CN101670313B

CN101670313B - 一种纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置及工艺

Info

Publication number: CN101670313B
Application number: CN2009100192227A
Authority: CN
Inventors: 马春元; 常景彩
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: CN101670313A

Abstract

本发明涉及一种用于湿式静电除尘除雾器的纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置及工艺。本发明由壳体、导流片、放电极固定装置、放电极、集尘极方管、绝缘箱、支撑装置、布膜装置、集尘极长度调节装置和均化杆构成；集尘极表面水膜厚度由PLC控制布水量；水由布水孔流入纤维织物集尘极上部形成初始水膜，后以波纹状向下平铺至底部；水膜构成的水冷壁面与烟气逆流接触产生摩擦升力与烟气冷凝水、织物纤维的毛细特性相互耦合，促使均厚水膜快速形成；烟气中的水分冷凝结核析出过程中，微细颗粒物凝并粒径增大；纤维织物表面微细颗粒物形成的灰糕层呈片状断裂脱落；本发明具有突出的除尘、除雾、节能、降耗效果。

Description

一种纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置及工艺

1、技术领域

本发明属于大气污染物治理领域，特别是涉及一种用于湿式静电除尘除雾器的纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置及工艺。

2、背景技术

燃煤锅炉、工业窑炉、冶炼用炉及化学工业对空排放的烟气污染物引起的温室效应、臭氧层破坏和酸雨已十分严重，人类社会可持续发展受到严重威胁，湿式静电除尘除雾器因其具有较高的电晕电流，明显的颗粒凝并效果，对污染物有较高的脱除率，而电耗和阻力损失较小等特点，而得到广泛应用。

湿式静电除尘除雾器集尘极表面一般都是由金属、塑料、玻璃纤维增强塑料等组成，由于表面张力及机加工平面度偏差问题，冲洗水不可能在整个集尘极表面完全均布，冲洗水经过集尘极表面时会趋向于形成“小水珠”，从而会在集尘极上形成“沟流”和干斑点，这样水流冲洗不到的地方导致尘粒的累积，并逐渐形成“枝桠状”灰垢，积灰范围和厚度逐渐增加，不及时拆卸清理，便导致集尘极和放电极失效；采用雾化喷嘴布置水膜，虽能更好的使冲洗水均布在集尘极表面，然而向烟气中喷水雾将会形成高导电性的小液滴，这样高压电场将有一个直接接地的导电通路，导致电场短路，通常需停机冲洗；烟气中含有的酸雾等成分较易腐蚀普通材料的金属集尘极，大部分金属集尘极采用成本较高的合金材料制成。上述的问题已使得湿式静电除尘除雾器设备运行稳定性、安全可靠性、经济性等方面受到了严重影响。

3、发明内容

本发明的目的在于克服传统集尘极材料造价高及其表面水膜均匀性差的不足，提出一种纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置及工艺。通过在湿式静电除尘除雾器装置上应用该项装置及工艺，不仅可大幅度减少设备投资、降低检修安装强度，更主要的是可提高湿式静电除尘除雾器整体性能，增强酸雾、微细粉尘、气溶胶颗粒的脱除效果，消除“尘雨”、“雪花”等景观污染现象，实现湿式静电除尘除雾器的连续、安全、可靠、高效运行。

本发明是通过如下方式实现：纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置，包括壳体、导流片、放电极固定装置、放电极、集尘极方管、绝缘箱、支撑装置、布膜装置、集尘极长度调节装置，均化杆；集尘极采用聚丙烯纤维织物或聚苯硫醚纤维织物或聚四氟乙烯纤维织物；由宽度相同的纤维织物集尘极组成集尘极方管；布膜装置密布Φ1～Φ2mm布水孔，集尘极方管上端固定在布膜装置上，集尘极下端连接硬质塑料均化杆；硬质塑料均化杆上设有张紧机构，均化杆两端开有螺孔；均化杆固定在硬质塑料全螺纹螺柱上，硬质塑料全螺纹螺柱可上下移动，加强塑料螺帽将硬质塑料全螺纹螺柱固定在限位钢板上。

纤维织物集尘极表面水膜均匀化工艺，包括：

(1)布膜装置按一定序列密布Φ1～Φ2mm布水孔，均匀将水布置在纤维织物集尘极的上端，水在重力作用向下流动，利用纤维毛细效应，向四周扩散渗透，在布水孔下部200～400mm处，形成的均匀水膜以波纹状向下平铺至底端，纤维织物集尘极表面水膜形成；

(2)烟气以1.5～5m/s速度自下而上均匀通过集尘极方管，气流与水膜逆流接触，在气液两相界面处产生摩擦升力，水膜在纤维织物集尘极表面以层流态逐渐向下流动；

(3)多通道集尘极表面水膜形成水冷壁面，与热烟气接触换热，烟气在集尘极方管内的停留时间控制在1.5～5s，烟温降低，水分以微细颗粒为核冷凝析出小雾滴，均匀附着在集尘极构成的水冷壁面上；

(4)烟气冷凝，水分结核析出过程中，烟气中含有的大量微细颗粒物凝并，粒径增大；

(5)在电场力的作用下，微细粉尘颗粒物均匀附着在集尘极表面；

(6)随着吸附过程的延长，微细颗粒物在纤维织物集尘极表面形成灰糕层，在冲洗间隔时间内，随水膜厚度变化，纤维织物收缩变形，灰糕层呈片状断裂脱落，通过污水排放口排出。

纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置，主要结构特征为：集尘极采用聚丙烯纤维织物或聚苯硫醚纤维织物或聚四氟乙烯纤维织物；由宽度相同的纤维织物集尘极组成集尘极方管；由厚度8mm的钢板构成壳体框架；10^#工字钢构成的放电极主梁和次梁为放电极固定装置，与壳体焊接；上部和下部用10^#工字钢与壳体焊接构成支撑装置，支撑绝缘箱；316L材质钢管，按一定序列密布Φ1～Φ2mm布水孔形成布膜装置，并与外部工艺水箱连接，由PLC控制流量；集尘极长度调节装置由2块厚度为16mm、间距1000mm与壳体焊接的钢板构成限位板，均化杆固定在硬质塑料全螺纹螺柱上，硬质塑料全螺纹螺柱可上下移动，加强塑料螺帽将硬质塑料全螺纹螺柱固定在限位钢板上。具体实现操作过程为：烟气经过壳体进口导流片流态均化处理后，在集尘极方管内自下而上流动，与集尘极表面水膜逆流接触，在相界面处产生摩擦升力；在集尘极方管上部，通过布膜装置、支撑装置对集尘极上部定位及进行布水量调节，调节表面水膜厚度；集尘极长度调节装置，由硬质塑料全螺纹螺柱通过均化杆对纤维织物集尘极预施张紧力，使之处于弹性变形状态，保证集尘极的平直效果；通过集尘极长度调节装置调节纤维织物集尘极的工作长度，实现节能降耗效果；集尘极方管与中心放电极构成高压非均匀电场，放电极将其附近气体电离，形成带电荷的离子和电子，碰撞颗粒物和液滴使之荷电，在电场力作用下，向纤维织物集尘极表面运动，被表面水膜吸附，静电吸附脱除过程完成；吸附颗粒物形成的灰糕层与集尘极因表面张力和收缩比不同呈片状断裂脱落，收集到污水沟排出。

本发明的纤维织物集尘极表面水膜均匀化工艺，选用耐酸碱腐蚀、成本低廉、强度高、耐热性好的聚丙烯纤维织物或聚苯硫醚纤维织物或聚四氟乙烯纤维织物为集尘极；布水孔均匀将水布置在纤维织物集尘极的上端，水在重力作用向下流动，利用织物纤维较大的比表面积，吸附作用较强，同时纤维内部和纤维之间的极细间隙形成显著的毛细效应等特性，通过毛细吸附及浸润作用向四周扩散渗透。相邻水膜厚度的差异，经过发射扩散渗透效应，瞬时实现平衡。按照布水量的不同，在布水孔下部200～400mm处，形成的均匀水膜以波纹状向下平铺，到达纤维织物集尘极下端，纤维织物集尘极表面水膜形成；烟气以1.5～5m/s速度自下而上均匀流过集尘极方管，水膜自上而下，以波纹状向下平铺，气流与水膜逆流接触，在气液两相界面处产生摩擦升力，向上的摩擦升力抵消部分重力作用，使水膜在纤维织物集尘极表面以层流态逐渐下流；水膜厚度的大小可由PLC控制的调节阀门实时调节冲洗水量及冲洗时间；多通道集尘极表面水膜形成水冷壁面，与热烟气接触换热，烟气在集尘极方管内的停留时间控制在1.5～5s，饱和烟气温度降低，烟气含有的水分以微细颗粒为核，冷凝析出小雾滴，均匀附着在集尘极构成的水冷壁面上，对集尘极表面产生均匀润湿效应；烟气中的水分在结核析出过程中，烟气中含有的大量微细颗粒物凝并，粒径增大，吸附的荷电量相应增加，电场力增强，较易被集尘极吸附；织物纤维本身具有良好的吸附性能，每根纤维可吸附自身重量4-7倍的灰尘、液滴颗粒物，而吸附到集尘极表面的微细粉尘、气溶胶颗粒本身也具有较好的吸附特性，随着运行时间的延长，纤维织物集尘极表面均匀附着一层灰糕状微细粉尘颗粒物，纤维织物扩散渗透能力增强，水膜流经集尘极表面时，扩散渗透过程加速，构成良性循环链，促使纤维织物集尘极表面水膜均匀化过程迅速完成；在冲洗间隔时间内，随着吸附过程的进行，因蒸发及润湿吸附的微细粉尘颗粒物，水膜逐渐变薄、变干，纤维织物收缩变形，因织物纤维和灰糕层的表面张力及收缩比不同，灰糕层呈片状断裂脱落，通过污水排放口排出，防止二次污染。

本发明的纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置及工艺，可实现集尘极水膜厚度均匀，冲洗水量要求低、可间歇带电冲洗、脱除物呈片状脱落无二次污染、长期连续可靠运行。在塔内烟气流速5m/s左右，单电场运行时，可实现酸雾74.6％、浆液液滴76.88％、微细粉尘84.30％的脱除率；2电场运行时，可实现酸雾85.64％、浆液液滴85.32％、微细粉尘90.68％的脱除率。

本发明与传统集尘极材料及布膜方式相比，具有耐腐蚀时间长、材料成本低、安装检修强度小、冲洗水量小、表面水膜均匀、电场稳定、可间歇式带电冲洗、运行安全可靠稳定等优点，实现了酸雾、微细粉尘及气溶胶颗粒物的高效脱除。针对燃煤电厂脱硫系统而言，可去掉烟气-烟气再热器，解决系统最大故障点，降低烟筒腐蚀防护等级，消除“尘雨”、“雪花”等景观污染现象，具有广阔的市场应用前景。

4、附图说明

图1为湿式静电除尘除雾器结构示意图，图2为纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置结构示意图，图3为纤维织物集尘极长度调节装置结构示意图。

图1中1为壳体、2为导流片、3为放电极固定装置、4为放电极、5为集尘极方管、6为绝缘箱、7为支撑装置、8为布膜装置、9为集尘极长度调节装置，10为均化杆；

图2中1为壳体、3为放电极固定装置、4为放电极、5为集尘极方管、7为支撑装置、8为布膜装置、9为集尘极长度调节装置；

图3中1为壳体、10为均化杆、11为限位钢板、12为加强塑料螺帽、13为硬质塑料全螺纹螺柱。

5、具体实施方式

下面结合图1和图2、图3给出本发明的一个最佳具体实施方式。纤维织物集尘极表面水膜均匀化工艺是通过图1和图2、图3所示的装置实现的。烟气通过壳体1、流经导流片2，流态均化后进入集尘极方管5，集尘极方管5上端由布膜装置8定位、集尘极方管5下端由集尘极长度调节装置9和均化杆10定位、均化杆10对纤维织物集尘极预施力量平均的张紧力，使之处于弹性变形状态，保证纤维织物集尘极的平直效果，与放电极4保持固定极间距并形成稳定的非均匀高压电场，支撑装置7支撑绝缘箱6加热悬吊放电极4的瓷环，保证瓷环与壳体绝缘，防止漏电、短路等现象发生；烟气在下而上通过每个集尘极方管5时，放电极固定装置3固定的放电极4将周围气体电离，产生负离子和电子，并与酸雾雾滴、微细粉尘、气溶胶颗粒碰撞，尘粒荷电后，在电场力的作用下，向纤维织物集尘极表面迁移，最终到达集尘极表面，完成静电吸附过程；随着吸附过程的延长，在纤维织物集尘极表面形成灰糕层，且水膜厚度逐渐变薄、变干，因灰糕层和织物纤维表面张力和收缩比不同，灰糕层积到一定程度后，呈片状断裂脱落，通过污水排放口排出；根据灰糕层的厚度及脱落情况，由PLC控制的布膜装置8的调节阀门调节布水量，再次形成水膜；集尘极长度调节装置9调节的极限距离由与壳体1焊接的限位钢板11来限定，通过多组加强塑料螺帽12，调节固定在硬质塑料全螺纹螺柱13上的均化杆10的位置，实现集尘极的长度调节，具有突出的节能降耗效果。

Claims

1.一种纤维织物集尘极表面水膜均匀化装置，包括壳体、导流片、放电极固定装置、放电极、集尘极方管、绝缘箱、支撑装置、布膜装置、集尘极长度调节装置，均化杆，其特征在于集尘极采用聚丙烯纤维织物或聚苯硫醚纤维织物或聚四氟乙烯纤维织物；由宽度相同的纤维织物集尘极组成集尘极方管；布膜装置密布Φ1～Φ2mm布水孔；集尘极方管上端固定在布膜装置上，集尘极方管下端连接硬质塑料均化杆；硬质塑料均化杆上设有张紧机构，均化杆两端开有螺孔；均化杆固定在硬质塑料全螺纹螺柱上，硬质塑料全螺纹螺柱可上下移动，加强塑料螺帽将硬质塑料全螺纹螺柱固定在限位钢板上。

2.一种纤维织物集尘极表面水膜均匀化工艺，其工艺特征在于：

(1)布膜装置按一定序列密布Φ1～Φ2mm布水孔，均匀将水布置在纤维织物集尘极的上端，水在重力作用向下流动，利用纤维毛细效应，向四周扩散渗透，在布水孔下部200～400mm处，形成的均匀水膜以波纹状向下平铺，纤维织物集尘极表面水膜形成；

(2)烟气以1.5～5m/s速度自下而上均匀通过集尘极方管，气流与水膜逆流接触，在气液两相界面处产生摩擦升力，水膜在纤维织物集尘极表面以层流态逐渐下流；

(3)多通道集尘极表面水膜形成水冷壁面，与热烟气接触换热，烟气在集尘极方管内的停留时间为1.5～5s，饱和烟气温度降低，水分以微细颗粒为核，冷凝析出小雾滴，均匀附着在集尘极构成的水冷壁面上；

(5)在电场力的作用下，微细颗粒物均匀附着在集尘极表面；

(6)随着吸附过程的延长，在纤维织物集尘极表面形成灰糕层，在冲洗间隔时间内，随水膜厚度变化，纤维织物收缩变形，灰糕层呈片状断裂脱落，通过污水排放口排出。