CN108467102A - 用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保设备，特别公开了一种用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备。该设备包括底座，底座上安装有电机并通过轴承架设旋转轴，其特征在于：所述旋转轴上安装有旋转筒体，旋转筒体上设置有气相进口、气相出口、液相进口、液相出口以及液相喷淋组件；旋转筒体内安装有位置对应的连接在旋转轴上的上下端盖槽板和旋转床芯上下端板，上下端盖槽板和旋转床芯上下端板通过与旋转轴中心轴线等距均布的若干连接柱连接，若干连接柱组成旋转床架，旋转床架上设置有旋转填料床。本发明结构简单，设计新颖，介质流通量大，运行安全可靠，洗涤净化功效高，有效降低运行成本，提高运行效率，始于广泛推广应用。

Description

用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化 设备

（一）技术领域

本发明涉及一种环保设备，特别涉及一种用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备。

（二）背景技术

传统的除尘、脱硫及废水吹脱氮都是采用静态填料或过滤器的方式，通过静态填料或过滤器比表面积进行除尘及气液混合，从而达到处理效果。传统方式的缺点:过滤器易堵塞，堵塞以后造成自身阻力成倍增加，致使处理效率低，并对生产工况造成影响，清洗和更换填料或过滤器费时费力并增加运行维护费用，给使用方带来很大不便。

离心洗涤床净化设备就是一种强化化学传质过程的新型反应器，在离心洗涤床净化设备内设置有高速旋转的填料层芯，使从旋转床中心通入的液相经过填料层芯通透的孔隙时产生的离心力，液体受到巨大剪切力作用，使其在填料芯内被高度的剪切和分散，将液体撕裂成微米至纳米级的丝、膜和滴，形成巨大的相间界面，界面形态产生高速的变化和更新，改变了两个传质效率的必要条件，与同时通入旋转床的另一类介质完成两相间高效的化学传质过程，能使液相传质系数提高了1-2个数量等级。

离心洗涤床净化设备是一种强化化学传质过程的新型反应器，是一项化工传质反应的技术设备，被誉为跨世纪的技术突破，离心洗涤床净化设备也被誉为“化学工业的晶体管”。

虽然这项技术的原理早已被人们所知晓，但在工程领域的应用却很少，目前基本停留在实验室试验阶段，在工业系统中少量应用的离心洗涤床净化设备，一般也仅为试用阶段，尚未进行广泛的应用与推广，目前，超重力旋转床技术设备在工程应用中的主要难点在于：

1.由于离心洗涤床净化设备重力系数与转数成正比，转数越高，传质效率越高，但由于受结构动力学的限制，高速旋转的填料层芯的结构尺寸不能做的很大，致使流通面积较小，目前还只能应用于小流量介质的工程项目上面；

2.由于离心洗涤床净化设备转数较高，旋转床的填料层芯往往都做成一组单一的环状旋转体结构，囿于流体在填料层芯内流动速度的限制，介质注入的速度也不能很大，液体介质注入量过大时，将产生液泛现象，就破坏了传质系统的工作状态，造成系统的传质过程不能 稳定进行；

3.由于液相介质需要从旋转床体旋转轴的一端进入旋转体的中心空腔，在结构上，往往把轴设计成单端支撑的轴承结构，这种悬臂的支撑结构，限制了旋转轴的长度和转数，旋转床填料层芯的流通面积难以扩展。

根据以上几点，旋转床的填料层芯相对于介质的流动速度和流通面积都十分有限，不能对大流量的气、液态介质进行处理，使其应用范围受到很大的限制。

如在对锅炉烟气脱硫净化处理过程中，需要进行气-液传质方面的过程反应，由于存在以上问题，超重力旋转床还不能适应大流量气液介质间的传质处理。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构新颖、介质流通量大、安全可靠、功效高的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，包括底座，底座上安装有电机并通过轴承架设旋转轴，其特征在于：所述旋转轴上安装有旋转筒体，旋转轴一端设置有通过皮带连接电机皮带轮的主轴皮带轮，旋转筒体的上端盖顶上设置有气相进口和气相出口，旋转筒体的下端一侧安装有液相进口、液相出口以及液相喷淋组件；旋转筒体内安装有位置对应的连接在旋转轴上的上下端盖槽板和旋转床芯上下端板，上下端盖槽板和旋转床芯上下端板通过与旋转轴中心轴线等距均布的若干连接柱连接，若干连接柱组成旋转床架，旋转床架上设置有旋转填料床；液相喷淋组件包括位于旋转筒体底部的外侧喷淋总管、位于旋转筒体内部的外侧喷淋系统和内侧喷淋系统，内侧喷淋系统包括连接外接管路的旋转接头，旋转接头连接旋转轴。

本发明对现有超重力旋转床结构存在的弊端加以优化和改进，提供一种结构新颖、介质流通量大、安全可靠、功效高的离心洗涤床净化设备，其结构包括设置在该设备的机壳、动力和传动系统、气相进出口、液相进出口、旋转床架、填料层芯、液相喷淋系统等组成。

针对目前市场上的旋转式的过滤装置的过滤器容易堵塞，造成旋转偏心、设备震动问题，本发明的机械能离心式洗涤床净化设备是通过反作用填料产生的离心力改变气体流向，致使气流改变45度-60度仰角，将气体中的有质量的离子离心到设备外壳，与雾化的水混合后排除设备，不会造成设备堵塞等问题。

本发明的更优技术方案为：

所述连接柱上设置有至少一层放射状滑轨，每层滑轨上设置有若干个等角度安装的支架，单个支架成“H”型，两两相邻支架形成若干个周向等分的空腔，上述带有支架的连接柱形成多层填料芯层；空腔内填装有填料模块，形成旋转填料床。

所述旋转轴由中部的空心管段、上部的空心管轴承段以及下端的实心轴承段焊接组成；空心管轴承段穿过安装在支架上的下轴承盒的轴承与旋转接头的旋转端固定连接；旋转接头的固定端通过管路连接空心管段，空心管段的侧壁上设置有若干个喷口；实心轴承段穿过安装在支架上的上轴承盒的轴承与电机皮带轮连接。

旋转筒体支架由高强度钢板焊接成型，且跟旋转筒体焊接在一起，以保证旋转筒体跟旋转填料层的相对位置不发生改变

所述外侧喷淋系统为设置在旋转筒体内、旋转填料床外侧的均布的喷淋管，外侧喷淋总管并联连接各个喷淋管，喷淋管上均布有喷射孔；外侧喷淋系统通过耐腐蚀软管卡盘连接内侧喷淋系统，内侧喷淋系统跟旋转筒体之间通过法兰连接。

喷淋管上的喷射孔向相 邻的两层填料床层喷射液相介质，液相介质进入到填料床层，在离心力的作用下，液相介质被甩出填料层，同时与气相介质进行传质。

内侧喷淋系统，是指液相介质是从外接的液体介质管路，经过旋转接头进入旋转轴，由旋转轴的空心轴段设有的喷口喷出，射入填料层芯模块的内侧空腔，进入填料层中的微孔，在强大离心力的作用下，迅速的被加速、切割和撕扯，高速的更新液体介质的空间形态，高速的更新液相界面，与其从旋转床填料层外侧引入的气相介质通过填料层的微孔与液相介质充分接触，这种气液传质形态，能够极大的扩大气液接触表面，同时液相传质界面实时处于高速更新状态，大大的提高了传质效率。

所述填料模块为具有厚度的环状扇形等分体做成的微孔填料；环状扇形等分体填料由环状扇形上、下层板和圆弧外侧板所构成，填料层芯模块的环状上层板、下层板和圆弧外侧板既可以一次模制整体成型，也可以单体组合；填料层芯模块的材料可以由具有微小孔隙的丝絮材料以及通透孔隙的泡沫材料等所组成，如塑料丝，不锈钢丝絮层以及烧结碳化硅泡沫、烧结聚四氟乙烯泡沫材料等。

所述气相进口上设置有文丘里装置，以增加进口处的气体流速，加强气液混合；气相出口上设置有除雾装置，以进一步保证排除气体的气液分离；且气相出口为分别位于旋转筒体轴向两侧的两个，加大了气相出口截面积，减小了设备的气相阻力。

所述上下端盖槽板外侧设置有密封板，且其边沿上设置有上端盖密封条。

所述旋转筒体内壁上设置有反作用填料层；反作用填料层用6种不同规格的高强度丝网制作，丝网的孔隙为20目-45目，使反作用填料层进气孔隙为迷宫式。

所述每个支架外侧端均设有锁口，锁口内插有定位杆锁紧，用于将填料层芯用定位杆插入锁扣锁紧。

所述旋转筒体为并列设置的两个，将其应用于处理大风量的废气的情况。

本发明同现有技术相比，其有益效果在于：

（1）本发明的旋转填料床是由多层的填料床层所组成，比单层调料床层的现有技术结构成倍的提高了介质流通面积；

（2）本发明的旋转填料床是由扇形的中空模块所组成，气液两相介质可以在填料的上层板、下层板和圆弧外侧板的各个方向的填料内传质，比在单一的柱体环形填料传质的流通面积大大的有所扩展；同时，外侧喷淋系统的设置从根本上弥补了超重机旋转填料在径向方向上液相介质分布流量呈几何级数递减的弊端；

（3）由于具有进行逆向、同向和错流等多向传质过程的混合形态，可以使气或液体在传质的过程中不会出现“穿透”现象（也就是气或液体介质不经相互交换传质就流出穿过的形态部分），能够保证体系的传质效率；

（4）在离心洗涤床净化设备内设置有高速旋转的填料层芯，使从旋转床中心通入的液相经过填料层芯通透的孔隙时产生的离心力，使其在填料芯内被高度的剪切和分散，将液体撕裂成微米至纳米级的丝、膜和滴，形成巨大的相间界面，界面形态产生高速的变化和更新，与同时通入旋转床的另一类介质完成两相间高效的化学传质过程。

本发明结构简单，设计新颖，介质流通量大，运行安全可靠，洗涤净化功效高，有效降低运行成本，提高运行效率，始于广泛推广应用。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明旋转筒体为两个的结构示意图；

图3为本发明反作用填料层的位置结构示意图。

图中，1底座，2液相出口，3气相进口，4旋转筒体，5连接柱，6多层填料芯层，7反作用填料层，8定位杆，9上下端盖槽板，10密封板，11上端盖，12气相出口，13上轴承盒，14液相进口，15旋转接头，16空心管段，17旋转床芯上下端板，18上端盖密封条，19外侧喷淋总管，20空心管轴承段，21喷淋管，22电机，23电机皮带轮，24皮带，25实心轴承端，26主轴皮带轮，27下轴承盒。

（五）具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明为一种可以在气液两相流之间进行传质的化工反应设备，具体是一种用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，包括底座1，底座1上安装有电机22并通过轴承架设旋转轴，所述旋转轴上安装有旋转筒体4，旋转轴一端设置有通过皮带24连接电机皮带轮23的主轴皮带轮26，旋转筒体4的上端盖11顶上设置有气相进口3和气相出口12，旋转筒体4的下端一侧安装有液相进口14、液相出口2以及液相喷淋组件；旋转筒体4内安装有位置对应的连接在旋转轴上的上下端盖槽板9和旋转床芯上下端板17，上下端盖槽板9和旋转床芯上下端板17通过与旋转轴中心轴线等距均布的若干连接柱5连接，若干连接柱组5成旋转床架，旋转床架上设置有旋转填料床；液相喷淋组件包括位于旋转筒体4底部的外侧喷淋总管19、位于旋转筒体4内部的外侧喷淋系统和内侧喷淋系统，内侧喷淋系统包括连接外接管路的旋转接头15，旋转接头15连接旋转轴。

所述连接柱5上设置有至少一层放射状滑轨，每层滑轨上设置有若干个等角度安装的支架，单个支架成“H”型，两两相邻支架形成若干个周向等分的空腔，上述带有支架的连接柱5形成多层填料芯层；空腔内填装有填料模块，形成旋转填料床；所述旋转轴由中部的空心管段16、上部的空心管轴承段20以及下端的实心轴承段25焊接组成；空心管轴承段20穿过安装在支架上的下轴承盒27的轴承与旋转接头15的旋转端固定连接；旋转接头15的固定端通过管路连接空心管段16，空心管段16的侧壁上设置有若干个喷口；实心轴承段25穿过安装在支架上的上轴承盒13的轴承与电机皮带轮23连接；所述外侧喷淋系统为设置在旋转筒体4内、旋转填料床外侧的均布的喷淋管21，外侧喷淋总管19并联连接各个喷淋管21，喷淋管21上均布有喷射孔；外侧喷淋系统通过耐腐蚀软管卡盘连接内侧喷淋系统，内侧喷淋系统跟旋转筒体4之间通过法兰连接；所述填料模块为具有厚度的环状扇形等分体做成的微孔填料；所述气相进口3上设置有文丘里装置，气相出口12上设置有除雾装置，且气相出口12为分别位于旋转筒体4轴向两侧的两个；所述上下端盖槽板9外侧设置有密封板10，且其边沿上设置有上端盖密封条18；所述旋转筒体4内壁上设置有反作用填料层7；所述每个支架外侧端均设有锁口，锁口内插有定位杆8锁紧。

如附图所示，本发明在结构上包括由底座1、旋转筒体4和上端盖11所构成的机体、动力和传动组件(电机22、电机皮带轮23、皮带24、主轴皮带轮26)、填料组件、旋转筒体4的下端一侧和上端盖11顶上分别设有气相进口3和气相出口12、液相进口14、液相出口2以及液相喷淋组件。

关于液相喷淋组件，由内、外两侧的喷淋组件组成；而填料组件由旋转床架、旋转填料床组成，由多层填料芯层搭建成旋转床架，每层的填料芯层都设有环状的等分空腔，每个等分空腔中都安装有一组填料模块，每个填料模块都是具有一定厚度的环状扇形等分体做成的微孔填料，由若干具有一定厚度的环状扇形等分体组成所述旋转填料床。

关于多层填料芯层，由固定在旋转轴上的上下端盖槽板9和把上下端盖槽板9连接在一起的若干连接柱5组成，连接柱5与旋转轴中心轴线等距均布，连接柱5上设置有至少一层放射状滑轨，每层滑轨有若干个等角度设置的支架，单个支架制作成“H”型，两两相邻间的支架形成若干个周向等分的空腔，可以向空腔装入填料层芯模块；每个支架的外侧端都设有锁口，将填料层芯用定位杆8插入锁口锁紧。

] 所述的旋转轴，是由中部的空心管段16和上部的空心管轴承段20以及下端的实心轴承段25所组成，三段之间相互焊接；所述旋转轴上部的空心管轴段16穿过轴承盒的轴承与旋转接头15的旋转端相固接；旋转轴下端的实心轴承段25穿过轴承盒的轴承与电机皮带轮23相连接；旋转接头15的固定端应与液相介质的管路相连接，通入液相介质进入中部的空心管段16；中部空心管段16的侧壁上开有若干个喷口，液相介质可以由喷口喷射。

运行时，内侧的液相喷淋系统中的液体介质，经过旋转接头15进入旋转轴，由旋转轴的空心管段16设置的喷口喷出，进入每组填料层芯模块的空腔，喷射到填料层模块的内层。外侧的液相喷淋系统是由液体介质的外侧喷淋总管19，经过喷淋管21喷淋到填料层的外侧。填料是由细丝制成的絮状填料物，或者是由碳化硅或聚四氟乙烯烧结泡沫体等具有通透的微孔结构的板块，气液两相都能在微孔中通过，当液相的液滴被喷射到旋转床的填料层上时，进入填料层中的微孔，在离心力的作用下，微孔中的液相介质被加速，沿着微孔壁高速的流动，被填料层的微孔壁切割和撕扯，形成高速的更新液体介质的空间形态，高速的更新液相界面，使其与从旋转床填料层外侧引入的气相介质通过填料层的微孔与液相介质充分接触，这种气液传质的形态，能够极大的扩大气液接触表面，实时处于液相界面的高速更新状态，提高传质效率。而设置在填料层芯外侧的喷淋装置，外侧喷淋总管19与各个喷淋管21连接，喷淋管组固定在壳体上，伸入到两层旋转填料床层的中部，喷淋管21上的喷射孔向相邻的两层填料床层喷 射液相介质，液相介质进入到填料床层，在离心力的作用下，液相介质被甩出填料层，同时与气相介质进行传质。

本发明污水脱氮的原理：污水通过液相进口14进入到内侧喷淋系统，通过内侧喷淋系统末端的雾化喷头喷射到高速旋转的旋转填料床上，空气通过气相进口3进入设备内，通过机械能带动旋转填料床，高速旋转的旋转填料床形成超强的反作用力，通过反作用力改变气体的行进方向，使雾化水滴和空气充分混合后，经过高速旋转的反作用填料层7时，被撕裂、剥离成细微的液膜和液滴，使污水跟空气充分反应，反应后的空气进入旋转填料床内部空腔，通过轴向两侧气相出口12排出设备，处理后的液体通过液相出口2排出设备。

本发明烟气脱硫除尘的原理：烟气通过气相进口3进入设备内，碱性液体通过液相进口14进入到内侧喷淋系统，通过内侧喷淋系统末端的雾化喷头喷射到高速旋转的旋转填料床上（碱性液体PH≥9）；通过机械能带动旋转填料床，高速旋转的旋转填料床形成超强的反作用力，将烟气中有质量的颗粒物于烟气进行剥离，并通过液体将颗粒物包裹中，在旋转填料床的反作用力的下将颗粒物离心到设备壳体内腔，于液体混合后通过液相出口2排出设备，因高速旋转的旋转填料床改变了气流的行进方向，致使烟气与碱性的喷淋液逆向接触混合，从而起到脱硫的效果。

Claims (10)

1.一种用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，包括底座（1），底座（1）上安装有电机（22）并通过轴承架设旋转轴，其特征在于：所述旋转轴上安装有旋转筒体（4），旋转轴一端设置有通过皮带（24）连接电机皮带轮（23）的主轴皮带轮（26），旋转筒体（4）的上端盖（11）顶上设置有气相进口（3）和气相出口（12），旋转筒体（4）的下端一侧安装有液相进口（14）、液相出口（2）以及液相喷淋组件；旋转筒体（4）内安装有位置对应的连接在旋转轴上的上下端盖槽板（9）和旋转床芯上下端板（17），上下端盖槽板（9）和旋转床芯上下端板（17）通过与旋转轴中心轴线等距均布的若干连接柱（5）连接，若干连接柱（5）组成旋转床架，旋转床架上设置有旋转填料床；液相喷淋组件包括位于旋转筒体（4）底部的外侧喷淋总管（19）、位于旋转筒体（4）内部的外侧喷淋系统和内侧喷淋系统，内侧喷淋系统包括连接外接管路的旋转接头（15），旋转接头（15）连接旋转轴。

2.根据权利要求1所述的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述连接柱（5）上设置有至少一层放射状滑轨，每层滑轨上设置有若干个等角度安装的支架，单个支架成“H”型，两两相邻支架形成若干个周向等分的空腔，上述带有支架的连接柱（5）形成多层填料芯层（6）；空腔内填装有填料模块，形成旋转填料床。

3.根据权利要求1所述的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述旋转轴由中部的空心管段（16）、上部的空心管轴承段（20）以及下端的实心轴承段（25）焊接组成；空心管轴承段（20）穿过安装在支架上的下轴承盒（27）的轴承与旋转接头（15）的旋转端固定连接；旋转接头（15）的固定端通过管路连接空心管段（16），空心管段（16）的侧壁上设置有若干个喷口；实心轴承段（25）穿过安装在支架上的上轴承盒（13）的轴承与电机皮带轮（23）连接。

4.根据权利要求1所述的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述外侧喷淋系统为设置在旋转筒体（4）内、旋转填料床外侧的均布的喷淋管（21），外侧喷淋总管（19）并联连接各个喷淋管（21），喷淋管（21）上均布有喷射孔；外侧喷淋系统通过耐腐蚀软管卡盘连接内侧喷淋系统，内侧喷淋系统跟旋转筒体（4）之间通过法兰连接。

5.根据权利要求1所述的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述填料模块为具有厚度的环状扇形等分体做成的微孔填料。

6.根据权利要求1所述的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述气相进口（3）上设置有文丘里装置，气相出口（12）上设置有除雾装置，且气相出口（12）为分别位于旋转筒体（4）轴向两侧的两个。

7.根据权利要求1所述的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述上下端盖槽板（9）外侧设置有密封板（10），且其边沿上设置有上端盖密封条（18）。

8.根据权利要求1所述的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述旋转筒体（4）内壁上设置有反作用填料层（7）。

9.根据权利要求2所述的用于烟气脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述每个支架外侧端均设有锁口，锁口内插有定位杆（8）锁紧。

10.根据权利要求1所述的用于延期脱硫除尘及污水脱氮的机械能离心式洗涤床净化设备，其特征在于：所述旋转筒体（4）为并列设置的两个。