專利名稱：一種噴淋轉刷式除塵裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種除塵裝置，適用于火力發電廠燃煤鍋爐及其他工業爐窯煙氣的除塵設備，屬鍋爐技術領域。
背景技術：
依據不同的氣固分離理論，人們設計出了多種型式的除塵設備。靜電除塵器和布袋過濾式除塵器作為迄今為止最具有代表性的兩種高效除塵裝置，現已在國內外被廣泛采用。靜電除塵器的技術原理是通過直流高壓電場使氣體電離，進而使煙氣中的粉塵顆粒荷電，荷電粒子在電場力的驅動下向收塵極板運動并粘附在極板上，然后利用機械清灰方法將其收集于灰斗中。雖然靜電除塵器在通常情況下可達到較高的除塵效率，但對于高比電阻粉塵顆粒的去除效果卻并不佳，這是由于高比電阻粉塵難以充分荷電，并容易使收塵極板上的粉塵層發生反電暈，造成粉塵的二次飛揚。此外，靜電除塵器對煤種和煙氣工況的變化非常敏感，從而直接影響除塵設備的高效、穩定運行。布袋除塵器的核心部件是由不同材質的纖維濾布縫制而成的濾袋。氣流流經濾袋時較大的顆粒首先被攔截于濾布表面，形成由粗顆粒構成的過濾層，再利用粗顆粒層攔截更細小的顆粒，進而形成一定厚度的灰餅，最終在脈沖反吹氣流的作用下灰餅被清落至灰斗。布袋除塵器雖然不會受到粉塵比電阻特性的影響，但也存在以下不足一是對濾料材質要求極高；二是布袋除塵器的運行阻力大；三是對過濾風速和煙氣流速分布的均勻性要求極高；四是不適于高粘性粉塵和高濕度煙氣的除塵。

發明內容
本發明的目的在于針對現有除塵設備存在的弊病，提供一種結構合理、適應性好、 能夠有效提高煙氣除塵效率的噴淋轉刷式除塵裝置。本發明所述問題是以下述技術方案實現的
一種噴淋轉刷式除塵裝置，所述裝置為塔體狀，塔體下部設有煙氣進口、頂部設置煙氣出口，塔的頂部煙氣出口前設有除霧器，中部設有噴淋層和毛刷過濾層，底部設有灰漿池， 所述噴淋層位于毛刷過濾層之上；所述毛刷過濾層由多個轉動刷層、多個固定刷層、傳動機構、減速機和驅動電機組成；每個轉動刷層和固定刷層均由一組毛刷組成，所述毛刷固定在對應的毛刷軸上；所述轉動刷層的各毛刷軸經傳動機構、減速機與驅動電機傳動連接。上述噴淋轉刷式除塵裝置，所述噴淋層包括噴淋液控制閥、噴淋母管、噴淋支管和噴嘴，所述噴淋液控制閥安裝在噴淋母管上，所述噴淋母管與多組噴淋支管連接，所述噴淋支管末端連接噴嘴。上述噴淋轉刷式除塵裝置，所述轉動刷層與固定刷層交錯布置，最上層及最下層均為轉動刷層。上述噴淋轉刷式除塵裝置，所述毛刷纏繞在毛刷軸上。
上述噴淋轉刷式除塵裝置，增設密封罩，所述傳動機構置于密封罩內。上述噴淋轉刷式除塵裝置，所述灰漿池由水封槽、溢流槽和沉淀池組成；所述沉淀池位于溢流槽下面；所述水封槽與塔體底部灰漿出口相通，右側與溢流槽連接，底部設有與沉淀池相通的沉淀物出口，所述沉淀池右端設置廢液回收口。上述噴淋轉刷式除塵裝置，所述除霧器選用折流式除霧器或絲網式除霧器。本發明采用了層疊錯列布置的毛刷作為過濾材料，基于“體積過濾”理論而設計， 它與基于傳統的“表面過濾”理論設計的除塵裝置相比，具有有效過濾面積更大，壓力損失更小和抗堵灰能力更強的特點；通過轉刷和固定刷的配合過濾模式，使毛刷刷絲的空間方位及刷絲間隙不斷變化，基于“動態過濾”原理，與傳統的靜態過濾除塵裝置相比，有助于液滴和氣團的細化和霧化，形成由刷絲、液滴、液膜組成的一種“液固復合過濾體”，在過濾體內部，固體微粒、水滴及氣體分子的原有運動方向和軌跡呈現隨機交錯、實時變化的狀態， 可有效增加固、液粒子相互碰撞粘附的概率，從而有利于對超微細顆粒的捕集；通過毛刷的轉動還可使各個方位的刷絲保持均勻濕潤狀態，這不僅有利于顆粒粘附，也可以有效降低煙氣對毛刷的高溫腐蝕和化學腐蝕；本發明對粉塵性質及煙氣工況的適應性良好，對高比電阻、高粘附性粉塵及高濕度粉塵沒有禁忌，尤其適用于對高溫和高腐蝕性氣體的凈化處理。


下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是本發明整體結構示意圖2是毛刷過濾層及噴淋層結構(平行于氣流方向)示意圖； 圖3是本發明噴淋層結構俯視圖； 圖4是本發明中毛刷與毛刷軸的組裝示意圖； 圖5是本發明中毛刷結構示意圖。圖中各標號為1、塔體；2、一級噴淋支管；3、噴淋母管；4、噴淋液控制閥；5、密封罩；6、傳動機構；7、減速機；8、驅動電機；9、煙氣出口 ；10、煙氣進口 ；11、水封槽；12、泥漿出口 ；13、廢液回收口 ；14、沉淀池；15、溢流槽；16、灰漿出口 ；17、固定刷層；18、轉動刷層；19、噴嘴；20、除霧器；21、刷條；22、刷絲；23、刷芯；24、毛刷軸；25、二級噴淋支管。
具體實施例方式參看圖1、圖2、圖3、圖4，本發明整體結構為下部設有煙氣進口 10、頂端設置煙氣出口 9的塔體，塔體構成中包括毛刷過濾層、噴淋層、灰漿池和除霧器20，所述毛刷過濾層由轉動刷層18、固定刷層17、傳動機構6、密封罩5、減速機7和驅動電機8組成，所述轉動刷層18與固定刷層17交錯布置，最上層及最下層均為轉動刷層18，轉動刷層18與固定刷層17均由一組毛刷和毛刷軸M組成，所述毛刷纏繞在對應的毛刷軸M上，所述傳動機構6置于密封罩5內，兩端分別與轉動刷層18的毛刷軸及減速機7輸出軸聯接，所述減速機7與驅動電機8聯接。刷絲的材料與幾何參數根據煙氣性質及煙氣溫度等條件確定，諸如不銹鋼、高分子材料等。參看圖1、圖2、圖3，本發明構成中的噴淋層包括噴淋液控制閥4、噴淋母管3、噴淋支管和噴嘴19，所述噴淋液控制閥4安裝在噴淋母管3上，所述噴淋母管3與多組噴淋支管連接，所述噴淋支管由一級噴淋支管2和二級噴淋支管25組成，噴淋支管上等距并行連接噴嘴19，噴淋層位于毛刷過濾層之上。參看圖1，本發明構成中的灰漿池由水封槽11、溢流槽15和沉淀池14組成，所述水封槽11與位于塔體底部的灰漿出口 16相連，右側與溢流槽15連接，底部設有與沉淀池 14相通的沉淀物出口，所述沉淀池14位于溢流槽15下面，右端設置廢液回收口 13。在灰漿池那還設有一些閥門，以便完成廢液或沉淀物的回收；
參看圖1、圖2、圖3、圖4，本發明的工作過程是含塵氣流從塔體下部煙氣進口 10處引入，依次流經毛刷過濾層和噴淋層，經除霧器20除濕后排出塔外。噴淋液從塔體上部均勻噴灑于毛刷層頂端，并依次經過各轉刷層，由灰漿出口 16落入灰漿池中，沉淀后將泥漿由泥漿出口 12排出，噴淋液由廢液回收口 13進入循環處理系統。本發明工作原理的設計思路如下
為了充分說明本發明的科學性和先進性，按照以下思維深化層次加以論述
一、干塔與靜態毛刷層配合(即不設噴淋，且毛刷靜止不旋轉情況，此乃本發明的初級階段)
為了分析方便，不妨首先將進入除塵裝置塔體的粉塵劃分為粗顆粒、中顆粒和細顆粒三部分。煙氣自下而上流經層疊、錯列布置的毛刷時，氣流中的粗顆粒受到最底層刷絲的攔截而失去上升動力，在自身重力作用下克服上升氣流阻力沉降至塔底；其余中、細顆粒隨氣流進入毛刷層，其中的細顆粒由于體積小，被包裹在氣團中隨氣流穿透毛刷直接逃出塔外；而中顆粒經過層層毛刷的攔截使其上升動力消耗殆盡而滯留于致密的刷絲之間。隨著滯留顆粒的增多，上升氣流的阻力逐漸增大，導致刷層上下的壓差增大。當壓差達到一定程度時，氣流將壓差相對較小的局部積灰吹開，氣流沖出并在刷層間形成若干粗細不等的“管流”。由于毛刷是靜態布置的，這些管流會相對穩定。時間長了，一些管流成為永久性管流， 含塵氣流可以暢通無阻，而相對于這些永久性管流的非管流區則成為含塵氣流無法通過的 “滯流區”，此時的毛刷層失去過濾作用，近乎于多孔板，因此得出結論干塔與靜態毛刷層配合模式的除塵設備對煙氣的除塵效果較差。二、噴淋層與靜態毛刷層配合(此乃本發明的中級階段)
煙氣自下而上流經毛刷層時，氣流中的粗顆粒受到底層刷絲的攔截而失去上升動力， 進而在自身重力作用下沉降至塔底。所不同的是，由于存在液體噴淋，大部分中顆粒也被沖洗下來未能進入毛刷層，其余顆粒隨氣流進入毛刷層。而進入毛刷層的顆粒，大部分在刷絲攔截和噴淋的雙重作用下落入灰漿池，少量超微細顆粒仍會隨氣團逃出塔外。由于刷絲表面被水浸濕，大大提高了對粉塵的粘附性，當顆粒從具有彈性的刷絲之間鉆過時，很容易與刷絲接觸而被粘附。但是由于毛刷是靜止不動的，在刷層的局部仍然會形成大量斷斷續續、 形狀各異的氣體管流。只要有氣體管流存在，液滴就無法沖破包裹在微細顆粒表面的氣膜與液滴親和。這是由于在顆粒表面存在著一種“氣一固”分子力，這種分子力將氣體與顆粒粘在一起，這就是所謂分子粘附力。顆粒越細小，這種粘附力相對越強大。只有當液滴與顆粒產生零距離接觸時，這種“氣一固”分子力才能被“液一固”分子力所代替，從而將顆粒俘獲。但要達到零距離接觸，顆粒不僅需要有足夠大的動能沖破氣膜，還必須有與液滴相對運動的方向。眾所周知，顆粒越小就越容易“隨波逐流”，即流體力學意義中的“繞流”。當細小顆粒處于“流管”之中時，其運動方向與管流方向是一致的，無法與外界的液體接觸，因此也就不可能被液滴所俘獲。即使管流之外，對于被包裹在氣膜中非常細小的顆粒(如亞微米級粒子)，在到達較大液滴附近時也會隨氣流一起與之“擦肩而過”。這表明，除了顆粒與液滴之間的相對速度和相對運動方向之外，液滴的大小也是影響捕集效率的一個關鍵因素。這也正是傳統的洗滌式除塵器效率不高的根本原因。與上述情況相同，靜態毛刷粘附灰塵顆粒后，毛刷層表面和內部的阻力分布不均勻。這種阻力不均勻度達到一定程度時，還會產生液體管流。氣體、液體管流既可能各行其道，也可能交替存在。而在非氣體和液體管流區，氣體和液體的流通量越來越小，直至成為 “滯流區”，而一旦形成“滯流區”，積灰與刷絲將會粘結在一起，失去過濾作用。因此得出結論噴淋層與靜態毛刷層配合模式的除塵設備對煙氣的除塵效果不佳。三、噴淋層與旋轉毛刷層配合(此乃本發明的終級階段)
在本發明中，采用噴淋層與旋轉毛刷層配合的設計，布置于塔體上部的噴淋管網將細密水霧噴灑于毛刷上，毛刷自上而下分多層錯列布置，一層轉刷，一層固定刷，最上層(迎液面)和最下層(迎氣面)為轉刷。轉刷以一定速度轉動，形成了一種以固體刷絲和液體水幕、 汽霧形成的“復合過濾體”。其合理性表現在以下幾個方面1、毛刷旋轉，可避免在刷層間或刷毛隙間產生氣體管流，從而形成含塵氣流旁路，使灰塵顆粒進入這些通道而失去了被捕集的機會，通過毛刷的轉動不斷改變每個刷絲的位置達到了破壞氣道的作用；2、毛刷的旋轉還可避免在刷層間或毛刷隙間產生液體管流，從而造成噴淋液無效漏泄；3、毛刷的旋轉使不同迎風方位的刷絲均勻接觸煙氣，當毛刷固定不動時，其迎風面是不變的，這樣會使迎風面的刷絲長期處于煙氣的直接沖刷和高溫、高腐蝕性氣體的侵蝕狀況，這不僅會降低迎風面刷絲的濕度，影響捕集效果，而且會加劇刷絲老化；4、毛刷旋轉使刷絲之間交錯摩擦，不僅有助于氣團破碎和液滴的細化、液膜的形成，還可以擾動氣流、液滴和顆粒三者的穩流軌跡，從而促進細顆粒與細液滴之間的碰撞接觸以及顆粒之間的凝聚；5、毛刷旋轉使不同方位的刷絲被液體浸潤的機會均等，有助于粉塵捕集和洗滌，避免死角聚灰。因此得出結論噴淋層與旋轉毛刷層配合模式的除塵設備克服了干塔與靜態毛刷層配合、噴淋層與靜態毛刷層配合模式除塵設備存在的弊病，具有適應性好，除塵效率高的特點，尤其適用于對高溫和腐蝕性氣體的凈化處理，是一種最佳實施方案。
權利要求
1.一種噴淋轉刷式除塵裝置，所述裝置為塔體狀，塔體下部設有煙氣進口(10)、頂部設置煙氣出口(9)，其特征是，塔的頂部煙氣出口(9)前設有除霧器(20)，中部設有噴淋層和毛刷過濾層，底部設有灰漿池，所述噴淋層位于毛刷過濾層之上；所述毛刷過濾層由多個轉動刷層(18)、多個固定刷層(17)、傳動機構(6)、減速機(7)和驅動電機(8)組成；每個轉動刷層(18)和固定刷層(17)均由一組毛刷組成，所述毛刷固定在對應的毛刷軸(24)上；所述轉動刷層(18)的各毛刷軸(24)經傳動機構(6)、減速機(7)與驅動電機(8)傳動連接。
2.根據權利要求1所述的噴淋轉刷式除塵裝置，其特征是，所述噴淋層包括噴淋液控制閥(4)、噴淋母管(3)、噴淋支管和噴嘴(19)，所述噴淋液控制閥(4)安裝在噴淋母管(3) 上，所述噴淋母管(3 )與多組噴淋支管連接，所述噴淋支管末端連接噴嘴(19 )。
3.根據權利要求1或2所述的噴淋轉刷式除塵裝置，其特征是，所述轉動刷層(18)與固定刷層(17)交錯布置，最上層及最下層均為轉動刷層(18)。
4.根據權利要求3所述的噴淋轉刷式除塵裝置，其特征是，所述毛刷纏繞在毛刷軸 ⑶上。
5.根據權利要求4所述的噴淋轉刷式除塵裝置，其特征是，增設密封罩(5)，所述傳動機構(6)置于密封罩(5)內。
6.根據權利要求5所述的噴淋轉刷式除塵裝置，其特征是，所述灰漿池由水封槽(11)、 溢流槽(15)和沉淀池(14)組成；所述沉淀池(14)位于溢流槽(15)下面；所述水封槽(11) 與塔體底部灰漿出口(16)相通，右側與溢流槽(15)連接，底部設有與沉淀池(14)相通的沉淀物出口，所述沉淀池(14)右端設置廢液回收口(13)。
7.根據權利要求6所述的噴淋轉刷式除塵裝置，其特征是，所述除霧器(20)選用折流式除霧器或絲網式除霧器。
全文摘要
一種噴淋轉刷式除塵裝置，整體結構為下部設有煙氣進口、頂部設置煙氣出口的塔體，塔的頂部煙氣出口前設有除霧器，中部設有噴淋層和毛刷過濾層，底部設有灰漿池，所述噴淋層位于毛刷過濾層之上；所述毛刷過濾層由多個轉動刷層、多個固定刷層、傳動機構、減速機和驅動電機組成；每個轉動刷層和固定刷層均由一組毛刷組成，所述毛刷固定在對應的毛刷軸上；所述轉動刷層的各毛刷軸經傳動機構、減速機與驅動電機傳動連接。本發明具有適應性好，除塵效率高的特點，尤其適用于對高溫和腐蝕性氣體的凈化處理。
文檔編號B01D47/14GK102397736SQ201110361390
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者原永濤 申請人:華北電力大學(保定)