CN106731253A - 一种滑轨式管束旋流除尘除雾装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滑轨式管束旋流除尘除雾装置，属于废气处理领域。该装置位于吸收塔内喷淋层的上方，所述装置包括n个垂直放置的旋流除尘除雾单元，n≥1。本发明所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置克服了现有技术在负荷变动时效率低下的问题，具有在锅炉全负荷范围内均能满足排放要求的优点，且调节灵活，操作方便，简单易行，可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于废气处理领域，具体涉及一种滑轨式管束旋流除尘除雾装置。
背景技术
目前，我国现有的燃煤机组普遍采用石灰石——石膏湿法烟气脱硫工艺，从吸收塔排放的湿烟气中除了含有部分前端除尘器未除尽的粉尘外，还含有大量的呈细小雾滴状态石灰石、石膏浆液等，随着国家环保排放标准的日趋提高，需对脱硫后的净烟气进行深度除尘。根据最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》，对烟囱排放的粉尘浓度提出了5mg/m3的要求。
烟气的除尘除雾是烟气净化工序中最为常见的工艺，类型多种多样，但对于含有大量雾滴的饱和湿烟气的处理而言，具有现实的处理难度。为了解决微细粉尘、气溶胶粒子等粒径小的杂尘分离，部分机组采用折流板除雾器+WESP(湿式电除雾器)进行处理，但对于已建脱硫机组而言改造工作量巨大，通常需对现有的吸收塔本体增高、基础加固，改造周期过长，且其含有大量的高压电气设备，运行和操作难度较大。
管束式除尘除雾装置作为WESP的一种替代技术，因其结构简单、运行可靠、能耗低而得到广泛应用。管束式除尘除雾装置是一种基于离心力分离的气液分离器，利用旋转气流的离心作用，将气流中夹带的液滴甩向壁面周围，烟气中的细小液滴、细微粉尘颗粒、气溶胶等微小颗粒物互相碰撞团聚凝聚成大液滴，大液滴再被气旋筒表面液膜捕获，从而实现与气相分离而脱除，具有压降小、除雾效果较好，结构简单，改造实施简单等优点，尤其适用于湿法脱硫后酸雾中带固体或带盐分的废气除雾。然而，对这种类型的除雾器而言，空塔流速或者说管内流速对除雾器的分离效率影响显著，通常而言，在一定范围内，随管内流速的增大，除雾器的脱除效率提高，这是因为气流在穿过旋流板叶片间隙后作旋转流动，随着空塔气速的增大，气流的切向速度变大，而气流中夹带的液滴所受到的离心力也会相应增大，从而有利于液滴甩向器壁达到分离的目的；与此同时，随着管内的增大，气流的湍动程度增加，液滴二次夹带现象越来越严重，二次夹带主要是由于两方面的作用：一是液滴在碰撞时的雾化，二是高速气流剪切力作用在液膜的自由表面上，当二次夹带量超过一定值后，除雾器的分离效率亦随之下降。
由此可见，管内流速和除尘效率存在矛盾，要维持较高的除尘效率则必须提高管内流速，而流速过高则大幅提高了二次夹带的比例，从而导致除尘效率的下降；另一方面，锅炉的负荷经常发生波动，通常在30～110％之间变化，这样也便造成了管内流速的变化幅度巨大。为了平衡上述矛盾，现有技术通常采用折中的处理方法，也即以一个特定负荷点(比如100％负荷或者70％负荷)作为设计点进行设计，当实际运行负荷大幅高于该设计点时，二次夹带严重造成脱除效率低下，而当实际负荷大幅低于该设计点时，离心力不足而导致分离效果不高，严重时无法满足排放指标的要求。
发明内容
本发明针对现有上述技术存在的缺陷提供了一种滑轨式管束旋流除尘除雾装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种滑轨式管束旋流除尘除雾装置，该装置位于吸收塔内喷淋层的上方，包括n个垂直放置的旋流除尘除雾单元，n≥1，所述旋流除尘除雾单元包含有圆柱形外筒、m个旋流组件，z个可开闭式组件，m≥1，0≤z≤1；
所述旋流组件包括有若干个旋流叶片和一个中心筒，旋流叶片以倾斜的角度均匀分布在中心筒外壁和圆柱形外筒内壁之间的环状区域内；
所述可开闭式组件包括有第一传动轴、固定连接在第一传动轴外圆的导轨和p个可滑动叶片，P≥2，导轨上沿周向设有与可滑动叶片数量相等的叶片导轨，所述的叶片导轨梯级分布于导轨上，叶片导轨按其轨道长度由短到长依次命名为第1个叶片导轨，第2个叶片导轨，……，第p-1个叶片导轨，第p个叶片导轨，且第1个叶片导轨与其匹配的可滑动叶片固定连接；
所述的可滑动叶片分布在第一传动轴与圆柱形外筒内壁之间的环状区域内，相邻可滑动叶片边缘的正投影相重合或重叠；
所述可滑动叶片的顶端设有叶片导轨上端限位环，所述叶片导轨的底端设有叶片导轨下端限位环。
在一些技术方案中：所述的相邻可滑动叶片边缘的正投影相重合，导轨上端限位环位于同一水平面；在另一些技术方案中：相邻可滑动叶片边缘的正投影重叠，第i-1个导轨的叶片导轨上端限位环高于第i个导轨的叶片导轨上端限位环至少一个叶片的厚度，其中：2≤i≤P。
在一些技术方案中：所述的可滑动叶片通过卡槽与叶片导轨相匹配。
在一些技术方案中：可开闭式组件处于开启状态时，所述的可滑动叶片位于叶片导轨的底部，且在可滑动叶片的上方还设有固定在圆柱形外筒上的叶片限位块，此时可滑动叶片梯级分布于导轨圆周；当第一传动轴向下位移，可滑动叶片上的卡槽下端面与圆柱形外筒底部的下端中心筒的上端面接触，部分可滑动叶片沿与其匹配的叶片导轨向上位移，此时可开闭式组件处于半关闭状态；通过第一传动轴继续向下位移，所有的可滑动叶片移动到与其匹配的叶片导轨的最上端，且所有的可滑动叶片均处于同一水平面时，可开闭式组件即处于关闭状态。
在一些技术方案中：所述的叶片导轨上端限位环与第一传动轴及叶片导轨固定连接；所述的叶片导轨下端限位环与第一传动轴及叶片导轨固定连接。
在一些技术方案中：该装置设有若干第二传动轴，所述的第二传动轴与旋流除尘除雾单元内的第一传动轴相连，第二传动轴可控制第一传动轴的上下运动。
在一些技术方案中：旋流除尘除雾单元之间及旋流除尘除雾单元与吸收塔内壁之间均在旋流除尘除雾单元的上下端面设置有密封板。
在一些技术方案中：所述可开闭式组件位于旋流除尘除雾单元内旋流组件之前、之后或两个旋流组件之间。
在一些技术方案中：所述的旋流叶片通过焊接的方式与圆柱形外筒的内壁相连。
本发明技术方案中：所述旋流除尘除雾单元的个数n根据锅炉最大负荷即最大可能空塔流速选取。
本发明技术方案中：所述可开闭式组件的个数z不少于锅炉最小负荷/最大负荷×旋流除尘除雾单元的总数(n)。即每个旋流除尘除雾单元中都要设置可开闭式组件，也可以部分不设，也可以全设，但设置的总量不应小于(预计的锅炉最大负荷-预计的最小负荷)/预计的锅炉最大负荷×旋流除尘除雾单元的总数(n)，也就是说如果在预计的最小负荷情况下，可以通过把所有的可开闭式组件关闭，达到预计的锅炉最大负荷时一样的管内流速。
本发明的有益效果：
本发明所述的可调式管束旋流除尘除雾装置克服了现有技术在负荷变动时效率低下的问题，具有在锅炉全负荷范围内均能满足排放要求的优点，且调节灵活，操作方便，简单易行，可靠性高。
附图说明
图1为滑轨式管束旋流除尘除雾装置的俯视图；
图2为滑轨式管束旋流除尘除雾装置的主视图；
图3为旋流除尘除雾单元的主视图；
图4为叶片导轨的俯视图；
图5(a)为可滑动叶片的主视图，图5(b)为可滑动叶片的侧视图；
图6为可开闭式组件处于开启状态时的叶片轨道展开图；
图7为可开闭式组件处于部分关闭状态时的叶片轨道展开图；
图8为可开闭式组件处于关闭状态时的叶片轨道展开图；
图9为高效除尘除雾塔的装置图。
1为第一传动轴，2为旋流叶片，3为中心筒，4为叶片导轨上端限位环，5为导轨，6为叶片限位块，7为叶片导轨下端限位环，8为圆柱形外筒，9为可滑动叶片，10为卡槽，11为第二传动轴，12为叶片导轨，13为滑动式管束旋流除尘除雾装置，14为喷淋层，15为密封板，16为旋流除尘除雾单元，17为下端中心筒。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
如图1～9，一种滑轨式管束旋流除尘除雾装置，该装置(13)位于吸收塔内喷淋层(14)的上方，包括n个垂直放置的旋流除尘除雾单元(16)，n≥1，所述旋流除尘除雾单元(16)包含有圆柱形外筒(8)、m个旋流组件，z个可开闭式组件，m≥1，0≤z≤1；
所述旋流组件包括有若干个旋流叶片(2)和一个中心筒(3)，旋流叶片(2)以倾斜的角度均匀分布在中心筒(3)外壁和圆柱形外筒(8)内壁之间的环状区域内；
所述可开闭式组件包括有第一传动轴(1)、固定连接在第一传动轴(1)外圆的导轨(5)和p个可滑动叶片(9)，P≥2，导轨(5)上沿周向设有与可滑动叶片(9)数量相等的叶片导轨(12)，所述的叶片导轨(12)梯级分布于导轨(5)上，叶片导轨(12)按其轨道长度由短到长依次命名为第1个叶片导轨，第2个叶片导轨，……，第p-1个叶片导轨，第p个叶片导轨，且第1个叶片导轨与其匹配的可滑动叶片(9)固定连接；
所述的可滑动叶片(9)分布在第一传动轴(1)与圆柱形外筒(8)内壁之间的环状区域内，相邻可滑动叶片(9)边缘的正投影相重合或重叠；
所述可滑动叶片(9)的顶端设有叶片导轨上端限位环(4)，所述叶片导轨(12)的底端设有叶片导轨下端限位环(7)。
相邻可滑动叶片(9)边缘的正投影相重合，导轨上端限位环(4)位于同一水平面；相邻可滑动叶片(9)边缘的正投影重叠，第i-1个导轨的叶片导轨上端限位环(4)高于第i个导轨的叶片导轨上端限位环(4)至少一个叶片的厚度，其中：2≤i≤P。
所述的可滑动叶片(9)通过卡槽(10)与叶片导轨(12)相匹配。
可开闭式组件处于开启状态时，所述的可滑动叶片(9)位于叶片导轨(12)的底部，且在可滑动叶片(9)的上方还设有固定在圆柱形外筒(8)上的叶片限位块(6)，此时可滑动叶片(9)梯级分布于导轨(5)圆周；当第一传动轴(1)向下位移，可滑动叶片(9)上的卡槽(10)下端面与圆柱形外筒(8)底部的下端中心筒(17)的上端面接触，部分可滑动叶片(9)沿与其匹配的叶片导轨(12)向上位移，此时可开闭式组件处于半关闭状态；通过第一传动轴(1)继续向下位移，所有的可滑动叶片(9)移动到与其匹配的叶片导轨(12)的最上端，且所有的可滑动叶片(9)均处于同一水平面时，可开闭式组件即处于关闭状态。
所述的叶片导轨上端限位环(4)与第一传动轴(1)及叶片导轨(12)固定连接；所述的叶片导轨下端限位环(7)与第一传动轴(1)及叶片导轨(12)固定连接。
该装置设有若干第二传动轴(11)，所述的第二传动轴(11)与旋流除尘除雾单元(16)内的第一传动轴(1)相连，第二传动轴(11)可控制第一传动轴(1)的上下运动。
旋流除尘除雾单元(16)之间及旋流除尘除雾单元(16)与吸收塔内壁之间均在旋流除尘除雾单元(16)的上下端面设置有密封板(15)。
所述可开闭式组件位于旋流除尘除雾单元(16)内旋流组件之前、之后或两个旋流组件之间。
所述的旋流叶片(2)通过焊接的方式与圆柱形外筒(8)的内壁相连。
下面以某135MW机组为例，100％负荷时设计风量为1000000m3/h，现有技术通常按最大负荷取最优流速(通常为6～7m/s)，为便于描述，取管内流速6m/s，共需布置旋流除尘除雾单元368个，即n＝368，在负荷较高的时候，除雾除尘效率较高；当负荷降低至85％左右时，此时的风量也降低至850000m3/h，管内流速降至5.1m/s，旋流叶片产生的离心力下降，除雾除尘效率降低；当负荷进一步降低至60％左右时，此时的风量也降低至600000m3/h，管内流速降至3.6m/s，旋流叶片产生的离心力进一步下降，除雾除尘效果急剧恶化；这便出现了部分机组在满负荷的时候运行良好，而到低负荷的时候效果极差，甚至出现了大面积的石膏雨现象。
也有部分机组为避免上述情况的发生，以较小的负荷取最优流速，比如说按80％负荷的时候管内流速为6m/s，这种情况下当负荷升至100％时，管内流速为7.5m/s，除雾除尘效率较高，但二次夹带也很严重，造成总体效率偏低；当负荷降至60％时，管内流速为4.5m/s，旋流叶片产生的离心力下降，除雾除尘效率降低；这种情况下仅在设计负荷点附近效率较佳，偏离负荷后由于二次夹带或者离心力下降都会导致除尘除雾效率的降低。
本发明仍按最大负荷取最优流速，为便于对比，取管内流速6m/s，共需布置旋流除尘除雾单元368个，即n＝368，同时设置了z个开闭式组件，假设该目标机组的最小可能负荷为50％，则z＝0.5×n＝184个，也就是说有50％的旋流除尘除雾单元中设置了开闭式组件。
当负荷为100％时，设计风量为1000000m3/h，开闭式组件全开，管内流速为6m/s；当负荷降低至85％左右时，此时的风量也降低至850000m3/h，此时可关闭(100％-85％)×n＝55(55.2，取整后为55个开闭式组件，这样烟气仅从剩余的313个未关闭的旋流除尘除雾单元中通过，管内流速为6.0038m/s，和100％负荷时管内流速基本一致，除雾除尘效率保持稳定；当负荷进一步降低至60％左右时，此时的风量也降低至600000m3/h，此时可关闭(100％-60％)×n＝147(147.2，取整后为147)个开闭式组件，这样烟气仅从剩余的221个未关闭的旋流除尘除雾单元中通过，管内流速为6.0054m/s，和100％负荷时管内流速基本一致，除雾除尘效率保持稳定。这样通过在不同的负荷条件下调节开闭式组件的开合数量实现管内流速的稳定，从而保证旋流叶片的离心力，到达效率保持稳定的效果。
当然，上述为最理想的实现方式，即每个设有开闭式组件的旋流除尘除雾单元单独控制，这便需要每个单元设置有单独的执行器，成本较高。为降低成本也可分区控制，比如上述实施例中184个开闭式组件分成8个区控制，每个区分别连接23个开闭式组件，即通过8根第二传动轴分别与23个第一传动轴相连接，每根第二轴上设置执行器控制开合。当负荷为100％时，8个区全开，管内流速为6m/s；当负荷降低至85％左右时，关闭其中2个区即46个开闭式组件，管内流速为6.17m/s；当负荷进一步降低至60％左右时，关闭其中6个区即138个开闭式组件，管内流速为6.25m/s；流速与最佳流速偏差较小，可较好的满足实际需要。
为最大程度地降低关闭通道的组件对流场的影响，可采用间断分组关闭的方法，即每隔一个或两个，每隔一排或两排选取关闭的通道，尽可能达到均匀，这些都是本技术领域的人员通知的技术。
Claims (9)
1.一种滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：该装置(13)位于吸收塔内喷淋层(14)的上方，包括n个垂直放置的旋流除尘除雾单元(16)，n≥1，所述旋流除尘除雾单元(16)包含有圆柱形外筒(8)、m个旋流组件，z个可开闭式组件，m≥1，0≤z≤1；
所述旋流组件包括有若干个旋流叶片(2)和一个中心筒(3)，旋流叶片(2)以倾斜的角度均匀分布在中心筒(3)外壁和圆柱形外筒(8)内壁之间的环状区域内；
所述可开闭式组件包括有第一传动轴(1)、固定连接在第一传动轴(1)外圆的导轨(5)和p个可滑动叶片(9)，P≥2，导轨(5)上沿周向设有与可滑动叶片(9)数量相等的叶片导轨(12)，所述的叶片导轨(12)梯级分布于导轨(5)上，叶片导轨(12)按其轨道长度由短到长依次命名为第1个叶片导轨，第2个叶片导轨，……，第p-1个叶片导轨，第p个叶片导轨，且第1个叶片导轨与其匹配的可滑动叶片(9)固定连接；
所述的可滑动叶片(9)分布在第一传动轴(1)与圆柱形外筒(8)内壁之间的环状区域内，相邻可滑动叶片(9)边缘的正投影相重合或重叠；
所述可滑动叶片(9)的顶端设有叶片导轨上端限位环(4)，所述叶片导轨(12)的底端设有叶片导轨下端限位环(7)。
2.根据权利要求1所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：相邻可滑动叶片(9)边缘的正投影相重合，导轨上端限位环(4)位于同一水平面；相邻可滑动叶片(9)边缘的正投影重叠，第i-1个导轨的叶片导轨上端限位环(4)高于第i个导轨的叶片导轨上端限位环(4)至少一个叶片的厚度，其中：2≤i≤P。
3.根据权利要求1所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：所述的可滑动叶片(9)通过卡槽(10)与叶片导轨(12)相匹配。
4.根据权利要求3所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：可开闭式组件处于开启状态时，所述的可滑动叶片(9)位于叶片导轨(12)的底部，且在可滑动叶片(9)的上方还设有固定在圆柱形外筒(8)上的叶片限位块(6)，此时可滑动叶片(9)梯级分布于导轨(5)圆周；当第一传动轴(1)向下位移，可滑动叶片(9)上的卡槽(10)下端面与圆柱形外筒(8)底部的下端中心筒(17)的上端面接触，部分可滑动叶片(9)沿与其匹配的叶片导轨(12)向上位移，此时可开闭式组件处于半关闭状态；通过第一传动轴(1)继续向下位移，所有的可滑动叶片(9)移动到与其匹配的叶片导轨(12)的最上端，且所有的可滑动叶片(9)均处于同一水平面时，可开闭式组件即处于关闭状态。
5.根据权利要求1所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：所述的叶片导轨上端限位环(4)与第一传动轴(1)及叶片导轨(12)固定连接；所述的叶片导轨下端限位环(7)与第一传动轴(1)及叶片导轨(12)固定连接。
6.根据权利要求1所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：该装置设有若干第二传动轴(11)，所述的第二传动轴(11)与旋流除尘除雾单元(16)内的第一传动轴(1)相连，第二传动轴(11)可控制第一传动轴(1)的上下运动。
7.根据权利要求1所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：旋流除尘除雾单元(16)之间及旋流除尘除雾单元(16)与吸收塔内壁之间均在旋流除尘除雾单元(16)的上下端面设置有密封板(15)。
8.根据权利要求1所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：所述可开闭式组件位于旋流除尘除雾单元(16)内旋流组件之前、之后或两个旋流组件之间。
9.根据权利要求1所述的滑轨式管束旋流除尘除雾装置，其特征在于：所述的旋流叶片(2)通过焊接的方式与圆柱形外筒(8)的内壁相连。
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