CN106955558A - 一种冷凝式除尘器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷凝式除尘器，包括壳体，所述壳体内部烟气的流通截面内具有若干冷凝水管，冷凝水能够在所述冷凝水管内流动，能够有效提高除尘效率和后续除雾装置的除雾效率，且该冷凝式除尘器达到所需除尘效率时的占地面积较小，因此，能够以较小的设备成本满足烟气的超低排放要求。
Description
技术领域
本发明涉及除尘设备技术领域，特别涉及一种冷凝式除尘器。
背景技术
近年来，随着火电厂容量不断增长，其排放污染物的总量随之增加，对大气环境造成了很大压力，湿法脱硫作为烟气治理岛的末端环节，其烟气排放关系到整个电厂环保岛的排放能否达标，所以，电厂通常都会在脱硫塔后安装除尘设备，以实现节能减排。
目前，国内在湿法脱硫后的烟气净化主要有三种方式：1.在湿法脱硫设备后独立装设湿式电除尘器；2.在吸收塔出口处装设小型湿式电除尘器(如EPM电风拦截除尘除雾一体化装置)；3.在吸收塔顶装设湿式电除尘器。
但是，上述三种设置方式具有下述缺点：在湿法脱硫后独立装设湿式电除尘器或和在吸收塔出口处装设小型湿式电除尘器的设置方式，都是利用粉尘荷电后经电场力驱动到收尘极板的静电收尘原理，其收尘效果受到比集尘面积和烟气风速的影响，使得本体结构庞大，占用场地更多，设备造价过高。同时需要配套价格昂贵的高压静电电源、复杂的高压供电控制设备、喷淋系统以及庞大的灰水循环系统，耗电、耗水量大，运行费用高。
在吸收塔顶部设置湿式电除尘器的设置方式要求对吸收塔顶进行改造，因风速受限，同时受比集成面积影响，往往使得吸收塔的增高幅度很大才能够满足排放要求。
鉴于上述湿法脱硫后烟气的除尘设备存在的缺陷，亟待提供一种除尘效率较高，且占地面积较小的烟气除尘装置。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种冷凝式除尘系统的除尘器，该除尘器内设置有若干冷凝水管，能够有效提高除尘效率和后续除雾装置的除雾效率，且该冷凝式除尘器达到所需除尘效率时的占地面积较小，因此，能够以较小的设备成本满足烟气的超低排放要求。
为了实现本发明的目的，本发明提供一种冷凝式除尘系统的除尘器，包括壳体，所述壳体内部烟气的流通截面内具有若干冷凝水管，冷凝水能够在所述冷凝水管内流动。
如此设置，当烟气进入该冷凝式除尘器时，由于其流通截面内具有若干冷凝水管，当烟气流经冷凝水管时，其中的雾滴和粉尘由于惯性撞击作用而附着于冷凝水管管壁。同时，由于冷凝水管的设置，烟气流经该冷凝式除尘器时被多次改变流动方向而形成旋流，从而发生多次尘液耦合，烟气中的独立粉尘与烟气中的液滴发生碰撞而凝并，实现初步除雾除尘。
同时，烟气还能够与冷凝水管内的冷凝水换热，快速降温，使得烟气处于过饱和状态，过饱和烟气自动与独立粉尘等凝结核发生冷凝核化而再次呈饱和状态，作为凝结核的独立粉尘由于过饱和烟气的凝并而增大为新的雾滴，并进一步除去该体积较大的雾滴和粉尘。另外，雾滴凝结于冷凝水管时，还能够使冷凝水管管壁形成均匀水膜，独立粉尘随烟气多次折流后与水膜碰撞被脱除。
另外，由于冷凝水管的冷凝作用和强化湍流作用，使得烟气中的独立粉尘进入雾滴中，且小雾滴碰撞形成大雾滴，从而提高除尘器后续除雾装置的除雾效果。
综上所述，该冷凝式除尘器能够有效提高除尘效率和后续除雾装置的除雾效率，且其达到所需除尘效率时的占地面积较小，因此，能够以较小的设备成本满足烟气的超低排放要求。
可选地，沿烟气的流动方向，所述冷凝水管倾斜设置。
可选地，相邻两所述冷凝水管倾斜方向相反，且二者首尾相连形成冷凝水管排，以使所述冷凝水管排为“W”型结构。
可选地，所述壳体内部还具有若干进水管和排水管，所述进水管与所述冷凝水管的冷凝水入口相连，用于将冷凝水通入所述冷凝水管内，所述排水管与所述冷凝水管的冷凝水出口相连，用于将换热后的冷凝水排出所述冷凝水管。
可选地，所述冷凝水入口位于所述冷凝水出口的下方。
可选地，还包括与所述进水管垂直连通的第一分流管及与所述排水管垂直连通的第一汇流管，所述第一分流管用于将冷凝水通入各所述进水管，各所述排水管用于将换热后的冷凝水排出所述排水管。
可选地，沿烟气的流动方向，包括若干所述第一分流管和若干所述第一汇流管，各所述第一分流管与第二分流管连通，各所述第一汇流管与第二汇流管连通；
所述第二分流管伸出所述壳体外侧，并与外界冷凝水源连通，所述第二汇流管伸出所述壳体外侧，并与外界排水系统连接。
可选地，所述第二分流管与所述第二汇流管位于所述壳体的两侧。
可选地，所述冷凝水管为波纹管结构，且其壁面采用添加改性石墨的塑料。
附图说明
图1为本发明所提供冷凝式除尘系统的除尘器的结构示意图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为图2中Ⅰ部分的局部放大图；
图4为图2的B-B向剖视图；
图5为图4的C-C向剖视图；
图6为图4的D-D向剖视图；
图7为图1中冷凝水的流向示意图；
图8为图2中冷凝水管的结构示意图；
图9为本发明所提供冷凝式除尘系统安装于吸收塔的结构示意图；
图10为图9中冷凝水供给模块的结构示意图；
图11为图9中冷凝水排水模块的结构示意图。
图1-11中：
1冷凝式除尘器、11冷凝水管、111冷凝水入口、112冷凝水出口、12进水管、13排水管、14第一分流管、15第二分流管、16第一汇流管、17第二汇流管、18支架、19壳体；
2冷凝水供给模块、21第一冷却水泵、22第二冷却水泵、23第一脱硫工艺水箱、231液位计、232放水阀、24压力变送器、25流量计、26电动阀；
3冷凝水排水模块、31第二脱硫工艺水箱；
4吸收塔、41烟气出口。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考附图1-8，其中，图1为本发明所提供冷凝式除尘系统的除尘器的结构示意图；图2为图1的A-A向剖视图；图3为图2中Ⅰ部分的局部放大图；图4为图2的B-B向剖视图；图5为图4的C-C向剖视图；图6为图4的D-D向剖视图；图7为图1中冷凝水的流向示意图；图8为图2中冷凝水管的结构示意图。
需要说明的是，本发明所述的冷凝式除尘器能够用于水平流动或竖向流动的烟气的除尘过程，本文中，以用于烟气竖向流动为例说明，如图1所示，烟气从下至上流动。
在一种具体实施例中，本发明提供一种冷凝式除尘器1，用于除去烟气中的粉尘，如图1所示，包括壳体19，壳体19内部具有若干冷凝水管11，冷凝水进入冷凝水管11并能够在冷凝水管11内流动，且各冷凝水管11位于烟气的流通截面内，如图1所示的实施例中，烟气从下至上流动，其流通截面为图1中垂直于纸面的平面。
如此设置，当烟气进入该冷凝式除尘器1时，由于其流通截面内具有若干冷凝水管11，当烟气流经冷凝水管11时，其中的雾滴和粉尘由于惯性撞击作用而附着于冷凝水管11管壁。同时，由于冷凝水管11的设置，烟气流经该冷凝式除尘器1时被多次改变流动方向而形成旋流，从而发生多次尘液耦合，烟气中的独立粉尘与烟气中的液滴发生碰撞而凝并，以实现初步除雾除尘。
同时，烟气还能够与冷凝水管11内的冷凝水换热，快速降温，使得烟气处于过饱和状态，过饱和烟气自动与独立粉尘等凝结核发生冷凝核化而再次呈饱和状态，作为凝结核的独立粉尘由于过饱和烟气的凝并而增大为新的雾滴，并进一步除去该体积较大的雾滴和粉尘。另外，雾滴凝结于冷凝水管1时，还能够使冷凝水管1管壁形成均匀水膜，独立粉尘随烟气多次折流后与水膜碰撞被脱除。
另外，由于冷凝水管1的冷凝作用和强化湍流作用，使得烟气中的独立粉尘进入雾滴中，且小雾滴碰撞形成大雾滴，从而提高该冷凝式除尘器1后续除雾装置的除雾效果。
综上所述，该冷凝式除尘器1能够有效提高烟气的除尘效率和后续除雾装置的除雾效率，且其达到所需除尘效率时的占地面积较小，因此，能够以较小的设备成本满足烟气的超低排放要求。
具体地，如图2所示，沿烟气的流动方向，各冷凝水管11倾斜设置，由于本实施例中烟气自下至上流动，因此，冷凝水管11沿竖向倾斜设置，如图2所示。
如此设置，当烟气流经该冷凝式除尘器1时，其与各冷凝水管11的接触面积较大，在保证该冷凝式除尘器1具有较高的烟气除尘效率的同时，所需要的冷凝水管11排数更少，从而使得该冷凝式除尘器1的结构更加紧凑，占用空间更小。
更具体地，沿与烟气的流动方向垂直的方向，相邻两冷凝水管11倾斜方向相反，且二者首尾相连，形成冷凝水管排，各冷凝水管排通过支架18支撑固定于壳体19内，该冷凝式除尘器1内部、烟气的流通截面内具有若干冷凝水管排，且各冷凝水管排为“W”型结构，各冷凝水管11布置方式如图2所示。
可以理解，上述相邻冷凝水管11的倾斜方向并不是必须相反，二者的倾斜方向也可相同，此时，也能够增大烟气与冷凝水管11的接触面积。但是，本实施例中相邻冷凝水管11倾斜方向相反时，在增大烟气与冷凝水管11接触面积的同时，还能够进一步减小冷凝式除尘器1的体积，尤其是能够有效减小冷凝式除尘器1沿烟气流动方向的尺寸。
进一步地，请结合图1-6，壳体19内部还具有若干进水管12和排水管13，且进水管12与冷凝水管11的冷凝水入口111相连，用于将冷凝水通入冷凝水管11内，排水管13与冷凝水管11的冷凝水出口112相连，用于将与烟气换热后的冷凝水排出冷凝水管11。
同时，进水管12与排水管13沿垂直于冷凝水管排的方向延伸，即沿各冷凝水管排的布置方向延伸，因此，同一进水管12能够将冷凝水通入位于不同冷凝水管排的冷凝水管11内，同样，同一排水管13也能够将位于不同冷凝水管排的冷凝水管11内的冷凝水排出。
如此设置，本实施例中，通过进水管12与排水管13，使得冷凝水管11内的冷凝水始终处于流动状态，从而提高冷凝水与烟气的换热效率，且各进水管12和排水管13内的冷凝水同样能够与烟气换热，从而进一步提高二者的换热效率。
同时，通过设置若干进水管12和排水管13，使得烟气流经该冷凝式除尘器1时，折流作用进一步增强，从而提高上述耦合除尘的效率。另一方面，烟气流经该冷凝式除尘器1时，能够增强其湍流程度，从而提高独立粉尘与雾滴凝结、小雾滴碰撞为大雾滴的程度，进一步提高该冷凝式除尘器1后续除雾设备的除雾效果。
具体地，如图3所示，冷凝水入口111位于冷凝水出口112的下方，以使冷凝水管11中冷凝水自下至上流动。
当然，冷凝水入口111也可设于冷凝水出口112上方，此时，冷凝水在冷凝水管11内自上至下流动，但是，本实施例中冷凝水在冷凝水管11内自下至上流动时，在冷凝式除尘器1工作过程中，能够保证冷凝水始终充满冷凝水管11，避免冷凝水从冷凝水管11上端进入时，在重力作用下使得冷凝水聚集于冷凝水管11下部，并能够降低冷凝水在冷凝水管11内的流速，从而保证烟气与冷凝水具有较高的换热效率，进而使得冷凝式除尘器1具有较高的除尘效率。
另外，本实施例中，由于冷凝水管11的冷凝水入口111位于冷凝水出口112的下方，因此，同一冷凝水管11的进水管12位于排水管13的下方，图2所示的实施例中，进水管12位于“W”型结构的最低点，排水管13位于“W”型结构的最高点。
进一步地，请参考附图5和图6，该冷凝式除尘器1还包括位于烟气流通截面内、垂直于进水管12和排水管13设置的第一分流管14和第一汇流管16，如图5所示，各进水管12与第一分流管14连通，第一分流管14中的冷凝水分流进入各进水管12，进而进入各冷凝水管11；如图6所示，各排水管13与第一汇流管16连通，冷凝水管11中的冷凝水进入各排水管13，进而汇流进入对应的第一汇流管16。
本实施例中，通过设置第一分流管14和第一汇流管16，使得各冷凝水管11中通入和排出冷凝水更加容易实现，且当烟气通过冷凝式除尘器1时，在第一分流管14和第一汇流管16的作用下，能够进一步提高烟气的湍流程度和绕流程度，从而进一步提高冷凝式除尘器的耦合除尘效率和后续除雾设备的除雾效率。
以上各实施例中，冷凝水管11及与其对应的进水管12、排水管13、第一分流管14和第一汇流管16形成换热组件，作为烟气与冷凝水换热的载体。
更进一步地，如图1所示，沿烟气的流动方向，冷凝式除尘器1包括若干组上述换热组件，基于此，沿烟气的流动方向，包括若干相互平行的第一分流管14和第一汇流管16。同时，该冷凝式除尘器1还设置有第二分流管15和第二汇流管17，且二者伸出壳体19外侧，其中，第二分流管15连通外界冷凝水源，用于将冷凝水通入冷凝式除尘器1，第二汇流管17连通外界排水系统，用于将换热后的冷凝水排出冷凝式除尘器1。
同时，由于各第一分流管14和第一汇流管16分别平行，因此，第二分流管15垂直于第一分流管14，第二汇流管17垂直于第一汇流管16。图1所示的实施例中，第一分流管14与第一汇流管16均水平设置，第二分流管15和第二汇流管17竖向设置。
另一方面，第二分流管15与第二汇流管17分别位于壳体19的两侧，从而使得第一分流管14、第一汇流管16更加容易布置，并合理利用壳体19的空间。
请结合参考附图1-7，图7中的箭头表示冷凝水管11中冷凝水的流动方向，如图5所示，冷凝水经第二分流管15进入各第一分流管14，第一分流管14中的冷凝水分流后进入各进水管12内，如图2所示，进水管12内的冷凝水进入与该进水管12连接的冷凝水管11内；换热完成后，冷凝水管11中的冷凝水进入与其相连的排水管13，如图6所示，各排水管13中的冷凝水汇流进入与其相连的第一汇流管16，各第一汇流管16中的冷凝水最后汇流进入第二汇流管17，排出冷凝式除尘器1，完成冷凝水的一次循环。
如图8所示，以上各实施例中，冷凝水管11为波纹管结构，且其壁面采用添加改性石墨的PP塑料。
如此设置，采用上述材料时，冷凝水管11的壁面具有较高的传热效率、良好的熔接性和耐压性，同时，还能够节省成本。
另外，当冷凝水管11为波纹管结构时，其表面积较大，从而能够有效提高冷凝水管11的换热面积，同时，波纹管结构的冷凝水管11波谷处的壁厚较小，能够提高冷凝水管11的导热效率，从而提高烟气与冷凝水的换热效率。更重要的是，波纹管结构的冷凝水管11强度较高，从而有效提高冷凝式除尘器1的使用寿命。
请继续参考附图9-11，其中，图9为本发明所提供冷凝式除尘系统安装于吸收塔的结构示意图；图10为图9中冷凝水供给模块的结构示意图；图11为图9中冷凝水排水模块的结构示意图。
另外，本发明还提供一种冷凝式除尘系统，如图9所示的实施例中，该冷凝式除尘系统设置于吸收塔4，用于吸收塔4湿法脱硫后烟气的除尘。该冷凝式除尘系统包括冷凝水供给模块2、冷凝式除尘器1与冷凝水排水模块3，其中，该冷凝水供给模块2用于将冷凝水通入冷凝式除尘器1，冷凝水排水模块3用于排出冷凝式除尘器1中的冷凝水。另外，该冷凝式除尘器1为以上任一实施例中所述的冷凝式除尘器1。
图9所示的实施例中，冷凝式除尘器1安装于吸收塔4顶部，吸收塔4中的烟气经该冷凝式除尘器1除尘后，经后续除雾设备除雾，净化后的烟气经烟气出口41排出。由于该冷凝式除尘器1具有上述技术效果，因此，包括该冷凝式除尘器1的冷凝式除尘系统也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。
另外，冷凝水管11管壁凝结的雾滴在重力的作用下排至吸收塔4内，能够为吸收塔4补充一部分脱硫用水，且由于上述冷凝式除尘器1的冷凝水管11为波纹管结构，能够防止管壁上的雾滴被烟气二次携带，从而提高冷凝水的回收率，从而减小湿法脱硫的水耗。
具体地，如图9-11所示，上述冷凝水供给模块2包括第一脱硫工艺水箱23和冷却水泵，且其与冷凝式除尘器1的第二分流管15连通，用于将第一脱硫工艺水箱23内的冷凝水通过冷却水泵输送至第二分流管15；上述冷凝水排水模块3包括第二脱硫工艺水箱31，且其与冷凝式除尘器1的第二汇流管17相连，用于将第二汇流管17中的冷凝水输送至第二脱硫工艺水箱31中。
同时，本实施例中，第二脱硫工艺水箱31与第一脱硫工艺水箱23相连通，从而使得冷凝水能够在该冷凝式除尘系统中循环，减少其水耗。
具体地，上述第一脱硫工艺水箱23设置有液位计231，且第二脱硫工艺水箱31与第一脱硫工艺水箱23之间设置电动阀26，当第一脱硫工艺水箱23的液面高于设定的最大值时，电动阀26关闭，切断第一脱硫工艺水箱23与第二脱硫工艺水箱31之间的连通，且为了防止第一脱硫工艺水箱23中的冷凝水溢出，还设置有放水阀232。
另外，上述冷却水泵包括相互并联的第一冷却水泵21和第二冷却水泵22，且二者均与第一脱硫工艺水箱23和第二脱硫工艺水箱31连通，从而使得两水箱中的冷凝水均能够进入冷凝式除尘器1。
该冷凝水供给模块2还包括压力变送器24和流量计25，用于根据需要调节进入冷凝式除尘器1的冷凝水的流量和压力。
另外，该冷凝式除尘系统还包括与冷凝水供给模块2连接的自动控制模块，其能够采集进入冷凝式除尘器1的烟气量和烟气温度等数据并传入自动控制模块的数据处理单元和数据运输单元，从而对冷凝水供给模块2进行自动控制，实现烟气量和烟气温度改变时，能够自动调节进入冷凝式除尘器1的冷凝水量。
以上对本发明所提供的一种冷凝式除尘器均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种冷凝式除尘器，包括壳体(19)，其特征在于，所述壳体(19)内部烟气的流通截面内具有若干冷凝水管(11)，冷凝水能够在所述冷凝水管(11)内流动。
2.根据权利要求1所述的冷凝式除尘器，其特征在于，沿烟气的流动方向，所述冷凝水管(11)倾斜设置。
3.根据权利要求2所述的冷凝式除尘器，其特征在于，相邻两所述冷凝水管(11)倾斜方向相反，且二者首尾相连形成冷凝水管排，以使所述冷凝水管排为“W”型结构。
4.根据权利要求3所述的冷凝式除尘器，其特征在于，所述壳体(19)内部还具有若干进水管(12)和排水管(13)，所述进水管(12)与所述冷凝水管(11)的冷凝水入口(111)相连，用于将冷凝水通入所述冷凝水管(11)内，所述排水管(13)与所述冷凝水管(11)的冷凝水出口(112)相连，用于将换热后的冷凝水排出所述冷凝水管(11)。
5.根据权利要求4所述的冷凝式除尘器，其特征在于，所述冷凝水入口(111)位于所述冷凝水出口(112)的下方。
6.根据权利要求4所述的冷凝式除尘器，其特征在于，还包括与所述进水管(12)垂直连通的第一分流管(14)及与所述排水管(13)垂直连通的第一汇流管(16)，所述第一分流管(14)用于将冷凝水通入各所述进水管(12)，各所述排水管(13)用于将换热后的冷凝水排出所述排水管(13)。
7.根据权利要求6所述的冷凝式除尘器，其特征在于，沿烟气的流动方向，包括若干所述第一分流管(14)和若干所述第一汇流管(16)，各所述第一分流管(14)与第二分流管(15)连通，各所述第一汇流管(16)与第二汇流管(17)连通；
所述第二分流管(15)伸出所述壳体(19)外侧，并与外界冷凝水源连通，所述第二汇流管(17)伸出所述壳体(19)外侧，并与外界排水系统连接。
8.根据权利要求7所述的冷凝式除尘器，其特征在于，所述第二分流管(15)与所述第二汇流管(17)位于所述壳体(19)的两侧。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的冷凝式除尘器，其特征在于，所述冷凝水管(11)为波纹管结构，且其壁面采用添加改性石墨的塑料。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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