專利名稱：一種煙氣除塵及脫硫雙功能凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及作為一般物理或化學(xué)裝置的分離裝置領(lǐng)域，特別涉及除塵器及流化床裝置。
長期以來，國內(nèi)外均把煙氣除塵和煙氣脫硫分割開來進行，煙氣除塵主要是加裝除塵器；煙氣脫硫主要是加裝脫硫裝置。除塵器主要有四種電除塵器、袋式除塵器、水膜除塵器和旋風(fēng)除塵器。電除塵器主要用于大容量鍋爐、窯爐和工業(yè)爐，其除塵效率高但投資大，檢修維護工作量大，運行費高；袋式除塵器由于布袋壽命短，粘灰堵塞等問題尚未很好解決，維修工作量大，費用也高；旋風(fēng)除塵器和水膜除塵器多用于中、小容量鍋爐、窯爐及工業(yè)爐，其投資小，檢修工作量小，費用較低，但其除塵效率較低，特別是現(xiàn)有技術(shù)的旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)尺寸不是最佳化，有的尺寸甚至不合理，因而除塵效率低。煙氣脫硫裝置主要有四種濕式石灰石脫硫裝置、干式石灰石脫硫裝置、旋轉(zhuǎn)噴霧脫硫裝置和低溫冷凍脫硫裝置。這四種脫硫裝置雖在國外已大量采用，但在我國還處于引進消化階段。根據(jù)國內(nèi)引進項目提供的數(shù)據(jù)，這幾種脫硫裝置投資很大。顯然，這些裝置在我國大量的中、小容量鍋爐、窯爐和工業(yè)爐上難以廣泛使用。
本實用新型的目的在于提供一種能取代目前中、小型爐窯所用的旋風(fēng)除塵器或水膜除塵器但同時能脫硫的裝置，使該裝置適合中國國情，設(shè)計合理，投資少、收效高，能源消耗少和維修工作量少本實用新型的目的是這樣達到的從根本上改變分別進行煙氣除塵和煙氣脫硫的技術(shù)范疇，把煙氣除塵和脫硫有機地結(jié)合在一起，采用具有最佳優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸的旋風(fēng)除塵器和新型沸騰床，在一臺裝置上同時實現(xiàn)煙氣的除塵和脫硫。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明附


圖1是本實用新型凈化裝置的主視示意圖；附圖2是旋風(fēng)除塵器的底視示意圖。
煤在燃燒過程中除釋放大量熱能外，還會產(chǎn)生大量煙氣，煙氣是固相和氣相物質(zhì)的混合物。作為固相物質(zhì)的煙塵和作為氣相物質(zhì)的二氧化硫、氮氧化合物都是煙氣中有害的物質(zhì)，排到大氣中就造成大氣污染源之一。我國在當(dāng)前和今后相當(dāng)長時期內(nèi)，一次能源還是以煤為主。我國各種燃煤的鍋爐、窯爐、工業(yè)爐數(shù)量之多，煙氣中有害物質(zhì)排放量之大，在世界各國中也是少見的，減少煙氣排放量對我國環(huán)境保護具有重要意義。
減少煙氣中有害物質(zhì)排放量，即煙氣凈化主要包括煙氣除塵和煙氣脫硫(二氧化硫)，我國目前煙氣凈化基本上只是除塵。但是，我國大氣二氧化硫污染已十分嚴重，不少地方已出現(xiàn)酸雨。因此，在繼續(xù)提高煙氣除塵效率，減少煙塵排放的同時，進行煙氣脫硫以便減少二氧化硫排放量，已成為一個十分重要和迫切的任務(wù)。
從附
圖1和2可見，本實用新型凈化裝置由立式旋風(fēng)分離器1和沸騰床6組成，下部為旋風(fēng)分離器1，沸騰床6裝于旋風(fēng)分離器1的上部出口管。旋風(fēng)分離器1由旋風(fēng)子4、芯子管2以煙氣入口3組成。旋風(fēng)子4的殼體呈圓筒形，下部煙塵出口部呈倒圓臺形。芯子管2處于旋風(fēng)子4上部，其中有一部分在旋風(fēng)子外；另一部分在旋風(fēng)子內(nèi)。在旋風(fēng)子4上部旁側(cè)有煙氣進口3，該進口結(jié)構(gòu)是切向進氣具有梯形進口斷面，同時具有半蝸殼形進氣室13(見附圖2)，其中倒梯形斷面二底之比為2.11；旋風(fēng)分離器旋風(fēng)子1的高與旋風(fēng)子直徑之比為4.21；旋風(fēng)子1內(nèi)徑與芯子管2的外徑之比為1.761；芯子管2插入旋風(fēng)子1中的深度比進氣室倒梯形進口的梯形高多30毫米，從而使旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸合理化和最佳化，使含塵煙氣達到自?；x心傾向增加，切向速度與軸向速度配合合理，從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的如下缺點含塵煙氣自?；钣猩舷禄噎h(huán)存在以及煙氣不能達到最佳轉(zhuǎn)圈等，因此分離效率明顯增加。這種優(yōu)化的高效旋風(fēng)分離器的除塵效率可達90％以上，分割粒徑小于5.5微米。如此高效除塵可減少進入上部沸騰床的煙氣含灰濃度，使90％以上的粉塵作為干式除塵而除去，有利于粉煤灰的綜合利用。
在芯子管2上端設(shè)有中高旁低的帽式蓋5，經(jīng)過旋風(fēng)除塵器除塵后的煙氣從該蓋5旁側(cè)流出進入沸騰床6，旋風(fēng)子上端與沸騰床下部連接，芯子管2連同其帽式蓋5處于沸騰床下部中央。
沸騰床6是圓筒形，這種圓形截面有利于水和煙氣沿孔板8分布均勻，孔板8設(shè)于沸騰床圓筒形部分，孔板的分布有單層布置，也可采用多層布置，附
圖1是作為二層孔板的例子。單層布置的沸騰床阻力較小，但及除塵及除硫凈化效率稍低；多層布置的沸騰床阻力損失較大，但除塵脫硫效率高，因此，可根據(jù)實際需要進行設(shè)計。在孔板8上部設(shè)有帶孔的入水管10，該管在沸騰床6內(nèi)部的部分具有許多噴射水的水孔，以使水噴到孔板8這之上。在孔板8上有許多小孔9，小孔9的開孔總面積為整個孔板8面積的5％，這種設(shè)計是為了使煙氣的穿孔速度達到55～60米／秒的臨界值，并使水在孔板8上形成一層水層，該水層與煙氣交互作用形成沸騰床?？装?圓周與沸騰床筒體相接，在孔板8圓周內(nèi)側(cè)有溢流擋板15，在沸騰床6筒體與溢流擋板15之間形成一環(huán)形溢流槽16，水可從溢流擋板15流向溢流槽，再沿筒體內(nèi)壁溢流而下，在沸騰床筒體內(nèi)壁形成水膜。利用圓環(huán)形溢流槽16以及小孔9適當(dāng) 的總面積可保證水層厚度均勻，并使孔板8上的水層厚度為38～45毫米，從而防止干板及水層過厚及形不成沸騰床。兩級孔板結(jié)構(gòu)可保證凈化效果。再在沸騰床6上部直徑較小的煙氣出口11內(nèi)設(shè)有波形百葉窗氣水分離裝置12，在沸騰床6下部斜設(shè)有煙塵、硫化物和水混合物的出口7，沸騰床6下部是斜面，以便于該混合物排出。
本實用新型的工作原理是煙氣以切向進氣方式從進口3進入立式旋風(fēng)分離器1中，煙氣在其中以旋渦式流動上升，從直徑較大的旋風(fēng)子4進入直徑較小的芯子管2中，使煙氣中的煙塵90％左右分離出來，分離出來的煙灰可作為粉煤灰加以綜合利用，旋風(fēng)分離可減少水的消耗量和濕粉煤灰的比例，同時進行預(yù)分離可減少進入沸騰床的煙氣含塵量，從而明顯改善沸騰床6的工作條件，有利于其安全運行。經(jīng)過預(yù)分離的煙氣進入沸騰術(shù)6中，進行煙塵再分離和煙氣脫硫。沸騰床除塵和脫硫的機理不同于水膜除塵和水過濾除塵。當(dāng)煙穿過沸騰床孔板8上的多數(shù)小孔9向上流動穿過孔板8上的水層時，煙塵得到再分離并且被脫硫，水(鍋爐水，有時加入氧化劑)通過入水管10進入沸騰床6，沿沸騰床孔板8均勻分布，然后分成兩路一路越過溢流擋板15進入溢流槽16，隨后沿殼體內(nèi)壁溢流而下，在殼體內(nèi)壁上形成水膜，以免煙塵附于殼體壁上，另一路水穿過沸騰床孔板泄漏下來。溢流出來的水、沸騰床孔板泄漏下來的水連同被凈化下來的粉塵及硫化物流到底部從出口7排出。
當(dāng)煙氣穿過沸騰床孔板8的小孔向上流動，并穿過孔板8上的水層時，設(shè)計的煙氣流速和水層厚度，使煙氣在孔板8上的水層中產(chǎn)生氣泡，氣泡粘附在孔板8上部表面并逐漸擴大，當(dāng)氣泡本身的浮力大于氣泡與孔板8表面的粘附力時，氣泡即離開孔板表面上升。氣泡浮到水層表面，由于表面張力的作用并不立即破裂。隨著氣泡的增多，浮于水層表面的許多氣泡組成了氣泡層，然后由于氣泡頂部的拱型薄膜逐漸變薄，終于破裂，形成細小的水滴飛濺，在孔板8上形成沸騰床?？装?上水層能否形成沸騰床，主要決定于穿過孔板上小孔9的煙氣速度(55～60米／秒)和水層厚度。，當(dāng)煙氣穿孔速度小于最小臨界值時，孔板上的水層處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，氣泡層中幾乎沒有水滴飛濺形成，因此，不能形成沸騰床；當(dāng)煙氣穿孔速度大于最大臨界值時，煙氣直接穿過水層，孔板8上的氣泡層消失，也不能形成沸騰床，只有當(dāng)煙氣穿孔速度大于最小臨界值而又小于最大臨界值時，才能使孔板上水層轉(zhuǎn)變?yōu)閺娏彝牧骰臍猓旌衔?，孔?上的水層處于動力穩(wěn)定非結(jié)構(gòu)狀的氣－水泡沫層狀態(tài)，同時飛濺水滴的攜帶增多，才形成沸騰床。該沸騰床就是在孔板8上形成以快速運動的水薄膜、水流與氣泡、氣流充分攏合的氣－水混合物懸浮層。當(dāng)孔板8上形成沸騰床時，煙氣與水的接觸不僅有極大而不斷更新的相際表面，而且由于兩相的急速攏動，大大減少界層阻力。因此，氣、水之間的傳熱或傳質(zhì)過程得到高度強化，使沸騰床比水過濾、水膜過濾及顆粒層過濾具有更高的效率。沸騰床6的供水可根據(jù)對脫硫效率的要求，分別采用工業(yè)用水，鍋爐排污水，或加入氧化劑(如過氧化氫)的水。供水中加入氧化劑可以進一步提高脫硫效率，但運行費用增加。
根據(jù)要求，沸騰床6可設(shè)一層孔板8，也可設(shè)多層孔板8，在本實用新型的尺寸結(jié)構(gòu)下，最好為二層。為了防止穿過沸騰床凈化的煙氣攜帶水分，影響凈化效率和出口煙道結(jié)露，在沸騰床上部煙氣出口處設(shè)有百葉窗分離裝置12，使攜帶水分的煙氣通過該波形百葉窗結(jié)構(gòu)時，將水滴棄去，以便分離煙氣中的水滴。
沸騰床6筒體及孔板8可采用耐腐蝕的不銹鋼制造，為了降低價格，也可采用碳鋼板制造，筒體內(nèi)壁及孔板8用玻璃鋼襯里，其使用壽命比不銹鋼較短，但可達3～4年，能滿足生產(chǎn)要求。
復(fù)合式沸騰床煙氣凈化裝置的阻力損失為600～1000帕，克服其阻力方法有利用煙囪形成的自拔通風(fēng)能力；采用蒸汽噴射或水噴射產(chǎn)生的負壓；利用正壓通風(fēng)的能力；在凈化裝置后加裝引風(fēng)機利用引風(fēng)機的通風(fēng)能力等，可根據(jù)使用單位要求及實際情況選用。
對從本設(shè)計裝置排出的煙塵、硫化物及水的混合物的回收處理有兩個方案其一是將排出的凈化水匯集于多級塵沉降池中，使煙塵在沉降池中分離出來，定期將沉降池中煙塵清除，經(jīng)多級沉降澄清后的水可以循環(huán)使用；其二是將凈化水先經(jīng)過初步沉降池沉淀后進入泥渣脫水箱脫水，所脫的清潔水經(jīng)管道引入儲水池繼續(xù)循環(huán)使用，另一部分含煙灰水經(jīng)投藥箱投藥，反應(yīng)池反應(yīng)，再進入斜管沉降池沉降后，再引入儲水池與清凈水一并循環(huán)使用。中、小容量鍋爐、窯爐、工業(yè)爐可將濃縮的濕泥渣送至干煙灰排出口，與干煙灰混合一起排除，從而大大減少設(shè)備，簡化系統(tǒng)，可根據(jù)使用單位要求及實際情況選用。
本實用新型技術(shù)指標(biāo)、外型尺寸及投資費用見表1。
本實用新型可滿足含塵濃度較高的粉煤爐、拋煤機爐、沸騰爐和各種工業(yè)爐、窯爐煙氣排放消煙除塵的要求其煙塵排放及林格曼黑度可達國家標(biāo)準(zhǔn)，并可滿足煙氣脫硫的要求其結(jié)構(gòu)獨特，合理，體積??；工藝簡單，運行可靠造價低；其投資比目前國內(nèi)外采用的脫硫裝置低十幾倍，甚至低于電氣除塵器和袋式除塵器的投資。在除塵方面，本裝置由于約90％干除塵和6％～9％濕除塵，有利于粉煤灰綜合利用，節(jié)約水資源。
表1本裝置技術(shù)指標(biāo)、外型尺寸及投資處理煙氣 6000 12000 18000 30000 60000 150000(立方米／小時)-20000 -35000 -70000 -170000總高度5100 67008200 11000 18200 22030旋風(fēng)除塵器高度2900 420058006440920014700沸騰床直徑10801420 2275241534155520旋風(fēng)子外殼直徑 7201050 1450161023003680
除塵效率969696969595(％)－99－99－99－99－99－99脫硫效率606060606060(％)－80－80－80－80－80－80阻力損失600600800800900900(帕)－1000 －1000 －1000 －1000 －1200 －1200耗水量 0.2 0.4 0.61.01.64.0(噸／小時)－0.3 －0.6 －1.2 －1.8 －2.7 －5.0本體參考價0.81.62.54.07.522.0(人民幣萬元) －1.0 －2.0 －3.2 －5.0 －9.0 －25.0
權(quán)利要求1.一種煙氣除塵及脫硫裝置，其中包括立式旋風(fēng)分離器1、該旋風(fēng)分離器具有旋風(fēng)子4、芯子管2和具有梯形截面同時帶半蝸殼進氣室13的煙氣入口3，其特征在于a在所說的立式旋風(fēng)分離器1上安裝有沸騰床6；b所說的沸騰床6是圓筒形，在筒體中部設(shè)有帶小孔9的孔板8，孔板8上小孔9的開孔總面積為孔板8面積的5%，在孔板8圓周側(cè)設(shè)有溢流擋板15，在溢流擋板15與筒體之間有環(huán)形溢流槽16，在上部煙氣出口11內(nèi)設(shè)有波形百葉窗氣水分離裝置12，在孔板8上設(shè)有帶孔的進水管10；c所說的立式旋風(fēng)分離器1煙氣入口3的倒梯形斷面二底之比為2.1∶1，旋風(fēng)子1的高與直徑之比為4.2∶1，旋風(fēng)子1內(nèi)徑與芯子管2外徑之比為1.76∶1，芯子管2插入旋風(fēng)子1中的深度比進煙氣入口3倒梯形的高多30毫米。
2.按照權(quán)利要求1所說的裝置，其特征在于所說的孔板8為二層。
專利摘要本實用新型涉及一種煙氣除塵及脫硫雙功能凈化裝置。本實用新型由立式旋風(fēng)分離器和安裝于其上的沸騰床組成，沸騰床6是圓筒形，在筒體中部設(shè)有帶小孔9的孔板8，在孔板8圓周內(nèi)側(cè)設(shè)有溢流擋板15，在溢流擋板15與筒體之間有環(huán)形溢流槽16，在孔板8上設(shè)有帶孔的進水管10，它把干式除塵和脫硫有機地復(fù)合為一體，除塵效率可達96％-99％，脫硫效率可達60％-80％，可滿足中、小容量鍋爐煙氣除塵的要求，又有相當(dāng)高的脫硫效率，且運行費用及投資低、工藝簡單、運行可靠，可節(jié)約能源及水資源。
文檔編號F23J15/00GK2069748SQ8922162
公開日1991年1月23日 申請日期1989年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月28日
發(fā)明者唐烈, 唐續(xù)坤 申請人:史代琪