煙氣深度除塵除霧節水單元及由其組成的裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種煙氣深度除塵除霧節水單元及由其組成的裝置，所述單元包括：冷卻撞擊室、喉道、凝并室和濾清室，所述煙氣依次經過所述冷卻撞擊室、所述喉道、所述凝并室和所述濾清室；所述濾清室為管狀結構，所述濾清室的一端與所述凝并室的大端連通，在該濾清室內水汽和粉塵形成的顆粒經離心力的作用旋轉至所述濾清室的桶壁后被分離回收、煙氣經深度凈化后被排出。本發明的技術方案降低了操作難度，更換時間和工作強度都大大減小，同時節約了成本。
【專利說明】
煙氣深度除塵除霧節水單元及由其組成的裝置
技術領域
[0001]本發明涉及煙氣治理領域，特別涉及一種煙氣深度除塵除霧節水單元及由其組成的裝置，尤其適用于濕法煙氣脫硫領域。
【背景技術】
[0002]“十二五”末期，隨著國家最新一批煙氣治理標準的實施，對煙氣治理的環保技術提出更高的要求。在大氣污染治理方面，為了積極響應國家的號召，解決霧霾等現實突出的環境問題，電力、冶金等行業提出了 “超低排放”和“近零排放”的要求。
[0003]為了滿足環保要求，目前大部分都配置了煙氣凈化裝置進行煙氣的凈化，比如脫硫、脫硝、除塵等，其中，脫硫工藝較常用的是濕法脫硫技術，而脫硫工段往往都放在整個凈化流程的末端，因此隨著環保要求的進一步提高，就需要對脫硫后的濕煙氣進行深度處理。
[0004]濕法脫硫的煙氣往往存在以下問題:1、煙氣為飽和濕煙氣，帶出大量水氣，造成水資源的浪費；2、微細顆粒無法去除，造成粉塵排放無法滿足超低排放要求;3、煙氣中含有S03，在粉塵超標特別是微細粉塵超標的情況下，形成氣溶膠，造成煙羽拖延過長，造成“景觀污染”。
[0005]目前的解決方案基本采用脫硫后增設濕式電除塵裝置。但是濕式電除塵存在以下問題:1、體積龐大，投資費用高、改造難度大;2、系統容易堵塞，需要大量沖洗水，運維難度大。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種煙氣深度除塵除霧節水單元及由其組成的裝置，以至少解決現有技術中存在的上述問題。
[0007]為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0008]—種煙氣深度除塵除霧節水單元，所述煙氣含有粉塵，包括:冷卻撞擊室、喉道、凝并室和濾清室，所述煙氣依次經過所述冷卻撞擊室、所述喉道、所述凝并室和所述濾清室，其中，所述煙氣在進入所述冷卻撞擊室之前經過增濕處理，所述煙氣在經過增濕處理后含有水汽;所述冷卻撞擊室為中空結構，在所述冷卻撞擊室中水汽在粉塵表面凝聚并長大;所述喉道為管狀結構，所述喉道的一端與所述冷卻撞擊室的一端連通，在該喉道內水汽和粉塵形成的顆粒繼續長大;所述凝并室為錐管狀結構，所述凝并室的小端與所述喉道的另一端連通，在該凝并室內水汽和粉塵形成的顆粒繼續長大;所述濾清室為管狀結構，所述濾清室的一端與所述凝并室的大端連通，在該濾清室內水汽和粉塵形成的顆粒經離心力的作用旋轉至所述濾清室的桶壁后被分離回收、煙氣經深度凈化后被排出。
[0009]進一步地，在上述煙氣深度除塵除霧節水單元中，在所述凝并室內設有第一霧化噴嘴，用于噴出水以對煙氣中易溶于水的污染物進行吸收。
[0010]進一步地，在上述煙氣深度除塵除霧節水單元中，所述濾清室具有離心脫水器，所述離心脫水器由葉片、外桶和內導流組成，所述外桶的內部中空，所述內導流設置在所述外桶的中心部，所述葉片與所述內導流連接并置于所述外桶內。
[0011]進一步地，在上述煙氣深度除塵除霧節水單元中，所述濾清室還設置有排水口，所述排水口設置在桶壁上，所述排水口設置1-6個，所述排水口用于將水汽和粉塵形成的顆粒排出所述濾清室。
[0012]進一步地，在上述煙氣深度除塵除霧節水單元中，所述濾清室的另一端還設置有收水器，用于收集未從所述排水口排出的水汽和粉塵形成的顆粒。
[0013]進一步地，在上述煙氣深度除塵除霧節水單元中，所述濾清室設置有二個所述離心脫水器，所述二個離心脫水器在所述煙氣的通路上依次設置。
[0014]進一步地，在上述煙氣深度除塵除霧節水單元中，所述煙氣在進入所述冷卻撞擊室之前由第二霧化噴嘴噴出水以進行增濕處理，所述第二霧化噴嘴設置于所述冷卻撞擊室前方的0.3m-lm處。
[0015]進一步地，在上述煙氣深度除塵除霧節水單元中，所述凝并室的錐管狀結構的錐管的頂角角度為1° _30°。
[0016]進一步地，在上述煙氣深度除塵除霧節水單元中，所述冷卻撞擊室為錐管狀結構，所述冷卻撞擊室的小端與所述喉道的一端連通，所述錐管的頂角為θ，30<θ<90°。
[0017]另一方面，本發明還提供了一種煙氣深度除塵除霧節水裝置，所述裝置由多個單元組合而成，所述單元為權利要求1-9中任一項所述的煙氣深度除塵除霧節水單元。
[0018]分析可知，本發明公開一種煙氣深度除塵除霧節水單元及由其組成的裝置，實現了如下技術效果:
[0019]1、有冷卻、凝并過程，具有很好的除水霧效果；2、設計收水裝置，對煙氣中水汽進行回收，基本可實現脫硫系統零補水，具有強大的節水功能；3、配置吸收噴嘴，可以進一步吸收SO3等污染物，真正做到對煙氣的深度凈化;4、無運動部件，且具有自潔功能，可以做到免維護;5、裝置模塊化設置，布置靈活。
[0020]本發明的技術方案降低了操作難度，更換時間和工作強度都大大減小，同時節約了成本。
【附圖說明】
[0021]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。其中:
[0022]圖1為煙氣深度除塵除霧節水單元一實施例的示意圖；
[0023]圖2為圖1中實施例的離心脫水器的示意圖；
[0024]圖3為濾清室與收水器的連接示意圖一；
[0025]圖4為濾清室與收水器的連接示意圖二；
[0026]圖5為濾清室與收水器的連接示意圖三；
[0027]圖6為圖1中實施例的立體示意圖；
[0028]圖7為煙氣深度除塵除霧節水裝置的示意圖。
[0029]附圖標記說明:I冷卻撞擊室;2喉道;3凝并室;4內導流;5排水口； 6濾清室;7葉片；8外桶;9收水器;10第一霧化噴嘴;11第二霧化噴嘴;12離心脫水器;13連接裝置。
【具體實施方式】
[0030]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0031 ] 在本發明的描述中，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。本發明中使用的術語“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接;可以是直接相連，也可以通過中間部件間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
[0032]如圖1至圖6所示，根據本發明的實施例，提供了一種煙氣深度除塵除霧節水單元，煙氣含有粉塵，包括:冷卻撞擊室1、喉道2、凝并室3和濾清室6，煙氣依次經過冷卻撞擊室1、喉道2、凝并室3和濾清室6，其中，煙氣在進入冷卻撞擊室I之前經過增濕處理，煙氣在經過增濕處理后含有水汽;冷卻撞擊室I為中空結構，在冷卻撞擊室I中水汽在粉塵表面凝聚并長大;喉道2為管狀結構，喉道2的一端與冷卻撞擊室I的一端連通，在該喉道2內水汽和粉塵形成的顆粒繼續長大;凝并室3為錐管狀結構，凝并室3的小端與喉道2的另一端連通，在該凝并室3內水汽和粉塵形成的顆粒繼續長大;濾清室6為管狀結構，即外桶8，濾清室6的一端與凝并室3的大端連通，在該濾清室6內水汽和粉塵形成的顆粒經離心力的作用旋轉至濾清室6的桶壁后被分離回收、煙氣經深度凈化后被排出。
[0033]本發明公開的煙氣深度除塵除霧節水單元采用先進的航空航天高新技術，運用漩渦理論、渦噴發動機流動摻混原理(離心脫水器12利用的此原理)和拉法爾噴管風洞設計方法(冷卻撞擊室1、喉道2和凝并室3利用的此方法)、并結合化工凝并聚合原理研制而成(第一霧化噴嘴10和11第二霧化噴嘴利用的此原理)，對脫硫后煙氣進一步深度處理，進一步降低煙氣中SO3等易溶于水的污染物濃度、粉塵濃度、游離水含量及飽和含濕量，以較低的建設成本和運行成本滿足日益嚴格的環保要求。
[0034]進一步地，在凝并室3內設有第一霧化噴嘴10，第一霧化噴嘴10為順向(即噴嘴噴出水的方向與煙氣的流動方向相同)或逆向(即噴嘴噴出水的方向與煙氣的流動方向相反)霧化噴嘴，，噴出水用于對煙氣中易溶于水的污染物進行吸收。
[0035]進一步地，濾清室6具有離心脫水器12，離心脫水器12設置在濾清室6的前段，即煙氣進入濾清室6后先進入離心脫水器12。離心脫水器12由葉片7、外桶8和內導流4組成，外桶8的內部中空，內導流4設置在外桶8的中心部，葉片7與內導流4連接并置于外桶內。離心脫水器12的外桶8可以為濾清室6的管狀結構(即外桶8)的一部分，也可以與濾清室6的外桶8是兩個分離的個體然后將二者連接在一起使用，本發明對此不做限定。濾清室6還設置有排水口 5，排水口 5設置在外桶8的桶壁上，開口方向為徑向，排水口 5優選設置1-6個，多個排水口 5沿外桶8的周向依次設置，排水口 5用于將水汽和粉塵形成的顆粒排出濾清室6。排水口 5優選在外桶8的桶壁上軸向設置，其可以為矩形，此時排水口的長邊與軸向平行，能夠有效的將濾清室6內壁上的水流導出。排水口 5的兩端距離外桶8桶壁的兩端中近的一端的距離為50?200mm。內導流4在先接觸煙氣的一端是封閉的，即煙氣不能直接穿過內導流4向濾清室6的后段運行、煙氣必須通過葉片7的旋轉分離后才能向濾清室6的后段運行。
[0036]內導流4優選在先接觸煙氣的一端和另一端均為錐狀結構，其中心斷面為角狀(15-60°)或拋物線形，總體看內導流4呈梭型;在其他應用中，內導流4的另一端也可做成平面型，但是如果先接觸煙氣的一端為平面型，氣體會在這個位置形成漩渦，增加阻力。
[0037]煙氣通過離心脫水器12時，煙氣被強制旋轉，在離心力的作用下，煙氣中的顆粒(包括粉塵、液滴)被甩到濾清室6的外桶8的內壁上，使得煙氣中的顆粒分離出來，分離出來的顆粒匯集成水流，通過排水口5排出單元，回收循環利用。深度凈化后的煙氣最終排至煙囪。
[0038]葉片7是根據空氣動力學原理制作的特殊曲線。葉片7的數量可設置為4?16片(根據使用環境確定，比如，6片、8片、10片、15片等)。使用環境包括煙氣量、可利用的風壓、葉片7的加工工藝以及現場的布局空間等綜合因素決定的。葉片7根據加工工藝的要求主要分類三類:平板型、螺旋型、拋物線形。平板型有利于與焊接加工，適合少量加工成型；螺旋形適合煙氣常規流速的情況下，用模具成型，模具比較簡單;拋物線形適合煙氣高流速的情況下，用模具成型，模具比較復雜。
[0039]進一步地，濾清室6設置有二個離心脫水器12，二個離心脫水器12在煙氣的通路上依次設置，即在濾清室6的前段設置有一個離心脫水器12、在在濾清室6的中段還設置有另外一個離心脫水器12，二個離心脫水器12可以對煙氣進行更好的凈化。
[0040]進一步地，濾清室6的另一端即后段還設置有收水器9，收水器9為環形結構，用于收集未從排水口 5排出的水汽和粉塵形成的顆粒。收水器9可以防止分離到外桶8的桶壁且未經過排水口5排出的水和粉塵形成的顆粒隨煙氣帶出，即收水器9對沿著外桶8的桶壁流動的顆粒先進行收集并阻擋其運動到其他的地方。水汽和粉塵形成的顆粒從煙氣分離后會附著在外桶8的桶壁上，桶壁上的水汽跟隨氣流的流向流動，大部分的水汽會通過排水口 5排出，有少部分的水汽會繼續跟隨氣體的流向流動，為防止這部分水汽被氣體帶走，在煙氣出口處設置環形結構的收水器9攔截，攔截下的水汽從收水器9與濾清室6之間的間隙處流出，使桶壁上的水汽不會被凈化后的氣體帶出。濾清室6與收水器9的連接可選用以下三種方式:
[0041 ]第一種方式，如圖3所示，中間的三路箭頭是氣體流向，左右兩邊的箭頭是水汽和粉塵形成的顆粒的流向。水汽和粉塵形成的顆粒從濾清室6出口進入收水器9的范圍受到一定的限制，即濾清室6的出口大于收水器9的氣體的進口(上述出口與進口的比較指的是出口的內徑與進口的外徑之間的比較)，煙氣流速有略微的變化。因煙氣流速的變化會導致壓力的增加，從而會增加系統阻力，所以這種設置方式對煙氣流速變化的影響微小，進而對系統阻力的影響不大；
[0042]第二種方式，如圖4所示，水汽和粉塵形成的顆粒從濾清室6出口進入收水器9的范圍幾乎沒有限制，即濾清室6的出口大于收水器9的的氣體進口(上述出口與進口的比較指的是出口的內徑與進口的外徑之間的比較)，顆粒的出口范圍為360°，煙氣流速變化較大。因這種設置方式對煙氣流速變化的影響微小，進而對系統阻力的影響較大；
[0043]第三種方式，如圖5所示，水汽和粉塵形成的顆粒從濾清室6出口進入收水器9的范圍沒有限制，由于濾清室6的出口處的桶壁設置為有斜度的，有斜度部分的出口的小端與收水器9的氣體進口的大小基本一致、出口的大端大于收水器9的氣體進口(上述出口與進口的比較指的是出口的內徑與進口的外徑之間的比較)，顆粒的出口范圍為360°。但是由于濾清室6的出口處的桶壁設置為有斜度的，所以煙氣流速基本沒有變化，但此種方式的濾清室6不適于模具加工，還需要將濾清室6與收水器9之間進行密封。
[0044]進一步地，煙氣在進入冷卻撞擊室I之前由第二霧化噴嘴11噴出水以進行增濕處理，第二霧化噴嘴11設置于冷卻撞擊室I前方的0.3m-lm處。煙氣在經過增濕處理后含有水汽，水汽在粉塵表面凝聚并長大，有利于凈化煙氣。
[0045]進一步地，凝并室3的錐管狀結構的錐管的頂角角度為1°_30°，有利于水汽和粉塵形成的顆粒繼續長大。
[0046]進一步地，冷卻撞擊室I為錐管狀結構，冷卻撞擊室I的小端與喉道2的一端連通，錐管的頂角為θ，30<θ<90°。同時冷卻撞擊室I也可做成正切和拋物線形式。三種方式各有優缺點:錐管狀結構阻力適中，撞擊效果好;正切狀結構阻力小，撞擊效果不好;拋物線狀結構入口阻力小，撞擊效果也可以，但出口阻力急劇增大。
[0047]進一步地，還包括廢水處理裝置，廢水處理裝置將濾清室6回收的水汽過濾后供給第一霧化噴嘴10和增濕處理(即第二霧化噴嘴11)循環使用。
[0048]本發明還公開一種煙氣深度除塵除霧節水裝置，該裝置由多個單元組合而成，單元為上述煙氣深度除塵除霧節水單元。多個煙氣深度除塵除霧節水單元通過連接裝置13組合而成煙氣深度除塵除霧節水裝置。
[0049]煙氣深度除塵除霧節水裝置，安裝于濕法脫硫后的脫硫塔內或煙道內，脫硫后的煙氣流經該裝置時，煙氣中的液滴和粉塵之間發生撞擊、冷卻和凝并，最后由細顆粒濾清室分離出來，分離液經過廢水處理裝置處理后進行回用。
[0050]經濕式脫硫塔脫硫后的煙氣進入除塵除霧節水裝置，煙氣中的微細粉塵和液滴與從第二霧化噴嘴噴出的液滴發生強烈碰撞，在冷卻撞擊室I內水汽開始在粉塵顆粒表面凝聚并長大，流經喉道2時，粉塵和液滴之間的空間進一步壓縮，增大了微細顆粒(粉塵與粉塵之間、粉塵與液滴之間、液滴與液滴之間)的碰撞幾率，微細顆粒直徑繼續增大。在凝并室3內，煙氣速度降低，溫度也開始下降，壓力開始回升，煙氣中微細顆粒直徑進一步增大，此時在第一霧化噴嘴10(或稱吸收噴嘴)的作用下SO3等易溶于水的污染物被進一步吸收。然后煙氣進入濾清室6，在離心力的作用，煙氣中的微細顆粒(包括粉塵、液滴)被分離出來，深度凈化后的煙氣最終排至煙囪。在深度凈化過程中，由于溫度的降低，煙氣飽和含濕量降低，煙氣中的飽和蒸汽部分析出，在通過配套的廢水處理裝置過濾后供給吸收和第二霧化噴嘴11循環使用。
[0051 ]該裝置材質選擇靈活，可以采用金屬或非金屬;該裝置為單元模塊化設計，根據處理煙氣流量，選擇合適數量的煙氣深度除塵除霧節水單元進行并列排布的方式總裝配置，該裝置布置方式靈活，可以有以下布置方式:塔頂式、水平煙道式、垂直出口煙道式等。
[0052]塔頂式:主要是應用于脫硫煙囪在塔頂的情況，特別是在改造項目中需要考慮安裝空間的問題。
[0053]水平煙道式:這種方式主要是用于煙氣經過脫硫塔后從脫硫塔頂部引出，經過一段水平煙道然后進入脫硫煙囪的情況。這種方式設備獨立施工，對塔無破壞，安全性高。
[0054]垂直出口煙道式:這種方式主要是用于煙氣經過脫硫塔后從脫硫塔頂部引出，經過一段豎直向下的煙道然后進入脫硫煙囪的情況。這種方式備獨立施工，對塔無破壞，安全性高，并且更有利于對離心脫水器12中的水的收集。
[0055]從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果:
[0056]1、有冷卻、凝并過程，具有很好的除水霧效果；
[0057]2、設計收水器，對煙氣中水汽進行回收，基本可實現脫硫系統零補水，具有強大的節水功能；
[0058]3、配置吸收噴嘴，可以進一步吸收SO3等污染物，真正做到對煙氣的深度凈化；
[0059]4、無運動部件，且具有自潔功能，可以做到免維護；
[0060]5、裝置模塊化設置，布置靈活。
[0061]以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種煙氣深度除塵除霧節水單元，所述煙氣含有粉塵，其特征在于，包括:冷卻撞擊室、喉道、凝并室和濾清室，所述煙氣依次經過所述冷卻撞擊室、所述喉道、所述凝并室和所述濾清室，其中， 所述煙氣在進入所述冷卻撞擊室之前經過增濕處理，所述煙氣在經過增濕處理后含有水汽； 所述冷卻撞擊室為中空結構，在所述冷卻撞擊室中水汽在粉塵表面凝聚并長大； 所述喉道為管狀結構，所述喉道的一端與所述冷卻撞擊室的一端連通，在該喉道內水汽和粉塵形成的顆粒繼續長大； 所述凝并室為錐管狀結構，所述凝并室的小端與所述喉道的另一端連通，在該凝并室內水汽和粉塵形成的顆粒繼續長大； 所述濾清室為管狀結構，所述濾清室的一端與所述凝并室的大端連通，在該濾清室內水汽和粉塵形成的顆粒經離心力的作用旋轉至所述濾清室的桶壁后被分離回收、煙氣經深度凈化后被排出。2.根據權利要求1所述的煙氣深度除塵除霧節水單元，其特征在于，在所述凝并室內設有第一霧化噴嘴，用于噴出水以對煙氣中易溶于水的污染物進行吸收。3.根據權利要求1所述的煙氣深度除塵除霧節水單元，其特征在于，所述濾清室具有離心脫水器，所述離心脫水器由葉片、外桶和內導流組成，所述外桶的內部中空，所述內導流設置在所述外桶的中心部，所述葉片與所述內導流連接并置于所述外桶內。4.根據權利要求3所述的煙氣深度除塵除霧節水單元，其特征在于，所述濾清室還設置有排水口，所述排水口設置在桶壁上，所述排水口設置1-6個，所述排水口用于將水汽和粉塵形成的顆粒排出所述濾清室。5.根據權利要求4所述的煙氣深度除塵除霧節水單元，其特征在于，所述濾清室的另一端還設置有收水器，用于收集未從所述排水口排出的水汽和粉塵形成的顆粒。6.根據權利要求3所述的煙氣深度除塵除霧節水單元，其特征在于，所述濾清室設置有二個所述離心脫水器，所述二個離心脫水器在所述煙氣的通路上依次設置。7.根據權利要求1所述的煙氣深度除塵除霧節水單元，其特征在于，所述煙氣在進入所述冷卻撞擊室之前由第二霧化噴嘴噴出水以進行增濕處理，所述第二霧化噴嘴設置于所述冷卻撞擊室前方的0.3m-lm處。8.根據權利要求1所述的煙氣深度除塵除霧節水單元，其特征在于，所述凝并室的錐管狀結構的錐管的頂角角度為1°-30°。9.根據權利要求1所述的煙氣深度除塵除霧節水單元，其特征在于，所述冷卻撞擊室為錐管狀結構，所述冷卻撞擊室的小端與所述喉道的一端連通，所述錐管的頂角為θ，30<θ<90。。10.一種煙氣深度除塵除霧節水裝置，其特征在于，所述裝置由多個單元組合而成，所述單元為權利要求1-9中任一項所述的煙氣深度除塵除霧節水單元。
【文檔編號】B01D51/02GK105999976SQ201610625847
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月2日
【發明人】劉國鋒, 鄧松林, 孫艷紅, 徐增強
【申請人】北京中航泰達環保科技股份有限公司