CN113198278A - 一种水蒸气除尘系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种水蒸气除尘系统，包括第一旋风分离器、第二旋风分离器、第一换热器、第二换热器、电加热器、蒸汽发生器、蒸汽压缩机、文丘里除尘器、引射器、水泵和水处理器，第一旋风分离器出口连接第一换热器入口，第一换热器出口连接文丘里除尘器，水处理器出口经第二换热器连接水泵，水泵出口一路经过调节阀连接蒸汽压缩机，一路经过引射器连接第一换热器入口，第一换热器出口经电加热器、蒸汽发生器、蒸汽压缩机接至文丘里除尘器，文丘里除尘器出口连接第二旋风分离器，第二旋风分离器出口连接第二换热器入口。本发明能回收高温烟尘的热量产生蒸汽，经压缩后利用文丘里除尘器实现蒸汽除尘，既回收利用了高温烟气热量，又降低了湿式除尘的耗水量。

Description

一种水蒸气除尘系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种水蒸气除尘系统及其工作方法，尤其涉及回收高温烟尘的热量产生蒸汽，经压缩后利用文丘里除尘器实现蒸汽除尘。

背景技术

机械式除尘器结构简单造价低廉，但是除尘效率不高。过滤式除尘器对大颗粒飘尘有较高的除尘效率，但是滤袋容易堵塞，工作性能不稳定。电除尘除尘效率高，但是造价高，运行成本高。湿式除尘器除尘效率高，对粒径小于5μm烟尘有较高的除尘效率，还可以处理有毒气体和高温高湿的气体。

湿式除尘器大致可以分为文丘里除尘器、水浴洗涤除尘器、填料塔洗涤除尘器、重力喷雾除尘器等，文丘里除尘器是比较常见的湿式除尘器，它主要由渐缩段、喉部、渐扩段三部分组成。在渐缩段烟气和饱和水蒸气提速，在喉部烟气和饱和水蒸气充分接触，发生凝聚。在渐扩段烟气和水蒸气凝聚成颗粒直径较大的含尘水滴，便于分离。但文丘里湿式除尘应用是需要提供高压蒸汽，蒸汽来源及其能耗或成本是其推广应用需克服的主要问题。

在诸多能源行业，存在着大量燃烧排放的高温烟尘，不能用常规的过滤装置直接过滤，文丘里湿式除尘是一种很好的适用技术，但文丘里除尘器无法有效回收利用高温烟尘的热量，所以迫切需要一种能量回收技术，技能回收高温烟尘热量，同时也能解决文丘里湿式除尘器的蒸汽供给问题。

发明内容

为高温烟尘除尘及能量回收的技术问题，提出了一种水蒸气除尘系统及其工作方法，通过回收高温烟尘的热量产生蒸汽，蒸汽压缩机压缩后给文丘里除尘器提供饱和水蒸气，既回收利用了高温烟气热量，又解决湿式除尘的蒸汽供给难题。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种水蒸气除尘系统，包括第一旋风分离器、第一换热器、文丘里除尘器、第二旋风分离器、第二换热器、水处理器、水泵、蒸汽压缩机、蒸汽发生器、真空泵、电加热器、引射器，烟尘经管路及第一截止阀接至第一旋风分离器，第一旋风分离器上方出口连接第一换热器烟气入口a，第一换热器烟气出口b连接文丘里除尘器径向进气口；所述水处理器出口通过管路连接第二换热器液体入口i，第二换热器液体出口k连接水泵入口，水泵出口一路经过第二截止阀和引射器连接第一换热器液体入口d，另一路经过第一调节阀连接蒸汽压缩机的喷水口，第一换热器液体出口c经过电加热器和第三截止阀连接蒸汽发生器入口e，蒸汽发生器出口f经过第四截止阀连接真空泵，蒸汽发生器出口g经过第五截止阀连接蒸汽压缩机入口，蒸汽发生器底部出口h经过第二调节阀连接至引射器径向入口；蒸汽压缩机出口经第六截止阀连接至文丘里除尘器轴向进气口，文丘里除尘器轴向排气口通过管路连接第二旋风分离器入口，第二旋风分离器出口通过管路连接至第二换热器气体入口n；

进一步，所述蒸汽压缩机排气口和文丘里除尘器之间装有温度控制器，温度控制器的控制信号连接第一调节阀；

进一步，所述水泵出口经第七截止阀连接第一换热器的进液口d；

进一步，所述第一换热器烟气出口b分四路进入文丘里除尘器，四路均匀分布在文丘里除尘器径向四周；

进一步，所述环境空气经过第八截止阀连接蒸气压缩机吸气口；

进一步，具有三个工作过程，具体为：

抽真空：打开真空泵和第四截止阀，其他阀门关闭，把蒸汽发生器抽至真空；抽真空完成后关闭真空泵、第四截止阀；

除尘：系统运行初期，第七截止阀开启，第二截止阀关闭，烟气经第一截止阀进入第一旋风分离器初步除尘后进入第一换热器换热，然后进入文丘里除尘器；水通过水处理器后进入第二换热器换热，之后通过水泵加压后一路进入蒸汽压缩机，另一路经第七截止阀进入第一换热器中初步升温，然后经电加热器进一步加热后进入蒸汽发生器中进行闪蒸，闪蒸得到的蒸汽经蒸汽压缩机加压后进入文丘里除尘器与烟气混合凝聚，然后进入第二旋风分离器进行分离净化，净化后的烟气经第二换热器换热后排入环境；当系统稳定运行至蒸汽发生器内液位到达一定高度后，关闭第七截止阀，打开第二截止阀以及第二调节阀，水泵出口的水进入引射器轴向入口，引射蒸汽发生器中的水，然后一起进入第一换热器继续进行循环；

吹洗：系统停机后，打开第八截止阀、第六截止阀和第一截止阀，用蒸汽压缩机压缩环境空气，然后对文丘里除尘器和第一旋风除尘器和第二旋风除尘器进行吹洗；

进一步，所述第一调节阀的阀门开度与温度控制器的温度成正比例关系，温度升高，则增大第一调节阀阀门开度；

进一步，所述电加热器的加热功率与蒸汽发生器入口水温成反比例关系，蒸汽发生器水温升高，则降低电加热器的加热功率；

进一步，所述蒸汽发生器内水位高度与第二调节阀开度成正比例关系，蒸汽发生器内水位越高，第二调节阀开度越大；

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点和有益效果：

能高效处理高温烟尘，对粒径小于5μm粉尘有较高的除尘效率，同时还可以吸收烟尘中的有毒气体。通过回收高温烟尘的热量产生蒸汽，利用蒸汽再压缩的节能技术，由蒸汽压缩机压缩后给文丘里除尘器提供饱和水蒸气，不但有效回收了高温烟尘热量，同时还解决了文丘里除尘器的蒸汽供给难题，降低了设备的应用限制以及运行能耗；此外还增设了文丘里除尘器及旋风除尘器的吹洗功能，除尘结束后用蒸汽压缩机压缩环境空气，对各除尘器有效吹洗，进而能有效延长设备使用寿命。

附图说明

图1为本发明结构构造示意图。

图中：1为第一旋风分离器、2为第一热交换器、3为文丘里除尘器、4为第二旋风分离器、5为第二热交换器、6为水处理器、7为水泵、8为蒸汽压缩机、9为蒸汽发生器、10为真空泵、11为电加热器、12为引射器、13为第一调节阀、14为第四截止阀、15为第五截止阀、16为第三截止阀、17为第二调节阀、18为第六截止阀、19为温度控制器、20为第一截止阀、21为第七截止阀、22为第二截止阀、23为第八截止阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种水蒸气除尘系统，包括第一旋风分离器1、第一换热器2、文丘里除尘器3、第二旋风分离器4、第二换热器5、水处理器6、水泵7、蒸汽压缩机8、蒸汽发生器9、真空泵10、电加热器11、引射器12，烟尘经管路及第一截止阀20接至第一旋风分离器1，第一旋风分离器1上方出口连接第一换热器2烟气入口a，第一换热器2烟气出口b连接文丘里除尘器3径向进气口，即高温烟尘先通过第一旋风除尘器1除去粗大颗粒，然后再进入第一换热器2内放热冷却，最终在进入文丘里除尘器3；

所述水处理器6出口通过管路连接第二换热器5液体入口i，第二换热器5液体出口k连接水泵7入口，水泵7出口一路经过第二截止阀22和引射器12连接第一换热器2液体入口d，另一路经过第一调节阀13连接蒸汽压缩机8的喷水口，第一换热器2液体出口c经过电加热器11和第三截止阀16连接蒸汽发生器9入口e，蒸汽发生器9出口f经过第四截止阀14连接真空泵10，蒸汽发生器9出口g经过第五截止阀15连接蒸汽压缩机8入口，蒸汽发生器9底部出口h经过第二调节阀17连接至引射器12径向入口；蒸汽压缩机8出口经第六截止阀18连接至文丘里除尘器3轴向进气口，文丘里除尘器3轴向排气口通过管路连接第二旋风分离器4入口，第二旋风分离器5出口通过管路连接至第二换热器5气体入口n；

补给水先进入水处理器6软化处理后再由第二换热器5回收排放烟气的余热，然后经水泵经引射器12进入第一换热器2回收高温烟尘的热量升温，并经电加热器11继续加热升温后进入蒸汽发生器9，真空泵10主要用于系统运行前的抽真空，这样高温水进入真空下的蒸汽发生器9就好闪蒸得到蒸汽，然后再由蒸汽压缩机8压缩后进入文丘里除尘器3，水蒸汽压缩机8的压缩过程进行喷水冷却，可以得到饱和的高压压缩蒸汽，未闪蒸的水则通过引射器12继续参与循环，文丘里除尘器3内高温烟尘与压缩水蒸汽充分混合，低粒径的烟尘重量增大，随后进入第二旋风除尘器4进行二次除尘，最终经第二换热器5放热降温后排出；

所述蒸汽压缩机8排气口和文丘里除尘器3之间装有温度控制器19，温度控制器19的控制信号连接第一调节阀13，用于有效控制压缩蒸汽的温度；

所述水泵7出口经第七截止阀21连接第一换热器2的进液口d，主要用于系统运行初期，蒸汽发生器9不需要排液的情况；

所述第一换热器2烟气出口b分四路进入文丘里除尘器3，四路均匀分布在文丘里除尘器3径向四周，这样分布是为了保障烟尘与压缩蒸汽的均匀混合；

所述环境空气经过第八截止阀23连接蒸气压缩机8吸气口，主要用于除尘结束后对除尘器的吹洗；

本发明的一种水蒸气除尘系统的工作方法，具有三个工作过程，具体为：

抽真空：打开真空泵10和第四截止阀14，其他阀门关闭，把蒸汽发生器9抽至真空；抽真空完成后关闭真空泵10、第四截止阀14；抽真空的目的主要是为了保障蒸汽发生器内的负压环境，使得进入蒸汽发生器的高温热水能闪蒸得到蒸汽；

除尘：系统运行初期，第七截止阀21开启，第二截止阀22关闭，烟气经第一截止阀20进入第一旋风分离器1初步除尘后进入第一换热器2换热，然后进入文丘里除尘器3；水通过水处理器6后进入第二换热器5换热，之后通过水泵7加压后一路进入蒸汽压缩机8，另一路经第七截止阀21进入第一换热器2中初步升温，然后经电加热器11进一步加热后进入蒸汽发生器9中进行闪蒸，闪蒸得到的蒸汽经蒸汽压缩机8加压后进入文丘里除尘器3与烟气混合凝聚，然后进入第二旋风分离器4进行分离净化，净化后的烟气经第二换热器5换热后排入环境；当系统稳定运行至蒸汽发生器9内液位到达一定高度后，关闭第七截止阀21，打开第二截止阀22以及第二调节阀17，水泵7出口的水进入引射器12轴向入口，引射蒸汽发生器9中的水，然后一起进入第一换热器2继续进行循环；

吹洗：系统停机后，打开第八截止阀23、第六截止阀18和第一截止阀20，用蒸汽压缩机8压缩环境空气，然后对文丘里除尘器3和第一旋风除尘器1和第二旋风除尘器4进行吹洗，如此能有效延长设备使用寿命；

所述第一调节阀13的阀门开度与温度控制器19的温度成正比例关系，温度升高，则增大第一调节阀13阀门开度；

所述电加热器11的加热功率与蒸汽发生器9入口水温成反比例关系，蒸汽发生器9水温升高，则降低电加热器11的加热功率；

所述蒸汽发生器9内水位高度与第二调节阀17开度成正比例关系，蒸汽发生器9内水位越高，第二调节阀17开度越大。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种变更与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种水蒸气除尘系统，其特征在于，包括第一旋风分离器(1)、第一换热器(2)、文丘里除尘器(3)、第二旋风分离器(4)、第二换热器(5)、水处理器(6)、水泵(7)、蒸汽压缩机(8)、蒸汽发生器(9)、真空泵(10)、电加热器(11)、引射器(12)，烟尘经管路及第一截止阀(20)接至第一旋风分离器(1)，第一旋风分离器(1)上方出口连接第一换热器(2)烟气入口a，第一换热器(2)烟气出口b连接文丘里除尘器(3)径向进气口；所述水处理器(6)出口通过管路连接第二换热器(5)液体入口i，第二换热器(5)液体出口k连接水泵(7)入口，水泵(7)出口一路经过第二截止阀(22)和引射器(12)连接第一换热器(2)液体入口d，另一路经过第一调节阀(13)连接蒸汽压缩机(8)的喷水口，第一换热器(2)液体出口c经过电加热器(11)和第三截止阀(16)连接蒸汽发生器(9)入口e，蒸汽发生器(9)出口f经过第四截止阀(14)连接真空泵(10)，蒸汽发生器(9)出口g经过第五截止阀(15)连接蒸汽压缩机(8)入口，蒸汽发生器(9)底部出口h经过第二调节阀(17)连接至引射器(12)径向入口；蒸汽压缩机(8)出口经第六截止阀(18)连接至文丘里除尘器(3)轴向进气口，文丘里除尘器(3)轴向排气口通过管路连接第二旋风分离器(4)入口，第二旋风分离器(5)出口通过管路连接至第二换热器(5)气体入口n。

2.根据权利要求1所述的一种水蒸气除尘系统，其特征在于，所述蒸汽压缩机(8)排气口和文丘里除尘器(3)之间装有温度控制器(19)，温度控制器(19)的控制信号连接第一调节阀(13)。

3.根据权利要求1所述的一种水蒸气除尘系统，其特征在于，所述水泵(7)出口经第七截止阀(21)连接第一换热器(2)的进液口d。

4.根据权利要求1所述的一种水蒸气除尘系统，其特征在于，所述第一换热器(2)烟气出口b分四路进入文丘里除尘器(3)，四路均匀分布在文丘里除尘器(3)径向四周。

5.根据权利要求1所述的一种水蒸气除尘系统，其特征在于，所述环境空气经过第八截止阀(23)连接蒸气压缩机(8)吸气口。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种水蒸气除尘系统的工作方法，其特征在于，具有三个工作过程，具体为：

抽真空：打开真空泵(10)和第四截止阀(14)，其他阀门关闭，把蒸汽发生器(9)抽至真空；抽真空完成后关闭真空泵(10)、第四截止阀(14)；

除尘：系统运行初期，第七截止阀(21)开启，第二截止阀(22)关闭，烟气经第一截止阀(20)进入第一旋风分离器(1)初步除尘后进入第一换热器(2)换热，然后进入文丘里除尘器(3)；水通过水处理器(6)后进入第二换热器(5)换热，之后通过水泵(7)加压后一路进入蒸汽压缩机(8)，另一路经第七截止阀(21)进入第一换热器(2)中初步升温，然后经电加热器(11)进一步加热后进入蒸汽发生器(9)中进行闪蒸，闪蒸得到的蒸汽经蒸汽压缩机(8)加压后进入文丘里除尘器(3)与烟气混合凝聚，然后进入第二旋风分离器(4)进行分离净化，净化后的烟气经第二换热器(5)换热后排入环境；当系统稳定运行至蒸汽发生器(9)内液位到达一定高度后，关闭第七截止阀(21)，打开第二截止阀(22)以及第二调节阀(17)，水泵(7)出口的水进入引射器(12)轴向入口，引射蒸汽发生器(9)中的水，然后一起进入第一换热器(2)继续进行循环；

吹洗：系统停机后，打开第八截止阀(23)、第六截止阀(18)和第一截止阀(20)，用蒸汽压缩机(8)压缩环境空气，然后对文丘里除尘器(3)和第一旋风除尘器(1)和第二旋风除尘器(4)进行吹洗。

7.根据权利要求6所述的一种水蒸气除尘系统的控制方法，其特征在于，所述第一调节阀(13)的阀门开度与温度控制器(19)的温度成正比例关系，温度升高，则增大第一调节阀(13)阀门开度。

8.根据权利要求6所述的一种水蒸气除尘系统的控制方法，其特征在于，所述电加热器(11)的加热功率与蒸汽发生器(9)入口水温成反比例关系，蒸汽发生器(9)水温升高，则降低电加热器(11)的加热功率。

9.根据权利要求6所述的一种水蒸气除尘系统的控制方法，其特征在于，所述蒸汽发生器(9)内水位高度与第二调节阀(17)开度成正比例关系，蒸汽发生器(9)内水位越高，第二调节阀(17)开度越大。

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