CN105148652B - 一种回旋气流布局的喷射去粉尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回旋气流布局的喷射去粉尘装置，包括外套筒、内套筒、多个喷嘴、排气口、进气通道、支架、输送水流的管道和收集槽，利用立体迷宫式的套筒结构导引气体在套筒内回旋，使与喷嘴的开口方向气流方向一致，将水汽化后喷入气流中与气体充分掺混。

Description

一种回旋气流布局的喷射去粉尘装置

技术领域

本发明涉及气化炉等工业容器中去除气体中微小漂浮粉尘的技术领域，尤其涉及一种回旋气流布局的喷射去粉尘装置。

背景技术

在化工、能源、环境等领域大量的工程项目需要去除气体中的微小漂浮粉尘，用以提供清洁的气体或者回收气体中的粉尘颗粒。一般常用的方法是采用水等液体喷入掺混了粉尘的气体中，或者将气体喷入水等液体中，通过水等液体和气体的充分掺混，将粉尘从气体中洗出，排出粉尘渣粒和清洁气体。

由于水的张力作用，因此气体与水掺混有难以破裂成多个小气泡和水液滴，在较短接触时间和行程中，难以达到气体与水的充分掺混，致使气体中携带的微小粉尘，不能被完全清洗干净；而延长接触时间和行程，又意味着增加设备尺寸和占用空间，不利于在有限空间中布置。

气体与水流喷嘴的出口长时间接触，气体中的粉尘渣粒难免会部分留在喷嘴出口处，从而容易导致对喷嘴的堵塞以及影响水流喷嘴的喷出效果。

气化炉等工业容器中产生的气体具有很高的温度，在进入喷射去粉尘装置后，高温气体容易对喷射去粉尘装置内壁造成烧蚀，影响喷射去粉尘装置内壁平整度从而干扰内部气流的气场分布和降低了装置的使用寿命。

此外，清洗后残渣和污水排出时，容易堵塞相应的排出开口，若增大排出开口又面临容易干扰内部气流的气场分布的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供了一种回旋气流布局的喷射去粉尘装置，能够在有限的空间内，延长气体的行程，延长气流与水充分掺混的过程，确保对气体中粉尘的充分清洗；同时实现了去粉尘装置的紧凑化和小型化，充分得节约了设备使用空间；

进一步的，能够避免气体中的粉尘渣粒在喷嘴出口处积留，有效防止喷嘴堵塞，确保水流喷嘴的喷出效果不受影响；

进一步的，能够保护装置内壁不被高温气体烧蚀，有效延长装置的使用寿命；

进一步的，能够有效防止残渣和污水的排出开口被堵塞，同时避免排出开口对内部气流的气场分布的干扰；

本发明包括如下技术方案：

本发明提供一种回旋气流布局的喷射去粉尘装置，包括外套筒、内套筒、多个喷嘴、输送水流的管道、排气口、进气通道、收集开口和支架，所述外套筒包括第一、第二竖直壁、第一向上弧形壁和向下弧形壁，所述第一、第二竖直壁和所述第一向上弧形壁均相对于所述第一向上弧形壁的中心顶点所在竖直轴，沿圆周方向呈轴对称分布，所述第一竖直壁的顶端与所述第一向上弧形壁的底端平滑密合相连；所述第二竖直壁形成于所述第一竖直壁内侧，两者在竖直方向上长度大致相同且在竖直方向大致平行分布，所述第二竖直壁的顶端与所述第一竖直壁的顶端大致处于同一水平线上，所述第二竖直壁的底端与所述第一竖直壁的底端大致处于同一水平线上；所述向下弧形壁的上顶端分别与所述第二竖直壁的底端和所述第一竖直壁的底端平滑密合相连；

所述内套筒包括第三竖直壁和第二向上弧形壁，所述第三竖直壁和所述第二向上弧形壁均相对于所述第一向上弧形壁的中心顶点所在竖直轴，沿圆周方向呈轴对称分布，所述第三竖直壁形成于所述第一竖直壁和所述第二竖直壁之间，所述第三竖直壁与所述第一竖直壁在竖直方向长度大致相同且在竖直方向大致平行分布，所述第三竖直壁的顶端与所述第一竖直壁的顶端大致处于同一水平线上，所述第三竖直壁的底端与所述第一竖直壁的底端大致处于同一水平线上；所述第二向上弧形壁形成于所述第一向上弧形壁的内侧，所述第二向上弧形壁的底端与所述第三竖直壁的顶端平滑密合相连；

所述多个喷嘴形成于所述外套筒壁上和内套筒壁上，用于喷射出水以对进入所述装置中的气流进行清洗；所述输送水流的管道连通至所述多个喷嘴，用于将水流输送至所述多个喷嘴；所述进气通道为圆柱形中空通道，所述进气通道的顶端与所述第二竖直壁的底端平滑密合相连，用于待清洗气流进入；所述排气口开口于所述第一向上弧形壁的弧面顶部，用于清洗后气流排出；所述收集开口开设于所述向下弧形壁的下弧形底部，用于排出污水和残渣；所述支架设置在所述外套筒和内套筒之间，用于连接固定所述外套筒和所述内套筒。

进一步的，所述多个喷嘴形成于所述第一竖直壁的内侧壁上、所述第二竖直壁的内侧壁和外侧壁上和所述第三竖直壁的内侧壁和外侧壁上。

进一步的，所述多个喷嘴中的每个喷嘴出口的开口方向与气流的流动方向一致。

进一步的，所述多个喷嘴中的每个，均包括喷管、喷嘴入口和喷嘴出口，所述喷嘴入口和喷嘴出口分别形成于所述喷管两端，水流从喷嘴入口进入喷管，经喷管从喷嘴出口向外喷出，所述喷管为90度弯曲构造。

进一步的，所述喷管包括收缩段，所述收缩段形成于所述喷管上邻近所述喷嘴出口的部分。

进一步的，所述第一竖直壁的内侧壁上喷嘴的喷嘴出口与相对的所述第三竖直壁的外侧壁上喷嘴的喷嘴出口在竖直方向上呈交错排布，所述第三竖直壁的内侧壁上喷嘴的喷嘴出口与相对的所述第二竖直壁的外侧壁上喷嘴的喷嘴出口在竖直方向上呈交错排布。

进一步的，所述进气通道的内径比所述第一竖直壁与所述第三竖直壁在水平方向间距以及所述第二竖直壁与所述第三竖直壁在水平方向间距大。

进一步的，所述输送水流的管道设置在所述内套筒和所述外套筒的所述弧形壁和竖直壁内部以及所述支架内部。

进一步的，所述向下弧形壁的下弧形底部的外部安装有收集槽，所述收集开口开设于所述向下弧形壁的下弧形底部与所述收集槽对应的部分，用于向所述收集槽排出污水和残渣；所述收集槽上设置有连接口和清渣口，所述连接口用于连接排水管以排出污水；所述清渣口用于定期清理所述收集槽内残渣。

进一步的，所述收集开口为燕尾型开口，所述燕尾型开口自所述下弧形底部向所述收集槽开口由小变大。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)采用近半球形的内外套筒相互嵌套以形成气体的立体空间流道迷宫的构造,从而导引气流回旋流动，在有限的空间内延长气流与喷嘴喷射的水雾充分掺混的过程，确保对气体中粉尘的充分清洗；

(2)喷嘴将水汽化后喷入气流中与气体充分掺混，喷嘴出口的开口采用方向与气流方向一致的设置，避免含粉尘的气流冲击喷嘴出口，造成喷嘴结垢堵塞；

(3)为各个喷嘴输送水流的管道设置在内外套筒壁内和支架的内部，水在套筒壁内输送水流的管道中流动可以降低套筒的温度，保护套筒不被高温气体烧蚀；

(4)污水和残渣的收集开口设置为燕尾型开口，开口自上而下由小变大，开口的上下边缘采用平直、尖锐的设计，从而能够有效防止残渣和污水的排出开口被堵塞，同时避免排出开口对内部气流的气场分布的干扰。

附图说明

图1为本发明回旋气流布局的喷射去粉尘装置的纵剖面示意图；

图2为本发明回旋气流布局的喷射去粉尘装置的横截面示意图；

图3为本发明回旋气流布局的喷射去粉尘装置中喷嘴的纵剖面示意图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

本发明提供了一种回旋气流布局的喷射去粉尘装置，包括外套筒3、内套筒2、多个喷嘴9、排气口8、进气通道1、支架4、5、输送水流的管道10和收集槽6、7。

参见图1、图2，为了在有限度的空间内，延长气体的行程，本发明采用近半球形的内外套筒相互嵌套以形成气体的立体空间流道迷宫的构造。具体的，所述外套筒3包括第一、第二竖直壁31、32、第一向上弧形壁33和向下弧形壁34，所述第一、第二竖直壁31、32和所述第一向上弧形壁33均相对于所述第一向上弧形壁33的中心顶点所在竖直轴，沿圆周方向呈轴对称分布，所述第一竖直壁31的顶端与所述第一向上弧形壁33的底端平滑密合相连；所述第二竖直壁32形成于所述第一竖直壁31内侧，两者在竖直方向上长度大致相同且在竖直方向大致平行分布，所述第二竖直壁32的顶端与所述第一竖直壁31的顶端以及所述第二竖直壁32的底端与所述第一竖直壁31的底端均大致处于同一水平线上；所述向下弧形壁34的上顶端分别与所述第二竖直壁32的底端和所述第一竖直壁31的底端平滑密合相连；

所述内套筒2包括第三竖直壁21和第二向上弧形壁22，所述第三竖直壁21和所述第二向上弧形壁22均相对于所述第一向上弧形壁33的中心顶点所在竖直轴，沿圆周方向呈轴对称分布，所述第三竖直壁21形成于所述第一竖直壁31和所述第二竖直壁32之间，所述第三竖直壁21与所述第一竖直壁31在竖直方向长度大致相同且在竖直方向大致平行分布，所述第三竖直壁21的顶端与所述第一竖直壁31的顶端以及所述第三竖直壁21的底端与所述第一竖直壁31的底端均大致处于同一水平线上；所述第二向上弧形壁22形成于所述第一向上弧形壁33的内侧，所述第二向上弧形壁22的底端与所述第三竖直壁21的顶端平滑密合相连。

在套筒壁上安装多个汽化喷嘴9，用于喷射出水以对进入所述装置中的气流进行清洗，所述喷嘴深入气流中加强气流与水汽的掺混。所述多个喷嘴9中的每个喷嘴出口的开口方向与气流的流动方向一致；所述多个喷嘴9可以形成于所述第一竖直壁31、所述第一向上弧形壁33和所述向下弧形壁34的内侧壁上、所述第二、第三竖直壁32、21和所述第二向上弧形壁22的内侧壁和外侧壁上，本发明经研究发现气流在沟回和弯角处气流方向容易受到沟回和弯角形状的影响，此处气流方向与喷嘴出口的开口方向难以保持高度一致，因而本发明所述多个喷嘴9优选形成于所述第一竖直壁31的内侧壁上、所述第二竖直壁32的内侧壁和外侧壁上和所述第三竖直壁21的内侧壁和外侧壁上。所述多个喷嘴9在所述竖直壁上分布时可以采取沿竖直方向和沿圆周方向大致均匀分布的方式，以使喷出的水汽大致均匀分布。在考虑多个喷嘴9在所述竖直壁上的不规则分布会影响套筒内气流的气场分布，从而影响气流的流向的因素时，本发明优选的多个喷嘴9在所述竖直壁上的分布方式是：沿竖直方向的上下喷嘴之间按喷嘴竖直方向长度B(参见图3)的1.5-2.5倍的间距而均匀分布，优选为2倍，沿圆周方向的喷嘴之间按喷嘴的出口沿圆周方向宽度C的7-15倍的间距而均匀分布，优选为10倍。

本发明经研究发现，当两相邻竖直壁上相对的喷嘴出口在竖直方向上保持一致排布时(即相对的喷嘴出口大致处于同一水平线时)，该相对的喷嘴出口区域水流喷出较强，然而沿竖直方向的喷嘴与喷嘴之间的区域水流较弱，该较弱区域对气体清洗难以达到预期效果，也会导致整个装置有效清洗长度的缩减。因而本发明优选采用所述第一竖直壁31的内侧壁上喷嘴的喷嘴出口与相对的所述第三竖直壁21的外侧壁上喷嘴的喷嘴出口在竖直方向上呈交错排布，所述第三竖直壁21的内侧壁上喷嘴的喷嘴出口与相对的所述第二竖直壁32的外侧壁上喷嘴的喷嘴出口在竖直方向上呈交错排布的喷嘴布局方式，使水流强度分布均匀，增加装置的有效清洗长度。

参见图3，所述多个喷嘴9中的每个，均包括喷管、喷嘴入口11和喷嘴出口12，所述喷嘴入口11和喷嘴出口12分别形成于所述喷管两端，水流从喷嘴入口11进入喷嘴，经喷管从喷嘴出口12向外喷出，所述喷管为90度弯曲构造，喷嘴内部采用收缩扩展设计，喷嘴收缩段13在接近喷嘴出口12的位置，水流在收缩段的速度上升压力下降，水在低压下汽化为水汽从喷嘴出口12喷出，喷嘴内部的喷管为光滑通道，避免喷嘴内部结垢堵塞。

参见图1，进气通道1为圆柱形中空通道，所述进气通道1的顶端与所述第二竖直壁32的底端平滑密合相连，用于待清洗气流进入，所述进气通道1的内径为所述喷嘴9在水平方向长度A的6-12倍，优选为8倍；所述第一竖直壁31与所述第三竖直壁21在水平方向间距为所述喷嘴在水平方向长度的3-6倍，优选为4倍；所述第二竖直壁32与所述第三竖直壁21在水平方向间距为所述喷嘴在水平方向长度的3-6倍，优选为4倍；所述进气通道1内径比所述第一竖直壁31与所述第三竖直壁21在水平方向间距以及所述第二竖直壁32与所述第三竖直壁21在水平方向间距大；优选是其2倍，一方面使进入套筒的气体获得足够的渗入压，使气体与水汽充分地掺混达到彻底清洁粉尘的目的，另一方面又避免了内径与间距比过大而导致的气体排出过慢，清洗速率过低的问题。

排气口8开口于所述第一向上弧形壁33的弧面顶部，清洁后的气体从最高点排出，避免凝结的水滴与清洗出的粉尘凝结的渣子随气体排出。

支架4、5设置在所述外套筒3和所述内套筒2之间，具体而言，可以选择设置在所述第一向上弧形壁33和所述第二向上弧形壁22之间，用于连接固定所述外套筒3和所述内套筒2。在所述内套筒2和所述外套筒3的所述弧形壁和竖直壁内部以及所述支架4、5内部，设置有输送水流的管道10，水流从外套筒3中管道经所述支架4、5中管道进入内套筒2，水流从所述内外套筒中的管道连通至所述多个喷嘴9，水在套筒内部的水管道中流动可以降低套筒的温度保护套筒不被高温气体烧蚀。

在所述向下弧形壁34的下弧形底部最低点的外部安装内凹形的收集槽6、7，使凝结的污水与凝结渣子从最低点排出，并形成流动死区,避免气流冲入污水排水口。所述向下弧形壁34的下弧形底部与所述收集槽6、7对应的部分开设有收集开口，用于向所述收集槽排出污水和残渣；所述收集槽6、7可以采用可拆卸方式悬挂在套筒外壁，方便定期拆卸清理，所述收集槽上设置有连接口，用于连通排水管，随时排出污水，并开有清渣口可以定期清理残渣，排出的污水通过清洁后再循环输入水管中用于清除粉尘。所述收集开口为燕尾型开口，所述燕尾型开口自所述下弧形底部向所述收集槽开口由小变大，上小下大开口小可以减小开口对气流的影响，而且开口的上下边缘采用平直、尖锐的设计，避免在套筒开口边缘结渣堵塞开口。

本发明回旋气流布局的喷射去粉尘装置的工作流程和步骤包括：

(1)将水输送至所述喷射去粉尘装置，并通过套筒内的水管将水输运到各个喷嘴，同时冷却套筒壁面，套筒壁上的多个喷嘴喷射汽化的水流；

(2)使含粉尘的气体通过进气通道进入喷射去粉尘装置的套筒中；

(3)气体在套筒中回旋，气体中的粉尘被喷嘴喷出的水汽清洗，完成清洗的气体最终从装置顶部的排气口排出；

(4)喷嘴喷出的水汽吸附气体中的粉尘后形成污水和固体渣子，流向装置的底部，流入收集槽并从收集槽排出。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.一种回旋气流布局的喷射去粉尘装置，包括外套筒、内套筒、多个喷嘴、输送水流的管道、排气口、进气通道、收集开口和支架，所述外套筒包括第一、第二竖直壁、第一向上弧形壁和向下弧形壁，所述第一、第二竖直壁和所述第一向上弧形壁均相对于所述第一向上弧形壁的中心顶点所在竖直轴，沿圆周方向呈轴对称分布，所述第一竖直壁的顶端与所述第一向上弧形壁的底端平滑密合相连；所述第二竖直壁形成于所述第一竖直壁内侧，两者在竖直方向上长度相同且在竖直方向平行分布，所述第二竖直壁的顶端与所述第一竖直壁的顶端处于同一水平线上，所述第二竖直壁的底端与所述第一竖直壁的底端处于同一水平线上；所述向下弧形壁的上顶端分别与所述第二竖直壁的底端和所述第一竖直壁的底端平滑密合相连；

所述内套筒包括第三竖直壁和第二向上弧形壁，所述第三竖直壁和所述第二向上弧形壁均相对于所述第一向上弧形壁的中心顶点所在竖直轴，沿圆周方向呈轴对称分布，所述第三竖直壁形成于所述第一竖直壁和所述第二竖直壁之间，所述第三竖直壁与所述第一竖直壁在竖直方向长度相同且在竖直方向平行分布，所述第三竖直壁的顶端与所述第一竖直壁的顶端处于同一水平线上，所述第三竖直壁的底端与所述第一竖直壁的底端处于同一水平线上；所述第二向上弧形壁形成于所述第一向上弧形壁的内侧，所述第二向上弧形壁的底端与所述第三竖直壁的顶端平滑密合相连；

所述多个喷嘴形成于所述外套筒壁上和内套筒壁上，用于喷射出水以对进入所述装置中的气流进行清洗；所述输送水流的管道连通至所述多个喷嘴，用于将水流输送至所述多个喷嘴；所述进气通道为圆柱形中空通道，所述进气通道的顶端与所述第二竖直壁的底端平滑密合相连，用于待清洗气流进入；所述排气口开口于所述第一向上弧形壁的弧面顶部，用于清洗后气流排出；所述收集开口开设于所述向下弧形壁的下弧形底部，用于排出污水和残渣；所述支架设置在所述外套筒和内套筒之间，用于连接固定所述外套筒和所述内套筒。

2.如权利要求1所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述多个喷嘴形成于所述第一竖直壁的内侧壁上、所述第二竖直壁的内侧壁和外侧壁上和所述第三竖直壁的内侧壁和外侧壁上。

3.如权利要求1所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述多个喷嘴中的每个喷嘴出口的开口方向与气流的流动方向一致。

4.如权利要求2或3所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述多个喷嘴中的每个，均包括喷管、喷嘴入口和喷嘴出口，所述喷嘴入口和喷嘴出口分别形成于所述喷管两端，水流从喷嘴入口进入喷管，经喷管从喷嘴出口向外喷出，所述喷管为90度弯曲构造。

5.如权利要求4所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述喷管包括收缩段，所述收缩段形成于所述喷管上邻近所述喷嘴出口的部分。

6.如权利要求2所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述第一竖直壁的内侧壁上喷嘴的喷嘴出口与相对的所述第三竖直壁的外侧壁上喷嘴的喷嘴出口在竖直方向上呈交错排布，所述第三竖直壁的内侧壁上喷嘴的喷嘴出口与相对的所述第二竖直壁的外侧壁上喷嘴的喷嘴出口在竖直方向上呈交错排布。

7.如权利要求1所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述进气通道的内径比所述第一竖直壁与所述第三竖直壁在水平方向间距以及所述第二竖直壁与所述第三竖直壁在水平方向间距大。

8.如权利要求1所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述输送水流的管道设置在所述内套筒的第三竖直壁和第二向上弧形壁内部，所述外套筒的的第一、第二竖直壁、第一向上弧形壁和向下弧形壁内部以及所述支架内部。

9.如权利要求1所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述向下弧形壁的下弧形底部的外部安装有收集槽，所述收集开口开设于所述向下弧形壁的下弧形底部与所述收集槽对应的部分，用于向所述收集槽排出污水和残渣；所述收集槽上设置有连接口和清渣口，所述连接口用于连接排水管以排出污水；所述清渣口用于定期清理所述收集槽内残渣。

10.如权利要求9所述的回旋气流布局的喷射去粉尘装置，其特征在于：所述收集开口为燕尾型开口，所述燕尾型开口自所述下弧形底部向所述收集槽开口由小变大。