專利名稱：具有整流板的反轉式除塵裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種除塵裝置，所述除塵裝置用于除去從例如水泥廠的帶廢熱回收系統(tǒng)的熱料冷卻器中排出的氣體中的粉塵。
盡管本發(fā)明涉及通常用于水泥廠的廢氣系統(tǒng)的除塵裝置，但本發(fā)明可適用于其它工廠如煉鋼廠的廢氣系統(tǒng)，所述廢氣系統(tǒng)裝備有用于從其中混合有硬質粉塵的廢氣中回收廢熱的鍋爐。
背景技術：
水泥廠的示意圖在圖1中示出，并且一般已知。在水泥廠中，為了能量守恒而促進了熱回收技術的研究和傳播。其例子在圖1中示出。
在圖1所示的水泥廠中，從預熱器中排放的氣體的廢熱是通過一PH(預熱器)鍋爐回收，而從空氣驟冷冷卻器(AQC)Q如熟料冷卻器中排放的氣體的廢熱由AQC鍋爐B收集。
另外，在AQC鍋爐B的下游安裝收塵器(收塵器用于防止大氣污染)和排風機F，而廢氣通過排風機F從煙囪排放。
其間，如果把從空氣驟冷冷卻器(AQC)Q出來的廢氣其中一部分供應給臨時爐作為燃燒空氣，而把其余的廢氣供應到AQC鍋爐B，例如，在具有熟料生產能力為3200t/d的水泥廠情況下，則供應到AQC鍋爐B的廢氣流速為約110×103Nm3/h，而在AQC鍋爐B的下游側上的排風機F的排氣能力為240×103Nm3/h，及其功耗為約500kw。
其間，從空氣驟冷冷卻器Q排出的廢氣含有大量的硬質氧化鈣(CaO)粉塵，且磨耗和損壞AQC鍋爐B嚴重，因此，除塵裝置C必須安裝在空氣驟冷冷卻器Q的上游側，以便保護所述空氣驟冷冷卻器Q。
一般，當安裝除塵裝置C時，因為涉及的除塵裝置的壓力損失大，所以必須增加排風機F的排氣能力。因此，不能避免增加設備成本和增加排風機功耗。順便說說，在水泥廠具有熟料生產能力為3200t/d的情況下，排風機F的年功耗為約3,700,000kwh/y或更多。當排風機F的功耗由于安裝了除塵器C而增加時，AQC鍋爐B的能量回收效果減小。
因此，當在AQC鍋爐B的上游側上安裝除塵裝置C時，必需避免增加排風機F的排氣能力。所以，必需盡可能多地減少由除塵裝置C所引起的廢氣的壓力損失。
其間，施加到排風機(包括風機)F上的壓力P用V×Δp表示，而當不安裝廢氣鍋爐B和當安裝廢氣鍋爐和收塵器時，風機壓力如下面所表示的。
1)當不安裝廢氣鍋爐B時的風機壓力p1P1＝V1×Δp1............公式(1)＝[100 000×(270+273)/273]×200＝3.98×107此處氣體溫度270℃壓力損失Δp1200mm水柱(EP的壓力損失)(EP靜電除塵器)，和氣體量100 000Nm3/h(另外，公式(1)中給出的V1表示實際氣體量)。
2)當安裝鍋爐和收塵器時的風機壓力p2P2＝V2×Δp2............公式(2)＝[100 000×(80+273)/273]×(200+100)＝3.88×107此處；氣體溫度80℃，溫度通過鍋爐下降，壓力損失Δp2200mm水柱(EP的壓力損失)+100mm水柱(鍋爐，收塵器的壓力損失)，和氣體量100 000Nm3/h(另外，公式(2)中給出的V2表示實際氣體量)。
3)因為p1≈p2，所以即使安裝鍋爐和收塵器，但當把壓力損失的增加抑制到約100mm水柱時，對風機F的載荷將不改變。
另一方面，作為從不同工廠的廢氣中有效除塵的收塵器，有旋風除塵器系統(tǒng)，電除塵系統(tǒng)(JP 8-155335A)，和碰撞板系統(tǒng)(JP11-132429A)。旋風除塵器系統(tǒng)和碰撞板系統(tǒng)具有大的廢氣流的壓力損失。另外，盡管電除塵系統(tǒng)具有小的壓力損失，但因為粉塵帶電，所以它不適合作為收塵器安裝在鍋爐的上游側上。
另一方面，對于上述用于保護AQC鍋爐B的除塵裝置C，要求高除塵準確度和高除塵效率。然而，為了達到目的，必需增加在不同粒徑(例如，0.3mm或更大)情況下的除塵準確度，上述不同粒徑的粉塵使鍋爐磨耗和損壞。另一方面，當中等粒徑(例如，小于0.3mm)的粉塵完全除去而只有細粉塵保留時，細粉塵粘附和層疊在鍋爐的熱交換表面上顯著地繼續(xù)進行，因此發(fā)現熱交換效率較早下降。
如上所述，對上述除塵裝置的要求是盡可能多地降低壓力損失，并且高度準確地僅除去具有預定粒徑或更大的粉塵。
專利文獻1JP 8-155335A專利文獻2JP 11-132429A發(fā)明內容因此，本發(fā)明打算是，在具有除塵裝置C的廢熱回收系統(tǒng)中，所述除塵裝置C安裝在AQC鍋爐B的上游側上，用于回收作為水泥廠的熟料冷卻器的空氣驟冷冷卻器Q中排出的氣體的廢熱，以便創(chuàng)造出一種用于盡可能多地抑制由除塵裝置C所產生的壓力損失的除塵裝置，和僅確實高準確度除去具有預定粒徑或更大的粉塵。
本發(fā)明的主要技術思想是在廢熱回收鍋爐的上游側上安裝有除塵系統(tǒng)C的廢熱回收系統(tǒng)中，將廢氣的上升速度調整到低于預定粒徑或更大的粉塵的沉降速度，因此使粉塵沉降以待分離和除去，及通過除塵裝置中的多個垂直擋板，使在除塵裝置的預定位置的流動路線剖面(例如，圖3(a)中所示的剖面A-A)處的廢氣上升流動基本上變成層流，且上升流基本上變均勻，因而盡可能多地抑制壓力損失，并且僅高準確度地除去具有預定粒徑或更大的粉塵。
本發(fā)明為實現上述技術思想的構成如下所述。
用于除塵裝置收塵的主要單元是方形箱，且在主要單元的下部上，有一灰斗，所述灰斗包括4個斜面。主要單元的上面空間通過一隔板分成進氣室和分離室。在主要單元的下面空間中，基本上與灰斗的其中一個斜面一起，安裝若干垂直擋板。各擋板與灰斗的斜面之間的氣體流動路線如此形成，以便在上游側寬而在下游側窄。
垂直擋板中上游側上的擋板在垂直方向上長，而各擋板之間的間隔是在上游側上窄和在下游側上寬。
沿著氣體流動路線流動的氣流沿著擋板向上移動，并在上游側上通過垂直方向上長的擋板整流，以使氣流基本上變成層流并流入分離室。
流動速度受各擋板之間的間隔的流阻限制，因此使流速變均勻。
從進氣室的上端，加入熟料冷卻器的廢氣，并向下流入進氣室中。而且，廢氣在由多個擋板和灰斗的斜面之間所形成的流動路線中向下流動。而且，在各擋板和灰斗的斜面之間向下流動的氣流在每個擋板的下端處向上轉向(顛倒)，以便向上流過各擋板之間的間隔。
盡管廢氣在各擋板和灰斗的斜面之間的流動路線中向下流動，但一部分廢氣通過路途上各擋板之間的間隔流入分離室。因而，廢氣流在流動路線中的能量在向上位置中(在上游側上)變強，而在向下位置中(在下游側上)變弱。因此，如果各擋板之間的間隔相同，則通過各間隔并吹入分離室的氣體在向上的位置中能量變強而在向下位置中變弱。
然而，通過使用這種手段，各上面擋板之間的間隔窄，而各下面擋板之間的間隔寬，因此由于間隔而產生的流阻向上大而向下小。而且，氣流在向上和向下之間的能量差及各擋板之間的間隔中的流阻差平衡。結果，使穿過各擋板之間的間隔向上吹的氣流的流動速度幾乎是均勻的，而在各擋板上面分離位置處的流動路線剖面(例如，圖3(a)所示的剖面A-A)吹動的上升氣體的流動速度變化很少。
在上游側上，氣流能量強，而通過上游側上的擋板，氣流拐很大彎并吹入分離室中。因此，通過上游側上的擋板拐彎并吹入分離室中的氣流在分離室中產生端流。然而，在本發(fā)明的除塵裝置中，在上游側上的擋板在垂直方向上長且其間隔窄，以便氣流通過擋板整流，并抑制氣流在分離室中擾動。因此，粉塵的沉降不受分離室中氣流擾動的妨礙。
另一方面，在分離室中沉降的粒子大小取決于在分離位置處的流動路線剖面(如圖3(a)中所示的剖面A-A)處廢氣的上升速度，并且在分離室中的上升速度在氣體流動路線的剖面處幾乎是均勻的。因此，即使上升速度增加到預定直徑的粉塵沉降的極限流動速度，比預定直徑大的粉塵也高度準確地除去。因此，廢氣在除塵裝置中的流動速度增加，并且盡可能多地抑制了由除塵裝置所引起的壓力損失，這樣可以使壓力損失更小。
另一方面，用于排放通過熟料冷卻器中廢氣的廢熱回收鍋爐的廢氣的排風機的載荷大小與廢氣的流動速度和壓力損失成正比。當由于除塵裝置所產生的壓力損失增加而引起的排氣載荷的增加等同于由于通過廢熱回收鍋爐而使廢氣的流速減少(由于溫度下降而體積減少)引起的排氣載荷的減少，所以由于安裝廢熱回收鍋爐和除塵裝置而引起的排風機載荷的增加實際上變?yōu)榱?。本發(fā)明的除塵裝置的壓力損失小，且實際上抑制在廢熱回收鍋爐而引起的排放載荷減少的范圍內。因此，排風機的排放能力可以等同于不安裝廢熱回收鍋爐時的排放能力。
另外，預定的粉塵粒徑是用來促進AQC鍋爐(廢熱回收鍋爐)的傳熱管道磨耗的粒徑。用于顯著促進磨耗的粒徑為0.3mm或更大，不過上述粒徑取決于廢氣通過AQC鍋爐的流動速度，取決于在普通水泥廠里采用AQC鍋爐。
也就是說，廢氣流通過水泥廠里熟料冷卻器中廢氣的廢熱回收鍋爐的流動速度幾乎是15m/s。在該廢氣流動速度下，粒徑為0.3mm或更大的粉塵顯著地磨耗和損壞鍋爐的傳熱管道，而當粒徑小于0.3mm時，傳熱管道的磨耗和損壞少。另一方面，當在通過AQC鍋爐的廢氣中含有粒徑小于0.3mm的粉塵時，抑制了細粉塵粘附和疊加到鍋爐的熱交換表面上，因此證實，抑制了鍋爐的熱交換性能的下降。可以推斷，在采用上述氣體流速時，粒徑小于0.3mm的粉塵具有小的慣性力，因此它被沿著傳熱管道周邊流動的空氣流攜帶。這樣，防止粉塵用強沖擊力與傳熱管道的表面沖撞，并切割傳熱管道的表面。另一方面，粒徑小于0.3mm的粉塵總是除去粘附到熱交換表面上的細粉塵，以防止細粉塵粘附和疊加在熱交換表面上。
如上所述，本發(fā)明盡可能多地抑制了由于除塵裝置而引起的廢氣阻力(廢氣的壓力損失)的增加，基本上消除了排風機的載荷增加，抑制了由于廢氣中的粉塵而造成的磨耗和損壞AQC鍋爐，因此改善了鍋爐的使用期限，而且抑制了由于粘附粉塵而引起的AQC鍋爐的熱交換性能的下降，因此可以減少AQC鍋爐的維修費用。


本發(fā)明的上述和其它的目的，特點和優(yōu)點從下面參照附圖所作的說明，將變得更顯而易見。
圖1是普通水泥廠里廢熱回收系統(tǒng)的示意圖。
圖2是按照本發(fā)明所述實施例的熱回收鍋爐和除塵裝置的側視圖。
圖3(a)是實施例的垂直剖視圖，而圖3(b)是所述實施例的側剖視圖，及圖3(c)是圖3(a)所示線段A-A的剖視圖。
圖4是通過向量表示的剖視圖，同時示出廢氣流在除塵裝置的主要單元中的流動速度分布，如果從實施例的除塵裝置中除去擋板。
圖5是通過向量表示的剖視圖，同時示出廢氣流在實施例的除塵裝置的主要單元中的流動速度分布。
具體實施例方式
下面，將參照

本發(fā)明的實施例。
這個實施例是一個系統(tǒng)，所述系統(tǒng)是將從作為熟料冷卻器的空氣驟冷冷卻器Q的中間級中排出的較高溫度下的廢氣通過除塵裝置(收塵器)C處理，以便除塵，如圖2中所示。接著，將廢氣供應到AQC鍋爐B，再返回到排氣管道，通過排風機F排出，并從煙囪排放。
從空氣驟冷冷卻器(AQC)Q的中間級排出并供應到AQC鍋爐B的廢氣(在約360℃下和流速為1800Nm3/min)包括大量的粉塵，所述粉塵具有各種不同大小的直徑，如粒徑為1.0mm或更小。廢氣流速約為1800Nm3/min，并在AQC鍋爐B的下游側上通過排風機以15m/s的流速排放。
如圖3所示，這個實施例的除塵裝置C的主要單元H是矩形的成平面形狀的箱體，并且在箱體的頂板的左面一半上安裝一氣流入口i，和在其右面一半上安裝一氣流出口o。主要單元H的上部通過一隔板1分成進氣室2和分離室3，上述隔板1包括斜壁1a和垂直壁1b。在主要單元H的下部上，亦即在低于隔板1下端的下面位置處，安裝一灰斗4?；叶?包括4個斜面，其中有一對具有窄寬度的斜面4a和4a及一對具有寬的寬度的斜面4b和4b。
從垂直壁1b的右下方位置，幾乎是沿著灰斗4的一個斜面4a，在該斜面4的上方安裝一些擋板。擋板包括許多垂直的擋板(從上往下，是5a，5b，5c---，5n)，并且在灰斗4的一個斜面4a與上述各擋板之間，形成流動路線6。流動路線6在進氣室2中沿著斜面4a向下導引廢氣流動。它是包括3個斜面即一個斜面4a及兩個斜面4b和4b的逐漸縮減的流動路線。另外在流動路線6的前端處，可以保證所需的氣流速度。
另外，各擋板5a-5n在主要單元H的相對的內壁之間延伸。而且，垂直壁1b的下端和最上面的擋板5a的上端幾乎是在同一高度下，而在它們之間，形成一上升間隔7a。同樣，下一個擋板5b的上端與擋板5a的下端幾乎是在同一高度下，并且在兩者之間形成一間隔7b。照這樣，擋板5a-5n是在不相互垂直分開的情況下，依次，垂直，和連續(xù)地安裝。
假設一種情況是沒有安裝擋板，則進氣室2中的一部分廢氣流在垂直壁1b的下端處回旋移動(翻轉)并流入分離室3。其余的廢氣通過流向分離室3下部的中心而緩慢地改變它的流向分離室3的方向。然后，廢氣流入分離室3，并在分離室3中向上移動。這時，廢氣在分離室中的流動速度分布如圖4中所示。在垂直壁1b的附近產生一強烈的湍流。流動速度在分離室3的中心部分處最高，而在垂直壁1b的對邊上主要單元H的內壁附近的流動速度最低，二者速度差很顯著。這樣，大直徑的粉塵被相鄰垂直壁1b附近的湍流和中心部分處的高速氣流吹起。當最高流速減小到極限流速(例如，在預定粒徑為0.3mm的粉塵沉降時的極限氣體流速)或更低時，上述湍流變弱，因此肯定分離和除去具有預定直徑或更大的粉塵。然而，必需大大放大分離室3的流動路線的截面積，并使分離室垂直方向更大。這樣，把主要單元H制成更大，并在流動速度低的部分中也除去具有中等粒徑或更小的粉塵。
不安裝擋板的情況如上所述。然而，本發(fā)明的擋板5a-5n抑制了在垂直壁1b附近的湍流，并使分離位置(圖3(a)中所示的剖面A-A)處上升速度在具有預定直徑或更大的粉塵沉降的極限流動速度下幾乎是均勻的。用于那種場合的擋板的構成在下面詳細陳述。
最上面擋板5a的下端和下一個擋板5b的上端幾乎處在同一高度并類似地形成上升間隔7b。而且，最上面擋板5a的長度8a最長，而最下面的擋板的長度8n最短。而且，在各擋板之間的上升間隔方面，最上面的上升間隔7a是最小，而最下面的上升間隔7n是最大。如圖3(c)中所示，各上升間隔線性排列和相互平行，并從間隔7a向間隔7n方向逐漸變寬。
最上面的擋板5a，5b---的垂直長度8a，8b，---是如此之長，以致對氣流實施強烈整流作用。這樣，抑制了在垂直壁1b附近的上述湍流。下面的擋板---5n不需要實施整流作用。因此，那些擋板縮短，以便減小氣流的阻力。另外，在上側上的擋板之間的上升間隔7a窄，而在下側上的擋板之間的上升間隔7n寬。通過調節(jié)上升間隔的寬度和擋板的長度，使廢氣在分離室中上升的速度幾乎是均勻的。
廢氣在上述分離位置(在圖3(a)中所示的剖面A-A)處的上升速度的最佳值和流動速度分布的冗差隨每個除塵裝置不同而改變，并且不僅取決于擋板的構成，而且還取決于廢氣的流動速度，廢氣的溫度，除塵裝置的主要單元結構及灰斗的傾斜角。假定它們按照每個除塵裝置的處理能力，必需抑制上述湍流，并使上升的速度幾乎均勻。必需調節(jié)擋板5a-5n，擋板的垂直長度8a-8n，及上升間隔的寬度7a-7n的安排。所述安排的例子如下所述。
擋板5a，---，5n的總數是8個，而它們相應的長度8a，---，8n為800mm，---，400mm，及上升間隔7a，---，7n為400mm，---，600mm。
當廢氣的流速為110×103Nm3/h時，這個實施例在分離位置(圖3(a)中示出的剖面A-A)處的上升速度在中心處平均為3m/s，而在主要單元H的壁表面附近最小時為1m/s。
這種除塵裝置旨在僅除去粒徑為0.3mm或更大的粉塵(氧化鈣(CaO))。然而，實際除塵的粒徑分布是，例如，對0.3mm或更大的粒徑，含量為40％，而對0.3mm和0.2mm之間的粒徑，含量為20％，及對小于0.2mm的粒徑，含量為40％。氣流出口o的廢氣中所包括的粒徑為0.3mm或更大的粉塵殘留量為近乎5％。粒徑為0.3mm或更大的粉塵除塵率為87％或更高。
盡管在優(yōu)選實施例中已說明了本發(fā)明，但在一定程度上，其中具體而明顯地進行許多改變和變動是可能的。因此，應該理解，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本發(fā)明可以用與本發(fā)明具體說明不同的其它方法實施。
權利要求
1.一種廢熱回收系統(tǒng)，包括除塵裝置，所述除塵裝置安裝在廢熱回收鍋爐的上游側，其中將除塵裝置中廢氣的上升速度調至低于預定粒徑的粉塵的沉降速度，使具有預定粒徑或更大的粉塵沉降以便分離和除去，及其中在除塵裝置中安裝多個垂直的擋板，以使在除塵裝置的預定位置處流動路線分段處的上升的氣流基本上是層流，且上升氣流的上升速度在流動路線分段處基本上是均勻的，因而只有預定粒徑或更大的粉塵能十分精確地除去。
2.一種反轉式除塵裝置，包括一個用于收集粉塵的主要單元和多個安裝在主要單元中的垂直擋板，其中主要單元是方形箱體，而在主要單元的下部上有一灰斗，所述灰斗包括4個斜面，及主要單元的上面空間被一隔板分成進氣室和分離室，且在主要單元的下面空間中，基本上沿著灰斗的其中一個斜面安裝若干垂直的擋板，并在各擋板與灰斗的斜面之間形成一氣體流動路線，以便在上游側上寬而在下游側上窄，其中在各擋板中，上游側上的擋板垂直方向上長，且各擋板之間的間隔在上游側上窄而在下游側上寬，其中在氣體流動路線中的氣流沿著擋板上升，并在上游側上通過擋板整流，上述擋板在垂直方向長，以使氣流基本上變成層流，并流到分離室中，及其中通過擋板之間的間隔的流阻限制氣流的流動速度以使流動速度均勻。
3.按照權利要求2所述的反轉式除塵裝置，其中廢氣在分離室中的上升速度與具有粒徑為0.3mm或更大的粉塵沉降速度相對應。
4.一種用于水泥廠熟料冷卻器的廢熱回收系統(tǒng)，包括如權利要求3所述的除塵裝置，上述除塵裝置安裝在熟料冷卻器的廢熱回收鍋爐(AQC鍋爐)的上游側上。
全文摘要
反轉式除塵裝置包括主要單元，所述主要單元是方形箱體。在主要單元的下部上，有一灰斗，所述灰斗包括4個斜面。主要單元的上面空間通過一隔板分成進氣室和分離室。在主要單元的下面空間中，基本上沿著灰斗的其中一個斜面安裝若干垂直的擋板，在各擋板和斜面之間形成一氣體流動路線，以便在上游側上寬而在下游側上窄。上游側上的擋板在垂直方向上長，并且各擋板之間的間隔是在上游側上窄而在下游側上寬。氣體流動路線中的氣流沿著擋板上升，并通過擋板在上游側上整流，上述擋板在垂直方向上長，以使氣流變成基本上是層流，并流到分離室中。氣流的流動速度受擋板之間的間隔的流阻限制，以使流動速度變均勻。
文檔編號F23J15/02GK101059313SQ20061016252
公開日2007年10月24日 申請日期2006年11月27日 優(yōu)先權日2005年11月25日
發(fā)明者反田克史, 竹中幸弘, 酒井雅久 申請人:川崎設備系統(tǒng)株式會社