CN108043118A - 双气旋除尘除雾器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双气旋除尘除雾器，所述双气旋除尘除雾器包括：呈文丘里管状的旋流筒，所述旋流筒的中部为喉管；初级旋流单元，同轴设置在旋流筒内的底部进气口处；二级旋流单元，同轴设置于所述喉管内；所述二级旋流单元包括：设置于所述喉管内的被动自由式叶轮。本发明结构简单，可靠性高，结合了溅屈曲面分离、惯性分离、离心分离等多种方式对烟气进行多次处理，既能高效去除5μm及以下小颗粒粉尘、雾滴，增加脱硫塔的除雾效果，又能减小阻力损失，降低了脱硫塔的投资成本和运行成本，本发明的除尘除雾器能够应用于湿式脱硫塔中。
Description
技术领域
本发明涉及对含尘、雾滴的湿烟气进行除尘除雾的装置，特别是用于烟气湿法脱硫装置，即一种双气旋除尘除雾器。
背景技术
目前，我国广泛采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术去除燃煤电厂烟气中所含的SO2污染物。该技术较为成熟、SO2去除率高，但是在运行过程中多数脱硫装置不采用烟气换热器(GGH)，出口烟气容易出现液滴夹带现象，特别是当烟气的流速较高时，烟气携带雾滴量将加剧，形成粒径为2～60μm的“雾”。“雾”不仅含有水分，还溶有硫酸、硫酸盐、SO2及其它微细颗粒。现有的脱硫除雾系统包括管式除雾器、板式除雾器、屋脊式除雾器等，对于<15μm的小颗粒的去除有限，无法满足国家针对发电企业提出的粉尘浓度小于5mg/Nm3的超低排放要求。
为了增加除雾效果，也有部分厂家加装旋流板除雾器，但现有的旋流板除雾器以整体形式安装在脱硫塔内，含尘烟气通过旋流板时发生旋转，旋转产生离心力将烟气中的雾滴抛向塔壁，由塔壁液膜收集汇流。现有旋流除雾器存在运行不稳定、压力损失大、烟气负荷波动范围大、除雾效率不稳定等问题。
综上所述，现有技术中至少存在以下问题：现有旋流除雾器除雾效率低。
发明内容
本发明提供一种除尘除雾器，也称为双气旋除尘除雾器，以解决现有旋流除雾器除雾效率低的问题。
为此，本发明提出一种双气旋除尘除雾器，所述双气旋除尘除雾器包括：
呈文丘里管状的旋流筒，所述旋流筒的中部为喉管；
初级旋流单元，同轴设置在旋流筒内的底部进气口处；
二级旋流单元，同轴设置于所述喉管内；
所述初级旋流单元包括：设置在所述旋流筒底部的导流锥、连接在所述导流锥顶部的盲筒、设置在所述盲筒下部的外沿上并沿圆周方向分布的多个导流叶片、以及沿所述盲筒外圆周方向分布并位于所述导流叶片上方的初级旋流叶片；所述初级旋流叶片的内端连接在所述盲筒上；所述初级旋流叶片的外端与旋流筒的内壁相连接；所述初级旋流叶片的半径大于导流叶片的半径；
所述盲筒的顶端为封闭端；所述盲筒的内部是中空的；
所述二级旋流单元包括：设置于所述喉管内的被动自由式叶轮。
进一步的，所述二级旋流单元还包括：固定设置在所述喉管内的支撑骨架、设置在所述支撑骨架上的轴承、通过轴承连接在所述支撑骨架上的转轴、以及与所述转轴同轴连接的轮毂，其中，所述被动自由式叶轮沿圆周方向均布间隔设置于轮毂的外表面上。
进一步的，所述二级旋流单元还包括：套设在所述轴承的外表面上的密封盒，所述密封盒通过所述支撑骨架与所述喉管的内壁连接在一起。
进一步的，所述双气旋除尘除雾器还包括：网格结构，设置在旋流筒内，网格结构的数目为两个，初级旋流单元上方和二级旋流单元上方分别设有一个所述网格结构，所述网格结构整体形状呈中空的环状，所述网格结构与旋流筒的内壁具有间距，所述网格结构上均匀分布有导水钢丝。
进一步的，所述双气旋除尘除雾器还包括：挡水筋条，所述挡水筋条同轴设置于旋流筒内的顶部出气口处，该挡水筋条呈斜向凸起状，所述挡水筋条位于所述网格结构的上方。
进一步的，各所述导流叶片自所述导流锥底部开始，螺旋上升旋转30°至90°与所述初级旋流叶片一一对应相连接在一起。
进一步的，所述初级旋流叶片呈波纹状，与水平面呈20°至40°夹角，且面向烟气入流方向。
进一步的，所述被动自由式叶轮与呈水平面20°-30°夹角。
进一步的，所述被动自由式叶轮的外径为喉管的直径的0.80-0.95倍。
进一步的，所述网格结构设置在所述初级旋流单元或二级旋流单元上方100mm至500mm处的旋流筒的内壁上，所述网格结构与旋流筒的内壁间距10mm至20mm。
进一步的，所述网格结构为耐腐蚀材料，设置在初级旋流单元、以及二级旋流单元上方100mm处的旋流筒的内壁上，所述网格结构与旋流筒的内壁间距20mm至50mm，所述网格结构长度为2m至5m，孔径在1mm至5mm之间。
进一步的，所述网格结构沿水平圆周方向上设置6至10层斜向下的导水钢丝，每层垂直间隔相等，每条导水钢丝长度为30mm至120mm，直径为2mm至3mm，相邻两条导水钢丝间隔50mm至100mm，每条导水钢丝与网格结构的夹角在15°至45°之间。
进一步的，所述网格结构通过支撑杆与旋流筒的内壁相连接设置，所述支撑杆以焊接或粘接的形式连接网格结构和旋流筒的内壁。
进一步的，所述挡水筋条沿旋流筒的内壁的圆周方向装设，装设角度与来流烟气方向的夹角为60°。
本发明的有益效果为：
1、本发明的除尘除雾器结构简单，可靠性高，结合了溅屈曲面分离、惯性分离、离心分离等多种方式对烟气进行多次处理，既能高效去除5μm及以下小颗粒粉尘、雾滴，增加脱硫塔的除雾效果，又能减小阻力损失，降低了脱硫塔的投资成本和运行成本，本发明的除尘除雾器能够应用于湿式脱硫塔中。
2、本发明的除尘除雾器对5um及以上粒径的液滴脱除效率可以达到90％以上，其压降<350Pa；出口烟气中的雾滴浓度均在20mg/m3以下，满足超低排放的要求。
3、本发明的除尘除雾器在使用时，烟气由本除尘除雾器的底部进入，向上贯穿流出，通过导流锥的导流、旋流叶片的阻挡、离心作用以及网格结构的缓冲、捕捉作用，烟气中绝大部分尘、雾附于筒壁之上，达到深度除尘、除雾目的。与已有技术相比，本专利在降低压力损失的同时，显著提高了对小颗粒液滴、粉尘的去除效果，大大减轻了气体对雾滴的二次夹带，进一步提高了除雾效率。
附图说明
图1为本发明的双气旋除尘除雾器的整体结构示意图；
图2为本发明的导流锥的结构示意图；
图3为本发明的初级旋流单元的结构示意图；
图4为本发明的初级旋流叶片的结构示意图；
图5为本发明的二级旋流单元的结构示意图；
图6为本发明的网格结构的结构示意图。
附图标号说明：
1、旋流筒；2、初级旋流单元；3、网格结构；4、二级旋流单元；5、喉管；6、挡水筋条；11、旋流筒的内壁；21、导流锥；22、导流叶片；23、初级旋流叶片；24、盲筒；31、支撑杆；32、导水钢丝；41、被动自由式叶轮；42、转轴；43、支撑骨架；44、密封盒；45、轴承；46、轮毂。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
如图1和图6所示，本发明的除尘除雾器包括呈文丘里管状的旋流筒1、初级旋流单元2、二级旋流单元4。呈文丘里管状的旋流筒1的中上部同轴设置喉管5，所述初级旋流单元2同轴设置于旋流筒1内的底部进气口处，所述二级旋流单元4同轴设置于喉管5内。
如图2、图3和图4所示，所述初级旋流单元包括导流锥21、导流叶片22、初级旋流叶片23和盲筒24。导流锥21的锥尖向下，盲筒的顶端为封闭端；所述盲筒的内部是中空的。所述盲筒的底部同轴相连接设置导流锥的顶部，该导流锥21上方的盲筒24外沿圆周方向均布间隔设置多个导流叶片22，导流叶片的半径小于旋流筒的半径，所述导流叶片与旋流筒的内壁相间隔设置，该多个导流叶片上方的盲筒外沿圆周方向均布间隔设置多个初级旋流叶片23，所述初级旋流叶片的水平一端(内端)与盲筒相连接设置，该初级旋流叶片的水平另一端(外端)与旋流筒的内壁相连接设置。
如图5所示，所述二级旋流单元包括被动自由式叶轮41、转轴42、支撑骨架43、密封盒44、轴承45和轮毂46，所述被动自由式叶轮沿圆周方向均布间隔设置于轮毂的外表面上，所述轮毂与转轴的底部同轴垂直连接设置在一起，所述被动自由式叶轮无需电机，在气流的作用下就能够绕转轴水平自由旋转，该转轴的顶部与轴承相连接设置，所述轴承的外表面设置密封盒，该密封盒通过支撑骨架与旋流筒的内壁设置在一起。
在本实施例中，所述导流叶片22自导流锥21底部开始，螺旋上升旋转60°与其上方的初级旋流叶片一一对应相连接设置在一起，以起到顺利连接的作用和较好的导流作用。
在本实施例中，所述初级旋流叶片23与水平面呈35°夹角，且面向烟气入流方向的初级旋流叶片呈波纹状，以起到较好的初级旋流效果。
在本实施例中，所述被动自由式叶轮与呈水平面25°夹角，起到较好的二次旋流作用。
在本实施例中，所述被动自由式叶轮的外径为喉管的直径的0.85倍，达到合理的旋流作用所需的间距。
如图1和图6所示，本发明的除尘除雾器还可以包括：网格结构3，在初级旋流单元、二级旋流单元上方的旋流筒的内壁11上均设置网格结构，所述网格结构整体形状呈中空圆环状，该网格结构与旋流筒的内壁间隔设置，网格结构上均匀分布有导水钢丝。网格结构既可以捕捉液滴，又可以减轻气流对壁面液膜的冲刷作用。
本发明的除尘除雾器还可以包括：挡水筋条6，对壁面液膜起导流作用和挡水作用。
所述挡水筋条同轴设置于旋流筒内的顶部出气口处，该挡水筋条呈斜向凸起状；在本实施例中，所述网格结构为耐腐蚀材料，设置在初级旋流单元、二级旋流单元上方100mm处的旋流筒的内壁上，该网格结构与旋流筒的内壁间距为30mm，网格结构高度为2.5m，网格结构由多个正方形小孔组成，孔径尺寸为2*2mm。(网格结构类似鱼网，每个网孔为2*2mm)。
在本实施例中，如图6所示，所述网格结构通过支撑杆31与旋流筒的内壁相连接设置，该支撑杆以焊接或粘接的形式连接网格结构和旋流筒的内壁。
在本实施例中，所述网格结构沿水平圆周方向上设置5层斜向下的导水钢丝32，每层垂直间隔相等，每条导水钢丝长度为40mm，直径为2mm，每条导水钢丝间隔50mm，每条导水钢丝与网格结构的夹角在25°。这样，可以较好的捕捉液滴，又可以大大减轻气流对壁面液膜的冲刷作用。
在本实施例中，所述挡水筋条沿圆周方向装设，装设角度与来流烟气方向呈60°，对壁面液膜起较好的导流作用和挡水作用。
本除尘除雾器包括呈文丘里管状的旋流筒、初级旋流单元、二级旋流单元、网格结构和挡水筋条，该除尘除雾器结构简单，可靠性高，结合了溅屈曲面分离、惯性分离、离心分离等多种方式对烟气进行多次处理，具有既能高效去除小颗粒粉尘、雾滴，增加脱硫塔的除雾效果，又能减小阻力损失，降低了脱硫塔的投资成本和运行成本，该除尘除雾器能够应用于湿式脱硫塔中。
本发明的工作原理和过程为：
使用过程中，烟气从下至上穿过除尘除雾器。旋流筒内设置的导流锥可以预调节烟气方向，减少烟气压力损失，烟气经过初级旋流叶片在其上方形成气液两相的剧烈旋转及扰动，使烟气中的细小液滴、粉尘等剧烈碰撞凝聚成大液滴，大液滴在离心力的作用下向壁面运动，与旋流筒筒壁碰撞，逐渐形成液膜，之后被甩上来的液滴、粉尘会被液膜吸附、捕捉。在旋流筒筒壁增设的网格结构既可以捕捉液滴，又可以减轻气流对壁面液膜的冲刷作用。初步旋流的烟气进一步上升，通过文丘里环进行第一次加速，同时通过被动自由式叶轮的自旋作用，进行第二次加速，烟气的离心力得到了显著增加，使烟气内部的细小液滴、粉尘能更彻底地凝聚并甩到旋流筒的内壁液膜上，大大地提高了除尘、除雾效果。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (14)
1.一种双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述双气旋除尘除雾器包括：
呈文丘里管状的旋流筒，所述旋流筒的中部为喉管；
初级旋流单元，同轴设置在旋流筒内的底部进气口处；
二级旋流单元，同轴设置于所述喉管内；
所述初级旋流单元包括：设置在所述旋流筒底部的导流锥、连接在所述导流锥顶部的盲筒、设置在所述盲筒下部的外沿上并沿圆周方向分布的多个导流叶片、以及沿所述盲筒外圆周方向分布并位于所述导流叶片上方的初级旋流叶片；所述初级旋流叶片的内端连接在所述盲筒上；所述初级旋流叶片的外端与旋流筒的内壁相连接；所述初级旋流叶片的半径大于导流叶片的半径；
所述盲筒的顶端为封闭端；所述盲筒的内部是中空的；
所述二级旋流单元包括：设置于所述喉管内的被动自由式叶轮。
2.如权利要求1所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述二级旋流单元还包括：固定设置在所述喉管内的支撑骨架、设置在所述支撑骨架上的轴承、通过轴承连接在所述支撑骨架上的转轴、以及与所述转轴同轴连接的轮毂，其中，所述被动自由式叶轮沿圆周方向均布间隔设置于轮毂的外表面上。
3.如权利要求2所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述二级旋流单元还包括：套设在所述轴承的外表面上的密封盒，所述密封盒通过所述支撑骨架与所述喉管的内壁连接在一起。
4.如权利要求1所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述双气旋除尘除雾器还包括：网格结构，设置在旋流筒内，网格结构的数目为两个，初级旋流单元上方和二级旋流单元上方分别设有一个所述网格结构，所述网格结构整体形状呈中空的环状，所述网格结构与旋流筒的内壁具有间距，所述网格结构上均匀分布有导水钢丝。
5.如权利要求4所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述双气旋除尘除雾器还包括：挡水筋条，所述挡水筋条同轴设置于旋流筒内的顶部出气口处，该挡水筋条呈斜向凸起状，所述挡水筋条位于所述网格结构的上方。
6.如权利要求1所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，各所述导流叶片自所述导流锥底部开始，螺旋上升旋转30°至90°与所述初级旋流叶片一一对应相连接在一起。
7.如权利要求1所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述初级旋流叶片呈波纹状，与水平面呈20°至40°夹角，且面向烟气入流方向。
8.如权利要求1所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述被动自由式叶轮与呈水平面20°至30°夹角。
9.如权利要求1所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述被动自由式叶轮的外径为喉管的直径的0.80至0.95倍。
10.如权利要求4所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述网格结构设置在所述初级旋流单元或二级旋流单元上方100mm至500mm处的旋流筒的内壁上，所述网格结构与旋流筒的内壁间距10mm至20mm。
11.如权利要求4所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述网格结构为耐腐蚀材料，设置在初级旋流单元、以及二级旋流单元上方100mm处的旋流筒的内壁上，所述网格结构与旋流筒的内壁间距20mm至50mm，所述网格结构长度为2m至5m，孔径在1mm至5mm之间。
12.如权利要求4所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述网格结构沿水平圆周方向上设置6至10层斜向下的导水钢丝，每层垂直间隔相等，每条导水钢丝长度为30mm至120mm，直径为2mm至3mm，相邻两条导水钢丝间隔50mm至100mm，每条导水钢丝与网格结构的夹角在15°至45°之间。
13.如权利要求4所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述网格结构通过支撑杆与旋流筒的内壁相连接设置，所述支撑杆以焊接或粘接的形式连接网格结构和旋流筒的内壁。
14.如权利要求5所述的双气旋除尘除雾器，其特征在于，所述挡水筋条沿旋流筒的内壁的圆周方向装设，装设角度与来流烟气方向的夹角为60°。
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