CN105854475B - 旋流雾化自吸式湿式除尘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋流雾化自吸式湿式除尘装置，包括循环水箱，安装在塔体内的旋流雾化自吸式喷淋装置、中轴组件、塔体和除雾器，将旋流雾化推进器作为湿式除尘器的喷淋装置，通过工作在临界状态的引射式喷头旋转产生的强大推力，将水雾化成20‑100μm的液滴，使粉尘与水之间有较大的接触面积，从而保证除尘器去除粉尘的高效性。同时在旋转喷雾过程中通过射流形成负压，对含尘气流具有抽吸作用，克服部分系统阻力，降低风机能耗，从而降低运行费用。空塔喷淋，塔顶设置除雾装置防止雾沫夹带。

Description

旋流雾化自吸式湿式除尘装置
技术领域
本发明属于环境保护领域，涉及工业废气净化中的湿式除尘装置，特别涉及一种旋流雾化自吸式湿式除尘装置。
背景技术
工业粉尘是大气中可吸入颗粒物的主要来源之一，通常采用除尘器进行去除。除尘器主要有干式和湿式两种，其中湿式除尘装置因其可以作为脱硫除尘一体化设备而得到广泛应用，主要类型喷雾塔、填料塔、旋风洗涤器和文丘里洗涤器等。
在实际工程中，各种湿式除尘器各有优缺点。喷雾塔压力损失低，通常为100-500Pa，配备的风机功率低，运行费用低，但除尘效果不佳。文丘里洗涤器除尘效率高，但压力损失大，约3000-8000Pa，配备的风机功率大，运行费用高。填料塔是在除尘装置内部填充适当高度的填料，以增加含尘气流与水之间的接触面积，是目前工程应用最广泛的湿式除尘设备。但是实际运行过程中填料易坍塌、易堵塞、气液分布不均匀、阻力大能耗高、维护成本高等缺点一直是制约填料塔难以持续保持良好运行工况的因素。因此现有各种湿式除尘器难以同时兼顾技术可行性和经济合理性。
此外，现有各种湿式除尘器对可吸入粉尘的去除效果均较差。监测数据表明，陶瓷加喷淋、水浴式、麻石水膜除尘器对粒径≤10μm的粉尘捕集率仅为70％，而对粒径≤3μm的粉尘捕集率小于60％。因此废气净化领域急需一种除尘效率高、阻力损失小、操作维护方便的湿式除尘装置。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种持续高效运行、能耗低、操作简单、便于维护的旋流雾化自吸式湿式除尘装置。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
旋流雾化自吸式湿式除尘装置，包括循环水箱，安装在塔体内的旋流雾化自吸式喷淋装置、中轴组件、塔体和除雾器；所述循环水箱位于塔体下方，循环水箱外壁上开设人孔和循环水出口；所述塔体与循环水箱连通，塔体外壁开设有气体入口、气体出口以及循环水入口，气体出口设置在塔体顶部，气体出口位于旋流雾化自吸式喷淋装置下方，循环水入口与循环水箱的循环水出口连通；所述旋流雾化自吸式喷淋装置包括旋转水室、进水管、连接在旋转水室上的扇叶和雾化喷头；中空结构的中轴组件设置在旋转水室内部，中轴组件上开设有与轴向水孔，中轴组件与进水管连接，进水管与塔体的循环水入口连通，来自于循环水入口的水进入中轴组件，并通过轴向水孔进入旋转水室，推动旋转水室旋转；所述除雾器位于气体出口下方。
作为进一步优选方案，所述除雾器由若干倾斜且平行设置的钢板焊接而成，钢板上粘贴有毛毡，钢板两边分别设置有用于将收集液滴导流槽。
作为进一步优选方案，所述除雾器的钢板宽度为150-300mm，厚度为8-15mm，钢板之间的间隙为20-40mm，钢板倾斜角度30-60°，钢板上粘贴5-8mm的毛毡，钢板两边的导流槽水平方向坡度为0.3％。
作为进一步优选方案，所述塔体内位于除雾器下方焊接有淋水环，淋水环采用环形钢板制成，其上均匀开设有对回落的水进行二次分配的小孔。
作为进一步优选方案，所述淋水环宽度为150-300mm，其上开设的小孔孔径为8-15mm。
作为进一步优选方案，距循环水箱底部50-100mm处设置用于进水管定期排污的排污管，排污管与进水管相连。
作为进一步优选方案，所述循环水箱上还设置有液位计。
作为进一步优选方案，所述塔体顶部为150°锥角的圆锥形，气体出口设置在圆锥形顶部，气体入口设置在距旋流雾化自吸式喷淋装置旋转水室的下边缘150-400mm。
本发明的旋流雾化自吸式湿式除尘装置，根据湿式除尘器的除尘原理，设置有循环水箱，安装在塔体内的旋流雾化自吸式喷淋装置、中轴组件、塔体和除雾器，本发明将旋流雾化推进器作为湿式除尘器的喷淋装置，通过工作在临界状态的引射式喷头旋转产生的强大推力，将水雾化成20-100μm的液滴，使粉尘与水之间有较大的接触面积，从而保证除尘器去除粉尘的高效性。同时在旋转喷雾过程中通过射流形成负压，对含尘气流具有抽吸作用，克服部分系统阻力，降低风机能耗，从而降低运行费用。空塔喷淋，塔顶设置除雾装置防止雾沫夹带。
本发明通过以下途径保证除尘效果：1)良好的碰撞效果。含尘气流在雾化喷头2.3的引射区与液体高速碰撞，实现粉尘与气流的分离。2)15-80μm的雾滴保证气液之间较大的接触面积。3)充足的气液接触时间。空塔气速0.2-1.5m/s，塔体3内气液接触时间大于5s。
本发明通过以下途径实现节能降耗：1)能耗低。一方面空塔喷淋，塔内流体阻力损失小；另一方面旋流雾化自吸式喷淋装置2本身具有自吸能力，可以克服部分管道和设备的阻力，降低风机能耗。2)循环水泵工作水压低。水泵扬程为25mH2O时，可将水雾化成15-80μm的液体小颗粒。
此外，本发明采用的雾化喷嘴流道大，不易堵塞；塔内结构简单，投资省，运行维护方便。
附图说明
图1旋流雾化自吸式湿式除尘装置结构图；
图2旋流雾化自吸式喷淋装置结构图；
图3中轴组件剖视图；
图4淋水环俯视图；
图5除雾器主视图。
图中：1-循环水箱、1.1-人孔、1.2-排污管、1.3-循环水出口、1.4-液位计；2-旋流雾化自吸式喷淋装置、2.1-旋转水室、2.2-扇叶、2.3-雾化喷头、2.4-进水管、2.5-支撑板；3-中轴组件、3.1-法兰，3.2-下轴，3.3-连接环，3.4-上轴、3.5-轴向水孔；4-塔体、4.1-气体入口、4.2-气体出口、4.3-循环水入口、4.4-视镜；5-淋水环；6-除雾器、6.1-钢板、6.2-毛毡、6.3-导流槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图1所示，旋流雾化自吸式湿式除尘装置由循环水箱1、旋流雾化自吸式喷淋装置2、中轴组件3、塔体4、淋水环5、除雾器6组成。
循环水箱1位于除尘装置的底部，圆形。外壁开设人孔1.1和循环水出口1.3，距底部50-100mm处设置排污管1.2与进水管2.4相连，用于定期排污。循环水箱1上设置液位计1.4，以显示循环水箱1中的液位高度。
塔体4为圆形，下端通过支撑板2.5焊接固定在循环水箱1内壁，顶部采用150°锥角收至气体出口4.2。塔体4外壁开设气体入口4.1、气体出口4.2以及循环水入口4.3。气体入口4.1距旋流雾化自吸式旋转水室2.1的下边缘150-400mm，气体出口4.2设置在塔体4的顶部。循环水入口4.3与进水管2.4相连。
如图2和图3所示，旋流雾化自吸式喷淋装置2由旋转水室2.1、扇叶2.2、雾化喷头2.3和进水管2.4组成。旋转水室2.1内部设有中轴组件3，中轴组件3由法兰3.1，下轴3.2，连接环3.3，上轴3.4和轴向水孔3.5组成。中轴组件3与循环水进水管2.4通过法兰连接。来自于循环水入口4.3的水进入中轴组件3，并通过轴向水孔3.5进入旋转水室2.1，推动雾化喷头2.3旋转。旋流雾化自吸式喷淋装置2的上端采用4-8个螺栓密封固定。旋流雾化自吸式喷淋装置2采用3-6个支撑板2.5通过进水管2.4固定在塔体4内壁或者循环水箱1的内壁。
如图4所示，淋水环5焊接在塔体4上，采用3-6mm厚的钢板，宽度为150-300mm。其上均匀开设孔径为8-15mm的小孔对回落的水进行二次分配，降低塔体4中心的喷淋密度，减小流体阻力。
如图5所示，除雾器6设置在塔体4的顶部，由若干宽度为150-300mm，厚度为8-15mm的钢板6.1焊接而成，钢板之间的间隙为20-40mm，倾斜角度30-60°。钢板上粘贴5-8mm的毛毡6.2，底部左右两边分别设置导流槽6.3，水平方向坡度为0.3％，用于将收集到的液滴导向塔壁，并通过淋水环5从塔体4的边缘均匀滴落到循环水箱1中，以克服回流下沉风，降低塔的阻力。
通过实验，在循环水箱1中装70％的水，启动循环水泵。水在循环水泵的作用下，获得一定的动能和势能，通过进水管2.4，再依次通过中轴组件3进入旋转水室2.1和雾化喷头2.3。水以雾状形式喷出的同时产生推力，带动旋转水室2.1和扇叶2.2旋转。随着旋转速度的加快，喷雾推进能力增加，进一步增强了雾化效果。当循环水水泵扬程为25mH2O时，可将水雾化成15-80μm的液体小颗粒，从而保证含尘气流与水之间的接触面积。循环雾化喷头2.3喷射出的液体分为射流区和雾化区。首先，含尘气流在雾化喷头2.3的引射作用下从气体入口4.1进入塔体4，在旋转扇叶2.2的扰动下均匀分布。在压差对流作用下，含尘气流高速向雾化喷头2.3的引射边界层移动，碰撞，通过动量传递实现一次除尘。接着含尘气流进入雾化喷头2.3的雾化区，与大量15-80μm的雾滴接触，实现二次除尘。经过两次除尘后的干净气流进入位于塔体4上部的除雾器6，在惯性碰撞作用下，气流中携带的雾沫与钢板6.1碰撞，被毛毡6.2捕集，聚集成液滴。当液滴自身的重量大于气体的升力与液滴表面张力的合力时，液滴沿着钢板6.1表面滑入导流槽6.3中，从而实现气液分离。导流槽6.3中收集的液体在重力作用下顺坡流入淋水环5中，并从塔体4的边缘均匀滴落到循环水箱1中循环使用。
以下为本发明的试用实施例：
实施例一：将旋流雾化自吸式塔用于碱液吸收制药厂生产过程中产生的盐酸酸雾。处理风量5000m3/h；塔体尺寸Φ1200x6000；液气比：4-6L/m3；喷淋水压0.15MPa；气液接触时间：3s；喷嘴喉径Φ10，共四个；设备阻力<200Pa。不开风机时，气体入口风速3.8-4m/s，压力-3800Pa。对盐酸酸雾的去除率>95％；与填料塔相比，每处理1000m3/h能耗下降20％。
实施例二：将旋流雾化自吸式塔用于农药厂废气净化。处理风量20000m3/h；塔体尺寸1800×6000；喷淋密度15m3/m2.h；循环水泵流量Q＝50m3/h，扬程H＝25H2O；风机风量Q＝20000m3/h，风压P＝800Pa。不开风机时，气体入口风速3.8-4m/s；开风机时，气体入口风速10m/s。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.旋流雾化自吸式湿式除尘装置，其特征在于：包括循环水箱(1)，安装在塔体(4)内的旋流雾化自吸式喷淋装置(2)、中轴组件(3)、塔体(4)和除雾器(6)；
所述循环水箱(1)位于塔体(4)下方，循环水箱(1)外壁上开设人孔(1.1)和循环水出口(1.3)；
所述塔体(4)与循环水箱(1)连通，塔体(4)外壁开设有气体入口(4.1)、气体出口(4.2)以及循环水入口(4.3)，气体出口(4.2)设置在塔体(4)顶部，气体入口(4.1)位于旋流雾化自吸式喷淋装置(2)下方，循环水入口(4.3)与循环水箱(1)的循环水出口(1.3)连通；
所述旋流雾化自吸式喷淋装置(2)包括旋转水室(2.1)、进水管(2.4)、连接在旋转水室(2.1)上的扇叶(2.2)和雾化喷头(2.3)；中空结构的中轴组件(3)设置在旋转水室(2.1)内部，中轴组件(3)上开设有轴向水孔(3.5)，中轴组件(3)与进水管(2.4)连接，进水管(2.4)与塔体(4)的循环水入口(4.3)连通，来自于循环水入口(4.3)的水进入中轴组件(3)，并通过轴向水孔(3.5)进入旋转水室(2.1)，推动旋转水室(2.1)旋转，同时带动扇叶(2.2)和雾化喷头(2.3)旋转；
所述除雾器(6)位于气体出口(4.2)下方；
所述除雾器(6)由若干倾斜且平行设置的钢板(6.1)焊接而成，钢板上粘贴有毛毡(6.2)，钢板(6.1)两边分别设置有用于将收集液滴导流槽(6.3)；所述塔体(4)内位于除雾器(6)下方焊接有淋水环(5)，淋水环(5)采用环形钢板制成，其上均匀开设有对回落的水进行二次分配的小孔。
2.如权利要求1所示的旋流雾化自吸式湿式除尘装置，其特征在于：所述除雾器(6)的钢板(6.1)宽度为150-300mm，厚度为8-15mm，钢板之间的间隙为20-40mm，钢板倾斜角度30-60°，钢板上粘贴5-8mm的毛毡6.2，钢板(6.1)两边的导流槽(6.3)水平方向坡度为0.3％。
3.如权利要求1所示的旋流雾化自吸式湿式除尘装置，其特征在于：所述淋水环(5)宽度为150-300mm，其上开设的小孔孔径为8-15mm。
4.如权利要求1-3任一项所示的旋流雾化自吸式湿式除尘装置，其特征在于：距循环水箱(1)底部50-100mm处设置用于进水管(2.4)定期排污的排污管(1.2)，排污管(1.2)与进水管(2.4)相连。
5.如权利要求1-3任一项所示的旋流雾化自吸式湿式除尘装置，其特征在于：所述循环水箱(1)上还设置有液位计(1.4)。
6.如权利要求1-3任一项所示的旋流雾化自吸式湿式除尘装置，其特征在于：所述塔体(4)顶部为150°锥角的圆锥形，气体出口(4.2)设置在圆锥形顶部，气体入口(4.1)设置在距旋流雾化自吸式喷淋装置旋转水室(2.1)的下边缘150-400mm。
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