CN106902576A - 旋风模块与管式旋流除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋风模块，由若干旋流分离单元水平排布形成，所述旋流分离单元包括内筒、外筒和设置在内筒、外筒之间的若干导向叶片，相邻两片导向叶片之间形成导向流道，所述内筒的顶端封闭。一种塔式管式旋流除尘装置，塔体内从上往下依次设置有烟气出口、烟气烟道、中央排气管、烟气入口、旋风模块和浆液池；一种卧式管式旋流除尘装置，包括左箱体和右箱体，旋风模块和烟气入口设置在左箱体，烟气出口设置在右箱体。本发明的管式旋流除尘装置通过在烟气入口下方设置旋风模块，烟气进入每个旋流分离单元，形成了独立的高速气流通道，旋风速度高，除尘效果优，无需使用布袋除尘，维护成本低，应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及环保设备领域，尤其是涉及一种烟气脱硫除尘的旋风模块与管式旋流除尘装置。
背景技术
随着经济的发展，目前锅炉烟气和工业尾气的排放日益增加，大部分烟气和尾气中均含有大量烟尘和SO2等毒性气体。目前大多采用湿法脱硫技术，湿法脱硫技术基于三相紊流掺混的强传质机理，利用气体动力学原理，使气体(带有固体微尘及有害气体)与液体充分混合，增大气液接触的比表面积，从而提高脱硫除尘效率。目前湿法脱硫技术多采用空塔设备，这种设备的缺陷是气液接触时间短，而且有一些烟气来不及反应直接离开吸收塔，造成脱硫之后的湿烟气中含有较高含量的微小烟尘、石膏浆液或其他脱硫产物，烟气拖尾很长，对环境造成一定的污染。因此国内常采用“烟气再热器+布袋除尘”工艺进一步降低污染物的排放量，但是此工艺的运行阻力巨大，其中烟气再热器的建设成本很高，设备维护成本尤其是布袋的维护成本非常高，因而制约了设备的批量生产，难以达到环保设备运行使用的要求。另外此工艺使用范围有限，生物质颗粒燃烧后的烟尘中含有大量水分和焦油物质，在使用此工艺除尘时容易造成布袋堵塞，高温烟气在使用此工艺时也容易烧毁布袋。虽然目前也有旋风水膜除尘设备，但是其采用传统的旋风子结构，旋风叶片的中央为烟气回流通道，导致喷淋头难以布置，喷淋效果不佳，影响了均匀水膜的除尘效果。
发明内容
本申请人针对上述现有生产中存在的设备建设维护成本高、运行阻力大等缺点，提供一种结构合理的旋风模块与管式旋流除尘装置，利用旋风模块进行高效旋汇耦合，使气液固三相充分接触，实现液体对气体携带的有害物质高速物理捕捉与溶解，使流体介质始终处于非饱和状态，大大降低了气液膜传质阻力，提高传质效率，从而实现小空间、小液气比、高除尘、高脱硫的目标。
本发明所采用的技术方案如下：
一种旋风模块，由若干旋流分离单元水平排布形成，所述旋流分离单元包括内筒、外筒和设置在内筒、外筒之间的若干导向叶片，相邻两片导向叶片之间形成导向流道，所述内筒的顶端封闭。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述内筒的顶端为锥顶、球顶、圆台或锥台的封闭结构。
所述旋流分离单元呈径向辐射排布、矩形阵列排布或交错排布。
所述旋风模块的上部设置有喷淋装置。
所述喷淋装置为集中喷淋形式，由若干喷淋头对整个旋风模块区域进行喷淋覆盖。
所述喷淋装置为分布喷淋形式，每一个喷淋头逐一对应设置在每一个旋流分离单元上部。
一种使用所述旋风模块的塔式管式旋流除尘装置，塔体内从上往下依次设置有烟气出口、烟气烟道、中央排气管、烟气入口、旋风模块和浆液池；环形孔板设置在浆液池的上方，环形孔板上布置旋风模块，中央排气管设置在环形孔板中心的圆孔内。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述中央排气管上部封闭，从塔体下部向上延伸至塔体上部的烟气烟道内，延伸至烟气烟道部分的下部设置有导向器。
所述塔体烟气出口的下方设置有水槽，在浆液池底部较低的一端塔体上设置有出液口。
一种使用所述旋风模块的卧式管式旋流除尘装置，包括左箱体和右箱体，左右箱体通过底部浆液池连通，旋风模块设置在左箱体内的孔板上，旋风模块上方设置有烟气入口，烟气出口设置在右箱体的顶部，右箱体内底部还设置有若干个导流板，上部设置有除雾器。
本发明的有益效果如下：本发明的旋流导向器的导向叶片可以使经过的气体形成旋风效果，利用离心力实现固气分离的效果；喷淋头喷淋后在叶片与筒壁上形成均匀水膜，烟气中的粉尘固体颗粒与水膜共同高速旋转充分混合，形成乳化状液体，气液接触面积大，进一步增加了除尘效果。本发明的旋流导向器的中央内筒顶部封闭并设计为锥体或球体，不形成中央气流通道，使旋流分离单元内的烟气能向下通过距离较长的筒体，达到理想的旋风效果，且能与筒壁的均匀水膜充分接触，高效地去除粉尘固体颗粒，添加药液后也能实现脱硫。本发明的喷淋头可以逐一对应旋流分离单元设置，布局合理，喷淋均匀；既能起到降低温度的作用，也能在定期维护时冲洗洁净，保证系统可以连续稳定运行，无结垢堵塞风险。
本发明的管式旋流除尘装置通过在烟气入口下方设置旋风模块，烟气进入每个旋流分离单元，形成了独立的高速气流通道，相比于现有的单一粗大的旋风筒体的旋风速度更高，除尘效果更优，实际测试时可以达到烟气超净快速排放的国家最新环保排放标准GB13271-2014和地方环保超低排放标准，无需使用布袋除尘，维护成本低，应用范围广。本发明的塔式管式旋流除尘装置结构紧凑，风路合理，占地面积小，适合在厂房外使用。本发明的卧式管式旋流除尘装置通过在一侧箱体内设置旋风模块，另一侧箱体内进行喷淋吸收与除雾，风路合理，箱体可以设计为长方体箱体结构，形状规则，便于批量化生产与运输，整体高度低，适合在空间受限的环境下使用。
附图说明
图1为本发明的旋流导向器的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为另一种结构的旋流导向器的立体图。
图4为旋流分离单元的主视图。
图5为塔式管式旋流除尘装置的结构示意图。
图6为图5中旋风模块的排布示意图。
图7为卧式管式旋流除尘装置的结构示意图。
图8为图7中旋风模块的排布示意图。
图9为图7的右视图。
图中：1、旋流导向器；2、导向叶片；3、导向流道；4、外环；5、内筒；6、锥顶；7、球顶；8、筒体；10、旋流分离单元；11、塔体；12、出液口；13、烟气入口；14、导向器；15、中央排气管；16、烟气烟道；17、水槽；18、烟气出口；19、浆液池； 20、旋风模块；21、喷淋头；22、环形孔板；23、矩形孔板； 24、左箱体；25、右箱体；26、导流板；27、除雾器；28、支撑柱。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的旋流导向器1包括顶部封闭的内筒5、导向叶片2和外环4，内筒5的上部为圆锥锥顶6，下部为圆柱段，在内筒5的圆柱段上部与外环4之间的环形区域，倾斜一定角度平行设置有若干导向叶片2，导向叶片2之间形成导向流道3，内筒5的圆柱段下部为稳流段。外环4的高度与导向叶片2的高度基本相同，内筒5圆柱段高度为导向叶片2的高度的1~5倍，外环4的直径是内筒5直径的2~3倍，导向叶片2为4~18片均布，如图1所示的实施例为8片，图3为6片；导向叶片2可以为平面或者弧面，其倾斜角度与水平面的夹角为15度~45度，本实施例为30度。内筒5的上部也可以是球头球顶7（如图3所示）、圆台或者是锥台等结构。旋流导向器1的可采用陶瓷材料模压烧制，也可以采用316L不锈钢、合金钢材、PP材料、FRP玻璃钢材料或其他能承受高速水流冲刷的复合材料加工制造。内筒5的底部可以封闭或者开放。
如图4所示，将外环4的上下端面延伸形成筒体8，或者组合装配有与外环4截面相当的圆柱筒体8，形成旋流分离单元10，筒体8的高度为导向叶片2的高度的6~12倍，筒体8也可带有0~10度的锥度。
实施例一：
本发明所述的旋风模块20由若干个旋流分离单元10水平排布形成，可以是径向分布或者矩形阵列排布。如图6所示，若干旋流分离单元10呈径向辐射排布设置在环形孔板22上，环形孔板22上开设有若干圆形孔，在圆形孔中设置旋流分离单元10的筒体8。进一步的，旋风模块20上部还设置有喷淋头21并逐一对应，即在每一个旋流分离单元10的锥顶6上部对应设置有一个喷淋头21，在本实施例中，同一半径方向上设置有两个喷淋头21，利用同一个喷淋管相连进液，当喷淋头21堵塞需要维修时，只需要取下同一半径方向上的喷淋管进行排除检修，检修的同时其他喷淋头21依然可以正常运行，不会影响生产作业的连续性。当然，为了增加通风量，也可以在间隙处增加设置旋流分离单元10。
如图5所示，本实施例为塔式管式旋流除尘装置，塔体11内从上往下依次设置有烟气出口18、烟气烟道16、中央排气管15、烟气入口13、旋风模块20和浆液池19。环形孔板22设置在浆液池19的上方，其外周直径与塔体11下部的直径相等，在旋风模块20的上方设置有烟气入口13。塔体11上部的直径比下部小，中央排气管15设置在环形孔板22中心的圆孔内，从塔体11下部向上延伸至塔体11上部的烟气烟道16内，中央排气管15内上部封闭。中央排气管15的直径小于塔体11上部的直径，在中央排气管15延伸至烟气烟道16部分的下部设置有导向器14。在塔体11烟气出口18的下方设置有水槽17。浆液池19底部有一定的坡度，较低的一端塔体11上设置有出液口12。
本实施例工作时，含尘含硫气体从塔体11一侧的烟气入口13进入旋风模块20，由于旋流导向器1的内筒5顶部封闭，烟气直接向下进入每个旋流分离单元10的导向流道3，在导向叶片2的导向作用下产生旋风，烟气由旋流导向器1导向加速达到18~25m/s，当离心旋转向下进入稳流段后速度逐渐稳定降低到3.5~4.5m/s；利用流体动力学原理，烟气中的粉尘固体颗粒随烟气高速旋转，形成气液旋转翻腾的湍流空间，其中细小的粉尘颗粒碰撞凝聚成较大的颗粒沉降下来，或被抛至外筒壁。同时每个旋流分离单元10上部设置一套单独的喷淋头21，喷淋头21喷淋的浆液在旋流筒壁上形成一定稳定液体量的液膜层，被抛至外筒壁上的粉尘固体颗粒与液膜层充分接触后被裹挟，最终在重力作用下流入塔体11底部的浆液池19，浆液池19内的液体从出液口12排出，流至循环水池可循环利用。烟气继而转向进入中央排气管15，由于中央排气管15上部封闭，烟气经导向器14的导向作用进入烟气烟道16，烟气经过导向器14时同时形成旋转上升的气流，导向器14上部的中央排气管15同时起到稳流的作用，烟气经塔体11上部设置的喷淋水槽17喷出的水进一步清洗，净化后的烟气从烟气出口18排至塔体11外。本发明可以迅速反应高效脱除二氧化硫、灰尘等污染物，实现烟气的高效净化。本发明工作时喷淋头21配套使用浆液冲洗旋流导向器1，能起到稳定温升的作用，定期维护时喷淋头21配套使用水冲洗系统对旋流导向器1进行冲洗，省去人工拆开塔体11维护的麻烦，确保了系统连续运行过程中高效除尘的效果。
实施例二：
本实施例为卧式管式旋流除尘装置。如图7所示，卧式管式旋流除尘装置的箱体内部分为左右两个腔体，通过箱体底部的倒锥体的浆液池19连通，在左箱体24内设置有旋风模块20，如图8所示，若干旋流分离单元10矩形阵列排布设置在矩形孔板23上，当然也可以交错排列。进一步的，在旋风模块20内的旋流分离单元10上部设置有喷淋头21，可以逐一对应设置，也可以设置若干喷淋头21保证对整个区域进行喷淋覆盖。当旋流分离单元10矩形阵列排布设置在矩形孔板23上时，可以将横向或纵向上的喷淋头21利用同一个喷淋管进液，便于喷淋头21堵塞时的拆除检修工作。在旋风模块20上方设置有烟气入口13，右箱体25内底部设置有若干个导流板26，上部设置有除雾器27，顶部箱体上设置有烟气出口18。浆液池19底部设置出液口12。箱体设置在支撑柱28上。
本实施例工作时，含尘含硫气体从烟气入口13进入旋风模块20，经过旋风模块20内平行排布的若干个旋流分离单元10，烟气高速旋转与喷淋头21喷出的浆液充分旋汇耦合，烟气中的粉尘固体颗粒在重力离心分离作用下流入箱体底部的浆液池19，浆液池19内的液体从底部出液口12排出，流至循环水池循环利用；烟气在浆液池19内转向向上，继而经导流板26导向进入右箱体25，经过除雾器27脱水后从烟气出口18排至箱体外。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。例如塔体可以增加喷淋装置对二氧化硫等进行进一步吸收。
Claims (10)
1.一种旋风模块，其特征在于：由若干旋流分离单元（10）水平排布形成，所述旋流分离单元（10）包括内筒（5）、外筒（8）和设置在内筒（5）、外筒（8）之间的若干导向叶片（2），相邻两片导向叶片（2）之间形成导向流道（3），所述内筒（5）的顶端封闭。
2.按照权利要求1所述的旋风模块，其特征在于：所述内筒（5）的顶端为锥顶（6）、球顶（7）、圆台或锥台的封闭结构。
3.按照权利要求1所述的旋风模块，其特征在于：所述旋流分离单元（10）呈径向辐射排布、矩形阵列排布或交错排布。
4.按照权利要求1所述的旋风模块，其特征在于：所述旋风模块（20）的上部设置有喷淋装置。
5.按照权利要求4所述的旋风模块，其特征在于：所述喷淋装置为集中喷淋形式，由若干喷淋头（21）对整个旋风模块（20）区域进行喷淋覆盖。
6.按照权利要求4所述的旋风模块，其特征在于：所述喷淋装置为分布喷淋形式，每一个喷淋头（21）逐一对应设置在每一个旋流分离单元（10）上部。
7.一种使用如权利要求1至权利要求6中任一项所述旋风模块的塔式管式旋流除尘装置，其特征在于：塔体（11）内从上往下依次设置有烟气出口（18）、烟气烟道（16）、中央排气管（15）、烟气入口（13）、旋风模块（20）和浆液池（19）；环形孔板（22）设置在浆液池（19）的上方，环形孔板（22）上布置旋风模块（20），中央排气管（15）设置在环形孔板（22）中心的圆孔内。
8.按照权利要求7所述的塔式管式旋流除尘装置，其特征在于：所述中央排气管（15）上部封闭，从塔体（11）下部向上延伸至塔体（11）上部的烟气烟道（16）内，延伸至烟气烟道（16）部分的下部设置有导向器（14）。
9.按照权利要求7所述的塔式管式旋流除尘装置，其特征在于：所述塔体（11）烟气出口（18）的下方设置有水槽（17），在浆液池（19）底部较低的一端塔体（11）上设置有出液口（12）。
10.一种使用如权利要求1至权利要求6中任一项所述旋风模块的卧式管式旋流除尘装置，其特征在于：包括左箱体（24）和右箱体（25），左右箱体通过底部浆液池（19）连通，旋风模块（20）设置在左箱体（24）内的孔板上，旋风模块（20）上方设置有烟气入口（13），烟气出口（18）设置在右箱体（25）的顶部，右箱体（25）内底部还设置有若干个导流板（26），上部设置有除雾器（27）。
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