CN212283329U - 一种排气净化设备及其除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排气净化设备及其除尘系统，属于烟尘处理技术领域。其包括：第一罐体；第二罐体，所述第二罐体置于所述第一罐体内；进气管道，所述进气管道具有第一端口和第二端口，其第一端口自所述第一罐体的外侧底部伸入第二罐体内并朝向第二罐体的顶壁开口。本实用新型申请公开的排气净化设备及其除尘系统，增大了气流与水的接触面积，提高了尘粒的分离效果，在相同水量下提高了对水尘混合气流的净化程度，并进一步合理设置各结构的尺寸、位置关系，以及流体流速，在有限的设备空间内使净化效果达到最优。

Description

一种排气净化设备及其除尘系统

技术领域

本实用新型涉及一种排气净化设备及其除尘系统，属于烟尘处理技术领域。

背景技术

在轧钢车间，轧机工作时会产生大量烟尘、油雾弥散在车间，使车间的操作环境恶劣，危害工人身体健康。布袋除尘和静电除尘是常用的除尘方法，但是布袋除器尘长时间运行后滤袋堵塞、损耗严重，维护成本高；而静电除尘装置的体积大，运行成本高。而且，轧机车间有天车运行，除尘装置如果占用空间大，会影响车间内天车安装运行，所以现有的除尘装置难以适用于轧机车间改造。

本申请人在长期一线工作中摸索出收集烟尘和油雾并将收集得到的含尘气体在通过水膜的过程中使含尘气体中的尘粒被水膜湿润包裹形成水尘混合气流的水膜过滤器，形成的水尘混合气流从水膜过滤器排出后目前是排入轧机车间渣池内的污水中，进入污水后水尘混合气流中的尘粒沉降在污水中，气体则从渣池中排出，渣池中的污水和尘粒会定期抽出进行净化处理。

在实际应用过程中本申请人发现目前的处理方法中水尘混合气流在进入渣池时流量及流速较难控制，气流难以与水充分接触而使尘粒沉降，导致气流从渣池排出时依然携带有大量含尘水滴。并且，气流中的尘粒沉积到渣池以后还需要定期刮出，工作强度大。此外，渣池的处理能力有限，水尘混合气流持续进入渣池将导致渣池内压力增大，气流甚至难以进入水中起到净化作用，只能通过风机将气流抽出排放，对环境造成污染。因此，需要一种新的方式来处理水尘混合气流，以提高排气的净化程度。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供了一种排气净化设备及其除尘系统，结构设置合理，占用空间小，在有限的设备空间内使净化效果达到最优。

本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：

一方面，本实用新型提供了一种排气净化设备，包括：

第一罐体，所述第一罐体具有底壁以及自底壁向上延伸的周向侧壁，所述第一罐体的上部形成有净化气排出口，所述第一罐体的周向侧壁开设有进水口；

第二罐体，所述第二罐体置于所述第一罐体内，所述第二罐体具有顶壁以及自顶壁向下延伸的周向侧壁，所述第二罐体的周向侧壁底部与第一罐体的底壁之间的距离为D1；

进气管道，所述进气管道具有第一端口和第二端口，其第一端口自所述第一罐体的外侧底部伸入第二罐体内并朝向第二罐体的顶壁开口，第一端口与第二罐体的顶壁之间的距离为D2。

可选的，所述第一罐体的周向侧壁内表面和/或所述第二罐体的周向侧壁外表面设置有挡板；

所述挡板的上部固定于所述第一罐体的周向侧壁内表面，下部向第二罐体的周向侧壁倾斜；或者，所述挡板的上部固定于所述第二罐体的周向侧壁外表面，下部向第一罐体的周向侧壁倾斜。

可选的，所述进气管道竖向设置，进气管道的侧壁开设有与水尘混合气流导通的进气口，进气管道的第二端口设置有排液阀。

可选的，所述第一罐体的侧壁下部开设有至少一个溢流口，各溢流口沿竖向排布，各溢流口设置有溢流阀。

可选的，所述排气净化设备还包括：

设置在所述第一罐体内侧底部的环形的布气孔板，所述布气孔板的上开设有通气孔，所述布气孔板的外侧和内侧边缘分别与第一罐体的侧壁和进气管道的侧壁连接；

压缩空气进气管，所述压缩空气进气管伸入布气孔板下方的第一罐体内，所述压缩空气进气管与一定压力的气源导通。

可选的，所述进气管道的第一端口与一锥形筒连接，锥形筒的直径自下向上缩小。

可选的，所述第二罐体的顶壁设置为向下弯曲的弧面形状，弧面的直径为第二罐体直径的1.5-2.5倍。

可选的，所述第一罐体、第二罐体和进气管道三者同轴设置，第一罐体、第二罐体、进气管道的直径比值为(2.0-2.5):(1.0-1.5):(0.5-0.8)，D1为0.15-0.25m，D2为0.5-0.8m。

可选的，所述进水口的进水方向沿第一罐体的切线方向。

另一方面，本实用新型还提供了基于所述排气净化设备的除尘系统，其还包括水膜过滤器，所述水膜过滤器用于使含尘气体在通过水膜的过程中使含尘气体中的尘粒被水膜湿润包裹，形成水尘混合气流。

本申请的有益效果包括但不限于：

本实用新型申请提供的排气净化设备及其除尘系统，结构设置合理，占用空间小，通过第一罐体、第二罐体以及进气管道的配合，一方面使水尘混合气流从进气管道排出后吹到第二罐体的顶壁，气流与第二罐体的顶壁撞击后分布形成环形气流，并设置布气孔板，在布气孔板下方通入一定压力的空气使水中形成气泡或气流将水吹起，增大了气流与水的接触面积，提高了尘粒的分离效果；另一方面，环形气流先是向下流动进入水中，然后向上流动从水中逸出，在有限的空间内延长了水尘混合气流在水中的流动行程，提高了尘粒的分离效果，在相同水量下提高了对水尘混合气流的净化程度，并进一步合理设置各结构的尺寸、位置关系，以及流体流速，在有限的设备空间内使净化效果达到最优。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型申请提供的其中一种实施方式中排气净化设备的结构示意图；

图2为本实用新型申请提供的另一种实施方式中排气净化设备的结构示意图；

图3为本申请提供的排气净化设备中布气管的放大结构示意图；

图4为本实用新型申请提供的除尘系统的结构示意图；

图中，100、第一罐体；110、净化气排出口；120、进水口；130、溢流口；131、溢流阀；132、溢流管；200、第二罐体；210、弧面形状；300、进气管道；310、进气口；311、排液阀；320、锥形筒；400、挡板；500、布气孔板；510、通气孔，520、压缩空气进气管；600、水膜过滤器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1中所示，本实用新型申请提供的排气净化设备，包括第一罐体100、倒置于第一罐体100内的第二罐体200，以及从外侧伸入第二罐体200内的进气管道300。

具体的，第一罐体100具有底壁以及自底壁向上延伸的周向侧壁，第一罐体100的上部形成有净化气排出口110，第一罐体100的周向侧壁开设有进水口120，进水口120用于向第一罐体100内通入水，净化气排出口110的直径通常小于第一罐体100的直径；第二罐体200具有顶壁以及自顶壁向下延伸的周向侧壁，第二罐体200的周向侧壁底部与第一罐体100的底壁之间的距离为D1；进气管道300具有第一端口和第二端口，其第一端口自第一罐体100的外侧底部伸入第二罐体200内并朝向第二罐体200的顶壁开口，第一端口与第二罐体200的顶壁之间的距离为D2。

具体的，第一罐体100通过支撑架立于底面上，第二罐体200通过连接杆与进气管道300连接以支撑在进气管道300的外侧。

轧机工作产生的的烟尘、油雾被收集形成气流输送至水膜过滤器，气流在经过水膜过滤器过程中，携带的烟尘被包裹在水膜中形成水珠，水珠分散在气流中形成水尘混合气流。水尘混合气流送往本实用新型提供的排气净化设备，以将水尘混合气流中的尘粒从气流中分离出来进行收集。具体净化过程为：

一定压力的水尘混合气流进入进气管道300并从进气管道300的第一端口吹向第二罐体200的顶壁，水尘混合气流与第二罐体200的顶壁碰撞后改变方向，并沿着进气管道300与第二罐体200之间的环形空腔向下流动，直至进入到水中。

水尘混合气流进入水中以后，先是向下流动，然后再折流向上流动溢出水面，逸出水面后变成净化气流，净化气流沿着第一罐体100与第二罐体200之间的环形空腔向上流动排出第一罐体100，完成净化。在水尘混合气流从水中经过的过程中，气流中携带的被水膜包裹的尘粒沉降在水中与气流分离，使气流被净化。

相较于目前将水尘混合气流直接通入渣池的处理方式，本实用新型申请提供的排气净化设备，通过第一罐体100、第二罐体200以及进气管道300的配合，一方面使水尘混合气流从进气管道300排出后吹到第二罐体200的顶壁，气流与第二罐体200的顶壁撞击后分布形成环形气流，增大了气流与水的接触面积，提高了尘粒的分离效果；另一方面，环形气流先是向下流动进入水中，然后向上流动从水中逸出，在有限的空间内延长了水尘混合气流在水中的流动行程，提高了尘粒的分离效果，在相同水量下提高了对水尘混合气流的净化程度。

如图2中所示，为了延长气流在水中的通过时间，提高尘粒的沉降效果，在优选的实施方式中，本实用新型申请提供排气净化设备在第一罐体100的周向侧壁内表面和/或第二罐体200的周向侧壁外表面设置有挡板400，优选在第一罐体100和第二罐体200的周向侧壁均设置挡板400。

具体的，挡板400的上部固定于第一罐体100的周向侧壁内表面，下部向第二罐体200的周向侧壁倾斜；或者，挡板400的上部固定于第二罐体200的周向侧壁外表面，下部向第一罐体100的周向侧壁倾斜。在实际操作中发现，气流在沿着第一罐体100和第二罐体200之间的环形空腔上升的过程中，会贴着第一罐体100和第二罐体200的壁面上升，将挡板400的上端与第一罐体100和第二罐体200的壁面连接可对气流进行阻挡，气流碰撞到挡板400以后，包裹尘粒的含尘水珠惯性较大，会因重力作用掉落，而气体则在环形空腔的部分区域内沿着折线上升。

水尘混合气流可以从进气管道300的第一端口直接导入，但考虑到水尘混合气流在流动过程以及吹向第二罐体200的顶壁换向过程中包裹尘粒的水珠会碰撞积聚形成含尘水，含尘水因重力作用从气流中分离沉降到管道中，因此在优选的实施方式中，本实用新型申请提供的排气净化设备将进气管道300竖向设置，在进气管道300的侧壁开设有与水尘混合气流导通的进气口310，进气管道300的第二端口设置有排液阀311。如此设置，含尘水会沉降到进气管道300的底部，可通过定期打开排液阀311将含尘水排出。可以理解的，进气口310应位于第二端口的上方。

进一步的，为了方便控制第一罐体100内的水量以及水位，在第一罐体100的侧壁下部开设有至少一个溢流口130，各溢流口130沿竖向排布，各溢流口130设置有溢流阀131。操作时，根据尘水混合气流的压力确定第一罐体内的水位，根据所需水位将水位以下的溢流阀131关闭即可。更进一步的，各溢流口130与溢流管132导通，自溢流口130溢出的水进入溢流管132内进行回收再利用。更进一步的，优选最上方溢流口130保持常开状态，防止第一罐体100内的水位过高，避免出现设备憋压或者带来其他安全隐患。

水尘混合气流中的含尘量较高，设备长时间运行后，尘粒会在第一罐体100底部沉积一定的厚度，使设备的净化效率降低，而且当沉积厚度过大时只能停机清理。为了解决该问题，如图2及图3中所示，在优选的实施方式中，本实用新型提供的排气净化设备还包括设置在所述第一罐体内侧底部的环形的布气孔板500以及位于布气孔板500下方的压缩空气进气管520，布气孔板500的上开设有通气孔510，布气孔板500的外侧和内侧边缘分别与第一罐体100的侧壁和进气管道300的侧壁连接；压缩空气进气管520伸入布气孔板500下方的第一罐体100内，压缩空气进气管520与一定压力的气源导通，进水口120也位于布气孔板500的下方。

进一步的，通气孔510的孔径为2-4mm，在一具体实施例中为0.3mm；布气孔板500上的开孔率为800-1200孔/m²，在一具体实施例中为1000孔/m²。

布气孔板500的下方形成气箱，工作时将一定压力的空气通入到气箱内，空气再从布气孔板500上的通气孔510内喷出，使水中形成微小的气流和气泡，气流和气泡一方面能将水从布气孔板500下方吹起，使沉降的尘粒吹起来悬浮起来，并随着水流从第一罐体100溢出，解决了第一罐体100内尘粒沉降的问题；另一方面，气泡分散在水中还能减小水的有效密度，减小水尘混合气流进入水中的阻力，使水尘混合气流与水充分接触，提高净化效果。

此外，在优选的实施方式中，进水口120的进水方向沿第一罐体100的切向，可使第一罐体100底部的水呈环形流动起来，进一步防止尘粒沉降。

从第一罐体100中排出的含尘水，可以通往统一的污水处理厂进行净化，例如通往沉淀池内使尘粒沉淀分离，沉淀池内的上层净水可以抽出再次导入第一罐体100内循环利用。

在其中一优选的实施方式中，将进气管道300的第一端口与一锥形筒320连接，锥形筒320的直径自下向上缩小，可对水尘混合气流进行整流，使其均匀的吹向第二罐体的顶壁进行分散及换向。

如图2中所示，在另一优选的实施方式中，将第二罐体200的顶壁设置为向下弯曲的弧面形状210，弧面形状210可对水尘混合气流进行导向，使其撞击向第二罐体200的顶壁，并沿着弧面向四周分散换向后向下流动。通常，弧面的直径为第二罐体200直径的1.5-2.5倍。

进一步的，在优选的实施方式中，第一罐体100、第二罐体200和进气管道300三者同轴设置，可使气流均匀分布，提高净化效率。更进一步的，第一罐体100、第二罐体200、进气管道300的直径比值为(2.0-2.5):(1.0-1.5):(0.5-0.8)，D1为0.15-0.25m，D2为0.5-0.8m。

在一具体实施方式中，第一罐体的高度包含高度为2600mm的主体段+高度为1000mm的出口段，合计3000mm，第一罐体的主体段直径为2300mm；

第二罐体的高度为2400mm，直径为1300mm；进气管道的直径为600-700mm，进气管道与第二罐体顶壁的距离为600mm，第二罐体底部与第一罐体底壁的距离为200mm；第一罐体内的水位高度为300-600mm。

水尘混合气流从进气管道300吹出一定距离后，压力会骤降，气流流速与设备内的压力以及净化效果密切相关，为了使气流的流速满足净化需求，本实用新型合理设置各结构的尺寸、位置关系，以及流体流速，在有限的设备空间内使净化效果达到最优。鉴于此，本实用新型还提供了基于上述排气净化设备的一个具体排气净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)向第一罐体100内通入压力为0.2-0.4MPa的水，在一具体实施例中为0.3MPa，使第一罐体100内的水没过第二罐体200的底部并达到0.3-0.8m的水位，水位根据水尘混合气流的进气压力确定，进气压力大则水位高，在水尘混合气流的进口处设置压力表测量压力；

(2)向布气孔板500下方的第一罐体100内中通入压力为0.6-0.8MPa的空气；

(3)将压力为4.0-4.5KPa的水尘混合气流导入进气管道300开始净化作业，净化后的气体从第一罐体100排出时压力为2.7KPa左右，压力降低的幅度不宜过大或过小，过小说明净化效果差，过大说明第一罐体内水位过高，设备工作异常。

另一方面，如图4中所示，本实用新型申请还提供了采用上述排气净化设备的除尘系统，该除尘系统中还包括水膜过滤器600，水膜过滤器用于使含尘气体在通过水膜的过程中将含尘气体中的尘粒被水膜湿润包裹形成含尘水珠，气流夹带含尘水珠形成水尘混合气流从水膜过滤器排出进入到本实用新型提供的排气净化设备进行净化。水膜过滤器600的结构可采用本申请人于2018年8月14日申请的申请号为2017215895009，名称为一种水膜过滤器及其除尘系统的专利中公开的结构。

除尘系统投产使用于山东泰安市肥城市某钢厂轧钢车间后，原先车间内弥散烟尘、油雾的情况的到根本解决，水尘混合气流进入净化设备前的含尘量为150g/m³，从排气净化设备排出时气体中含尘量低于5mg/m³。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种排气净化设备，其特征在于，包括：

第一罐体，所述第一罐体具有底壁以及自底壁向上延伸的周向侧壁，所述第一罐体的上部形成有净化气排出口，所述第一罐体的周向侧壁开设有进水口；

第二罐体，所述第二罐体置于所述第一罐体内，所述第二罐体具有顶壁以及自顶壁向下延伸的周向侧壁，所述第二罐体的周向侧壁底部与第一罐体的底壁之间的距离为D1；

进气管道，所述进气管道具有第一端口和第二端口，其第一端口自所述第一罐体的外侧底部伸入第二罐体内并朝向第二罐体的顶壁开口，第一端口与第二罐体的顶壁之间的距离为D2。

2.根据权利要求1所述的排气净化设备，其特征在于，所述第一罐体的周向侧壁内表面和/或所述第二罐体的周向侧壁外表面设置有挡板；

所述挡板的上部固定于所述第一罐体的周向侧壁内表面，下部向第二罐体的周向侧壁倾斜；或者，所述挡板的上部固定于所述第二罐体的周向侧壁外表面，下部向第一罐体的周向侧壁倾斜。

3.根据权利要求1所述的排气净化设备，其特征在于，所述进气管道竖向设置，进气管道的侧壁开设有与水尘混合气流导通的进气口，进气管道的第二端口设置有排液阀。

4.根据权利要求1所述的排气净化设备，其特征在于，所述第一罐体的侧壁下部开设有至少一个溢流口，各溢流口沿竖向排布，各溢流口设置有溢流阀。

5.根据权利要求4所述的排气净化设备，其特征在于，还包括：

设置在所述第一罐体内侧底部的环形的布气孔板，所述布气孔板的上开设有通气孔，所述布气孔板的外侧和内侧边缘分别与第一罐体的侧壁和进气管道的侧壁连接；

压缩空气进气管，所述压缩空气进气管伸入布气孔板下方的第一罐体内，所述压缩空气进气管与一定压力的气源导通。

6.根据权利要求1所述的排气净化设备，其特征在于，所述进气管道的第一端口与一锥形筒连接，锥形筒的直径自下向上缩小。

7.根据权利要求1所述的排气净化设备，其特征在于，所述第二罐体的顶壁设置为向下弯曲的弧面形状，弧面的直径为第二罐体直径的1.5-2.5倍。

8.根据权利要求1所述的排气净化设备，其特征在于，所述第一罐体、第二罐体和进气管道三者同轴设置，第一罐体、第二罐体、进气管道的直径比值为(2.0-2.5):(1.0-1.5):(0.5-0.8)，D1为0.15-0.25m，D2为0.5-0.8m。

9.根据权利要求1所述的排气净化设备，其特征在于，所述进水口的进水方向沿第一罐体的切线方向。

10.一种除尘系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的排气净化设备，还包括水膜过滤器，所述水膜过滤器用于使含尘气体在通过水膜的过程中使含尘气体中的尘粒被水膜湿润包裹，形成水尘混合气流。

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