CN116712799B - 一种旋流水幕组件及尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流水幕组件及尾气处理系统，属于尾气处理技术领域，用以解决现有技术中水汽返流对尾气处理系统内部的火焰发生器造成不必要的腐蚀破坏的问题。该旋流水幕组件包括沿尾气流动方向依次设置的气帘法兰和液体旋转法兰，气帘法兰包括气帘基体、内锥环和外锥环；外锥环、气帘基体同轴套设在内锥环外，外锥环与内锥环间隔设置，且均与气帘基体相连，气帘基体内部开设有供气通道，气帘基体与内锥环之间具有第一间隙，外锥环与内锥环之间具有第二间隙，供气通道、第一间隙、第二间隙连通成惰性气体环路；惰性气体环路的出气方向朝向液体旋转法兰且沿尾气流动方向形成封闭的锥形惰性气体保护帘。本发明可用于尾气处理。

Description

一种旋流水幕组件及尾气处理系统

技术领域

本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及一种旋流水幕组件及尾气处理系统。

背景技术

现有尾气处理系统中，为了防止粉尘堵塞，通常会增加旋流水幕法兰，通过旋流水幕法兰对尾气处理系统的内壁进行有效冲洗，达到减少粉尘堵塞的目的。

但是，尾气处理系统的旋流水幕法兰、水箱等会使尾气处理系统内部生成水汽，水汽返流会对尾气处理系统内部的火焰发生器造成不必要的腐蚀破坏。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种旋流水幕组件及尾气处理系统，用以解决现有技术中水汽返流对尾气处理系统内部的火焰发生器造成不必要的腐蚀破坏的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种旋流水幕组件，包括沿尾气流动方向依次设置的气帘法兰和液体旋转法兰，气帘法兰包括气帘基体、内锥环和外锥环；外锥环以及气帘基体同轴套设在内锥环外侧，外锥环与内锥环间隔设置，且外锥环上端与内锥环上端均与气帘基体相连，气帘基体内部开设有供气通道，所述气帘基体与内锥环之间具有第一间隙，所述外锥环与内锥环之间具有第二间隙，所述供气通道、第一间隙以及第二间隙连通构成惰性气体环路；惰性气体环路的出气方向朝向液体旋转法兰且沿尾气流动方向逐渐向液体旋转法兰的中心轴靠近，形成封闭的锥形惰性气体保护帘；液体旋转法兰包括旋转基体、溢流槽和溢流孔，溢流槽开设于旋转基体的上表面，溢流孔贯穿溢流槽远离旋转基体中心线一侧的侧壁，溢流槽与液体供应单元通过溢流孔与溢流槽连通，溢流孔的出液方向与溢流槽的径向之间的角度为γ，0°＜γ≤90°；旋流水幕组件还包括导流环，导流环设于气帘基体朝向旋转基体的一面。

进一步地，气帘法兰还包括惰性气体供给单元，所述供气通道贯穿气帘基体侧壁，且供气通道的两端分别与惰性气体供给单元、惰性气体环路连通。

进一步地，惰性气体为氮气。

进一步地，气帘基体与旋转基体之间具有第三间隙，导流环与旋转基体的内壁之间具有第四间隙，溢流槽、第三间隙和第四间隙连通构成连通溢流孔与尾气处理系统内部空间之间的液体通道。

进一步地，气帘基体的内径小于旋转基体的内径。

本发明还提供了一种尾气处理系统，包括上述旋流水幕组件。

进一步地，还包括与旋流水幕组件相连的反应腔，沿尾气流动方向旋流水幕组件设于反应腔之前或之后。

进一步地，还包括水箱和除尘除湿单元；除尘除湿单元包括旋流内腔以及套设于旋流内腔外侧的喷淋外腔；喷淋外腔的顶端封闭，喷淋外腔的底端与水箱液面上方空间连通；旋流内腔的侧壁靠近顶端的位置开设旋流入口，旋流入口的进气方向相对于旋流内腔的径向倾斜设置，喷淋外腔通过旋流入口与旋流内腔连通，旋流内腔的底端与水箱液面下连接。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一。

A）本发明提供的旋流水幕组件中，气帘基体由内锥环和外锥环构造为双层结构，通过第一间隙和第二间隙构成惰性气体环路，能够形成封闭的锥形惰性气体保护帘，从而有效阻止水汽返流，有效保护尾气处理系统内部的火焰发生器，也能够保护尾气流动方向上设置在旋流水幕组件之前的部件，提高火焰发生器的使用寿命，延长尾气处理系统的维护保养周期。

B）本发明提供的旋流水幕组件中，旋转基体的形状为四边形，溢流孔直接开设在旋转基体上，在加工过程中，可以直接采用四边形的坯料进行旋转基体的加工，然后，在旋转基体的上表面开设溢流槽，并在溢流槽远离旋转基体中心线一侧的侧壁加工贯穿的溢流孔，就能够完成液体旋转法兰的加工，加工去除量小，加工难度低，从而能够大大提高加工效率。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件；

图1为本发明实施例一提供的旋流水幕组件的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的旋流水幕组件中气帘法兰的立体结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的旋流水幕组件中气帘法兰的轴向剖视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明实施例一提供的旋流水幕组件中气帘法兰的俯视图；

图6为本发明实施例一提供的旋流水幕组件中液体旋转法兰的立体结构示意图；

图7为本发明实施例一提供的旋流水幕组件中液体旋转法兰的横向剖视图；

图8为本发明实施例二提供的尾气处理系统中除尘除湿单元的立体结构示意图；

图9为本发明实施例二提供的尾气处理系统中旋流片的立体结构示意图；

图10为本发明实施例二提供的尾气处理系统中旋流片的调节凸起、第二圆弧形通孔和叶片的第一种配合示意图，其中，叶片处于水平状态；

图11为本发明实施例二提供的尾气处理系统中旋流片的调节凸起、第二圆弧形通孔和叶片的第二种配合示意图，其中，叶片处于倾斜状态；

图12为本发明实施例二提供的尾气处理系统的第一种结构示意图，旋流水幕组件设于反应腔之前；

图13为本发明实施例二提供的尾气处理系统的第一种结构示意图，旋流水幕组件设于反应腔之后。

附图标记：

1-气帘法兰；101-气帘基体；102-内锥环；103-外锥环；104-惰性气体供给单元；105-供气通道；2-液体旋转法兰；201-旋转基体；202-溢流槽；203-溢流孔；3-旋流内腔；4-喷淋外腔；5-旋流入口；6-导气管；7-喷头；8-旋流片；801-外环；802-中心柱；803-叶片；9-调节凸起；10-第二圆弧形通孔；11-第二球铰结构；12-导流环；13-第一间隙；14-反应腔；15-水箱。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

本实施例提供了一种旋流水幕组件，参见图1，包括沿尾气流动方向依次设置的气帘法兰1和液体旋转法兰2，其中，气帘法兰1包括气帘基体101、内锥环102和外锥环103，参见图2至图5，外锥环103以及气帘基体101同轴套设在内锥环102外侧，外锥环103与内锥环102间隔设置，且外锥环103上端与内锥环102上端均与气帘基体101相连，气帘基体101内部开设有供气通道105，结合附图可以看到，气帘基体101与内锥环102之间具有第一间隙13，外锥环103与内锥环102之间具有第二间隙，第一间隙13和第二间隙连通构成惰性气体环路，示例性地，惰性气体可以为氮气，惰性气体环路的出气方向朝向液体旋转法兰2且沿尾气流动方向逐渐向液体旋转法兰2的中心轴靠近，形成封闭的锥形惰性气体保护帘，尾气流动过程中需要穿过惰性气体保护帘。

与现有技术相比，本实施例提供的旋流水幕组件中气帘法兰1由内锥环102和外锥环103构造双层结构，通过第一间隙13和第二间隙构成惰性气体环路，能够形成封闭的锥形惰性气体保护帘，从而有效阻止水汽返流，有效保护尾气处理系统内部的火焰发生器，也能够保护尾气流动方向上设置在旋流水幕组件之前的部件，提高火焰发生器的使用寿命，延长尾气处理系统的维护保养周期。

需要说明的是，为了能够形成稳定的惰性气体保护帘，惰性气体保护帘的锥角α为60°~120°。相应地，外锥环103与内锥环102之间的缝隙宽度为0.8~1.5mm。

可以理解的是，为了便于惰性气体的供给和输入，上述气帘法兰1还包括惰性气体供给单元104，气帘基体101上开设贯穿气帘基体101侧壁的供气通道105，供气通道105的一端与惰性气体供给单元104连通，供气通道105的另一端与惰性气体环路（例如，第一间隙13）连通，这样，惰性气体供给单元104内的惰性气体通过供气通道105供入惰性气体环路。

需要说明的是，上述惰性气体供给单元104和供气通道105的数量均为至少一个，两者一一对应；示例性地，惰性气体供给单元104和供气通道105的数量均为1~6个。

为了能够提高惰性气体的供气均匀性，从而能够形成均匀的惰性气体保护帘，上述供气通道105与气帘基体101的径向之间的角度为β，0°＜β＜90°，这样，倾斜设置的供气通道，能够对进入惰性气体环路的惰性气体提供一个切向速度，从而能够在惰性气体环路中形成螺旋向下的惰性气体保护帘。

对于液体旋转法兰2，参见图6至图7，包括旋转基体201、溢流槽202和溢流孔203，旋转基体201的形状为四边形（例如，矩形或近似矩形），溢流槽202开设于旋转基体201的上表面，溢流孔203贯穿溢流槽202远离旋转基体201中心线一侧的侧壁，溢流槽202与液体供应单元通过溢流孔203与溢流槽202连通，溢流孔203的出液方向与溢流槽202的径向之间的角度为γ，0°＜γ≤90°。采用此种结构的液体旋转法兰2，旋转基体201的形状为四边形，溢流孔203直接开设在旋转基体201上，在加工过程中，可以直接采用四边形的坯料进行旋转基体201的加工，然后，在旋转基体201的上表面开设溢流槽202，并在溢流槽202远离旋转基体201中心线一侧的侧壁加工贯穿的溢流孔203，就能够完成液体旋转法兰2的加工，加工去除量小，加工难度低，从而能够大大提高加工效率。

考虑到将溢流孔203设于旋转基体201上，可能会导致溢流孔203的长度过长，造成溢流孔203内流阻过大，因此，上述旋转基体201的形状为近似矩形，其包括依次连接构成四边形的四条边，每条边均包括依次连接第一直线段、过渡弧段和第二直线段，第一直线段和第二直线段与旋转基体201的一条中心线平行，第一直线段与中心线之间的距离小于第二直线段与中心线之间的距离，溢流孔203开设在第一直线段上。这样，通过采用此种形状的旋转基体201，溢流孔203开设在第一直线段上，能够在保证适当加工去除量的基础上，减小溢流孔203的长度，进而减小溢流孔203内的流阻。应理解，第一直线段与第二直线段并不限于本实施例中的通过过渡弧段连接，也可以通过过渡直线段或者过渡折线段等连接，均不脱离本发明的范围。

为了能够引导水流沿着液体旋转法兰2内壁切线方向流动，并使液体形成螺旋状均匀水幕，上述旋流水幕组件还包括导流环12，导流环12设于气帘基体101朝向旋转基体201的一面（即下端面），气帘基体101与旋转基体201之间具有第三间隙，气帘基体101的内径小于旋转基体201的内径，导流环12与旋转基体201的内壁之间具有第四间隙，溢流槽202、第三间隙和第四间隙连通构成连通溢流孔203与尾气处理系统内部空间之间的液体通道。这样，一方面，通过设置导流环12，在液体经过液体通道时，在旋流的作用下，基本上能够填充整圈的液体通道，也就是说，可以将溢流槽202完全填充而后漫出，顺次沿着第三间隙、第四间隙流至液体旋转法兰2下方设置的部件的内壁，并螺旋向下，从此液体通道流出的旋流液体能够更加均匀地覆盖其内壁，减少粉尘颗粒堆积，避免尾气处理系统的堵塞；另一方面，气帘基体101设于旋转基体201的上方，相当于在旋转基体201的上表面上盖设一个盖子，能够对水幕上部进行一定的遮挡，进一步减少水汽返流。

实施例二

本实施例提供了一种尾气处理系统，参见图12至图13，包括实施例一提供的旋流水幕组件。

示例性地，上述尾气处理系统还包括与旋流水幕组件相连的反应腔14，沿尾气流动方向旋流水幕组件设于反应腔14之前或之后。

需要说明的是，对于沿尾气流动方向旋流水幕组件设于反应腔14之前，参见图12，也就是说，气帘法兰1的出气端与液体旋转法兰2的进气端连接，液体旋转法兰2的出气端与反应腔14的进气端连接。对于沿尾气流动方向旋流水幕组件设于反应腔14之后，参见图13，也就是说，反应腔14的出气端与气帘法兰1的进气端连接，气帘法兰1的出气端与液体旋转法兰2的进气端连接。

与现有技术相比，本实施例提供的尾气处理系统的有益效果与实施例一提供的旋流水幕组件的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

可以理解的是，上述尾气处理系统还包括水箱15、除尘除湿单元和排气管，对于除尘除湿单元的结构，参见图8，其为双层结构，包括旋流内腔3以及套设于旋流内腔3外侧的喷淋外腔4；喷淋外腔4的顶端封闭，喷淋外腔4的底端与水箱15液面上方空间连通；旋流内腔3的侧壁靠近顶端的位置开设旋流入口5，旋流入口5的进气方向相对于旋流内腔3的径向倾斜设置，喷淋外腔4通过旋流入口5与旋流内腔3连通，旋流内腔3的顶端与导气管6的一端连接，旋流内腔3的底端与水箱15液面下连接。

实施时，水箱15液面上方空间的尾气通过喷淋外腔4的底端进入喷淋外腔4，在喷淋外腔4内，尾气向上运动，并通过旋流入口5进入旋流内腔3中，旋流入口5的进气方向相对于旋流内腔3的径向倾斜设置，从而能够为尾气提供一个切向的速度，使得尾气能够沿着旋流内腔3的内壁螺旋向下运动，在螺旋气流的离心力作用下，尾气中的粉尘和水汽逐渐凝结在旋流内腔3的侧壁，并进一步流入水箱15中，而由于旋流内腔3的底端不具有气流通道，旋流除湿后的尾气会向反方向（即向上）运动，并从旋流内腔3顶端的导气管6排出。

这样，喷淋外腔4对尾气进行一次除尘，同时，吸收尾气中未被水箱15吸收的可溶于水成分，旋流内腔3的主要作用是对尾气进行旋流除尘除湿，实现二次除尘。一方面，将旋流内腔3设于喷淋外腔4中，能够将旋流除尘除湿和喷淋集中在同一个空间内进行，从而能够有效提高尾气处理系统的整体结构紧凑性和空间布局合理性；另一方面，由于喷淋外腔4和旋流内腔3之间仅通过旋流入口5连通，不存在管道连接，基本上能够避免喷淋外腔4和旋流内腔3之间发生堵塞的情况。

为了能够进一步提高对尾气的除尘除湿效果，示例性地，上述除尘除湿单元还包括多个喷头7，多个喷头7相对于除尘除湿单元的中心轴分多圈布置，其中，至少一圈喷头7设于喷淋外腔4的顶端，剩余的至少一圈喷头7设于旋流内腔3的顶端，这样，与现有喷淋塔中仅对尾气进行一次喷淋不同，采用此种结构的除尘除湿单元，尾气能够在喷淋外腔4中进行一次喷淋除尘，而后在旋流内腔3中进行二次喷淋除尘，从而能够提高对尾气的除尘效果。

也可以采用如下方式提高除尘除湿效果，上述尾气处理系统还包括旋流片8，参见图9，旋流片8设于排气管进气口处，旋流片8包括外环801、设于外环801的环内区域的中心柱802以及设于外环801与中心柱802之间的多个叶片803，叶片803的第一端与外环801连接，叶片803的第二端与中心柱802连接，外环801与排气管内壁连接。这样，从导气管6排出的处理后尾气经过旋流片8时，未清除赶紧的水汽和粉尘颗粒的运动方向会发生改变，使得两者呈螺旋向上的运动形式，在离心力的作用下，水汽和粉尘颗粒会逐渐集中在排气管的内壁区域，集中的水汽和粉尘逐渐融合成大的水汽和粉尘颗粒，从而实现二次气液分离，从而能够进一步降低进入排放气中的粉尘和水汽含量。

考虑到叶片803相对于径向平面的倾斜角度会影响旋流程度，为了能够根据实际处理的尾气情况对旋流程度进行调节，上述旋流片8还包括调节圈（图中未示出）和圆柱形的调节凸起9，参见图10至图11，调节圈可转动套设于排气管外壁，外环801上开设以第二端的球铰结构为圆心的第一圆弧形通孔（图中未示出），排气管侧壁或者与排气管进气口连接的装置侧壁开设以第二端的球铰结构为圆心的第二圆弧形通孔10，第一圆弧形通孔和第二圆弧形通孔10均沿外环801的轴向设置，且第一圆弧通孔与第二圆弧通孔重合，上述叶片803的第一端通过第一球铰结构与外环801可转动固定连接，叶片803的第二端通过第二球铰结构11与中心柱802可转动固定连接，调节凸起9的一端与叶片803的第二端固定连接，调节凸起9的另一端依次穿过第一圆弧形通孔和第二圆弧通孔后与调节圈固定连接。这是因为，旋流片8设于排气管内壁，无法直接对叶片803的角度进行调节，通过调节圈、调节凸起9和圆弧形通孔的设置，转动调节圈，进而带动调节凸起9沿第一圆弧形通孔和第二圆弧通孔向上或向下运动，使得调节凸起9与第二端的球铰结构在径向平面内投影之间的距离改变，驱动叶片803发生一定角度的转动，从而能够在旋流片8的外侧根据实际处理的尾气情况对叶片803的倾斜角度进行调节。

需要说明的是，由于调节圈的设置，其能够覆盖第二圆弧形通孔10，所以基本上不会发生尾气泄露的情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋流水幕组件，其特征在于，包括沿尾气流动方向依次设置的气帘法兰和液体旋转法兰，所述气帘法兰包括气帘基体、内锥环和外锥环；

外锥环以及气帘基体同轴套设在内锥环外侧，外锥环与内锥环间隔设置，且外锥环上端与内锥环上端均与气帘基体相连，气帘基体内部开设有供气通道，所述气帘基体与内锥环之间具有第一间隙，所述外锥环与内锥环之间具有第二间隙，所述供气通道、第一间隙以及第二间隙连通构成惰性气体环路；

所述惰性气体环路的出气方向朝向液体旋转法兰且沿尾气流动方向逐渐向液体旋转法兰的中心轴靠近，形成封闭的锥形惰性气体保护帘；

所述液体旋转法兰包括旋转基体、溢流槽和溢流孔，所述溢流槽开设于旋转基体的上表面，所述溢流孔贯穿溢流槽远离旋转基体中心线一侧的侧壁，所述溢流槽与液体供应单元通过溢流孔与溢流槽连通，所述溢流孔的出液方向与溢流槽的径向之间的角度为γ，0°＜γ≤90°；

所述旋流水幕组件还包括导流环，所述导流环设于气帘基体朝向旋转基体的一面；

所述气帘基体与旋转基体之间具有第三间隙，所述导流环与旋转基体的内壁之间具有第四间隙，所述溢流槽、第三间隙和第四间隙连通构成连通溢流孔与尾气处理系统内部空间之间的液体通道；

所述气帘基体的内径小于旋转基体的内径。

2.根据权利要求1所述的旋流水幕组件，其特征在于，所述气帘法兰还包括惰性气体供给单元，所述供气通道贯穿气帘基体侧壁，且供气通道的两端分别与惰性气体供给单元、惰性气体环路连通。

3.根据权利要求1所述的旋流水幕组件，其特征在于，所述惰性气体为氮气。

4.一种尾气处理系统，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的旋流水幕组件。

5.根据权利要求4所述的尾气处理系统，其特征在于，还包括与旋流水幕组件相连的反应腔，沿尾气流动方向旋流水幕组件设于所述反应腔之前或之后。

6.根据权利要求5所述的尾气处理系统，其特征在于，还包括水箱和除尘除湿单元；

所述除尘除湿单元包括旋流内腔以及套设于旋流内腔外侧的喷淋外腔；

所述喷淋外腔的顶端封闭，所述喷淋外腔的底端与水箱液面上方空间连通；所述旋流内腔的侧壁靠近顶端的位置开设旋流入口，所述旋流入口的进气方向相对于旋流内腔的径向倾斜设置，所述喷淋外腔通过旋流入口与旋流内腔连通，所述旋流内腔的底端与水箱液面下连接。