CN111558270B - 多孔介质液膜除尘器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔介质液膜除尘器，包括多孔介质液膜组件、循环液供给系统、反清洗系统和粉尘泥浆在线清除系统；设有含尘气体进口、含尘气体进口导流段、除尘箱体、净化气体出口导流段和净化气体出口，多孔介质液膜组件设置于除尘箱体内，除尘箱体的最上端顶板将多孔介质液膜组件分割成上下两部分，上部为顶板上方的溢流槽，下部为位于除尘箱体内的主体部分，除尘箱体连接反清洗系统实现对多孔介质液膜组件主体部分的移动吹扫，除尘箱体最下端设有粉尘泥浆在线清除系统用于清除除尘箱体底部的粉尘泥浆。本发明除尘器可以提高超细粉尘的捕获效率；降低湿式除尘器的用液量；降低运行的动力消耗。

Description

多孔介质液膜除尘器

技术领域

本发明属于气固分离技术领域，特别涉及一种多孔介质液膜除尘器。

背景技术

1892年格斯高柯(G.Zschhockbe)被授予一种湿式除尘器专利权，之后湿式除尘器在各行业有较多应用。一百二十多年来许多科技工作者对其理论研究、结构改进、工作原理创新做出了卓越的贡献。开发出了多种形式的湿式除尘器。如低能耗湿式除尘器有喷淋式除尘器、湿式旋风除尘器、泡沫式除尘器等。中能耗湿式除尘器有水浴式除尘器、卧式水膜除尘器、填料式湿式除尘器等。高能耗湿式除尘器有文丘里清洗除尘器、喷射式除尘器等。新成果的不断出现使湿式除尘器的应用越来越广泛。然而，随着时代的进步，对湿式除尘器的要求也越来越高。湿式除尘器的缺点就显得越来越突出。比如：①.消耗水量较大，需要给水，排水和污水处理系统；②泥浆可能造成收集器的粘结，堵塞；③处理有腐蚀性含尘气体时，设备和管道要求要防腐；④在寒冷地区使用应注意防冻；⑤对疏水性的尘粒铺集，有时较困难；⑥尘浆回收处理复杂，处理不当可能成为二次污染。

显然，湿式除尘器的这些缺点迫使科技工作者对湿式除尘器进行不断地改进和创新。本发明是基于利用比表面积较大的多孔介质的液膜处理含尘气体，从而提高超细粉尘的捕获效率，达到降低湿式除尘器的用水量，减少含尘气体的流动阻力损失，

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔介质液膜除尘器，利用多孔介质比表面积较大的特点，设法在多孔介质表面形成液膜。当气体穿过多孔介质时，由于气流连续剧烈地改变流动方向，而固体粉尘因惯性大不易改变方向，极易撞到多孔介质表面的液膜被液膜捕获，干净气体流出多孔介质，从而提高超细粉尘的捕获效率，降低湿式除尘器的用水量，减少含尘气体的流动损失。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

多孔介质液膜除尘器，所述多孔介质是在三维空间上分布着相互连通的不规则小孔。所述不规则小孔是指孔的形状不规则，孔与孔间的大小也是不规则，孔的轴线也不是直线，孔的相互连通方式也是不规则。多孔介质如同海绵一样，仅仅材料与海绵不同。多孔介质材料可以是金属，可以是硬质塑料，可以是陶瓷，也可以是其他硬质非金属材料。图1所示为金属类多孔介质板材的直观照片，图2为多孔介质板材的放大图。该金属类多孔介质，当平均当量孔径为0.1mm，而其空隙率高达96.95％。多孔介质宏观结构采用板材。每块板材的厚度H，宽度为K，长度为L。

在多孔介质表面形成液膜的方式是将多孔介质长方形板材垂直摆放，即宽度K的方向为垂线方向。长度L方向为上下水平方向。在板材的长度L方向的上边长方向设置平行的溢流槽。多孔介质板材被夹在溢流槽的最下端的中间。当溢流槽内充满循环液时，液体在重力作用下会沿着多孔介质的孔道流向各个孔内。根据板材宽度K值和垂直穿过板材厚度H方向的风速，合理控制液量，就可在多孔介质的所有表面形成液膜。当含尘气体穿过多孔介质时，因为多孔介质的孔没有一个直通孔。含尘气在流过多孔介质中，不断改变方向。在惯性作用下粉尘颗粒很难跟随气体不断改变方向，颗粒会不断碰到孔内壁面的液膜。显然，细小粉尘一旦碰到壁面就会被壁面的液膜吸收。达到超细粉尘被高效捕获。根据净化程度的要求，可在风速的垂直方向串联设置数块多孔介质板，使含尘气体在通过数块多孔介质板后，达到理想的净化效果。

为了保护好多孔介质板，为了使多孔介质板的所有表面上均匀布满液膜。要设计其他辅助构件。在多孔介质厚度H的两个面设计左右两块保持架，保持架与多孔介质之间用海绵垫片保护多孔介质。左右保持架下端用铰链连接，上端用螺栓连接。可以快速拆装多孔介质板。

左右保持架的上端连接溢流槽，调借溢流槽的液面高度可以调节流入多孔介质的液体的量。溢流槽的液体由液体循环泵通过液体循环总管输送到溢流槽。由液体循环分支阀门控制每个溢流槽的液体进入量。

溢流槽、左右保持架、多孔介质板、海绵垫片构成多孔介质液膜组件。该组件构成独立部件插入除尘箱体中。根据除尘净化指标的不同，可以在一台除尘箱体中串联插入一到数个多孔介质液膜组件。

多孔介质液膜组件插入除尘箱体后，多孔介质液膜组件的溢流槽的最下端处于除尘箱体的上端面上面。除尘箱体上端面的箱体板将多孔介质液膜组件分割为上下两个区，上区为溢流槽的分布区，下区为含尘气体通流区。其组件的多孔介质液膜处于含尘气体通流区。多孔介质液膜组件平面与进入除尘箱体内的含尘气体的流动方向垂直。多孔介质液膜组件的最下端一部分浸入循环液体中，避免气体短路。除尘箱体的上端板的上平面溢流槽区用一个溢流槽区密封壳体将所有溢流槽密封，只在溢流槽区密封壳体最上部开孔与大气联通。除尘箱体最左端连接一段含尘气体进口导流段。除尘箱体最右端连接一段净化气体出口导流段。除尘箱体最低处设计两个泥浆刮板和一台泥浆输送器。还设置排污口，排污口下端连接一个排污阀门。为了保证除尘箱体下部循环液体的液面高度，在除尘箱体右端净化气体出口导流段下端面板开一循环液体回流口，在回流口连接一段循环液体回流管。回流管口也可以开在除尘箱体的任意侧板上。

在循环液体回流管下端设置一个循环液箱，除尘箱体内的循环液体直接流到该循环液箱。循环液体在该箱内沉淀后，经循环液体泵将循环液体通过循环液体总管和各个循环液体分支管再输送到各个溢流槽。循环液分支阀门控制进入溢流槽的循环液量。循环液体通过溢流槽的分布将循环液体在下流的过程中分布在多孔介质的表面。循环液体在多孔介质表面流向除尘箱体底部的过程中与气体中的粉尘颗粒接触，捕获粉尘颗粒。

多孔介质液膜除尘组件中的多孔介质微孔在除尘过程中，一部分粉尘颗粒跟随循环液向下流到除尘箱下部的沉淀池中沉淀到除尘箱的底部，一部分尘颗粒因为液膜流速较小不能带走而是粘结在多孔介质中，这部分粉尘很容易将多孔介质的孔堵塞。使其失去除尘能力。在多孔介质迎风面的反面设置一排喷嘴，喷嘴喷射特殊流体将粘结在多孔介质中的粉尘颗粒吹扫下来。喷嘴可以沿着多孔介质液膜组件平行前后移动。在移动中全面吹扫多孔介质板。吹扫间隔的时间可由自动控制系统，根据堵塞情况的对含尘气体的流动阻力增加值自动确定。

沉淀到除尘箱的底部的粉尘泥浆被刮板自动刮到泥浆输送器的沟槽中。泥浆被泥浆输送器送出除尘箱体，刮板和泥浆输送器均由自动控制系统控制。

本发明的有益效果在于：提高超细粉尘的捕获效率；降低湿式除尘器的用液量；降低运行的动力消耗。

附图说明

图1是金属类多孔介质表观照片；

图2是金属类多孔介质表观6倍放大图；

图3是多孔介质液膜除尘器原理示意图；

图4是多孔介质液膜组件结构示意图；

图5是图4的A-A剖视图；

图中：1、含尘气体进口；2、含尘气体进口导流段；3、除尘箱体，4、溢流槽区密封壳体；5、液体循环分支阀门；6、溢流槽；7、反清洗流体喷扫组件；8、反清洗流体分支阀门；9、液体循环总阀；10、反清洗流体总阀门；11、净化气体出口导流段；12、反清洗流体总管；13、液体循环总管；14、净化气体出口；15、液体循环泵；16、循环液箱隔板；17、循环液体回流管；18、循环液箱体；19、刮板；20、泥浆输送器组件；21、排污阀；22、多孔介质液膜组件；23、泥浆槽；24、循环液；25、海绵垫片；26、多孔介质板；27、右保持架；28、左保持架；29、左右保持架连接销；30、滑道。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1和图2所示为金属类多孔介质表观形貌图，显示了多孔介质的比表面积较大的特点。

图3为多孔介质液膜除尘器原理示意图。多孔介质液膜除尘器包括除尘器壳体，还包括多孔介质液膜组件22、循环液供给系统、反清洗系统、粉尘泥浆在线清除系统和自动控制系统，循环液供给系统、反清洗系统和粉尘泥浆在线清除系统由自动控制系统控制。

除尘器壳体最左端为含尘气体进口1，进口1开在含尘气体进口导流段2上，含尘气体进口导流段2与除尘箱体3相连，连接方式之一是螺栓。除尘箱体3内装有三组多孔介质液膜组件22。根据除尘指标要求，多孔介质液膜组件22可以有一组，也可以有数组。除尘箱体3右端连接净化气体出口导流段11。在净化气体出口导流段11的最右端开有净化气体出口14。

如图4和图5所示，多孔介质液膜组件22包括多孔介质板26，左边设有左保持架28，右边设有右保持架27，左保持架28和右保持架27通过左右保持架连接销29连接固定，在左保持架28、右保持架27与多孔介质板26之间设有海绵垫片25，海绵垫片25保护多孔介质板，多孔介质板26上端连接有溢流槽6为多孔介质板26提供形成液膜的循环液。改变溢流槽6与多孔介质板26的相对高度可调节进入多孔介质板26的循环液量。多孔介质液膜组件22的件数可根据处理粉尘净化指标选取1件或数件。左右保持架的连接方式为活铰链连接。

多孔介质板26在三维空间上分布着相互连通的不规则小孔，多孔介质板26材质为金属、陶瓷、硬质塑料、硬质非金属其中之一。

除尘箱体3的最上端顶板将多孔介质液膜组件22分割为上下两个区，上部为溢流槽6的分布区，下部为多孔介质液膜组件22的主体部分，即含尘气体通流区。多孔介质液膜组件22的多孔介质液膜处于含尘气体通流区。多孔介质液膜组件22平面与进入除尘箱体内的含尘气体的流动方向垂直。多孔介质液膜组件22的最下端一部分浸入循环液体中，避免气体短路。除尘箱体3的最上端顶板上面装溢流槽区密封壳体4，溢流槽区壳体4与除尘箱体3的最上端顶板的连接为密封连接。

溢流槽6连接循环液供给系统为多孔介质液膜组件22提供循环液，除尘箱体3连接反清洗系统实现对多孔介质液膜组件22主体部分的移动吹扫，除尘箱体3最下端设有粉尘泥浆在线清除系统用于清除除尘箱体3底部的粉尘泥浆。

循环液供给系统包括与溢流槽区密封壳体4连通的循环液体分支管，溢流槽区密封壳体4的最顶板上开孔装循环液体分支管，环液体分支管上装有循环液体分支阀门5，循环液体分支阀门5通过分支管与循环液体总阀9连通，循环液体总阀9再与循环液体总管13连通，循环液体总管13与循环液体泵15连通，循环液体泵15连通循环液箱体18为溢流槽6提供循环液体，净化气体出口导流段11的底板设有循环液体回流管17，循环液体回流管17通入循环液箱体18内将除尘器壳体内的循环液回流到循环液箱体18内。

循环液箱体18分为沉淀池区和泵吸清液区，两区由循环液箱隔板16隔开。循环液箱隔板16的左边是沉淀区，右边为清液区。在循环液箱体18的沉淀区装有与除尘箱体3底部相同的刮板19、泥浆槽23和泥浆输送器组件20。其功能和工作原理与除尘箱体3中安装的完全相同。

循环液体回流管17的功能主要是在保证除尘箱3的底部保持一定的循环液深度，使循环液深度能封住多孔介质液膜组件22下部的一部分。

反清洗系统包括设置于除尘箱体3顶板下方对多孔介质液膜组件22进行吹扫的反清洗流体喷扫组件7，反清洗流体喷扫组件7与反清洗流体分支管连通，溢流槽区密封壳体4顶板上开孔装反清洗流体分支管，反清洗流体分支管上装有反清洗流体分支阀门8，反清洗流体分支阀门8通过分支管与反清洗流体总阀门10连通，反清洗流体总阀门10再通过总管与喷射流体供应装置连接。

反清洗流体喷扫组件7包括多个上下线性设置在喷嘴架上的喷嘴，除尘箱体3内安装有滑道30，喷嘴架安装在滑道30上可在滑道30上移动，移动范围可以对多孔介质液膜组件22进行全面积吹扫。吹扫的时间间隔由自动控制系统进行控制。

粉尘泥浆在线清除系统包括设置于除尘箱体3最下端底板上的泥浆刮板19和泥浆槽23，泥浆刮板19活动安装于位于除尘箱体3底板上的轨道上，可在除尘箱体3底板上表面左右移动，将沉淀在除尘箱体3底板上的粉尘泥浆刮到泥浆槽23中，刮板19的刮浆时间间隔由自动控制系统控制。

泥浆槽最底处设置有排污阀21。泥浆槽23内设置有泥浆输送器组件20将粉尘泥浆输出到除尘箱体3外。泥浆输送器组件20的开启时间间隔由自动控制系统控制。

本发明多孔介质液膜除尘器的工作原理是：

如图3所示，含尘气体从左端含尘气体进入口1进入多孔介质液膜除尘器内部，经含尘气体进口导流段2的导流分布使含尘气体均匀通过第一件多孔介质液膜组件22。含尘气体在通过多孔介质板时由于连续剧烈改变方向，而由于固体颗粒的惯性不易改变方向，会直接撞到多孔介质壁面的液膜中被捕获。理论上任何一颗粉尘都有可能碰撞到多孔介质的壁面的液膜被捕获。但由于某处液膜的缺失、速度场的涡旋作用、气流速度的冲刷可能个别颗粒还会从多空介质液膜中逃逸，所以可设计多件多孔介质液膜组件22串联布局。本示意图中安装有3件多孔介质液膜组件22。经过多道多孔介质液膜板的拦截，可将含尘气体中的所有粉尘捕获。使气体获得100％的净化。净化后的气体经净化气体出口导流段11、净化气体出口14流出除尘器。被捕获的粉尘颗粒跟随液膜的流动被带到除尘箱体3的底部循环液24中。循环液24中的粉尘颗粒经长时间静止被沉淀在除尘箱体3的底板上。刮板19在自动控制系统的控制下，间断地将粉尘泥浆刮到泥浆槽23中。泥浆槽23的泥浆被泥浆输送器组件20送出除尘箱体3外，进入泥浆池中。多孔介质板26中的液膜靠溢流槽6中的循环液连续补充。改变溢流槽6的高度可调节供给多孔介质板26所需循环液的合理流量。溢流槽6中的循环液靠液体循环泵15连续供液。循环液体分支阀门5控制进入溢流槽6的液体流量，保证满足溢流槽6的要求流量，又不会造成过渡供给。流到除尘箱体3底部的循环液24经过沉淀后清液又通过循环液体回流管17回到循环液箱体18中，循环液在箱体18中进一步沉淀后清液又流到液体循环泵15的入口被送到溢流槽6中。循环液箱体18中设置有与除尘箱体3中相同的刮板19和泥浆输送器组件20。

在多孔介质板中，不可避免的产生粉尘粘结，形成结垢堵塞多孔介质板的微孔。反清洗流体喷扫组件7的功能就是从多孔介质板迎风面的反向喷射清洗流体，将结垢喷落。清洗流体可以是水，也可以是蒸汽，也可以是压缩空气。反清洗流体喷扫组件7可以沿除尘箱体3内的滑道前后运动，达到全面喷扫多孔介质板的目的。反清洗流体喷扫组件7来回喷扫的时间间隔可由自动控制系统控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.多孔介质液膜除尘器，包括除尘器壳体，其特征在于：还包括多孔介质液膜组件（22）、循环液供给系统、反清洗系统和粉尘泥浆在线清除系统；

所述除尘器壳体最左端设有含尘气体进口（1），所述含尘气体进口（1）开设在含尘气体进口导流段（2）上，所述含尘气体进口导流段（2）与除尘箱体（3）相连，所述多孔介质液膜组件（22）设置于所述除尘箱体（3）内，所述除尘箱体（3）右端连接净化气体出口导流段（11），在所述净化气体出口导流段（11）的最右端开有净化气体出口（14）；

所述除尘箱体（3）的最上端顶板将所述多孔介质液膜组件（22）分割成上下两部分，所述多孔介质液膜组件（22）平面与进入所述除尘器壳体的含尘气体的流动方向垂直，所述多孔介质液膜组件（22）上部为所述顶板上方的溢流槽（6），所述除尘箱体（3）顶板上设有装所述溢流槽（6）的溢流槽区密封壳体（4），所述溢流槽区密封壳体（4）与所述除尘箱体（3）顶板密封连接，所述溢流槽（6）连接所述循环液供给系统为所述多孔介质液膜组件（22）提供循环液，所述多孔介质液膜组件（22）下部为位于所述除尘箱体（3）内的所述多孔介质液膜组件（22）的主体部分，所述除尘箱体（3）连接所述反清洗系统实现对所述多孔介质液膜组件（22）主体部分的移动吹扫，所述除尘箱体（3）最下端设有所述粉尘泥浆在线清除系统用于清除所述除尘箱体（3）底部的粉尘泥浆；

所述多孔介质液膜组件（22）包括多孔介质板（26），左边设有左保持架（28），右边设有右保持架（27），在所述左保持架（28）、右保持架（27）与多孔介质板（26）之间设有海绵垫片（25），所述多孔介质板（26）上端连接有所述溢流槽（6）为所述多孔介质板（26）提供形成液膜的循环液，改变所述溢流槽（6）与多孔介质板（26）的相对高度调节进入所述多孔介质板（26）的循环液量，通过调节循环液量从而在所述多孔介质板（26）的所有表面形成液膜；

所述多孔介质板（26）在三维空间上分布着相互连通的不规则小孔，所述不规则小孔的形状不规则，孔与孔间的大小不规则，孔的轴线不是直线，孔的相互连通方式不规则；所述多孔介质板（26）材质为金属、陶瓷、硬质塑料、硬质非金属其中之一。

2.根据权利要求1所述多孔介质液膜除尘器，其特征在于：所述多孔介质液膜组件（22）有一组或多组。

3.根据权利要求2所述多孔介质液膜除尘器，其特征在于：多组所述多孔介质液膜组件（22）串联设置于所述除尘箱体（3）内。

4.根据权利要求1所述多孔介质液膜除尘器，其特征在于：所述循环液供给系统包括与所述溢流槽区密封壳体（4）连通的循环液体分支管，所述环液体分支管上装有循环液体分支阀门（5），所述循环液体分支阀门（5）通过分支管与循环液体总阀（9）连通，所述循环液体总阀（9）再与循环液体总管（13）连通，所述循环液体总管（13）与循环液体泵（15）连通，所述循环液体泵（15）连通循环液箱体（18）为所述溢流槽（6）提供循环液体，所述净化气体出口导流段（11）的底板设有循环液体回流管（17），所述循环液体回流管（17）通入所述循环液箱体（18）内，将所述除尘器壳体内的循环液回流到所述循环液箱体（18）内。

5.根据权利要求1所述多孔介质液膜除尘器，其特征在于：所述反清洗系统包括设置于所述除尘箱体（3）顶板下方对所述多孔介质液膜组件（22）进行吹扫的反清洗流体喷扫组件（7），所述反清洗流体喷扫组件（7）与反清洗流体分支管连通，所述反清洗流体分支管上装有反清洗流体分支阀门（8），所述反清洗流体分支阀门（8）通过分支管与反清洗流体总阀门（10）连通，所述反清洗流体总阀门（10）再通过总管与喷射流体供应装置连接。

6.根据权利要求5所述多孔介质液膜除尘器，其特征在于：所述反清洗流体喷扫组件（7）包括多个上下线性设置在喷嘴架上的喷嘴，所述除尘箱体（3）内安装有滑道（30），所述喷嘴架安装在所述滑道（30）上可在所述滑道（30）上移动。

7.根据权利要求1所述多孔介质液膜除尘器，其特征在于：所述粉尘泥浆在线清除系统包括设置于所述除尘箱体（3）最下端底板上的泥浆刮板（19）和泥浆槽（23），所述泥浆刮板（19）活动安装于位于所述除尘箱体（3）底板上的轨道上，可在所述除尘箱体（3）底板上表面左右移动，将沉淀在所述除尘箱体（3）底板上的粉尘泥浆刮到所述泥浆槽（23）中，所述泥浆槽（23）内设置有泥浆输送器组件（20）将粉尘泥浆输出到所述除尘箱体（3）外。

8.根据权利要求1所述多孔介质液膜除尘器，其特征在于：所述多孔介质液膜除尘器还包括自动控制系统，所述循环液供给系统、反清洗系统和粉尘泥浆在线清除系统由所述自动控制系统控制。

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