一种湿式高效旋流脱除细微颗粒装置的制作方法

本发明属于除尘环境保护研究领域，具体涉及一种湿式高效旋流脱除细微颗粒装置。

背景技术：

煤燃烧产生的SO2和可吸入颗粒物污染是我国大气环境的主要污染。目前，在湿法脱硫工艺前均装有除尘装置，如电除尘、机械除尘及布袋除尘等，这些除尘装置能有效去除大部分大粒径颗粒物和部分微细粒径颗粒物，而对PM2.5等细微颗粒脱除效率非常低且随粒径减小脱除效率显著下降。此外，湿法烟气脱硫除尘一般是水雾喷淋或水幕过滤方式，因烟气与水雾交叉重叠过程短，接触面积小，除尘效果受到影响。在脱硫过程中由于气液的强烈接触、气液夹带作用及多相反应的结晶析出作用，导致脱硫产物随脱硫烟气排出，使得烟气在脱硫后细颗粒的排放浓度反而升高。有研究表明，在安装有石灰石/石膏法脱硫系统的燃煤电厂烟气出口的细颗粒大多为PM2.5，除飞灰外，还有石膏、石灰石等组分。近年，随着雾霾天气的频发，PM2.5污染对人们的健康和日常生活造成严重的影响，因此加强细颗粒物的控制和开发高效节能的PM脱除技术已迫在眉睫。

本发明有效运用旋流分离筒、液膜控尘和净化装置、环形喷雾器、旋流板洗涤板、高效脱除细微颗粒物，具有占地面积小、工艺相对简单、吸收剂利用率高，洗涤液能够做到全封闭循环，没有废液排放，耗水量很少，系统阻力小，运行工况适应力强，且运行稳定可靠，还满足低温电除尘器的运行条件，能够达到较高的烟气净化效果。烟气净化后没有夹雾带水现象，设备材质具有耐腐蚀性、耐磨、耐高温的性能，运行维护简便、使用寿命长。除尘的同时兼有脱除气态污染物的作用，特别适用于生产工艺本身具有水处理设备的场合。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有的湿法烟气脱硫除尘工艺烟气含有大量雾沫液滴，细颗粒脱除困难，工艺复杂，旋流板结垢堵塞、所需能耗高等问题提供一种湿式高效旋流脱除细微颗粒装置，实现用喷雾降尘、旋流板洗涤、液膜控尘和吸附使旋流分离装置能高效脱除细微颗粒物，运行稳定可靠。除尘机理主要有团聚沉积、液滴洗涤、液滴沉降、液滴吸附、液膜控尘和吸附以及布朗扩散、拦截、惯性碰撞、壁面扩散和重力沉降、旋流分离等机制。在烟气排放至大气中之前，对烟气进行深度净化，对烟气中微细颗粒物、微小液滴进行脱除，进一步降低排放到大气环境中的污染物浓度。采用PM浓度测量仪和控制信号传感器，实现对液体流量的自动调节，满足排放标准的同时，增强节能效益。

本发明的技术方案是：一种湿式高效旋流脱除细微颗粒装置包括旋流筒、若干组喷雾洗涤机构、除雾器、变频水泵和集液池；

所述旋流筒的筒体下端设有集液池和排液口，在集液池上部的筒体切向设置矩形烟气进口，旋流筒的筒体上端部设有烟气出口；

所述喷雾洗涤机构包括旋流洗涤板、喷雾器和喷射液膜喷头，所述旋流洗涤板、喷雾器和喷射液膜喷头从下到上依次固定安装在旋流筒的筒体内腔；

所述除雾器安装在旋流筒的筒体内腔上部且位于烟气出口下方；

所述变频水泵的出水口通过管道分别与喷射液膜喷头的进水口和喷雾器连接。

上述方案中，还包括PM浓度测量仪和控制信号传感器；

所述PM浓度测量仪与控制信号传感器的一端电连接，且PM浓度测量仪的探头分别设置在烟气进口和烟气出口；所述控制信号传感器的另一端与所述变频水泵电连接；

所述控制信号传感器根据PM浓度测量仪提供的颗粒物浓度信号，调节变频水泵的流量。

上述方案中，还包括过滤器；所述过滤器设置在集液池的排液口与变频水泵之间的连接的管道上。

上述方案中，所述喷射液膜喷头包括螺纹直管、外螺纹杆、内螺纹支撑环和内螺纹挡液板；所述螺纹直管通过螺纹与供液管路连接，螺纹直管内设置內螺纹支撑环，內螺纹支撑环轴线上连有外螺纹杆，在螺纹直管端部设有中心带有内螺纹挡液板，内螺纹挡液板与轴心线上外螺纹杆连接，通过螺纹调节内螺纹挡液板与螺纹直管端部的间隙。

上述方案中，所述旋流洗涤板包括盲板和多个旋流叶片；所述旋流叶片的一端分别安装在盲板的圆周上。

上述方案中，所述喷雾器为环形喷雾器；所述环形喷雾器连接多个喷嘴。

进一步的，所述喷嘴为螺旋喷嘴。

上述方案中，所述变频水泵与喷射液膜喷头的进水口和喷雾器连接的管道上分别安装有控制阀。

上述方案中，所述变频水泵与最顶层喷射液膜喷头的进水口连接的管道上设有压力表。

上述方案中，所述除雾器采用旋流板除雾器或丝网除雾器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明工艺简单，旋流筒内烟气呈旋流状上升，延长了在筒内流动的路径和时间，带水烟气在筒内相互作用，大大提高了被水雾捕捉概率；喷射液膜一方面使颗粒物与水膜碰撞反弹，延长了颗粒物在旋流筒内停留时间；另一方面，悬浮液膜与筒体内壁撞击产生液滴和壁面液膜，液滴反弹到筒体内捕捉细微颗粒，部分液滴受重力作用沉降，部分液滴在离心力作用下甩向壁面，并被壁面液膜润湿捕集。

2.在悬浮液膜形成的封闭体内设置环形喷雾器和旋流洗涤板，喷雾产生的雾滴和液膜喷头产生的液滴与旋流叶片接触产生液膜，利用液体碰撞、粘附、凝聚的原理，在旋流板叶片上形成液膜，当含尘气流经过旋流叶片时可与液膜再次作用，进一步提高净化效率；当喷液量较大时，在旋流板上形成液池，含尘气流经过旋流板后进入旋流洗涤池，形成大量气泡，气泡夹带颗粒物与洗涤液充分作用，进一步提高净化效率。

3.通过多种捕集机制使得不同粒径的颗粒物和液滴都能被有效捕集，能够在烟气排放至大气前得到深度的净化，进一步保证烟气排放的质量。只需对现有的脱硫除尘装置进行简单改造，在湿法烟气脱硫洗涤装置内设置液膜喷头装置，在液膜封闭体内安装高效喷雾装置即可实现细微颗粒的高效脱除；本发明可有效控制湿法烟气脱硫细颗粒和雾滴的排放，可广泛应用于安装有湿法烟气脱硫系统的领域，投资运行费用低。

4.本发明适用于中小型锅炉和相当容量工业窑炉、垃圾焚烧炉的烟气除尘脱硫和其他有毒有害气体的一体化净化装置。占地面积小，洗涤液能够做到全封闭循环，没有废液排放，耗水量很少、系统阻力小，运行工况适应力强，还满足低温电除尘器的运行条件，能够达到较高的烟气净化效果。烟气净化后没有夹雾带水现象，设备材质具有耐腐蚀性、耐磨、耐高温的性能，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明一实施方式的整体结构示意图；

图2是本发明一实施方式的喷射液膜喷头结构示意图；

图3是本发明一实施方式的旋流洗涤板机构示意图。

图中：1.烟气进口；2.集液池；3.过滤器；4.变频水泵；5.旋流洗涤板；501.盲板；502.旋流叶片；6.喷嘴；7.喷雾器；8.喷射液膜喷头；801.带螺纹直管；802.外螺纹杆；803.内螺纹支撑环；804.内螺纹挡液板；9.除雾器；10.控制阀；11.压力表；12.烟气出口；13.PM浓度测量仪；14.控制信号传感器；15.旋流筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1所示为本发明所述湿式高效旋流脱除细微颗粒装置的一种实施方式，所述湿式高效旋流脱除细微颗粒装置，包括旋流筒15、若干组喷雾洗涤机构、除雾器9、过滤器3、变频水泵4、集液池2、PM浓度测量仪13和控制信号传感器14。

所述旋流筒15的筒体下端设有集液池2和排液口，在集液池2上部的筒体切向设置矩形烟气进口1，烟气进口1与引风机连接。所述旋流筒15的筒体上端部设有烟气出口12。所述喷雾洗涤机构包括旋流洗涤板5、喷雾器7和喷射液膜喷头8，所述旋流洗涤板5、喷雾器7和喷射液膜喷头8从下到上依次固定安装在旋流筒15的筒体内腔。所述除雾器9安装在旋流筒15的筒体内腔上部且位于烟气出口12下方；所述变频水泵4的出水口通过管道分别与喷射液膜喷头8的进水口和喷雾器7连接。所述变频水泵4为变频污变频水泵。所述过滤器3设置在集液池2的排液口与变频水泵4之间的连接的管道上。废液经集液池2的排液口由污变频水泵4抽至过滤器3过滤后，再输送至喷射液膜喷头8和喷雾器7循环使用。所述除雾器9采用旋流板除雾器或丝网除雾器，能进一步脱除细微颗粒物，且保证烟气净化后没有夹雾带水现象。

所述PM浓度测量仪13与控制信号传感器14的一端电连接，且PM浓度测量仪13的探头分别设置在烟气进口1和烟气出口12；所述控制信号传感器14的另一端与所述变频水泵4电连接；所述控制信号传感器14根据PM浓度测量仪13提供的颗粒物浓度信号，调节变频水泵4的变频器，实现对液体流量的自动调节，随颗粒物浓度的降低，减小喷液量，满足排放标准的同时，增强节能效益。

如图2所示，所述喷射液膜喷头8包括螺纹直管801、外螺纹杆802、内螺纹支撑环803和内螺纹挡液板804；所述螺纹直管801通过螺纹与供液管路连接，螺纹直管801内设置內螺纹支撑环803，內螺纹支撑环803轴线上连有外螺纹杆802，在螺纹直管801端部设有中心带有内螺纹挡液板804，内螺纹挡液板804与轴心线上外螺纹杆802连接，通过螺纹调节内螺纹挡液板804与螺纹直管801端部的间隙。

如图3所示，所述旋流洗涤板5包括盲板501和多个旋流叶片502；所述旋流叶片502的一端分别安装在盲板501的圆周上。

旋流洗涤板5，通过设计旋流叶片502的叶片角和叶片数，经试验分析，叶片角为15度左右，叶片数为16时，使洗涤液在旋流板上均匀分布，使旋流洗涤达到最佳除尘效果。在旋流筒15内安装一级或多级旋流洗涤板5，烟气在筒内旋流板叶片的导向作用下与除尘水或碱液接触，含尘气体经多次撞击表面附有流动液膜的旋流叶片和旋流板上部洗涤池后，细微颗粒物被捕集液润湿凝聚捕集，在离心力作用下得到有效的分离，并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，其结构具有较好的布水特性。

所述变频水泵4与喷射液膜喷头8的进水口和喷雾器7连接的管道上分别安装有控制阀10。

所述变频水泵4与最顶层喷射液膜喷头8的进水口连接的管道上设有压力表11。

喷射液膜喷头8利用射流撞击原理，喷水时形成均匀的薄膜。在一定的水压下，通过调节阀10调节流量，同时可以调节喷头顶部的盖帽，使喷射液膜达到最佳除尘效果。在旋流筒内安装一级或数级液膜喷头，形成多层悬浮液膜层，液膜喷射外围尺寸和液膜厚度可以根据具体使用情况进行调节。喷射液膜喷头8结构简单，维修方便，成本低廉，同时便于安装，使用寿命长。

所述喷雾器7为环形喷雾器，采用圆环连接多个喷嘴6，喷嘴6为不易堵塞的低压旋流雾化喷嘴、螺旋喷头或者其他能够产生气液旋转提高分散效果的装置，优选螺旋喷嘴。在有限的空间形成多个液滴密集区，在满足脱除细颗粒物的前提下，尽量达到减少占地面积、节约投资的目的。

本发明所述湿式高效旋流脱除细微颗粒装置的各部件材料做耐腐处理或使用耐腐蚀材料。

本发明装置进行湿法高效旋流脱除细微颗粒物，主要过程如下：在引风机的作用下，含尘气流从筒体下部的烟气进口1以切向进入旋流筒15，并沿筒壁呈螺旋式上升，粗的颗粒物在离心力作用下被甩向壁面碰撞分离。细微颗粒随气流继续向上运动，首先进入旋流板洗涤区，烟气经旋流洗涤板5加强旋转，在筒内旋流叶片502的导向作用下与除尘水或碱液接触，含尘气流撞击表面附有流动液膜的旋流叶片502和旋流板上部洗涤池后，通过惯性碰撞、拦截、扩散等机理作用，细微颗粒物被捕集液润湿凝聚捕集，在离心力作用下得到有效的分离，并在重力作用下落入底部集液池，达到高效脱除细颗粒物的目的。然后经过喷雾洗涤区，含尘气流与喷雾器7喷出的水雾层相互作用，在惯性碰撞、拦截和扩散等短程机理的作用下，被润湿凝聚的颗粒物在离心力作用下被甩向筒壁，并被壁面液膜润湿凝聚，则在重力作用下随液膜下流至集液池，未被捕集的细微颗粒则随着气流继续向上运动。再经过喷射液膜喷头8产生的悬浮液膜，细微颗粒受悬浮液膜控制和净化作用，一方面，部分颗粒物与悬浮液膜接触碰撞反弹，延长颗粒物在旋流筒内停留时间。另一方面，悬浮液膜与筒体内壁撞击产生液滴和壁面液膜，液滴反弹到筒体内捕捉细微颗粒，部分液滴受重力作用沉降，部分液滴在离心力作用下甩向壁面，并被壁面液膜润湿捕集。壁面液膜在重力作用下流向底部集液池。

经过一级旋流洗涤板、喷雾器、液膜控尘和吸附装置后的烟气继续上升，可设计经二级或多级旋流洗涤板、喷雾器、液膜控尘和吸附，在旋流洗涤系统的上方设有单层或多层除雾器9。净化后的烟气经烟气出口12排出。在旋流筒15底部设有集液池2。污水流入筒底集液池，再经变频污变频水泵4抽到过滤器3中，废液经过滤处理后再输送至喷液装置循环利用。

本装置的有益效果，与现有技术相比，采用新型湿式高效旋流脱除细微颗粒装置，当含尘气流经过旋流液膜时，颗粒更容易通过惯性碰撞、拦截、布朗扩散、黏附凝聚、液膜控尘和除尘、重力沉降、离心分离等作用机理被捕集，有效解决了脱除细颗粒物，并兼备吸收气态污染物的目的。可以处理高温废气、黏性颗粒和液滴，除尘效率高。本发明可以拓展应用于各种需要净化的外排尾气以及再除尘等。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。