本发明灰水分离式除尘器属于作业分离技术范畴，更准确地讲是一种工业锅炉消烟除尘装置。 目前，在世界范围内，城市空气污染日益严重，其中燃煤锅炉及工业窑炉排烟是主要污染源之一，现在控制此类污染源所采用的除尘装置大致为干式旋风除尘器、电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器等几类，干式旋风除尘器除尘效率较低，难以达到国家排放标准，电除尘器除尘效率很高，但一次投资和运行费用高，而且占地大，维护不方便，只是在大型电站锅炉上使用，在大量中小型锅炉上推广应用较难，袋式除尘器除尘效率也很高，但高温烟气易于将滤袋击穿，需降温后方能使用，于是提高了一次投资和运行费用，增加了占地;各种湿式除尘器除尘效率也很高，而且可以同时脱除烟气中的SO2等有害物，但是在其除尘过程中，灰（尘）水混在一起，造成二次污染，要使水循环使用，需用沉淀池或专用的灰水分离设备将灰水分离，因此，占地多，耗水大，一次投资和运行费用高，直接影响其推广应用。近期联邦德国专利DE3713950，净化效果好，而且可以回收烟气中的热量;苏联专利SU1004716，不但净化效果好，可以利用烟气中的热量，而且可以利用一定流速的射流作动力，代替排烟用的引风机;中国专利CN86105168，其除尘效率较高，而且可以脱除烟气中的SO2，这三个专利都有其突出的优点，但仍然需要设沉淀池或专用的灰水分离设备使灰水分离。近期公开的中国专利CN2040998和CN85021992除尘效率可分别达到92～96%和95%，都不需要沉淀池式专用的灰水分离设备，但是，它们为干湿两级除尘，使占地增加，一次性投资和运行费用提高，同时干式除尘器排灰时有二次污染。
本发明的目的旨在，充分利用烟气中的热量，提供一种除尘效率很高，同时可以脱除烟气中的部分SO2等有害物，与现有湿除尘器相比，除尘器直接排出泥状烟尘，无需另设沉淀池或专用的灰水分离设备，也不需要设干、湿两级除尘装置，其结构紧凑、占地小，节能省水费用低，而且操作简单、维护方便，易于在中小型燃煤锅炉及工业窑炉上推广应用的湿式除尘装置-灰水分离式除尘器。
本发明灰水分离式除尘器主要由上盖1、外筒2、内筒3、下喷咀4、上喷咀5、脱水器6、水箱7、防腐泵8、排灰装置9、除尘器入口10、除尘器出口11组成，外筒2上部设水槽12，水槽12与水箱7之间设溢流管13，水箱7，防腐泵8和上喷咀5之间有连接管14，上盖1和外筒2构成除尘器壳体，（如附图所示）除尘器入口10位于外筒2上部，入口形状为矩形，并与外筒2切向连接，除尘器出口11位于上盖1顶部，烟气轴向排出，外筒2上部是环形水槽12，水槽宽100～400mm，水槽底部呈V形，水槽12底部外侧设溢流孔，溢流管13从溢流孔引出至水箱7，水箱7设于外筒2下部外围，其外形为方形，排灰装置9设在外筒2下端。内筒3位于外筒2内部，并且内筒3中心轴线与外筒2中心轴线重合，内筒3呈喇叭状，大口朝上，大口边与水槽12内边连接。内筒3喉部风速为20～40m/s，其喉部直径随烟气量大小确定，内筒3大口直径为喉部直径的1.5～4倍，下口直径为喉部直径的1～2倍，颈长为喉部直径的2～5倍，内筒3颈部从上到下逐渐变粗，下喷咀4位于内筒3大口轴线位置，与上升烟气逆向喷水。上喷咀5位于内筒3正上方，通过连接管14与防腐泵8和水箱7连通，在上盖1内腔，上喷咀5上方设百叶旋流式脱水器6，叶片平均间距为20～60mm，叶片轴线与水平夹角为10～30°，脱水器6外缘与上盖1内壁间距5～100mm，上喷咀5通过连接管14与防腐泵8，水箱7及溢流管13，水槽12构成大流量循环水系统。下喷咀4通过管道直接接自来水（水源压力大于0.2MPa）构成小流量直流水系统。由除尘器入口10通过外筒2与内筒3夹层，内筒3内腔，下喷咀4，上喷咀5，脱水器6至除尘器出口11构成烟气系统。
本发明灰水分离式除尘器的除尘过程大致如下：烟气由除尘器入口10切向进入，旋转而下至外筒2底，在离心力的作用下，烟气中的多数灰尘落入排灰装置9中的灰斗内，含有少量烟尘的烟气自外筒2底部向上翻，经内筒3下部的水膜区和内筒3上部的水雾区进一步净化，再经由上喷咀5喷出地多层大流量射流净化，脱水器6脱水后由引风机排入大气。
本发明灰水分离式除尘器核心在于内筒3，下喷咀4喷出射流在内筒3上部大口内形成水雾区，在其颈部内壁上形成水膜，含有少量烟尘的烟气，自外筒2底部向上翻入内筒3下口，经内筒3颈部的水膜区，其中较大径粒的烟尘在高速旋转气流的作用下甩入水膜，被水膜厚捕集，下喷咀4喷出的射流撞击在内筒3大口内壁上。形成粒径为50～300μm的水雾区，其流量与烟气流量之比为0.02～0.05L/m3，当烟气穿过内筒3喉部进入水雾区时，烟气中的烟尘与下喷咀4喷出的逆向射流高速碰撞或与从内筒3大口内壁反射回来的水雾高速碰撞，被射流或水雾捕捉，而水雾在烟气流作用下甩向内筒3大口内壁，又形成新的水膜，这样含有少量烟尘的烟气经过内筒3得到进一步净化，被水捕捉的烟尘与水一起流入灰斗。由于内筒3颈部从上至下逐渐变粗，水膜下流时逐渐变薄，同时内筒3外表面和其内壁水膜表面均受高温、高速烟气流冲刷，因此快速蒸发，使大部分水变成蒸汽，只有少量携带烟尘的水落入灰斗，落入灰斗的水，一是抑制在离心力作用下沿外筒2内壁下至灰斗的干烟尘二次飞物，提高净化效果，二是与干烟尘混合形成含水率低于50%的泥状烟尘，消除排灰时的二次污染。内筒3颈部自下而上逐渐变细还可以使进入内筒3的烟气流速逐渐增大，有利于烟尘甩向水膜厚表面，有利于烟尘与水雾惯性碰撞，携带烟尘较小粒径水雾，随烟气一起逸出内筒3，但外筒2上部截面较大，流速突然变小，致使其重力沉降于水槽12，上喷咀5喷出2～5层大流量射流其流量与烟气流量之比为0.3～1.3L/m3。此作用有三，一是拦截烟气中的烟尘，与之惯性碰撞，且捕捉于射流之中，二是在热泳机理作用下，烟气中高温烟尘向低温的大流量射流表面扩散，三是由于大流量射流温度低于烟气露点温度，在烟气通过大流量射流时，其中部分蒸汽冷凝，形成以烟尘为核的微小水滴，也捕捉于射流之中。所以烟气经喷咀5喷出的大流量射流得到再次净化，由脱水器6脱水后经引风机排入大气，而循环使用大流量水中只含有微量烟尘，大量烟尘落入灰斗，由搅龙排出，另外脱水器6叶片向水槽倾斜，烟气中水雾惯性碰撞在叶片上，形成水膜，沿叶片流入水槽12，烟气经脱水器6时，烟尘惯性碰撞在叶片水膜中使之又一次得到净化，所以本发明除尘效率高达97%以上。
本发明上盖1、外筒2用普通碳素钢制做，内衬耐温耐酸防腐层，或用陶瓷、搪瓷、铸铁制做。内筒3用导热系数高、耐温耐酸材料制做。
实现本发明灰水分离式除尘器的最好方式为：
实施条件：
使用场合：蒸发量为2吨/时的燃煤锅炉。
烟气处理量：6600m3/h
烟气温度：172℃
除尘器入口含尘浓度1.5g/Nm3
实施方案为：（按照附图所示），灰水分离式除尘器由上盖1、外筒2、内筒3、下喷咀4、上喷咀5、脱水器6、水箱7、防腐泵8、排灰装置9、除尘器入口10、除尘器出口11组成。外筒2上部设水槽12，水槽12与水箱7之间设溢流管13、水箱7、防腐泵8和上喷咀5之间有连接管14，上盖1和外筒2构成除尘器壳体，其壳体用碳素钢制成，其外形尺寸，长1.2m、宽1.2m、高4.4m。外筒2下部呈园锥形，除尘器入口10位于外筒2上部，并与外筒2切向连接，入口10形状为矩形，除尘器出口11位于上盖1顶部，烟气轴向排出，外筒2上部水槽12为环形水槽，其宽度为150mm，水槽底部呈V形，水槽底部外侧设溢流孔，溢流管13从溢流孔引出至水箱7，水箱7设于外筒2下部外围，其外形为方形，排灰装置9设在外筒2下端，用搅龙将灰斗中的泥状烟尘排出。核心内筒3，它位于外筒2内部，其中心轴线与外筒2中心轴线重合，呈喇叭状，大口朝上，大口边与水槽12内边连接，喉部内速度为26m/s，相应地内筒3喉部直径便可确定为0.3m，那么内筒3大口直径为喉部直径的3倍，下口直径为喉部直径的1.2倍，颈长为喉部直径的4倍，且颈部从上到下逐渐变粗，下喷咀4位于内筒3大口内轴线位置，与上升烟气逆向喷水。上喷咀5位于内筒3正上方通过连接管14与防腐泵8和水箱7连通，在上盖1内腔，上喷咀5上方设百叶旋流式脱水器6，叶片平均间距40mm，叶片轴线与水平夹角30°，脱水器6外缘与上盖1内壁间距为30mm，上喷咀5喷出2层大流量射流，其流量与烟气流量之比为0.8L/m3，下喷咀4喷出的射流在内筒3大口内形成粒径为50～300μm的水雾区，其流量与烟气量之比为0.04L/m3。
上盖1、外筒2、水箱7，排灰装置9外壳均用普通碳素钢制做，上盖1、水槽12、水箱7、外筒2下部，排灰装置9内衬均用耐酸、耐温、防腐层，除尘器入口10内衬耐磨层，搅龙用铸铁制做即可，脱水器6用以铸石为主要原料的耐酸耐温防腐材料制做。下喷咀4、上喷咀5，除尘器内的连接管、内筒3用不锈钢制做，防腐泵采用塑料泵，溢流管13及连接管道14采用聚丙稀塑料管。
本发明灰水分离式除尘器综合了多种除尘机理，独特设计了一套能在除尘过程中直接分离灰水的，除尘效率高达97%以上的，烟尘排放浓度低于39mg/Nm3，同时可以脱除烟气中部分SO2，及其它有害物质的，不需要干、湿两级除尘装置的，其结构紧凑、占地小、操作简单、维护方便，节能省水费用低。易于在中小型燃煤锅炉及工业窑炉上推广应用的新型除尘装置，尤其对山西能源重化工基地的环境污染的控制将会起到非常重要的作用，其经济效益和社会效益相当可观，意义极其深远。
【附图说明】
图1：灰水分离式除尘器半剖主视图。
图2：灰水分离式除尘器俯视图及B-B剖面图。
图中：1-上盖;
2-外筒;
3-内筒;
4-下喷咀;
5-上喷咀;
6-脱水器;
7-水箱;
8-防腐泵;
9-排灰装置;
10-除尘器入口;
11-除尘器出口;
12-水槽;
13-溢流管;
14-连接管。