烟气深度除尘除雾节水单元及由其组成的装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种烟气深度除尘除雾节水单元及由其组成的装置，所述单元包括：冷却撞击室、喉道、凝并室和滤清室，所述烟气依次经过所述冷却撞击室、所述喉道、所述凝并室和所述滤清室；所述滤清室为管状结构，所述滤清室的一端与所述凝并室的大端连通，在该滤清室内水汽和粉尘形成的颗粒经离心力的作用旋转至所述滤清室的桶壁后被分离回收、烟气经深度净化后被排出。本发明的技术方案降低了操作难度，更换时间和工作强度都大大减小，同时节约了成本。
【专利说明】
烟气深度除尘除雾节水单元及由其组成的装置
技术领域
[0001]本发明涉及烟气治理领域，特别涉及一种烟气深度除尘除雾节水单元及由其组成的装置，尤其适用于湿法烟气脱硫领域。
【背景技术】
[0002]“十二五”末期，随着国家最新一批烟气治理标准的实施，对烟气治理的环保技术提出更高的要求。在大气污染治理方面，为了积极响应国家的号召，解决雾霾等现实突出的环境问题，电力、冶金等行业提出了 “超低排放”和“近零排放”的要求。
[0003]为了满足环保要求，目前大部分都配置了烟气净化装置进行烟气的净化，比如脱硫、脱硝、除尘等，其中，脱硫工艺较常用的是湿法脱硫技术，而脱硫工段往往都放在整个净化流程的末端，因此随着环保要求的进一步提高，就需要对脱硫后的湿烟气进行深度处理。
[0004]湿法脱硫的烟气往往存在以下问题:1、烟气为饱和湿烟气，带出大量水气，造成水资源的浪费；2、微细颗粒无法去除，造成粉尘排放无法满足超低排放要求;3、烟气中含有S03，在粉尘超标特别是微细粉尘超标的情况下，形成气溶胶，造成烟羽拖延过长，造成“景观污染”。
[0005]目前的解决方案基本采用脱硫后增设湿式电除尘装置。但是湿式电除尘存在以下问题:1、体积庞大，投资费用高、改造难度大;2、系统容易堵塞，需要大量冲洗水，运维难度大。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种烟气深度除尘除雾节水单元及由其组成的装置，以至少解决现有技术中存在的上述问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0008]—种烟气深度除尘除雾节水单元，所述烟气含有粉尘，包括:冷却撞击室、喉道、凝并室和滤清室，所述烟气依次经过所述冷却撞击室、所述喉道、所述凝并室和所述滤清室，其中，所述烟气在进入所述冷却撞击室之前经过增湿处理，所述烟气在经过增湿处理后含有水汽;所述冷却撞击室为中空结构，在所述冷却撞击室中水汽在粉尘表面凝聚并长大;所述喉道为管状结构，所述喉道的一端与所述冷却撞击室的一端连通，在该喉道内水汽和粉尘形成的颗粒继续长大;所述凝并室为锥管状结构，所述凝并室的小端与所述喉道的另一端连通，在该凝并室内水汽和粉尘形成的颗粒继续长大;所述滤清室为管状结构，所述滤清室的一端与所述凝并室的大端连通，在该滤清室内水汽和粉尘形成的颗粒经离心力的作用旋转至所述滤清室的桶壁后被分离回收、烟气经深度净化后被排出。
[0009]进一步地，在上述烟气深度除尘除雾节水单元中，在所述凝并室内设有第一雾化喷嘴，用于喷出水以对烟气中易溶于水的污染物进行吸收。
[0010]进一步地，在上述烟气深度除尘除雾节水单元中，所述滤清室具有离心脱水器，所述离心脱水器由叶片、外桶和内导流组成，所述外桶的内部中空，所述内导流设置在所述外桶的中心部，所述叶片与所述内导流连接并置于所述外桶内。
[0011]进一步地，在上述烟气深度除尘除雾节水单元中，所述滤清室还设置有排水口，所述排水口设置在桶壁上，所述排水口设置1-6个，所述排水口用于将水汽和粉尘形成的颗粒排出所述滤清室。
[0012]进一步地，在上述烟气深度除尘除雾节水单元中，所述滤清室的另一端还设置有收水器，用于收集未从所述排水口排出的水汽和粉尘形成的颗粒。
[0013]进一步地，在上述烟气深度除尘除雾节水单元中，所述滤清室设置有二个所述离心脱水器，所述二个离心脱水器在所述烟气的通路上依次设置。
[0014]进一步地，在上述烟气深度除尘除雾节水单元中，所述烟气在进入所述冷却撞击室之前由第二雾化喷嘴喷出水以进行增湿处理，所述第二雾化喷嘴设置于所述冷却撞击室前方的0.3m-lm处。
[0015]进一步地，在上述烟气深度除尘除雾节水单元中，所述凝并室的锥管状结构的锥管的顶角角度为1° _30°。
[0016]进一步地，在上述烟气深度除尘除雾节水单元中，所述冷却撞击室为锥管状结构，所述冷却撞击室的小端与所述喉道的一端连通，所述锥管的顶角为θ，30<θ<90°。
[0017]另一方面，本发明还提供了一种烟气深度除尘除雾节水装置，所述装置由多个单元组合而成，所述单元为权利要求1-9中任一项所述的烟气深度除尘除雾节水单元。
[0018]分析可知，本发明公开一种烟气深度除尘除雾节水单元及由其组成的装置，实现了如下技术效果:
[0019]1、有冷却、凝并过程，具有很好的除水雾效果；2、设计收水装置，对烟气中水汽进行回收，基本可实现脱硫系统零补水，具有强大的节水功能；3、配置吸收喷嘴，可以进一步吸收SO3等污染物，真正做到对烟气的深度净化;4、无运动部件，且具有自洁功能，可以做到免维护;5、装置模块化设置，布置灵活。
[0020]本发明的技术方案降低了操作难度，更换时间和工作强度都大大减小，同时节约了成本。
【附图说明】
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中:
[0022]图1为烟气深度除尘除雾节水单元一实施例的示意图；
[0023]图2为图1中实施例的离心脱水器的示意图；
[0024]图3为滤清室与收水器的连接示意图一；
[0025]图4为滤清室与收水器的连接示意图二；
[0026]图5为滤清室与收水器的连接示意图三；
[0027]图6为图1中实施例的立体示意图；
[0028]图7为烟气深度除尘除雾节水装置的示意图。
[0029]附图标记说明:I冷却撞击室;2喉道;3凝并室;4内导流;5排水口； 6滤清室;7叶片；8外桶;9收水器;10第一雾化喷嘴;11第二雾化喷嘴;12离心脱水器;13连接装置。
【具体实施方式】
[0030]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031 ] 在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接;可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，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的具体含义。
[0032]如图1至图6所示，根据本发明的实施例，提供了一种烟气深度除尘除雾节水单元，烟气含有粉尘，包括:冷却撞击室1、喉道2、凝并室3和滤清室6，烟气依次经过冷却撞击室1、喉道2、凝并室3和滤清室6，其中，烟气在进入冷却撞击室I之前经过增湿处理，烟气在经过增湿处理后含有水汽;冷却撞击室I为中空结构，在冷却撞击室I中水汽在粉尘表面凝聚并长大;喉道2为管状结构，喉道2的一端与冷却撞击室I的一端连通，在该喉道2内水汽和粉尘形成的颗粒继续长大;凝并室3为锥管状结构，凝并室3的小端与喉道2的另一端连通，在该凝并室3内水汽和粉尘形成的颗粒继续长大;滤清室6为管状结构，即外桶8，滤清室6的一端与凝并室3的大端连通，在该滤清室6内水汽和粉尘形成的颗粒经离心力的作用旋转至滤清室6的桶壁后被分离回收、烟气经深度净化后被排出。
[0033]本发明公开的烟气深度除尘除雾节水单元采用先进的航空航天高新技术，运用漩涡理论、涡喷发动机流动掺混原理(离心脱水器12利用的此原理)和拉法尔喷管风洞设计方法(冷却撞击室1、喉道2和凝并室3利用的此方法)、并结合化工凝并聚合原理研制而成(第一雾化喷嘴10和11第二雾化喷嘴利用的此原理)，对脱硫后烟气进一步深度处理，进一步降低烟气中SO3等易溶于水的污染物浓度、粉尘浓度、游离水含量及饱和含湿量，以较低的建设成本和运行成本满足日益严格的环保要求。
[0034]进一步地，在凝并室3内设有第一雾化喷嘴10，第一雾化喷嘴10为顺向(即喷嘴喷出水的方向与烟气的流动方向相同)或逆向(即喷嘴喷出水的方向与烟气的流动方向相反)雾化喷嘴，，喷出水用于对烟气中易溶于水的污染物进行吸收。
[0035]进一步地，滤清室6具有离心脱水器12，离心脱水器12设置在滤清室6的前段，即烟气进入滤清室6后先进入离心脱水器12。离心脱水器12由叶片7、外桶8和内导流4组成，外桶8的内部中空，内导流4设置在外桶8的中心部，叶片7与内导流4连接并置于外桶内。离心脱水器12的外桶8可以为滤清室6的管状结构(即外桶8)的一部分，也可以与滤清室6的外桶8是两个分离的个体然后将二者连接在一起使用，本发明对此不做限定。滤清室6还设置有排水口 5，排水口 5设置在外桶8的桶壁上，开口方向为径向，排水口 5优选设置1-6个，多个排水口 5沿外桶8的周向依次设置，排水口 5用于将水汽和粉尘形成的颗粒排出滤清室6。排水口 5优选在外桶8的桶壁上轴向设置，其可以为矩形，此时排水口的长边与轴向平行，能够有效的将滤清室6内壁上的水流导出。排水口 5的两端距离外桶8桶壁的两端中近的一端的距离为50?200mm。内导流4在先接触烟气的一端是封闭的，即烟气不能直接穿过内导流4向滤清室6的后段运行、烟气必须通过叶片7的旋转分离后才能向滤清室6的后段运行。
[0036]内导流4优选在先接触烟气的一端和另一端均为锥状结构，其中心断面为角状(15-60°)或抛物线形，总体看内导流4呈梭型;在其他应用中，内导流4的另一端也可做成平面型，但是如果先接触烟气的一端为平面型，气体会在这个位置形成漩涡，增加阻力。
[0037]烟气通过离心脱水器12时，烟气被强制旋转，在离心力的作用下，烟气中的颗粒(包括粉尘、液滴)被甩到滤清室6的外桶8的内壁上，使得烟气中的颗粒分离出来，分离出来的颗粒汇集成水流，通过排水口5排出单元，回收循环利用。深度净化后的烟气最终排至烟囱。
[0038]叶片7是根据空气动力学原理制作的特殊曲线。叶片7的数量可设置为4?16片(根据使用环境确定，比如，6片、8片、10片、15片等)。使用环境包括烟气量、可利用的风压、叶片7的加工工艺以及现场的布局空间等综合因素决定的。叶片7根据加工工艺的要求主要分类三类:平板型、螺旋型、抛物线形。平板型有利于与焊接加工，适合少量加工成型；螺旋形适合烟气常规流速的情况下，用模具成型，模具比较简单;抛物线形适合烟气高流速的情况下，用模具成型，模具比较复杂。
[0039]进一步地，滤清室6设置有二个离心脱水器12，二个离心脱水器12在烟气的通路上依次设置，即在滤清室6的前段设置有一个离心脱水器12、在在滤清室6的中段还设置有另外一个离心脱水器12，二个离心脱水器12可以对烟气进行更好的净化。
[0040]进一步地，滤清室6的另一端即后段还设置有收水器9，收水器9为环形结构，用于收集未从排水口 5排出的水汽和粉尘形成的颗粒。收水器9可以防止分离到外桶8的桶壁且未经过排水口5排出的水和粉尘形成的颗粒随烟气带出，即收水器9对沿着外桶8的桶壁流动的颗粒先进行收集并阻挡其运动到其他的地方。水汽和粉尘形成的颗粒从烟气分离后会附着在外桶8的桶壁上，桶壁上的水汽跟随气流的流向流动，大部分的水汽会通过排水口 5排出，有少部分的水汽会继续跟随气体的流向流动，为防止这部分水汽被气体带走，在烟气出口处设置环形结构的收水器9拦截，拦截下的水汽从收水器9与滤清室6之间的间隙处流出，使桶壁上的水汽不会被净化后的气体带出。滤清室6与收水器9的连接可选用以下三种方式:
[0041 ]第一种方式，如图3所示，中间的三路箭头是气体流向，左右两边的箭头是水汽和粉尘形成的颗粒的流向。水汽和粉尘形成的颗粒从滤清室6出口进入收水器9的范围受到一定的限制，即滤清室6的出口大于收水器9的气体的进口(上述出口与进口的比较指的是出口的内径与进口的外径之间的比较)，烟气流速有略微的变化。因烟气流速的变化会导致压力的增加，从而会增加系统阻力，所以这种设置方式对烟气流速变化的影响微小，进而对系统阻力的影响不大；
[0042]第二种方式，如图4所示，水汽和粉尘形成的颗粒从滤清室6出口进入收水器9的范围几乎没有限制，即滤清室6的出口大于收水器9的的气体进口(上述出口与进口的比较指的是出口的内径与进口的外径之间的比较)，颗粒的出口范围为360°，烟气流速变化较大。因这种设置方式对烟气流速变化的影响微小，进而对系统阻力的影响较大；
[0043]第三种方式，如图5所示，水汽和粉尘形成的颗粒从滤清室6出口进入收水器9的范围没有限制，由于滤清室6的出口处的桶壁设置为有斜度的，有斜度部分的出口的小端与收水器9的气体进口的大小基本一致、出口的大端大于收水器9的气体进口(上述出口与进口的比较指的是出口的内径与进口的外径之间的比较)，颗粒的出口范围为360°。但是由于滤清室6的出口处的桶壁设置为有斜度的，所以烟气流速基本没有变化，但此种方式的滤清室6不适于模具加工，还需要将滤清室6与收水器9之间进行密封。
[0044]进一步地，烟气在进入冷却撞击室I之前由第二雾化喷嘴11喷出水以进行增湿处理，第二雾化喷嘴11设置于冷却撞击室I前方的0.3m-lm处。烟气在经过增湿处理后含有水汽，水汽在粉尘表面凝聚并长大，有利于净化烟气。
[0045]进一步地，凝并室3的锥管状结构的锥管的顶角角度为1°_30°，有利于水汽和粉尘形成的颗粒继续长大。
[0046]进一步地，冷却撞击室I为锥管状结构，冷却撞击室I的小端与喉道2的一端连通，锥管的顶角为θ，30<θ<90°。同时冷却撞击室I也可做成正切和抛物线形式。三种方式各有优缺点:锥管状结构阻力适中，撞击效果好;正切状结构阻力小，撞击效果不好;抛物线状结构入口阻力小，撞击效果也可以，但出口阻力急剧增大。
[0047]进一步地，还包括废水处理装置，废水处理装置将滤清室6回收的水汽过滤后供给第一雾化喷嘴10和增湿处理(即第二雾化喷嘴11)循环使用。
[0048]本发明还公开一种烟气深度除尘除雾节水装置，该装置由多个单元组合而成，单元为上述烟气深度除尘除雾节水单元。多个烟气深度除尘除雾节水单元通过连接装置13组合而成烟气深度除尘除雾节水装置。
[0049]烟气深度除尘除雾节水装置，安装于湿法脱硫后的脱硫塔内或烟道内，脱硫后的烟气流经该装置时，烟气中的液滴和粉尘之间发生撞击、冷却和凝并，最后由细颗粒滤清室分离出来，分离液经过废水处理装置处理后进行回用。
[0050]经湿式脱硫塔脱硫后的烟气进入除尘除雾节水装置，烟气中的微细粉尘和液滴与从第二雾化喷嘴喷出的液滴发生强烈碰撞，在冷却撞击室I内水汽开始在粉尘颗粒表面凝聚并长大，流经喉道2时，粉尘和液滴之间的空间进一步压缩，增大了微细颗粒(粉尘与粉尘之间、粉尘与液滴之间、液滴与液滴之间)的碰撞几率，微细颗粒直径继续增大。在凝并室3内，烟气速度降低，温度也开始下降，压力开始回升，烟气中微细颗粒直径进一步增大，此时在第一雾化喷嘴10(或称吸收喷嘴)的作用下SO3等易溶于水的污染物被进一步吸收。然后烟气进入滤清室6，在离心力的作用，烟气中的微细颗粒(包括粉尘、液滴)被分离出来，深度净化后的烟气最终排至烟囱。在深度净化过程中，由于温度的降低，烟气饱和含湿量降低，烟气中的饱和蒸汽部分析出，在通过配套的废水处理装置过滤后供给吸收和第二雾化喷嘴11循环使用。
[0051 ]该装置材质选择灵活，可以采用金属或非金属;该装置为单元模块化设计，根据处理烟气流量，选择合适数量的烟气深度除尘除雾节水单元进行并列排布的方式总装配置，该装置布置方式灵活，可以有以下布置方式:塔顶式、水平烟道式、垂直出口烟道式等。
[0052]塔顶式:主要是应用于脱硫烟囱在塔顶的情况，特别是在改造项目中需要考虑安装空间的问题。
[0053]水平烟道式:这种方式主要是用于烟气经过脱硫塔后从脱硫塔顶部引出，经过一段水平烟道然后进入脱硫烟囱的情况。这种方式设备独立施工，对塔无破坏，安全性高。
[0054]垂直出口烟道式:这种方式主要是用于烟气经过脱硫塔后从脱硫塔顶部引出，经过一段竖直向下的烟道然后进入脱硫烟囱的情况。这种方式备独立施工，对塔无破坏，安全性高，并且更有利于对离心脱水器12中的水的收集。
[0055]从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
[0056]1、有冷却、凝并过程，具有很好的除水雾效果；
[0057]2、设计收水器，对烟气中水汽进行回收，基本可实现脱硫系统零补水，具有强大的节水功能；
[0058]3、配置吸收喷嘴，可以进一步吸收SO3等污染物，真正做到对烟气的深度净化；
[0059]4、无运动部件，且具有自洁功能，可以做到免维护；
[0060]5、装置模块化设置，布置灵活。
[0061]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种烟气深度除尘除雾节水单元，所述烟气含有粉尘，其特征在于，包括:冷却撞击室、喉道、凝并室和滤清室，所述烟气依次经过所述冷却撞击室、所述喉道、所述凝并室和所述滤清室，其中， 所述烟气在进入所述冷却撞击室之前经过增湿处理，所述烟气在经过增湿处理后含有水汽； 所述冷却撞击室为中空结构，在所述冷却撞击室中水汽在粉尘表面凝聚并长大； 所述喉道为管状结构，所述喉道的一端与所述冷却撞击室的一端连通，在该喉道内水汽和粉尘形成的颗粒继续长大； 所述凝并室为锥管状结构，所述凝并室的小端与所述喉道的另一端连通，在该凝并室内水汽和粉尘形成的颗粒继续长大； 所述滤清室为管状结构，所述滤清室的一端与所述凝并室的大端连通，在该滤清室内水汽和粉尘形成的颗粒经离心力的作用旋转至所述滤清室的桶壁后被分离回收、烟气经深度净化后被排出。2.根据权利要求1所述的烟气深度除尘除雾节水单元，其特征在于，在所述凝并室内设有第一雾化喷嘴，用于喷出水以对烟气中易溶于水的污染物进行吸收。3.根据权利要求1所述的烟气深度除尘除雾节水单元，其特征在于，所述滤清室具有离心脱水器，所述离心脱水器由叶片、外桶和内导流组成，所述外桶的内部中空，所述内导流设置在所述外桶的中心部，所述叶片与所述内导流连接并置于所述外桶内。4.根据权利要求3所述的烟气深度除尘除雾节水单元，其特征在于，所述滤清室还设置有排水口，所述排水口设置在桶壁上，所述排水口设置1-6个，所述排水口用于将水汽和粉尘形成的颗粒排出所述滤清室。5.根据权利要求4所述的烟气深度除尘除雾节水单元，其特征在于，所述滤清室的另一端还设置有收水器，用于收集未从所述排水口排出的水汽和粉尘形成的颗粒。6.根据权利要求3所述的烟气深度除尘除雾节水单元，其特征在于，所述滤清室设置有二个所述离心脱水器，所述二个离心脱水器在所述烟气的通路上依次设置。7.根据权利要求1所述的烟气深度除尘除雾节水单元，其特征在于，所述烟气在进入所述冷却撞击室之前由第二雾化喷嘴喷出水以进行增湿处理，所述第二雾化喷嘴设置于所述冷却撞击室前方的0.3m-lm处。8.根据权利要求1所述的烟气深度除尘除雾节水单元，其特征在于，所述凝并室的锥管状结构的锥管的顶角角度为1°-30°。9.根据权利要求1所述的烟气深度除尘除雾节水单元，其特征在于，所述冷却撞击室为锥管状结构，所述冷却撞击室的小端与所述喉道的一端连通，所述锥管的顶角为θ，30<θ<90。。10.一种烟气深度除尘除雾节水装置，其特征在于，所述装置由多个单元组合而成，所述单元为权利要求1-9中任一项所述的烟气深度除尘除雾节水单元。
【文档编号】B01D51/02GK105999976SQ201610625847
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月2日
【发明人】刘国锋, 邓松林, 孙艳红, 徐增强
【申请人】北京中航泰达环保科技股份有限公司