一種溼式高效旋流脫除細微顆粒裝置的製作方法

2023-07-01 00:17:21 1

本發明屬於除塵環境保護研究領域，具體涉及一種溼式高效旋流脫除細微顆粒裝置。

背景技術：

煤燃燒產生的SO2和可吸入顆粒物汙染是我國大氣環境的主要汙染。目前，在溼法脫硫工藝前均裝有除塵裝置，如電除塵、機械除塵及布袋除塵等，這些除塵裝置能有效去除大部分大粒徑顆粒物和部分微細粒徑顆粒物，而對PM2.5等細微顆粒脫除效率非常低且隨粒徑減小脫除效率顯著下降。此外，溼法煙氣脫硫除塵一般是水霧噴淋或水幕過濾方式，因煙氣與水霧交叉重疊過程短，接觸面積小，除塵效果受到影響。在脫硫過程中由於氣液的強烈接觸、氣液夾帶作用及多相反應的結晶析出作用，導致脫硫產物隨脫硫煙氣排出，使得煙氣在脫硫後細顆粒的排放濃度反而升高。有研究表明，在安裝有石灰石/石膏法脫硫系統的燃煤電廠煙氣出口的細顆粒大多為PM2.5，除飛灰外，還有石膏、石灰石等組分。近年，隨著霧霾天氣的頻發，PM2.5汙染對人們的健康和日常生活造成嚴重的影響，因此加強細顆粒物的控制和開發高效節能的PM脫除技術已迫在眉睫。

本發明有效運用旋流分離筒、液膜控塵和淨化裝置、環形噴霧器、旋流板洗滌板、高效脫除細微顆粒物，具有佔地面積小、工藝相對簡單、吸收劑利用率高，洗滌液能夠做到全封閉循環，沒有廢液排放，耗水量很少，系統阻力小，運行工況適應力強，且運行穩定可靠，還滿足低溫電除塵器的運行條件，能夠達到較高的煙氣淨化效果。煙氣淨化後沒有夾霧帶水現象，設備材質具有耐腐蝕性、耐磨、耐高溫的性能，運行維護簡便、使用壽命長。除塵的同時兼有脫除氣態汙染物的作用，特別適用於生產工藝本身具有水處理設備的場合。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述現有的溼法煙氣脫硫除塵工藝煙氣含有大量霧沫液滴，細顆粒脫除困難，工藝複雜，旋流板結垢堵塞、所需能耗高等問題提供一種溼式高效旋流脫除細微顆粒裝置，實現用噴霧降塵、旋流板洗滌、液膜控塵和吸附使旋流分離裝置能高效脫除細微顆粒物，運行穩定可靠。除塵機理主要有團聚沉積、液滴洗滌、液滴沉降、液滴吸附、液膜控塵和吸附以及布朗擴散、攔截、慣性碰撞、壁面擴散和重力沉降、旋流分離等機制。在煙氣排放至大氣中之前，對煙氣進行深度淨化，對煙氣中微細顆粒物、微小液滴進行脫除，進一步降低排放到大氣環境中的汙染物濃度。採用PM濃度測量儀和控制信號傳感器，實現對液體流量的自動調節，滿足排放標準的同時，增強節能效益。

本發明的技術方案是：一種溼式高效旋流脫除細微顆粒裝置包括旋流筒、若干組噴霧洗滌機構、除霧器、變頻水泵和集液池；

所述旋流筒的筒體下端設有集液池和排液口，在集液池上部的筒體切向設置矩形煙氣進口，旋流筒的筒體上端部設有煙氣出口；

所述噴霧洗滌機構包括旋流洗滌板、噴霧器和噴射液膜噴頭，所述旋流洗滌板、噴霧器和噴射液膜噴頭從下到上依次固定安裝在旋流筒的筒體內腔；

所述除霧器安裝在旋流筒的筒體內腔上部且位於煙氣出口下方；

所述變頻水泵的出水口通過管道分別與噴射液膜噴頭的進水口和噴霧器連接。

上述方案中，還包括PM濃度測量儀和控制信號傳感器；

所述PM濃度測量儀與控制信號傳感器的一端電連接，且PM濃度測量儀的探頭分別設置在煙氣進口和煙氣出口；所述控制信號傳感器的另一端與所述變頻水泵電連接；

所述控制信號傳感器根據PM濃度測量儀提供的顆粒物濃度信號，調節變頻水泵的流量。

上述方案中，還包括過濾器；所述過濾器設置在集液池的排液口與變頻水泵之間的連接的管道上。

上述方案中，所述噴射液膜噴頭包括螺紋直管、外螺紋杆、內螺紋支撐環和內螺紋擋液板；所述螺紋直管通過螺紋與供液管路連接，螺紋直管內設置內螺紋支撐環，內螺紋支撐環軸線上連有外螺紋杆，在螺紋直管端部設有中心帶有內螺紋擋液板，內螺紋擋液板與軸心線上外螺紋杆連接，通過螺紋調節內螺紋擋液板與螺紋直管端部的間隙。

上述方案中，所述旋流洗滌板包括盲板和多個旋流葉片；所述旋流葉片的一端分別安裝在盲板的圓周上。

上述方案中，所述噴霧器為環形噴霧器；所述環形噴霧器連接多個噴嘴。

進一步的，所述噴嘴為螺旋噴嘴。

上述方案中，所述變頻水泵與噴射液膜噴頭的進水口和噴霧器連接的管道上分別安裝有控制閥。

上述方案中，所述變頻水泵與最頂層噴射液膜噴頭的進水口連接的管道上設有壓力表。

上述方案中，所述除霧器採用旋流板除霧器或絲網除霧器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.本發明工藝簡單，旋流筒內煙氣呈旋流狀上升，延長了在筒內流動的路徑和時間，帶水煙氣在筒內相互作用，大大提高了被水霧捕捉概率；噴射液膜一方面使顆粒物與水膜碰撞反彈，延長了顆粒物在旋流筒內停留時間；另一方面，懸浮液膜與筒體內壁撞擊產生液滴和壁面液膜，液滴反彈到筒體內捕捉細微顆粒，部分液滴受重力作用沉降，部分液滴在離心力作用下甩向壁面，並被壁面液膜潤溼捕集。

2.在懸浮液膜形成的封閉體內設置環形噴霧器和旋流洗滌板，噴霧產生的霧滴和液膜噴頭產生的液滴與旋流葉片接觸產生液膜，利用液體碰撞、粘附、凝聚的原理，在旋流板葉片上形成液膜，當含塵氣流經過旋流葉片時可與液膜再次作用，進一步提高淨化效率；當噴液量較大時，在旋流板上形成液池，含塵氣流經過旋流板後進入旋流洗滌池，形成大量氣泡，氣泡夾帶顆粒物與洗滌液充分作用，進一步提高淨化效率。

3.通過多種捕集機制使得不同粒徑的顆粒物和液滴都能被有效捕集，能夠在煙氣排放至大氣前得到深度的淨化，進一步保證煙氣排放的質量。只需對現有的脫硫除塵裝置進行簡單改造，在溼法煙氣脫硫洗滌裝置內設置液膜噴頭裝置，在液膜封閉體內安裝高效噴霧裝置即可實現細微顆粒的高效脫除；本發明可有效控制溼法煙氣脫硫細顆粒和霧滴的排放，可廣泛應用於安裝有溼法煙氣脫硫系統的領域，投資運行費用低。

4.本發明適用於中小型鍋爐和相當容量工業窯爐、垃圾焚燒爐的煙氣除塵脫硫和其他有毒有害氣體的一體化淨化裝置。佔地面積小，洗滌液能夠做到全封閉循環，沒有廢液排放，耗水量很少、系統阻力小，運行工況適應力強，還滿足低溫電除塵器的運行條件，能夠達到較高的煙氣淨化效果。煙氣淨化後沒有夾霧帶水現象，設備材質具有耐腐蝕性、耐磨、耐高溫的性能，使用壽命長。

附圖說明

圖1是本發明一實施方式的整體結構示意圖；

圖2是本發明一實施方式的噴射液膜噴頭結構示意圖；

圖3是本發明一實施方式的旋流洗滌板機構示意圖。

圖中：1.煙氣進口；2.集液池；3.過濾器；4.變頻水泵；5.旋流洗滌板；501.盲板；502.旋流葉片；6.噴嘴；7.噴霧器；8.噴射液膜噴頭；801.帶螺紋直管；802.外螺紋杆；803.內螺紋支撐環；804.內螺紋擋液板；9.除霧器；10.控制閥；11.壓力表；12.煙氣出口；13.PM濃度測量儀；14.控制信號傳感器；15.旋流筒。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護範圍並不限於此。

圖1所示為本發明所述溼式高效旋流脫除細微顆粒裝置的一種實施方式，所述溼式高效旋流脫除細微顆粒裝置，包括旋流筒15、若干組噴霧洗滌機構、除霧器9、過濾器3、變頻水泵4、集液池2、PM濃度測量儀13和控制信號傳感器14。

所述旋流筒15的筒體下端設有集液池2和排液口，在集液池2上部的筒體切向設置矩形煙氣進口1，煙氣進口1與引風機連接。所述旋流筒15的筒體上端部設有煙氣出口12。所述噴霧洗滌機構包括旋流洗滌板5、噴霧器7和噴射液膜噴頭8，所述旋流洗滌板5、噴霧器7和噴射液膜噴頭8從下到上依次固定安裝在旋流筒15的筒體內腔。所述除霧器9安裝在旋流筒15的筒體內腔上部且位於煙氣出口12下方；所述變頻水泵4的出水口通過管道分別與噴射液膜噴頭8的進水口和噴霧器7連接。所述變頻水泵4為變頻汙變頻水泵。所述過濾器3設置在集液池2的排液口與變頻水泵4之間的連接的管道上。廢液經集液池2的排液口由汙變頻水泵4抽至過濾器3過濾後，再輸送至噴射液膜噴頭8和噴霧器7循環使用。所述除霧器9採用旋流板除霧器或絲網除霧器，能進一步脫除細微顆粒物，且保證煙氣淨化後沒有夾霧帶水現象。

所述PM濃度測量儀13與控制信號傳感器14的一端電連接，且PM濃度測量儀13的探頭分別設置在煙氣進口1和煙氣出口12；所述控制信號傳感器14的另一端與所述變頻水泵4電連接；所述控制信號傳感器14根據PM濃度測量儀13提供的顆粒物濃度信號，調節變頻水泵4的變頻器，實現對液體流量的自動調節，隨顆粒物濃度的降低，減小噴液量，滿足排放標準的同時，增強節能效益。

如圖2所示，所述噴射液膜噴頭8包括螺紋直管801、外螺紋杆802、內螺紋支撐環803和內螺紋擋液板804；所述螺紋直管801通過螺紋與供液管路連接，螺紋直管801內設置內螺紋支撐環803，內螺紋支撐環803軸線上連有外螺紋杆802，在螺紋直管801端部設有中心帶有內螺紋擋液板804，內螺紋擋液板804與軸心線上外螺紋杆802連接，通過螺紋調節內螺紋擋液板804與螺紋直管801端部的間隙。

如圖3所示，所述旋流洗滌板5包括盲板501和多個旋流葉片502；所述旋流葉片502的一端分別安裝在盲板501的圓周上。

旋流洗滌板5，通過設計旋流葉片502的葉片角和葉片數，經試驗分析，葉片角為15度左右，葉片數為16時，使洗滌液在旋流板上均勻分布，使旋流洗滌達到最佳除塵效果。在旋流筒15內安裝一級或多級旋流洗滌板5，煙氣在筒內旋流板葉片的導向作用下與除塵水或鹼液接觸，含塵氣體經多次撞擊表面附有流動液膜的旋流葉片和旋流板上部洗滌池後，細微顆粒物被捕集液潤溼凝聚捕集，在離心力作用下得到有效的分離，並在重力作用下落入底部集液池，所述旋流板要求防腐、耐磨、表面光滑的特性，其結構具有較好的布水特性。

所述變頻水泵4與噴射液膜噴頭8的進水口和噴霧器7連接的管道上分別安裝有控制閥10。

所述變頻水泵4與最頂層噴射液膜噴頭8的進水口連接的管道上設有壓力表11。

噴射液膜噴頭8利用射流撞擊原理，噴水時形成均勻的薄膜。在一定的水壓下，通過調節閥10調節流量，同時可以調節噴頭頂部的蓋帽，使噴射液膜達到最佳除塵效果。在旋流筒內安裝一級或數級液膜噴頭，形成多層懸浮液膜層，液膜噴射外圍尺寸和液膜厚度可以根據具體使用情況進行調節。噴射液膜噴頭8結構簡單，維修方便，成本低廉，同時便於安裝，使用壽命長。

所述噴霧器7為環形噴霧器，採用圓環連接多個噴嘴6，噴嘴6為不易堵塞的低壓旋流霧化噴嘴、螺旋噴頭或者其他能夠產生氣液旋轉提高分散效果的裝置，優選螺旋噴嘴。在有限的空間形成多個液滴密集區，在滿足脫除細顆粒物的前提下，儘量達到減少佔地面積、節約投資的目的。

本發明所述溼式高效旋流脫除細微顆粒裝置的各部件材料做耐腐處理或使用耐腐蝕材料。

本發明裝置進行溼法高效旋流脫除細微顆粒物，主要過程如下：在引風機的作用下，含塵氣流從筒體下部的煙氣進口1以切向進入旋流筒15，並沿筒壁呈螺旋式上升，粗的顆粒物在離心力作用下被甩向壁面碰撞分離。細微顆粒隨氣流繼續向上運動，首先進入旋流板洗滌區，煙氣經旋流洗滌板5加強旋轉，在筒內旋流葉片502的導向作用下與除塵水或鹼液接觸，含塵氣流撞擊表面附有流動液膜的旋流葉片502和旋流板上部洗滌池後，通過慣性碰撞、攔截、擴散等機理作用，細微顆粒物被捕集液潤溼凝聚捕集，在離心力作用下得到有效的分離，並在重力作用下落入底部集液池，達到高效脫除細顆粒物的目的。然後經過噴霧洗滌區，含塵氣流與噴霧器7噴出的水霧層相互作用，在慣性碰撞、攔截和擴散等短程機理的作用下，被潤溼凝聚的顆粒物在離心力作用下被甩向筒壁，並被壁面液膜潤溼凝聚，則在重力作用下隨液膜下流至集液池，未被捕集的細微顆粒則隨著氣流繼續向上運動。再經過噴射液膜噴頭8產生的懸浮液膜，細微顆粒受懸浮液膜控制和淨化作用，一方面，部分顆粒物與懸浮液膜接觸碰撞反彈，延長顆粒物在旋流筒內停留時間。另一方面，懸浮液膜與筒體內壁撞擊產生液滴和壁面液膜，液滴反彈到筒體內捕捉細微顆粒，部分液滴受重力作用沉降，部分液滴在離心力作用下甩向壁面，並被壁面液膜潤溼捕集。壁面液膜在重力作用下流向底部集液池。

經過一級旋流洗滌板、噴霧器、液膜控塵和吸附裝置後的煙氣繼續上升，可設計經二級或多級旋流洗滌板、噴霧器、液膜控塵和吸附，在旋流洗滌系統的上方設有單層或多層除霧器9。淨化後的煙氣經煙氣出口12排出。在旋流筒15底部設有集液池2。汙水流入筒底集液池，再經變頻汙變頻水泵4抽到過濾器3中，廢液經過濾處理後再輸送至噴液裝置循環利用。

本裝置的有益效果，與現有技術相比，採用新型溼式高效旋流脫除細微顆粒裝置，當含塵氣流經過旋流液膜時，顆粒更容易通過慣性碰撞、攔截、布朗擴散、黏附凝聚、液膜控塵和除塵、重力沉降、離心分離等作用機理被捕集，有效解決了脫除細顆粒物，併兼備吸收氣態汙染物的目的。可以處理高溫廢氣、黏性顆粒和液滴，除塵效率高。本發明可以拓展應用於各種需要淨化的外排尾氣以及再除塵等。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但並非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施例的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施例或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。