CN205073837U - 一种烟气洗涤及热传质装置 - Google Patents

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杨超
陈波
刘炳煌
李玉辰
金光俊
张璐
骆淑芳
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Abstract

本实用新型涉及一种烟气洗涤及热传质装置,包括混合清洗单元与声波清洗单元,所述混合清洗单元进气端与烟气进口管相连,出气端与声波清洗单元连接设置在同一气流方向上,所述混合清洗单元包括烟气通道与洗涤液存储腔,所述烟气管道与洗涤液存储腔之间设置洗涤液喷射孔,所述声波清洗单元为流体声波发生器。本实用新型所公开的一种烟气洗涤及热传质装置,结构简单合理,极大的提高了污染烟气的洗涤效率,设备对环境的适应能力强,工艺简单,运行维护成本低。

Description

一种烟气洗涤及热传质装置
技术领域
本实用新型涉及环保治理设备技术领域,尤其是指一种烟气洗涤及热传质装置。
背景技术
目前,雾霾天气持续困扰国内大部分地区,工业所产生的污染烟气没有得到有效的治理而直接排向大气是引发雾霾天气的重要因素之一。为了减轻雾霾天气且较好的控制污染烟气向大气扩散,工业污染烟气必须在源头得到治理,达到排放标准后才能进入大气。国内现有的烟气洗涤系统由于外形尺寸较大、工艺复杂、运行成本较高等诸多因素而未被一些中小型企业采纳,导致其普及率不高;传统的湿法烟气脱硫系统由于烟气中含有粉尘使得封闭的区域容易出现结垢,堵塞、电离液失效等问题,其直接导致了系统维护成本大幅提升;现有的烟气除尘装置基本上都采用直接喷淋或者填料的方式,气液接触面积小、时间短,对烟气洗涤效果不理想且成本较高;污染烟气本身携带大量热能,如果这部分热能在烟气洗涤系统中没有得到合理利用或者回收再利用,必将引起能源的流失和浪费,不利于节能减排;诸多问题在一定程度上限制了洗涤系统的大幅度推广应用,也成为了大气污染问题无法得到有效治理的重要因素之一。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的上述技术问题,本实用新型提供了一种结构简单合理的烟气洗涤及热传质装置。本实用新型通过以下技术方案来实现:
一种烟气洗涤及热传质装置,包括混合清洗单元与声波清洗单元,所述混合清洗单元进气端为烟气进口管,出气端与声波清洗单元连接设置在同一气流方向上,所述混合清洗单元包括烟气通道与洗涤液存储腔,所述烟气管道与洗涤液存储腔之间设置洗涤液喷射孔,所述声波清洗单元为流体声波发生器。
作为本实用新型的一种优选结构,所述烟气通道为文丘里管,在所述文丘里管外设置有外壳,所述文丘里管与所述外壳之间设置洗涤液存储腔。
作为本实用新型的一种优选结构,所述洗涤液喷射孔为一个或多个,设置在所述文丘里管扩张段的管壁上。
作为本实用新型的一种优选结构,所述文丘里管与烟气进口管密封连接。
作为本实用新型的一种优选结构,所述混合清洗单元与所述声波清洗单元通过连接钢丝固定连接。
作为本实用新型的一种优选结构,所述声波清洗单元为哈特曼流体声波发生器。
本实用新型的有益效果是:
本实用新型所公开的一种烟气洗涤及热传质装置,污染烟气经过加速后与洗涤液进行初步混合,并产生热传质,洗涤液温度的提升,增加了洗涤液分子活性,提高了洗涤效率;混合后的双流体具有强烈的湍流动能与流体声波发生器直接作用产生高频振动不稳定压力场,洗涤液液滴与烟气颗粒进一步剧烈碰撞、破碎、吸附,碰并;同时混合后的双流体在高频振动不稳定压力场中,由于压力场作用,双流体混合物会破碎成粒径均匀且更细小的微粒,这样增大了微粒的比表面积,比表面积的增大,提高了热传质的速度和效率,同时也提高了洗涤的效率。另外,将热传质反应区域出口与气液分离器进口相连接配合使用,气液分离器分离出的洁净气体排出,分离出的洗涤残液因热传质携带的热量可以被提取回收再利用,有利于节能环保。不同的洗涤液能实现不同污染烟气的高效洗涤,污染烟气洗涤及热传质残液携带的热能可被回收再利用,有利于节能减排。设备对环境的适应能力强,工艺简单,运行维护成本低。
附图说明
图1是本实用新型所述的烟气洗涤及热传质装置的主视剖面图。
图2是本实用新型所述的烟气洗涤及热传质装置的左视图。
图3是本实用新型所述的烟气洗涤及热传质装置的右视图。
图4是本实用新型所述的哈特曼流体声波发生器的示意图。
图5是本实用新型所述的烟气洗涤及热传质装置中流体声波发生器的定位示意图。
图中:
1-烟气进口管,2-洗涤液进口,3-外壳,4-O型圈,5-连接钢丝,6-哈特曼流体声波发生器,7-连接固定圈,8-洗涤液总出口,9-支脚,10-洗涤液喷射孔,11-文丘里扩张管道,12-洗涤液存储腔,13-喉口,14-文丘里收缩管,15-O型圈,16-连接法兰。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细描述,以助于理解本实用新型的内容,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。
如图1所示的一种污染烟气洗涤及热传质装置主要由混合清洗单元与声波清洗单元组成。
混合清洗单元由文丘里管和外壳3配合安装,所述文丘里管总共分为四段,按照烟气流动方向依次为:烟气进口管1、文丘里收缩管14、喉口13、文丘里扩张管道11。烟气进口管1上有螺纹,与相匹配的排气管进行螺纹拧紧连接,污染烟气从此处进入文丘里管。所述文丘里管与外壳3之间,设置有洗涤液存储腔12。
连接法兰16、O型圈15与外壳3通过4个均布的螺钉进行密封连接,螺钉个数可根据内腔压力调整,在连接法兰16上装有4个洗涤液进口2,其个数可根据洗涤液用量调整,洗涤液从此处进入密封的洗涤液存储腔12。所述洗涤液存储腔12为高压密封内腔,以实现洗涤液的单流体喷射。文丘里扩张管道11的末端外圈厚度增加以与外壳3和O型圈4进行密封配合,在外壳3的底部,距离文丘里扩张管道11配合处0.5mm设有1个洗涤液总出口8,用螺钉拧紧密封,其个数可根据洗涤液存储腔12大小确定,洗涤液存储腔12中的洗涤液可通过此出口从装置中排出。同时,密封的洗涤液存储腔12中具有压力的洗涤液与文丘里管道中的污染烟气进行热传质,在一定程度升高洗涤液温度,分子热运动增强,洗涤液分子与烟气颗粒分子相互碰撞结合的概率提高,洗涤液液滴对烟气颗粒的容纳率得以提升,洗涤效率提高。
在扩张管道11的负压区域设置4个洗涤液喷射孔10,其个数可根据洗涤液用量和污染烟气浓度调整,喷射孔直径为5mm,其直径大小可根据洗涤液的类型确定,在外壳3底部安装4个支脚9,支脚根据装置的使用环境可分为固定式和移动式。烟气进入混合清洗单元后经过文丘里管加速,高速污染烟气流在文丘里扩张管道处与洗涤液喷射孔出来的洗涤液进行初步充分混合,洗涤液喷射孔的直径根据洗涤液的类型确定,确保从喷射孔出来的洗涤液液滴形成弥散细微液滴颗粒群,有利于与高速污染烟气进行充分接触和混合。
如图1、图3和图4所示,声波清洗单元是由哈特曼流体声波发生器6通过高强度连接钢丝5与外壳3上的连接固定圈7进行固定连接,本例采用定位焊接方式。如图5所示,经过混合清洗单元后,双流体所具有的强烈湍流动能与哈特曼流体声波发生器激烈碰撞,在其所产生的高频振动不稳定压力场中,压力呈现周期性衰减变化,哈特曼流体声波发生器6最好放置在第一个压力极小值和紧接的下一个压力极大值中间,以达到减弱声波的衰减速度,激发出更强烈的声波,增大声波压力场的振动幅值的效果。哈特曼流体声波发生器6的放置位置为理论研究中最佳位置,由于装置的尺寸、烟气流量、烟气压力、洗涤液流量和洗涤液压力均能影响声波发生器的振动频率和压力场,故具体的位置确定方式须根据实际装置的尺寸和运行条件,采用模拟仿真和实验测量来确定。
混合清洗单元与声波清洗单元通过高强度连接钢丝5进行连接,所述高强度连接钢丝5的直径为3mm,哈特曼流体声波发生器6上设有4个均布的直径为3mm的圆形凹槽,凹槽与水平面呈45°均布,圆形凹槽距离边界5mm,凹槽深度为2mm,圆形凹槽直径、凹槽深度、凹槽位置均可根据高强度连接钢丝5的尺寸予以调整,高强度连接钢丝5与凹槽采用定位焊接方式连接。连接固定圈7上设有对应的4个均布的连接圆孔,其个数根据凹槽个数保持一致,直径为3mm。通过连接钢丝5将哈特曼流体声波发生器6进行稳固的连接固定,有利于声波压力场进行均匀的周期性变化。
装置运行时,根据污染烟气选定的洗涤液通过洗涤液进口2进入洗涤剂存储腔12,具有一定温度的污染烟气从烟气进口管1进入混合清洗单元,经过文丘里管加速后,在扩张管道11处的速度达到70~120m/s,洗涤液从喷射孔10呈单流体喷射出并与高速污染烟气进行初步混合,烟气的热量通过管壁与洗涤液存储腔12中的洗涤液进行热传质,洗涤液温度的提升,增加了洗涤液分子活性,提高了洗涤效率;混合后的双流体具有强烈的湍流动能,并与声波清洗单元直接作用,在连接处高频振动强烈声波产生高频振动不稳定压力场,使洗涤液液滴与烟气颗粒进一步剧烈碰撞、破碎、吸附,碰并,同时经过热传质后的洗涤液颗粒分子和烟气颗粒分子的剧烈热运动进一步提高了相互碰撞结合的概率,这一过程使得洗涤液颗粒吸附烟气颗粒更容易达到饱和状态且容纳率得以提升,洗涤效率得以提高。
文丘里扩张管道11末端和哈特曼流体声波发生器6之间是洗涤和热传质反应核心区域,可以将此区域出口与气液分离器进口相连接配合使用,气液分离器分离出的洁净气体排出,分离出的洗涤残液因热传质携带的热量可以被提取回收再利用,有利于节能环保。最后应说明的是,以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种烟气洗涤及热传质装置,包括混合清洗单元与声波清洗单元,所述混合清洗单元进气端为烟气进口管,出气端与声波清洗单元连接设置在同一气流方向上,其特征在于:所述混合清洗单元包括烟气通道与洗涤液存储腔,所述烟气管道与洗涤液存储腔之间设置洗涤液喷射孔,所述声波清洗单元为流体声波发生器。
2.根据权利要求1所述的一种烟气洗涤及热传质装置,其特征在于:所述烟气通道为文丘里管,在所述文丘里管外设置有外壳,所述文丘里管与所述外壳之间设置洗涤液存储腔。
3.根据权利要求2所述的一种烟气洗涤及热传质装置,其特征在于:所述洗涤液喷射孔为一个或多个,设置在所述文丘里管扩张段的管壁上。
4.根据权利要求2所述的一种烟气洗涤及热传质装置,其特征在于:所述文丘里管与烟气进口管密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种烟气洗涤及热传质装置,其特征在于:所述混合清洗单元与所述声波清洗单元通过连接钢丝固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种烟气洗涤及热传质装置,其特征在于:所述声波清洗单元为哈特曼流体声波发生器。
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