细微颗粒聚合器、烟气流道及高效除尘除雾一体化系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及烟气净化领域，尤其涉及一种用于火力发电厂、钢铁厂、造纸厂、 玻璃厂、化工厂等尾气处理系统中的细微颗粒聚合器、烟气流道及除尘除雾一体化系统。
【背景技术】
[0002] 为实现燃煤火力发电厂的超净排放甚至近零排放，国家提出"50355"指标，即要求 燃煤火力发电厂的烟尘排放分别小于5mg/Nm3 (达到燃气机组标准），二氧化硫S02的排放 标准小于35mg/Nm3,氮氧化物勵^农度小于50mg/Nm 3。
[0003] 为实现烟尘浓度达到超净排放甚至近零排放标准，由于湿式电除尘器投资大、运 行能耗高、体积庞大、辅助的化学药剂消耗量大同时带来新的污染物、阳极板的腐蚀等一系 列问题让诸多火力发电厂望而却步。
[0004] 然而如何实现非湿式电除尘器下达到烟尘出口排放小于5mg/Nm3标准是新的技术 难题。目前有少许环境治理企业提出"协同治理方案"方案，采用具有高效除尘作用的湿法 脱硫系统（单塔、塔内分区、设置托盘或旋汇耦合等技术、三层高效除雾器），在实现高效脱 硫的同时，将进入脱硫系统的粉尘高效脱除，实现脱硫系统多70 %的除尘效率。
[0005] 并陈述湿法脱硫系统高效除尘功能实现的主要原因：
[0006] (1)采用高性能的喷嘴将浆液粒径降低30%，提高浆液的粉尘补集能力。
[0007] (2)通过托盘等技术形成的液膜层，增加液膜对微细粉尘的补集能力。
[0008] (3)吸收塔设置三层高效除雾器，将吸收塔出口烟气液滴浓度控制在20mg/Nm3以 下，大大降低了烟气的石膏颗粒物携带量。
[0009] 从以上数据可知，当脱硫入口粉尘为20mg/Nm3时，即使脱硫系统实现彡70%的去 尘率，即进入到高效除雾器的烟尘浓度依然可以达到6mg/Nm3,然而高效除雾器只对浆液液 滴具有很好的拦截去除效果，即使达到20mg/Nm3的液滴浓度，这些残余液滴含有石膏等固 体以及可溶性盐，按照最低7%固体浓度计算，新增粉尘含量为1. 4mg/Nm3,因此出口浓度要 控制在5mg/Nm3，必须要求高效除雾器对粉尘从6mg/Nm3进一步去除到3. 6mg/Nm 3以内，即 要求高效除雾器对粉尘去尘率达到40%以上，这是完全不符合实际的，而且残余的6mg/Nm3几乎都是小于5微米的细微粉尘，经研究和实验结果表明高效除雾器（三级屋顶除雾器） 最多可以将粉尘从6mg/Nm3降低到5. 6mg/Nm 3,去尘效果甚微！
[0010] 另外，在2002年由化学工业出版社和环境科学与工程出版中心共同出版的《燃煤 烟气脱硫脱销技术及工程实例》一书中讲述了一种旋流板除雾器，其利用旋流板片使气流 发生旋转，夹带在旋转气流中的液滴在旋流筒内高速旋转产生离心力从而被甩向圆筒内壁 上，从而实现气液分离效果，所述旋流板除雾器必须要求足够的外筒高度，且其功能是利用 旋流板产生的离心力将雾滴甩到筒壁上从而实现气液分离功能。
[0011] 再次，在专利申请号201520058549.6(-种高效除尘除雾一体化系统）中申请了 一种冷凝湿膜高效除尘除雾技术，在中空的波纹板内流冷却介质，通过冷凝方式将细微粉 尘和液滴进行放大，然后通过下游位置的超精细分离器对其进行去除分离。
[0012] 所述冷凝湿膜离心除尘除雾技术在烟尘治理领域属于巨大的技术创新，但是对极 其细微粉尘和液滴，比如粒径小于1微米甚至小于〇. 5微米的粉尘和液滴，即使放大后依然 难以被后续的超精细分离去除分离，因此为进一步深度提高极其细微粉尘和液滴的去除， 有必要对所述冷凝湿膜技术做进一步的改进和提高。
[0013] 因此，现有技术中具有如下技术问题需要解决：
[0014] 1.采用"协同治理方案"治理烟尘出口浓度小于5mg/Nm3的不现实性，或者更准确 地说"协同治理方案"不具有确保烟尘出口浓度小于5mg/Nm3的科学必然性。
[0015] 2.某些特定工况项目（比如粉尘入口浓度小于10~15mg/Nm3)，即使采用协同治 理方案达到小于5mg/Nm3的排放标准，也难以判断究竟是哪个环节对粉尘的治理起到核心 关键作用，为避免给烟尘治理技术路线一个错误的指引：即只要配进口三级屋顶高效除雾 器就能保证吸收塔出口粉尘浓度小于5mg/Nm3。
[0016] 3.采用"协同治理方案"，一旦烟尘出口浓度大于5mg/Nm3,则无法判断究竟是哪个 技术环节达不到协同治理的效果，因此也无从诊断对系统如何消除缺陷。
[0017] 4.为进一步深度去除极细粉尘和液滴，对冷凝湿膜技术进行技术改进。
[0018] 5.去除旋流板除雾器气液分离功能，进行特殊设计后转为粉尘和液滴聚合功能。 【实用新型内容】
[0019] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种更有效 地增大细微粉尘和/或液滴，使得增大后的粉尘和/或液滴可以被后续的超精细分离器有 效分离的聚合器，并提供一种性能可靠、功能清晰的高效除尘除雾一体化系统。
[0020] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于聚合细微颗粒的聚合器，即细微颗 粒聚合器，该聚合器能够使烟气中的细微粉尘和/或微小液滴聚合长大，具体来说是将预 分离器去除后的残余微小液滴（粒径〇~20微米）以及细微粉尘（粒径0~10微米）通 过碰撞方式进行聚合。经过大量试验表明，通过本实用新型的细微颗粒聚合器，微小液滴和 细微粉尘的总数量至少可以减少50%，由此数量减少导致颗粒物增大。
[0021] 本实用新型的用于聚合细微颗粒的聚合器包括一个或多个旋风装置，旋风装置包 括至少两个旋流叶片，旋流叶片被设置为使得包含细微颗粒的气流通过所述旋风装置时 形成旋转气流。
[0022] 进一步地，当聚合器包括多个旋风装置时，任意两个相邻的旋风装置中的旋流叶 片的设置方向相同。
[0023] 进一步地，旋风装置还包括中心柱体和外筒，旋流叶片的一端固接于中心柱体，另 一端固接于外筒。
[0024] 更进一步地，外筒具有圆形截面，圆形截面与外筒的轴线垂直；旋流叶片固接于外 筒的另一端的高度与外筒的高度基本相同，或者小于外筒的高度，且两者的高度差不超过 圆形截面的直径的三分之一。
[0025] 更进一步地，外筒具有正多边形截面，正多边形截面与外筒的轴线垂直；旋流叶片 固接于外筒的另一端的高度与外筒的高度基本相同，或者小于外筒的高度，且两者的高度 差不超过正多边形截面的最长对角线长度的三分之一。
[0026] 进一步地，多个旋风装置的轴线相互平行。
[0027] 进一步地，多个旋风装置分别位于两个形成V字形或人字形的平面内，位于同一 平面内的旋风装置的轴线相互平行。
[0028] 更进一步地，旋流叶片的仰角，即旋流叶片从一端到另一端延伸的长度方向与外 筒的水平横截面之间形成的夹角α，为12. 5~60°，优选为22~27°。
[0029] 更进一步地，旋流叶片的数量为3~18片。
[0030] 优选地，旋流叶片的数量为6~8片。
[0031] 进一步地，各个旋风装置的规格被设置为相同，以降低装置的投资成本。对于不同 的区域可以采用差异化的旋风装置，以适应不同区域的气体流场，比如旋风装置中的旋流 叶片数量不同，外筒的直径不同或者旋风装置的高度不相同。科学地实施差异化布置对细 微粉尘和微小液滴的聚合将产生更有益的效果。
[0032] 进一步地，为了提高旋风装置的使用寿命和结构强度，优选地将旋流叶片、中心柱 体和外筒制造成一整体，即一体成型。
[0033] 进一步地，聚合器还包括用于安装旋风装置的固定件，固定件上设置有用于安装 旋风装置的安装孔，多个旋风装置通过安装孔安装在固定件上；固定件上还设置有通气孔。 通气孔的作用为降低聚合器的压力损失，并避免聚合器产生积液池，从而维持聚合器的聚 合作用。
[0034] 更进一步地，固定件整体上为平面结构，安装在固定件上的多个旋风装置处于同 一平面内，且多个旋风装置的轴线相互平行。
[0035] 更进一步地，固定件包括两个形成人字形或V字形的平面，安装在同一平面内的 旋风装置的轴线相互平行。
[0036] 本实用新型的上述用于聚合细微颗粒的聚合器的工作原理如下：
[0037] 聚合器中的旋风装置能够实现粉尘与粉尘聚合、液滴与液滴聚合、粉尘与液滴聚 合、大颗粒与大颗粒聚合、小颗粒与小颗粒聚合、大颗粒与小颗粒聚合，并且同时发生一次 聚合、二次聚合甚至多次聚合。
[0038] 旋风装置中的旋流叶片存在如下三大效应促使上述聚合过程：
[0039] 首先，大液滴和（或）大粉尘追击小液滴和（或）小粉尘的追捕效应导致液滴和 (或）粉尘发生长大。携带大量微小液滴和（或）细微粉尘的气流经过旋风装置后，气流 方向发生改变，产生旋转气流。由于相邻两旋风装置的旋流叶片均为顺时针方向或者逆时 针方向，所以相邻两旋风装置的交汇耦合区产生气流逆流效应，逆流效应发生，导致烟气流 速下降，但由于液滴（密度为1000~1200Kg/m3)和（或）粉尘（堆积密度大约为1600~ 2200kg/m3)的密度远远高于气流（密度为1. 1-1. 3Kg/m3)的密度，因此液滴和（或）粉尘在 较高的惯性力作用下和同向前进的气流发生相对滑移，而且由于气流存在一定的黏度（在 1个大气压50°C工况下动力黏度约1. 96X 10 5Pa. s)对发生相对滑移的液滴和（或）粉尘 产生粘性力（即粘性内摩擦力，与粉尘和（或）液滴的表面积成正比关系）来阻止这种相 对滑移，由于更微小的液滴和（或）粉尘的比表面积大，所以较大液滴和（或）较大粉尘的 相对滑移速度要高于较小液滴和（或）较小粉尘，因此较大液滴和（或）较大粉尘将发生 追击更小液滴和（或）更小粉尘效应并很大概率将更小液滴和（或）更小粉尘捕获从而导 致液滴和（或）粉尘长大。
[0040] 其次，相邻两旋风装置交汇耦合区域的逆流效