細(xì)微顆粒聚合器、煙氣流道及高效除塵除霧一體化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及煙氣凈化領(lǐng)域，尤其涉及一種用于火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、造紙廠、 玻璃廠、化工廠等尾氣處理系統(tǒng)中的細(xì)微顆粒聚合器、煙氣流道及除塵除霧一體化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 為實(shí)現(xiàn)燃煤火力發(fā)電廠的超凈排放甚至近零排放，國家提出"50355"指標(biāo)，即要求 燃煤火力發(fā)電廠的煙塵排放分別小于5mg/Nm3 (達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組標(biāo)準(zhǔn)），二氧化硫S02的排放 標(biāo)準(zhǔn)小于35mg/Nm3,氮氧化物勵(lì)^農(nóng)度小于50mg/Nm 3。
[0003] 為實(shí)現(xiàn)煙塵濃度達(dá)到超凈排放甚至近零排放標(biāo)準(zhǔn)，由于濕式電除塵器投資大、運(yùn) 行能耗高、體積龐大、輔助的化學(xué)藥劑消耗量大同時(shí)帶來新的污染物、陽極板的腐蝕等一系 列問題讓諸多火力發(fā)電廠望而卻步。
[0004] 然而如何實(shí)現(xiàn)非濕式電除塵器下達(dá)到煙塵出口排放小于5mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)是新的技術(shù) 難題。目前有少許環(huán)境治理企業(yè)提出"協(xié)同治理方案"方案，采用具有高效除塵作用的濕法 脫硫系統(tǒng)（單塔、塔內(nèi)分區(qū)、設(shè)置托盤或旋匯耦合等技術(shù)、三層高效除霧器），在實(shí)現(xiàn)高效脫 硫的同時(shí)，將進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的粉塵高效脫除，實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)多70 %的除塵效率。
[0005] 并陳述濕法脫硫系統(tǒng)高效除塵功能實(shí)現(xiàn)的主要原因：
[0006] (1)采用高性能的噴嘴將漿液粒徑降低30%，提高漿液的粉塵補(bǔ)集能力。
[0007] (2)通過托盤等技術(shù)形成的液膜層，增加液膜對微細(xì)粉塵的補(bǔ)集能力。
[0008] (3)吸收塔設(shè)置三層高效除霧器，將吸收塔出口煙氣液滴濃度控制在20mg/Nm3以 下，大大降低了煙氣的石膏顆粒物攜帶量。
[0009] 從以上數(shù)據(jù)可知，當(dāng)脫硫入口粉塵為20mg/Nm3時(shí)，即使脫硫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)彡70%的去 塵率，即進(jìn)入到高效除霧器的煙塵濃度依然可以達(dá)到6mg/Nm3,然而高效除霧器只對漿液液 滴具有很好的攔截去除效果，即使達(dá)到20mg/Nm3的液滴濃度，這些殘余液滴含有石膏等固 體以及可溶性鹽，按照最低7%固體濃度計(jì)算，新增粉塵含量為1. 4mg/Nm3,因此出口濃度要 控制在5mg/Nm3，必須要求高效除霧器對粉塵從6mg/Nm3進(jìn)一步去除到3. 6mg/Nm 3以內(nèi)，即 要求高效除霧器對粉塵去塵率達(dá)到40%以上，這是完全不符合實(shí)際的，而且殘余的6mg/Nm3幾乎都是小于5微米的細(xì)微粉塵，經(jīng)研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高效除霧器（三級屋頂除霧器） 最多可以將粉塵從6mg/Nm3降低到5. 6mg/Nm 3,去塵效果甚微！
[0010] 另外，在2002年由化學(xué)工業(yè)出版社和環(huán)境科學(xué)與工程出版中心共同出版的《燃煤 煙氣脫硫脫銷技術(shù)及工程實(shí)例》一書中講述了一種旋流板除霧器，其利用旋流板片使氣流 發(fā)生旋轉(zhuǎn)，夾帶在旋轉(zhuǎn)氣流中的液滴在旋流筒內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力從而被甩向圓筒內(nèi)壁 上，從而實(shí)現(xiàn)氣液分離效果，所述旋流板除霧器必須要求足夠的外筒高度，且其功能是利用 旋流板產(chǎn)生的離心力將霧滴甩到筒壁上從而實(shí)現(xiàn)氣液分離功能。
[0011] 再次，在專利申請?zhí)?01520058549.6(-種高效除塵除霧一體化系統(tǒng)）中申請了 一種冷凝濕膜高效除塵除霧技術(shù)，在中空的波紋板內(nèi)流冷卻介質(zhì)，通過冷凝方式將細(xì)微粉 塵和液滴進(jìn)行放大，然后通過下游位置的超精細(xì)分離器對其進(jìn)行去除分離。
[0012] 所述冷凝濕膜離心除塵除霧技術(shù)在煙塵治理領(lǐng)域?qū)儆诰薮蟮募夹g(shù)創(chuàng)新，但是對極 其細(xì)微粉塵和液滴，比如粒徑小于1微米甚至小于〇. 5微米的粉塵和液滴，即使放大后依然 難以被后續(xù)的超精細(xì)分離去除分離，因此為進(jìn)一步深度提高極其細(xì)微粉塵和液滴的去除， 有必要對所述冷凝濕膜技術(shù)做進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。
[0013] 因此，現(xiàn)有技術(shù)中具有如下技術(shù)問題需要解決：
[0014] 1.采用"協(xié)同治理方案"治理煙塵出口濃度小于5mg/Nm3的不現(xiàn)實(shí)性，或者更準(zhǔn)確 地說"協(xié)同治理方案"不具有確保煙塵出口濃度小于5mg/Nm3的科學(xué)必然性。
[0015] 2.某些特定工況項(xiàng)目（比如粉塵入口濃度小于10~15mg/Nm3)，即使采用協(xié)同治 理方案達(dá)到小于5mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)，也難以判斷究竟是哪個(gè)環(huán)節(jié)對粉塵的治理起到核心 關(guān)鍵作用，為避免給煙塵治理技術(shù)路線一個(gè)錯(cuò)誤的指引：即只要配進(jìn)口三級屋頂高效除霧 器就能保證吸收塔出口粉塵濃度小于5mg/Nm3。
[0016] 3.采用"協(xié)同治理方案"，一旦煙塵出口濃度大于5mg/Nm3,則無法判斷究竟是哪個(gè) 技術(shù)環(huán)節(jié)達(dá)不到協(xié)同治理的效果，因此也無從診斷對系統(tǒng)如何消除缺陷。
[0017] 4.為進(jìn)一步深度去除極細(xì)粉塵和液滴，對冷凝濕膜技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。
[0018] 5.去除旋流板除霧器氣液分離功能，進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)后轉(zhuǎn)為粉塵和液滴聚合功能。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0019] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種更有效 地增大細(xì)微粉塵和/或液滴，使得增大后的粉塵和/或液滴可以被后續(xù)的超精細(xì)分離器有 效分離的聚合器，并提供一種性能可靠、功能清晰的高效除塵除霧一體化系統(tǒng)。
[0020] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種用于聚合細(xì)微顆粒的聚合器，即細(xì)微顆 粒聚合器，該聚合器能夠使煙氣中的細(xì)微粉塵和/或微小液滴聚合長大，具體來說是將預(yù) 分離器去除后的殘余微小液滴（粒徑〇~20微米）以及細(xì)微粉塵（粒徑0~10微米）通 過碰撞方式進(jìn)行聚合。經(jīng)過大量試驗(yàn)表明，通過本實(shí)用新型的細(xì)微顆粒聚合器，微小液滴和 細(xì)微粉塵的總數(shù)量至少可以減少50%，由此數(shù)量減少導(dǎo)致顆粒物增大。
[0021] 本實(shí)用新型的用于聚合細(xì)微顆粒的聚合器包括一個(gè)或多個(gè)旋風(fēng)裝置，旋風(fēng)裝置包 括至少兩個(gè)旋流葉片，旋流葉片被設(shè)置為使得包含細(xì)微顆粒的氣流通過所述旋風(fēng)裝置時(shí) 形成旋轉(zhuǎn)氣流。
[0022] 進(jìn)一步地，當(dāng)聚合器包括多個(gè)旋風(fēng)裝置時(shí)，任意兩個(gè)相鄰的旋風(fēng)裝置中的旋流葉 片的設(shè)置方向相同。
[0023] 進(jìn)一步地，旋風(fēng)裝置還包括中心柱體和外筒，旋流葉片的一端固接于中心柱體，另 一端固接于外筒。
[0024] 更進(jìn)一步地，外筒具有圓形截面，圓形截面與外筒的軸線垂直；旋流葉片固接于外 筒的另一端的高度與外筒的高度基本相同，或者小于外筒的高度，且兩者的高度差不超過 圓形截面的直徑的三分之一。
[0025] 更進(jìn)一步地，外筒具有正多邊形截面，正多邊形截面與外筒的軸線垂直；旋流葉片 固接于外筒的另一端的高度與外筒的高度基本相同，或者小于外筒的高度，且兩者的高度 差不超過正多邊形截面的最長對角線長度的三分之一。
[0026] 進(jìn)一步地，多個(gè)旋風(fēng)裝置的軸線相互平行。
[0027] 進(jìn)一步地，多個(gè)旋風(fēng)裝置分別位于兩個(gè)形成V字形或人字形的平面內(nèi)，位于同一 平面內(nèi)的旋風(fēng)裝置的軸線相互平行。
[0028] 更進(jìn)一步地，旋流葉片的仰角，即旋流葉片從一端到另一端延伸的長度方向與外 筒的水平橫截面之間形成的夾角α，為12. 5~60°，優(yōu)選為22~27°。
[0029] 更進(jìn)一步地，旋流葉片的數(shù)量為3~18片。
[0030] 優(yōu)選地，旋流葉片的數(shù)量為6~8片。
[0031] 進(jìn)一步地，各個(gè)旋風(fēng)裝置的規(guī)格被設(shè)置為相同，以降低裝置的投資成本。對于不同 的區(qū)域可以采用差異化的旋風(fēng)裝置，以適應(yīng)不同區(qū)域的氣體流場，比如旋風(fēng)裝置中的旋流 葉片數(shù)量不同，外筒的直徑不同或者旋風(fēng)裝置的高度不相同?？茖W(xué)地實(shí)施差異化布置對細(xì) 微粉塵和微小液滴的聚合將產(chǎn)生更有益的效果。
[0032] 進(jìn)一步地，為了提高旋風(fēng)裝置的使用壽命和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，優(yōu)選地將旋流葉片、中心柱 體和外筒制造成一整體，即一體成型。
[0033] 進(jìn)一步地，聚合器還包括用于安裝旋風(fēng)裝置的固定件，固定件上設(shè)置有用于安裝 旋風(fēng)裝置的安裝孔，多個(gè)旋風(fēng)裝置通過安裝孔安裝在固定件上；固定件上還設(shè)置有通氣孔。 通氣孔的作用為降低聚合器的壓力損失，并避免聚合器產(chǎn)生積液池，從而維持聚合器的聚 合作用。
[0034] 更進(jìn)一步地，固定件整體上為平面結(jié)構(gòu)，安裝在固定件上的多個(gè)旋風(fēng)裝置處于同 一平面內(nèi)，且多個(gè)旋風(fēng)裝置的軸線相互平行。
[0035] 更進(jìn)一步地，固定件包括兩個(gè)形成人字形或V字形的平面，安裝在同一平面內(nèi)的 旋風(fēng)裝置的軸線相互平行。
[0036] 本實(shí)用新型的上述用于聚合細(xì)微顆粒的聚合器的工作原理如下：
[0037] 聚合器中的旋風(fēng)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)粉塵與粉塵聚合、液滴與液滴聚合、粉塵與液滴聚 合、大顆粒與大顆粒聚合、小顆粒與小顆粒聚合、大顆粒與小顆粒聚合，并且同時(shí)發(fā)生一次 聚合、二次聚合甚至多次聚合。
[0038] 旋風(fēng)裝置中的旋流葉片存在如下三大效應(yīng)促使上述聚合過程：
[0039] 首先，大液滴和（或）大粉塵追擊小液滴和（或）小粉塵的追捕效應(yīng)導(dǎo)致液滴和 (或）粉塵發(fā)生長大。攜帶大量微小液滴和（或）細(xì)微粉塵的氣流經(jīng)過旋風(fēng)裝置后，氣流 方向發(fā)生改變，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流。由于相鄰兩旋風(fēng)裝置的旋流葉片均為順時(shí)針方向或者逆時(shí) 針方向，所以相鄰兩旋風(fēng)裝置的交匯耦合區(qū)產(chǎn)生氣流逆流效應(yīng)，逆流效應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致煙氣流 速下降，但由于液滴（密度為1000~1200Kg/m3)和（或）粉塵（堆積密度大約為1600~ 2200kg/m3)的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣流（密度為1. 1-1. 3Kg/m3)的密度，因此液滴和（或）粉塵在 較高的慣性力作用下和同向前進(jìn)的氣流發(fā)生相對滑移，而且由于氣流存在一定的黏度（在 1個(gè)大氣壓50°C工況下動(dòng)力黏度約1. 96X 10 5Pa. s)對發(fā)生相對滑移的液滴和（或）粉塵 產(chǎn)生粘性力（即粘性內(nèi)摩擦力，與粉塵和（或）液滴的表面積成正比關(guān)系）來阻止這種相 對滑移，由于更微小的液滴和（或）粉塵的比表面積大，所以較大液滴和（或）較大粉塵的 相對滑移速度要高于較小液滴和（或）較小粉塵，因此較大液滴和（或）較大粉塵將發(fā)生 追擊更小液滴和（或）更小粉塵效應(yīng)并很大概率將更小液滴和（或）更小粉塵捕獲從而導(dǎo) 致液滴和（或）粉塵長大。
[0040] 其次，相鄰兩旋風(fēng)裝置交匯耦合區(qū)域的逆流效