一种涡旋格栅除尘除雾装置和吸收塔的制作方法

1.本发明涉及除尘除雾装置，尤其涉及一种涡旋格栅除尘除雾装置和吸收塔，特别是可用于醇胺脱出二氧化碳工艺中，脱碳吸收塔尾气的深度净化。


背景技术：

2.随着“温室效应”问题在全球的重视度提高，我国的“碳减排”技术市场热度同样日趋高涨，也给中国的绿色发展注入新的动力。为实现碳减排目标，中国有必要采取新的行动。为实现“碳中和”战略，未来40年我国的能源、产业、消费和区域结构将发生重大的调整。在减碳环保力度增强的情况下，传统行业中的碳排放重点行业进行技术升级及减排控制，是现阶段可行的选择。在火电、钢铁、化工、建材、有色、造纸等行业内优质产能进行碳减排控制技术开发推广，可以作为近期碳减排技术研发的重点。在非化石能源体系完整建立前,co2捕集和封存的技术(ccs)具有减少成本及增加实现温室气体减排灵活性的潜力。
3.在众多燃烧后烟气co2捕集技术中，以醇胺为吸收剂的碳捕集工艺是目前最成熟也是工业化应用最多的技术。典型的胺液化学吸收法碳捕集工艺中，经除尘、脱硫和初步冷却等预处理后的烟气进入吸收塔内，与塔顶喷淋下来的吸收剂贫co2溶液(简称贫液)逆向触反应，其中脱碳后烟气从吸收塔上部排出。
4.co2化学吸收技术因其捕集效率高、技术相对成熟和适应性好，是目前最具工业应用潜力的co2捕集技术。然而，化学吸收系统在使用胺基吸收剂捕集烟气中co2的同时，胺基吸收剂及其降解产物以气体和气溶胶的形式随烟气排入大气，会带来环境二次污染问题。气溶胶是烟气co2化学吸收系统有机胺等污染物的主要排放形式。此外入口烟气中存在烟尘和硫酸气溶胶等不同类型凝结核都会造成气溶胶形式的2
‑
甲基
‑6‑
乙基苯胺排放显著增加，其中烟气中的so3遇水蒸汽会生成高浓度硫酸气溶胶。
5.针对目前最具前景的醇胺脱碳技术的后处理设备研究，研究胺及吸收剂及降解产物、有机气溶胶逃逸、颗粒物逃逸，有利于推进该技术在中国“碳减排”大潮中稳步前行。
6.现有的除尘除雾设备中，烟气与冲洗水的接触不充分，除尘除雾效率低，存在除尘除雾不充分的问题，难以实现烟气的深度净化，一些吸收塔需要设置多级除尘除雾设备才能达到无污染排放的标准，设备建造成本高、多级设备维修维护困难。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是如何实现烟气高效除尘除雾。
8.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种涡旋格栅除尘除雾装置，包括壳体、冲洗水管、涡旋格栅和涡旋起旋装置，所述壳体为筒形，所述壳体的一端具有烟气入口，另一端具有烟气出口，所述冲洗水管固定设置在所述壳体内并沿所述烟气入口至所述烟气出口的方向设置，所述涡旋格栅在所述壳体内绕所述冲洗水管螺旋设置，且具有多个沿径向延伸的狭缝，所述涡旋起旋装置固定于所述烟气入口内并用于产生涡旋气流，所述涡旋气流的螺旋方向与所述涡旋格栅的螺旋方向相反。
9.本发明的有益效果是：1、涡旋起旋装置加速离心除尘。含有颗粒物及气溶胶的烟气进行涡旋加速形成涡旋气流，细小颗粒物、气溶胶、液滴在离心加速过程中产生激烈的加速碰撞，利于小液滴汇聚成大液滴，颗粒物和气溶胶突破液滴表面张力后被液滴捕集。通过离心加速后，含尘烟气将做贴壁螺旋上升运动。过程中较大的汇聚后的较大含尘液滴直接被壳体内壁捕集。
10.2、涡旋格栅切向拦截。涡旋格栅的螺旋方向与涡旋气流的螺旋方向相反，这种设计大幅增加了含尘烟气与涡旋格栅的碰撞几率。含颗粒物烟气在螺旋上升的过程中多次、反复的与涡旋格栅进行碰撞，过程中可以对细小的液滴、气溶胶等污染物进行反复的汇聚拦截。液滴汇聚在涡旋格栅的狭缝内，随着液滴越来越多，涡旋格栅内的液膜越来越厚，会在重力和旋风离心力的共同作用下向涡旋格栅与壳体内部的连接处聚拢，最后沿壳体下落排出。结构简单、除尘除雾效率高，实现烟气的深度净化。
11.3、内部冲洗稳定运行。冲洗水管用于向涡旋格栅喷淋冲洗水，内部冲洗水设计用于对涡旋格栅进行无死角的冲洗，防止结垢。洒落的冲洗水也可以对涡旋起旋装置进行冲洗。间歇性充分的冲洗可以保证设备长期稳定运行。
12.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
13.进一步，所述涡旋格栅包括多个绕所述冲洗水管螺旋设置的格栅杆，每个所述格栅杆的其中一端与所述冲洗水管或所述壳体的内壁固定连接，相邻两个所述格栅杆之间形成所述狭缝。
14.采用上述进一步方案的有益效果是：安装过程中可调节狭缝的宽度，并且若格栅杆发生损坏，可以单独替换已损坏的格栅杆，无需整体更换涡旋格栅，维护成本低。
15.进一步，所述冲洗水管包括冲洗母管和冲洗喷嘴，所述冲洗喷嘴为多个，多个所述冲洗喷嘴固定于所述冲洗母管的侧壁并与所述冲洗母管的内部连通，且沿所述冲洗母管的轴线均匀分布。
16.采用上述进一步方案的有益效果是：冲洗水进入冲洗母管，并从冲洗喷嘴喷出，冲洗水均匀喷洒在涡旋格栅上，防止结垢，保证涡旋格栅的长期运行。
17.进一步，多个所述冲洗喷嘴沿所述冲洗母管螺旋分布。
18.采用上述进一步方案的有益效果是：均匀排布，冲洗水在圆周方向和轴线方向均能够喷洒均匀。
19.进一步，所述冲洗水管还包括固定于所述冲洗母管一端的冲洗水接头。
20.采用上述进一步方案的有益效果是：便于通过冲洗水接头与水管连接。
21.进一步，所述涡旋格栅为至少两个，至少两个所述涡旋格栅在所述冲洗水管的圆周方向均匀分布。
22.采用上述进一步方案的有益效果是：涡旋格栅与烟气的接触面积大，除尘除雾效率高。
23.进一步，所述涡旋格栅为三个。
24.进一步，所述壳体为圆筒形，所述冲洗水管沿所述壳体的轴线设置。
25.采用上述进一步方案的有益效果是：多个涡旋格栅除尘除雾装置应用到吸收塔时，多个相互紧靠设置，空间利用率高。
26.进一步，所述涡旋起旋装置为起旋器或者起旋叶轮。
27.采用上述进一步方案的有益效果是：起旋器或起旋叶轮可产生涡旋气流，起旋叶轮结构更为简单，设备成本低。
28.本发明还提供一种吸收塔，包括所述涡旋格栅除尘除雾装置。
29.采用上述方案的有益效果是：除尘除雾效率高，可实现烟气的深度净化。
附图说明
30.图1为本发明涡旋格栅除尘除雾装置的结构示意图；
31.图2为本发明涡旋格栅除尘除雾装置的三维透视图；
32.图3为本发明涡旋格栅除尘除雾装置在吸收塔内俯视的排布方式示意图。
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.1、壳体，2、冲洗水管，3、烟气入口，4、烟气出口，5、涡旋格栅，6、起旋叶轮，7、冲洗母管，8、冲洗喷嘴，9、冲洗水接头，10、格栅杆。
具体实施方式
35.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
36.如图1和图2所示，本发明提供一种涡旋格栅除尘除雾装置，包括壳体1、冲洗水管2、涡旋格栅5和涡旋起旋装置，所述壳体1为筒形，所述壳体1的一端具有烟气入口3，另一端具有烟气出口4，所述冲洗水管2固定设置在所述壳体1内并沿所述烟气入口3至所述烟气出口4的方向设置，所述涡旋格栅5在所述壳体1内绕所述冲洗水管2螺旋设置，且具有多个沿径向延伸的狭缝，所述涡旋起旋装置固定于所述烟气入口3内并用于产生涡旋气流，所述涡旋气流的螺旋方向与所述涡旋格栅5的螺旋方向相反。
37.涡旋格栅除尘除雾装置的有益效果是：1、涡旋起旋装置加速离心除尘。含有颗粒物及气溶胶的烟气进行涡旋加速形成涡旋气流，细小颗粒物、气溶胶、液滴在离心加速过程中产生激烈的加速碰撞，利于小液滴汇聚成大液滴，颗粒物和气溶胶突破液滴表面张力后被液滴捕集。通过离心加速后，含尘烟气将做贴壁螺旋上升运动。过程中较大的汇聚后的较大含尘液滴直接被壳体内壁捕集。
38.2、涡旋格栅5切向拦截。涡旋格栅5的螺旋方向与涡旋气流的螺旋方向相反，这种设计大幅增加了含尘烟气与涡旋格栅5的碰撞几率。含颗粒物烟气在螺旋上升的过程中多次、反复的与涡旋格栅5进行碰撞，过程中可以对细小的液滴、气溶胶等污染物进行反复的汇聚拦截。液滴汇聚在涡旋格栅5的狭缝内，随着液滴越来越多，涡旋格栅5内的液膜越来越厚，会在重力和旋风离心力的共同作用下向涡旋格栅5与壳体1内部的连接处聚拢，最后沿壳体1下落排出。结构简单、除尘除雾效率高，实现烟气的深度净化。
39.3、内部冲洗稳定运行。冲洗水管2用于向涡旋格栅5喷淋冲洗水，内部冲洗水设计用于对涡旋格栅5进行无死角的冲洗，防止结垢。洒落的冲洗水也可以对涡旋起旋装置进行冲洗。间歇性充分的冲洗可以保证设长期稳定运行。
40.其中，本实施例不限定筒形的壳体1的截面形状以及使用状态下的摆放方式。壳体1的截面形状可以为多边形，例如三角形、矩形等，或截面形状可以为圆形，优选采用截面形状为圆形的壳体1，即壳体1优选为圆筒形。壳体1使用时可以为竖直设置，烟气入口3朝上或
者朝下均可实现本发明的技术效果，壳体1也可倾斜或者水平设置。由于烟气在自然状态下以及在吸收塔中的运动状态均为由下向上运动，优选的，壳体1竖直设置，且烟气入口3朝下，烟气出口4朝上设置，无需增加其他的推动气体流动的风机。
41.其中，冲洗水管2通过水管支架固定设置在壳体1内，水管支架分别与冲洗水管2和所述壳体1固定连接，或者水管支架分别与冲洗水管2和吸收塔侧壁固定连接。
42.在上述方案的基础上，所述涡旋格栅5包括多个绕所述冲洗水管2螺旋设置的格栅杆10，每个所述格栅杆10的其中一端与所述冲洗水管2或所述壳体1的内壁固定连接，相邻两个所述格栅杆10之间形成所述狭缝。
43.安装过程中可调节狭缝的宽度，并且若格栅杆10发生损坏，可以单独替换已损坏的格栅杆10，无需整体更换涡旋格栅5，维护成本低。
44.在其中一个具体的实施例中，所有格栅杆10远离冲洗水管2的一端与壳体1固定。
45.在上述任一方案的基础上，所述冲洗水管2包括冲洗母管7和冲洗喷嘴8，所述冲洗喷嘴8为多个，多个所述冲洗喷嘴8固定于所述冲洗母管7的侧壁并与所述冲洗母管7的内部连通，且沿所述冲洗母管7的轴线均匀分布。
46.格栅杆10绕冲洗母管7螺旋设置，冲洗水进入冲洗母管，并从冲洗喷嘴喷出，冲洗水均匀喷洒在涡旋格栅上，防止结垢，保证涡旋格栅的长期运行。
47.在上述任一方案的基础上，多个所述冲洗喷嘴8沿所述冲洗母管7螺旋分布。
48.均匀排布，冲洗水在圆周方向和轴线方向均能够喷洒均匀。
49.在上述任一方案的基础上，所述冲洗水管2还包括固定于所述冲洗母管7一端的冲洗水接头9。
50.冲洗水接头9用于与冲洗水进水水管连接。
51.优选的，冲洗水接头9位于壳体1的外部。
52.在上述任一方案的基础上，所述涡旋格栅5为至少两个，至少两个所述涡旋格栅5在所述冲洗水管2的圆周方向均匀分布。
53.涡旋格栅与烟气的接触面积大，除尘除雾效率高。
54.优选的，所述涡旋格栅5为三个。在与冲洗母管7相垂直的横截面上，相邻两个涡旋格栅5间隔120
°
。
55.在上述任一方案的基础上，所述壳体1为圆筒形，所述冲洗水管2沿所述壳体1的轴线设置。
56.冲洗水管2与壳体1同轴设置，且壳体1的横截面为圆形，多个涡旋格栅除尘除雾装置应用到吸收塔时，多个相互紧靠设置，空间利用率高。
57.在上述任一方案的基础上，所述涡旋起旋装置为起旋器或者起旋叶轮6。
58.起旋器或起旋叶轮可产生涡旋气流，起旋叶轮结构更为简单，设备成本低。
59.在其中一个具体的实施例中，一种涡旋格栅除尘除雾装置，壳体1为圆管状，下端为烟气入口3，上端为烟气出口4。起旋叶轮6水平固定在壳体1内部，其下沿与壳体1下沿平齐，周圈与壳体1内壁焊接固定。每个涡旋格栅5由一组长度相等的若干格栅杆10组成，每根格栅杆10均垂直于壳体1内壁。每组格栅杆10螺旋均匀排布在壳体1内壁的螺旋线上，涡旋格栅5为三个，同一横截面上的三组格栅杆10间隔120
°
，共同构成涡旋格栅5。冲洗喷嘴8安装在冲洗母管7上，沿冲洗母管7的轴线螺旋均匀布置，冲洗水可均匀覆盖整个涡旋格栅5。
冲洗母管7下设冲洗水接头9以连接冲洗水来水。
60.本发明还提供一种吸收塔，包括所述涡旋格栅除尘除雾装置。
61.除尘除雾效率高，可实现烟气的深度净化。如图3所示，涡旋格栅除尘除雾装置设置于吸收塔的塔身内，且位于填料层上方，多个涡旋格栅除尘除雾装置紧密排列形成涡旋格栅除尘除雾层。本发明的涡旋格栅除尘除雾装置适用于任何气体的吸收塔，尤其可以应用于醇胺脱除二氧化碳吸收塔，可以实现深度净化。
62.在其中一个具体的实施例中，一种吸收塔，涡旋格栅除尘除雾装置安装在醇胺脱除二氧化碳吸收塔填料层上方，由若干个壳体1直径为500mm(在其他实施例中可以选用其他尺寸)的涡旋格栅除尘除雾装置组成涡旋格栅除尘除雾层。经过脱碳后的烟气裹挟逃逸的醇胺液滴、气溶胶一起由下至上进入壳体1内。混合烟气在经过起旋叶轮6时进行顺时针加速、离心运动，过程中颗粒物与液滴进行激烈碰撞，小液滴聚合成大液滴、颗粒物及气溶胶突破液膜表面张力进入到液滴内。贴壳体1内壁运动的混合气体，在上升过程中与逆时针旋转排布的三组涡旋格栅5产生碰撞，碰撞过程中大的液滴以及包含颗粒物的液滴被格栅杆10拦截，并汇聚在相邻两根格栅杆10的间隙。随着液滴越来越多，涡旋格栅5内的液膜越来越厚，会在重力和旋风离心力的共同作用下向格栅杆10与壳体1内部连接处聚拢，最后沿壳体1内壁回流至吸收塔内。冲洗水管2安装在壳体1中心，贯穿整个壳体1，并固定在起旋叶轮6上。通过冲洗水接头9的来水被均匀布置的冲洗喷嘴8大角度喷淋在涡旋格栅5上。内部冲洗的设计能够防止格栅杆10间隙出现的颗粒物累积、结垢，保证设备的长期稳定运行。
63.通过起旋叶轮6产生与涡旋格栅5螺旋方向相反的涡旋气流，运行过程中烟气中的污染物经过了加速汇聚、离心脱除、碰撞拦截的三个过程。同时螺旋排布的涡旋格栅还可以起到对涡旋气流多次拦截的效果。通过冲洗水管2内部无死角的冲洗方式，可以保证设备的高利用率。
64.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
65.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
66.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
69.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。