘器，以解决传统结构形式的水膜除尘器对微细颗粒物脱除效率低、装置空间尺寸大，运行及维护成本高等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种微孔板式水膜除尘器，包括筒状壳体、设置在筒状壳体侧壁的烟气进口和设置在筒状壳体顶部的烟气出口，筒状壳体内腔设置有供水板、微孔板、集水槽和均布板，微孔板水平固定于筒状壳体内腔的中心区域，供水板位于微孔板远离烟气进口的一侧及筒状壳体内壁之间，供水板上方设置有供水管，集水槽位于微孔板靠近烟气进口的一侧且集水槽的进水口承接于微孔板边缘，均布板从集水槽的出水口向外向下倾斜延伸出去，以使从集水槽溢流出的水流经均布板表面后形成水帘，烟气进口正对所述水帘，所述微孔板为表面均布有多个通孔的板状结构，所述通孔贯穿微孔板上下表面。

作为优选的方式，所述微孔板至少包括第一级微孔板和第二级微孔板，第一级微孔板位于供水板与第二级微孔板之间，第一级微孔板上表面高于第二级微孔板上表面，供水板、第一级微孔板和第二级微孔板的下表面位于同一平面。

所述供水板具有一低于微孔板上表面的底板，微孔板的侧壁与筒状壳体的内壁围绕于供水板底板外周形成敞口的储水空间，来自供水管的水注满所述储水空间后即溢流至微孔板。

所述供水板上方设置有若干根供水子管，供水子管并联位于筒状壳体之外的供水母管，向供水板供水。

集水槽为横断面为U形结构的凹形横槽，集水槽与微孔板相接的进水口的位置高于与均布板相接的出水口的位置，这样的结构便于集水槽水微孔板中收集水灰混合物，并向均布板方向溢流出去。

均布板与水平面的夹角α为30～60°，以使水从均布板表面流下来后形成水帘。

微孔板的孔径根据锅炉容量的不同选择为10～30mm，各孔之间按等边三角形的形式排列，三角形的边长为孔径的2～4倍。

微孔板的下方设置有一导流板，导流板由一块位于下方的弧形的导流弯板和一块位于上方的方形的导流孔板上下对接组成，导流孔板为表面多孔均布的板状结构，导流板的顶部连接于微孔板下表面，导流板弧形弯板的内凹面迎向烟气进口。

筒状壳体的底部为一横截面逐渐缩小的喇叭口形的集灰斗，集灰斗下方设置有沉灰池，集灰斗底部设有输灰管，输灰管的底部管口插入沉灰池的液面以下。

所述微孔板式水膜除尘器还设置有清水池，清水池与供水母管间的连接管道上设置有管道式过滤器。

筒状壳体的顶部为一横截面逐渐缩小具有喇叭形口结构的通道，通道一端与筒状壳体对接，另一端与烟气出口对接。本发明具有以下技术优势：

(1)采用两级水膜除尘过程相结合的方式，微细颗粒物脱除效率高。本发明装置中，预除尘烟气自烟气进口进入本发明装置的筒体内部，烟气水平穿过由集水槽中溢流水垂直下落形成的帘状水膜时，烟气中大部分颗粒物被水膜吸附带走，完成烟气除尘过程的第一级净化。完成第一级净化后的烟气在筒体内继续流动，在导流板的作用下实现沿筒体横截面的均匀分布，烟气自下而上穿过微孔板的中的孔洞时与微孔板表面的水膜相接触，烟气中尘粒与水膜结合在一起，完成烟气除尘过程的第二级净化。本发明装置通过采用溢流水帘膜状除尘、微孔板表面水膜除尘等两级除尘过程相结合的方式，对烟气中颗粒物，特别是对微细颗粒物具有非常高的脱除效率，在不采用其他额外技术措施的条件下，本发明装置的除尘效率可达99％以上，与目前现役传统结构形式的水膜除尘器相比，具有更强的脱除效率。

(2)空间尺寸小，运行与维护成本低。本发明装置的工作原理创新于传统结构形式的水膜除尘器，创造性的采用溢流水帘膜状除尘、微孔板表面水膜除尘两重组合式除尘技术，完全摈弃传统结构形式中设备空间尺寸较大的机械式离心除尘技术，使得本发明装置的空间尺寸较传统同容量水膜除尘器的空间尺寸相比可减少20％～40％。此外，本发明装置中无旋转机械设备，系统电耗量为0，因除尘器空间尺寸的减小及系统电耗量的减小使得本发明装置的设备造价、运行及维护成本均大大降低，仅为传统同容量水膜除尘器的70％左右，与目前现役传统结构形式的水膜除尘器相比，具有更强的市场竞争力。

再者，从整个热力系统的结构布置角度考虑，因本发明装置的空间尺寸小，可适应传统结构布置较紧凑的老旧电站锅炉、工业窑炉等的除尘工程改造。同时，对于新建电站锅炉、工业窑炉应用本发明装置时也可显著减少整个系统的空间容积，节约设备占地面积，减少设备空间复杂度。

本发明的微孔板式水膜除尘器是对现有传统水膜除尘器的理论与技术的重大突破，具有无可比拟的技术与经济优势，将给中小型容量锅炉、窑炉除尘系统的的设计、制造和运行带来重大技术变革，在工业设备尾气除尘技术领域具有广阔的应用前景，是对深入推进实施节能减排战略的重要技术支持。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是图1的B-B视图；

图3是图1中的A-A视图；

图4是导流板的结构示意图。

图例说明：1—筒状壳体，2—烟气进口，3—烟气出口，4—集灰斗，5—输灰管，6—沉灰池，7—清水池，8—管道式过滤器，9—供水子管，10—供水母管，11—供水板，12—第一级微孔板，13—第二级微孔板，14—集水槽，15—均布板，16—导流板，161—导流孔板，162—导流弯板，17—除雾器，18-挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1～图4所示的本发明所述的微孔板式水膜除尘器，其包括筒状壳体1、设置在筒状壳体侧壁的烟气进口2和设置在筒状壳体顶部的烟气出口3。筒状壳体1的顶部为一个横截面从下至上逐渐缩小的大致成喇叭口形的通道，通道下端与筒体对接，上端与烟气出口对接。筒状壳体的底部为一横截面从上至下逐渐缩小的大致呈喇叭口形的集灰斗4。

筒状壳体1的内腔设置有供水板11、微孔板、集水槽14和均布板15。如图2所示，微孔板位于筒状壳体内腔的中心区域，供水板11位于微孔板远离烟气进口的一侧及筒状壳体内壁之间，供水板上方设置有供水子管9。集水槽14位于微孔板靠近烟气进口的一侧，且集水槽的进水口承接于微孔板边缘，用以承接从微孔板边缘流下的灰水混合物。集水槽14为横断面为U形结构的凹形横槽，其与微孔板相接的进水口的位置高于与均布板相接的出水口的位置，落差约100～300mm。

均布板15承接于集水槽的出水口，从集水槽出水口边缘向外向下倾斜以使从集水槽溢流出的水顺着均布板表面流下后形成水帘。均布板与水平面的夹角α为30～60°。烟气进口2正对水帘，以使从烟气进口进来的水平方向的烟气能正向穿过该水帘。

微孔板为均布有多孔的板状结构，所述多孔贯穿上下表面，可供烟气通过。微孔板的孔径根据锅炉容量及烟气初始含尘浓度的不同选择为10～50mm，各孔之间按等边三角形的形式排列，三角形的边长为孔径的2～4倍，使得微孔板表面的水膜保持足够的均匀性与连续性，同时使得相邻孔板间穿出的气体相互影响较小，并兼顾微孔板面积利用效率。微孔板至少包括第一级微孔板12和第二级微孔板13，第一级微孔板12与供水板11相邻，第二级微孔板13与第一级微孔板12相邻，第一级微孔板12上表面高于第二级微孔板13上表面。供水板11为一块平整的底板，其外周由第一微孔板12及筒状壳体1所围，形成了开口向上的储水空间。为便于通过水的溢流实现微孔板表面水膜的均匀分布，第一级微孔板12的上表面较供水板表面高出50～200mm，水从供水子管流到供水板11，当注满储水空间时，水即溢流至第一级微孔板12上，满溢作用使进入第一级微孔板的水量在板上均匀分布。

供水板11、第一级微孔板12和第二级微孔板13的下表面位于同一表面。供水板上方设置有4根供水子管9，供水子管9并联位于筒状壳体之外的供水母管10。来自供水子管的水流至供水板11表面，再通过满溢作用依次流至第一级微孔板12、第二级微孔板13及集水槽14。

微孔板的下方设置有一导流板16，导流板由一块位于下方的弧形的导流弯板162和一块位于上方的方形的导流孔板161上下对接组成，导流孔板为表面多孔均布的板状结构，导流板的顶部连接于微孔板下表面，导流板弧形弯板的内凹面迎向烟气进口。导流孔板上孔径大小及各孔间的排列方式根据流动动力学方法CFD确定。当烟气自烟气进口进入筒状壳体时，若没有导流板的导流作用，由于烟气的惯性作用，壳体内部远离烟气进口(即图1中的右侧)的烟气量将会远远多于靠近烟气进口(即图1中的左侧)的烟气量。通过在筒体中心线处设置导流板，使烟气顺导流弯板上升，烟气离开导流弯板时的水平速度大致为零，烟气的扩散速度及扩散区域主要由气压所决定。导流弯板162实现了进入筒体内的烟气的第一次分流。若筒状壳体内部左右两边烟气量仍不均匀时，烟气量多的一边在压力差的推动作用下会穿过导流孔板的通孔进入烟气量少的一边，这样，导流孔板161实现了烟气的第二次分流。因此，通过设置一块导流板即可实现筒体内部左右两边的烟气量分布均匀。

圆形的筒体内壁与方形的微孔板间的结合处设置有呈烟气流动方向倾斜布置的挡板18，挡板与水平横截面的夹角为40～70°。

集灰斗4下方设置有沉灰池6，集灰斗底部下向延伸出一条输灰管5，输灰管5的底部管口插入沉灰池6的液面以下，形成除尘器筒体的水封。

沉灰池6旁边还设置有清水池7，清水池7有供水管道连接至供水母管10，供水管道上设置有管道式过滤器8。

本发明装置中，供给水在供水板中通过溢流作用进入微孔板中，便于实现微孔板横截面上水膜流动的均匀性与连续性，溢流水进入微孔板中后利用微孔结构本身良好的毛细作用和布水特性在微孔板上形成一层薄薄的水膜。微孔板中流动的水膜自右至左流入集水槽中，集水槽中承接的灰水混合物通过溢流作用及在均布板的协助下形成均匀连续的垂直下落帘状水膜。

使用本发明装置时，预除尘烟气自烟气进口进入本发明装置的筒体内部，烟气水平穿过由集水槽中溢流水垂直下落形成的帘状水膜时，烟气中大部分颗粒物被水膜吸附带走，完成烟气除尘过程的第一级净化。完成第一级净化后的烟气在筒体内继续流动，在导流板的作用下实现沿筒体横截面的均匀分布，烟气自下而上穿过微孔板的中的孔洞时与微孔板表面的水膜相接触，烟气中尘粒与水膜结合在一起，烟气穿过水膜继续向上流动，完成烟气除尘过程的第二级净化。本发明装置通过采用二级水膜除尘过程相结合的方式，对烟气中颗粒物，特别是对微细颗粒物具有非常高的脱除效率，在不采用其他额外技术措施的条件下，本发明装置的除尘效率可达99％以上，与目前现役传统结构形式的水膜除尘器相比，具有更强的脱除效率。

本发明装置工作原理创新于传统结构形式的水膜除尘器，创造性的采用溢流水帘膜状除尘、微孔板表面水膜除尘两重组合式除尘技术，完全摈弃传统结构形式中设备空间尺寸较大的机械式离心除尘技术，使得本发明装置的空间尺寸较传统同容量水膜除尘器的空间尺寸相比可减少20％～40％。此外，本发明装置中无旋转机械设备，系统电耗量为0，因除尘器空间尺寸的减小及系统电耗量的减小使得本发明装置的设备造价、运行及维护成本均大大降低，仅为传统同容量水膜除尘器的70％左右，与目前现役传统结构形式的水膜除尘器相比，具有更强的市场竞争力。

Claims (8)

1.一种微孔板式水膜除尘器，包括筒状壳体、设置在筒状壳体侧壁的烟气进口和设置在筒状壳体顶部的烟气出口，其特征在于：筒状壳体内腔设置有供水板、微孔板、集水槽、均布板和导流板，微孔板水平固定于筒状壳体内腔的中心区域，供水板位于微孔板远离烟气进口的一侧及筒状壳体内壁之间，供水板上方设置有供水管，集水槽位于微孔板靠近烟气进口的一侧且集水槽的进水口承接于微孔板边缘，均布板从集水槽的出水口向外向下倾斜延伸出去，以使从集水槽溢流出的水流经均布板表面后形成水帘，烟气进口正对所述水帘；

所述微孔板为表面均布有多个通孔的板状结构，通孔贯穿微孔板上下表面，微孔板的孔径根据锅炉容量的不同选择为10～30mm，各孔之间按等边三角形的形式排列，三角形的边长为孔径的2～4倍；

导流板设置于微孔板的下方，导流板由一块位于下方的弧形的导流弯板和一块位于上方的方形的导流孔板上下对接组成，导流孔板为表面设有与烟气进口方向一致的通孔的板状结构，导流孔板垂直连接于微孔板的下表面，导流板弧形弯板的内凹面迎向烟气进口。

2.根据权利要求1所述的微孔板式水膜除尘器，其特征在于：所述微孔板至少包括第一级微孔板和第二级微孔板，第一级微孔板位于供水板与第二级微孔板之间，第一级微孔板上表面高于第二级微孔板上表面。

3.根据权利要求2所述的微孔板式水膜除尘器，其特征在于：所述供水板具有一低于微孔板上表面的底板，微孔板的侧壁与筒状壳体的内壁围绕于供水板底板外周形成敞口的储水空间。

4.根据权利要求1所述的微孔板式水膜除尘器，其特征在于：所述供水板上方设置有若干根供水子管，供水子管并联位于筒状壳体之外的供水母管。

5.根据权利要求1所述的微孔板式水膜除尘器，其特征在于：集水槽为横断面为U形结构的凹形横槽，集水槽与微孔板相接的进水口的位置高于与均布板相接的出水口的位置。

6.根据权利要求1所述的微孔板式水膜除尘器，其特征在于：均布板与水平面的夹角α为30～60°。

7.根据权利要求1所述的微孔板式水膜除尘器，其特征在于：筒状壳体的底部为一横截面逐渐缩小的喇叭口形结构的集灰斗，集灰斗下方设置有沉灰池，集灰斗底部设有输灰管，输灰管的底部管口插入沉灰池的液面以下，筒状壳体的顶部为一横截面逐渐缩小具有喇叭形口形结构的通道，通道一端与筒状壳体对接，另一端与烟气出口对接。

8.根据权利要求4所述的微孔板式水膜除尘器，其特征在于：所述微孔板式水膜除尘器还设置有清水池，清水池与供水母管间的连接管道上设置有管道式过滤器。