湿式除尘器和湿式除尘方法与流程

1.本发明属于含尘气体除尘技术领域，具体涉及一种湿式除尘器和湿式除尘方法。


背景技术：

2.例如煤化工等工业运行过程中，很多运行气体都会携带大量的粉尘。含尘气体的含尘量较大，会影响后续的工艺运行，因此需对含尘气体进行除尘。
3.含尘气体由于含有很多细小的尘粒，难以通过简单的重力沉降、过滤等方式除去，因此分离难度大。现有的除尘工艺中，常常先在洗涤器中对含尘气体洗涤除尘，再将洗涤后的气体在气液分离器中除湿。然而，采用现有工艺对含尘气体进行除尘处理，不仅设备繁多，而且除尘效果较差。
4.因此，需要提供一种简化且高效的除尘设备。


技术实现要素：

5.本发明第一方面提供一种湿式除尘器，其包括：
6.外壳体，外壳体内包括底部的水浴腔室和高于水浴腔室的挡水装置，外壳体的顶端设有气体流出管道；
7.内壳体，内壳体由外壳体的顶端伸入外壳体内，且沿外壳体的高度方向延伸至水浴腔室，内壳体与外壳体之间彼此间隔设置形成气流通道，气流通道与气体流出管道连通，内壳体的顶端设有含尘气体进口，内壳体的底端设有喷射口；
8.喷淋装置，包括喷头，喷头设置于内壳体内。
9.采用本发明提供的湿式除尘器，含尘气体由内壳体顶端的含尘气体进口进入除尘器，先与内壳体内喷头喷出的喷淋液滴接触，通过尘粒与喷淋液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用，进行初级除尘。之后气体和裹挟尘粒的喷淋液被喷射入水浴腔室的除尘液中，除尘液在气流冲击作用下形成大量鼓泡或泡沫，使气体与除尘液充分接触，将尘粒黏附于除尘液中。同时，在上述冲击作用下，在除尘液液面上方的气流通道形成含有大量液滴或泡沫的区域，经水浴除尘后的气体向上流动经过该区域，进一步实现泡沫除尘。在本发明的除尘器中，经过多级除尘，实现了高效的除尘效果。除尘后的气流所夹带的液滴被挡水装置阻挡，实现了气液分离。低含尘量和低含湿量的气体经由外壳体顶端的气体流出管道流出。本发明采用湿式除尘和气液分离一体化的湿式除尘器，显著提高了对含尘气体的除尘效果，并且同步实现气液分离。
10.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，内壳体的底端内部可设有隔挡件，隔挡件与内壳体的壁部围合形成环形喷射通道，喷射通道的出口为喷射口。
11.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，喷射通道可由内壳体的本体沿远离内壳体的中心线的方向延伸。可选的，喷射通道的中心线与水平方向成30
°
～75
°
夹角，例如成40
°
～65
°
夹角。
12.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，内壳体的底端的内径沿远离内壳体顶
端的方向逐渐增大，且喷射通道的内径沿远离内壳体顶端的方向逐渐减小。
13.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，气流通道的位于挡水装置和外壳体的顶端之间的区域为重力沉降区。
14.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，内壳体的内径与外壳体的内径之比可以为1:2.8～1:3.5，例如1:3～1:3.3。
15.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，喷淋装置包括在高度方向上的三层喷头，相邻两层喷头之间的间距与内壳体的内径之比为1:4～1:2。
16.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，含尘气体进口与喷头之间的内壳体的内径沿远离含尘气体进口的方向逐渐增大。
17.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，气体流出管道由外壳体沿远离外壳体底部的方向延伸，气体流出管道的中心线与水平方向之间呈30
°
～90
°
夹角。
18.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，气体流出管道内设有除雾装置。
19.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，除雾装置为金属网。
20.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，挡水装置为折流板式挡水装置。
21.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，喷淋装置还包括循环水管，循环水管的进水端与水浴腔室连通，循环水管的出水端与喷头连通。喷淋装置还包括可选的外排水管道和可选的补水管道，外排水管道与水浴腔室连通，补水管道与喷头连通。
22.在本发明第一方面的上述任意实施方式中，内壳体的顶端可以高于外壳体的顶端，且喷头位于内壳体高出外壳体的区域内。
23.本发明第二方面提供一种湿式除尘方法，其在根据本技术第一方面的湿式除尘器中进行。
24.本发明的湿式除尘方法采用本发明提供的湿式除尘器，因而能具有相同或类似的有益效果。
25.在本发明第二方面的上述任意实施方式中，含尘气体在内壳体中的流速可以≥10m/s。可选的，含尘气体在内壳体中的流速为12m/s～15m/s，例如12.5m/s～13.5m/s。
26.在本发明第二方面的上述任意实施方式中，喷淋装置的喷淋液量为3～5l/标准立方米含尘气体。
27.在本发明第二方面的上述任意实施方式中，喷射口位于水浴腔室内除尘液的液面以下200mm～300mm的位置。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
29.图1是本发明实施例提供的一种湿式除尘器的结构示意图。
30.图2是本发明实施例提供的一种湿式除尘器中喷射通道的结构示意图，其中，2a：纵向剖面图；2b：仰视图。
31.图3是本发明实施例提供的一种湿式除尘器中挡水装置的局部放大图。
具体实施方式
32.为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数；“多个(种)”、“几个(种)”的含义是两个(种)以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.本文中通过端点对数值范围的记载包括该范围内包含的所有数字(例如1～5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。此外，范围的公开包括在较宽范围内的所有子范围的公开(例如1～5公开了1～4、1.5～4.5、1～2等)。
36.在本文的描述中，除非另有说明，术语“或”是包括性的。也就是说，短语“a或b”表示“a，b，或a和b两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“a或b”：a为真(或存在)并且b为假(或不存在)；a为假(或不存在)而b为真(或存在)；或a和b都为真(或存在)。
37.本发明的上述发明内容并不意欲描述本发明中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
38.如图1所示，本发明实施方式提供的一种湿式除尘器包括外壳体10和内壳体20。外壳体10具有封闭内腔，封闭内腔的底部为水浴腔室11。内壳体20呈管道结构，其具有在自身高度方向相对的顶端和底端，其中顶端设有含尘气体进口21，底端设有喷射口22。内壳体20套设于外壳体10内，且底端的喷射口22位于水浴腔室11。内壳体20与外壳体10之间彼此间隔设置形成气流通道30。外壳体10的顶端设有气体流出管道13，该气体流出管道13与气流通道30相连通。在气流通道30内还设置有挡水装置40，该挡水装置40高于水浴腔室11预设高度。
39.除尘器还包括喷淋装置50。喷淋装置50包括喷头51，喷头51设置于内壳体20内部。
40.在湿式除尘器的工作状态下，水浴腔室11内填充除尘液c，喷射口22伸入液面以下。含尘气体a由含尘气体进口21进入内壳体20，喷淋装置50经由喷头51向内壳体20内喷淋
除尘液，含尘气体a与喷淋液滴接触，通过尘粒与喷淋液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用，进行初级除尘。之后气体和裹挟尘粒的喷淋液滴(气液混合物)被喷射入水浴腔室11的除尘液中，除尘液在气流冲击作用下形成大量鼓泡或泡沫，使气液混合物与除尘液充分接触，将喷淋液滴滞留在除尘液中，同时对气体进一步除尘，将尘粒黏附于除尘液中。在上述冲击作用下，在除尘液液面上方的气流通道30中形成含有大量液滴或泡沫的区域，经除尘液除尘后的气体向上流动经过该区域，进一步实现泡沫除尘。在本发明的除尘器中，含尘气体a经过多级除尘，实现了高效的除尘效果。除尘后的气流所夹带的液滴被挡水装置40阻挡，实现了气液分离。低含尘量和低含湿量的气体b经由外壳体10顶端的气体流出管道13流出。由此，本发明采用湿式除尘和气液分离一体化的湿式除尘器，显著提高对含尘气体的除尘效果，还同步实现气液分离。
41.在一些实施例中，喷头51可以设置于内壳体20内靠近含尘气体进口21的位置，由此可以在喷头51与喷射口22之间形成喷淋沉降段。含尘气体进入内壳体20内，先进行喷淋除尘。含尘气体和喷淋液可以在喷淋沉降段具有足够的停留时间来充分接触，并且使裹挟尘粒的喷淋液滴初步沉降分离，从而达到更好的喷淋除尘效果。
42.喷头51的数量可以为一个或多个。例如，喷淋装置30可以包括一个或两个以上的喷淋管，两个以上的喷淋管可以在内壳体20的高度方向上排布，每个喷淋管上可以设置一个或两个以上的喷头31。本领域技术人员可以根据除尘需求进行选择。在一些实施例中，在内壳体20的高度方向上排布有三层喷淋管，每层喷淋管上设置有多个喷头31。相邻两层喷淋管之间的间距与内壳体20的内径之比可以为1:4～1:2，例如1:4～1:3，再例如1:3.8～1:3.5。含尘气体进入内壳体20内，依次经过三层喷头31，由此可以依次去除轻尘或油粒(如焦油微粒等)、中等颗粒、和大颗粒，达到更好的喷淋除尘效果，从而提高除尘器整体的除尘效果。
43.在一些实施例中，同一喷淋管上的多个喷头31可以彼此间隔90
°
～120
°
的角度设置。这样能使含尘气体与喷淋液更充分地接触，进一步提高除尘效果。
44.喷头31可以采用本领域已知的喷头，可以根据除尘需求进行选择。作为示例，喷头31采用螺旋型喷头。
45.在一些实施例中，含尘气体进口21与喷头51之间的内壳体20的内径沿远离含尘气体进口21的方向逐渐增大。含尘气体进入内壳体20后，其流通面积增大，可以增加其在喷淋段的停留时间，使含尘气体与喷淋液更好的接触，达到更好的除尘效果。
46.在本发明的除尘器中，可以通过减小内壳体20底端的流通面积，来提高气液混合物喷射入除尘液中的速度，使流体形成射流，加大对除尘液的冲击作用力，由此能提高除尘液的除尘效果。可以采用本领域已知的手段来实现减小内壳体20底端的流通面积。在一些实施例中，内壳体20的底端内部设有隔挡件23，隔挡件23与内壳体20的壁部围合形成环形喷射通道24，喷射通道24的出口为喷射口22。
47.在一些实施例中，喷射通道24由内壳体20本体沿远离内壳体20的中心线的方向延伸。这样，喷射通道24的中心线与水平方向形成锐角角度，使气流以一定角度喷射入除尘液中，能强化除尘液对气流中液滴和尘粒的捕集，提高除尘效率。可选的，喷射通道24的中心线与水平方向成30
°
～75
°
的夹角，例如成40
°
～65
°
夹角。
48.作为一个示例，如图2所示，内壳体10的底端的内径沿远离内壳体10顶端的方向逐
渐增大，且喷射通道24的内径沿远离内壳体20顶端的方向逐渐减小。喷射通道24的流通面积逐渐减小，能加大射流速度；同时喷射通道24的中心线与水平方向形成锐角角度，使气流以一定角度喷射入除尘液中，进一步提高了除尘效果。在该示例中，隔挡件23可以为锥形结构。
49.在一些实施例中，喷射口22位于水浴腔室11内除尘液的液面以下200mm～300mm的位置。使喷射口22伸入液面以下适当的深度，能实现较高的除尘效果，同时还能减小压降，降低对除尘器内气流流场的影响，保证较高的工艺效率。
50.在本发明的湿式除尘器中，挡水装置40的高度可以大于或等于除尘液喷溅高度。由此，既可以保证足够的泡沫除尘空间，还可以实现较好的挡液效果。
51.挡水装置40可以采用本领域已知的挡水装置。在一些实施例中，挡水装置40为折流板式挡水装置。如图3所示，挡水装置40包括并排排布的多个折流板41。多个折流板41形成的弯道能引起气体流动方向的大幅度变化，由于气体的惯性作用而与折流板壁发生碰撞，使液体附着在折流板壁面而除去，实现气液分离。另外，折流板式挡水装置对气流的阻力小，且结构简单。
52.在一些实施例中，气流通道30的位于挡水装置40和外壳体10的顶端之间的区域为重力沉降区31。除尘后的气体经过挡水装置40，实现较好的气液分离效果，之后在重力沉降区，利用重力作用进一步使气体所夹带的液滴沉降除去，实现更高的气液分离效果，进一步降低气体的含湿量。
53.在一些实施例中，内壳体20的内径与外壳体10的内径之比为1:2.8～1:3.5，例如1:3～1:3.3，再例如1:3.1～1:3.2。含尘气体在内壳体20内具有较高的流速，以便于其能快速喷射进入除尘液中，实现较高的除尘效果。内壳体20和外壳体10的内径比例在上述范围内，使得气流通道31的截面积较大，增大气流向上流动的停留时间，可以通过重力作用使所夹带的液滴沉降除去，进一步提高除尘效果和气液分离效果。同时，内壳体20和外壳体10的内径比例适当，还能避免压降过大而破坏流场，保证工艺效率。
54.在一些实施例中，气体流出管道12内设有除雾装置121。经除雾装置121可以进一步除去气体中的液滴，达到更低的含湿量。除雾装置121可以采用本领域已知的能用于管道内除雾的装置。作为示例，除雾装置121为金属网。
55.在一些实施例中，气体流出管道121由外壳体10沿远离外壳体10底部的方向延伸。气体流出管道121呈向上的倾斜角度设置，方便除雾装置121阻挡的液体流入水浴腔室11中。作为一个实施例，气体流出管道121的中心线与水平方向之间成30
°
～90
°
夹角，例如成45
°
～60
°
夹角。气体流出管道121的倾斜角度适当，既能方便液体的回流，又便于设备制造。作为具体的示例，外壳体11的顶封头为60
°
或90
°
折边的锥形封头，气体流出管道131设置于锥形封头的侧面，且气体流出管道131垂直于该侧面。
56.在一些实施例中，喷淋装置50还包括循环水管52，循环水管52的进水端与水浴腔室11连通，循环水管52的出水端与喷头51连通。在循环水管52上还连接有循环泵53。将水浴腔室11内的部分液体循环至喷头51进行喷淋，节约喷淋液的同时，还可以将水浴腔室11内的液面控制在预定范围内。
57.喷淋装置50还可选的包括外排水管道54，外排水管道54与水浴腔室11连通。作为具体的示例，外排水管道54连接在循环泵53下游的循环水管52上。在运行过程中，可以通过
外排水管道54送出部分液体，以便于调控喷淋液量和水浴腔室11内的液面高度。
58.喷淋装置50还可选的包括补水管道55，补水管道55与喷头51连通。作为具体的示例，补水管道55可以与喷淋管连接，实现与喷头51的连通。需要时，可以通过补水管道55补充喷淋液。
59.在本发明的湿式除尘器中，内壳体20可以由外壳体10的顶端伸入外壳体10内，且沿外壳体10的高度方向延伸至水浴腔室11。其中，内壳体20可以全部或部分位于外壳体10内。在一些实施例中，内壳体20的顶端高于外壳体10的顶端，即，内壳体20的顶端伸出外壳体10。喷头51位于内壳体20高出外壳体10的区域内。在这些实施例中，可以方便地进行喷头51的安装与检修，并且减少外壳体10上的开孔数量，方便使外壳体10具有较高的结构强度和密封性。
60.在一些实施例中，外壳体10的底部设有与水浴腔室11连通的排污口13。通过排污口13排出除尘器内的尘粒沉淀物。
61.在一些实施例中，外壳体10上设有压力平衡口14。压力平衡口14位于水浴腔室11和挡水装置40之间。通过压力平衡口14可以平衡除尘液c的液面上方的压力，稳定除尘器内的流场，保证除尘效率和工艺效率。
62.采用本发明的湿式除尘器对含尘气体进行除尘处理，经三阶段的除尘过程(喷淋除尘、水浴除尘和泡沫除尘)，显著提高了除尘效率。例如，除尘效率可以达到95％～98％。通过挡水装置40的挡水作用，重力沉降区31的沉降作用，以及除雾器121的除水作用，实现了高效的气液分离效果。
63.本发明还一种湿式除尘方法，其是在本技术任意的湿式除尘器中进行的。
64.本文中所描述的湿式除尘器的技术特征和技术方案，也可以适用于本发明的湿式除尘方法中，并产生相应的技术效果，在此不再赘述。
65.含尘气体可以是煤化工产业中的工艺气体，其中会携带尘粒、焦油等颗粒物。含尘气体通常是经余热回收后，再进行除尘处理。这样既能实现热能的回收利用，节约能耗，又有利于保证较高的除尘效果。
66.在一些实施例中，含尘气体在内壳体20中的流速≥10m/s。例如，含尘气体在内壳体20中的流速为12m/s～15m/s，还可以为12.5m/s～13.5m/s。含尘气体在内壳体20中的流速较大，能加强上述的冲击作用，提高除尘效果。含尘气体在内壳体20中的流速在适当范围内，能减小除尘器内的压降，降低对除尘器内流场的影响，从而更好地改善除尘效果。
67.在一些实施例中，喷淋装置50的喷淋液量为3～5l/标准立方米含尘气体。采用本发明的除尘器，能在获得较高除尘效果的同时，减少喷淋液量，有利于降低循环泵的功率，实现节能降耗。
68.在一些实施例中，喷淋液或除尘液可以是水或其它本领域已知的除尘液体。
69.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。