本發(fā)明屬于廢氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種多級管束式除塵除霧裝置。

背景技術(shù)：

目前，我國現(xiàn)有的燃煤機組普遍采用石灰石——石膏濕法煙氣脫硫工藝，從吸收塔排放的濕煙氣中除了含有部分前端除塵器未除盡的粉塵外，還含有大量的呈細小霧滴狀態(tài)石灰石、石膏漿液等，隨著國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨提高，需對脫硫后的凈煙氣進行深度除塵。根據(jù)最新頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對煙囪排放的粉塵濃度提出了5mg/m³的要求。

煙氣的除塵除霧是煙氣凈化工序中最為常見的工藝，類型多種多樣，但對于含有大量霧滴的飽和濕煙氣的處理而言，具有現(xiàn)實的處理難度。為了解決微細粉塵、氣溶膠粒子等粒徑小的雜塵分離，部分機組采用折流板除霧器+WESP(濕式電除霧器)進行處理，但對于已建脫硫機組而言改造工作量巨大，通常需對現(xiàn)有的吸收塔本體增高、基礎(chǔ)加固，改造周期過長，且其含有大量的高壓電氣設(shè)備，運行和操作難度較大。

管束式除塵除霧裝置作為WESP的一種替代技術(shù)，因其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、能耗低而得到廣泛應(yīng)用。管束式除塵除霧裝置是一種基于離心力分離的氣液分離器，利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心作用，將氣流中夾帶的液滴甩向壁面周圍，煙氣中的細小液滴、細微粉塵顆粒、氣溶膠等微小顆粒物互相碰撞團聚凝聚成大液滴，大液滴再被氣旋筒表面液膜捕獲，從而實現(xiàn)與氣相分離而脫除，具有壓降小、除霧效果較好，結(jié)構(gòu)簡單，改造實施簡單等優(yōu)點，尤其適用于濕法脫硫后酸霧中帶固體或帶鹽分的廢氣除霧。

這種類型的除霧器是通過離心力實現(xiàn)液滴或顆粒的分離，當(dāng)負荷較低或顆粒粒徑過小時，由于離心力較小或離心力不足于使小顆粒分離時，分離效率較差，盡管可以提高除霧器的級數(shù)達到一定的脫除效率，但投資和運行費用大幅上升，甚至部分情況下即使增加除霧器級數(shù)也難以滿足排放要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有上述技術(shù)存在的缺陷提供了一種多級管束式除塵除霧裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種多級管束式除塵除霧裝置，該裝置位于吸收塔內(nèi)噴淋層的上方，所述的裝置由下到上包括n級管束式除塵除霧器，在至少兩級相連的管束式除塵除霧器之間設(shè)有凝并裝置；所述的管束式除塵除霧器包括m個管束式除塵除霧單元，所述的管束式除塵除霧單元包括圓柱形外筒和位于圓柱形外筒內(nèi)的z個旋流組件，所述的旋流組件包括有若干個旋流葉片和一個中心筒，旋流葉片以傾斜的角度均勻分布在中心筒外壁和圓柱形外筒內(nèi)壁之間的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)；所述的凝并裝置包括霧化管道，所述的霧化管道上設(shè)有若干個霧化噴嘴；

凝并裝置所采用的凝并液為工藝水、蒸汽或添加化學(xué)團聚劑的工藝水；

其中：n≥2，m≥2，z≥1；

所述的添加化學(xué)團聚劑為高聚物絮凝劑、潤濕劑和無機鹽添加劑的混合物，所述的高聚物絮凝劑為聚丙烯酰胺，聚氧化乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚中的一種或多種；所述的潤濕劑為磺化油，硫醇類、酰肼類和硫醇縮醛類中的一種或多種；所述的無機鹽添加劑為磷酸鈉；

在一些優(yōu)選的技術(shù)方案中：添加化學(xué)團聚劑的工藝水是在工藝水中加入0.5％～2.5％化學(xué)團聚劑，所述的化學(xué)團聚劑為0.004％～0.25％的高聚物絮凝劑、0.0002～0.02％潤濕劑和0.001～0.05％的無機鹽添加劑，其余為水。

本發(fā)明技術(shù)方案中：所述霧化噴嘴的霧化粒徑為20～80μm。

本發(fā)明技術(shù)方案中：所述的相連旋流組件設(shè)有液膜攔截及收集器，所述的液膜攔截及收集器包括攔截環(huán)和收集孔，所述的攔截環(huán)位于圓柱形外筒內(nèi)周壁，所述的收集孔位于圓柱形外筒和攔截環(huán)之間；所述的收集孔為半圓形、圓形或腰孔形，優(yōu)選所述的收集孔為半圓形。

本發(fā)明技術(shù)方案中：管束式除塵除霧單元頂部設(shè)有擋流環(huán)，所述擋流環(huán)的內(nèi)徑為圓柱形外筒的內(nèi)徑的85～95％。

本發(fā)明技術(shù)方案中：z≥2，所述的管束式除塵除霧單元由下到上共設(shè)有z-1級液膜攔截及收集器，所述的第p-1級收集孔的開孔面積大于第p級收集孔的開孔面積，1≤p≤z-1。

本發(fā)明技術(shù)方案中：相鄰管束式除塵除霧單元之間及管束式除塵除霧單元與吸收塔內(nèi)壁之間均設(shè)有下端密封板及上端密封板。

本發(fā)明技術(shù)方案中：在至少一組相連的旋流組件之間設(shè)有沖洗水系統(tǒng)；所述的沖洗系統(tǒng)包括沖洗水管，所述的沖洗水管的頂端設(shè)有沖洗噴嘴，沖洗水管的底端設(shè)有沖洗水管接頭。

本發(fā)明技術(shù)方案中：在至少一級管束式除塵除霧器的上方和/或下方設(shè)有沖洗系統(tǒng)，所述的沖洗系統(tǒng)包括沖洗水母管，在所述的沖洗水母管上設(shè)有若干沖洗管網(wǎng)噴嘴。

管束式除塵除霧裝置是一種基于離心力分離的氣液分離器，利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心作用，將氣流中夾帶的液滴甩向壁面周圍，壁面的液膜的厚度和高度會隨著煙氣中的液滴和顆粒數(shù)量激增，液膜過厚會使操作阻力過大，液膜過高時會增加二次夾帶的可能性，這些都會造成操作性能的下降。發(fā)明人通過多次研究發(fā)現(xiàn)通過設(shè)置液膜攔截及收集器，內(nèi)徑設(shè)置為為壁面內(nèi)徑的0.85～0.95。液膜攔截及收集器開設(shè)一定數(shù)量的孔是為了上層的液體能順利沿著壁面流下來，而不致于流入煙氣內(nèi)側(cè)造成二次夾帶。優(yōu)選的半圓形的孔主要是為了便于沿壁面順流。開孔的總的面積根據(jù)脫除煙氣中的液體的總量確定。下層的比上層孔多是因為上層的液體匯并流入下層。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過在不同旋流組件層間增加凝并裝置，提高細小顆粒粉塵與噴入凝并液滴間發(fā)生慣性碰撞、攔截以及凝并的概率，提高了粉塵的可捕集性，在同等旋流組件級數(shù)下提升了脫除效率，或者說達到同等效率所需的旋流組件級數(shù)降低，縮減了投資和運行成本。

附圖說明

圖1為多級管束式除塵除霧裝置的主視圖；

圖2為多級管束式除塵除霧裝置的的A-A剖視圖；

圖3為多級管束式除塵除霧裝置的的B-B剖視圖；

圖4為多級管束式除塵除霧裝置的第二實施例主視圖；

圖5為多級管束式除塵除霧裝置的第三實施例主視圖；

圖6為液膜攔截及收集器的主視圖；

其中：1為煙氣入口，2為第一級管束式除塵除霧器，3為凝并裝置，4為第二級管束式除塵除霧器，5為煙氣出口，6為上密封板，7為中心筒，8為圓柱形外筒，9為旋流葉片，10為霧化管道，11為霧化噴嘴，12為霧化管道連接法蘭，13為管束式除塵除霧單元，14為沖洗噴嘴，15為沖洗水管，16為沖洗水管接頭，17為下密封板，18為吸收塔壁，19沖洗管網(wǎng)噴嘴，20為沖洗水母管，21為沖洗水管連接法蘭，22為排水管，23為液膜攔截及收集器，24為攔截環(huán)，25為收集孔。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此：

實施例1

如圖1～3和7，一種多級管束式除塵除霧裝置，該裝置位于吸收塔內(nèi)噴淋層的上方，所述的裝置由下到上包括n級管束式除塵除霧器，在至少兩級相連的管束式除塵除霧器之間設(shè)有凝并裝置(3)；所述的管束式除塵除霧器包括m個管束式除塵除霧單元(13)，所述的管束式除塵除霧單元(13)包括圓柱形外筒(8)和位于圓柱形外筒(8)內(nèi)的z個旋流組件，所述的旋流組件包括有若干個旋流葉片(9)和一個中心筒(7)，旋流葉片(9)以傾斜的角度均勻分布在中心筒(7)外壁和圓柱形外筒(8)內(nèi)壁之間的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)；所述的凝并裝置(3)包括霧化管道(10)，所述的霧化管道(10)上設(shè)有若干個霧化噴嘴(11)；

凝并裝置所采用的凝并液為工藝水、蒸汽或添加化學(xué)團聚劑的工藝水；

其中：n≥2，m≥2，z≥1；

所述的添加化學(xué)團聚劑為高聚物絮凝劑、潤濕劑和無機鹽添加劑的混合物，所述的高聚物絮凝劑為聚丙烯酰胺，聚氧化乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醚中的一種或多種；所述的潤濕劑為磺化油，硫醇類、酰肼類和硫醇縮醛類中的一種或多種；所述的無機鹽添加劑為磷酸鈉。更優(yōu)選所述的添加化學(xué)團聚劑的工藝水是在工藝水中加入0.5％～2.5％化學(xué)團聚劑，所述的化學(xué)團聚劑為0.004％～0.25％的高聚物絮凝劑、0.0002～0.02％潤濕劑和0.001～0.05％的無機鹽添加劑，其余為水。

所述霧化噴嘴(11)的霧化粒徑為20～80μm。

所述的相連旋流組件設(shè)有液膜攔截及收集器(23)，所述的液膜攔截及收集器包括攔截環(huán)(24)和收集孔(25)，所述的攔截環(huán)(24)位于圓柱形外筒(8)內(nèi)周壁，所述的收集孔(25)位于圓柱形外筒(8)和攔截環(huán)(24)之間；所述的收集孔(25)為半圓形、圓形或腰孔形，優(yōu)選所述的收集孔(25)為半圓形。

管束式除塵除霧單元(13)頂部設(shè)有擋流環(huán)，所述擋流環(huán)的內(nèi)徑為圓柱形外筒(8)的內(nèi)徑的85～95％。

z≥2，所述的管束式除塵除霧單元(13)由下到上共設(shè)有z-1級液膜攔截及收集器，所述的第p-1級收集孔的開孔面積大于第p級收集孔的開孔面積，1≤p≤z-1。

相鄰管束式除塵除霧單元之間及管束式除塵除霧單元與吸收塔內(nèi)壁之間均設(shè)有下端密封板(17)及上端密封板(6)。

在至少一組相連的旋流組件之間設(shè)有沖洗水系統(tǒng)；所述的沖洗系統(tǒng)包括沖洗水管(15)，所述的沖洗水管(15)的頂端設(shè)有沖洗噴嘴(14)，沖洗水管(15)的底端設(shè)有沖洗水管接頭(16)。

如圖4，實施例二給出了一種多級管束式除塵除霧裝置，其每級除霧器的旋流組件只有一個，這種情況下可簡化噴淋水的設(shè)計，將噴淋水設(shè)置在至少一級管束式除塵除霧器的上方和/或下方設(shè)有沖洗系統(tǒng)，所述的沖洗系統(tǒng)包括沖洗水母管(20)，在所述的沖洗水母管(20)上設(shè)有若干沖洗管網(wǎng)噴嘴(19)。

如圖6，實施例三則給出了實施例二的一種優(yōu)化方案。沖洗水在沖洗除霧器旋流組件的同時，也增加了煙氣中的份含量，也便提高了處理負荷和難度，在實施例三中，通過取消上密封板6，沖洗水及部分煙氣中除下的液滴重力沉降形成的水滴均進入除霧單元外筒與吸收塔之間的空間內(nèi)并流向下密封板17，并可在吸收塔的塔壁下密封板上緣處開設(shè)排水管22將漿液引出吸收塔外。

管束式除塵除霧裝置是一種基于離心力分離的氣液分離器，利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心作用，將氣流中夾帶的液滴甩向壁面周圍，煙氣中的細小液滴、細微粉塵顆粒、氣溶膠等微小顆粒物互相碰撞團聚凝聚成大液滴，大液滴再被氣旋筒表面液膜捕獲，從而實現(xiàn)與氣相分離而脫除。離心力與顆粒直徑的3次方成正比，要使顆?；蛞旱尉哂凶銐虻碾x心力，顆?；蛞旱伪仨毦哂凶銐虻牧剑ǔ６?，旋流組件對于大于18μm的顆粒的分離效率達99％左右，但由于二次夾帶等因素的存在，實際效率低于該數(shù)值，換句話來說，經(jīng)過一級(或二級)旋流組件后，煙氣中大于18μm的顆粒基本已脫除，剩余部分大都為小于18μm的顆粒。試驗數(shù)據(jù)表明，濕法脫硫之后(噴淋層后)，PM2.5和PM10占總顆粒的比重相當(dāng)高，部分電廠甚至達到了76％和51％左右，也就是說這部分粉塵的總量有可能超過排放限值(5mg/m³)。采用上述裝置進行燃煤熱態(tài)試驗系統(tǒng)研究，在工藝水中加入1％的化學(xué)團聚劑，所述的化學(xué)團聚劑為0.004％～0.25％的聚丙烯酰胺、0.0002～0.02％磺化油和0.001～0.05％的磷酸鈉，其余為水。在電除塵器入口煙氣添加化學(xué)團聚劑促進電除塵脫除PM2.5的試驗研究，研究了團聚劑添加前后PM2.5濃度及其粒度分布的變化，結(jié)果表明，采用本發(fā)明裝置PM2.5增大到原先的四倍左右，典型工況下電除塵器出口PM2.5濃度降低80％以上。采用本發(fā)明裝置PM10增大到也是原先的四倍左右，典型工況下電除塵器出口PM10濃度降低85％以上。