蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置及方法，其特征在于该装置的入口处连接脱硫塔的出口，在装置两侧的壁面各设置一个梯形喷嘴，两个梯形喷嘴之间的距离小于入口高度，且两个梯形喷嘴的长度等于入口宽度，该梯形喷嘴的几何中心距入口处的距离占装置总长度的1/6，且两个梯形喷嘴沿装置中心线对称分布；在梯形喷嘴后部的装置内部呈等腰三角形布置三个扰流件，为一个顶角扰流件和两个底角扰流件，顶角扰流件位于装置中心线上，顶角扰流件的几何中心到入口的距离占装置总长度的7/25，两个底角扰流件沿装置中心线呈对称分布，底角扰流件的几何中心到入口处的距离占装置总长度3/5。

Device and method for removing fine particles by vapor phase transition and turbulent agglomeration

The invention relates to a device and method of steam phase transition and turbulent Agglomeration Coupling to remove fine particles, which is characterized in that the device is connected at the entrance of the desulfurization tower outlet, in the device on both sides of the wall are respectively provided with a trapezoidal nozzle, between two trapezoidal nozzle distance is less than the height of the entrance, and two trapezoidal nozzle length is equal to the entrance the width of the geometric center of the trapezoidal nozzle distance from the entrance to total length of the 1/6 device, and two trapezoidal distribution along the center line of symmetry nozzle device; an isosceles triangle arrangement of three spoiler in the rear of the internal device trapezoidal nozzle, and the two angles of the spoiler for a vertex spoiler, vertex the spoiler device located in the center line, angle of the spoiler to the entrance of the geometric center of the total length of the 7/25 device from two angles, the spoiler shows symmetrical distribution along the center line of the bottom device. The distance from the geometric center of the angular spoiler to the entrance occupies the total length of the device 3/5.

【技术实现步骤摘要】
蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置及方法
本专利技术属于脱除燃煤锅炉烟气中超细颗粒物的
，具体涉及一种蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置及方法。
技术介绍
空气中悬浮的细颗粒物，由于其对人体健康的高危害性。在最近的几年里已受到人们越来越多的关注。颗粒物粒径越小，其在大气中的扩散效果越强，越不容易发生沉降效果。现阶段，为了减少颗粒物的排放大多数燃煤电厂均采用了较为先进的除尘设备，含尘烟气中的大粒径颗粒物可被这些除尘设备几乎能全部脱除，但对小粒径颗粒物而言其脱除效果并不明显。现阶段工厂为了减少硫化物的排放而采用的湿法烟气脱硫过程，在一定范围内上反而会导致可吸入颗粒物的排放量的增加。传统的除尘方式对小粒径颗粒物的脱除效果很弱，所以现阶段一般会在传统除尘器前加装预处理装置。该装置一般是通过物理或化学的作用使得小粒径的颗粒物变为传统除尘技术可以脱除的范围从而被脱除掉。颗粒物的预处理技术主要包括声聚并技术、水汽相变技术、电聚并技术、湍流聚并技术、热聚并技术、磁聚并技术、光聚并、化学聚并等。在这其中湍流团聚的应用最为广泛，而水汽相变的前景最为广阔。在湍流团聚的过程中，为了加强湍流效果，往往会设置较多的扰流元件，增加了团聚效率的同时也使得内部阻力过大，而水汽相变则是由于成本等原因在工业应用中并不是十分广泛。公开号为CN104801420A的专利技术专利提出了一种湍流与化学团聚耦合促进长大的装置及方法。该装置主要分为化学团聚区，湍流团聚区以及静电除尘区。细颗粒物先是在化学团聚区急速长大，然后进入湍流团聚区进一步聚合长大，最后进入静电除尘区将长大的颗粒物去除。化学团聚虽然可以有效的提高颗粒物的长大，但是会增加成本且对收集到的颗粒物的后处理造成一定的影响。湍流区扰流件为10个，扰流件过多，虽然提高了团聚几率，但会对装置内烟气的流动产生较大的阻力。公告号为CN101732970B的专利技术专利提出了一种燃煤湿法烟气脱硫工艺中促进细颗粒物脱除的装置及方法。该装置的主要部分是蒸汽相变室与预洗涤塔。位于湿法脱硫塔前部的预洗涤塔用来提高烟气湿度，出来的气体进入蒸汽相变室内达到过饱和并发生相变凝结长大，凝结长大后的细颗粒通过脱硫塔去除。前置的蒸汽相变室与预洗涤塔会使得工艺变得很复杂，而若想使得颗粒物在单纯的蒸汽相变作用下成长到可脱除范围需要自行添加蒸汽，消耗大量蒸汽，能耗太大。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种耦合蒸汽相变与湍流团聚的装置及方法。该装置可以通过少量的扰流元件的简单耦合产生漩涡，达到湍流团聚的效果。通过向装置内加入湿空气使得烟气达到过饱和状态从而实现蒸汽相变，无需加入蒸汽，大大降低了能耗。该方法操作简单，成本低廉，有利于实现颗粒物的长大以及团聚，颗粒物脱除效率显著提高。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置，其特征在于该装置的入口处连接脱硫塔的出口，在装置两侧的壁面各设置一个梯形喷嘴，两个梯形喷嘴之间的距离小于入口高度，且两个梯形喷嘴的长度等于入口宽度，该梯形喷嘴的几何中心距入口处的距离占装置总长度的1/6，且两个梯形喷嘴沿装置中心线对称分布；在梯形喷嘴后部的装置内部呈等腰三角形布置三个扰流件，为一个顶角扰流件和两个底角扰流件，顶角扰流件位于装置中心线上，顶角扰流件的几何中心到入口的距离占装置总长度的7/25，两个底角扰流件沿装置中心线呈对称分布，底角扰流件的几何中心到入口处的距离占装置总长度3/5，底角扰流件的几何中心到装置中心线的距离为装置总高度的1/6；装置的出口处连接除雾器。一种蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的方法，该方法应用上述的装置，该方法的步骤是：1)从脱硫塔中流出的烟气，以8-15m/s的速度进入装置内；两个梯形喷嘴向装置内以30-50m/s的速度喷入相对湿度为60-80％的湿空气，使热烟气与湿空气混合；2)烟气先流经梯形喷嘴，在梯形喷嘴后方产生漩涡，对湿空气与热烟气产生卷吸作用且中小型颗粒物也会被卷吸到漩涡中心，通过碰撞产生团聚效果，长大后的颗粒物脱离漩涡，随主气流向下游流去；3)来流烟气在流过中心线处的顶角扰流件时会产生分流、扰流以及混流的效果，在顶角扰流件后方形成较大的速度梯度，产生两个方向相反的漩涡，使得细颗粒物发生多次碰撞；4)分流后的烟气分别流向两侧的底角扰流件，再一次产生扰流、分流以及混流的效果，使得颗粒物在新的漩涡中进一步的长大；5)在底角扰流件后方漩涡中长大的颗粒物在主气流的带动下流到出口，进入除雾器而被脱除。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术中装置内部的过饱和度是由湿空气与湿热烟气混合而得到的，无需再加入过饱和蒸汽，大大减小了能耗。且在梯形喷嘴后方会产生较大的漩涡，混合后的气体被卷吸进去增加了颗粒物的滞留时间，使颗粒物在相同的蒸汽相变条件下可以成长为更大的颗粒物。2)在装置内部仅仅放置了3个扰流件，可以有效减小烟气在装置内流动时所受到的阻力，且扰流件均匀的分布在流场中产涡效果良好，所以大多数颗粒物得以团聚。3)在颗粒物的脱除中耦合了蒸汽相变与湍流团聚，使得脱除效果得以提升，颗粒物在相同的条件下可以达到更大的粒径从而更容易被脱除。本专利技术在湍流团聚方面，通过梯形喷嘴与扰流件的组合排布使得团聚效果更加明显，而且采用的扰流件较少，可以有效的降低烟气在装置内流动时收到的阻力；在蒸汽相变方面，通过混合湿空气与热烟气得到过饱和环境，降低了制造过饱和蒸汽的成本。耦合了湍流团聚与蒸汽相变的作用，使得颗粒物的脱除效果进一步提高。本专利技术装置创造性地将蒸汽相变与湍流团聚结合在一起，在一个装置内实现蒸汽相变与湍流团聚，使小粒径颗粒物先是在蒸汽相变作用下长大，长大后的颗粒物再经过湍流团聚聚并进一步长大，最终使得最小初始粒径颗粒物数目的存留量不足初始量的1％，而且使得较大粒径颗粒物的体积分数达到更高，且烟气是单独横向喷入装置，在装置两侧有两个向装置内部喷入常温湿空气的喷嘴，使得烟气在装置内达到过饱和状态而无须再向烟气中额外添加蒸汽，显著降低能耗，同时又能实现较好的脱除效果。附图说明图1是本专利技术蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置一种实施例的立体结构示意图；图2为细颗粒物在实施例1的装置内的速度矢量图；图3为经实施例1的装置团聚前后的烟气中颗粒粒径分布图；图4为经实施例1的装置团聚前后的烟气中颗粒浓度分布图；图5为本专利技术蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置一种实施例的顶角扰流件的结构示意图；图中，1-入口，2-梯形喷嘴，3-顶角扰流件，4-底角扰流件，5-出口。具体实施方式下面结合实例以及附图对本专利技术做详细说明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。本专利技术蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置(简称装置，参见图1)的入口1处连接脱硫塔的出口，在装置两侧的壁面各设置一个梯形喷嘴2，两个梯形喷嘴之间的距离小于入口高度，且两个梯形喷嘴的长度等于入口宽度，该梯形喷嘴的几何中心距入口1处的距离占装置总长度的1/6，且两个梯形喷嘴沿装置中心线对称分布，梯形喷嘴用来向装置内喷入湿空气；在梯形喷嘴后部的装置内部呈等腰三角形布置三个扰流件，为一个顶角扰流件3和两个底角扰流件4，顶角扰流件3位于装置中心线上，顶角扰流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置，其特征在于该装置的入口处连接脱硫塔的出口，在装置两侧的壁面各设置一个梯形喷嘴，两个梯形喷嘴之间的距离小于入口高度，且两个梯形喷嘴的长度等于入口宽度，该梯形喷嘴的几何中心距入口处的距离占装置总长度的1/6，且两个梯形喷嘴沿装置中心线对称分布；在梯形喷嘴后部的装置内部呈等腰三角形布置三个扰流件，为一个顶角扰流件和两个底角扰流件，顶角扰流件位于装置中心线上，顶角扰流件的几何中心到入口的距离占装置总长度的7/25，两个底角扰流件沿装置中心线呈对称分布，底角扰流件的几何中心到入口处的距离占装置总长度3/5，底角扰流件的几何中心到装置中心线的距离为装置总高度的1/6；装置的出口处连接除雾器。

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置，其特征在于该装置的入口处连接脱硫塔的出口，在装置两侧的壁面各设置一个梯形喷嘴，两个梯形喷嘴之间的距离小于入口高度，且两个梯形喷嘴的长度等于入口宽度，该梯形喷嘴的几何中心距入口处的距离占装置总长度的1/6，且两个梯形喷嘴沿装置中心线对称分布；在梯形喷嘴后部的装置内部呈等腰三角形布置三个扰流件，为一个顶角扰流件和两个底角扰流件，顶角扰流件位于装置中心线上，顶角扰流件的几何中心到入口的距离占装置总长度的7/25，两个底角扰流件沿装置中心线呈对称分布，底角扰流件的几何中心到入口处的距离占装置总长度3/5，底角扰流件的几何中心到装置中心线的距离为装置总高度的1/6；装置的出口处连接除雾器。2.根据权利要求1所述的蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置，其特征在于所述顶角扰流件的底面为将三角扰流件的每一条边长仅沿一个方向向外依次延长相应边长一半的距离而构成的形状，三角扰流件的底面为等边三角形。3.根据权利要求1所述的蒸汽相变与湍流团聚耦合脱除细颗粒物的装置，其特征在于所述顶角扰流件的尺寸是底角扰流件...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈占秀，杨历，闵春华，刘志勇，李佳，李阳，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12