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一种自循环烟气除尘冷却塔及方法

阅读：735发布：2024-01-11

专利汇可以提供一种自循环烟气除尘冷却塔及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种自循环烟气除尘冷却塔及方法，将多孔叶轮结构应用于除尘装置腔体内，充分利用冷却塔内水的势能做功由上而下流动带动除尘叶轮顺时针旋转，无需额外做功，实现了自循环功能；同时充分利用了冷却塔内水的冲刷作用，能够很好地起到除尘作用，并通过滤网过滤保证循环水能够循环使用；在叶轮转动过程中对烟气的流入也起到了一定的促进作用；多孔叶轮结构能够将烟气中污染物颗粒的吸附与冲刷分开进行，显著提升了除尘效率；利用烟气与水反向流动带动除尘叶轮的顺时针转动，避免了烟气与水直接接触，避免了在除尘过程中烟气余热的损失，同时避免了除尘过程阻碍烟气流动，更大程度的降低了除尘过程中的功耗。，下面是一种自循环烟气除尘冷却塔及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，包括冷却塔本体以及设置在冷却塔本体上的塔筒(1)，在塔筒(1)内由上而下依次布置收水器(2)、配水管(3)、喷头(4)和填料(5)，填料(5)下端设置有冷却塔进风口(24)和人字柱(25)，在冷却塔本体的底部设置有集水池(18)，在冷却塔内沿冷却塔圆周阵列布置的若干组上端与人字柱(25)相连通、下端与集水池(18)相连通的除尘单元，所述的除尘单元包括壳体以及设置在壳体一侧上、下端的带有烟气出口支路阀(7)的烟气出口支路(23)和带有烟气进口支路阀(12)的烟气进口支路(26)，在壳体另一侧上、下端分别设置有与人字柱(25)及集水池(18)相连通的流体入、出口，所述的各除尘单元的烟气进口支路(26)与烟气出口支路(23)分别通过烟气进口分配管路(27)、烟气出口分配管路(20)与带有烟气进口阀(17)的烟气进口(16)、带有烟气出口阀(21)的烟气出口(22)相连通，且在壳体中心位置设置有中心轴(11)，除尘叶轮(10)以中心轴(11)为圆心圆周阵列分布于壳体内，除尘叶轮(10)的叶片末端与壳体内壁紧密接触，在壳体内位于除尘叶轮(10)的下端倾斜放置有滤网(13)，在滤网(13)底部的上端壳体上开设有带有凝尘出口阀(15)的凝尘出口(14)。
2.根据权利要求1所述的自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，所述的冷却塔本体中心位置垂直设置有中央竖井(19)，在中央竖井(19)的周围均匀分布有垂直于冷却塔下侧且与集水池(18)底部相连的支撑柱(6)。
3.根据权利要求1所述的自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，所述的填料(5)采用S波填料、斜交错填料、台阶式梯形斜波填料、差位式正弦波填料、点波填料、六角蜂窝填料、双向波填料或斜折波填料。
4.根据权利要求1所述的自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，所述的壳体包括设置有流体出、入口的内侧壳体(8)和设置有烟气出口支路(23)和烟气进口支路(26)的外侧壳体(9)，内侧壳体(8)为渐缩渐扩结构，其由上至下渐缩于中心轴(11)水平方向并与除尘叶轮(10)贴合，沿中心轴(11)水平方向由上至下为渐扩结构。
5.根据权利要求1所述的自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，所述的烟气出口支路(23)为渐缩结构，其沿烟气流动方向逐步收缩。
6.根据权利要求1所述的自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，所述的烟气进口支路(26)为渐扩结构，其沿烟气流动方向逐步扩张。
7.根据权利要求1所述的自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，所述的除尘叶轮(10)采用具有固体颗粒吸附功能的多孔结构的陶瓷绝热材料制成。
8.根据权利要求1所述的自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，所述的滤网(13)采用具有颗粒捕集作用的纤维织物或滤纸制成。
9.根据权利要求1所述的自循环烟气除尘冷却塔，其特征在于，所述的烟气出口支路阀(7)、烟气进口支路阀(12)、凝尘出口阀(15)、烟气进口阀(17)和烟气出口阀(21)采用自动阀、动力驱动阀或手动阀。
10.一种如权利要求4所述的冷却塔的自循环烟气除尘方法，其特征在于：
步骤S100：热水分配：热水流入冷却塔的配水管(3)，配水管(3)通过喷头(4)将热水喷洒在填料(5)顶面上，经过填料(5)与填料(5)下的进风空间流向除尘区，进一步空气在填料(5)区与热水发生热交换，空气吸热，温度升高，密度变小，与塔外的空气密度形成密度差，在塔内产生抽力，向塔筒上方运动至塔出口进入大气，新的空气从进风口经过人字柱(25)，在经过雨区，最后补进填料(5)区；
步骤S200：叶轮旋转：填料(5)区的水由上而下流经除尘区内侧壳体(8)经过滤网(13)流向集水池(18)，在水流动过程中，由势能带动除尘叶轮(10)顺时针旋转；
步骤S300：烟气除尘：打开烟气进口阀(17)、烟气进口支路阀(12)、烟气出口阀(21)和烟气出口支路阀(7)，烟气流经烟气进口阀(17)通过烟气进口分配管路(27)分配到各除尘单元，进一步由下而上由烟气进口支路(26)管道流入除尘区外侧壳体(9)，其中除尘叶轮(10)的转动会带动烟气向上流动，烟气在除尘区外侧壳体(9)内流动过程中污染物颗粒被除尘叶轮(10)吸附得到清洁气体，清洁气体由除尘区外侧壳体(9)流出经烟气出口支路(23)汇集精油烟气出口分配管路(20)与烟气出口(22)管道排出，由于除尘叶轮(10)采用隔热材料，除尘过程中并未发生热交换；
步骤S400：粉尘处理：吸附有污染物颗粒的除尘叶轮(10)顺时针由烟气侧进入水侧，水势能做功由上而下流动，对吸附有污染物颗粒的除尘叶轮(10)进行冲刷并带走污染物颗粒，带有污染物颗粒的水流经滤网(13)过滤流出清洁的水进一步流入集水池(18)参与汽轮机水循环，而过滤留下的凝尘则通过倾斜的滤网(13)流向凝尘出口阀(15)，打开凝尘出口阀(15)经由凝尘出口(14)排出凝尘，同时水的流动继续带动除尘叶轮(10)旋转做功，由此实现除尘装置的持续除尘作用。

说明书全文

一种自循环烟气除尘冷却塔及方法

技术领域

[0001] 本发明属于电厂节能技术领域，具体涉及一种自循环烟气除尘冷却塔及方法。

背景技术

[0002] 随着我国工业的快速发展，电力的需求也越来越多，我国目前发电大多还是依靠以原煤为燃料的锅炉，而锅炉内原煤燃烧所排放的污染物对大气环境带来了很大的危害，使我国环境治理面临很大的挑战，因此对于烟气中颗粒物的回收和处理技术也越来越重要。而烟气中成分很复杂，烟尘中往往包含燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等，对环境的污染是多种毒物的复合污染，对人体为危害很大。

[0003] 除尘装置能够将粉尘从烟气中分离出来，因此在烟气除尘中得到了越来越多的应用。按捕集机理除尘方法可以分为机械除尘、电除尘、过滤除尘和洗涤除尘等。其中机械除尘利用机械力将粉尘从气流中除去，成本低但除尘效率较低；电除尘利用静电力是粉尘与气流分离，除尘效率高但成本较高；过滤除尘通过滤料使粉尘与气体分离，对于高温烟气不适用；洗涤除尘通过粉尘与液滴或液膜的碰撞使粉尘与气体分离，运行费用较高。

[0004] 目前电力行业中一般会使用自然通风逆流式冷却塔。其工作原理是：热水流入塔的配水系统，配水系统将热水喷洒在填料顶面上，经过填料与填料下的进风空间落入集水池，进一步空气在填料区与热水发生热交换，空气吸热，温度升高，密度变小，与塔外的空气密度形成密度差，在塔内产生抽力，向塔筒上方运动至塔出口进入大气，新的空气从进风口经过人字柱，在经过雨区，最后补进填料区。这一类冷却塔根据电力行业冷却水流量大这一需求，具有处理能力大、运行费用低等特点。其中钢筋混凝土壳体的自然通风逆流式冷却塔最小的淋水面积为600m2，最大的已达到13000m2以上，处理水量少的每小时几千吨，多的达到每小时10万t以上，如此巨大的水流量从上而下所产生的的势能能够产生很强的动力。

[0005] 因此，一种利用冷却塔水流及势能的自循环烟气除尘冷却塔亟待出现。

发明内容

[0006] 针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种充分利用冷却塔水流势能和冲刷力，与烟气除尘相结合，在保证冷却塔正常运行的前提下，实现无功耗除尘，同时保证烟气热量不受损失以及循环水不被污染的自循环烟气除尘冷却塔及烟气除尘方法。

[0007] 为达到上述目的，本发明的冷却塔包括冷却塔本体以及设置在冷却塔本体上的塔筒，在塔筒内由上而下依次布置收水器、配水管、喷头和填料，填料下端设置有带有冷却塔进风口和人字柱，在冷却塔本体的底部设置有集水池，在冷却塔内沿冷却塔圆周阵列布置的若干组上端与人字柱相连通，下端与集水池相连通的除尘单元，所述的除尘单元包括壳体以及设置在壳体一侧上、下端的带有烟气出口支路阀的烟气出口支路和带有烟气进口支路阀的烟气进口支路，在壳体另一侧上、下端分别设置有与人字柱及集水池相连通的流体入、出口，所述的各除尘单元的烟气进口支路与烟气出口支路分别通过烟气进口分配管路、烟气出口分配管路与带有烟气进口阀的烟气进口、带有烟气出口阀的烟气出口相连通，且在壳体中心位置设置有中心轴，除尘叶轮以中心轴为圆心圆周阵列分布于壳体内，除尘叶轮的叶片末端与壳体内壁紧密接触，在壳体内位于除尘叶轮的下端倾斜放置有滤网，在滤网底部的上端壳体上开设有带有凝尘出口阀的凝尘出口。

[0008] 所述的冷却塔本体中心位置垂直设置有中央竖井，在中央竖井的周围均匀分布有垂直于冷却塔下侧且与集水池底部相连支撑柱。

[0009] 所述的填料采用S波填料、斜交错填料、台阶式梯形斜波填料、差位式正弦波填料、点波填料、六角蜂窝填料、双向波填料或斜折波填料。

[0010] 所述的壳体包括设置有流体出、入口的内测壳体和设置有烟气出口支路和烟气进口支路外侧壳体，内侧壳体为渐缩渐扩结构，其由上至下渐缩于中心轴水平方向并与除尘叶轮贴合，沿中心轴水平方向由上至下为渐扩结构。

[0011] 所述的烟气出口支路为渐缩结构，其沿烟气流动方向逐步收缩。

[0012] 所述的烟气进口支路为渐扩结构，其沿烟气流动方向逐步扩张。

[0013] 所述的除尘叶轮采用具有固体颗粒吸附功能的多孔结构的陶瓷绝热材料制成；

[0014] 所述的所述滤网采用具有颗粒补集作用的纤维织物或滤纸制成。

[0015] 所述的烟气出口支路阀、烟气进口支路阀、凝尘出口阀、烟气进口阀和烟气出口阀采用自动阀、动力驱动阀或手动阀。

[0016] 一种采用上述冷却塔的自循环烟气除尘方法，其特征在于：

[0017] 步骤S100：热水分配：热水流入冷却塔的配水管，配水管通过喷头将热水喷洒在填料顶面上，经过填料与填料下的进风空间流向除尘区，进一步空气在填料区与热水发生热交换，空气吸热，温度升高，密度变小，与塔外的空气密度形成密度差，在塔内产生抽力，向塔筒上方运动至塔出口进入大气，新的空气从进风口经过人字柱，在经过雨区，最后补进填料区；

[0018] 步骤S200：叶轮旋转：填料区的水由上而下流经除尘区内侧壳体经过滤网流向集水池，在水流动过程中，由势能带动除尘叶轮顺时针旋转；

[0019] 步骤S300：烟气除尘：打开烟气进口阀、烟气进口支路阀、烟气出口阀和烟气出口支路阀，烟气流经烟气进口阀通过烟气进口分配管路分配到各除尘单元，进一步由下而上由烟气进口支路管道流入除尘区外侧壳体，其中除尘叶轮的转动会带动烟气向上流动，烟气在除尘区外侧壳体内流动过程中污染物颗粒被除尘叶轮吸附得到清洁气体，清洁气体由除尘区外侧壳体流出经烟气出口支路汇集精油烟气出口分配管路与烟气出口管道排出，由于除尘叶轮采用隔热材料，除尘过程中并未发生热交换；

[0020] 步骤S400：粉尘处理：吸附有污染物颗粒的除尘叶轮顺时针由烟气侧进入水侧，水势能做功由上而下流动，对吸附有污染物颗粒的除尘叶轮进行冲刷并带走污染物颗粒，带有污染物颗粒的水流经滤网过滤流出清洁的水进一步流入集水池参与汽轮机水循环，而过滤留下的凝尘则通过倾斜的滤网流向凝尘出口阀，打开凝尘出口阀经由凝尘出口排出凝尘，同时水的流动继续带动除尘叶轮旋转做功，由此实现除尘装置的持续除尘作用。

[0021] 本发明通过冷却塔内下行水的势能做功带动除尘叶轮顺时针旋转并带动烟气上行，通过叶轮中多孔结构吸附烟气中的颗粒污染物，带有颗粒污染物的叶轮旋转至水侧通过流体冲刷实现除尘功能，该方法依次循环实现了装置自循环清灰功能。

[0022] 本发明相对于现有技术，具有如下优点及效果：

[0023] (1)本发明充分利用冷却塔内水的势能做功由上而下流动，进一步带动了除尘叶轮顺时针旋转，无需额外做功，实现了本装置自循环功能；

[0024] (2)本发明充分利用冷却塔内水的冲刷作用，能够起到很好地除尘作用；

[0025] (3)本发明除尘叶轮的旋转过程所产生的压差对烟气自下而上流动有一定的带动作用，降低了烟气流动的泵功；

[0026] (4)本发明烟气中污染物颗粒的吸附与冲刷分开进行，大大提升了除尘效率；

[0027] (5)本发明除尘叶轮使用隔热材料，同时叶轮末端与壳体紧密相连，利用烟气与水反向流动带动除尘叶轮的顺时针转动，避免了烟气与清洁流体直接接触，避免了在除尘过程中烟气余热的损失，同时避免了除尘过程阻碍烟气流动，更大程度的降低了除尘过程中的功耗。附图说明

[0028] 图1是本发明整体结构示意图。

[0029] 图2是本发明的俯视图。

[0030] 图中，1-塔筒，2-收水器，3-配水管，4-喷头，5-填料，6-支撑柱，7-烟气出口支路阀，8-除尘区内测壳体，9-除尘区外侧壳体，10-除尘叶轮，11-中心轴，12-烟气进口支路阀，13-滤网，14-凝尘出口，15-凝尘出口阀，16-烟气进口，17-烟气进口阀，18-集水池，19-中央竖井，20-烟气出口分配管路，21-烟气出口阀，22-烟气出口，23-烟气出口支路，24-冷却塔进风口，25-人字柱，26-烟气进口支路，27-烟气进口分配管路。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0032] 参见图1，2，本发明包括冷却塔本体以及设置在冷却塔本体上的双曲线外形的塔筒1，在塔筒1内由上而下依次布置收水器2、配水管3、喷头4和填料5，填料5应具有增加散热量、延长冷却水停留时间、增加换热面积、增加换热量、均匀布水等功能，应包括S波填料、斜交错填料、台阶式梯形斜波填料、差位式正弦波填料、点波填料、六角蜂窝填料、双向波填料、斜折波填料。填料5下端设置有带有冷却塔进风口24和人字柱25，在冷却塔本体的底部设置有集水池18，冷却塔本体中心位置垂直设置有中央竖井19，在中央竖井19的周围均匀分布有垂直于冷却塔下侧且与集水池18底部相连支撑柱6，在冷却塔内沿冷却塔圆周阵列布置的若干组上端与人字柱25相连通，下端与集水池18相连通的除尘单元，所述的除尘单元包括壳体以及设置在壳体一侧上、下端的带有烟气出口支路阀7的烟气出口支路23和带有烟气进口支路阀12的烟气进口支路26，在壳体另一侧上、下端分别设置有与人字柱25及集水池18相连通的流体入、出口，所述的各除尘单元的烟气进口支路26与烟气出口支路23分别通过烟气进口分配管路27、烟气出口分配管路20与带有烟气进口阀17的烟气进口16、带有烟气出口阀21的烟气出口22相连通，且在壳体中心位置设置有中心轴11，采用具有固体颗粒吸附功能的多孔结构的陶瓷绝热材料制成的除尘叶轮10以中心轴11为圆心圆周阵列分布于壳体内，除尘叶轮10的叶片末端与壳体内壁紧密接触，在壳体内位于除尘叶轮10的下端倾斜放置有具有颗粒补集作用的纤维织物或滤纸制成的滤网13，在滤网13底部的上端壳体上开设有带有凝尘出口阀15的凝尘出口14。

[0033] 本发明的壳体包括设置有流体出、入口的内测壳体8和设置有烟气出口支路23和烟气进口支路26外侧壳体9，内侧壳体8为渐缩渐扩结构，其由上至下渐缩于中心轴11水平方向并与除尘叶轮10贴合，沿中心轴11水平方向由上至下为渐扩结构。

[0034] 烟气出口支路23为渐缩结构，其沿烟气流动方向逐步收缩，烟气进口支路26为渐扩结构，其沿烟气流动方向逐步扩张。

[0035] 本发明采用渐扩结构能够使烟气更好的充满除尘叶轮一侧，从而增大烟气与叶轮的接触面积，一方面提升除尘效率，另一方面能够更好的利用清洁流体势能从而带动除尘叶轮旋转；减缩结构能够更好地将充满叶轮一侧的烟气收集并排出。

[0036] 本发明的烟气出口支路阀7、烟气进口支路阀12、凝尘出口阀15、烟气进口阀17和烟气出口阀21采用自动阀、动力驱动阀或手动阀。

[0037] 如图1-2，本发明的自循环烟气除尘冷却塔工作方法包括以下步骤：

[0038] 步骤S100：热水分配：热水流入冷却塔的配水管3，配水管3通过喷头4将热水喷洒在填料5顶面上，经过填料5与填料5下的进风空间流向除尘区，进一步空气在填料5区与热水发生热交换，空气吸热，温度升高，密度变小，与塔外的空气密度形成密度差，在塔内产生抽力，向塔筒上方运动至塔出口进入大气，新的空气从进风口经过人字柱25，在经过雨区，最后补进填料5区；

[0039] 步骤S200：叶轮旋转：填料5区的水由上而下流经除尘区内侧壳体8经过滤网13流向集水池18，在水流动过程中，由势能带动除尘叶轮10顺时针旋转；

[0040] 步骤S300：烟气除尘：打开烟气进口阀17、烟气进口支路阀12、烟气出口阀21和烟气出口支路阀7，烟气流经烟气进口阀17通过烟气进口分配管路27分配到各除尘单元，进一步由下而上由烟气进口支路26管道流入除尘区外侧壳体9，其中除尘叶轮10的转动会带动烟气向上流动，烟气在除尘区外侧壳体9内流动过程中污染物颗粒被除尘叶轮10吸附得到清洁气体，清洁气体由除尘区外侧壳体9流出经烟气出口支路23汇集精油烟气出口分配管路20与烟气出口22管道排出，由于除尘叶轮10采用隔热材料，除尘过程中并未发生热交换；

[0041] 步骤S400：粉尘处理：吸附有污染物颗粒的除尘叶轮10顺时针由烟气侧进入水侧，水势能做功由上而下流动，对吸附有污染物颗粒的除尘叶轮10进行冲刷并带走污染物颗粒，带有污染物颗粒的水流经滤网13过滤流出清洁的水进一步流入集水池18参与汽轮机水循环，而过滤留下的凝尘则通过倾斜的滤网13流向凝尘出口阀15，打开凝尘出口阀15经由凝尘出口14排出凝尘，同时水的流动继续带动除尘叶轮10旋转做功，由此实现除尘装置的持续除尘作用。

[0042] 本发明中充分利用冷却塔内水的势能做功由上而下流动，进一步带动了除尘叶轮顺时针旋转，无需额外做功，实现了本装置自循环功能；充分利用冷却塔内水的冲刷作用，能够起到很好地除尘作用；除尘叶轮的旋转过程所产生的压差对烟气自下而上流动有一定的带动作用，降低了烟气流动的泵功；烟气中污染物颗粒的吸附与冲刷分开进行，大大提升了除尘效率；除尘叶轮使用隔热材料，同时叶轮末端与壳体紧密相连，利用烟气与水反向流动带动除尘叶轮的顺时针转动，避免了烟气与清洁流体直接接触，避免了在除尘过程中烟气余热的损失，同时避免了除尘过程阻碍烟气流动，更大程度的降低了除尘过程中的功耗。

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