專利名稱：一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型專利屬于環境工程中廢氣處理設備領域，該設備可以做為一般濕法高效除塵器使用，如果加入堿性劑即可脫硫脫氮又可以消煙除塵。在一個設備內完成了3級消煙除塵脫硫脫氮，氣液分離，固液分離三個功能。污水循環使用，補充鍋爐堿性污水，基本上不用新鮮水。調節鼓風機和引風機的風量達到二者最優化，使鍋爐爐膛內在微負壓下運行。因此，該設備結構緊湊，占地少，造價低，操作方便，除塵效率＞97％，脫硫效率80～95％，脫氮效率50～70％，林格曼黑度＜1級。并且節能、運行費用低等優點。因此，該設備應用范圍特別廣，它最適應處理各種規格、類型的鍋爐煙氣，工業上各種規格、類型的窯爐、沖天爐等煙氣，以及化工、冶金、礦山、建材等行業所產生的各種含塵廢氣治理。
目前，世界各國正在不同程度地高速發展工農業生產，同時也給環境帶來了嚴重污染，直接影響人們的身體健康，阻礙了工農業的生產，甚至破壞了生產。尤其最近幾年，二氧化硫和氮氧化物不斷地繼續大量排放，造成世界各地不同程度地降酸雨，大量農作物減產甚至枯死。二氧化硫和氮氧化物主要來源于燃煤過程。因此，解決燃煤鍋爐、窯爐消煙除塵脫硫脫氮是當前世界各國環境專家急待研究的課題。并且還要解決設備的腐蝕、占地少、造價低、運行費低、管理方便等問題，這就給環境專家帶來難題。在發達的國家，除塵脫硫裝置專利技術比較多，主要對65噸/時以上有除塵裝置的電站鍋爐和供熱鍋爐。我國35噸/時以下的鍋爐占全國總臺數的85％，其中有除塵裝置的約30％，在這方面的專利國外還沒有。本專利技術的目的為我國中小型鍋爐、窯爐進行消煙除塵脫硫脫氮做出貢獻。
圖1為北京市航天銀燕環保工程公司生產的YSC型除塵脫硫裝置，它曾榮獲國家環保總局下達的“對全國中小型鍋爐除塵脫硫工藝及設備的篩選與評價”研究課題的第一名。脫硫效率為74.1％，除塵效率為95.0％。其工作原理為利用污水泵[2]將脫硫劑從溶液貯槽[1]中吸入并通過一排噴淋管束噴入煙氣進口。利用引風機[8]的動力將煙氣由鍋爐內抽入煙道，煙氣與噴淋管束噴出脫硫劑相遇，在此處進行化學反應，除去煙氣中的二氧化硫和粉塵。煙氣繼續向下運動到達除塵脫硫裝置[3]內的液面，又將液面激起浪花，再一次的氣液接觸進行除塵脫硫。煙氣從檔水板[7]上通過轉而向下，再經水幕板[6]向下運動，繞過三角形檔水帽向上到氣水分離器[5]，進行氣液分離，凈化后的煙氣由引風機[8]吸入，并排入煙囪。除塵脫硫裝置[3]的底部為貯灰斗，一定時間打開閥門使濕灰排入灰斗[9]中，再用小車運走。除塵脫硫裝置中多余的脫硫劑由排水管[4]排入溶液貯槽[1]中。
圖2為北京重型電機廠生產的噴淋式除塵脫硫工藝。從鍋爐來的煙氣由切線方向進入噴淋塔[12]的下部，大的粉塵由于離心力的作用而甩向塔壁，被噴淋在塔壁上的脫硫液帶入沉淀池[11]中，用污水泵[13]吸入沉淀池上清液打入灰水分離器[14]中，為防止噴咀堵塞，再一步除去微塵。凈化后脫硫液流入污水池[16]中，同時石灰溶解槽[15]的堿性石灰乳也流入污水池[16]中，利用污水泵[17]將脫硫液打入噴淋塔的上部，一股噴淋，一股延切線向下旋轉與底部上來的煙氣進行充分接觸達到除塵脫硫的目的。沉淀池的濕灰和石灰溶解槽中的石灰渣定期運走。凈化后的煙氣由引風機[18]吸入并排入煙囪。
從圖1和圖2可以看出噴淋塔和除塵脫硫裝置的占地面積大，這類設備上升流速小于1.5米/秒，以防煙氣將水滴帶出降低除塵效率。雖然煙氣以切線方向進入，由于直徑大而離心力小，又不能將細粉塵甩向塔壁而去除。因此這類設備以原理而論就不可能除塵效率很高。還有一個共同的問題是為了使噴淋下來的粉塵與水很好的分離，必須建一個造價較高的混凝土沉淀池，而沉下來的濕灰用抓斗機抓出運走，浪費人力和物力。另一個問題是設備多、占地大、工程費用多，必然加重企業負擔，限制環境事業發展。因此尋找一個效率高、占地少又經濟的工藝和設備是很必要的。
本實用新型專利的目的，旨在解決上述難點，提出一種一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置以及該裝置的配套工藝流程，如圖3所示。從鍋爐出來的煙氣進入文丘里管[21]，用污水泵[24]將沉淀池[23]中含堿性的上清液打入文丘里管喉部上方，由于喉部斷面小而氣速大，使上清液形成霧狀而捕集粉塵，同時堿性液與煙氣中的二氧化硫和氮氧化物進行中和反應而達到脫硫脫氮的目的，堿性液中的藥劑來源于石灰乳槽[25]，定期將堿性液石灰乳用污水泵補充到沉淀池中。完成1級消煙除塵脫硫脫氮。煙氣繼續向下運動，當到達沖擊室[22]內的堿性液液面時，又濺起水花形成霧狀進行2級消煙除塵脫硫脫氮。然后帶著水霧的煙氣穿過通道進入氣液分離室[26]的下部，在下部進行3級消煙除塵脫硫脫氮，煙氣再旋轉向上進行氣液分離，凈化后的煙氣由引風機[28]吸入后排到煙囪。氣液分離后的堿性液流入沉淀池內進行固液分離，上清液由污水泵再次吸入并打到文丘里管循環使用。沉淀的粉塵和中和反應時生成的鹽類定期打開閥門用小車將濕灰運走。在運行前首先將堿性液灌滿沉淀池，是由污水泵[24]的吸水管上下兩個閥門完成，當向沉淀池灌堿性液或工作一段時間后沉淀池內堿性液下降時，打開吸水管下部閥門，關閉上面閥門來完成。一般正常工作時打開上部閥門關閉下面閥門。[27]為溢流管。
一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置及配套工藝流程，是綜合考慮節省運行費和提高鍋爐熱效率而設計的，充分利用鍋爐房產生的堿性污水和堿性液循環使用，達到石灰乳充分用盡，基本不用自來水，來達到節省運行費的目的。調節鍋爐的鼓風機和引風機的風量達到兩者的最優化，使鍋爐內在微負壓下運行，減少運行中的熱損失，提高鍋爐熱效率。
本實用新型的特點①節能、運行費用低；②工藝流程簡單、設備少、占地少、造價低；③消煙除塵脫硫脫氮效率高；④排灰簡單、節省人力物力；⑤設備易商品化，施工簡單縮短工期。本實用新型所以有這些優點，關鍵在于一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置的結構，如圖4所示，下面還要詳細介紹。
附圖1為YSC型除塵脫硫裝置工藝；附圖2為噴淋式除塵脫硫工藝；附圖3為一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置工藝；附圖4為一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置立面與平面結構示意圖；附圖5為一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置分開式的立面與平面結構示意圖；附圖6為噴霧器的結構示意圖。
結合圖4將進一步描寫本實用新型的結構。本實用新型的動力為引風機，它聯接已處理干凈的煙氣排放法蘭[37]，來抽吸鍋爐煙氣。鍋爐煙氣先進入文丘里管[32]的小斷面喉部，并以30～60米/秒高速氣流通過，同時用污水泵將沉淀池上部出水口[34]的上清液打入喉部的噴霧器[31]，在高速氣流下形成比微塵大150倍左右的霧滴來捕集微塵，在此同時堿性液與煙氣中的二氧化硫和氮氧化物起中和反應生成鹽類，完成了1級消煙除塵脫硫脫氮的目的。脫硫脫氮效率和堿性液與二氧化硫和氮氧化物的接觸面積及時間有關，經實驗證明必須有1.0秒左右時間才能達到95％左右的脫硫脫氮效率，因此必須進行2級和3級脫硫脫氮。經1級消煙除塵脫硫脫氮后的煙氣繼續向下運動，當到達沖擊室[33]時，以15～30米/秒速度沖擊150～300毫米深的堿性液的液面，濺起水霧，使煙氣中的微塵和二氧化硫氮氧化物又一次的充分混合、捕集和反應，達到2級消煙除塵脫硫脫氮的目的。然后帶水霧的煙氣穿過通道以切線方向并與水平面向下傾角為10-30°角進入旋流室[39]的下部，以15～30米/秒速度再一次卷起水霧，使煙氣中的微塵和二氧化硫氮氧化物進行充分的中和反應，達到3級消煙除塵脫硫脫氮的目的。煙氣繼續向上旋轉運動，以5～10米/秒速度旋轉離心將大的霧滴分離，此過程是由氣液分離室[38]完成。干凈的煙氣通過排放法蘭[37]用引風機排進煙囟。在旋流室和氣液分離室中的堿性液向下流入降液管[41]，進入沉淀池[36]下部的反射板[42]，堿性液向四周擴散，粉塵沉降在沉淀池底部，打開閥門[43]定期用小車將濕灰運走。在向四周擴散的堿性液向上以0.2～1.0毫米/秒向上流動，微塵再一次沉降，凈化的堿性液上升，最后由污水泵通過出水口[34]，打入噴霧器[31]，達到堿性液循環使用，節省水和堿性劑，又無二次污染。堿性液在運行前必須灌滿沉淀池，[40]為溢流口，防止堿性液向四周流濺。
在處理煙氣量60000米3/小時以下時，用圖4結構。煙氣量再大時，噴入堿性液大、沉淀池大、粉塵也多，圖4結構不適宜。可做成混凝土結構沉淀池放在室外，利用機械除灰，如圖5所示。
結合圖5將進一步描寫本實用新型結構。
從圖4和圖5對照來看，不同之處有三點①將圖4中旋流室[39]與沉淀池[36]分開，變成圖5中旋流室[59]與沉淀池[56]的形式。
②將圖4中的垂直降液管[41]改成圖5中傾斜降液管[61]，并從沉淀池[56]底部穿過。
③圖5中沉淀池[56]的一側設一個挖灰室，可用機械挖灰。
1級消煙除塵脫硫脫氮的效率的高低，關鍵在于噴霧器噴出的水滴要小而均勻，粉塵不堵塞噴孔和噴咀，本專利可以達到上述要求。
結合圖6將進一步描寫實用新型噴霧器噴出的水滴要小而均勻，粉塵不堵塞噴孔和噴咀，本專利可以達到上述要求。
結合圖6將進一步描寫實用新型噴霧器結構。
污水泵的出水口與法蘭[71]聯接，堿性液通過短管[72]和彎頭[73]進入噴咀[75]，在噴咀上部平均分布8～24個噴孔，每個噴孔直徑為4～10毫米，堿性液從噴孔向四周噴射。噴咀[75]的直徑一般為8～30毫米，由于粉塵的密度大，慣性大，粉塵從噴咀噴出而不堵塞噴孔。噴咀噴出的堿性液撞擊到反射板[76]而向四周飛濺。噴咀的中心對應反射板中心的園錐，園錐坡度為45度，園錐底部直徑為15～50毫米。噴咀與反射板之間用4根鐵棍[74]焊接。噴孔的個數，噴孔和噴咀直徑大小，由噴入的堿性液確定。
本實用新型經實驗表明除塵效率＞97，林格曼黑度小于1級，脫硫效率達80～95％，脫氮效率達50～70％。在煙氣處理量、除塵效率、脫硫效率相同時，本專利的總工程費用比YSC型除塵脫硫裝置工藝降低30％，比噴淋式除塵脫硫工藝降低40％；本專利在消煙除塵脫硫脫氮方面比YSC型除塵脫硫裝置工藝，除塵效率高3～5％，脫硫效率高10～15％。比噴淋式除塵脫硫工藝，除塵效率高5～10％，脫硫效率高8～16％，并且上面兩種工藝不能脫氮；在占地面積上本專利是YSC型除塵脫硫裝置工藝的60％，是噴淋式除塵脫硫工藝的40％；并且排濕灰簡單、節省人力物力；本專利易商品化，施工安裝方便，周期短，節能和節省運行費。
權利要求1．一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置，主要由文丘里管[32]、沖擊室[33]、旋流室[39]、氣液分離室[38]、沉淀池[36]五部份組成，其特征是文丘里管下面連接沖擊室，沖擊室以切線與旋流室連接，旋流室上部為氣液分離室，旋流室在沉淀池之上，將五部份構成一個整體。
2．根據權利要求1所述一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置，其特征是噴霧器[31]位于文丘里管中心，噴霧器主要由噴孔，噴咀和反射板組成，在噴咀[75]的一個橫斷面上均勻布置噴孔，噴咀中心對準底部反射板[76]中心的園錐。
3．根據權利要求1所述一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置，其特征是氣液分離室下端直徑比上端直徑小20％。
專利摘要一種一體化消煙除塵脫硫脫氮節能裝置,屬于環境工程中的廢氣處理設備領域。其特點是文丘里管下面連接沖擊室,沖擊室以切線與旋流室連接,旋流室上部為氣液分離室,旋流室在沉淀池之上,將五部分構成一個整體。本實用新型除塵脫硫脫氮效率高,占地少、造價低、操作方便。應用范圍廣,最適宜處理工業上各種規格、類型的鍋爐、窯爐以及各行各業的含塵廢氣治理。
文檔編號B01D50/00GK2437392SQ99217538
公開日2001年7月4日 申請日期1999年8月3日 優先權日1999年8月3日
發明者王振聲 申請人:王振聲