CN1101242C - 火烟紊流混合、旋流分离滤清装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于火烟紊流混合、旋流分离滤清装置，该火烟滤清装置由内设置液气喷射二级紊流混合器、雾化喷头的矩形管道和旋流分离器连接组成。由于采用液气喷射两级紊流混合、雾化冷凝、旋流分离和滤网吸附相结合的新技术，对烟气中的有害物质(例如SO2等)和粉尘微粒进行分离滤清，治理效率高、能耗低。液气喷射两级紊流混合器和旋流分离器都是根据流体动力学理论设计的，其各部分构件尺寸受严格控制。本发明外型采用管道和筒体相结合的结构，附设清洗门，安装、维修及使用方便。
Description
本发明属于火烟紊流混合、旋流分离滤清装置。
现有火烟滤清装置多数采用水膜冷凝冲洗和滤网吸附截留方法，对火烟中的一氧化碳、碳氢化物及粉尘等过滤清洗以及降低烟气温度收到明显的效果。但这些装置能耗较大；当要通入治理液体(例如脱硫剂等)清除烟气中含硫化物等有害物质时，由于现有滤清装置本身结构的限制未能充分进行化学反应，影响对排出烟气的治理效果。
本发明的目的是研制一种火烟滤清装置，能高效率、低能耗地清除烟气中有害物质和粉尘。
为了实现上述目的，本发明火烟滤清装置由内设置液气喷射二级紊流混合器、雾化喷头的矩形管道和旋流分离器连接组成，矩形管道以与水平方向成α1角度收缩后再水平延伸，以角α2向下倾斜，在旋流分离器的圆筒体下端外侧以角度α3扩展切入蜗室，呈喇叭状，旋流分离器入口斜上方设置雾化喷头，喷头中心延长线与入口矩形截面中心相交。旋流分离器下端联接贮液(水)箱，上端设置活性碳滤网，出风口在旋流分离器的圆筒体收缩段顶部。液气喷射二级紊流混合器由带锥度收缩的喷管、管座、接收管和混合管组成。喷射流体由喷管喷射后抽吸烟气经管座上的孔进入内腔，接收管分成带锥度头部、混合室喉管和扩压段三部分；烟气与喷射流体在混合室喉管内进行第1级紊流混合，形成液气两相动量流体，经扩压段出口进行二次喷射，抽吸烟气在混合管道内进行第2级紊流混合。混合管可以是带锥度的矩形管道或其他特定管道。在矩形管内设置的雾化喷头，喷射雾化流体加剧紊流混合和动量交换的进程。
当经过紊流混合的液气从矩形管道以角度α2扩展进入旋流分离器后，形成下旋流体与旋流分离器底部接触后，再逆向上旋，由旋转流体的惯性离心力及重力沉降，将液气及固体微粒分离。在旋流分离器入口斜对面安置雾化喷头，由雾化液体降低液气温度并带走部分液气中的固体微粒。分离器上方设置活性碳滤网，截留吸附烟气中残存的有害物质(包括SO2、NOx等)以期提高治理效率。烟气与喷射流体及雾化流体(均含脱硫剂，下同)充分进行紊流混合，动量交换，剪切碰撞，加速脱硫剂等与有害物质的化学反应，捕集粉尘及有害物质；再通入旋流分离器进行雾化冷凝，旋动流场中利用惯性离心力及重力沉降，将烟气中的有害物质化学反应生成物和粉尘分离及液体与气体分离，并进行活性碳滤网吸附。最后以净气排入大气，达到良好的治理效果。
下面结合附图和实施例对火烟滤清装置作进一步说明。
图1是火烟紊流混合、旋流分离滤清装置的结构图。
图2为液气喷射二级紊流混合器结构图。
图1中，进风口(法兰联结)1横截面是矩形，液气喷射二级紊流混合器2的二次喷射口尺寸与矩形管道的宽度和高度尺寸严格按一定的比例，由此决定混合管的几何尺寸；3为雾化喷头；4为矩形截面管道(见A-A剖面)，其宽度为b，高度为h，以与水平方向呈α1角度收缩，保持一段水平距离，再与水平方向呈α2角向下倾斜，然后以角度α3在分离器外筒体下端侧面扩展切入蜗室呈喇叭状(见B-B剖面)；5为旋流分离器，其直径为D，矩形管道的宽度b与D按一定的比例配给，H1为旋流分离器有效的高度；6为旋流分离器的雾化喷头；7为活性碳滤网；8为清洗门；9为净气出口(法兰联接)；10为贮液(水)箱；11为含过滤装置贮液(水)箱，供循环治理液(水)使用；12为液泵(水泵)；13为供应治理液(水)管道。
图2中，21为液气喷射二级紊流混合器的带锥度收缩的喷管，其直管部直径为d1，收缩段的头部锥度为θ1，出口直径为d0；液气喷射二级紊流混合器的管座22内腔直径为d2，外环开有6个均布的进气孔25；接收管23的带锥度的头部26的锥度为θ2，长度为L2，混合室喉管27的直径为d3，长度为L3；扩散段28的锥度为θ3，出口直径为d4；24为混合管。喷管21的出口到混合室喉管27的起始端的距离L0可以调节。
具体实施时，液气喷射二级紊流混合器的锥度θ1可选取8°-15°，锥度θ2可选取25°-32°，锥度θ3可选取30°-45°，管座22内腔直径与喷管出口直径之比d2/d0＝7.5-8.8，接收管23的混合室喉管直径与喷管出口直径之比d3/d0＝2.2-2.7，扩散段出口直径与喷管出口直径之比d4/d0＝6.1-6.7，喉管长度与喷管出口直径之比L3/d0＝13-18。根据管内喷射自由射流调节找出喷管出口到混合室喉管27的起始端的距离L0与喷管出口直径d0之比的最佳值为L0/d0＝3-7。矩形管道收缩角α1可选取5°-8°，向下倾斜角α2可选取25°-32°，并在旋流分离器外筒体下端侧面以扩展角α3＝5°-12°切入蜗室，呈喇叭状，矩形管道宽度b与其高度h比值为0.6-0.7；矩形管道宽度b与液气喷射紊流混合器出口直径d4的比值为5.6-6.5。旋流分离器内径D与矩形管道宽度b的比例为3-4.5，分离器高度H2与旋流分离器内径D的比例达到3-4.2。分离器的雾化喷头安装在蜗室入口斜上方，喷头中心延长线与蜗室入口的矩形截面中心相交于G点。
Claims (4)
1、一种火烟紊流混合、旋流分离滤清装置，其特征是该装置由内设有液气喷射二级紊流混合器和雾化喷头的矩形管道和旋流分离器连接组成，矩形管道以与水平方向成α1角度收缩后再水平延伸，再以角α2向下倾斜，在旋流分离器外筒体下端外侧以角度α3扩展切入蜗室，呈喇叭状；旋流分离器入口斜上方设置雾化喷头，喷头中心延长线与入口矩形截面中心相交；旋流分离器下端联接贮液箱，上端设置活性炭滤网，出风口在旋流分离器圆筒体收缩段顶部。
2、依据权利要求1所述的火烟紊流混合、旋流分离滤清装置，其特征是矩形管道宽度与其高度之比b/h可选取0.6-0.7，收缩角α1＝5°-8°，倾斜角α2＝25°-32°，扩展角α3＝5°-12°；矩形管道宽度与液气喷射二级紊流混合器扩压段出口直径之比b/d4可选取5.6-6.5。
3、依据权利要求1所述的火烟紊流混合、旋流分离滤清装置，其特征是液气喷射二级紊流混合器的锥角θ1可选取8°-15°，锥角θ2可选取25°-32°，锥角θ3可选30°-45°，管座内腔直径与喷管出口直径之比d2/d0可选取7.5-8.8，接收管喉管直径与喷管出口直径之比d3/d0可选取2.2-2.7，扩压段出口直径与喷管出口直径之比d4/d0可选取6.1-6.7，喉管长度与喷管出口直径之比L3/d0可选取13-18，喷管出口到混合室喉管27的起始端的距离L0与喷管出口直径d0之比的最佳值为L0/d0＝3-7。
4、依据权利要求1所述的烟气紊流混合、旋流分离装置，其特征是旋流分离器的内径与矩形管道宽度之比D/b可选取3-4.5，旋流分离器的高度与其内径之比H2/D可选取3-4.2。
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