CN101664717A - 一种脱除含尘气体中细颗粒物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种脱除含尘气体中细颗粒物的方法，属于除尘技术领域。本发明特征在于该方法包括如下步骤：含尘气体首先经过至少一级干式静电除尘场，脱除大部分粗颗粒物；脱除的颗粒物以干态形式从下部静电除尘场排灰口排出；从干式静电除尘场出来的气体进入末级静电与热泳协同作用场，实现对细颗粒物的脱除。所述末级静电与热泳协同作用场采用极板表面施加水膜或极板内部通入冷却介质的方式，来降低极板温度，使极板平均温度低于气体平均温度至少50℃。同现有技术相比，本发明方法可有效脱除常规除尘设备难以脱除的细颗粒物，且设计合理，结构紧凑，利于大型化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱除气体中细颗粒物的方法，属于除尘技术领域。
背景技术
人类活动所产生的大量气态污染物和颗粒物正威胁着人类所赖于生存的基本物质——洁净的空气。可吸入颗粒物(PM10)特别是细颗粒物(PM2.5)污染已成为突出的大气环境问题，并日益引起世界各国的高度重视。人们已经认识到大气颗粒物(特别是其中的细颗粒物)是导致人类死亡率上升的主要原因。同时，大气颗粒物也是导致大气能见度降低、酸雨、全球气候变化和臭氧层破坏等重大大气污染问题的主要原因。控制细颗粒物的污染是全球节能减排战略的重大需求。在相当长的时期内，细颗粒物作为我国大气污染的首要污染物的基本状况不会改变。目前，我国大气PM2.5浓度比发达国家高数倍，已对人体健康和经济社会发展造成很大的威胁，细颗粒物的排放控制已是迫在眉睫。
目前，国际上总颗粒物控制技术虽然可以达到很高的水平，但对于细颗粒的捕获率却很低，造成数量巨大的细颗粒物进入环境大气中。以燃煤电站为例，虽然现有除尘装置的除尘效率可高达99％以上，但这些除尘器对细颗粒物的捕获率较低。这部分飞灰以粒径小于2.5微米甚至亚微米级的细颗粒为主，以颗粒的数量计可达到颗粒物总数的90％以上。这也是我国在大气中总悬浮颗粒物(TSP)呈逐年下降趋势，颗粒物排放总量也下降的情况下，PM2.5却呈上升趋势的原因，因此，颗粒物控制的重点在于细颗粒物，必须寻求更有效和更有针对性的技术发展途径。
国内外致力于提高和优化传统污染物控制设备脱除细颗粒物捕捉能力的研究逐渐增多。例如在传统袋式除尘设备基础上改进滤袋的纤维材料和结构，在传统静电除尘设备基础上通过增加中间高能电极等方法。在更加严格的细颗粒物排放标准下，采用任何单一脱除技术都无法满足需求，因此发展不同控制方式协同脱除技术日益迫切。
以静电场为脱除机理的静电除尘器作为目前常用的烟气除尘装置，在电力企业与水泥行业得到很普遍的应用。利用静电场脱除颗粒物在工业上的应用主要是将静电力直接施加到颗粒物上，使颗粒荷电，并运动到异性电极上，从而实现脱除。实际操作中，多以高压直流电在两极间产生电晕放电，含尘气流通过两电极间电场时，颗粒物被强制荷电，荷电的颗粒在静电力的作用下向极性相反的极板运动并被极板捕集。
电除尘器对于大粒径颗粒物有很好的脱除效果，但对于小颗粒尤其是细颗粒物的脱除效率并不高。为了更好地脱除细颗粒物，在实际工程应用中往往设置多级电场，以尽可能地提高对颗粒物的脱除效率。但是利用这种方法，对除尘效率的提高并不明显。造成这种现象的一个重要原因就是该粒径范围的细颗粒物易于跟随烟气流动，横向扩散弱，以及可能发生二次扬尘。如何增强静电场横向作用依旧是提高细颗粒物捕集效率的重要发展方向。经分析可知，增强颗粒横向运动的方式除了增强静电场外，还可以利用温度场下的热泳作用增强颗粒的横向运动，尤其是捕获近壁面附近的颗粒；而如果进一步在流道壁面上施加水膜，可以有效的解决二次扬尘问题。因此，研发静电场与温度场协同作用的静电除尘器，有望较大幅度的提高细颗粒物的脱除效率。目前已经工业化的湿式静电除尘装置均采用单一的极板施加水膜技术，诸如中国专利02222513.7、00215471.4等，收集产物均为颗粒物与水形成的浆液，在设备造价与颗粒物利用方面存在弱势。如何在保证较高细颗粒物脱除效率以及颗粒物品质的前提下降低系统的造价，是该技术发展的重要方向之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱除含尘气体中细颗粒物的方法，尤其是常规设备很难脱除的细颗粒物的脱除方法，使其不仅能够实现对细颗粒物的脱除，同时在同等污染物排放条件下，系统造价低，且大部分颗粒物以干态形式收集下来，其利用价值不受影响。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种脱除含尘气体中细颗粒物的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)含尘气体首先经过至少一级干式静电除尘场，脱除大部分粗颗粒物，分离下来的粉尘颗粒物以干态形式从下部静电除尘场排灰口排出；
2)从干式静电除尘场出来的气体进入末级静电与热泳协同作用场，实现对细颗粒物的脱除。
本发明所述末级静电与热泳协同作用场采用极板表面施加水膜或极板内部通入冷却介质的方式，来降低极板温度，使极板平均温度低于气体平均温度至少50℃。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：在对常规静电除尘器设计不进行较大改动的前提下，可增强其末级静电除尘场对细颗粒物的脱除效果，系统结构紧凑合理。本发明可方便用于现有静电除尘设备的设计升级与装置改造，在尽可能不影响颗粒物利用价值的前提下实现对细颗粒物的有效控制。
附图说明
图1为系统流程示意图。
图2为极板表面施加水膜时的极板和极线布置简图。
图3为采用极板内部冷却方式的极板和极线布置简图。
图中：1-气体入口，2-第一静电除尘场，3-第二静电除尘场，4-第三静电除尘场，5-末级静电与热泳协同作用场，6-气体出口，7-第一静电除尘场排灰口，8-第二静电除尘场排灰口，9-第三静电除尘场排灰口，10-静电与热泳协同作用场排灰口，11-极板I，12-水膜I，13-极线I，14-水膜II，15-极板II，16-带中间冷却的极板I，17-极线II，18-带中间冷却的极板II。
具体实施方式
本发明提供的一种脱除含尘气体中细颗粒物的方法，该方法工艺步骤特如下：
1)含尘气体首先经过至少一级干式静电除尘场，脱除大部分粗颗粒物；脱除的颗粒物以干态形式从下部静电除尘场排灰口排出；
2)从干式静电除尘场出来的气体进入末级静电与热泳协同作用场，实现对细颗粒物的脱除。所述末级静电与热泳协同作用场采用极板表面施加水膜或极板内部通入冷却介质的方式，来降低极板温度，使极板平均温度低于气体平均温度至少50℃。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。参看图1、图2和图3。图1给出了采用三级常规静电除尘场并加入末级静电与热泳协同作用场的系统图。实际应用中常规静电除尘场应至少设置1级。
本发明的工艺流程及工作原理是：含尘气体通过气体入口1进入除尘系统，首先通过干式静电除尘场：第一静电除尘场2、第二静电除尘场3和第三静电除尘场4，大部分的粗颗粒物被分离下来，被分离下来的颗粒物分别经过第一静电场排灰口7、第二静电场排灰口8和第三静电场排灰口9以干态形式排出除尘系统。从静电除尘场出来气体进入末级静电与热泳协同作用场5，在静电与热泳的协同作用下，脱除其余的颗粒物，尤其是细颗粒物。除尘后的气体经过气体出口6排出除尘系统。末级静电与热泳协同作用场5收集下来的粉尘通过静电与热泳协同作用场排灰口10排出。当采用水膜方式形成热泳场时，通过静电与热泳协同作用场排灰口10排出的物质为含有颗粒的浆液；当采用极板内部冷却方式形成热泳场时，通过静电与热泳协同作用场排灰口10排出的物质为干态颗粒物。
当采用水膜方式形成热泳场时，极板I 11和极板II 15上通过施加沿重力方向的水膜I 12和水膜II 14形成气体与壁面的温差。极板平均温度低于气体平均温度至少50℃。水膜的厚度依据此温差进行设计。大部分颗粒物在由极板I 11、极板II 15和极线I 13形成的静电场作用下运动到水膜I 12和水膜II 14附近，在热泳力的作用下被水膜捕集下来，并通过静电与热泳协同作用场排灰口10排出。
当采用极板内部冷却方式形成热泳场时，带中间冷却的极板I 16和带中间冷却的极板II 18为中空结构，冷却介质(如水或空气等)通过其内部，形成含尘气体与极板间的温度差。极板外表面平均温度低于气体平均温度至少50℃。冷却介质的流量依据此温差进行设计。大部分颗粒物在由带中间冷却的极板I 16、带中间冷却的极板II 18和极线II17形成的静电场作用下运动到极板壁面附近，在热泳力的作用下被捕集到极板上，落入下部灰斗后通过静电与热泳协同作用场排灰口10排出。
无论采用极板表面水膜冷却还是极板内部冷却方式，运动到极线上的颗粒物可采用振打或通水冲洗清除。
实施例：极板与极线间距为75mm，电压为16KV的直流电源，含尘气体速度为0.6m/s，含尘量为1.55g/m3，采用水膜方式形成热泳场，极板平均温度低于气流平均温度50℃，对于粒径小于0.5μm的细颗粒物脱除效率高于只施加静电除尘场时脱除效率的40％。
Claims (2)
1.一种脱除含尘气体中细颗粒物的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)含尘气体首先经过至少一级干式静电除尘场，脱除大部分粗颗粒物，分离下来的粉尘颗粒物以干态形式从下部静电除尘场排灰口排出；
2)从干式静电除尘场出来的气体进入末级静电与热泳协同作用场(5)，实现对细颗粒物的脱除。
2.按照权利要求1所述的一种脱除气体中细颗粒物的方法，其特征在于：所述末级静电与热泳协同作用场采用极板表面施加水膜或极板内部通入冷却介质的方式，来降低极板温度，使极板平均温度低于气体平均温度至少50℃。
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