一种烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理设备及其工艺
阅读说明：本技术 一种烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理设备及其工艺 (Flue gas cyclone dust removal and cooling tower integrated treatment equipment and process thereof ) 是由 陈明华 伊布克劳森 傅嘉宾 余维豪 高凯拓 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理设备,包括冷却单元和旋风除尘单元。冷却单元包括工艺水系统、压缩空气系统和喷水降温系统,旋风除尘单元包括旋风除尘器和输灰系统,旋风除尘器和喷水降温系统为一体化设备,旋风除尘器是使含尘气流作旋转运动,借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗；烟气经旋风除尘后进入冷却装置,冷却喷枪设置在顶部出口烟道,烟气经喷水冷却后,从上部排出；本工艺结构简单,布局紧凑,占地面积小。(The invention relates to integrated treatment equipment for cyclone dust removal and a cooling tower of flue gas, which comprises a cooling unit and a cyclone dust removal unit. The cooling unit comprises a process water system, a compressed air system and a water-spraying cooling system, the cyclone dust removal unit comprises a cyclone dust remover and an ash conveying system, the cyclone dust remover and the water-spraying cooling system are integrated equipment, the cyclone dust remover makes dust-containing airflow rotate, separates dust particles from the airflow by means of centrifugal force and collects the dust particles on the wall of the device, and then makes the dust particles fall into an ash hopper by means of gravity; the flue gas enters a cooling device after cyclone dust removal, a cooling spray gun is arranged at a top outlet flue, and the flue gas is discharged from the upper part after being cooled by water spray; the process has the advantages of simple structure, compact layout and small occupied area.)
技术领域
本发明涉及锅炉烟气处理领域，尤其是一种烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理设备及其工艺。
背景技术
垃圾焚烧电厂烟气净化系统入口烟气粉尘浓度可达10-40g/m3，而布袋除尘器入口粉尘浓度需小于3-5g/m3，所以需要在布袋除尘器前设置旋风除尘器进行预除尘，降低入口粉尘浓度，使布袋除尘器出口实现粉尘超低排放。
从垃圾焚烧锅炉过来烟气温度往往达210℃，烟气温度过高，不利于脱酸反应，且影响布袋除尘器寿命。
垃圾焚烧烟气脱硫一般采用干法和半干法脱硫工艺，垃圾焚烧烟气粉尘浓度可达10-40g/m3，现有的干法和半干法脱硫工艺一般不设预除尘装置，布袋除尘器的灰尘负荷较高，清灰频率高，脉冲阀、布袋的寿命低。且现有的干法和半干法脱硫技术是在反应器内喷入工艺水或者喷消石灰浆液进行降温，烟气降温、脱硫脱酸都在反应器内进行，烟温控制具有滞后性，不能精确控制。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理设备及其工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理设备，包括冷却单元和旋风除尘单元。冷却单元包括工艺水系统、压缩空气系统和喷水降温系统，旋风除尘单元包括旋风除尘器和输灰系统，所述工艺水系统包括与厂区水管连接的水罐，水罐连接喷水供给管，厂区水管上安装气动碟阀，喷水供给管上安装变频水泵；
所述喷水降温系统包括设置在冷却塔内的喷枪，喷枪通过喷枪安装座固定在冷却塔上，冷却塔的外侧带有与喷枪连接的喷水管，喷水管与所述喷水供给管连接；
所述压缩空气系统包括与喷枪连接的压缩空气供给管，压缩空气供给管连接压缩空气罐，压缩空气供给管上安装有减压阀和气动球阀。
进一步，所述旋风除尘器包括底座，设置在底座上的中箱体，中箱体的周面上带有与其内腔连通的进风段，进风段通过烟气管连接锅炉的烟气输出端，中箱体与冷却塔之间设有内筒，内筒的两端开口且呈中空的圆柱状，内筒的内腔中设有多个烟气均流板，中箱体内的烟气通过内筒进入冷却塔的顶部烟道，顶部烟道连接反应器和布袋除尘器。
进一步，所述输灰系统包括设置在中箱体底部的圆台形灰斗，圆台形灰斗的底部带有底部刮板机，底部刮板机的下方安装气力输灰装置和紧急卸灰装置。气力输灰装置数量优选为两套。
进一步，进风段与中箱体的周面连接方向相切，进风段的蜗壳以及中箱体的壳体均采用高耐磨性能钢板。
进一步，底座为圆型筒体，底座上布置一圈竖向加强筋支撑上部结构，气力输灰装置位于底座内部，底座留有检修门。
进一步，多个喷枪在冷却塔的顶部烟道内环向均匀排布，喷枪采耐高温型双流体喷枪，设置两路接口，一路接喷水管，一路接压缩空气供给管。
进一步，所述压缩空气罐带有自动排水阀、安全阀，水罐带有液位开关。
一种烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理工艺，包括如下步骤：
a、除尘：旋风除尘器进风段设切向进风装置，烟气切向进入，进口风速10-15m/s，粉尘碰撞中箱体筒壁后借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于筒壁，再借助重力作用使尘粒落入圆台形灰斗中，经旋风分离后净烟气经内筒向上进入冷却塔的顶部烟道；
b.冷却：冷却单元工艺水和压缩空气接自厂区，由水罐液位开关控制气动碟阀开闭给水罐补水，然后通过变频水泵将工艺水输送至喷枪处；
c、冷却塔启动喷水降温时，需先开启压缩空气，再开冷却水，并慢慢提高变频水泵转速，观察温降；停止喷水时，须先关闭冷却水，再关闭压缩空气；
d、根据前后烟温和烟气流量信号调节变频水泵的频率和转速，调节喷枪喷水量将烟气温度维持在130-140℃，烟气经旋风除尘和喷水降温后，在顶部烟道停留一定时间后去反应器和布袋除尘器，烟气流速约6-8m/s。
本发明的有益效果为：1、本工艺为烟气旋风除尘和冷却降温一体化工艺，工艺简单，布局紧凑，占地面积小；
2、本工艺可根据烟气流量信号和烟气温度信号精确、快速地调节出口烟气的烟气温度；
3、本工艺冷却系统采用双流体喷枪，雾化效果好，降温速度快，喷水不挂壁；
4、本工艺处理烟气量大，设备压力损失小，运行稳定，能耗低；
5、本工艺采用2套气力输灰装置，可互为备用，也可同时运行输灰，提高输灰系统稳定性；
6、旋风除尘、冷却一体化设备采用新型蜗壳式的进风方式；
7、旋风除尘、冷却一体化设备采用了圆台形灰斗+底板刮板机的新型组合排灰方式；
8、旋风除尘、冷却一体化设备内筒设置了均流板，提高出口净烟气均布性，提高烟气冷却降温效果；
9、旋风除尘、冷却一体化设备与原烟气接触的壳体钢板采用耐磨钢板，提高设备使用寿命。
该系统的冷却单元包括工艺水系统、压缩空气系统和喷水降温系统。旋风除尘单元包括旋风除尘器和输灰系统；旋风除尘器和喷水降温系统为一体化设备，旋风除尘器是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。烟气经旋风除尘后进入冷却装置，冷却喷枪设置在顶部出口烟道，烟气经喷水冷却后，从上部排出。本工艺结构简单，布局紧凑，占地面积小。
主要用于烟气中灰尘的预脱除及烟气冷却调质，提高后续脱硫装置处理效率，提高布袋除尘器寿命。适用于烟气灰尘浓度高、灰粒径大、烟温高等场合，适用于干法脱硫装置烟气的前处理，尤其适用于垃圾焚烧炉和生物质炉等。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的整体的工作原理示意图；
图3为本发明的俯视示意图；
图4为本发明内筒的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，一种烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理设备，包括冷却单元1和旋风除尘单元2。冷却单元1包括工艺水系统、压缩空气系统和喷水降温系统，旋风除尘单元2包括旋风除尘器和输灰系统，工艺水系统1包括与厂区水管11连接的水罐12，水罐12连接喷水供给管13，厂区水管11上安装气动碟阀14，喷水供给管13上安装变频水泵15；
喷水降温系统包括设置在冷却塔16内的喷枪17，喷枪17通过喷枪安装座18固定在冷却塔16上，冷却塔16的外侧带有与喷枪17连接的喷水管19，喷水管19与喷水供给管13连接；
压缩空气系统包括与喷枪17连接的压缩空气供给管110，压缩空气供给管110连接压缩空气罐111，压缩空气供给管110上安装有减压阀112和气动球阀113。压缩空气罐111带有自动排水阀114、安全阀115，水罐12带有液位开关116。
进一步，旋风除尘器2包括底座21，设置在底座21上的中箱体22，中箱体22的周面上带有与其内腔连通的进风段23，进风段23通过烟气管24连接锅炉的烟气输出端，中箱体22与冷却塔16之间设有内筒25，内筒25的两端开口且呈中空的圆柱状，内筒25的内腔中设有多个烟气均流板26，中箱体22内的烟气通过内筒25进入冷却塔16的顶部烟道27，顶部烟道27连接反应器和布袋除尘器。
进一步，输灰系统包括设置在中箱体底部的圆台形灰斗28，圆台形灰斗28的底部带有底部刮板机29，底部刮板机29的下方安装气力输灰装置210和紧急卸灰装置211。
进风段23与中箱体22的周面连接方向相切，进风段23的蜗壳以及中箱体22的壳体均采用高耐磨性能钢板。风除尘器进风段设切向进风装置，烟气切向进入，进口风速10-15m/s，粉尘碰撞中箱体22筒壁后借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于筒壁，再借助重力作用使尘粒落入圆台形灰斗28中。经旋风分离后净烟气经内筒25向上进入顶部烟道27，内筒内设6块烟气均流板26，净烟气均流后在顶部烟道27内经喷水降温从烟气出口排出进入反应器和布袋除尘器。
进一步，底座21为圆型筒体，底座21上布置一圈竖向加强筋支撑上部结构，气力输灰装置210位于底座21内部，底座21留有检修门212。作为设备进出与检修的通道。气力输灰装置210采用2套仓泵输灰系统，可互为备用，也可同时输灰，提高输灰系统稳定性。
进一步，多个喷枪17在冷却塔16的顶部烟道内环向均匀排布，喷枪17采耐高温型双流体喷枪，设置两路接口，一路接喷水管19，一路接压缩空气供给管110。喷枪的雾化粒径为100-150μm，雾化颗粒细小、均匀、确保完全蒸发。喷枪17能适应不同烟气工况下的工艺水流量，在流量变化较大时也能保持优良的雾化效果。
其中，喷水供给管13上安装有FT：流量变送器和PT：压力变送器；压缩空气供给管110上设有PI：就地压力表和PT：压力变送器；烟气管24上设有TT：温度变送器和PT：压力变送器。
烟气旋风除尘、冷却塔一体化处理工艺，包括如下步骤：
a、除尘：旋风除尘器进风段23设切向进风装置，烟气切向进入，进口风速10-15m/s，粉尘碰撞中箱体22筒壁后借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于筒壁，再借助重力作用使尘粒落入圆台形灰斗28中，经旋风分离后净烟气经内筒向上进入冷却塔16的顶部烟道27；尘粒落入圆台形灰斗28中后，被底部刮板机29、气力输灰装置210输出；
b.冷却：冷却单元工艺水和压缩空气接自厂区，由水罐液位开关116控制气动碟阀14开闭给水罐12补水，然后通过变频水泵15将工艺水输送至喷枪17处。压缩空气管路110设减压阀112和气动球阀113，气动球阀113设旁路阀，旁路阀保持微小开度以防止喷枪退出运行后飞灰堵塞喷嘴。冷却塔启动喷水降温时，需先开启压缩空气，再开冷却水，并慢慢提高水泵转速，观察温降；停止喷水时，必须先关闭冷却水，再关闭压缩空气；
c、冷却塔启动喷水降温时，需先开启压缩空气，再开冷却水，并慢慢提高变频水泵转速，观察温降；停止喷水时，须先关闭冷却水，再关闭压缩空气；
d、PLC控制系统根据前后烟温和烟气流量信号自动调节变频水泵15的频率和转速，调节喷枪17喷水量将烟气温度维持在130-140℃，控制系统稳定、可靠、准确、快速。烟气经旋风除尘和喷水降温后，在顶部烟道停留一定时间后去反应器和布袋除尘器，烟气流速约6-8m/s。
该旋风除尘、冷却一体化装置根据烟气量的大小可单个独立使用，也可以将两个装置并联使用，单台装置最大处理烟气量可达22×104Nm3/h，两台装置并联处理烟气量可达44×104Nm3/h。
优点表现在：1、本工艺为烟气旋风除尘和冷却降温一体化工艺，工艺简单，布局紧凑，占地面积小；
2、本工艺可根据烟气流量信号和烟气温度信号精确、快速地调节出口烟气的烟气温度；
3、本工艺冷却系统采用双流体喷枪，雾化效果好，降温速度快，喷水不挂壁；
4、本工艺处理烟气量大，设备压力损失小，运行稳定，能耗低；
5、本工艺采用2套气力输灰装置，可互为备用，也可同时运行输灰，提高输灰系统稳定性；
6、旋风除尘、冷却一体化设备采用新型蜗壳式的进风方式；
7、旋风除尘、冷却一体化设备采用了圆台形灰斗+底板刮板机的新型组合排灰方式；
8、旋风除尘、冷却一体化设备内筒设置了均流板，提高出口净烟气均布性，提高烟气冷却降温效果；
9、旋风除尘、冷却一体化设备与原烟气接触的壳体钢板采用耐磨钢板，提高设备使用寿命。
该系统的冷却单元包括工艺水系统、压缩空气系统和喷水降温系统。旋风除尘单元包括旋风除尘器和输灰系统；旋风除尘器和喷水降温系统为一体化设备，旋风除尘器是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。烟气经旋风除尘后进入冷却装置，冷却喷枪设置在顶部出口烟道，烟气经喷水冷却后，从上部排出。本工艺结构简单，布局紧凑，占地面积小。
主要用于烟气中灰尘的预脱除及烟气冷却调质，提高后续脱硫装置处理效率，提高布袋除尘器寿命。适用于烟气灰尘浓度高、灰粒径大、烟温高等场合，适用于干法脱硫装置烟气的前处理，尤其适用于垃圾焚烧炉和生物质炉等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。