CN220677256U - 一种用于湿式除尘后烟气深度脱除pm2.5/cpm/so3的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，该装置包括凝并团聚长大系统和旋风分离器，湿式除尘系统后烟气中细颗粒物、可凝结颗粒物、三氧化硫依次经过超细雾雾化区、冷凝换热区、湍流团聚区，在此过程中，气态可凝结颗粒物及三氧化硫降温凝结形成小液滴，细颗粒物、颗粒态可凝结颗粒物、三氧化硫酸雾在液滴捕集、水汽相变及碰撞团聚的耦合作用下凝并长大，部分液滴及长大后颗粒物被换热器表面液膜捕集，在重力作用下进入废水回用装置，剩余液滴及长大后颗粒物进入旋风分离器被脱除，从而实现湿式除尘系统后细颗粒物、可凝结颗粒物和三氧化硫的高效协同脱除。
Description
技术领域
本实用新型涉及除尘设备技术领域，具体为一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置。
背景技术
细颗粒物(PM2.5)、可凝结颗粒物(CPM)及三氧化硫(SO3)被认为是我国重要的空气污染物。其中，细颗粒物由于粒径小、质量轻，可长期悬浮在大气中，并吸收病毒、重金属等有毒物质，对大气环境和人体健康造成严重危害；可凝结颗粒物是指在烟道环境下为气相，但离开烟道进入大气环境冷却和稀释后会迅速凝结为大量亚微米级细颗粒，是环境空气中二次气溶胶前体物；三氧化硫随温度下降与水结合形成难以有效脱除的亚微米级硫酸酸雾，提高烟气酸露点，腐蚀下游设备，造成有色烟羽现象，也是大气气溶胶的重要前体物之一，严重危害设备安全和大气环境。在冶金、石化等化工生产过程中，广泛应用湿式除尘器(如喷淋洗涤塔、动波洗涤器等)控制颗粒物的排放。经过湿式除尘器后，烟气达到近饱和的高湿状态，还携带有未被捕集的细颗粒物、可凝结颗粒物、三氧化硫等污染物及夹带的液滴。目前，主要通过在下游安装湿式静电除雾器(WESP)来进一步减少污染物的排放。然而，常规WESP存在对0.1-1μm颗粒态污染物荷电效果差的问题，因而对细颗粒物的脱除效率仅有70％；对可凝结颗粒物及三氧化硫的脱除效率也仅有30-50％左右。
专利CN 104258683公开了一种基于含相变凝聚均流技术的湿式电除尘系统及工艺，通过在脱硫塔和WESP之间安装相变凝聚室对脱硫净烟气降温，促进细颗粒物发生相变凝聚长大，从而提高其在后续WESP中荷电能力，实现高效脱除。然而仅靠烟气降温得到的可凝结水量有限，当颗粒物浓度较高时，颗粒物无法充分长大，因此该系统只能应用于燃煤电厂湿法烟气脱硫后的净烟气，颗粒物浓度仅有数十毫克每立方米。
此外，WESP对入口颗粒物浓度要求严格，当颗粒物浓度超过100mg/Nm3时即难以达到超低排放标准(10～20mg/Nm3)，当SO3浓度超过50mg/Nm3时，会影响电晕极放电，使系统的脱除效率大幅下降。而湿式除尘后细颗粒物、可凝结颗粒物、三氧化硫等污染浓度可达数百毫克每立方米，并会随工况变化发生剧烈波动，在非电行业超低排放改造全面实施的当下，有必要开发一种用于湿式除尘后烟气深度脱除细颗粒物、可凝结颗粒物和三氧化硫的技术，以保证烟气达标排放。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，该技术针对湿式除尘后排放的细颗粒物、可凝结颗粒物及三氧化硫，采用超细雾雾化、冷凝换热、湍流团聚等方法，利用液滴捕集、水汽相变及碰撞团聚耦合作用促进颗粒物凝并长大，最终通过旋风分离器中旋转流场收尘，实现细颗粒物、可凝结颗粒物及三氧化硫的深度脱除。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，该装置包括凝并团聚长大系统，所述凝并团聚长大系统主体截面为方形的壳体，所述壳体左侧为进口且右侧为出口，所述进口与出口均呈喇叭口状结构且大口端与壳体相连接，所述壳体内部从左向右依次设置为超细雾雾化区、冷凝换热区和湍流团聚区；
所述超细雾雾化区内设有若干个双流体雾化喷嘴和一根冷却水输送管道，若干组所述双流体雾化喷嘴由冷却水输送管道相串联，并排均匀分布在超细雾雾化区内，所述双流体雾化喷嘴的喷雾朝向与烟气流动方向一致；
所述冷凝换热区设有冷凝换热管，所述冷凝换热管以若干根S型排布方式均匀排列于冷凝换热区的PFA毛细管为主体，所述PFA毛细管的入口连接有冷却水入口，所述PFA毛细管的出口连接有冷却水出口，所述冷却水出口位于冷却水入口的上游，所述PFA毛细管下部设置废水回收槽，所述废水回收槽与废水箱相连接，所述废水箱与湿式除尘系统补水箱相连接；
所述湍流团聚区内设置有若干个湍流发生涡片，若干个所述湍流发生涡片呈x行y列分布，其中x行、y列的湍流发生涡片均不小于三个，所述湍流发生涡片为横截面呈十字形的涡片结构，所述湍流发生涡片的各边长相等，以十字形其中一边正对烟气来流方向，其余三边均匀布置有矩形切口，所述湍流发生涡片的高度与凝并团聚长大系统的壳体高度相等；
该装置还包括旋风分离器，所述旋风分离器结构为圆锥形筒且筒上段切线方向装有气体入口管，所述旋风分离器的气体入口管与凝并团聚长大系统的烟气出口切向相连，所述旋风分离器的顶部装有逸流管且底部设有颗粒物收集仓。
作为本实用新型的一种优选方式，所述双流体雾化喷嘴雾化液滴中位粒径不超过10μm，相邻两个双流体雾化喷嘴之间距离为100mm-200mm，位于最外侧的所述双流体雾化喷嘴与壳体表面间距100mm-150mm。
作为本实用新型的一种优选方式，所述冷凝换热管的管径为6mm-12mm，相邻两根所述PFA毛细管的中心间距为16mm-30mm。
作为本实用新型的一种优选方式，所述壳体内衬为耐腐蚀低表面能材料。
作为本实用新型的一种优选方式，所述湍流发生涡片的单边长30mm-70mm且板材厚度为2mm-4mm，其中所述矩形切口的开口深度为单边长度的一半且宽度15mm-35mm，相邻两个所述矩形切口的间距20mm-40mm，所述湍流发生涡片(10)中心点的行间距为150mm-250mm且列间距为200mm-650mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
(1)本实用新型采用双流体雾化喷嘴产生超细冷雾滴，与邻近的细颗粒物碰撞团聚长大，同时液膜的包覆改善了颗粒物表面润湿性，使其在后续换热降温形成的过饱和水汽环境中更容易被激活成为凝结核；在湍流团聚区，冷雾滴可以作为团聚核参与各类细颗粒态污染物的碰撞团聚，促使细颗粒物继续凝并长大，超细冷雾滴的引入克服了烟气降温产生可凝结水量有限的问题，提高了系统适用的颗粒浓度范围。
(2)本实用新型采用换热器对饱和湿烟气降温能够创建过饱和水汽环境，促使各类细颗粒态污染物发生相变凝并长大；部分颗粒态污染物还会在惯性力、扩散泳力、热泳力等作用下向冷凝壁面扩散沉积由冷凝液膜捕集，并沿冷凝换热管或凝并团聚长大系统壳体内表面流入废水回用装置，水汽相变的发生克服了雾滴对0.1μm-1μm细颗粒捕集团聚效果差的问题。
(3)本实用新型采用湍流发生涡片产生不同尺度及维度的涡流，提高了质量不同的冷雾滴、细颗粒物、颗粒态可凝结颗粒物及三氧化硫酸雾之间的碰撞概率。
(4)本实用新型利用超细冷雾滴及冷凝管换热使烟气增湿降温，促使气态可凝结颗粒物及三氧化硫发生均相凝结或以细颗粒物、冷雾滴为凝结核的非均相凝结，转化为颗粒态，并随细颗粒物一起，在液滴捕集、水汽相变及碰撞团聚多种作用耦合下凝并长大，有利于后续旋风分离器的脱除。
(5)本实用新型采用旋风分离器捕集长大后颗粒物，对烟气温度、湿度和粉尘浓度具有很强的适应性，适用于湿式除尘后波动的高湿含尘烟气。同时经过凝并团聚长大系统的颗粒物粒径及质量显著增加，克服了传统旋风分离器对细颗粒物捕集效果差的缺陷。
附图说明
图1为本实用新型的装置整体结构图；
图2为本实用新型所述湍流发生涡片结构图；
图3为本实用新型所述湍流发生涡片主视图；
图4为本实用新型所述湍流发生涡片的右视图。
图中:1、凝并团聚长大系统；2、壳体；3、双流体雾化喷嘴；4、冷凝换热管；5、冷却水出口；6、冷却水入口；7、废水回收槽；8、废水箱；9、湿式除尘系统补水箱；10、湍流发生涡片；11、旋风分离器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，该装置包括凝并团聚长大系统1，凝并团聚长大系统1主体截面为方形的壳体2，壳体2左侧为进口且右侧为出口，进口与出口均呈喇叭口状结构且大口端与壳体2相连接，壳体2内部从左向右依次设置为超细雾雾化区、冷凝换热区和湍流团聚区；
超细雾雾化区内设有若干个双流体雾化喷嘴3和一根冷却水输送管道，若干组双流体雾化喷嘴3由冷却水输送管道相串联，并排均匀分布在超细雾雾化区内，双流体雾化喷嘴3的喷雾朝向与烟气流动方向一致；
冷凝换热区设有冷凝换热管4，冷凝换热管4以若干根S型排布方式均匀排列于冷凝换热区的PFA毛细管为主体，PFA毛细管的入口连接有冷却水入口6，PFA毛细管的出口连接有冷却水出口5，冷却水出口5位于冷却水入口6的上游，PFA毛细管下部设置废水回收槽7，废水回收槽7的下方连接有废水箱8，废水箱8连接有湿式除尘系统补水箱9；
湍流团聚区内设置有若干个湍流发生涡片10，若干个湍流发生涡片10呈x行y列分布，其中x行、y列的湍流发生涡片10均不小于三个，湍流发生涡片10为横截面呈十字形的涡片结构，湍流发生涡片10的各边长相等，以十字形其中一边正对烟气来流方向，其余三边均匀布置有矩形切口，湍流发生涡片10的高度与凝并团聚长大系统1的壳体2高度相等；
该装置还包括旋风分离器11，旋风分离器11结构为圆锥形筒且筒上段切线方向装有气体入口管，旋风分离器11的气体入口管与凝并团聚长大系统1的烟气出口切向相连，旋风分离器11的顶部装有逸流管且底部设有颗粒物收集仓。
废水箱8收集了废水回收槽7收集的冷凝液及旋风分离器11分离的废液，水中颗粒物在重力沉降作用下沉积在废水箱8的底部，定期回收其中稀有金属原料；上层清液经挡板流入湿式除尘系统补水箱9。
本方案设计的装置在使用时，步骤一：经过湿式除尘器处理后排放的高湿烟气进入凝并团聚长大系统1，首先经过超细雾雾化区，冷雾滴部分蒸发使烟气降温增湿，气态可凝结颗粒物及三氧化硫发生均相凝结或以细颗粒物、冷雾滴为凝结核的非均相凝结，转化为颗粒态，同时，冷雾滴与邻近细颗粒物、颗粒态可凝结颗粒物及三氧化硫酸雾发生碰撞，并在液桥力作用下团聚长大；此外，液膜的包覆使颗粒表面润湿性得到改善，使颗粒在后续冷凝换热区更容易被激活成为凝结核；
步骤二：烟气经过超细雾雾化区后进入冷凝换热区，控制循环水水量，使饱和湿烟气温度下降，饱和水蒸气分压降低，形成过饱和水汽环境，烟气中气态可凝结颗粒物及三氧化硫进一步凝结，水汽以细颗粒物、颗粒态可凝结颗粒物及三氧化硫酸雾为凝结核发生非均相凝结，促使其粒径增大，质量增加，部分冷雾滴及颗粒态污染物又可在热泳、扩散泳作用下向低温换热管壁面迁移并被冷凝液膜捕集，冷雾滴的汇聚增加了壁面冷凝液膜水量，提高系统自清洁能力；
步骤三：烟气经过冷凝换热区后进入湍流团聚区，烟气中冷雾滴、细颗粒物、颗粒态可凝结颗粒物及三氧化硫酸雾由于粒径及质量不同，在湍流发生涡片10产生的不同尺度涡流中的运动轨迹不同，提高了颗粒之间的碰撞概率，进一步促进了颗粒的凝并长大；
步骤四：烟气经过凝并团聚长大系统后进入旋风分离器，在旋转流场中，充分凝并长大后的颗粒物受到的流体曳力显著下降，离心力提高，被有效分离脱除，同时雾滴在旋风分离器内壁汇聚形成液膜，降低系统压降，减少二次扬尘，进一步增强了旋风分离器的颗粒物捕获能力。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，其特征在于：该装置包括凝并团聚长大系统(1)，所述凝并团聚长大系统(1)主体截面为方形的壳体(2)，所述壳体(2)左侧为进口且右侧为出口，所述进口与出口均呈喇叭口状结构且大口端与壳体(2)相连接，所述壳体(2)内部从左向右依次设置为超细雾雾化区、冷凝换热区和湍流团聚区；
所述超细雾雾化区内设有若干个双流体雾化喷嘴(3)和一根冷却水输送管道，若干组所述双流体雾化喷嘴(3)由冷却水输送管道相串联，并排均匀分布在超细雾雾化区内，所述双流体雾化喷嘴(3)的喷雾朝向与烟气流动方向一致；
所述冷凝换热区设有冷凝换热管(4)，所述冷凝换热管(4)以若干根S型排布方式均匀排列于冷凝换热区的PFA毛细管为主体，所述PFA毛细管的入口连接有冷却水入口(6)，所述PFA毛细管的出口连接有冷却水出口(5)，所述冷却水出口(5)位于冷却水入口(6)的上游，所述PFA毛细管下部设置废水回收槽(7)，所述废水回收槽(7)的下方连接有废水箱(8)，所述废水箱(8)连接有湿式除尘系统补水箱(9)；
所述湍流团聚区内设置有若干个湍流发生涡片(10)，若干个所述湍流发生涡片(10)呈x行y列分布，其中x行、y列的湍流发生涡片(10)均不小于三个，所述湍流发生涡片(10)为横截面呈十字形的涡片结构，所述湍流发生涡片(10)的各边长相等，以十字形其中一边正对烟气来流方向，其余三边均匀布置有矩形切口，所述湍流发生涡片(10)的高度与凝并团聚长大系统(1)的壳体(2)高度相等；
该装置还包括旋风分离器(11)，所述旋风分离器(11)结构为圆锥形筒且筒上段切线方向装有气体入口管，所述旋风分离器(11)的气体入口管与凝并团聚长大系统(1)的烟气出口切向相连，所述旋风分离器(11)的顶部装有逸流管且底部设有颗粒物收集仓。
2.根据权利要求1所述的一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，其特征在于：所述双流体雾化喷嘴(3)雾化液滴中位粒径不超过10μm，相邻两个双流体雾化喷嘴(3)之间距离为100mm-200mm，位于最外侧的所述双流体雾化喷嘴(3)与壳体(2)表面间距100mm-150mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，其特征在于：所述冷凝换热管(4)的管径为6mm-12mm，相邻两根所述PFA毛细管的中心间距为16mm-30mm。
4.根据权利要求2所述的一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，其特征在于：所述壳体(2)内衬为耐腐蚀低表面能材料。
5.根据权利要求1所述的一种用于湿式除尘后烟气深度脱除PM2.5/CPM/SO3的装置，其特征在于：所述湍流发生涡片(10)的单边长30mm-70mm且板材厚度为2mm-4mm，其中所述矩形切口的开口深度为单边长度的一半且宽度15mm-35mm，相邻两个所述矩形切口的间距20mm-40mm，所述湍流发生涡片(10)中心点的行间距为150mm-250mm且列间距为200mm-650mm。
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| CN202322291737.0U CN220677256U (zh) | 2023-08-24 | 2023-08-24 | 一种用于湿式除尘后烟气深度脱除pm2.5/cpm/so3的装置 |
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| CN202322291737.0U CN220677256U (zh) | 2023-08-24 | 2023-08-24 | 一种用于湿式除尘后烟气深度脱除pm2.5/cpm/so3的装置 |
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2023
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