CN107875742B - 一种内冷却纤维振弦栅式离心除雾器 - Google Patents

Abstract

本发明属于大气污染治理领域，涉及一种内冷却纤维振弦栅式离心除雾器装置，解决除雾器效率低，投资成本高的难题，进一步提高除雾的经济性和效率，其第一圆筒内部设有蜂巢状结构，每个除雾单元均包含第一轴承、第二轴承、第一纤维栅叶轮、第二纤维栅叶轮和第二圆筒，冷却水管输入端与分气管路输出端相连，分气管路输入端与进气管输出端相连通；冷却水管输出端与集气管路的输入端相连通，集气管路的输出端与出气管相连通；第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮上均设有纤维栅，其整体结构简单，原理可靠，节能减排，投资成本低，除雾效率高，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

Description

一种内冷却纤维振弦栅式离心除雾器

技术领域：

本发明属于大气污染治理技术领域，涉及一种除雾器装置，尤其是一种内冷却纤维振弦栅式离心除雾器，基于惯性碰撞、直接拦截、冷却、吸附原理的脱硫后含湿含尘烟气细小颗粒物脱除的技术，减少大气中形成PM2.5及PM10的细微颗粒物及湿蒸汽的排放，保障燃煤锅炉尾气的排放符合国标的装置。

背景技术：

近年我国雾霾天气频发，霾是大量极细微粒或干尘甚至分子等浮游在空气中，遇到微小水滴而附着，光照条件或氧化条件下进一步反应和聚集，形成PM2.5-PM10等可吸入性颗粒物，并降低了能见度。PM2.5比表面积很大，沉积携带了大量的重金属、多芳烃、硫酸盐、硝酸盐等有害物质，可以进入人体肺泡，甚至血液循环系统，对人体健康的危害已经被国内外大量流行病学和毒理学研究所证实。可吸入颗粒物的排放源很多，燃煤烟气是其中主要源头之一。燃煤烟气在除尘、脱硝后，湿法脱硫因其技术成熟、效率高等优势被广泛应用于工业锅炉中，其常见结构有板式塔和填料塔型式，利用气液两相的充分接触传递两相组分从而达到脱硫目的。而这一过程后，气流必然会夹带大量液滴及残余的细微污染物颗粒，并且水雾呈现酸性。为了控制白色烟羽的排放，除雾器就成为了湿法系统中不可或缺的设备。除雾器一般组装在脱硫塔的烟气出口，用以捕获带液气流中的微小雾滴。当带有液滴的烟气通过除雾器时，在自由扩散和惯性力或离心力的作用下，流线发生偏折，部分液滴撞击在除雾器上被捕集，被捕集的小液滴逐渐凝集成大液滴排出，达到气液分离的除雾目的。目前工业上常用的除雾器有以下几种：惯性式除雾器，通过改变气流速度与方向，使被携带的密度较大的液滴依靠惯性碰撞和直接拦截机理，在重力沉降、扩散等作用下达到汽液分离的目的。该方法除雾效率较低；离心式除雾器，典型代表是旋流板式除雾器和旋风式除雾器，它们都是通过离心力来达到除雾的目的。中国专利CN204933070U公开了一种离心式除雾器，包括等边六角形筒体，设置于等边六角形筒体内下部的离心组合片组，以及设置于等边六角形筒体外底部的冲洗水管组件；所述等边六角形筒体内还设有与冲洗水管组件相连通并贯穿离心组合片组的冲洗喷头。烟气由底部进入，向上贯穿流出，通过设置的离心组合片组达到除尘、除雾作用；同时流经离心组合片组的烟气在等边六角形筒体内形成旋流，致使烟气中剩余的大部分尘、雾附于筒壁之上，并随筒壁下流至浆液池，但对于除去极细雾滴需结合其他团聚方法；静电式除雾器，目前工业应用的一种高效除雾器，在电场力的作用下，自由电子的运动速度会不断加快，促使他们与周围的气体分子发生碰撞，释放出更多的自由电子和正离子。当含雾滴的气体流通过电厂区域时被荷电。荷电雾滴在电场力的作用下会向与其极性相反的电极运动，而后聚集在电极上，进而不断凝聚成为大颗粒液滴，最后在自身重力作用下落入下方液槽中，最终达到将雾滴去除的目的。中国专利CN104923405B公开了一种湿式静电除尘除雾装置，采用立式布置的管式结构，中心为阴极线，周围是管式阳极板，管式阳极板上下端固定在支撑结构上，烟气可以自下而上逆流，也可以自上而下顺流进入电除尘器内，当逆流布置时，从顶部开始自上而下依次布置有冲洗喷嘴、阴极上支撑结构、涡流除雾器、阳极上支撑结构、阳极下支撑结构、涡流分配器、阴极下支撑结构；当顺流布置时，在装置从顶部开始自上而下依次布置有冲洗喷嘴、阴极上支撑结构、涡流除雾器、阴极下支撑结构。其进一步提高了捕捉并团聚极细颗粒物的能力，但造价太高；湿式振弦除雾器，结构由一个正方形框架和平行绕制在框架上的不锈钢振弦丝构成，钢丝直径一般在0.2mm。当带液气流进入除雾器后，部分水雾向振弦栅方向运动，由于振弦栅上的不锈钢振弦丝比较细，在气流作用下很容易产生振动，振动作用增加了其与雾滴的碰撞机会，使雾滴粘附于不锈钢振弦丝上而被捕集，雾滴进而凝聚并最终因自重落下，与此同时，雾滴也会在不锈钢振弦丝上形成一层水膜，相当于缩小了振弦丝之间的距离，使得之后通过的雾滴更易附着于振弦丝上，增加了捕集雾滴的几率。同时，振弦除雾装置对于气流中携带的颗粒物也有很好的捕集作用，除雾的同时可以减少污染物的排放。由于不锈钢振弦丝的自振作用，其本身具有很好的自净能力，极大地消减了结垢的可能性。该结构复杂，除去极细雾滴的效率还有待于研究。中国专利CN2731109Y公布了一种湿式振弦除尘机，包括水平设置的客体，客体内腔为气体流道，客体一端设有一进风口，客体另一端设有一出风口，进风口与出风口之间设有由叶轮和电机构成的风机，所述气体流到中还设有至少一块振弦过滤板，所述振弦过滤板包括框架和框架上设置的细径纤维，所述细径纤维平行排列成栅幕状；振弦过滤板的前侧设有至少一个喷雾器；振弦过滤板与出风口间的气体流道中依次设置有旋流器和脱水筒，旋流器上设置有旋转流道，在脱水筒和出风口之间的客体下侧设有排污口。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，寻求提供一种内冷却纤维振弦栅式离心除雾器，解决除雾器效率低，投资成本高的难题，借鉴了振弦式捕集细雾滴并水膜凝并的理论，加入了自旋转叶轮，辅助离心力作用将大液滴甩回脱硫浆液，效率高、投资成本低，进一步提高除雾的经济性和效率，特别是除去极细雾滴和颗粒物的效率。

为了实现上述目的，本发明涉及的内冷却纤维振弦栅式离心除雾器的主体结构包括进气管、出气管、分气管路、集气管路、支撑板、冷却水管、除雾单元和第一圆筒，第一圆筒内部竖直设有板状支撑板，尺寸结构相同且相邻的支撑板之间首尾相连形成中空式棱柱结构，一个以上的尺寸结构相同的中空式棱柱形成蜂巢状结构，每个中空式棱柱内均设有一个除雾单元，除雾单元包含第一轴承、第二轴承、第一纤维栅叶轮、第二纤维栅叶轮和第二圆筒，第二圆筒内部中心处竖直设有冷却水管，冷却水管输入端与分气管路输出端相连，分气管路输入端与进气管输出端相连通；冷却水管输出端与集气管路的输入端相连通，集气管路的输出端与出气管相连通；冷却水管的首尾两端上分别设有第一轴承和第二轴承，第一轴承上贯穿式设有第一纤维栅叶轮，第二轴承上贯穿式设有第二纤维栅叶轮，第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮的尺寸结构相同且外圆周均与第二圆筒的内壁胶接；第二圆筒分别与支撑板和第一圆筒螺栓式连接，第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮上均设有纤维栅，纤维栅主要有尺寸结构相同的纤维丝组成；第一纤维栅叶轮上设有尺寸结构相同的第一叶片，第二纤维栅叶轮上设有尺寸结构相同的第二叶片；第二圆筒11直径为40-60mm；冷却水管的管径为8-12mm，即能够作为第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮的转动连轴，又能够作为纤维栅的固定支架，还能够冷却烟气。

本发明涉及的内冷却离心纤维振弦栅式除雾器的具体除雾工艺步骤为：

(1)捕集雾粒：首先经过脱硫之后携带含尘雾滴的烟气以一定流速在整体脱硫塔内上升，依次经过进气管和分气管路后均匀分配至各除雾单元内，由于气体冲刷，可旋转的第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮在气体动能驱动作用下开始旋转，使得流动烟气产生一向旋转，一部分液滴碰撞在第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮的叶片上，在不断碰撞的过程中液滴逐渐增大，在离心力作用下甩向第二圆筒外侧，烟气掠过叶片间的纤维栅时，细密雾滴进一步凝并形成水膜附着在纤维上，在离心力和重力作用下滴落回脱硫塔内；

(2)湿蒸气凝结：接着在冷却水管的冷却作用下，一部分饱和湿蒸汽凝结成液滴粘附在冷却水管上，在重力的作用下沿着冷却水管和集气管路外壁回流落入脱硫塔内；

(3)雾粒再捕集：然后充分旋转的烟气在经过第二纤维栅叶轮时由于第二纤维栅叶轮的叶轮布置方向与第一纤维栅叶轮的叶轮布置方向相反，旋转方向发生急剧变化，在充分扰动的作用下雾粒之间碰撞产生一定的凝并，颗粒粒径进一步增大的雾粒在离心力及惯性力的作用下甩向纤维栅和第一圆筒的内壁，进而被捕集下来；

(4)定时冲洗：最后由于脱硫后烟气内含有一定的细尘，长时间集聚会在第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮的表面形成垢层，根据锅炉燃煤烟气含尘情况投运，定期对系统进行冲洗，保证系统的正常运行。

本发明所述的第一纤维栅叶轮叶片与水平方向之间夹角为40°-50°，最佳夹角为45°；第二纤维栅叶轮叶片与水平方向之间夹角为130°-140°，最佳夹角为135°。

本发明所述的第一纤维栅叶轮与第二纤维栅叶轮的叶片数量相同，叶片数量均为15-25片，最优选择为18片。

本发明所述的第一纤维栅叶轮与第二纤维栅叶轮间距为15-25cm，最优间距为20cm，根据烟气流量进行调节。

本发明所述的第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮上的纤维栅主要由直径为0.1-0.3mm的玻璃纤维丝组成，最优选择为0.2mm的玻璃纤维丝。

本发明与现有技术相比，减少脱硫系统水耗；能够回收系统余热；减小除雾器系统流动阻力；运行成本低且使用寿命长，其整体结构简单，原理可靠，节能减排，投资成本低，除雾效率高，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

附图说明：

图1为本发明涉及的内冷却纤维振弦栅式离心除雾器的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的内冷却纤维振弦栅式离心除雾器的主体结构原理侧示图。

图3为本发明涉及的除雾单元的主体结构原理示意图。

图4为本发明涉及的除雾单元的主体结构原理侧示图。

图5为本发明涉及的除雾单元的主体结构原理剖示图。

图6为本发明涉及的第一纤维栅叶轮的主体结构原理示意图。

图7为本发明涉及的第一纤维栅叶轮的局部放大图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的内冷却纤维振弦栅式离心除雾器的主体结构包括进气管1、出气管2、分气管路3、集气管路4、支撑板5、冷却水管6、除雾单元13和第一圆筒12，第一圆筒12内部竖直设有板状支撑板5，尺寸结构相同且相邻的支撑板5之间首尾相连形成中空式棱柱结构，一个以上的尺寸结构相同的中空式棱柱形成蜂巢状结构，每个中空式棱柱内均设有一个除雾单元13，除雾单元13包含第一轴承7、第二轴承8、第一纤维栅叶轮9、第二纤维栅叶轮10和第二圆筒11，第二圆筒11内部中心处竖直设有冷却水管6，冷却水管6输入端与分气管路3输出端相连，分气管路3输入端与进气管1输出端相连通；冷却水管6输出端与集气管路4的输入端相连通，集气管路4的输出端与出气管2相连通；冷却水管6的首尾两端上分别设有第一轴承7和第二轴承8，第一轴承7上贯穿式设有第一纤维栅叶轮9，第二轴承8上贯穿式设有第二纤维栅叶轮10，第一纤维栅叶轮9和第二纤维栅叶轮10的尺寸结构相同且外圆周均与第二圆筒11的内壁胶接；第二圆筒11分别与支撑板5和第一圆筒12螺栓式连接，第一纤维栅叶轮9和第二纤维栅叶轮10上均设有纤维栅15，纤维栅15主要有尺寸结构相同的纤维丝17组成；第一纤维栅叶轮9上设有尺寸结构相同的第一叶片14，第二纤维栅叶轮10上设有尺寸结构相同的第二叶片16；第二圆筒11直径为40-60mm；冷却水管6的管径为8-12mm，即能够作为第一纤维栅叶轮9和第二纤维栅叶轮10的转动连轴，又能够作为纤维栅15的固定支架，还能够冷却烟气。

本实施例涉及的内冷却离心纤维振弦栅式除雾器装置的具体除雾工艺步骤为：

(1)捕集雾粒：首先经过脱硫之后携带含尘雾滴的烟气以一定流速在整体脱硫塔内上升，依次经过进气管1和分气管路3后均匀分配至各除雾单元13内，由于气体冲刷，可旋转的第一纤维栅叶轮9和第二纤维栅叶轮10在气体动能驱动作用下开始旋转，使得流动烟气产生一向旋转，一部分液滴碰撞在第一纤维栅叶轮9和第二纤维栅叶轮10的叶片上，在不断碰撞的过程中液滴逐渐增大，在离心力作用下甩向第二圆筒11外侧，烟气掠过叶片间的纤维栅时，细密雾滴进一步凝并形成水膜附着在纤维上，在离心力和重力作用下滴落回脱硫塔内；

(2)湿蒸气凝结：接着在冷却水管6的冷却作用下，一部分饱和湿蒸汽凝结成液滴粘附在冷却水管6上，在重力的作用下沿着冷却水管6和集气管路4外壁回流落入脱硫塔内；

(3)雾粒再捕集：然后充分旋转的烟气在经过第二纤维栅叶轮10时由于第二纤维栅叶轮10的叶轮布置方向与第一纤维栅叶轮9的叶轮布置方向相反，旋转方向发生急剧变化，在充分扰动的作用下雾粒之间碰撞产生一定的凝并，颗粒粒径进一步增大的雾粒在离心力及惯性力的作用下甩向纤维栅15和第一圆筒12的内壁，进而被捕集下来；

(4)定时冲洗：最后由于脱硫后烟气内含有一定的细尘，长时间集聚会在第一纤维栅叶轮9和第二纤维栅叶轮10的表面形成垢层，根据锅炉燃煤烟气含尘情况投运，定期对系统进行冲洗，保证系统的正常运行。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：所述第一纤维栅叶轮9的叶片14与水平方向之间夹角为40°-50°，最佳夹角为45°；第二纤维栅叶轮10的叶片14与水平方向之间夹角为130°-140°，最佳夹角为135°；本实施例涉及的内冷却离心纤维振弦栅式除雾器的具体除雾工艺步骤与实施例1相同。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于：所述第一纤维栅叶轮9与第二纤维栅叶轮10的叶片数量相同，叶片数量均为15-25片，最优选择为18片；本实施例涉及的内冷却离心纤维振弦栅式除雾器的具体除雾工艺步骤与实施例1相同。

实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于：所述第一纤维栅叶轮9与第二纤维栅叶轮10间距为15-25cm，最优间距为20cm，根据烟气流量进行调节；本实施例涉及的内冷却离心纤维振弦栅式除雾器的具体除雾工艺步骤与实施例1相同。

实施例5：

本实施例与实施例1的区别在于：所述第一纤维栅叶轮9和第二纤维栅叶轮10上的纤维栅15主要由直径为0.1-0.3mm的玻璃纤维丝组成，最优选择为0.2mm的玻璃纤维丝。本实施例涉及的内冷却离心纤维振弦栅式除雾器的具体除雾工艺步骤与实施例1相同。

Claims (5)

1.一种内冷却纤维振弦栅式离心除雾工艺，其特征在于：包括离心除雾器，其主体结构包括进水管、出水管、分水管路、集水管路、支撑板、冷却水管、除雾单元和第一圆筒，第一圆筒内部竖直设有板状支撑板，尺寸结构相同且相邻的支撑板之间首尾相连形成中空式棱柱结构，一个以上的尺寸结构相同的中空式棱柱形成蜂巢状结构，每个中空式棱柱内均设有一个除雾单元，除雾单元包含第一轴承、第二轴承、第一纤维栅叶轮、第二纤维栅叶轮和第二圆筒，第二圆筒内部中心处竖直设有冷却水管，冷却水管输入端与分水管路输出端相连，分水管路输入端与进水管输出端相连通；冷却水管输出端与集水管路的输入端相连通，集水管路的输出端与出水管相连通；冷却水管的首尾两端上分别设有第一轴承和第二轴承，第一轴承上贯穿式设有第一纤维栅叶轮，第二轴承上贯穿式设有第二纤维栅叶轮，第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮的尺寸结构相同且外圆周均与第二圆筒的内壁胶接；第二圆筒分别与支撑板和第一圆筒螺栓式连接， 第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮上均设有纤维栅，纤维栅主要由尺寸结构相同的纤维丝组成；第一纤维栅叶轮上设有尺寸结构相同的第一叶片，第二纤维栅叶轮上设有尺寸结构相同的第二叶片；第二圆筒直径为40-60mm；冷却水管的管径为8-12mm，既能够作为第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮的转动连轴，又能够作为纤维栅的固定支架，还能够冷却烟气；其具体除雾步骤：

（1）捕集雾粒：先经过脱硫之后携带含尘雾滴的烟气以一定流速在整体脱硫塔内上升，由于气体冲刷，可旋转的第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮在气体动能驱动作用下开始旋转，使得流动烟气产生一向旋转，一部分液滴碰撞在第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮的叶片上，在不断碰撞的过程中液滴逐渐增大，在离心力作用下甩向第二圆筒外侧，烟气掠过叶片间的纤维栅时，细密雾滴进一步凝并形成水膜附着在纤维上，在离心力和重力作用下滴落回脱硫塔内；

（2）湿蒸气凝结：接着在冷却水管的冷却作用下，一部分饱和湿蒸汽凝结成液滴粘附在冷却水管上，在重力的作用下沿着冷却水管和集水管路外壁回流落入脱硫塔内；

（3）雾粒再捕集：然后充分旋转的烟气在经过第一纤维栅叶轮时由于第一纤维栅叶轮的叶轮布置方向与第二纤维栅叶轮的叶轮布置方向相反，旋转方向发生急剧变化，在充分扰动的作用下雾粒之间碰撞产生一定的凝并，颗粒粒径进一步增大的雾粒在离心力及惯性力的作用下甩向纤维栅和第一圆筒的内壁，进而被捕集下来；

（4）定时冲洗：最后由于脱硫后烟气内含有一定的细尘，长时间集聚会在第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮的表面形成垢层，根据锅炉燃煤烟气含尘情况投运，定期对系统进行冲洗，保证系统的正常运行。

2.如权利要求1所述的内冷却纤维振弦栅式离心除雾工艺，其特征在于：第一纤维栅叶轮叶片与水平方向之间夹角为40°-50°；第二纤维栅叶轮叶片与水平方向之间夹角为130°-140°。

3.如权利要求1所述的内冷却纤维振弦栅式离心除雾工艺，其特征在于：第一纤维栅叶轮与第二纤维栅叶轮的叶片数量相同，叶片数量均为15-25片。

4.如权利要求1所述的内冷却纤维振弦栅式离心除雾工艺，其特征在于：第一纤维栅叶轮与第二纤维栅叶轮间距为15-25cm，根据烟气流量进行调节。

5.如权利要求1所述的内冷却纤维振弦栅式离心除雾工艺，其特征在于：第一纤维栅叶轮和第二纤维栅叶轮上的纤维栅主要由直径为0.1-0.3mm的玻璃纤维丝组成。

Images