CN106237724A - 一种声波耦合旋流‑消旋高效除尘除雾装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种声波耦合旋流‑消旋高效除尘除雾装置，该装置设置在脱硫吸收塔内喷淋层的上方，包括多个并列安装的除尘除雾单元，该除尘除雾单元包括外筒体、由下而上依次平行设置在外筒体内的第一级离心式旋流板、第二级离心式旋流板以及倾斜设置在外筒体顶部的消旋疏水板，所述的第一级离心式旋流板的中心设有声波发生器，该声波发生器与第二级离心式旋流板之间设有冲洗水喷射器。与现有技术相比，本发明集成了声波凝并及旋流离心除尘除雾的特点，整体结构简单、紧凑，投资费用低、运行稳定性好、无结垢阻塞风险，在较低的投资成本与运行成本下，可实现对脱硫后饱和湿烟气的深度除尘除雾，阻力损失低，具有很好的应用前景。

Description

一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，涉及一种除尘除雾装置，尤其是涉及一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置。
背景技术
我国燃煤电厂及大型工业锅炉烟气的超低排放将逐渐普及，现在大型塔器越来越多，尤其是近年来大量建设烟气脱硫工程，一般烟气湿法脱硫吸收塔的直径至少在4米以上。然而，目前湿法烟气脱硫排放的大量烟气绝大多数在出吸收塔前用折流板除雾器截留雾沫。常规机械除雾器出口液滴含量为75mg/Nm3，造成雾滴大量逃逸，并使脱硫塔出口烟气中的尘浓度无法满足现阶段超低排放环保法规对于烟尘含量≤5mg/Nm3的要求。随着人们的环保意识的提高，必然要求采用效率更高的除雾器，开发符合我国国情且经济高效的除雾控制技术。
针对上述问题，常规整体式旋流板除尘除雾器除雾效果虽较好，但仅可用于直径较小的塔体，难以满足大型脱硫塔高效除尘除雾的需要。将旋流板除尘除雾器进行模块化设计后安装，可较好地满足大型脱硫塔的除雾需求，但目前市场上的同类产品存在阻力高、开孔面积低等缺点。100％负荷运行工况下，一般高效除尘除雾器的设备压降≤400Pa(而在同等工况下，机械除雾器的压降一般≤200Pa)，造成引风机电耗增加，不利于节能，存在改造后造成脱硫引风机压头不足的风险。
申请号为201610156764.9的中国专利公布了一种旋流-消旋耦合高效除尘除雾组件，包括多个除尘除雾单元，所述的除尘除雾单元包括外筒体、由下而上依次平行设置在外筒体内的第一级离心式旋流板、第二级离心式旋流板以及倾斜设置在中空复合筒体顶部的消旋疏水板；所述的第一级离心式旋流板的外缘、第二级离心式旋流板的外缘与外筒体的内壁之间留有用于液膜降落的间隙；所述离心式旋流板的空腔体为由上而下逐渐收缩的锥形空腔体；所述消旋疏水板的消旋叶片的高度沿径向由内向外逐渐减小，消旋叶片上设有条形挡水片。上述专利公布的技术方案虽然其除尘除雾效果得到较大提高，但是在脱硫塔进口SO3和烟尘等浓度较高时，该专利除尘除雾装置的除尘除雾效率仍难以达到超低排放要求，有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种除尘除雾效率高、压损小，能够更好地实现对脱硫后等含有大量液滴的饱和湿烟气的深度除尘除雾效果的声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，用以解决现有的旋流板除尘除雾装置去除效率低等技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，该装置设置在脱硫吸收塔内喷淋层的上方，包括多个并列安装的除尘除雾单元，该除尘除雾单元包括外筒体、由下而上依次平行设置在外筒体内的第一级离心式旋流板、第二级离心式旋流板以及倾斜设置在外筒体顶部的消旋疏水板，所述的第一级离心式旋流板的中心设有声波发生器，该声波发生器与第二级离心式旋流板之间设有冲洗水喷射器。
所述的声波发生器包括底部与第一级离心式旋流板固定连接的气流喷嘴、与气流喷嘴相对设置的谐振腔以及设置在气流喷嘴与谐振腔之间的连接管。
所述的气流喷嘴的喷嘴直径与喷距之比为0.2-2:1。
所述的谐振腔的外径与喷距之比为2-5:1。
所述的谐振腔的深度与喷距之比为3-5:1。
所述的谐振腔的底部设有冲洗水分布口，用于连续或间歇加入冲洗水。
在工作状态下，所述的冲洗水的注加量为0.2-2m3/h。
所述的连接管为中空结构的连接管，并由三根支柱连接，连接管两端采用内螺纹设计。
所述的声波发生器采用压缩空气或蒸汽的射流动力作为声波发生源，所述的气流喷嘴与谐振腔的间距为3-10mm，在工作状态下，气流通过气流喷嘴的流速为20-60m/s。
所述的声波发生器与第一级离心式旋流板的直径之比为1:20-30。
所述的第一级离心式旋流板的外缘、第二级离心式旋流板的外缘与外筒体的内壁之间留有5-20mm用于液膜降落的间隙。
本发明装置可用于对脱硫后中的细雾滴及细颗粒物进行高效凝并和捕集。装置中，所述的声波发生器采用哈特曼气体射流发声原理，由气流喷嘴、谐振腔及连接管等部分组成。谐振腔底部设有冲洗水分布口，用于增强声波发生器的凝并作用以及除尘效率。
所述的外筒体由截面为正六边形的上筒体、圆柱形下筒体以及设置在上筒体与圆柱形下筒体之间的过渡管构成，所述的消旋疏水板固定在上筒体的顶部，所述的第一级离心式旋流板及第二级离心式旋流板均固定在圆柱形下筒体内。
作为优选的技术方案，所述的截面为正六边形的上筒体的外接圆直径为400-900mm。
作为优选的技术方案，所述的圆柱形下筒体的外径为300-800mm。
所述的消旋疏水板包括截面为正六边形的板框、设置在正六边形板框中心的空腔体以及多个竖直并且沿圆周均匀布设在空腔体周围的消旋叶片，每个消旋叶片的两端分别与空腔体、正六边形板框固定连接。
作为优选的技术方案，所述的消旋叶片共设有12-24个。
所述的空腔体为由上而下逐渐收缩的锥形空腔体，消旋叶片的高度沿径向由内向外逐渐减小，消旋叶片上还设有条形挡水片。
所述的第一级离心式旋流板及第二级离心式旋流板中的导流叶片与水平面所呈仰角为20-50°。
所述的消旋疏水板与水平方向的夹角为75-85°。
本发明装置中，所述的外筒体采用一体化成型的方法制备而成。
本发明装置的工作原理为：脱硫后的净烟气(夹带有液滴及细粒子)自外筒体的底部进入，通过第一级离心式旋流板的导流作用，发生快速旋转，在离心力的作用下，将烟气中的大液滴及颗粒物甩到四周的筒壁上(并随着筒壁的持液层流出外筒体，得到去除)，由于液滴与细粒子之间的惯性(质量)差及旋转速度不同(存在较大的相对速度)，很容易发生液滴二次捕集细粒子的现象，从而达到同时除雾及捕集微小液滴的作用；同时在声波发生器的声波和谐振腔底部的冲洗水雾化协同作用下，使烟气中的雾滴发生强制汇集凝并，达到高效除尘除雾的目的；之后，烟气再经过第二级离心式旋流板，对烟气的旋转程度进一步加强，强化除雾及微小液滴的去除效果；随后，烟气继续上升至正六边形的上筒体，经消旋疏水板的消旋和疏水作用后，净烟气由外筒体顶部流出。
通过本发明装置处理后的烟气，基本可满足烟气含尘量低于5mg/Nm3的超低排放要求。
在实际使用时，脱硫后净烟气由下方圆柱形筒体的进口进入外筒体中，经过两级离心式旋流板除雾后，由于经过离心式旋流板的导流作用，气流流型呈螺旋上升状态，再经过上方消旋疏水板的消旋作用，螺旋上升的气流逐渐变为线性流动状态，避免了流出外筒体的旋转气流与相邻外筒体流出的旋转气流发生多股漩涡交汇而导致的摩擦现象，减少了烟气自身的“内耗”，因此降低了除尘除雾装置及脱硫塔出口烟道的烟气阻力。
本发明声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置在实际工作过程中，经过声波耦合两级旋流后的烟气可使烟气中的细雾滴及粉尘充分凝并而去除，再通过外筒体顶部的消旋疏水板可将旋转气流重新调整为上行气流，以避免由相邻外筒体流出的旋转气流因各自旋转所产生的紊流、相互摩擦及能量耗散问题，同时消旋疏水板自身也具有较好的除尘除雾效果。
与现有技术相比，本发明集成了声波凝并及旋流离心除尘除雾的特点，整体结构简单、紧凑，具有以下特点：
1)除尘除雾效果好，正常运行条件下，可使脱硫吸收塔出口雾滴含量≤10mg/Nm3，出口烟尘浓度≤5mg/Nm3，满足现阶段超低排放要求；
2)装置运行阻力≤200pa，不存在改造后造成脱硫引风机压头不足的风险，比常规离心式旋流板除尘除雾器能耗小；
3)投资费用低、运行稳定性好、无结垢阻塞风险，在较低的投资成本与运行成本下，可实现对脱硫后饱和湿烟气的深度除尘除雾，本发明组件可以代替常规“除雾器+湿式静电”的工艺及常规离心式旋流板除尘除雾器；
4)无额外安装空间要求，可以拆除除雾器后直接进行安装；整体结构简单、紧凑，经济实用，投资省，能耗低，除尘除雾效率高，阻力损失低，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中消旋疏水板的结构示意图；
图3为本发明中声波发生器结构示意图；
图中标记说明：
1—消旋疏水板、2—上筒体、3—圆柱形下筒体、4—过渡管、5—第一级离心式旋流板、6—第二级离心式旋流板、7—声波发生器、8—冲洗水喷射器、9—空腔体、10—条形挡水片、11—消旋叶片、12—正六边形的板框、13—谐振腔、14—连接管、15—气流喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，该装置设置在脱硫吸收塔内喷淋层的上方，包括多个并列安装的除尘除雾单元，该除尘除雾单元包括外筒体、由下而上依次平行设置在外筒体内的第一级离心式旋流板5、第二级离心式旋流板6以及倾斜设置在外筒体顶部的消旋疏水板1，第一级离心式旋流板5的中心设有声波发生器7，该声波发生器7与第二级离心式旋流板6之间设有冲洗水喷射器8。
声波发生器7包括底部与第一级离心式旋流板5固定连接的气流喷嘴15、与气流喷嘴15相对设置的谐振腔13以及设置在气流喷嘴15与谐振腔13之间的连接管14。连接管14为中空结构的连接管，并由三根支柱连接，连接管两端采用内螺纹设计。
本实施例中，声波发生器7的高度为80mm，直径为25mm，气流喷嘴15的喷嘴直径为3mm，喷距为5mm，谐振腔13深度为15mm，连接管14的支柱高度为35mm，连接管总高度为55mm。
外筒体由截面为正六边形的上筒体2、圆柱形下筒体3以及设置在上筒体2与圆柱形下筒体3之间的过渡管4构成，消旋疏水板1固定在上筒体2的顶部，第一级离心式旋流板5及第二级离心式旋流板6均固定在圆柱形下筒体3内。
如图2所示，消旋疏水板1包括截面为正六边形的板框12、设置在正六边形板框12中心的空腔体9以及12个竖直并且沿圆周均匀布设在空腔体9周围的消旋叶片11，每个消旋叶片11的两端分别与空腔体9、正六边形板框12固定连接。
空腔体9为由上而下逐渐收缩的锥形空腔体9；消旋叶片11的高度沿径向由内向外逐渐减小，消旋叶片11上还设有条形挡水片10。
本实施例中，上筒体2的外接圆直径为800mm，圆柱形下筒体3的外径为700mm；第一级离心式旋流板5及第二级离心式旋流板6中的导流叶片与水平面所呈仰角为25°，消旋疏水板1与水平方向的夹角为75°；第一级离心式旋流板5的外缘、第二级离心式旋流板6的外缘与外筒体的内壁之间的间隙为12mm。
本实施例技术效果验证具体如下：
利用一内径为700mm的试验塔体，试验所用烟气量为2000m3/h，烟气温度为90℃，入口液滴浓度为300mg/Nm3，烟尘含量为75mg/Nm3。测得的除雾效率约为90％，除尘效率为85％，全塔阻力在200Pa左右。
实施例2：
本实施例中，声波发生器7的高度为80mm，直径为25mm，气流喷嘴15的喷嘴直径为5mm，喷距为8mm，谐振腔13深度为20mm，连接管14的支柱高度为40mm，连接管总高度为60mm。
其余同实施例1。
利用一内径为700mm的试验塔体，试验所用烟气量为2000m3/h，烟气温度为90℃，入口液滴浓度为250mg/Nm3，烟尘含量为75mg/Nm3。测得的除雾效率约为97％，除尘效率为95％，全塔阻力在180Pa左右。
实施例3：
本实施例声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置中，声波发生器7与第一级离心式旋流板5的直径之比为1:20，声波发生器7中气流喷嘴15的喷嘴直径与喷距之比为0.2:1，谐振腔13的外径与喷距之比为2:1，谐振腔13的深度与喷距之比为3:1，谐振腔13的底部设有冲洗水分布口，用于连续或间歇加入冲洗水。在工作状态下，冲洗水的注加量为0.2m3/h。
声波发生器7采用压缩空气或蒸汽的射流动力作为声波发生源，气流喷嘴15与谐振腔13的间距为3mm，在工作状态下，气流通过气流喷嘴的流速为20m/s。
本实施例中，上筒体2的外接圆直径为400mm，圆柱形下筒体3的外径为300mm；第一级离心式旋流板5及第二级离心式旋流板6中的导流叶片与水平面所呈仰角为20°，消旋疏水板1与水平方向的夹角为78°；第一级离心式旋流板5的外缘、第二级离心式旋流板6的外缘与外筒体的内壁之间的间隙为5mm。
其余同实施例1。
实施例4：
本实施例声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置中，声波发生器7与第一级离心式旋流板5的直径之比为1:30，声波发生器7中气流喷嘴15的喷嘴直径与喷距之比为2:1，谐振腔13的外径与喷距之比为5:1，谐振腔13的深度与喷距之比为5:1，谐振腔13的底部设有冲洗水分布口，用于连续或间歇加入冲洗水。在工作状态下，冲洗水的注加量为2m3/h。
声波发生器7采用压缩空气或蒸汽的射流动力作为声波发生源，气流喷嘴15与谐振腔13的间距为10mm，在工作状态下，气流通过气流喷嘴的流速为60m/s。
本实施例中，上筒体2的外接圆直径为900mm，圆柱形下筒体3的外径为800mm；第一级离心式旋流板5及第二级离心式旋流板6中的导流叶片与水平面所呈仰角为50°，消旋疏水板1与水平方向的夹角为85°；第一级离心式旋流板5的外缘、第二级离心式旋流板6的外缘与外筒体的内壁之间的间隙为20mm。
其余同实施例1。
实施例5：
本实施例声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置中，声波发生器7与第一级离心式旋流板5的直径之比为1:25，声波发生器7中气流喷嘴15的喷嘴直径与喷距之比为1:1，谐振腔13的外径与喷距之比为3:1，谐振腔13的深度与喷距之比为4:1，谐振腔13的底部设有冲洗水分布口，用于连续或间歇加入冲洗水。在工作状态下，冲洗水的注加量为1.5m3/h。
声波发生器7采用压缩空气或蒸汽的射流动力作为声波发生源，气流喷嘴15与谐振腔13的间距为7mm，在工作状态下，气流通过气流喷嘴的流速为45m/s。
本实施例中，上筒体2的外接圆直径为600mm，圆柱形下筒体3的外径为500mm；第一级离心式旋流板5及第二级离心式旋流板6中的导流叶片与水平面所呈仰角为45°，消旋疏水板1与水平方向的夹角为80°；第一级离心式旋流板5的外缘、第二级离心式旋流板6的外缘与外筒体的内壁之间的间隙为10mm。
其余同实施例1。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，该装置设置在脱硫吸收塔内喷淋层的上方，包括多个并列安装的除尘除雾单元，该除尘除雾单元包括外筒体、由下而上依次平行设置在外筒体内的第一级离心式旋流板、第二级离心式旋流板以及倾斜设置在外筒体顶部的消旋疏水板，其特征在于，所述的第一级离心式旋流板的中心设有声波发生器，该声波发生器与第二级离心式旋流板之间设有冲洗水喷射器。
2.根据权利要求1所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，所述的声波发生器包括底部与第一级离心式旋流板固定连接的气流喷嘴、与气流喷嘴相对设置的谐振腔以及设置在气流喷嘴与谐振腔之间的连接管。
3.根据权利要求2所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，所述的气流喷嘴的喷嘴直径与喷距之比为0.2-2:1。
4.根据权利要求2所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，所述的谐振腔的外径与喷距之比为2-5:1。
5.根据权利要求4所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，所述的谐振腔的深度与喷距之比为3-5:1。
6.根据权利要求2至5任一项所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，所述的谐振腔的底部设有冲洗水分布口，用于连续或间歇加入冲洗水。
7.根据权利要求6所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，在工作状态下，所述的冲洗水的注加量为0.2-2m3/h。
8.根据权利要求6所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，所述的声波发生器采用压缩空气或蒸汽的射流动力作为声波发生源，所述的气流喷嘴与谐振腔的间距为3-10mm，在工作状态下，气流通过气流喷嘴的流速为20-60m/s。
9.根据权利要求2所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，所述的声波发生器与第一级离心式旋流板的直径之比为1:20-30。
10.根据权利要求1所述的一种声波耦合旋流-消旋高效除尘除雾装置，其特征在于，所述的第一级离心式旋流板的外缘、第二级离心式旋流板的外缘与外筒体的内壁之间留有5-20mm的间隙。
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