雾网式脱硫除尘设备 本发明涉及一种烟道气净化设备，特别是涉及当烟道气通过该设备磁化、雾化、凝聚、网膜等流程后，可获得大于90％的脱硫效果和99％左右的除尘效果。本设备可广泛应用于电力、冶金、矿山、石油、供暖和环保等领域。
近年来，由于锅炉大量排放到大气中的有害物质，如二氧化硫和烟尘颗粒等，造成了自然生态环境的污染和破坏。为此，国内外相继研制和开发出脱脱和除尘设备，以达到净化大气，创造美好生态环境的愿望。目前已有的除尘设备有重力式、旋风式、水雾式、布袋式和高电压式等类型的除尘器。在这些除尘器中，前四种除尘器除尘效率都较低，一般在60％-80％范围内，而布袋除尘器和电除尘器的除尘效率较高(95％-97％)，而布袋除尘器的缺点是阻力大，寿命不长，易破损，并且使用有一定的局限性。又如对高温烟气粉尘和潮湿粉尘并不能适应。高压电除尘器的缺点是设备投资大，运作耗电量大，长期在高压(4-6万伏)环境下作业又不太安全。
上述这些除尘器的设计原理均为被动处理原理，即只着眼于设法提高除尘器的烟尘阻留能力。该原理在处理烟尘中的粗、中颗粒时尚可有效，而在面对小颗粒时，就立刻面临制作成本高、设备运行或成本高等一系列难题。因此，除尘器对烟道气的处理大致可分为三类：一类是利用重力原理、加速度原理、阻力原理、载流大、中颗粒粉尘，载流率约为99％，成本低；另一类是利用加速度原理、阻力原理、电磁吸附原理等，截流率约为50％，成本较高；再一类是利用阻力、电磁吸附原理、超声波共振原理等，截流率约为10-20％，成本很高。它们的总除尘效率大都在97％以下。
以上这些除尘器基本上只能除尘，脱硫效率不高，约15％左右。而对于造成酸雨等危害的二氧化硫却无法进行有效的处理，只好任其飘逸到大气中。如要脱硫，就必须另设一套脱硫设备。
近年已有的专利技术如日本的特许公开昭64-18427号披露了一种除尘脱硫设备，将冷却的废气通过气体扩散管导入吸收液，通过吸收，使二氧化硫得以去除。美国专利No.5645802提出一种处理附着在颗粒物上的化学污染物的方法和设备，将冷却/除尘装置和化学处理结合成一个整体。这些方法和设备都取得了一定的除尘脱硫效果。
本发明地目的在于提高烟道气除尘和脱硫的效率，提供一种整体式雾网式除尘脱硫设备，烟道气通过该设备经磁化、雾化、凝聚、网膜等过程后，达到高效率的除尘并脱硫的效果。
本发明的设备包括：一外筒体和一与其连接的内筒体，所述内筒体上部与锅炉烟道出口相连接，其中设有多个喷雾嘴1；该外筒体由上筒体2，中间筒体7和9，下筒体10以及一锥形体出水口C；该中间筒体7和9的筒体内分别装有一种不锈钢网的分离结构，在每个网架上方装有带小孔的不锈钢管；该中间筒体7和9的壳体内设有磁化装置；一设于上筒体2一侧的烟囱B；以及，一设于外筒体壳体下部的支架。此外，该设备还包括磁化器、提水泵、过滤器、配液桶、水泵等附属设备或装置。
在本发明设备内有雾化段多个喷嘴1，上筒体2由上部与锅炉烟道相连的法兰盘和侧面与引风机烟道相连的法兰盘以及提供烟气唯一通道的内筒，中间筒体7和9构成了一个完整的脱硫除尘设备。当烟气由烟道进口A进入该设备的雾化段时，即被雾化，烟气中的大、中颗粒粉尘在喷雾液的作用下得到有效的处理。同时，由于在喷雾液中加入少量的脱硫剂一氨水或石灰水，烟气中的二氧化硫与氨水或石灰水发生了化学反应，二氧化硫生成亚硫酸铵或亚硫酸钙。烟气沿内筒往下运动碰撞下筒体10内壁后，向相反方向，即向上运动。由于在中间筒体7和9的壳体内分别装有一种不锈钢网膜分离结构，在每个网架的上方同时装有带小孔的不锈钢管，当循环液由小孔徐徐流到网膜上时，即形成一个很薄的水膜。因此，烟气中的粉尘在绕网膜内架及穿越网膜时，改变了粉尘的颗粒粒径，使较细的难分离的微细颗粒能变成较大的易于分离的二次颗粒，保证了烟尘被及时捕捉，随网膜液一起由出口处C排出。烟气运动至叶片6，被撞击后，烟气中的残留粉尘，即下落到设备的底部，由出口处C排出。因此，烟气在经过该设备一系列处理后得到净化，最后，由B处进入烟囱B排放到大气中去。
发明人在吸取了传统除尘器设备优点的同时，设法从改变烟尘颗粒级配入手，尽力使烟尘中的微细颗粒成长为小颗粒，进而发展为大颗粒，大大提高该设备的除尘效率。考虑到在不增加设备投资的情况下，在高效率除尘的同时，又可获得高效率脱硫的效果。为此，在喷雾液中加入少量的脱硫剂一氨水或石灰水，即可达到这一目的，其过程如下：
第一级处理：利用磁化吸附原理，使烟尘中的微细颗粒成长为小颗粒；
第二级处理：利用雾化凝聚原理，使烟尘中的小颗粒成长为中颗粒；
第三级处理：利用水的表面张力及网膜原理，使烟尘中的颗粒被截留，截留率大于95％，成本较低；
第四级处理：利用正向减速下沉，侧向加速扩散原理，使烟尘中的残留中小颗粒被截留、截留率可大于90％，成本很低；
总除尘效率大于98％，最高可达99.9％，脱硫效率可大于90％，达到标、本兼治的目的。
本发明的技术方案是：融脱硫和除尘为一体的整体式雾网高效脱硫除尘设备，其具体技术步骤包括：
1．利用磁化水吸附除尘技术
在永磁铁的磁场内，水通过强磁场，如图3所示，被磁力线切割后；水分子键同时发生角度和长度的变化，氢键角从105°减少到103°左右，这种微观结构变化，使水分子产生电性和磁性的变化，产生一种感应电势和电荷，水的理化性质便发生一系列变化。被磁化后的水分子和其它离子(如钙、镁等的离子Ca2-、Mg2+、H、OH-、HCO3-……)就成为一种带静电体，因此，磁化水对微颗粒粉尘有很强的吸附作用。另外，磁化水的溶解度比普通水提高20-70％，它的聚合度提高20-90％，所有这些特性都有助于对微细粉尘的吸附捕捉能力。因此，在中间筒体7分别安装有两个磁化器(其磁场强度为1500G和2500G)，使喷雾液在进入该设备之前就被磁化。
2．利用雾化凝聚技术
在烟气进入该设备的入口处装有多个喷嘴，如图1、图13和图14所示。从图13和图14可以看出，在直径为φ130mm的圆管上方高度为35mm的地方分别安装了六个喷嘴1，距离该设备中心355mm处连接磁化水管。因此，当烟气进入该设备时，烟气中的粉尘在喷雾液的作用下达到脱硫和除尘的效果。
3．喷雾液与烟气的化学反应
由于在喷雾液中加入了少量的脱硫剂例如氨水(其混合液浓度为0.2-0.5％,pH值为10-11)，当烟气中的二氧化硫与雾液相遇，便发生化学反应。其反应式为：
式中的(NH4)2SO3产物为亚硫酸氨，进一步可制成一种农用化肥产品，因此，不造成二次污染。
4．利用水的表面张力原理和网膜技术
在该设备中间筒体7和9的内壁装有一种不锈钢网膜分离结构，如图7和图8以及图9和图10所示。图7和图8为左旋方向，图9和图10为右旋方向，从这四个视图中可以清楚看出，沿筒体内壁(φ1300mm)间隔为11.25°均匀分布了若干组倾斜角为15°-35°的多层网架(网为100目不锈钢丝网)，在网架的上方分别装有相同数量的带小孔的不锈钢管。因此，当烟气在引风机的作用下由内筒(图1虚线部分和图2的φ500mm×2000mm×5mm所示)向下运动碰撞下筒体的内壁后，向相反方向，即向上运动，在中心筒体7和9的壳体内整个烟气通道形成膜时，改变了粒尘的颗粒级配，使较细的难分离的微细尘颗粒能变成较大的易于分离的二次颗粒，保证了烟尘被及时捕捉。
本发明提供9张附图及其简要说明：
图1为本发明设备的结构筒图；
1-多头喷嘴2-上筒体3-螺栓4-螺母5-垫圈6-叶片7-中间筒体9-中间筒体8-网膜循环液供水管10-下筒体11-支架A-烟气进入口B-净化后的烟气排出口C-烟尘及循环液出口
图2为图1中2的剖视图；
图3为水流经永磁铁时磁场示意图；
图4为该设备除尘脱硫循环液流程图；
12-磁化器13-水池14-提水泵15-过滤器16-配液桶17-水泵18-除尘器
图5和图6为图1中6的剖视图和俯视图；
图7和图8为图1中7的剖视图和俯视图(左旋不锈钢网架结构)；
图9和图10为图1中9的剖视图和俯视图(右旋不锈钢网架结构)；
图11和图12为图1中10的剖视图和俯视图；以及
图13和图14为图1中1的剖视图和主视图。
结合上述附图陈述它们之间的相互关系及其性能。
图2为图1中2的剖视图，是上筒体的部件图，中央是φ500mm×2000mm×5mm所示的内筒，它是烟气进入设备的唯一通道，内筒又分成两部分，上部为圆筒，下部为距底面425mm的位置变成锥形筒(φ310mm)，其目的是为了提高烟气的速度。在距离顶部100mm处，在内筒的中心安装了多个喷嘴，使该处形成一个雾化区，当烟气进入该区后，便得到雾化处理，从而达到脱硫和除尘的效果。该部件的顶端是法兰盘与锅炉烟道法兰盘相连接，右侧的法兰盘(中心高555mm)与引风机烟道法兰盘相连接。中间由φ1364mm的法兰盘与叶片6的法兰盘相连接。
图5和图6为图1中6(叶片)的部件图，高度为150mm上下均有法兰盘，上法兰盘(φ1346mm)与上筒体的法兰盘相连，下法兰盘与中间筒体7的法兰盘连接。在沿壳体内壁均匀分布倾斜角为30°的叶片，叶片安放在中间位置(距离上下端面各35mm)，它的作用是当烟气在经过网膜向上运动撞击叶片后，烟气中的残留粉尘，即下落到底部的出口处，随同循环液一起排入水池13中。
图7和图8以及图9和图10是中间筒体的部件图，它们的高度均为350mm，上下两端均有法兰盘，沿壳体内壁均匀分布了若干组不锈钢网架(间隔为11.25°)，网19为100目的不锈钢丝网，每一个网架的上方均配装了带小孔的不锈钢管，当循环液从小孔内徐徐流到网膜时，立即形成一个很薄的水膜。这两个部件结构完全一样，所不同之处是网架倾斜角的安装方向相反，一个是左旋方向，另一个则为右旋方向。其目的是为了使烟气在上下穿越网膜骨架及网膜后，形成U字型轨迹，使网膜捕捉烟尘的能力得到充分的发挥，从而达到高效除尘的效果。
图11和图12为图1中10的剖视图和俯视图。它是该设备的下筒体的部件图。高度为1310mm，它由φ1300mm×600mm×5mm的圆筒及夹角为60°的圆锥筒两部分组成。上端法兰盘(φ1364mm)与中间筒体9的法兰盘相联接。距离圆锥筒上部150mm有4个支腿与支架相连接，下部是φ60的排出循环液和温烟尘的出口孔。综上所述，就可以连接成一个整套设备。
本发明与传统的除尘器相比，该雾网除尘脱硫设备具有以下积极效果：
1．具有更高的脱硫效率和更好的除尘效果；
2．结构紧凑、合理、占地面积小，其体积仅相当于同类型设备的五分之二，且各部件的连接件法兰盘均为同一标准件，便于安装和维护；
3．由于该设备在结构上采用了内翻式U型管道设计，不但提高了除尘效率，而且可充分利用入口高温烟气的热耗散来加热回流低温烟气，从而提高了出口烟气的烟温，保证了烟气的抬升速度，充分利用余热。
4．脱硫和除尘一体化：由于本发明做到在结构上设计合理，从而使利用氨水(其它的碱性水如石灰水等均可)进行高效脱硫得以实现。做到了脱硫和除尘一次完成。而一般的脱硫和除尘设备均为分体式设计或者连体式设计，占地面积大，制作成本高，且脱硫效率也低(50％左右)。
按照上述技术方案，本说明书提供一个实施例。
实施例1
请参看图1，本发明烟道气净化设备，包括雾化段多个喷嘴1，如图13和图14所示。在烟道气进入口处A的下方(距离法兰盘端面10mm处)安装了一组喷嘴，六个喷嘴均匀分布在φ130mm的圆上，距离内筒中心线355mm处连接磁化水管。当锅炉的烟气进入该雾化段后，由于磁化后的喷雾液中加入少量的脱硫剂--氨水等，其含量为0.2-0.5重量％，pH值调节至10-11，总喷雾量控制在0.45吨-0.6吨/小时为宜。在此，烟气中的二氧化硫与喷雾液接触就发生化学反应，二氧化硫被去除。2是上筒体，如图2所示，它上部的法兰盘与锅炉出口烟道的法兰盘联接。右侧的法兰盘(中心高555mm)与通往引风机烟道的法兰盘相连接；中央是内筒(如虚线所示)，它是烟气的唯一通道，烟气经多个喷嘴雾化区处理后，沿该筒继续向下运动，撞击下筒体10的内壁后即向相反方向(向上)运动，内筒中间位置由φ1364mm的法兰盘与叶片6的法尘盘相连接。用螺栓3和螺母4及垫圈5固定。中间筒体7和9(如图7和图8以及图9和图10所示)，这两个部件的结构完全一样。在它们的壳体内(φ1300mm)壁均安装了不锈钢网膜分离结构，所不同的是网架的倾斜角(15°-35°)方向相反，一个为左旋方向，另一个为右旋方向。同时，在每个网架的上方均装有带小孔的不锈钢筒，当循环液由小孔徐徐流到网膜上时，便形成一个很薄的水膜。因此，烟气在撞击下筒体10的内壁后，向上运动到该处时，就会围绕网膜骨架并穿越网膜。烟气中的粉尘颗粒发生了变化，较细的难分离的微细颗粒能变成较大的易于分离的二次颗粒，烟尘被及时捕捉，达到提高除尘的效果。上端法兰盘与叶片6的下法兰盘连接，下法兰盘与下筒体10的法兰盘连接。下筒体10(如图11和图12所示)上端法兰盘与中间筒体9的下法兰盘连接。外筒体中间部位焊有4个支腿(距锥筒上部150mm)这四个支腿与支架11连接，支架11的底部用与地脚螺钉固定，从而构成了该设备为一整体。所以，当锅炉排放出的烟气在A处进入该设备后，经过各部件的一系列有效处理，净化后的烟气由B进入烟囱排放到大气中，而循环液由1和8进入喷嘴和网膜后，随同烟尘一起由C流入水池13中(如图4所示)。
本实施例为与2吨锅炉配套使用的烟道气净化设备，对其它类型的锅炉，只需作必要的修改即可。比如对4吨锅炉而言，设备的直径增加到1.5米比较合适，对于6吨锅炉，设备直径增加到1.7米比较确当。因此，本发明可用其他方式实施而不离开本发明的原理和基本特征，可以设想到有进一步的实施方式类同于本发明所披露的，专业技术人员按本发明所指明的范围内的一切修改和改变都应属于本发明的范围之内。
为了节约用水，该设备还可设置一水循环系统，正如图4所示，由提水泵14将水池13中的水送往过滤器15中，再由15分成两路；一路是送往配氨箱16(氨水与水的混合液的pH值控制在10-11范围内)，经水泵17流经磁化器12，直接进入多个喷嘴，进行雾化；另一路则是经磁化器12后，送入中间筒体7和9的不锈钢网架上方的不锈钢管中，这两部分的水除少量被蒸发由烟囱排放外，大部分都流入水池13中，可继续循环使用。该系统将根据用户的需要，采用手动、半自动，全自动控制等方法，随意选择。