CN1116561A - 一种微型化脱硫除尘装置 - Google Patents

Abstract

一种微型化气体脱硫除尘装置，属于从空气气流和其它气流中清除固体颗粒及有害气体的技术领域。该装置包括：进气口、吸收剂加入口、球体反应器、灰斗、由筒壁、叶片、挡板、排浆管构成的强制式反应筒、气雾分离筒、吸收剂加入口、清洗液加入口、电机、出气口几部分。该装置具有多功能、操作简单、装置运行率高、脱硫除尘率高，吸收剂利用率高、体积小、压力损失小、能耗低、装置处理程度可控、反应产物不需处理等优点。

Description

一种微型化脱硫除尘装置

本发明涉及一种从空气气流和其它气流中清除固体颗粒及有害气体的技术领域，特别是一种微型化的气体脱硫除尘装置。

申请日前，脱硫除尘工艺由除尘工艺、脱硫工艺等串联组成。除尘工艺分旋风除尘、湿法除尘、电除尘、袋除尘四大类。其中旋风除尘除尘效果差、压力损失大；立式水膜除尘器依靠含尘气流切向进入时产生的离心力，使尘粒与筒体内壁形成的水膜相碰撞，被水所粘附，达到除尘目的，但存在着体积大、耗水量多、污水需处理等问题。脱硫工艺分干法、湿法二大类。该方法具有造价高、运行费用高、体积庞大的缺陷。此外，干法存在脱硫率低，湿法存在产生大量污水需处理等缺陷。

《大气污染控制设计手册》(化学工业出版社)下册第255页所公开的高速水沫分离器，由进气口、旋转叶片、出气口组成，通过叶片的旋转使气、液分离。但是该装置存在只能气液分离的功能单一缺陷。

《国外环境科学技术》(全国环境保护科技情报网网刊)1992年第3期68页，该装置由多台球体旋流器、多孔洗涤塔、紫外线灯、臭氧发生器等组成。该装置存在着球体旋流器旋风除尘功能单一、管道连接多、总体压力损失大、能耗多、脱硫除尘效果差，整套装置体积大等缺陷。

本发明的目的在于克服上述缺陷而提供一种多功能、运行率高、吸收剂利用率高、操作简单、脱硫除尘效率高、体积小、压力损失低、能耗低、装置处理程度可控、反应产物不需处理的微型化脱硫除尘装置。

本发明的上述发明目的通过下述技术方案来实现：

一种微型化脱硫除尘装置，包括：进气口、吸收剂加入口、反应器、灰斗、强制式反应筒、气雾分离筒、吸收剂加入口、清洗液加入口、电机、排气管几部分；反应器连接强制式反应筒、强制式反应筒上接气雾分离筒；气雾分离筒由筒壁、叶片、挡板、挡水板、挡水圈构成；挡板设置在筒壁内壁上，挡水板、挡水圈设置在分离筒未端；其特征在于所述的反应器呈球体；反应器连接强制式反应筒，强制式反应筒由筒壁、叶片、挡板、排浆管构成；挡板设置筒壁内壁上，排浆管设置在强制式反应筒的底部；叶片通过中轴与电机连接。

所述的反应器设置成球体，目的在于使进入反应器的雾滴与气体在混合接触的前提下，形成涡流，随球体的变径边界层分离，气流与内壁的接触次数显著减小，在离心力作用下，球体内部形成自球心向内壁面密度梯级变化的尘环，使球体内部很小范围外的含尘密度显著增加，内磨擦力显著增大，气流阻力降低，因而整个反应器体积小、压力损失较少。

所述的的强制式反应筒，设置在反应器上部，强制式反应筒上端连接强制分离筒。强制式反应筒内进一步进行强制式反应，一定转速的叶片在此处起搅拌作用，加速反应进行。设置挡板目的在于消除气团整体的旋转，在内部形成湍流，加速雾化反应，同时进行水膜吸收及吸附反应，从而减小了反应器的体积，提高了吸收剂利用率，提高了脱硫除尘效率。设置排浆管的目的在于减少气流对反应产物的冲击影响。

所述的强制分离筒，设置在强制式反应筒上端，目的在于使反应后的气体进行气、液分离，残余的尘粒在清洗液的作用下进一步吸附。残余的NOx、SOx在清洗液的作用下溶解，提高脱硫除尘效率、减少清洗液的用量。

所述的电机的设置目的在于提供强制式反应筒、强制分离筒的叶片旋转所需动能，电机转速最好700-3000转/分。

所述的灰斗的设置目的在于收集脱硫除尘产物并排出反应器。

为了使气体进入反应器前吹动吸收剂使之更好雾化并与之在反应器内形成涡流，提高混合效率、反应程度，气体沿切向方向进入反应器，气体在进气管内的速度，一般应为13m/s-35m/s范围内，最好在18m/s-22m/s范围。

为了使吸收剂方便加入，可将吸收剂加入口设置在进气口未端，吸收剂加入口设置一喷嘴，目的在于使吸收剂呈雾化状态，使其与气体混合接触，提高脱硫除尘效率及吸收剂利用率。

所述的吸收剂可采用通常脱硫试剂(石灰石、石灰)，为了提高脱硫效果，降低成本，最好采用柠檬酸、己二酸、氢氧化钙、表面活性剂、乳化剂的混合物。

所述的强制分离筒与强制式反应筒的半径变化比例在于反应筒内的气速远高于气液分离气速，分离筒内的气流在外力的作用下，尽可能保持较高气速，从而使分离筒体积尽可能较小。

所述的强制式反应筒与强制分离筒的的挡板设置成布设方向相反，目的在于反应筒挡板区形成湍流，分离筒挡板区形成气雾分离，产生较高的气雾分离速度和效率。分离筒挡板设置成与侧向气流流向一致。

所述的清洗液的加入口设置在强制分离筒的上部，目的在于清洗器壁，提高除尘效率，避免脱硫除尘的产物被气流带走，清洗液可采用普通清洗液(水、碱液)。

为了提高整体脱硫除尘效率，强制式反应筒的下端进气孔，最好设置在反应器内尘粒含量较少的反应器中心部位。

为了提高混合效果及反应产物易排出，强制式反应筒下端进气口为侧向开口或切向进气。为了减少装置所需的动力，并使吸收剂加入后呈一定程度雾化状态，强制式反应筒下部进气孔的进气速度应控制在16m/s-22m/s范围内。速度太低，开口过大，降低反应筒内的雾化效果，带走过多尘粒，速度太高，反应产物不易靠重力沉降。

为了防止分离后的气体带液滴，可在强制分离筒的上部设置一挡水圈和挡水板。

为了减少压力损失，排气管可设置呈蜗壳状。

本发明的工作原理：被处理气体吹动自布于进气口未段喷嘴喷出的呈雾化状态的吸收剂，切向进入球体反应器，气体沿内壁作旋转运动，形成涡旋气流，雾滴与气体发生良好的混合接触，气体中的SOx、NOx、尘粒等与雾滴发生溶解、吸附、化合、凝聚等物理化学反应；同时雾滴为气体显热干燥，形成固体粉尘，由于球体的变径影响边界层分离，气流与内壁的接触次数较园筒形旋风除尘器显著减少，在离心力的作用下，在球体内部形成一自球心向内壁面密度梯级变化的尘环，使除球心及其周围很小范围外的含尘密度显著增加，从而较园筒形旋风除尘器内摩擦显著增加，气流阻力降低，因而压力损失也就相应减少，尘粒的凝聚作用相应增强，大部分尘粒受重力与离心力作用，沿壁面落入灰斗。一级脱硫除尘后的较清洁的气体携带部分尘粒(主要是一些粒径较小的尘粒及脱硫产物和未反应的吸收剂)自负压状态的球心进入强制式反应筒，吸收剂自侧面进入反应筒，利用气流本身的冲击力实现吸收剂的部分雾化，省略雾化设备，气体中的SOx、NOx及微细尘粒等与雾滴发生吸附、溶解、化合等物理化学反应，以一定转速旋转的叶片在此区搅拌作用，反应在此区加速进行。挡板的设置在于消除气团整体的旋转，在内部形成湍流，加速雾化反应，同时进行水膜吸附反应，气体向上进入强制式分离筒，以一定转速旋转的叶片及与侧向气流方向一致的挡板在此区主要起气雾分离作用。旋转的叶片将水雾甩向器壁，在器壁附近形成一环形雾化水膜区，SOx、NOx等在其间与碱液继续加速反应，同时进行水膜除尘、气雾分离，处理产物靠自身重力通过排浆管落下，从而大幅度地减小了反应器体积，并提高了脱硫除尘效率。

本发明的脱硫除尘装置，具有功能多、操作简单、装置运行率高，脱硫除尘效率高、体积小、压力损失少、能耗低、装置处理程度可调、反应产物不需处理等优点。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的强制式反应筒挡板，强制分离筒挡板横剖面图。

图3是本发明的排气管横剖面图。

实施例：

一种微型化脱硫除尘装置，包括：进气口[1]、吸收剂加入口[2]、反应器[6]、灰斗[7]、强制式反应筒[4]、吸收剂加入口[20]、清洗液加入口[9]、电机[12]、排气管[11]几部分；反应器[6]连接强制式反应筒[4]，强制式反应筒连接气雾分离筒[8]；气雾分离筒[8]由筒壁[22]、叶片[15]、挡板[16]、挡水板[14]、挡水圈[13]构成；挡水板[14]、挡水圈[13]放置在气雾分离筒末段；挡板[16]设置在筒壁[22]内壁上；其特征在于所述的反应器[6]呈球体；反应器[6]连接有强制式反应筒[4]；强制式反应筒[4]由筒壁[23]、叶片[17]、挡板[18]、排浆管[19]构成；挡板[18]设置在筒壁[23]内壁上；排浆管[19]设置在强制式反应筒[4]底部；叶片[17]、叶片[15]通过中轴[10]与电机[12]连接。

含尘烟气以18m/s流速冲击自布于进气管末段的吸收剂(氢氧化钙、柠檬酸、表面活性剂、乳化剂等的混合物)加入口末端喷嘴喷出的雾化吸收剂形成更好雾化，烟气携雾化吸收剂自进气口切向进入球体反应器形成涡旋气流，烟气与雾滴在良好混合的前题下发生溶解、吸附、化合、凝聚等物理化学反应，与此同时为烟气显热干燥，部分反应产物及大部分尘粒在离心力与重力作用下，沿壁面落入灰斗，除去了大部分尘粒的较洁净烟气自布于球体中心附近的强制式反应筒侧向开口以20m/s的流速进入强制式反应器，自反应筒上部加入的部分吸收剂及分离筒上部加入的大部分清洗液(水)主要受重力作用下落，受烟气冲击，形成一定程度雾化，在雾化条件下吸收反应继续进行。烟气向上进入强制式反应区，旋转叶片与挡板的联合作用使上升气流形成湍流，并在挡板及内壁附近形成一雾化水膜区，在此物化条件下，烟气与吸收剂间的吸收反应加速，残余的尘粒大部分为液雾吸附，二次净化后的烟气向上进入强制分离区，此区旋转叶片引起的侧向气流使清洗剂加入口加入的清洗液在器壁形成一轻微雾化的薄层水膜，烟气与雾滴在此区高速、高效分离，并进行三级水膜除尘、吸收反应。电机转速1200转/分。气雾分离后的烟气经挡水板、挡水圈，通过蜗壳形的排气管排出，反应产物通过排浆管落入灰斗。对一燃煤量980kg/h、燃煤应用基含硫量1.6％的6T链条炉，烟气排放量11000Nm³/h，烟气含尘浓度2300mg/Nm³，含SO₂浓度2450mg/Nm³，吸收剂与SO₂当量比为1∶1的前题时，净化后的烟气含尘浓度＜100mg/Nm³，含SO₂浓度＜300mg/Nm³，耗水量＜200Kg/h，能耗≈1度/h。

Claims (19)

1.一种微型化脱除尘装置，包括：进气口[1]、吸收剂加入口[2]、反应器[6]、灰斗[7]、强制式反应筒[4]、吸收剂加入口[20]、清洗液加入口[9]、电机[12]、排气管[11]几部分；反应器[6]连接强制式反应筒[4]，强制式反应筒连接气雾分离筒[8]，气雾分离筒[8]由筒壁[22]、叶片[15]、挡板[16]、挡水板[14]、挡水圈[13]构成；挡水板[14]、挡水圈[13]设置在气雾分离筒末段，挡板[16]设置在筒壁[22]内壁上，其特征在于所述的反应器[6]呈球体；反应器[6]连接有强制式反应筒[4]，强制式反应筒[4]由筒壁[23]、叶片[17]、挡板18]、排浆管[19]构成；挡板[18]设置在筒壁[23]内壁上；排浆管[19]设置在强制式反应筒[4]底部，叶片[17]、叶片[15]通过中轴[10]与电机[12]连接。

2.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的进气口[1]和反应器[6]呈切向连接。

3.按照权利要求2所说述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的吸收剂加入口[2]设置在进气管的未段。

4.按照权利要求2、3所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的吸收剂加入口[2]未端设置一雾化喷嘴[3]。

5.按照权利1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的气体进入反应器[6]的速度为13m/s-35m/s。

6.按照权利要求5所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的气体进入反应器[6]的速度为18m/s-22m/s 。

7.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的吸收剂采用柠檬酸、己二酸、氢氧化钙、表面活性剂、乳化剂的混合物。

8.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的强制式反应筒[4]的下端进气孔[5]设置在反应器[6]的中心部位。

9.按照权利要求8所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的强制式反应筒[4]下端进气孔[5]为侧向开孔。

10.按照权利要求8所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的强制式反应筒[4]的进气速度应为16m/s-22m/s。

11.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的强制式反应筒[4]的半径小于气雾分离筒[8]的半径。

12.按照权利要求11所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的强制式反应筒[4]的半径与气雾分离筒[8]的半径比为3∶4-2∶3。

13.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的排浆管[19]设置在反应筒[4]底部。

14.按照权利1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的吸收剂加入口[20]设置在强制式反应筒[4]上部。

15.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的强制式反应筒[4]的挡板[18]与气雾分离筒[8]的挡板[16]设置成布设方向相反。

16.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的清洗液加入口[9]设置在气雾分离筒[8]的上部。

17.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的排气管[11]的形状采用蜗壳形。

18.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的强制分离筒顶部设置挡水圈[13]、挡水板[14]。

19.按照权利要求1所述的一种微型化脱硫除尘装置，其特征在于所述的电机[12]的转速为700—3000转/分。

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