阅读说明：本技术 一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件 (A ceramic membrane subassembly for desorption flue gas particulate matter ) 是由 李兆豪 张衡 陈海平 黄吉光 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件,包括底部水箱、顶部水箱、底部法兰盘、顶部法兰盘以及若干陶瓷膜管；底部水箱与底部法兰盘相连接,顶部水箱与顶部法兰盘相连接,陶瓷膜管穿过底部法兰盘和顶部法兰盘分别与底部水箱和顶部水箱相连通；底部水箱的下方设有入水口,顶部水箱的上方设有出水口；底部法兰盘上远离烟气入口的一侧设有引出口,引出口底部连接引出管；底部法兰盘上还设有一圈围栏,围栏将陶瓷膜管及引出口包围在内。本发明可以有效脱除烟气颗粒物,对于粒径小于1微米的颗粒物,也能保持较高的脱除效率；同时因利用了陶瓷膜,可以很好地脱除烟气中的水分、二氧化碳、硫氧化物,还可以在严苛的烟气环境中长时间工作。(The invention discloses a ceramic membrane component for removing flue gas particles, which comprises a bottom water tank, a top water tank, a bottom flange plate, a top flange plate and a plurality of ceramic membrane pipes, wherein the bottom water tank is connected with the top water tank through a pipeline; the bottom water tank is connected with the bottom flange, the top water tank is connected with the top flange, and the ceramic membrane tube penetrates through the bottom flange and the top flange to be respectively communicated with the bottom water tank and the top water tank; a water inlet is arranged below the bottom water tank, and a water outlet is arranged above the top water tank; a leading-out port is arranged on one side of the bottom flange plate far away from the flue gas inlet, and the bottom of the leading-out port is connected with a leading-out pipe; and a circle of fence is also arranged on the bottom flange plate and surrounds the ceramic membrane tube and the lead-out port. The invention can effectively remove the smoke particles, and can keep higher removal efficiency for the particles with the particle size less than 1 micron; meanwhile, because the ceramic membrane is utilized, the ceramic membrane can well remove moisture, carbon dioxide and sulfur oxides in the flue gas, and can work for a long time in a severe flue gas environment.)

一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，更具体的说，涉及一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件。

背景技术

目前常用的烟气颗粒物脱除装置主要包括静电除尘器、布袋除尘器、文丘里除尘器、超声波除尘器等，这些传统的颗粒物脱除装置，对于粒径小于1微米的颗粒物，脱除效率较低。

另外，湿法脱硫技术是目前国内火电厂常采用的一种脱硫技术，这种脱硫方式采用石膏浆液作为吸收剂，当烟气在脱除硫氧化物的同时，会从脱硫塔中带出部分粒径较小的石膏液滴，这又进一步的增加了尾部烟气中颗粒物的浓度。

因此，如何提供出一种新的烟气颗粒物脱除装置，使其能够有效的克服上述问题，是本领域技术人员需要重点研究的一个方向。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件，包括底部水箱、顶部水箱、底部法兰盘、顶部法兰盘以及若干陶瓷膜管；

所述底部水箱由底部水室及位于其上方的底部外沿法兰组成，所述顶部水箱由顶部水室及位于其下方的顶部外沿法兰组成；所述底部水室的下方设有入水口，所述顶部水室的上方设有出水口，所述入水口与一水泵相连接；所述底部水箱通过所述底部外沿法兰与所述底部法兰盘相连接，所述顶部水箱通过所述顶部外沿法兰与所述顶部法兰盘相连接；所述底部法兰盘的顶面和所述顶部法兰盘的底面上对应开设有若干用于穿过和固定所述陶瓷膜管的梯形孔；所述陶瓷膜管的两端分别与所述底部水室上对应的出水管、所述顶部水室上对应的进水管相连通；

所述底部法兰盘上远离烟气入口的一侧设有引出口，所述引出口底部连接引出管；所述底部法兰盘上还设有一圈用于防止沿所述陶瓷膜管流下的污染液四处飞溅的围栏，所述围栏将所述陶瓷膜管及所述引出口包围在内。

本发明提供出了一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件，该陶瓷膜组件可以有效脱除烟气颗粒物，对于粒径小于1微米的颗粒物，也能保持较高的脱除效率；同时因利用了陶瓷膜，本发明还可以很好地脱除烟气中的水分、二氧化碳、硫氧化物，可以在严苛的烟气环境中长时间工作。

本发明一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件实现了非均相冷凝技术在多孔膜材料上的应用，其利用非均相冷凝技术，携带颗粒物的烟气会在陶瓷膜管外表面凝结形成液膜；颗粒物和液膜相遇时，在热泳效应、惯性碰撞、扩散电泳和布朗扩散的协同作用下，颗粒物最终被液膜捕获形成污染液；在重力作用下，污染液沿陶瓷膜管外表面流下，最终被有效的汇集和排出。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：

优选的，还包括承重杆，所述承重杆与所述陶瓷膜管的长度相等，且所述承重杆的两端分别与所述底部法兰盘的顶面、所述顶部法兰盘的底面相连接。

承重杆主要用于承接位于上方的顶部法兰盘、顶部水箱的重量，避免顶部法兰盘和顶部水箱对陶瓷膜管形成过大的压力，造成损坏。

更优选的，所述承重杆的杆径与所述陶瓷膜管的外径也相等，所述承重杆与所述底部法兰盘的顶面、所述顶部法兰盘的底面通过螺栓相连接。

优选的，所述底部法兰盘的顶面和所述顶部法兰盘底面上各开设有一圈密封槽道，所述密封槽道内布置有密封圈。密封槽道和密封圈可以保证法兰盘和水箱连接的密封性。

更优选的，所述密封槽道的深度不超过3毫米，宽度不超过10毫米。

优选的，所述梯形孔内设有内螺纹，所述陶瓷膜管在所述梯形孔内通过旋入的螺母被挤压固定。

优选的，所述陶瓷膜管的两端均套装有石墨垫片，所述石墨垫片位于所述陶瓷膜管外侧面与所述梯形孔内侧面之间。

石墨垫片可以保证陶瓷膜管和顶部法兰盘、底部法兰盘连接的密封性，安装时，在陶瓷膜管两端都套入石墨垫片；工作时，陶瓷膜组件处于烟气环境中，环境温度较高，石墨垫片受热膨胀，可以有效填充陶瓷膜管和法兰盘之间的间隙，以保持良好的密封性。

优选的，所述底部水室和所述顶部水室内各设置有两个十字交叉的隔板，所述隔板上开设有若干个通孔。

两个十字交叉的隔板将水室等分为四个部分，每个隔板上都有若干个通孔，这种结构使得水室内部冷却水流场分布均匀。

更优选的，所述隔板厚度不大于10毫米；为保证所述隔板的强度，所述隔板上开孔数量不超过20个。

优选的，每个所述隔板的开孔数量和开孔位置均关于所述隔板的中心镜像对称。

优选的，所述底部水室和所述顶部水室的底面积大于等于陶瓷膜管布置区域的底面积，小于所述底部法兰盘和所述顶部法兰盘的底面积。

优选的，若干所述陶瓷膜管沿烟气流动方向错排布置。

优选的，该陶瓷膜组件整体在烟道中安装时，须沿烟气流向形成一个倾角度数不超过1°的安装倾角，靠近烟气入口侧的一端略高，远离烟气入口侧的一端略低，以便于污染液经引出口和引出管流出陶瓷膜组件。

优选的，该陶瓷膜组件中所有和烟气接触的部件都需要采用2205不锈钢制作，只接触冷却水的部件采用304不锈钢制作。

通过采用上述技术方案，相较于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)、本发明可以有效脱除烟气颗粒物，对于粒径小于1微米的颗粒物，也能保持较高的脱除效率。

(2)、本发明结构中和烟气接触的部分，材质是2205不锈钢和无机陶瓷，这两种材料都是耐腐蚀材料，可以保证陶瓷膜组件在恶劣的烟气环境中长时间工作。

(3)、本发明采用石墨垫片、密封圈进行密封，可以保证该陶瓷膜组件在高温、高压的环境中保持良好的密封性；

(4)、本发明在底部法兰盘上设置围栏、引出口、引出管，可以有效地将形成的污染液汇集并排出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件的主视图。

图2附图为本发明图1中A-A向剖视图。

图3附图为本发明中顶部水箱的主视图。

图4附图为本发明中顶部水箱的俯视图。

图5附图为本发明图4中A-A向剖视图。

图6附图为本发明图4中B-B向剖视图。

其中，图中，

1-底部水箱，101-底部水室，102-底部外沿法兰；2-顶部水箱，201-顶部水室，202-顶部外沿法兰，2021-连接孔三；3-底部法兰盘，301-连接孔二；4-顶部法兰盘；5-陶瓷膜管；6-入水口；7-出水口；8-引出口；9-引出管；10-围栏；11-承重杆；12-密封圈；13-隔板；14-通孔；15-陶瓷膜管布置区域。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

下面根据附图详细描述本发明实施例的一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件。

如图1-6所示，本发明实施例公开了一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件，包括底部水箱1、顶部水箱2、底部法兰盘3、顶部法兰盘4、承重杆11以及若干陶瓷膜管5。其中，图2中的箭头表示烟气流向。

本发明利用非均相冷凝技术，携带颗粒物的烟气会在若干个陶瓷膜管5外表面凝结形成液膜；颗粒物和液膜相遇时，在热泳效应、惯性碰撞、扩散电泳和布朗扩散的协同作用下，颗粒物最终被液膜捕获形成污染液；在重力作用下，污染液沿陶瓷膜管5外表面流下。本发明可以很好地脱除烟气中的水分、二氧化碳、硫氧化物而且可以在严苛的烟气环境中长时间工作。

具体的，

底部水箱1由底部水室101及位于其上方的底部外沿法兰102组成，顶部水箱2由顶部水室201及位于其下方的顶部外沿法兰202组成，底部水箱1和顶部水箱2的结构完全相同。

底部水室101的下方设有入水口6，顶部水室201的上方设有出水口7，入水口6与一水泵相连接，以使冷却水可以在陶瓷膜管5内流通。底部水箱1通过底部外沿法兰102上的连接孔一与底部法兰盘3上的连接孔二301相连接，顶部水箱2通过顶部外沿法兰202上的连接孔三2021与顶部法兰盘4上的连接孔四相连接。

底部法兰盘3的顶面和顶部法兰盘4的底面上对应开设有若干用于穿过和固定陶瓷膜管5的梯形孔，具体的，梯形孔内设有内螺纹，陶瓷膜管5在梯形孔内通过旋入的螺母被挤压固定。进一步的，为了保证陶瓷膜管5和顶部法兰盘4、底部法兰盘3连接的密封性，安装时，陶瓷膜管5的两端均被套装了石墨垫片，石墨垫片位于陶瓷膜管5外侧面与梯形孔内侧面之间，工作时，陶瓷膜组件处于烟气环境中，环境温度较高，石墨垫片受热膨胀，可以有效填充陶瓷膜管5和法兰盘之间的间隙，保持良好的密封性。

陶瓷膜管5的两端分别与底部水室101上对应的出水管、顶部水室201上对应的进水管相连通。

进一步的，上述若干陶瓷膜管5沿烟气流动方向错排布置。

本发明中的陶瓷膜管5是一种多孔管状膜材料；膜管内径在5-10毫米范围内，外径在10-15毫米范围内，管内通入冷却水，使得膜管内部和外部形成一定温差，增强热泳效应；陶瓷膜管5外表面的平均孔径在0.1纳米-5微米范围内，孔隙率在10％-60％范围内，膜管外表面存在若干孔隙，这种表面结构会强化凝结传热；陶瓷膜管5的长度在5厘米-3米范围内，可以满足不同规模工程的实际需求。

进一步的，底部水室101和顶部水室201的底面积大于等于陶瓷膜管布置区域15的底面积，小于底部法兰盘3和顶部法兰盘4的底面积，以便实现有效的供水功能和连接效果。为了更进一步的确保连接的可靠性，底部法兰盘3、顶部法兰盘4以及底部外沿法兰102、顶部外沿法兰202的厚度都不小于20毫米。

承重杆11主要用于承接位于上方的顶部法兰盘4、顶部水箱2的重量，避免顶部法兰盘4和顶部水箱2对陶瓷膜管5形成过大的压力，造成损坏。因此，承重杆11与陶瓷膜管5的长度相等，且承重杆11的杆径与陶瓷膜管5的外径也相等，承重杆11的两端分别与底部法兰盘3的顶面、顶部法兰盘4的底面通过螺栓相连接。

在底部法兰盘3的顶面和顶部法兰盘4底面上各开设有一圈密封槽道，密封槽道的深度不超过3毫米，宽度不超过10毫米，密封槽道内布置有密封圈12，用以保证法兰盘和水箱连接的密封性。

底部法兰盘3上远离烟气入口的一侧设有引出口8，引出口8底部连接引出管9，用以将污染液及时的排出该陶瓷膜组件。底部法兰盘3上还设有一圈用于防止沿陶瓷膜管5流下的污染液四处飞溅的围栏10，围栏10将陶瓷膜管5及引出口8包围在内。

上述引出口8仅设置在底部法兰盘3上，顶部法兰盘4上不设置，引出口8数量不小于两个且引出口8与引出管9之间通过螺纹连接。引出口8和围栏10之间、引出口8和陶瓷膜管5之间都需要保持5-10毫米的间距，在此基础上，尽可能增大引出口8的直径，引出口8的直径不小于20毫米。

同样，上述围栏10仅设置在底部法兰盘3上，顶部法兰盘4上不设置，围栏10和底部法兰盘3之间采用焊接的连接方式。为避免沿陶瓷膜管5流下的污染液四处飞溅，围栏10高度不小于10毫米；为了不影响陶瓷膜管5和底部水箱1的布置方式，围栏10厚度不大于10毫米。

为了进一步优化上述技术方案，在烟气流速高于15米每秒或者烟气温度高于100℃的工况下，需要进一步的提高围栏10高度，避免污染液被烟气携带或者污染液堆积溢出围栏10。

为了进一步优化上述技术方案，底部水室101和顶部水室201内各设置有两个十字交叉的隔板13，隔板13上开设有若干个通孔14。两个十字交叉的隔板13将水室等分为四个部分，每个隔板13上都有若干个通孔14，这种结构使得水室内部冷却水流场分布均匀。隔板13厚度不大于10毫米；为保证隔板13的强度，隔板13上开孔数量不超过20个，且每个隔板13的开孔数量和开孔位置均关于隔板13的中心镜像对称。

为了进一步优化上述技术方案，该陶瓷膜组件中所有和烟气接触的部件都需要采用2205不锈钢制作，如底部法兰盘3、顶部法兰盘4、底部水箱1、顶部水箱2、围栏10、承重杆11；而只接触冷却水的部件采用304不锈钢制作，如隔板13。

本发明一种用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件的具体工作过程为：

冷却水自入水口6流入，依次流经底部水箱1、陶瓷膜管5、顶部水箱2，最后从出水口7流出；冷却水温度不高于28℃，烟气温度在40℃-250℃范围内；当烟气横掠陶瓷膜管5外表面时，携带颗粒物的烟气会在非均匀的多孔介质表面发生非均相冷凝，冷凝产生的凝结液膜附着在陶瓷膜管5外表面，在热泳效应、惯性碰撞、扩散电泳和布朗扩散的协同作用下，颗粒物最终被凝结液膜捕获，实现烟气颗粒物的脱除。

烟气颗粒物脱除过程中产生的污染液受重力作用沿陶瓷膜管5外表面流下；在围栏10的作用下，污染液不会溅出陶瓷膜管布置区域15；在陶瓷膜管布置区域15汇聚的污染液经引出口8和引出管9流出陶瓷膜组件。

陶瓷膜组件在烟道中安装时，沿烟气流向形成一个微小的安装倾角，倾角度数不超过1°，靠近烟气入口侧陶瓷膜组件略高，远离烟气入口侧陶瓷膜组件略低；这种安装方式有利于污染液经引出口8和引出管9流出陶瓷膜组件。

本发明基于非均相冷凝技术，设计了用于脱除烟气颗粒物的陶瓷膜组件，该陶瓷膜组件可以有效脱除粒径小于1微米的烟气中的颗粒物，而且该陶瓷膜组件所选材质可以满足实际工程中长期运行的要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。