CN1064857C - 自动消烟脱硫除尘装置 - Google Patents

Abstract

一种自动消烟脱硫除尘装置由壳体、进烟口、出风口、出灰渣口等组成，其主要特征在于壳体内有一组或多组由三级异型旋风子组成的除尘器及一特殊结构的喷嘴。

第一、二级异型旋风子外壳上分别设有左、右旋双螺纹结构，第三级旋风子为外壳下部布满若干孔距不等、孔径不同孔的锥形体，其孔总表面积比第二级旋风子上扩颈口环形截面积S大1.1～1.5倍，本发明结构合理，且适用于所有燃煤设备的除尘消烟脱硫。

Description

自动消烟脱硫除尘装置

本发明公开一种燃煤设备的消烟脱硫除尘装置，特别涉及锅炉及窑炉设备的消烟脱硫除尘设备，属于环保设备技术领域。

众所周知，燃煤设备排放出的烟尘，其主要组份硫化物、氮化物污染环境，有害人的身体健康，必须经过处理、净化，才能排入大气之中。现有锅炉及窑炉燃煤设备中的消烟除尘，通常采用干式旋风除尘法及湿式液浴消烟脱硫除尘法(即液浴消烟脱硫除尘清渣法)。显而易见，干式除尘法主要是：通过布袋除尘器、旋风除尘器等收集烟尘，不能除去烟尘中的硫化物(SO_x)、氮化物(NO_x)等有害物质，故仍会对环境造成污染。湿式液浴消烟脱硫除尘法，是将燃煤设备排放的含有二氧化硫的烟尘与碱性水浴液在水池(或罐中)混合产生硫化物的固体沉淀物后将其渣浆物捞起，再将经过污染的水排掉，此法虽能实现消烟脱硫除尘，但由于烟气与碱性水混合不充分，不但除硫效果差，而且排放的污水又对环境造成了二次污染。ZL86204179专利使用的加装卧式导流管的水浴除尘法，仍难于免除一般水浴法造成二次污染的弊病。

本发明的目的，在于提供一种无二次污染的干湿式消烟脱硫除尘设备，它去除了造成二次污染的水池或水罐，使烟尘在进入本装置的同时由特殊构造的喷嘴自动向烟尘喷雾高压微小颗粒的脱硫净化剂，在其与烟尘充分混合雾化反应后，再进入由一组或多组由三级异型旋风子组成的特殊除尘器中，将带有反应后硫化物的烟尘分三级旋风分离后，使含有一定湿度的尘粒与洁净烟气充分分离。以实现净化空气、减少污染、节约能源的目的。

本发明为集机、电、仪、化学、物理为一体的消烟脱硫除尘装置，通过电脑监控器自动控制本装置的全部流程，自动控制如脱硫剂组份、雾化器喷头的压力、速度、雾化量、脱硫除尘的启动停止时间等参数，在一种全新结构的装置中完成全部物理化学反应，达到除去烟黑、尘粒及硫化物等有害物质，使我国燃煤烟尘排放标准达到国际先进水平。

本发明的技术方案如下：

1、一种自动消烟脱硫除尘装置，包括壳体(20)，进烟口(1)、(29)，出灰渣口(5)，出风口(26)，其特征在于：壳体(20)内装有1组以上的通过隔离板(17)、(18)、(19)及法兰盘(14)、(15)、(16)连接的三级为一组、结构相同的右、左双螺纹(11)、(12)的第一、二级旋风子(6)、(7)和带有不等距不等孔径的孔(13)的圆锥体结构的第三级旋风子(8)组成的除尘器，各组除尘器结构相同，均为三级旋风子依次套装，每组除尘器中的第一级右双螺纹旋风子(6)的以d₁为直径的圆柱体外壳(V₁)上，设有几组右双螺纹(11)，每组右双螺纹深度P₁=0．5～3毫米，螺纹宽度P₂=1．5～5毫米，螺纹间距P₃=20～50毫米，下部成半圆锥体，无底，通过法兰(14)固装于隔离板(17)上；第二级左双螺纹旋风子(7)的设有上下扩口的直径为d₄的圆柱体外壳(V₂)上装有几组左双螺纹(12)，每组左双螺纹深度P₁=0．5～3毫米，螺纹宽度P₂=1．5～5毫米，螺纹间距P₃=20～50毫米，圆柱体外壳(V₂)的下部1／8～1／5处端面外扩成直径为d₃的小半圆锥体(V₃)，其表面与中心线夹角α₂为0°＜α₂＜90°，小锥面(V₃)上开有小孔(Q)，下部无底，外壳V₂的上部1／5～1／3处端面外扩成直径为d₂的半圆锥体，其锥表面与中心线夹角α₁为5°＜α₁＜90°，上、下扩口的第二级左双螺纹旋风子(7)套装入第一级右双螺纹旋风子(6)内通过法兰(15)固装于隔离板(18)上，右、左双螺纹(11)、(12)在空间互成角度α₄为0°＜α₄＜180°，第三级圆锥体旋风子(8)是直径为d₅的锥形体，其锥面与中心线所成角度α₃为5°＜α₃＜120°，并套装入第二级旋风子(7)内，其圆锥壳体表面(V₃)上设置若干孔距不等，孔径不同的通孔(13)，所有孔(13)表面积之和，比第二、三级旋风子(7)、(8)与隔离板(19)相接处所形成的环行截面积S大1．1～1．5倍；孔(13)的总面积大于第二级旋风子(7)上颈口处环形截面积S，隔离板(17)、(18)、(19)固装在壳体(20)上，并将壳体(20)分隔成三个空间(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)，脱硫剂净化器(4)输出的净化剂通过射流泵(3)和管道(27)导入壳体(20)内，管道(27)的内端头上装有雾化器喷嘴(30)，喷嘴(30)的头部装有由压紧柱(34)顶压住的带有6条导向槽(39)和(36)的雾化片(32)，脱硫剂净化器(4)输出的净化剂通过雾化器喷嘴(30)由喷嘴压紧套(35)、压紧柱(34)、顶压住雾化片(32)、密封环(31)，并组装在喷嘴外套(33)内，由喷嘴接管(40)螺固在外套(33)上，雾化片(32)的上端面有一环形凸台(38)，经一斜面(R)后开挖成半球体(37)，其上法线方向开有1至3个直径为0．3～0．9毫米微型小孔(36)，在凸台(38)及斜面(R)上沿半球体(37)的切线方向开有六条导向槽(39)，壳体(20)的底部通过法兰盘连接出灰管(24)，管(24)上装有自动排灰阀(23)，外壁(28)固装于支架(22)上。

2、各组除尘器的材料为铸铁或陶瓷、不锈钢，喷嘴3内的雾化片32及套管33的材料为陶瓷及不锈钢。

3、每组除尘器中的第一级旋风子6的圆柱体直径d₁=200毫米，右双螺纹11螺纹深度P₁=0．5毫米，螺纹宽度P₂=1．5毫米，第二级旋风子7上扩口顶端直径d₂=180毫米，下扩口直径d₃=150毫米，中间圆柱体外壳V₂直径d₄=120毫米，上锥面与中心线夹角α₁=30°，下锥面与中心线夹角α₂=45°，左双螺纹12的螺纹深度P₁=0．5毫米，螺纹宽度P₂=1．5毫米，右、左双螺纹11与12的空间夹角α₄=120°，每一个右、左双螺纹间距P₃=20毫米，孔Q的直径Φ为1～5毫米。

第三级圆锥体旋风子8锥面与中心线夹角α₃=75°，锥面直径d₅=150毫米，孔13的直径Φ为5～100毫米、孔Q的总面积为第二级旋风子颈口环形截面积S的1．25倍，喷嘴30中心小孔36的直径为Φ=0．5毫米。

本发明与通常的不能脱硫的干式除尘及可造成二次污染的液浴除尘相比具有明显的优点，即通过特殊喷嘴使锅炉或窑炉等燃煤设备排出的烟尘与充分雾化的脱硫剂微小颗粒充分混合，增湿，发生完全的物理化学反应，使烟尘湿度在未饱和的状态下进行消烟脱硫除尘过程，形成的硫化物等有害物质经过由三级异型结构的旋风子组成的除尘器，逐级除尘，使含硫的固体尘粒自上而下沿二级双螺纹旋风子的内外壁逐级下落，此种含有一定湿度的固态消烟脱硫除尘排渣的方法不仅为较彻底的消除二次污染提供了有效的途径，更为环保技术领域增添了一项全新的设备。

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

图1、本发明平行隔离控制板结构示意图。

图2、本发明阶梯型隔离控制板结构示意图。

图3、第一级右双螺纹旋风子结构示意图。

图4、第二级左双螺纹旋风子结构示意图。

图5、第三级圆锥体旋风子结构示意图。

图6、图1的A-A向视图。

图7、喷嘴结构示意图。

图8、雾化片剖视图。

图9、雾化片俯视图。

由附图1可以看出三层隔离控制板17、18、19及三级异型旋风子6、7、8将整个除尘设备的壳体20分隔成三个封闭空间Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，以迫使尘粒随粒度大小只能从三级旋风子内外壁依次旋转落下，以提高除尘效果。根据前级燃煤设备排放烟尘量的多少，本装置的壳体20内可放置1组或多组由三级异型旋风子组成的除尘器，各组除尘器结构相同，均为三级旋风子依次套装。

射流泵3的出口连接管道27，其入口连接脱硫剂净化器4，射流泵3与脱硫剂净化器4系市售产品，为已有技术。

由图3-图5可以看出，第一级右双螺纹旋风子6的以d₁为直径的圆柱体外壳V₁上设有几组右双螺纹11，每组螺纹具有一定的深度与宽度，双螺纹间具有一定的间隔，可以平行，也可不平行。下部成半圆锥体，无底。第二级左双螺纹旋风子7的圆柱体外壳V₂上也设有几组结构相同的双螺纹12，只是螺纹方向相反，二者在空间成一定角度，此二种双螺纹可在金属、非金属、工程塑料、陶瓷等材料上采用铸造或滚压的方法制造，圆柱体的V₂的上、下部均外扩成与中心线成一定角度的半圆锥体，下部小锥体V₃面上开有若干对称的小孔，第三级圆锥体旋风子8的锥面上设置一定量大小不同的小孔且这些小孔的总面积比第二、三级旋风子套装后与隔离板控制19相接所形成的环形截面积S大。

各级旋风子的左、右螺纹、扩口、打孔的目的均为打乱烟尘气流前进中的旋转流动方向，加速烟尘的碰撞，改变烟尘流动速度及离心力的大小，破坏烟尘气压平衡条件，促进大小不等的烟尘颗粒在离心重力作用下尽快从烟气尘中分离出来，以提高降尘率，洁净空气从出风口26迅速排出，尘粒由收集车25收集。

由图7-9可以看出喷嘴30中压紧套35，压紧柱34由喷头接管40螺固，迫使雾化片32与密封环31紧压在一起，组装在喷嘴外套33内，雾化片32的上端面加工成带一小斜面R的半球体37，四周成一凸台38，半球体37的中心及其内腔可均匀开有一至三个直径为0．3-0．9毫米的微型小孔36，在凸台38及斜面R上沿半球体37的切线方向开有六条导向槽39，它可将由射流泵3通过喷嘴30的小孔36喷出的雾化脱硫剂由导向槽39改变其前进方向，使脱硫剂形成雾状喷出，以使其与高温烟气充分混合、立即汽化并与硫化物发生化学反应，脱除硫化物。

由以上可以看出本除尘装置的除尘工作过程如下：

燃煤设备排出的烟尘由进烟口1导入壳体20内，在电脑监控器的控制下，射流泵3开启(或停止)将液态脱硫剂通过管道27送入喷嘴30，通过雾化片32使液态脱硫剂充分雾化成直径小于0．5毫米的微小颗粒，在导入150℃以上的烟气中的脱硫剂立即100％汽化，与烟气充分混合并发生物理化学变化后，烟气流及汽化脱硫形成的尘粒沿图1中实心箭头的方向首先进入封闭的Ⅱ区空间，通过一级除尘器进风口29进入其内，边前进边旋转经过右双螺纹结构在离心重力场作用下将烟气分离成含有硫化物的大小不等的尘粒与较洁净的烟气，一些较大的尘粒将沿图1中的空心箭头从第一级旋风子6的底部落下，经过一级除尘后的烟气从第二级旋风子7的下端扩口处进入，经过第二级旋风子7的分离作用及上扩口的减速作用又会有体积相对较大的尘粒在离心重力场的作用下，从7的底部下落，更洁净的气体从第三级圆锥体旋风子8，其圆锥体的表面开有不等距、不等直径的小孔13进入，由于小孔的总面积比第二级旋风子7的颈口外环形面积S大1．1～1．5倍，保证不等速降尘，经第三级旋风子8的再一次分离除尘作用，又有一些更小的尘粒落下，这样烟尘中大大小小的含有硫化物等有害物质的尘粒经过三级异型旋风子的不断分离，在重力场的作用下沿空心箭头最终自上而下由第一级右双螺纹旋风子6排到出灰口5，当灰渣积累到一定体积(或重量)，排渣阀23自动打开，通过出灰管24排放到收烟灰渣小车25内，经过三级旋风子除尘脱硫后的洁净的气体由出风口26排入大气之中。

本发明实施例见图1：

以2吨DZL1．4-0．7／95／70-AⅢ卧式块装热水锅炉的消烟脱硫除尘装置为例，本消烟脱硫除尘装置的壳体20内安装有二个消烟脱硫喷嘴30和有9组三级异型旋风子，见图1和图3，2吨热水锅炉中排放出150℃以上的烟气，从进烟口1进入除尘装置的壳体20后遇到从喷嘴30中喷出的雾化脱硫剂充分混合、发生化学反应、增湿后进入Ⅱ区及九个第一级旋风子6的进烟口29，沿第一级旋风子6的带双螺纹的内外壁表面旋转的烟气流第一次分离出含有硫化物的尘粒，由于离心重力的作用从6的底部落下，经一级除尘后的较洁净的烟气由于隔离板17的阻挡只能进入第二级旋风子7的下扩口上行，烟气在双螺纹表面作用下不断改变流动方向，并不断的有尘粒沿图1中的空心箭头落下，更洁净的气体，由于隔离板19的阻挡及孔13的总面积比环形截面积S大，故进入第三级旋风子8的气流减速，促使很小的尘粒依重力纷纷落下，本装置的除尘率很高，脱硫效果十分显著。

本发明各部分参数如下：

壳体外型尺寸：1100×1200×2180mm

第一级旋风子圆柱体直径d₁=210mm，右、左双螺纹的螺纹的深度P₁=0．5mm，宽度P₂=1．5mm，间隔P₃=20mm，右、左双螺纹空间夹角α₄=120°，第二级旋风子上口直径d₂=180mm，下口直径d₃=160mm，圆柱体直径d₄=120mm，上锥面与中心夹角α₁=30°，下锥面与中心夹角α₂=45°，第三级旋风子锥面与中心夹角α₃=75°，上口直径d₅=160mm，孔13的直径为Φ5～Φ100mm，喷嘴30中心小孔36的直径Φ=0．5mm，本发明的另一实施例结构见图2，设备中隔离板17、18、19的放置方法有多种，除平行、阶梯或脉冲方波形等，凡能安装三级旋风子，又能封闭分隔设备内空间的方法均可。

现将本发明的部分主要参数与国际标准对比如下：

1、标准状态下烟气浓度(单位mg／M³)，(越小越好)

一类区    二类区    三类区    本发明

 100       250       400      80-100

2、当燃煤含硫量≤2％时，SO₂的浓度(单位：mg／M³)

一类区    本发明

 1200      ＜1200

本装置脱硫率大于50％-70％，除尘效率可达98％以上。

本装置结构合理，脱硫除尘彻底，适用于各种大小燃煤设备的脱硫与除尘，不但可有效的净化大气环境，消除酸雨，还可使我国烟尘排放标准达到甚至超过国际先进水平。

Claims (3)

1、一种自动消烟脱硫除尘装置，包括壳体(20)，进烟口(1)、(29)，出灰渣口(5)，出风口(26)，其特征在于：壳体(20)内装有1组以上的通过隔离板(17)、(18)、(19)及法兰盘(14)、(15)、(16)连接的三级为一组、结构相同的右、左双螺纹(11)、(12)的第一、二级旋风子(6)、(7)和带有不等距不等孔径的孔(13)的圆锥体结构的第三级旋风子(8)组成的除尘器，各组除尘器结构相同，均为三级旋风子依次套装，每组除尘器中的第一级右双螺纹旋风子(6)的以d₁为直径的圆柱体外壳(V₁)上，设有几组右双螺纹(11)，每组右双螺纹深度P₁=0．5～3毫米，螺纹宽度P₂=1．5～5毫米，螺纹间距P₃=20～50毫米，下部成半圆锥体，无底，通过法兰(14)固装于隔离板(17)上；第二级左双螺纹旋风子(7)的设有上下扩口的直径为d₄的圆柱体外壳(V₂)上装有几组左双螺纹(12)，每组左双螺纹深度P₁=0．5～3毫米，螺纹宽度P₂=1．5～5毫米，螺纹间距P₃=20～50毫米，圆柱体外壳(V₂)的下部1／8～1／5处端面外扩成直径为d₃的小半圆锥体(V₃)，其表面与中心线夹角α₂为0°＜α₂＜90°，小锥面(V₃)上开有小孔(Q)，下部无底，外壳V₂的上部1／5～1／3处端面外扩成直径为d₂的半圆锥体，其锥表面与中心线夹角α₁为5°＜α₁＜90°，上、下扩口的第二级左双螺纹旋风子(7)套装入第一级右双螺纹旋风子(6)内通过法兰(15)固装于隔离板(18)上，右、左双螺纹(11)、(12)在空间互成角度α₄为0°＜α₄＜180°，第三级圆锥体旋风子(8)是直径为d₅的锥形体，其锥面与中心线所成角度α₃为5°＜α₃＜120°，并套装入第二级旋风子(7)内，其圆锥壳体表面(V₃)上设置若干孔距不等，孔径不同的通孔(13)，所有孔(13)表面积之和，比第二、三级旋风子(7)、(8)与隔离板(19)相接处所形成的环行截面积S大1．1～1．5倍；孔(13)的总面积大于第二级旋风子(7)上颈口处环形截面积S，隔离板(17)、(18)、(19)固装在壳体(20)上，并将壳体(20)分隔成三个空间(Ⅱ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)，脱硫剂净化器(4)输出的净化剂通过射流泵(3)和管道(27)导入壳体(20)内，管道(27)的内端头上装有雾化器喷嘴(30)，喷嘴(30)的头部装有由压紧柱(34)顶压住的带有6条导向槽(39)和(36)的雾化片(32)，脱硫剂净化器(3)输出的净化剂通过雾化器喷嘴(30)由喷嘴压紧套(35)、压紧柱(34)、顶压住雾化片(32)、密封环(31)，并组装在喷嘴外套(33)内，由喷嘴接管(40)螺固在外套(33)上，雾化片(32)的上端面有一环形凸台(38)，经一斜面(R)后开挖成半球体(37)，其上法线方向开有1至3个直径为0．3～0．9毫米微型小孔(36)，在凸台(38)及斜面(R)上沿半球体(37)的切线方向开有六条导向槽(39)，壳体(20)的底部通过法兰盘连接出灰管(24)，管(24)上装有自动排灰阀(23)，外壁(28)固装于支架(22)上。

2、如权利要求1所说的消烟脱硫除尘装置，其特征在于：各组除尘器的材料为铸铁或陶瓷、不锈钢，喷嘴(30)内的雾化片(32)及套管(33)的材料为陶瓷及不锈钢。

3、如权利要求1所述的除尘装置，其特征在于：所述的每组除尘器中的第一级旋风子(6)的圆柱体直径d₁=200毫米，右双螺纹(11)螺纹深度P₁=0．5毫米，螺纹宽度P₂=1．5毫米，第二级旋风子(7)上扩口顶端直径d₂=180毫米，下扩口直径d₃=150毫米，中间圆柱体外壳V₂直径d₄=120毫米，上锥面与中心线夹角α₁=30°，下锥面与中心线夹角α₂=45°，左双螺纹(12)的螺纹深度P₁=0．5毫米，螺纹宽度P₂=1．5毫米，右、左双螺纹(11)与(12)的空间夹角α₄=120°，每一个右、左双螺纹间距P₃=20毫米，孔Q的直径Φ为1～5毫米。

第三级圆锥体旋风子(8)锥面与中心线夹角α₃=75°，锥面直径d₅=150毫米，孔(13)的直径Φ为5～100毫米，孔Q的总面积为第二级旋风子颈口环形截面积S的1．25倍，喷嘴(30)中心小孔(36)的直径为Φ=0．5毫米。

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