專利名稱：低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)煙氣進(jìn)行處理的方法和裝置，尤其是低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題日益突出，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家加大了對(duì)污染企業(yè)的治理和監(jiān)控力度。企業(yè)要生產(chǎn)，排放必須達(dá)標(biāo)。建材、冶金、電力等行業(yè)屬于重污染企業(yè)，其生產(chǎn)中排放出的廢氣占整個(gè)污染企業(yè)排放廢氣量的60％以上，其中大部分是高溫廢氣。到目前為止，針對(duì)這些高溫?zé)煔?，一直未能找到一個(gè)合理有效的解決辦法。
袋式除塵器由于其工作穩(wěn)定、排放濃度低、投資小逐漸有替代電收塵的趨勢(shì)，但由于濾料一般只能耐溫250度左右，要用袋收塵來(lái)處理高溫?zé)煔饩捅仨殞?duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行降溫，降到濾料所能承受的最高溫度以內(nèi)。
圍繞著怎樣降低煙氣的溫度，企業(yè)和環(huán)保廠家想出了各式各樣的方式，主要有排管冷卻、U型冷卻和水冷。但都存在各種問(wèn)題，有的不能完全達(dá)到要求、有的還帶來(lái)了其它新的問(wèn)題，沒(méi)有被廣大企業(yè)認(rèn)同和接受。
排管冷卻和U型管冷卻主要是采用增大管道和空氣的接觸面積，通過(guò)管道內(nèi)部的熱空氣和管道外部的冷空氣進(jìn)行熱傳導(dǎo)和熱輻射的方式來(lái)達(dá)到對(duì)高溫?zé)煔饨禍氐哪康?，為了處理十幾萬(wàn)立方米/分鐘溫度高達(dá)350攝氏度的高溫氣體，其耗費(fèi)的鋼材量是相當(dāng)可觀的，并且占地面積大增加了系統(tǒng)阻力，能耗高。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，高溫?zé)煔獾慕禍匦Ч耆Q于外界大氣的溫度，而在我國(guó)大部分地區(qū)特別是西北地區(qū)夏季和冬季的相差50多度，就是在同一天外界大氣晝夜的溫差也有很大的，所以經(jīng)常出現(xiàn)冬季運(yùn)行效果不錯(cuò)，夏季燒袋的事情。
采用水冷的方式，其主要的機(jī)理和采用風(fēng)冷是一樣的，只不過(guò)把外界的降溫介質(zhì)換成水而已，并沒(méi)有完全解決問(wèn)題，增設(shè)噴淋塔還帶來(lái)了其他的諸多問(wèn)題。
采用以上方式還存在一個(gè)問(wèn)題如何熄滅高溫?zé)煔庵械幕鸹?。由于爐面的操作工藝等問(wèn)題，在高溫氣體中會(huì)夾帶著很多火花，如果不在除塵器入口前面有效熄滅很容易引起燒袋事故。而上面的幾種冷卻方式都解決不了這個(gè)問(wèn)題。
CN200410074332.0半干式煙氣凈化方法及其裝置，將堿性中和劑在混合器中與水均勻混合，水的加入量為干物質(zhì)重量的2％-15％；增濕后的堿性中和劑在霧化噴水之前加入煙氣；增濕后的堿性中和劑加入煙氣后，與煙氣混合、反應(yīng)的停留時(shí)間≥0.5秒，再開(kāi)始霧化噴水；對(duì)原始溫度從50℃到1000℃的煙氣排放源，確定一個(gè)“臨界溫度”T1，并且110℃＜T1＜150℃；當(dāng)煙氣溫度低于T1時(shí)，霧化噴水停止工作；當(dāng)煙氣溫度超過(guò)T1時(shí)，啟動(dòng)霧化噴水，并將霧化噴水后的溫度控制在T1的溫度水平。該裝置包括與煙道串聯(lián)的霧化噴水反應(yīng)器和除塵器，其煙道連接霧化噴水反應(yīng)器之前先連接混合器。但未涉及煙氣調(diào)質(zhì)降溫根本方法的變化。
在高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)降溫系統(tǒng)中，高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法和裝置流程至關(guān)重要，它不僅關(guān)系到投資、占地面積，更關(guān)系到調(diào)質(zhì)和降溫的效果，為了最大化減少設(shè)備投資，保證煙氣調(diào)質(zhì)降溫的效果，尤其適用于溫度變化范圍較大的多種工業(yè)窯爐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)降溫系統(tǒng)噴霧塔，具有更好的調(diào)質(zhì)和降溫的效果，減少設(shè)備投資，防止腐蝕和結(jié)垢，適用于溫度變化范圍較大的工業(yè)窯爐高溫?zé)煔馓幚?。尤其是在布袋除塵器系統(tǒng)中應(yīng)用的高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)降溫系統(tǒng)噴霧塔。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法與系統(tǒng)，使用低壓雙流體噴霧在噴霧塔內(nèi)處理高溫?zé)煔?，煙氣從爐面煙囪自上而下來(lái)進(jìn)入噴霧塔，噴霧塔上部安裝有低壓雙流體噴嘴，在噴霧塔內(nèi)部，高溫含塵氣體與噴嘴噴出的細(xì)小的水霧進(jìn)行接觸混合，并完全撲滅高溫氣體中夾帶的火花，含塵氣體中的大顆粒由于水霧除塵的作用直接通過(guò)噴霧塔下部排出，降溫后的含塵氣體通過(guò)管道進(jìn)入下道除塵處理，如袋式除塵器，在袋收塵內(nèi)部入口處增設(shè)一個(gè)均氣室，確保水霧和氣體完全混合并對(duì)含塵氣體進(jìn)行導(dǎo)流，使含塵氣體均勻地進(jìn)入每個(gè)除塵室，經(jīng)過(guò)布袋的除塵作用凈化后通過(guò)風(fēng)機(jī)由煙囪排入大氣。
在噴霧塔入口、除塵器入口和除塵器出口安裝有測(cè)溫探頭，當(dāng)噴霧塔入口溫度高于設(shè)定值，開(kāi)啟水泵，根據(jù)除塵器入口溫度來(lái)調(diào)節(jié)水閥開(kāi)啟的大小，通過(guò)水霧降溫，使除塵器入口的煙氣溫度低于濾料所能承受的溫度，同時(shí)也避免“濕壁”和“濕底”現(xiàn)象的產(chǎn)生，除塵器出口的溫度用來(lái)計(jì)算除塵器后端含塵氣體的相對(duì)濕度，如果除塵器的出口溫度不大于露點(diǎn)溫度，調(diào)節(jié)水閥，減少噴霧量。整個(gè)控制系統(tǒng)采用閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式，不僅把高溫?zé)煔饨档皆O(shè)定的溫度以下，同時(shí)也防止除塵器結(jié)露發(fā)生糊袋以及噴霧塔產(chǎn)生“濕壁”和“濕底”。
水的比熱大，是用來(lái)對(duì)其他高溫物質(zhì)進(jìn)行降溫最理想的介質(zhì)，其效果僅取決于降溫的方式，也就是水如何和高溫物質(zhì)進(jìn)行接觸。為了有效地對(duì)高溫氣體進(jìn)行降溫，采用低壓雙流體噴霧對(duì)高溫氣體進(jìn)行降溫最為有效。降溫所需的水經(jīng)過(guò)水泵的加壓后，通過(guò)調(diào)節(jié)閥與壓縮空氣一并進(jìn)入低壓雙流體噴嘴，在噴嘴內(nèi)部，壓縮空氣對(duì)水進(jìn)行破碎和混合，形成霧，通過(guò)噴嘴孔噴入噴霧塔。
本發(fā)明的特點(diǎn)是低壓雙流體噴霧降溫除塵系統(tǒng)有著其他降溫?zé)o可比擬的優(yōu)點(diǎn)采用低壓雙流體噴霧，由于壓縮空氣和水的共同作用，使噴嘴噴出的霧粒更均勻更細(xì)，縮短了煙氣蒸發(fā)的時(shí)間，大大縮小了噴霧塔的面積、減少了投資、并且占地面積小、阻力小、能耗低。本具有合理冷卻方法，投資相對(duì)較小、調(diào)質(zhì)和降溫的效果好，能防止腐蝕和結(jié)垢，并在布袋等除塵器系統(tǒng)中應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2是本發(fā)明系統(tǒng)采用PLC控制框3是本發(fā)明系統(tǒng)采用PLC電路圖，包括測(cè)溫元器件并進(jìn)行防腐防塵處理。
PLC電器控制器1、煙囪2、水泵3、4、空壓機(jī)粉塵出口5、袋式除塵器6、噴霧塔(霧氣室)7、塔測(cè)溫探頭8、除塵器入口測(cè)溫探頭9、除塵器出口溫度9-1、排煙煙囪10、風(fēng)機(jī)11、噴霧閥12、均氣室13、空壓機(jī)1具體實(shí)施方式
高溫氣體從爐面煙囪下來(lái)進(jìn)入噴霧塔，在噴霧塔上部安裝有低壓雙流體噴嘴，在噴霧塔內(nèi)部，高溫含塵氣體與噴嘴噴出的細(xì)小的水霧進(jìn)行接觸混合，水霧由于高溫氣體的作用完全蒸發(fā)，高溫氣體中夾帶的火花完全撲滅，含塵氣體中的大顆粒由于水霧除塵的作用直接通過(guò)噴霧塔下部排出，降溫后的含塵氣體通過(guò)管道進(jìn)入袋式除塵器。
在袋收塵內(nèi)部入口處增設(shè)一個(gè)均氣室，確保水霧和氣體完全混合并對(duì)含塵氣體進(jìn)行導(dǎo)流，使含塵氣體均勻地進(jìn)入每個(gè)除塵室，經(jīng)過(guò)布袋的除塵作用凈化后通過(guò)風(fēng)機(jī)由煙囪排入大氣。
對(duì)溫度從500℃到1000℃的煙氣，噴霧塔入口溫度T1、除塵器入口溫度T2和除塵器出口溫度T3，確定一個(gè)“控制溫度”除塵器入口控制溫度T20和除塵器出口控制溫度T30，并且T10為350℃；當(dāng)煙氣溫度低于T10時(shí)，霧化噴水停止工作；當(dāng)煙氣溫度超過(guò)T10時(shí)，啟動(dòng)霧化噴水，并將霧化噴水后的溫度控制在T10的溫度水平。該裝置包括與煙道串聯(lián)的霧化噴水反應(yīng)器和除塵器，其煙道連接霧化噴水反應(yīng)器之前先連接混合器。
除塵器入口控制溫度T20為160-220℃，除塵器出口控制溫度T30，150-220℃。
在噴霧塔入口溫度T1、除塵器入口溫度T2和除塵器出口溫度T3，通過(guò)安裝有測(cè)溫探頭獲得，當(dāng)噴霧塔入口溫度高于設(shè)定值，開(kāi)啟水泵，根據(jù)除塵器入口溫度來(lái)調(diào)節(jié)水閥開(kāi)啟的大小，通過(guò)水霧降溫，使除塵器入口的煙氣溫度低于濾料所能承受的溫度，同時(shí)也避免“濕壁”和“濕底”現(xiàn)象的產(chǎn)生，除塵器出口的溫度用來(lái)計(jì)算除塵器后端含塵氣體的相對(duì)濕度，如果除塵器的出口溫度不大于露點(diǎn)溫度，調(diào)節(jié)水閥，減少噴霧量。整個(gè)控制系統(tǒng)采用閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式，不僅把高溫?zé)煔饨档皆O(shè)定的溫度以下，同時(shí)也防止除塵器結(jié)露發(fā)生糊袋以及噴霧塔產(chǎn)生“濕壁”和“濕底”。
噴霧塔內(nèi)部進(jìn)行防腐處理(如氟樹(shù)脂)，防止高溫?zé)煔夂退F接觸后析出的腐蝕物質(zhì)對(duì)噴霧塔的腐蝕。測(cè)溫元件進(jìn)行防腐防塵處理并冗余，水泵也進(jìn)行冗余以提高系統(tǒng)的安全可靠性?？刂葡到y(tǒng)采用PLC編程控制，具有自糾錯(cuò)和報(bào)警功能。
高溫氣體從爐面煙囪下來(lái)進(jìn)入噴霧塔，在噴霧塔上部安裝有低壓雙流體噴嘴，在噴霧塔內(nèi)部，高溫含塵氣體與噴嘴噴出的細(xì)小的水霧進(jìn)行接觸混合，水霧由于高溫氣體的作用完全蒸發(fā)，高溫氣體中夾帶的火花完全撲滅，含塵氣體中的大顆粒由于水霧除塵的作用直接通過(guò)噴霧塔下部排出，降溫后的含塵氣體通過(guò)管道進(jìn)入袋式除塵器，在袋收塵內(nèi)部入口處增設(shè)一個(gè)均氣室，確保水霧和氣體完全混合并對(duì)含塵氣體進(jìn)行導(dǎo)流，使含塵氣體均勻地進(jìn)入每個(gè)除塵室，經(jīng)過(guò)布袋的除塵作用凈化后通過(guò)風(fēng)機(jī)由煙囪排入大氣。
降溫所需的水經(jīng)過(guò)水泵的加壓后，通過(guò)調(diào)節(jié)閥與壓縮空氣一并進(jìn)入低壓雙流體噴嘴，在噴嘴內(nèi)部，壓縮空氣對(duì)水進(jìn)行破碎和混合，形成霧，通過(guò)噴嘴孔噴入噴霧塔。
在噴霧塔入口、除塵器入口和除塵器出口安裝有測(cè)溫探頭，當(dāng)噴霧塔入口溫度高于設(shè)定值，開(kāi)啟水泵，根據(jù)除塵器入口溫度來(lái)調(diào)節(jié)水閥開(kāi)啟的大小，通過(guò)水霧降溫，使除塵器入口的煙氣溫度低于濾料所能承受的溫度，同時(shí)也避免“濕壁”和“濕底”現(xiàn)象的產(chǎn)生，除塵器出口的溫度用來(lái)計(jì)算除塵器后端含塵氣體的相對(duì)濕度，如果除塵器的出口溫度不大于露點(diǎn)溫度，調(diào)節(jié)水閥，減少噴霧量。整個(gè)控制系統(tǒng)采用閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式，不僅把高溫?zé)煔饨档皆O(shè)定的溫度以下，同時(shí)也防止除塵器結(jié)露發(fā)生糊袋以及噴霧塔產(chǎn)生“濕壁”和“濕底”。
噴霧塔內(nèi)部進(jìn)行防腐處理，防止高溫?zé)煔夂退F接觸后析出的腐蝕物質(zhì)對(duì)噴霧塔的腐蝕。測(cè)溫元件進(jìn)行防腐防塵處理并冗余，水泵也進(jìn)行冗余以提高系統(tǒng)的安全可靠性?？刂葡到y(tǒng)采用PLC編程控制，具有自糾錯(cuò)和報(bào)警功能。
低壓雙流體霧化噴頭噴嘴，噴嘴與噴芯相通，在噴芯的縱向位置開(kāi)設(shè)溶液流體通孔，溶液流體通孔與溶液管接口連通；在噴芯的橫向位置上設(shè)置壓縮空氣通孔，壓縮空氣通孔與兩端的壓縮空氣管接口連通；噴嘴處有一個(gè)噴頭空腔，噴頭空腔與噴芯之間有一個(gè)負(fù)壓腔，壓縮空氣通孔與負(fù)壓腔相通。低壓雙流體噴嘴噴出的霧粒均勻細(xì)小，粒徑可達(dá)80μm Dmax，不僅可以有效撲滅高溫?zé)煔庵袏A帶的火花，并且由于其對(duì)顆粒直徑為的粉塵捕捉能力達(dá)％，可作為袋除塵器的前端除塵設(shè)備，降低煙氣中粉塵的濃度，減少袋除塵器的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)布袋的使用壽命。
低壓雙流體噴嘴的孔徑大，降低了堵塞的可能性，特別適合在一些工礦企業(yè)使用，對(duì)水質(zhì)的要求不高，可以使用河水、二次用水，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。
整個(gè)噴霧系統(tǒng)的管路、閥門、法蘭、水泵和空壓機(jī)都是低壓元器件，維護(hù)量少，費(fèi)用低。
單個(gè)噴嘴的流量很大并且調(diào)節(jié)范圍廣，適合高溫?zé)煔庾兓l繁、高低溫差大的場(chǎng)合。
在處理10萬(wàn)立方米/分鐘風(fēng)量要求從400度降到150度的系統(tǒng)，單個(gè)噴嘴就可滿足要求。
噴嘴調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，氣體壓力可設(shè)為恒定值，根據(jù)溫度的變化和生產(chǎn)工藝的要求，只須調(diào)節(jié)液路的壓力來(lái)調(diào)節(jié)流量即可，這樣免去了分別調(diào)節(jié)液路和氣路的控制裝置。噴霧粒徑隨液體流量變化小，就是在噴嘴最大流量的時(shí)候也能完全蒸發(fā)?？刂葡到y(tǒng)采用PLC閉合環(huán)路控制，在降低高溫?zé)煔鉁囟鹊耐瑫r(shí)，也可以防止布袋除塵器結(jié)露和噴霧塔“濕壁”“濕底”?？刂葡到y(tǒng)安全可靠，采用PLC控制，靈活方便。其主要部件都具有冗余，測(cè)溫元器件并進(jìn)行防腐防塵處理。
權(quán)利要求
1.低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法，使用噴霧在噴霧塔內(nèi)處理高溫?zé)煔?，煙氣從爐面煙囪自上而下來(lái)進(jìn)入噴霧塔，其特征是噴霧塔使用低壓雙流體噴霧處理高溫?zé)煔猓趪婌F塔內(nèi)部，高溫含塵氣體與噴嘴噴出的細(xì)小的水霧進(jìn)行接觸混合，并完全撲滅高溫氣體中夾帶的火花，含塵氣體中的大顆粒由于水霧除塵的作用直接通過(guò)噴霧塔下部排出，降溫后的含塵氣體通過(guò)管道進(jìn)入下道除塵處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法，其特征是采用并聯(lián)袋式除塵器，在袋收塵內(nèi)部入口處增設(shè)一個(gè)均氣室，使水霧和氣體完全混合并對(duì)含塵氣體進(jìn)行導(dǎo)流，使含塵氣體均勻地進(jìn)入每個(gè)除塵室，經(jīng)過(guò)布袋的除塵作用凈化后通過(guò)風(fēng)機(jī)由煙囪排入大氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法，其特征是在噴霧塔入口、除塵器入口和除塵器出口安裝有測(cè)溫探頭，當(dāng)噴霧塔入口溫度高于設(shè)定值，開(kāi)啟水泵，根據(jù)除塵器入口溫度來(lái)調(diào)節(jié)水閥開(kāi)啟的大小，通過(guò)水霧降溫，使除塵器入口的煙氣溫度低于濾料所能承受的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法，其特征是除塵器出口的溫度用來(lái)計(jì)算除塵器后端含塵氣體的相對(duì)濕度，如果除塵器的出口溫度不大于露點(diǎn)溫度，調(diào)節(jié)水閥，減少噴霧量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法，其特征是整個(gè)控制系統(tǒng)采用閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式，將高溫?zé)煔饨档皆O(shè)定的溫度以下，并防止除塵器結(jié)露發(fā)生糊袋以及噴霧塔產(chǎn)生“濕壁”和“濕底”。
全文摘要
低壓雙流體噴霧高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)粉塵處理方法，使用噴霧在噴霧塔內(nèi)處理高溫?zé)煔?，煙氣從爐面煙囪自上而下來(lái)進(jìn)入噴霧塔，噴霧塔使用低壓雙流體噴霧處理高溫?zé)煔?，在噴霧塔內(nèi)部，高溫含塵氣體與噴嘴噴出的細(xì)小的水霧進(jìn)行接觸混合，并完全撲滅高溫氣體中夾帶的火花，含塵氣體中的大顆粒由于水霧除塵的作用直接通過(guò)噴霧塔下部排出，降溫后的含塵氣體通過(guò)管道進(jìn)入下道除塵處理。本發(fā)明采用低壓雙流體噴霧，由于壓縮空氣和水的共同作用，使噴嘴噴出的霧粒更均勻更細(xì)，縮短了煙氣蒸發(fā)的時(shí)間，大大縮小了噴霧塔的面積、減少了投資、并且占地面積小、阻力小、能耗低。
文檔編號(hào)B01D50/00GK1843565SQ200610039089
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者張錫麟 申請(qǐng)人:張錫麟