[实用新型]一体化文丘里空气洗涤装置

说明书

技术领域

本实用新型申请涉及一种文丘里空气洗涤装置，可以应用于电厂及焚烧炉烟气、石化厂催化裂化再生烟气、工业炉窑烟气、化工厂反应装置所产生的各类尾气和废气的净化处理，也可用于各类车间的空气净化和工业尾气中的副产品回收,属于废气处理设备技术领域。

背景技术

在废气处理系统中，空气洗涤装置是一种用于去除颗粒物及气体成分的有效设备。常见的工业废气如电厂及焚烧炉烟气、石化厂催化裂化再生烟气、各类工业窑炉烟气、化工厂反应装置所产生的各类尾气、各类车间在生产过程中所产生的污浊空气等，都含有包括颗粒和气体成分在内的污染物或可回收成分。颗粒成分一般是指固体或液体的直径在亚微米范围及以上的内含物。上述的这些废气如不加以处理，其成分排放到环境中会对环境造成危害，还有可能严重危胁到与其接触的作业人员的健康；对有回收利用价值的成分不回收，也是一种极大的浪费。废气处理的主要目的就是要把废气中所含的这些有害物质或者可回收成分从废气中分离或去除。空气洗涤装置（air scrubber或者air cleaner）的基本原理是在气体中喷入洗涤液（也称作吸收液或清洗液），使得废气中所含的颗粒或气体成分转移到颗粒较大的液体中去从而得以从空气中分离去除。

空气洗涤装置运行的好坏除了受到被去除成分和所使用的洗涤液的性质的影响，还受制于洗涤液与空气接触的比表面积以及被去除成分接近洗涤液的速度。由于加大气流速度及速度梯度会引起气流形成旋涡，这会提高颗粒及气体成分与吸收液表面之间的物质传递以及化学反应速度，对于固体尘埃还可以加快其表面的湿润。如果被去除成分为气体，或易挥发或冷凝，则温度也起到非常重要的作用。如果所需分离的气体温度高于吸收液的温度，则气体会因洗涤而得到冷却，此时冷凝的过程就会发生。但当气体温度过高，超过洗涤液的沸点，则会造成洗涤液挥发，从而影响洗涤效果。因此，如果使用的吸收液为水溶液，而所要处理的气体的温度高于水的沸点，则气体还必须先冷却至吸收液的沸点以下。冷却会引起流体熵的减少，而在气体中存在的固体颗粒往往成为冷凝的核心，对冷凝起加速作用。

分离过程伴随着一定的能量消耗，这主要是为了形成促进固体及气体成分和吸收液之间的物质传递所必需的流体紊动所需要消耗的能量以及气流经过洗涤器时与洗涤液及周壁间产生的摩擦阻力，这些能量损耗主要由进气气流的动能所提供，表现在沿气体流动方向上的压力降低。在废气及吸收液性质一定的条件下，分离效果的好坏和气流紊动的剧烈程度以及由此导致的气流能量损耗成正比。

对于洗涤要求高的场合，所采用的洗涤器内气体的流速达到每秒数十甚至数百米，所形成的压降也要达到数千甚至上万帕斯卡（pascal），这种湿式洗涤器被称为“压差式清洗系统（differential pressure cleaning systems）”。用得最为普遍的压差式清洗系统是文丘里洗涤系统，它有很多不同的设计。文丘里洗涤系统的主要特征是它充分利用了流体的文丘里效应，在空气通路中设置狭窄的文丘里管或文丘里喉口（Venturi tube 或Venturi throttle）。当废气进入文丘里管或喉口后产生高加速度，并导致静压骤然降低，由此产生的高剪切力和巨大压降可以大大增加气流的紊动，使得进入喉口的吸收液被破碎成极细的颗粒，由此产生巨大的气液接触表面积，使废气中的待处理成分高效快捷地转移到液体中去。气体离开喉口后，压力重新回到进入喉口前相近或略低的水平，气体流动减缓，液滴重新聚集变大，并在后续的气液分离装置中被分离去除。吸收液通常通过轴向或横向布置的喷淋装置被注入到喉口横截面最为狭窄的区域内。根据不同的分离要求，通常通过喉口的压降取为2000-3000 pascal。文丘里洗涤系统能非常有效地分离去除颗粒大小在1-100微米的颗粒，去除效率可以达到95%以上，而用基于质量惯性的处理方法如重力沉降或旋风分离法来分离这一尺度大小的颗粒，其效率是比较低的。

文丘里洗涤系统的洗涤效果强烈地受到风力负荷变化的影响，这是和通过文丘里喉口的气流的速度加快、停留时间缩短有密切的关系。这个问题可以通过改变文丘里喉口的横截面形状而得以部分解决，如喉口横截面设计成矩形并且壁面设计成在空气流动方向上有变化并且可调节。另一个解决风力负荷波动问题的方法是吸进部分二次风或空气来调和波谷，但是上述的解决方法在工艺的设计及设备制造方面均有比较大的难度。