生物质锅炉环保除尘装置
技术领域
本实用新型涉及锅炉除尘技术领域,特别是涉及一种生物质锅炉环保除尘装置。
背景技术
随着世界能源消费剧增,煤炭、石油、天然气等化石能源资源消耗迅速,生态环境不断恶化,特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化,人类社会的可持续发展受到严重威胁。由于可再生能源包括水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等,具有资源潜力大,环境污染低,可永续利用等特点,成为了有利于人与自然和谐发展的重要能源。
生物质能源将成为未来可再生能源重要部分,生物质燃料是将农林废物作为原材料,经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺,制成各种成型(如块状、颗粒状等)的,可直接燃烧的一种新型清洁燃料。相较于传统的化石燃料,其具有投料方便、降低工人劳动强度,改善劳动环境,燃料发热量大、纯度高,不腐蚀锅炉、可延长锅炉的使用寿命,可降低环境污染,燃烧后灰碴极少、极大地减少堆放煤碴的场地、降低出碴费用,燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥,可回收利用等优势,因而被广泛应用于各类锅炉中。
虽然属于清洁燃料,但锅炉中的生物质燃料燃烧后的烟尘仍会造成一定的污染,如烟尘中的二氧化碳会加剧温室效应,烟尘中少量的硫磷氧化物会造成大气污染,烟尘中的粉尘会造成粉尘污染,刺激人体呼吸道,造成呼吸道系统疾病等。因此必须对生物质燃烧后的废气进行处理后再排放,以降低对环境的污染。
布袋除尘由于具有除尘效率高,可捕集粒径大于0.3微米的细小粉尘、使用灵活,结构简单,运行稳定,初投资少,维护方便,不存在污水处理或泥浆处理问题等优势,被广泛应用于生物质锅炉排烟管除尘。
但传统的布袋除尘器存在以下不足之处:首先,使用寿命短,烟尘中含有大量的热量,温度较高,通入布袋除尘器进行除尘,高温会造成布袋损坏,造成布袋除尘器使用寿命短;其次,除尘效率低,烟尘通过布袋时,因气流一直在布袋内,以及后面不断增加的气流,使得布袋内的压力变得较大,很容易将布袋的过滤口撑大,造成除尘效率下降;第三,存在安全隐患,布袋除尘器使用一段时间后,随着筒体内气流加大,气体压力增大,容易发生爆炸,且烟尘中分离出来的灰尘中存在大量易燃易爆物质,大量的易燃易爆物质聚集在灰斗中,会产生静电和火星,容易发生安全事故。
实用新型内容
为解决上述问题,本实用新型提供一种使用寿命长、除尘效率高、且能避免安全隐患、有利于节能环保的生物质锅炉环保除尘装置。
本实用新型所采用的技术方案是:生物质锅炉环保除尘装置,包括依次相连的旋风除尘单元和布袋除尘单元;所述旋风除尘单元包括第一筒体、位于第一筒体外表面的第一进气口、位于第一筒体顶部的第一出气口、位于第一筒体内部的螺旋形旋片、连接于第一筒体下部的第一灰斗;所述布袋除尘单元包括第二筒体、位于第二筒体中下部的第二进气口、位于第二筒体顶部的第二出气口、位于第二筒体内部的除尘组件、驱动除尘组件旋转的旋转组件和连接于第二筒体下部的第二灰斗;所述第一出气口通过管道与第二进气口相连通;所述除尘组件包括可转动的连接于筒体内壁的安装板、若干个安装于安装板上的布袋和套设于布袋内部的笼架,所述布袋为上大下小的锥体,所述笼架的形状与所述布袋的形状相匹配,所述筒体内壁上均布有若干个风嘴,所述风嘴的中心线和所述布袋的中心处于同一水平面;所述旋转组件包括连接于安装板的转轴、驱动转轴转动的旋转电机和用于安装旋转电机的电机座;所述第一灰斗内部设有第一压力传感器,第一灰斗侧壁开设有与第一灰斗内腔相连通的第一泄压门,第一灰斗内壁设有用于消除静电和火星的第一防静电金属板,第一灰斗下部设有第一卸灰阀,第一灰斗外侧壁还安装有用于驱动第二灰斗振动的第一振动电机;所述第二灰斗内部设有第二压力传感器,第二灰斗侧壁开设有与第二灰斗内腔相连通的第二泄压门,第二灰斗内壁设有用于消除静电和火星的第二防静电金属板,第二灰斗下部设有第二卸灰阀,第二灰斗外侧壁还安装有用于驱动第二灰斗振动的第二振动电机。
对上述技术方案的进一步改进为,所述第一筒体和第二筒体均为圆柱体,所述第一灰斗和第二灰斗均为锥体,所述第一进气口和第二进气口分别沿第一筒体和第二筒体切线方向设置,所述第一出气口和第二出气口分别沿第一筒体和第二筒体中心轴线方向设置。
对上述技术方案的进一步改进为,所述旋风除尘单元还包括冷却组件,所述冷却组件包括设置于第一筒体内表面的透水层、设置于第一筒体与透水层之间的冷却水道、设置于冷却水道上的若干个朝向所述旋片的喷头、设置于第一筒体上的冷水入口和热水出口,所述冷却水道与冷水入口、热水出口相连通,所述热水出口位于冷水入口下方,所述冷水入口与外界水源相连接,所述热水出口与外界用热设备相连接,所述旋片最外端与透水层相接触,所述旋片中心线与筒体中心轴线重合。
对上述技术方案的进一步改进为,所述第一进气口和第二进气口均安装有换热器。
对上述技术方案的进一步改进为,所述第一筒体和第一灰斗通过第一支架固定,所述第一支架上安装有第一减震弹簧,所述第二筒体和第二灰斗通过第二支架固定,所述第二支架上安装有第二减震弹簧。
对上述技术方案的进一步改进为,所述布袋的上口直径为100~300mm,下口直径为50~250mm,两个所述布袋之间的间距为100~400mm。
对上述技术方案的进一步改进为,所述第二筒体内部设有挡尘板,所述挡尘板位于旋转组件上方。
对上述技术方案的进一步改进为,所述旋片为带攻角的正旋旋片结构。
对上述技术方案的进一步改进为,所述旋片外表面涂覆有耐火材料层。
对上述技术方案的进一步改进为,所述第一筒体和第二筒体均包括相互贴合的外层和内衬,所述外层为碳钢层,所述内衬为防腐层。
本实用新型的有益效果为:
1、一方面,除尘效率高、有利于节能环保,首先通过旋风除尘单元进行初步除尘,再通过布袋除尘单元进行深度除尘,通过两次除尘,能有效除去烟尘中的灰尘,使得经第二出气口排出的气体洁净,除尘效率高。第二方面,能避免安全隐患,第一灰斗和第二灰斗内壁设有用于消除静电和火星的第一防静电金属板和第二防静电金属板,可以有效去除第一灰斗和第二灰斗内的静电和火星,解决了筒体和灰斗内粉尘易燃易爆的问题,提高了旋风除尘单元和布袋除尘单元的安全性能,且设有第一压力传感器和第二压力传感器实时监控压力,当第一灰斗和第二灰斗内灰尘逐渐增多,压力增大时,能通过打开第一泄压门和第二泄压门进行泄压,防止第一灰斗和第二灰斗内由于压力过大而发生爆炸,避免安全隐患。第三方面,使用寿命长,通过降低高温烟尘的温度、除去烟尘中的水分,防止烟尘烫伤布袋,造成布袋黏结,有利于提高布袋使用寿命,从而延长除尘装置的使用寿命。
2、布袋除尘单元中,旋转组件驱动除尘组件旋转,使得黏结于布袋表面和内壁的灰尘掉落下来,防止布袋集聚灰尘,提高除尘效率;同时,布袋内设有撑起布袋的笼架,防止布袋太软而折叠、弯曲等,保证布袋的通气流畅性,进一步提高除尘效率;布袋为上大下小的锥体,从下至上横断面积不断加大,气流速度沿布袋长度方向上梯度较小,气流分布较为均匀,进一步提高除尘效率;出气口安装有过滤网,对即将排出的气体再次进行过滤,以除去气体中残余的少量粉尘,进一步提高除尘效率;筒体内壁设有风嘴,通过风嘴给布袋吹风,进一步促进黏结于布袋表面和内壁的灰尘掉落下来,防止布袋集聚灰尘,提高除尘效率。
3、烟尘沿第一筒体和第二筒体切线方向进入第一筒体和第二筒体内部,经旋风除尘和布袋除尘的烟气沿中心轴线方向排出第一筒体和第二筒体,这样烟尘在第一筒体和第二筒体内可以形成较强的进气涡流,有利于烟尘与旋片和布袋充分接触,提高除尘效率。
4、旋风除尘单元设有冷却组件,冷却水道中的冷却水通过透水层渗透出来,同时喷头也向透水层喷出冷却水,冷却水与高温灰尘和烟气充分接触,发生热交换,冷却水温度升高,部分汽化为水蒸气,灰尘和烟气温度降低,温度降低的灰尘在重力作用下逐渐下降,落入锥体第一灰斗,烟气通过第一筒体顶部的第一出气口排出,汽化的水蒸气混入灰尘内部,增加了灰尘的湿度,提高了灰尘的凝聚能力,有助于提高除尘效率。
5、第一进气口和第二进气口均安装有换热器,能对烟尘中的热量进行回收,回收的热量可作软水等的预热之用,有利于节能环保,且经过换热器后,烟尘温度下降,而不会烧坏布袋,有利于提高布袋的使用寿命。
6、布袋的上口直径为100~300mm,下口直径为50~250mm,两个布袋之间的间距为100~400mm,当含尘气体从下至上运动过程中,气流速度沿布袋长度方向上梯度小,气流分布均匀,进一步提高除尘效率。
7、第二筒体内部设有挡尘板,当经二次除尘后的烟气上升旋转组件上方时,通过挡尘板除去烟气中的剩余灰尘,进一步提高除尘效率。
8、旋片为带攻角的正旋旋片结构,有利于提高除尘和冷却效率。旋片外表面涂覆有耐火材料层,一方面防止旋片被高温烟尘烫坏,有利于提高除尘设备的使用寿命,另一方面,耐火材料层能增加灰尘与旋片表面的摩擦力,使灰尘快速下降,进一步提高除尘效率。
9、第一筒体和第二筒体均包括相互贴合的外层和内衬,外层为碳钢层,强度高,成本低,适用范围广,有利于降低布生产成本,内衬为防腐层,可防止第一筒体和第二筒体被烟尘中的腐蚀性气体腐蚀,进一步延长除尘设备的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的结构示意图;
图2为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的旋风除尘单元的结构示意图;
图3为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的旋风除尘单元的横截面示意图;
图4为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的布袋除尘单元的结构示意图;
图5为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的第二筒体的横截面示意图;
图6为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的除尘组件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示,为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的结构示意图。生物质锅炉环保除尘装置100,包括依次相连的旋风除尘单元10和布袋除尘单元20。
如图2和图3所示,分别为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的旋风除尘单元的结构示意图和横截面示意图。旋风除尘单元10包括第一筒体101、位于第一筒体101外表面的第一进气口102、位于第一筒体101顶部的第一出气口103、位于第一筒体101内部的螺旋形旋片104、连接于第一筒体101下部的第一灰斗105。旋片104为带攻角的正旋旋片104结构,外表面涂覆有耐火材料层。第一筒体101和第一灰斗105通过第一支架106固定,第一支架106上安装有第一减震弹簧161。
旋风除尘单元10还包括冷却组件107,冷却组件107包括设置于第一筒体101内表面的透水层171、设置于第一筒体101与透水层171之间的冷却水道172、设置于冷却水道172上的若干个朝向旋片104的喷头173、设置于第一筒体101上的冷水入口174和热水出口175,冷却水道172与冷水入口174、热水出口175相连通,热水出口175位于冷水入口174下方,冷水入口174与外界水源相连接,热水出口175与外界用热设备相连接,旋片104最外端与透水层171相接触,旋片104中心线与第一筒体101中心轴线重合。
第一灰斗105内部设有第一压力传感器151,第一灰斗105侧壁开设有与第一灰斗105内腔相连通的第一泄压门152,第一灰斗105内壁设有用于消除静电和火星的第一防静电金属板153,第一灰斗105下部设有第一卸灰阀154,第一灰斗105外侧壁还安装有用于驱动第一灰斗105振动的第一振动电机155。
如图4所示,为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的布袋除尘单元的结构示意图。布袋除尘单元20包括第二筒体201、位于第二筒体201中下部的第二进气口202、位于第二筒体201顶部的第二出气口203、位于第二筒体201内部的除尘组件204、驱动除尘组件204旋转的旋转组件205、连接于第二筒体201下部的第二灰斗206。
如图5所示,为本实用新型生物质锅炉环保除尘装置的第二筒体的结构示意图。第二筒体201内部设有挡尘板211,挡尘板211位于旋转组件205上方。第二筒体201和第二灰斗206通过第二支架207固定,第二支架207上安装有第二减震弹簧271。
除尘组件204包括可转动的连接于筒体内壁的安装板241、若干个安装于安装板241上的布袋242和套设于布袋242内部的笼架243,布袋242为上大下小的锥体,笼架243的形状与布袋242的形状相匹配,第二筒体201内壁上均布有若干个风嘴212,风嘴212的中心线和布袋242的中心处于同一水平面。布袋242的上口直径为100~300mm,下口直径为50~250mm,两个布袋242之间的间距为100~400mm。
旋转组件205包括连接于安装板241的转轴251、驱动转轴251转动的旋转电机252和用于安装旋转电机252的电机座253。
第二灰斗206内部设有第二压力传感器261,第二灰斗206侧壁开设有与第二灰斗206内腔相连通的第二泄压门262,第二灰斗206内壁设有用于消除静电和火星的第二防静电金属板263,第二灰斗206下部设有第二卸灰阀264,第二灰斗206外侧壁还安装有用于驱动第二灰斗206振动的第二振动电机265。
第一出气口103通过管道与第二进气口202相连通,第一进气口102和第二进气口202均安装有换热器。
第一筒体101和第二筒体201均为圆柱体,第一灰斗105和第二灰斗206均为锥体,第一进气口102和第二进气口202分别沿第一筒体101和第二筒体201切线方向设置,第一出气口103和第二出气口203分别沿第一筒体101和第二筒体201中心轴线方向设置。
第一筒体101和第二筒体201均包括相互贴合的外层101a(201a)和内衬101b(201b),外层101a(201a)为碳钢层,内衬101b(201b)为防腐层。
本实用新型的有益效果为:
首先,高温烟尘通过进气管道进入第一进气口102,在第一进气口102内与换热器发生热交换,再通过第一进气口102沿切线方向进入第一筒体101内部,沿螺旋形旋片104形成的旋风上升时,在离心力的作用下,烟尘中的灰尘和烟气发生分离,烟尘被甩向筒体内表面,烟气沿着旋片104从下而上运动,第一筒体101内冷却水道172中的冷却水通过透水层171渗透出来,同时喷头173也向透水层171喷出冷却水,冷却水与高温灰尘和烟气充分接触,发生热交换,冷却水温度升高,部分汽化为水蒸气,灰尘和烟气温度再次降低。汽化的水蒸气透过透水层171进入灰尘内部,增加了灰尘的湿度,提高了灰尘的凝聚能力,有助于提高除尘效率。温度降低的灰尘在重力作用下逐渐下降,落入第一灰斗105,烟气在引风机的作用下通过第一筒体101顶部的第一出气口103沿轴线方向排出。然后,经初步除尘的烟气通过进气管道进入第二进气口202,经换热器进行热交换,温度降低的干燥烟尘再沿第二筒体201切线方向进入第二筒体201内部,在引风机的作用下,从下至上运动,在折流板的截挡下被分散流动,烟尘从每个布袋242外侧进入布袋242内,在布袋242的过滤、冲击、拦截、扩散和静电吸引等作用下,微尘贴于布袋242缝隙间,从而粉尘从烟尘中分离出来,而净化后的烟气通过布袋242从内侧排入大气,粘附在布袋242上的灰尘逐渐增多,导致布袋242内、外两侧气体压力随之增大,当压差达到设定值后,脉冲阀打开,布袋242内侧自动通入高压脉冲压缩空气将灰尘抖落至第二筒体201底部的第二灰斗206中,同时除尘组件204在旋转组件205的作用下旋转,防止灰尘粘附在布袋242上。随着第一灰斗105和第二灰斗206内灰尘逐渐增多,压力逐渐增大,当压力传感器监测的压力值达到阈值时,打开第一泄压门152和第二泄压门262进行泄压,防止第一灰斗105和第二灰斗206内由于压力过大而发生爆炸。
一方面,除尘效率高、有利于节能环保,首先通过旋风除尘单元10进行初步除尘,再通过布袋除尘单元20进行深度除尘,通过两次除尘,能有效除去烟尘中的灰尘,使得经第二出气口203排出的气体洁净,除尘效率高。第二方面,能避免安全隐患,第一灰斗105和第二灰斗206内壁设有用于消除静电和火星的第一防静电金属板153和第二防静电金属板263,可以有效去除第一灰斗105和第二灰斗206内的静电和火星,解决了筒体和灰斗内粉尘易燃易爆的问题,提高了旋风除尘单元10和布袋除尘单元20的安全性能,且设有第一压力传感器151和第二压力传感器261实时监控压力,当第一灰斗105和第二灰斗206内灰尘逐渐增多,压力增大时,能通过打开第一泄压门152和第二泄压门262进行泄压,防止第一灰斗105和第二灰斗206内由于压力过大而发生爆炸,避免安全隐患。第三方面,使用寿命长,通过降低高温烟尘的温度、除去烟尘中的水分,防止烟尘烫伤布袋242,造成布袋242黏结,有利于提高布袋242使用寿命,从而延长除尘装置100的使用寿命。
布袋除尘单元20中,旋转组件205驱动除尘组件204旋转,使得黏结于布袋242表面和内壁的灰尘掉落下来,防止布袋242集聚灰尘,提高除尘效率;同时,布袋242内设有撑起布袋242的笼架243,防止布袋242太软而折叠、弯曲等,保证布袋242的通气流畅性,进一步提高除尘效率;布袋242为上大下小的锥体,从下至上横断面积不断加大,气流速度沿布袋242长度方向上梯度较小,气流分布较为均匀,进一步提高除尘效率;出气口安装有过滤网,对即将排出的气体再次进行过滤,以除去气体中残余的少量粉尘,进一步提高除尘效率;筒体内壁设有风嘴212,通过风嘴212给布袋242吹风,进一步促进黏结于布袋242表面和内壁的灰尘掉落下来,防止布袋242集聚灰尘,提高除尘效率。
烟尘沿第一筒体101和第二筒体201切线方向进入第一筒体101和第二筒体201内部,经旋风除尘和布袋242除尘的烟气沿中心轴线方向排出第一筒体101和第二筒体201,这样烟尘在第一筒体101和第二筒体201内可以形成较强的进气涡流,有利于烟尘与旋片104和布袋242充分接触,提高除尘效率。
旋风除尘单元10设有冷却组件107,冷却水道172中的冷却水通过透水层171渗透出来,同时喷头173也向透水层171喷出冷却水,冷却水与高温灰尘和烟气充分接触,发生热交换,冷却水温度升高,部分汽化为水蒸气,灰尘和烟气温度降低,温度降低的灰尘在重力作用下逐渐下降,落入锥体第一灰斗105,烟气通过第一筒体101顶部的第一出气口103排出,汽化的水蒸气混入灰尘内部,增加了灰尘的湿度,提高了灰尘的凝聚能力,有助于提高除尘效率。
第一进气口102和第二进气口202均安装有换热器,能对烟尘中的热量进行回收,回收的热量可作软水等的预热之用,有利于节能环保,且经过换热器后,烟尘温度下降,而不会烧坏布袋242,有利于提高布袋242的使用寿命。
布袋242的上口直径为100~300mm,下口直径为50~250mm,两个布袋242之间的间距为100~400mm,当含尘气体从下至上运动过程中,气流速度沿布袋242长度方向上梯度小,气流分布均匀,进一步提高除尘效率。
第二筒体201内部设有挡尘板211,当经二次除尘后的烟气上升旋转组件205上方时,通过挡尘板211除去烟气中的剩余灰尘,进一步提高除尘效率。
旋片104为带攻角的正旋旋片104结构,有利于提高除尘和冷却效率。旋片104外表面涂覆有耐火材料层,一方面防止旋片104被高温烟尘烫坏,有利于提高除尘设备的使用寿命,另一方面,耐火材料层能增加灰尘与旋片104表面的摩擦力,使灰尘快速下降,进一步提高除尘效率。
第一筒体101和第二筒体201均包括相互贴合的外层101a(201a)和内衬101b(201b),外层101a(201a)为碳钢层,强度高,成本低,适用范围广,有利于降低布生产成本,内衬101b(201b)为防腐层,可防止第一筒体101和第二筒体201被烟尘中的腐蚀性气体腐蚀,进一步延长除尘设备的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。