CN108671723B - 一种超声波同步脱硫除尘一体化装置 - Google Patents

一种超声波同步脱硫除尘一体化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，属于脱硫除尘应用领域；该装置包括进气口、预滤器、预滤器更换口、导流板、雾化喷头、超声波雾化器、雾化供给泵、脱硫液箱、超细雾化喷头、储尘斗和排尘阀；本发明利用超声波雾化脱硫除尘系统与烟气导流系统组合组成的深度脱硫除尘装置，可高效处理烟气中的含硫气体与粉尘颗粒，脱硫除尘能力强，效率高，可控性好，处理过程廉价、安全，稳定，操作简单。

Description

一种超声波同步脱硫除尘一体化装置
技术领域
本发明是属于脱硫除尘应用领域，尤其涉及到一种超声波同步脱硫除尘一体化装置。
背景技术
近年来，生态文明建设已提升到前所未有的高度，其中大气污染的治理更是重中之重，大气污染导致雾霾、酸雨及光化学烟雾等环境问题，世界各国都密切关注该问题。中国现有工业燃煤设备40万台，煤炭消费总量为世界第一，每年向大气中排放粉尘1900万t，SO2:1680万t，所造成的大量环境和生态问题，已严重危害到人民的生存和健康，全国每年由此产生的直接经济损失超过30亿美元。其中化工、冶金、有色、建材工业生产过程中排放的S02约占S02总排放量20％左右。因此对尾气进行治理，对国民经济的健康稳定发展具有非常重要的意义。
目前烟气脱硫(FGD)及除尘是控制S02污染与雾霾的主要技术手段，主要是利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的以巩,将之转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫除尘的目的。吸收剂或吸附剂有石灰或石灰石、氨水、烧碱、金属氧化物、碱式硫酸铝、碳酸钠碱溶液、海水、微生物、活性炭等。FGD的方法按吸收剂和脱硫产物含水量的多少可分为三类:(l)干法，用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去SO2；(2)湿法，即采用液体吸收剂洗涤以除去SO2；(3)半干法，吸收剂脱硫和处理脱硫产物分别在湿的状态和干燥状态下进行。尽管FGD方法很多，但真正进行工业应用的方法仅是有限的十几种。其中湿式洗涤法占主导地位，约占85％。至今为止，世界上已有2500多套FGD装置，处理烟气量700Mm3/h，一年可脱S02以近10Mt，这些装置的90％在美国、日本和德国。除尘技术主要有袋式除尘、机械式除尘、电除尘及湿法除尘；目前国内有布袋式、旋风式、静电式、水膜式、喷淋式、水浴式等除尘技术。前三种类型仅有除尘功能，不能消除有害气体，后三类技术属湿法除尘，具有除尘、过滤有害气体的功能。
有关文献指出：湿法脱硫除尘装置具有投资省,运行可靠,操作简便的优点。国外电厂湿法脱硫装置的投入率也在80％以上,可见其技术成熟,经验多,适应性强。既可使用不同吸收剂,如:碱、海水、工业废碱,也可调节碱硫比、液气比等参数,来保证设计目标的实现。结合我国具体情况,湿法除尘脱硫一体化装置应是重点发展的工艺装置。常见湿法脱硫除尘装置如下：
文丘里、水膜除尘脱硫装置我国燃煤工业锅炉和电站锅炉中有60％左右是应用文丘里、水膜除尘脱硫装置。其除尘效率约为85％～90％,脱硫效果一般比较低,不用碱液时只有10％左右,使用石灰浆也在40％以下。其脱硫效果主要在文丘里中完成。为达到耐磨防腐目的,装置用麻石构筑,或在金属筒体内衬复合材料。使用石灰液时,水膜除尘器的溢流堰易堵塞。这种装置的主要技术参数是:液气比0.2～0.5L/Nm3,阻力<1200Pa,文丘里空塔速度是40～80m/s,水膜除尘器4～5m/s,气体进口速度15～22m/s。该装置投资省、占地少、工艺简单,运行费用低、固硫除尘效率低,已成为被更新换代的产品。
简易喷淋塔除尘脱硫设备含尘气体从塔底进入,通过气流分布格栅,均匀进入塔体,液滴通过喷嘴从上而下喷淋。烟尘,SO2逆流与液滴的碰撞、接触、凝聚作用而除去,经除雾后外排。这类装置主要技术参数:进气速度6～9m/s,液气比5～15L/Nm3,阻力200～400Pa,能耗0.004kWh/Nm3。这类装置对10μm以上的粉尘去除率在90％左右,脱硫率60％,太原第一热电厂有60×104Nm3/h的装置。
湿式旋风除尘脱硫装置该装备由中心文丘里、外围旋流器组成。烟气由中心自上而下流经文丘里管,碱性溶液在文丘里内与烟气拦截碰撞,充分接触,由底部导流进入外围旋风除尘脱雾部件。其主要技术指标:脱硫50％、除尘95％、阻力小于1200Pa。
塔板湿式除尘脱硫装置在改造现有水膜除尘装置时,近年来发展了一种利用原水膜筒体,在内部设置塔板来强化气液接触,提高传质效果,进而提高除尘脱硫效率的一体化装置。常见的塔板有:筛板、泡沫板、旋流板等。在这些塔板中,旋流板有其独到的优势。旋流板除尘脱硫装置具有高负荷、低压降、开孔率大,不易堵塞的特点。烟气从塔底部切线方向进入塔内,旋转烟气在塔内的旋流板及塔壁自下而上与吸收液逆流接触。烟气在旋流板上旋激液体,把液体分散成较小的液滴,以增大传质效果。该类装置主要技术指标:脱硫>70％,除尘99％,阻力小于1500Pa,液气比2～5L/Nm3,国内已有数套该工业装置推广。
目前，超声波脱硫除尘技术也并未过多的与实际工厂尾气处理相结合，国内大规模实用的技术仍为上叙几种。在此，也希望随着时代进步，能产生更为高效经济的除尘装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够处理粒径小至1μm的粉尘颗粒的一体化脱硫除尘装置，其基于现有脱硫除尘设备进行突破，将超声波雾化技术运用于脱硫除尘领域，提高脱硫除尘效率，使得经过处理后的烟气能够达到最严格的国家和行业标准，装置可控性较好，脱硫除尘效率高，处理过程廉价、安全，操作简单。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，包括进气口、出气口、超声波雾化器；气体通过进气口进入，经过预滤器初步过滤后气体经过顶部安装有雾化喷头与超细雾化喷头的空间；该空间利用导流板分成高负荷区与低负荷区，其中，高负荷区部分安装有雾化喷头；低负荷区安装有超细雾化喷头；所述雾化喷头与超细雾化喷头均与上端超声波雾化器底部的出口相接，气体经过高负荷区与低负荷区后经由出气口排出。
进一步的，所述预滤器可拆卸，通过预滤器更换口更换预滤器。
进一步的，所述雾化喷头通过管道与超声波雾化器连接；超声波雾化器通过管道与雾化供给泵连通，雾化供给泵与脱硫液箱连通，
进一步的，所述导流板包括第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板；所述第一导流板和第三导流板设置在雾化喷头和超细雾化喷头所在平面上；所述第二导流板和第四导流板设置在与超细雾化喷头下方相对的平面上，且第四导流板靠近出气口。
进一步的，还包括排尘阀与储尘斗；排尘阀安装在储尘斗上。
进一步的，所述储尘斗为敞口型，侧壁倾斜。
进一步的，所述超细雾化喷头与雾化供给泵相连接。
进一步的，所述第一导流板与预滤器的夹角θ1为15°～45°，在气体流入方向上，第二导流板与水平的气流的夹角为θ2为65°～80°；第三导流板与超细雾化喷头所在平面的夹角θ3为100°～125°；第四导流板与超细雾化喷头所在平面平行的面的夹角θ4为120°～140°。
进一步的，所述高负荷区处的雾化喷头数量为8-12组/m2，低负荷区处的超细雾化喷头数量为4-6组/m2，雾化喷头内径为1.2-3.6mm，超细雾化喷头内径为0.6-1.2mm。
进一步的，所述预滤器上设有超微细除尘网可过滤粒径大于100μm的颗粒污染物。
有益效果：
本发明基于超声波雾化技术及脱硫剂脱硫除尘技术之上，该新型脱硫除尘装置工作时，废气首先以一定的气流流速经进气口通入装置，通过预滤器时对较大颗粒物实施拦截，对于已使用的过滤效果不佳的预滤器，可通过预滤器更换口来实现更换，预滤器上的超微细除尘网可有效去除粒径大于100μm的颗粒物。之后烟气进入脱硫除尘高负荷区，导流板对烟气实现导流作用，增加颗粒物碰撞聚集的机会。与此同时，装置顶部的雾化水供给泵将脱硫液箱内的脱硫剂抽取至雾化喷头，并在超声波雾化器的作用下，脱硫剂迅速雾化形成大量雾化水汽，并从雾化喷头喷出，与烟气结合形成含硫雾滴及大粒径颗粒，含硫雾滴及大粒径颗粒经导流板作用可实现重力下沉去除，脱硫除尘高负荷区能有效地去除粒径在30-100μm的颗粒物和含硫气体。继而，烟气进入低负荷区，超细雾化喷头经同样的作用过程进一步净化烟气，脱硫除尘低负荷区能有效地去除粒径在1-30μm的颗粒物和含硫气体。对于作用过程所产生的含硫雾滴及大粒径颗粒污染物，均通过储尘斗搜集，由排尘阀排除，净化后的气体达标后，由出气口排出。可高效处理烟气中的含硫气体与粉尘颗粒，脱硫除尘能力强，效率高，可控性好，处理过程廉价、安全，稳定，操作简单。储尘斗敞口且侧壁倾斜，其作用为储存沉降的颗粒污染物与含硫液滴
附图说明
附图1为本发明涉及到的结构示意图。
附图标记如下：
1-进气口、2-预滤器、3-预滤器更换口、4-1第一导流板、4-2第二导流板、4-3第三导流板、4-4第四导流板、5-雾化喷头、6-超声波雾化器、7-雾化供给泵、8-脱硫液箱、9-超细雾化喷头、10-储尘斗、11-排尘阀、12-出气口、13-支架。
具体实施方式
为对本发明做进一步的了解，现结合附图做进一步的说明：
结合附图1所示，本发明装置包括进气口1、预滤器2、预滤器更换口3、第一导流板4-1、第二导流板4-2、第三导流板4-3、第四导流板4-4、雾化喷头5、超声波雾化器6、雾化供给泵7、脱硫液箱8、超细雾化喷头9、储尘斗10、排尘阀11、出气口12和支架13；预滤器2上设有超微细除尘网拦截粒径大于100μm的颗粒污染物，预滤器2顶端设有一预滤器更换口3。预滤器2后端则为脱硫除尘的高低负荷区，高低负荷区顶部设有两块倾斜向为右下方的导流板，从左往右依次为第一导流板4-1和第二导流板4-3，底部亦设有两块倾斜的导流板4，右上方倾斜的为第三导流板4-2，左上方倾斜的为第四导流板4-4。导流板4前后排布顺序为第一导流板4-1在前，之后底部与顶部的第二导流板4-2和第三导流板4-3依次间歇分布，最后端的第四导流板4-4与出气口12内部端口相接；在超声波雾化部分中，雾化喷头5位于顶部，雾化喷头5上方是超声波雾化器6，超声波雾化器6接一小型雾化供给泵7，雾化供给泵7另一端设有一个内盛脱硫溶液的脱硫液箱8，雾化供给泵7可实现对脱硫液的抽取。而雾化喷头5下部是脱硫除尘的高低负荷区，低负荷区顶部分布为超细雾化喷头9，雾化喷头5、超细雾化喷头9均与上端超声波雾化器6底部的出口相接；在排尘处理部分中，储尘斗10设于脱硫除尘的高低负荷区底部，储尘斗10为敞口型，侧壁倾斜，储尘斗10低端排尘管口设有排尘阀11。
本发明基于超声波雾化技术及脱硫剂脱硫除尘技术之上，该新型脱硫除尘装置工作时，废气首先以一定的气流流速经进气口1通入装置，通过预滤器2时对较大颗粒物实施拦截，对于已使用的过滤效果不佳的预滤器2，可通过预滤器更换口3来实现更换，预滤器2上的超微细除尘网可有效去除粒径大于100μm的颗粒物。之后烟气进入脱硫除尘高负荷区，导流板对烟气实现导流作用，增加颗粒物碰撞聚集的机会。与此同时，装置顶部的雾化水供给泵7将脱硫液箱8内的脱硫剂抽取至雾化喷头5，并在超声波雾化器6的作用下，脱硫剂迅速雾化形成大量雾化水汽，并从雾化喷头5喷出，与烟气结合形成含硫雾滴及大粒径颗粒，含硫雾滴及大粒径颗粒经导流板作用，经由高速狭窄端口向低速敞口端口的过度，可实现重力下沉去除，脱硫除尘高负荷区能有效地去除粒径在30-100μm的颗粒物和含硫气体。继而，烟气进入低负荷区，超细雾化喷头9经同样的作用过程进一步净化烟气，脱硫除尘低负荷区能有效地去除粒径在1-30μm的颗粒物和含硫气体。对于作用过程所产生的含硫雾滴及大粒径颗粒污染物，均通过储尘斗10搜集，由排尘阀11排除，净化后的气体达标后，由出气口12排出。
预滤器2后端为脱硫除尘的高低负荷区，高低负荷区顶部和底部均设有倾斜的导流板。导流板依次间歇分布，最后端的第四导流板4-4与出气口内部端口相接，其作用是增加颗粒物碰撞聚集机会，使烟气在装置内部形成“S”型走向，结合形成较大的颗粒，加速颗粒的下沉速度，使颗粒污染物和含硫雾滴快速沉降。超声波雾化器6顶部与右上方的雾化泵7相接，其作用可使得抽取的脱硫剂在超声波雾化器6的作用下产生大量的雾化液滴，极大地增加与烟气的接触面积，并与含尘烟气充分接触反应，实现脱硫除尘。超声波雾化器6底部分布有雾化喷头5，喷头倾斜，可促进喷出的雾化液滴与烟气的充分接触。
雾化喷头5分为常规喷型和超细型，分别分布于高低负荷区，高负荷区可有效去除粒径30-100μm的颗粒物，低负荷区可在有效去除粒径1-30μm的颗粒物，高低负荷区均可有效去除含硫气态污染物。脱硫液箱8与雾化给水泵7另一端相接，并设置于装置顶部，脱硫液箱8顶部设有投药口，内盛一定浓度的脱硫剂，随时备用。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，包括进气口（1）、出气口（12）、超声波雾化器（6）；气体通过进气口（1）进入，经过预滤器（2）初步过滤后气体经过顶部安装有雾化喷头（5）与超细雾化喷头（9）的空间；该空间利用导流板分成高负荷区与低负荷区，其中，高负荷区部分安装有雾化喷头（5）；低负荷区安装有超细雾化喷头（9）；所述雾化喷头（5）与超细雾化喷头（9）均与上端超声波雾化器（6）底部的出口相接，气体经过高负荷区与低负荷区后经由出气口（12）排出；所述导流板包括第一导流板（4-1）、第二导流板（4-2）、第三导流板（4-3）和第四导流板（4-4）；所述第一导流板（4-1）和第三导流板（4-3）设置在雾化喷头（5）和超细雾化喷头（9）所在平面上；所述第二导流板（4-2）和第四导流板（4-4）设置在与超细雾化喷头（9）下方相对的平面上，且第四导流板（4-4）靠近出气口（12）。
2.根据权利要求1所述的一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述预滤器（2）可拆卸，通过预滤器更换口（3）更换预滤器（2）。
3.根据权利要求1所述的一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述雾化喷头（5）通过管道与超声波雾化器（6）连接；超声波雾化器（6）通过管道与雾化供给泵（7）连通，雾化供给泵（7）与脱硫液箱（8）连通。
4.根据权利要求1所述的一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，还包括排尘阀（11）与储尘斗（10）；排尘阀（11）安装在储尘斗（10）上。
5.根据权利要求4所述的一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述储尘斗（10）为敞口型，侧壁倾斜。
6.根据权利要求1所述的一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述超细雾化喷头（9）与雾化供给泵（7）相连接。
7.根据权利要求1所述的一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述第一导流板（4-1）与预滤器（2）的夹角θ1为15°~45°，在气体流入方向上，第二导流板（4-2）与水平的气流的夹角为θ2为65°~80°；第三导流板（4-3）与超细雾化喷头（9）所在平面的夹角θ3为100°~125°；第四导流板（4-4）与超细雾化喷头（9）所在平面平行的面的夹角θ4为120°~140°。
8.根据权利要求1所述的一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述高负荷区处的雾化喷头（5）数量为8-12组/m2，低负荷区处的超细雾化喷头（9）数量为4-6组/m2，雾化喷头（5）内径为1.2-3.6mm，超细雾化喷头（5）内径为0.6-1.2mm。
9.根据权利要求1或者2任一项所述的一种超声波同步脱硫除尘一体化装置，其特征在于，所述预滤器（2）上设有超微细除尘网可过滤粒径大于100μm的颗粒污染物。
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