CN111714969A - 用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置及除尘除雾方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置及除尘除雾方法，包括：过流筒体，为薄壁筒体结构；至少一个聚流装置，每个聚流装置均至少包括第一级聚流环和第二级聚流环，两级聚流环的本体均为筒体结构，其内部通道均为圆台形，第二级聚流环套合于第一级聚流环内部；至少一个旋流子，安装于所述过流筒体的横截面上，聚流装置对应安装于旋流子的下游。该除尘除雾装置经过至少两级液滴和烟尘的捕捉，可以将分布于过流筒体横截面的较大粒径范围的液滴和烟尘较好的捕捉，可以取得较好的除尘除雾效果。

Description

用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置及除尘除雾方法

技术领域

本发明属于烟气净化设备技术领域，具体涉及一种用于全粒径脱除的多级 旋流式除尘除雾装置及除尘除雾方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而 不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人 员所公知的现有技术。

目前燃煤电厂很多石灰石-石膏法脱硫工艺的超低排放高效除雾器采用的 是管束式除尘除雾去装置，现有技术中公开的一种深度脱尘除雾装置，其核心 部件为3级湍流子，湍流子是由多片按照一定倾斜角度规律排列的常规旋流叶 片组成，烟气按照设计流速通过旋流叶片时，烟气中较大粒径的液滴在惯性力 作用下，被甩到筒壁上被收集下来，在筒壁上形成稳定的液膜，液膜通过湍流 子与内筒壁面之间的夹缝流入吸收塔，从而达到除尘、除雾的目的，但是该种 除尘除雾装置仅能脱除粒径较大(惯性力较大)的液滴，而微小粒径的液滴， 由于其惯性较小，烟气跟随性较强，无法通过惯性力作用进行有效捕捉。当通过增加烟气流速增加脱除效率时，由于液滴速度的增加，则容易对除尘除雾装 置内筒壁上的稳定液膜造成撕裂，进而造成大量液滴重新返回到烟气中，形成 二次夹带，造成燃煤机组外排口烟尘浓度上升甚至超标。

此外，由于湍流子与内筒壁面之间存在夹缝，造成烟气短路，由于烟气流 速较大，故易造成烟气逃逸。该类除尘除雾器装置由于其设计上的不足，无法 对燃煤烟气中全粒径范围内的液滴进行深度脱除，除尘除雾效率不高，阻碍其 在燃煤机组除尘除雾器领域的进一步应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种用于全粒 径脱除的多级旋流式除尘除雾装置及除尘除雾方法。使其在烟气中液滴全粒径 范围内的液滴脱除效率更高，能够更好的实现对脱硫后饱和湿烟气的深度除 尘、除雾。

为实现上述发明目的，本发明的一个或多个实施例公开了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装 置，包括：

过流筒体，为薄壁筒体结构；

至少一个聚流装置，每个聚流装置均至少包括第一级聚流环和第二级聚流 环，两级聚流环的本体均为筒体结构，其内部通道均为圆台形，第二级聚流环 套合于第一级聚流环内部；

至少一个旋流子，安装于所述过流筒体的横截面上，聚流装置对应安装于 旋流子的下游。

第二方面，提供利用所述多级旋流式除尘除雾装置进行的除尘除雾方法， 包括如下步骤：

脱硫后的饱和湿烟气自下而上流经旋流子后形成旋流，由于惯性作用，饱 和湿烟气中的大液滴和大颗粒烟尘被甩到最外侧的第一级聚流环的本体的内 壁，实现对大液滴和大颗粒烟尘的捕捉；

小粒径液滴和烟尘的惯性小，位于旋流截面的中部，该部分液滴和烟尘随 烟气流经第二级聚流环的本体，在第二级聚流环的本体内壁进行捕捉。

与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：

(1)该除尘除雾装置经过至少两级液滴和烟尘的捕捉，可以将分布于过 流筒体横截面的较大粒径范围的液滴和烟尘较好的捕捉，可以取得较好的除尘 除雾效果。

(2)该除尘除雾装置的安装无额外安装空间要求，拆除除雾器后直接进行 安装，也可对现有的管束式除雾器设备进行改造。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例多级旋流式除尘除雾装置组装结构示意图；

图2为本发明实施例聚流装置的侧视图结构示意图；

图3为本发明实施例聚流装置的俯视图结构示意图；

图4为本发明实施例第一级聚流环侧视图；

图5为图4中第一级聚流环的3-3方向烟气防逃逸环剖视图；

图6为图4中第一级聚流环的4-4方向第一级聚流环剖面图；

图7为本发明实施例第二级聚流环的剖面图；

图8为图7中A处的放大图；

图9为本发明实施例中挡水环的俯视图；

图10为图7中2-2方向的剖面图；

图11为本发明实施例第三级聚流环侧视图；

图12为图11中A处的放大图；

图13为本发明实施例冲洗水单元详图。

图中，1、旋流子，2、聚流装置，2-1a、烟气防逃逸环，2-1b、第一级聚 流环本体，2-2、第二级聚流环，2-2a、二级聚流环本体，2-2b、第二级挡水环，2-3、第三级聚流环，2-3a、三级聚流环本体，2-3b、第三级挡水环，2-4、固 定条，2-5、固定板，3、冲洗单元1，3-a、喷嘴，3-b、冲洗水管安装孔，4、 过流筒体，5、冲洗水管，6、冲洗单元2。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。 除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的 普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图 限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确 指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说 明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、 组件和/或它们的组合。

第一方面，本发明提供了一种用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装 置，包括：

过流筒体，为薄壁筒体结构；

至少一个聚流装置，每个聚流装置均至少包括第一级聚流环和第二级聚流 环，两级聚流环的本体均为筒体结构，其内部通道均为圆台形，第二级聚流环 套合于第一级聚流环内部；

至少一个旋流子，安装于所述过流筒体的横截面上，聚流装置对应安装于 旋流子的下游。

旋流子是将烟气流的水平运动转变为高速旋转运动的气流导向部件，旋流 子由中心固定筒、导流叶片、外部包围板组成。旋流子中的导流叶片按照一定 仰角沿径向垂直安装在中心固定筒的外壁以及外部包围板内壁之间的环形区 域，旋流子外圆与过流筒体内壁间存在2mm宽的夹缝。

在一些实施例中，第一级聚流环还包括烟气防逃逸环，烟气防逃逸环为倒 圆台形筒体结构，其小径端与第一级聚流环本体的小径端连接，其大径端的外 径与过流筒体的内壁之间密封设置。

烟气防逃逸环与过滤筒体的内壁无缝隙对接，可以有效减少烟气断路造成 的烟气逃逸，进而有利于提高对烟气的除尘除雾效果。

在一些实施例中，第一级聚流环本体的大径端与旋流子的外边框对应安 装，第一级聚流环本体与旋流子内壁面无缝连接。

第一级聚流环本体与旋流子内壁面无缝连接，构成连续表面，有利于被捕 捉的液滴通过该连续表面进行沉降，通过旋流子叶片之间的间隙流入吸收塔。

在一些实施例中，第二级聚流环还包括第一挡水环，第一挡水环具有设定 厚度，设置于第二级聚流环本体小径端的内壁。

进一步的，第一挡水环的厚度为2-5mm。

发明人经过试验发现，在不设置挡水环时，第二级聚流环本体内壁捕捉的 小液滴和烟尘会形成一定的液膜，该液膜容易被旋流烟气撕裂，使部分液滴再 返混回烟气中，对烟气除雾除尘不利。

在第二级聚流环本体的小径端设置第一挡水环，该挡水环可以对旋流烟气 起到一定的阻碍作用，使旋流烟气在贴进第二级聚流环本体内壁的旋流强度减 弱，进而对液膜的撕裂作用减弱，可以有效提高液膜在内壁连续沉降的稳定性， 进而对提高烟气的除雾除尘效果较为有利。

在一些实施例中，还包括第三级聚流环，第三级聚流环本体为筒体结构， 其内部通道为圆台形，套合设置于第二级聚流环内部。

进一步的，第一级聚流环、第二级聚流环和第三级聚流环同轴设置。

进一步的，第三级聚流环还包括第二挡水环，第二挡水环具有设定厚度， 设置于第三级聚流环本体小径端的内壁。

第三级聚流环可以将第二级聚流环难以捕捉的靠近过流筒体中部更小粒 径液滴和烟尘进行捕捉，以进一步提高脱硫烟气的除雾除尘效果。

进一步的，第一级聚流环本体、第二级聚流环本体和第三级聚流环本体的 高度依次降低。

进一步的，第一级聚流环本体、第二级聚流环本体和第三级聚流环本体上 均开设有固定孔，固定条通过固定孔将三个聚流环本体连接固定。

更进一步的，所述固定条为塑料材质，通过焊丝热熔固定连接。

在一些实施例中，聚流装置还设置有冲洗单元，冲洗单元包括冲洗水管和 若干冲洗喷头，冲洗水管设置于聚流装置的中轴线上，若干个冲洗喷头均设置 于冲洗水管上，且若干冲洗喷头的喷水方向不同。

冲洗喷头的喷水方向不同，可以对三级聚流环进行同时冲洗，将粘附于聚 流环本体内壁的灰尘及时冲洗，以保证其持续工作。

在一些实施例中，聚流装置的数量为1-5个，每个聚流装置与一个旋流子 对应安装。

进一步的，过流筒体的末端设置有一个旋流子。对烟气中的液滴和烟尘进 一步捕捉。

第二方面，提供利用所述多级旋流式除尘除雾装置进行的除尘除雾方法， 包括如下步骤：

脱硫后的饱和湿烟气自下而上流经旋流子后形成旋流，由于惯性作用，饱 和湿烟气中的大液滴和大颗粒烟尘被甩到最外侧的第一级聚流环的本体的内 壁，实现对大液滴和大颗粒烟尘的捕捉；

小粒径液滴和烟尘的惯性小，位于旋流截面的中部，该部分液滴和烟尘随 烟气流经第二级聚流环的本体，在第二级聚流环的本体内壁进行捕捉。

在一些实施例中，还包括利用第二级聚流环本体末端的第一挡水板对旋流 烟气进行阻挡，以减轻旋流烟气对第二级聚流环本体内壁形成的液膜撕裂作用 的环节。

在一些实施例中，还包括利用第三聚流环本体对靠近旋流烟气中部的更小 液滴和烟尘进行捕捉的环节，并利用第二挡水板对流经第三聚流环的烟气进行 阻挡，以减轻旋流烟气对其内壁形成的液膜的撕裂作用。

在一些实施例中，还包括对三级聚流环本体内壁进行清水冲洗的步骤。

旋流板除尘除雾装置的工作原理为：

多级旋流式除尘除雾装置安装于脱硫吸收塔内喷淋层上方，含有大量液滴 的饱和湿烟气(脱硫净烟气)自下而上通过旋流子时，烟气导流装置实现了气 流运动状态的连续性变化，实现了气体分布状态有线性流动变为旋流的稳定性 过度，单向运动的饱和湿烟气转变为高速旋转状态。

然后部分细小的液滴在旋流子内碰撞过程中团聚长成为较大的液滴，由于 烟气中携带的液滴、烟尘与烟气的分离惯性不同，烟气中较大的液滴由于惯性 最大，所以被甩到最外侧的第一级聚流环内壁面上，形成稳定的液膜，实现对 较大液滴和烟尘的捕捉。

而粒径较小的液滴由于惯性较小，存在于旋流截面的中间位置，该部分液 滴在第二级聚流环内壁面进行捕捉，其中最小粒径的液滴由于惯性最小，通过 第三级聚流环内表面进行捕捉；进入旋流板除尘除雾器前的烟气流速为 3-5m/s，烟气在旋流板除尘除雾器中的平均停留时间为0.06-0.36s。

第一级聚流环捕捉的大粒径液滴由于重力较大，且聚流环具有足够的沉降 高度(聚流环的高度即为沉降高度)，故易形成稳定、连续的液膜，液膜通过 第一级聚流环内壁面经由旋流叶片间隙进入吸收塔，第二级、第三级聚流环捕 捉的液滴较小，形成的液膜较薄，惯性较小且同时沉降距离偏短，易被烟气撕 裂，进入烟气造成二次夹带，通过挡水环的阻挡作用，保证液膜稳定沉降，每 一级聚流环均安装有一组冲洗单元，当内壁烟尘聚集较多时，冲洗水单元开启， 定期对三级聚流环内壁进行冲洗，保证聚流环内壁清洁。

实施例

如图1所示，多级旋流式除尘除雾装置，包括多个除尘除雾单元，每个除 尘除雾单元至少包括至少三级除尘、除雾单元，其中每级除尘、除雾单元包括 一个过流筒体，一级常规旋流子，三级聚流装置，其结构如图2和图3所示， 包括第一级聚流环、第二级聚流环和第三级聚流环，三级聚流环依次套合而成。

根据烟气量、除尘除雾效率等参数，在过流筒体1内部选择设置三到四层 除尘除雾单元。

三级聚流环均位于旋流子上方，均为2～3mm厚的中空、变截面圆柱型筒 体，按照径向排列方式向中心等距排列，直径依次减小，沉降高度依次降低， 形成三级套环，三级聚流环的高度分别为750mm，500mm，300mm。三级聚 流环的径向节距为分别为85mm、60mm。

其中，如图4、图5和图6所示，第一级聚流环分为两部分，其中，上部 分为烟气防逃逸环2-1a，下部分为第一级聚流环本体2-1b，烟气防逃逸环2-1a 外圆与过流筒体4内壁直径一致，第一级聚流环本体2-1b的大径端与旋流子 外圆直径一致，第一级聚流环本体2-1b内壁面与与旋流子1内壁面为无缝连 接，构成连续表面，被捕捉的液滴通过该连续表面进行沉降，通过旋流子1叶 片之间的间隙流入吸收塔。

三级聚流环壁面上均开设有固定孔，且三级聚流环壁面上的固定孔位于一 条直线上。固定孔尺寸为2mm×2mm的方孔，且固定孔位于一条直线上，三级 聚流环通过固定条2-4进行固定，固定条2-4为PP材质，由2mm厚度的PP 裁割而成，固定条2-4依次通过三级聚流环壁面上的固定孔，固定孔与固定条 固定条2-4通过PP焊丝热熔固定，三级聚流环为一个整体，安装时为整体安 装。

第一级聚流环本体2-1b底部(紧靠旋流子上方)位置四周含有四个固定 压板2-5，固定压板2-5按照90°等距排列，固定压板2-5与旋流子固定板均通 过卡槽与过流筒体4固定。

第二、三级聚流环上方安装有3mm宽的挡水环，挡水环通过热熔焊接方 式进行安装。

每一级聚流环均安装有一组冲洗单元，每组冲洗单元含有8个喷嘴3-a，8个 喷嘴3-a沿周向均匀分布，喷嘴3-a中心线与冲洗水管5的中心线呈45°夹角。其中 4个喷嘴沿斜上方45°冲洗第一级聚流环内壁，其中4个喷嘴沿斜下方45°冲洗第二 级、第三级聚流环内壁。

正常运行条件下，可使脱硫塔出口雾滴含量≤10mg/m³(标干、6％O₂)，入 口烟尘总浓度(含二次携带的石膏及石灰石颗粒)≤40mg/m³(标干、6％O₂)时， 出口烟尘浓度可降低至5mg/m³(标干、6％O₂)以内。配合高效喷嘴、托盘技术， 出口烟尘浓度可降低至3mg/m³(标干、6％O₂)以内，满足现阶段超低排放要求。 能耗低，该装置单层运行阻力≤60pa，三层运行阻力≤180pa。可以代替常规管束 式除雾器及“除雾器+湿式静电”工艺，是一种新的深度除尘除雾装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之 内。

Claims (10)

1.一种用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置，其特征在于：包括：

过流筒体，为薄壁筒体结构；

至少一个聚流装置，每个聚流装置均至少包括第一级聚流环和第二级聚流环，两级聚流环的本体均为筒体结构，其内部通道均为圆台形，第二级聚流环套合于第一级聚流环内部；

至少一个旋流子，安装于所述过流筒体的横截面上，聚流装置对应安装于旋流子的下游。

2.根据权利要求1所述的用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置，其特征在于：第一级聚流环还包括烟气防逃逸环，烟气防逃逸环为倒圆台形筒体结构，其小径端与第一级聚流环本体的小径端连接，其大径端的外径与过流筒体的内壁之间密封设置。

3.根据权利要求1所述的用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置，其特征在于：第一级聚流环本体的大径端与旋流子的外边框对应安装，第一级聚流环本体与旋流子内壁面无缝连接。

4.根据权利要求1所述的用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置，其特征在于：第二级聚流环还包括第一挡水环，第一挡水环具有设定厚度，设置于第二级聚流环本体小径端的内壁；

进一步的，第一挡水环的厚度为2-5mm。

5.根据权利要求1所述的用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置，其特征在于：还包括第三级聚流环，第三级聚流环本体为筒体结构，其内部通道为圆台形，套合设置于第二级聚流环内部；

进一步的，第一级聚流环、第二级聚流环和第三级聚流环同轴设置；

进一步的，第三级聚流环还包括第二挡水环，第二挡水环具有设定厚度，设置于第三级聚流环本体小径端的内壁；

进一步的，第一级聚流环本体、第二级聚流环本体和第三级聚流环本体的高度依次降低；

进一步的，第一级聚流环本体、第二级聚流环本体和第三级聚流环本体上均开设有固定孔，固定条通过固定孔将三个聚流环本体连接固定；

更进一步的，所述固定条为塑料材质，通过焊丝热熔固定连接。

6.根据权利要求1所述的用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置，其特征在于：聚流装置还设置有冲洗单元，冲洗单元包括冲洗水管和若干冲洗喷头，冲洗水管设置于聚流装置的中轴线上，若干个冲洗喷头均设置于冲洗水管上，且若干冲洗喷头的喷水方向不同。

7.根据权利要求1所述的用于全粒径脱除的多级旋流式除尘除雾装置，其特征在于：聚流装置的数量为1-5个，每个聚流装置与一个旋流子对应安装；

进一步的，过流筒体的末端设置有一个旋流子。对烟气中的液滴和烟尘进一步捕捉。

8.利用权利要求1-7任一所述多级旋流式除尘除雾装置进行的除尘除雾方法，其特征在于：包括如下步骤：

脱硫后的饱和湿烟气自下而上流经旋流子后形成旋流，由于惯性作用，饱和湿烟气中的大液滴和大颗粒烟尘被甩到最外侧的第一级聚流环的本体的内壁，实现对大液滴和大颗粒烟尘的捕捉；

小粒径液滴和烟尘的惯性小，位于旋流截面的中部，该部分液滴和烟尘随烟气流经第二级聚流环的本体，在第二级聚流环的本体内壁进行捕捉。

9.根据权利要求8所述的除尘除雾方法，其特征在于：还包括利用第二级聚流环本体末端的第一挡水板对旋流烟气进行阻挡，以减轻旋流烟气对第二级聚流环本体内壁形成的液膜撕裂作用的环节。

10.根据权利要求8所述的除尘除雾方法，其特征在于：还包括利用第三聚流环本体对靠近旋流烟气中部的更小液滴和烟尘进行捕捉的环节，并利用第二挡水板对流经第三聚流环的烟气进行阻挡，以减轻旋流烟气对其内壁形成的液膜的撕裂作用；

进一步的，还包括对三级聚流环本体内壁进行清水冲洗的步骤。

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