CN102949921A - 燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，包括由多个电场依序相接所组成的静电除尘通道、中和塔、细水雾喷淋装置、供水装置、电源控制系统、喷淋控制系统和智能闭环控制系统，通过将电源控制系统的闪络频率设定为150～10000次/分钟，通过在中和塔内设细水雾喷淋装置，以及通过智能闭环控制系统对电源控制系统、喷淋控制系统的自动协调，使得高压静电除尘装置能够在保持原有电除尘、脱硫功能的基础上增加了脱硝功能，而脱硝功能的具备几乎不需投资，在合理利用原有设备的基础上，达到环保排放要求，具有成本低、运行效果高、整体经济效益显著的特点。
Description
技术领域
本发明属于高压静电除尘技术领域，特别是涉及一种燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置。
背景技术
由于在工业生产中不可避免地会产生大量的烟气和飞灰，且烟气中也含有大量的细微粒粉尘，若将这些飞灰和粉尘直接排放到环境中将造成严重的环境污染，不但对生态环境造成不同程度的破坏，而且也会给人们的健康带来危害，因此，各国政府都制定了相当严格的治理标准，要求企业对粉尘进行处理。
高压静电除尘是一种常用的气体除尘方法。含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积。在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集。常用于以煤为燃料的工厂、电站，收集烟气中的煤灰和粉尘。
目前，国家对环保的要求逐年提高，现有企业的电除尘及脱硫装置均不同程度面临提效问题。随着国家最新环保要求的出台，许多燃煤机组均需要增加脱硝装置，才能符合排放要求。然而，此举不但需要新增设备投资，而且维护设备的运行费用也是一笔不小的开支。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，通过对现有的高压静电除尘设备进行改造，在保持原有电除尘、脱硫功能的基础上增加了脱硝功能，而脱硝功能的具备几乎不需投资，在合理利用原有设备的基础上，达到环保排放要求，具有成本低、运行效果高、整体经济效益显著的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，包括：
一由多个电场依序相接所组成的静电除尘通道，静电除尘通道的进口端连通于燃煤机组的排尘口；
一中和塔，该中和塔的下部设有进口，该进口与静电除尘通道的出口端相连通，该中和塔的上部设有出口，该出口与后续设备或外部空间相连通；
至少分布成二层的细水雾喷淋装置，各层细水雾喷淋装置分别安装在中和塔内并处在中和塔的进口和出口之间，各层细水雾喷淋装置喷出的水珠直径分别在50～200μm之间；
一供水装置，该供水装置与所述细水雾喷淋装置相连接，供水装置向细水雾喷淋装置提供喷水源；
一电源控制系统，该电源控制系统分别与静电除尘通道的各电场相连通，电源控制系统分别向各电场提供电源信号，其中有至少一个电场获得的电源信号的闪络频率为150～10000次/分钟；
一喷淋控制系统，该喷淋控制系统分别与各层细水雾喷淋装置相连接，喷淋控制系统控制细水雾喷淋装置的喷淋方式；和
一智能闭环控制系统，该智能闭环控制系统分别与电源控制系统、喷淋控制系统相连接，该智能闭环控制系统分别向电源控制系统、喷淋控制系统输出信号，以影响电源控制系统对电场提供电源信号和影响喷淋控制系统对细水雾喷淋装置的控制。
进一步的，所述至少一个电场获得的电源信号的闪络频率为2000～10000次/分钟。
所述的供水装置包括高压水泵、蓄水池和三级过滤器，三级过滤器的进口与外部水源相连接，三级过滤器的出口与蓄水池的进口相连接，蓄水池的出口与高压水泵的进口相连接，高压水泵的出口分别与各层细水雾喷淋装置相连接。
所述智能闭环控制系统包括单片机、输入装置、一氧化硫传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、臭氧传感器和浊度仪，一氧化硫传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、臭氧传感器和浊度仪的输出分别接单片机，输入装置与单片机相连接，单片机的输出分别接电源控制系统、喷淋控制系统。
一种燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝的方法，是在利用由多个电场依序相接所组成的静电除尘通道对燃煤机组的排尘进行处理的过程中，向其中至少一个电场提供闪络频率为150～10000次/分钟的电源信号，以大幅度提高对高比电阻粉尘及细小微粒的收集，同时使电场产生大量臭氧，利用臭氧的强氧化性能，将烟气中的难溶于水的SO、NO氧化成易溶于水的SO2、NO2；而在中和处理过程中，采用水珠直径分别在50～200μm之间的多层的细水雾喷淋装置，以极大地增加了气、液两相接触的表面积，能迅速及充分地进行中和反应，生成硫酸盐和硝酸盐，在脱硫的基础上实现了脱硝。
本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，在电除尘处理上，对原有的电源控制系统进行调整，原有的电源控制系统对的闪络频率在150次/分钟以下，本发明的电源控制系统的闪络频率为150～10000次/分钟，优选的闪络频率为2000～10000次/分钟，高的闪络频率可以大幅度提高电除尘装置收集高比电阻粉尘及细小微粒，并具备火花清灰的功能，同时电场产生大量臭氧，臭氧的强氧化性能，将烟气中的难溶于水的SO、NO氧化成易溶于水的SO2、NO2等，经中和生成盐类。
本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，在中和处理上，采用高压细水雾喷淋装置，水珠直径在50～200μm,比表面积与普通喷淋相差巨大，极大地增加了气、液两相接触的表面积，能迅速及充分地进行中和反应，生成硫酸盐和硝酸盐，使原脱硫装置改造后同时具备了脱硝功能。
本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，采用了智能化的闭环控制系统，可以控制电除尘各电场产生不同的闪络频率，使电除尘电场兼顾除尘效果及产生有效浓度臭氧是功能，同时智能闭环控制系统通过检测、反馈，控制高压细水雾喷淋装置，使中和用溶液的喷射量自动匹配烟气中的SO2、NO2等，确保除尘、脱硫脱硝的平衡运行，达到最佳效果。
本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，是一种集高压静电除尘，自带电场产生可调浓度臭氧，由臭氧氧化经喷淋中和达到脱硫脱硝为一体的烟气净化装置。本发明由智能闭环控制系统自动协调各个工序的工作，以达到最佳排放指标；高火花率的电除尘电源控制系统，其火花率在150～10000次/分钟区间可调；由静电除尘通道中的电场（一般为3—6个）分时控制，使整个通道中至少有一个电场处于高火花率运行状态，确保臭氧浓度在氧化反应中充足；在脱硫脱硝喷淋塔内，设置孔径不同的喷头产生细水雾，配合智能闭环控制系统对流量、压力的分级可调，保证充分的中和。
本发明的有益效果是，由于采用了由多个电场依序相接所组成的静电除尘通道、中和塔、细水雾喷淋装置、供水装置、电源控制系统、喷淋控制系统和智能闭环控制系统来构成燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，通过将电源控制系统的闪络频率设定为150～10000次/分钟，通过在中和塔内设细水雾喷淋装置，通过智能闭环控制系统对电源控制系统、喷淋控制系统的自动协调，使得高压静电除尘装置，在保持原有电除尘、脱硫功能的基础上增加了脱硝功能，而脱硝功能的具备几乎不需投资，在合理利用原有设备的基础上，达到环保排放要求，具有成本低、运行效果高、整体经济效益显著的特点。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的构成示意图；
图2是本发明的智能闭环控制系统的原理框图；
图3是本发明的智能闭环控制系统的闭环控制过程的示意图。
具体实施方式
实施例，参见图1所示，本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，包括：
一由多个电场依序相接所组成的静电除尘通道100，静电除尘通道100的进口端连通于燃煤机组的排尘口；本实施例为六个电场，分别为电场1、电场2、电场3、电场4、电场5、电场6，六个电场依序相接；
一中和塔10，该中和塔10的下部设有进口，该进口与静电除尘通道100的出口端相连通，该中和塔10的上部设有出口，该出口与后续设备或外部空间相连通；
至少分布成二层的细水雾喷淋装置11，本实施例采用二层细水雾喷淋装置11，各层细水雾喷淋装置11分别安装在中和塔10内并处在中和塔的进口和出口之间，各层细水雾喷淋装置11喷出的水珠直径分别在50～200μm之间；
一供水装置，该供水装置与所述细水雾喷淋装置11相连接，供水装置向细水雾喷淋装置提供喷水源；本实施例中，供水装置包括高压水泵12、蓄水池13和三级过滤器14，三级过滤器14的进口与外部水源相连接，三级过滤器14的出口与蓄水池13的进口相连接，蓄水池13的出口与高压水泵12的进口相连接，高压水泵12的出口分别与各层细水雾喷淋装置11相连接；
一电源控制系统7，该电源控制系统7分别与静电除尘通道100的各电场相连通，电源控制系统7分别向各电场提供电源信号，其中有至少一个电场获得的电源信号的闪络频率为150～10000次/分钟；
一喷淋控制系统8，该喷淋控制系统8分别与各层细水雾喷淋装置11相连接，喷淋控制系统8控制细水雾喷淋装置的喷淋方式，比如水珠直径大小、流量、压力的分级可调等，水珠直径大小和流量调节时可以利用控制带电磁阀的喷头就可以实现，压力的调节可以利用对高压水泵的控制来实现；和
一智能闭环控制系统9，该智能闭环控制系统9分别与电源控制系统7、喷淋控制系统8相连接，该智能闭环控制系统9分别向电源控制系统7、喷淋控制系统8输出信号，以影响电源控制系统7对电场提供电源信号和影响喷淋控制系统8对细水雾喷淋装置11的控制（珠直径大小、流量、压力等）。
进一步的，所述至少一个电场获得的电源信号的闪络频率为2000～10000次/分钟。
参见图2所示，所述智能闭环控制系统9包括单片机91、输入装置92、一氧化硫传感器93、一氧化氮传感器94、二氧化氮传感器95、二氧化硫传感器96、臭氧传感器97和浊度仪98，一氧化硫传感器93、一氧化氮传感器94、二氧化氮传感器95、二氧化硫传感器96、臭氧传感器97和浊度仪98的输出分别接单片机91，输入装置92与单片机91相连接，单片机91的输出分别接电源控制系统7、喷淋控制系统8。
一种燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝的方法，是在利用由多个电场依序相接所组成的静电除尘通道对燃煤机组的排尘进行处理的过程中，向其中至少一个电场提供闪络频率为150～10000次/分钟的电源信号，以大幅度提高对高比电阻粉尘及细小微粒的收集，同时使电场产生大量臭氧，利用臭氧的强氧化性能，将烟气中的难溶于水的SO、NO氧化成易溶于水的SO2、NO2；而在中和处理过程中，采用水珠直径分别在50～200μm之间的多层的细水雾喷淋装置，以极大地增加了气、液两相接触的表面积，能迅速及充分地进行中和反应，生成硫酸盐和硝酸盐，在脱硫的基础上实现了脱硝。
本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，在电除尘处理上，对原有的电源控制系统进行调整，原有的电源控制系统对的闪络频率在150次/分钟以下，本发明的电源控制系统7的闪络频率为150～10000次/分钟，优选的闪络频率为2000～10000次/分钟，高的闪络频率可以大幅度提高电除尘装置收集高比电阻粉尘及细小微粒，并具备火花清灰的功能，同时电场产生大量臭氧，臭氧的强氧化性能，将烟气中的难溶于水的SO、NO氧化成易溶于水的SO2、NO2等，经中和生成盐类。
闪络检测可以采用微分方式从二次电流、二次电压信号中分离出闪络信号，通过高速光耦送到CPU中断检测口，CPU识别出闪络信号后马上AD采集二次电压电流信号值，软件再次确认闪络发生，闪络一旦被确认CPU马上停止逆变器的输出（即变压器输入端为0V）5ms，然后再从上一次闪络电压的80%处开始每1ms上升10%直至再次发生闪络，每10秒计算闪络次数是否大于自定义的每分钟闪络次数的1/6，如果未达到则减小闪络停止时间，闪络停止时间最长5ms，最短1ms，这样可以迅速的提高闪络频率，最高达到每分钟10000次的闪络频率。
本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，在中和处理上，采用高压细水雾喷淋装置，水珠直径在50～200μm,比表面积与普通喷淋相差巨大，极大地增加了气、液两相接触的表面积，能迅速及充分地进行中和反应，生成硫酸盐和硝酸盐，使原脱硫装置改造后同时具备了脱硝功能。
采用高压水泵产生5～16Mpa压力，通过设计好的细水雾喷头组合，分层进行喷淋，极大的提高了气、液两相的接触面积，增加了反应的程度和速度，大为减少了氮氧化物、二氧化硫的排放。
本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，采用了智能化的闭环控制系统，可以控制电除尘各电场产生不同的闪络频率，使电除尘电场兼顾除尘效果及产生有效浓度臭氧是功能，同时智能闭环控制系统通过检测、反馈，控制高压细水雾喷淋装置，使中和用溶液的喷射量自动匹配烟气中的SO2、NO2等，确保除尘、脱硫脱硝的平衡运行，达到最佳效果。
参见图3所示，智能闭环控制系统为双闭环系统，分为闪络频率环节（臭氧发生）、水雾喷淋环节，双闭环的给定是一氧化硫、一氧化氮含量的指标，反馈环是以上两种气体传感器的采集的真实气体含量的值，本系统含有高精度一氧化硫、一氧化氮传感器，二氧化氮、二氧化硫传感器、臭氧传感器、浊度仪等，由程序本身自带或者通过人机界面输入预期达到的各种排放的指标，通过臭氧、一氧化氮、一氧化硫传感器、浊度仪采集实际排放值作为反馈信号与给定值进行比较得出给定与实际的偏差值，将偏差值送入闪络频率处理环节产生相应浓度的臭氧与一氧化氮一氧化硫充分反应，并且给出水雾喷淋环节的二氧化氮、二氧化硫浓度给定值，二氧化氮、二氧化硫传感器检测水雾环节化学反应情况作为反馈信号与二氧化氮、二氧化硫给定信号比较得出偏差值送入水雾喷淋环节来调整喷水雾的方式达到更好的脱硫脱销的效果，处于最系统最末端的反馈值与给定信号比较，如此周而复始直到各个偏差值为0整个系统达到平衡状态，此时脱硫脱销效果达到预期的效果。
本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，是一种集高压静电除尘，自带电场产生可调浓度臭氧，由臭氧氧化经喷淋中和达到脱硫脱硝为一体的烟气净化装置。本发明由智能闭环控制系统自动协调各个工序的工作，以达到最佳排放指标；高火花率的电除尘电源控制系统，其火花率在150～10000次/分钟区间可调；由静电除尘通道中的电场（一般为3-6个）分时控制，使整个通道中至少有一个电场处于高火花率运行状态，确保臭氧浓度在氧化反应中充足；在脱硫脱硝喷淋塔内，设置孔径不同的喷头产生细水雾，配合智能闭环控制系统对流量、压力的分级可调，保证充分的中和。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，其特征在于：包括：
一由多个电场依序相接所组成的静电除尘通道，静电除尘通道的进口端连通于燃煤机组的排尘口；
一中和塔，该中和塔的下部设有进口，该进口与静电除尘通道的出口端相连通，该中和塔的上部设有出口，该出口与后续设备或外部空间相连通；
至少分布成二层的细水雾喷淋装置，各层细水雾喷淋装置分别安装在中和塔内并处在中和塔的进口和出口之间，各层细水雾喷淋装置喷出的水珠直径分别在50～200μm之间；
一供水装置，该供水装置与所述细水雾喷淋装置相连接，供水装置向细水雾喷淋装置提供喷水源；
一电源控制系统，该电源控制系统分别与静电除尘通道的各电场相连通，电源控制系统分别向各电场提供电源信号，其中有至少一个电场获得的电源信号的闪络频率为150～10000次/分钟；
一喷淋控制系统，该喷淋控制系统分别与各层细水雾喷淋装置相连接，喷淋控制系统控制细水雾喷淋装置的喷淋方式；和
一智能闭环控制系统，该智能闭环控制系统分别与电源控制系统、喷淋控制系统相连接，该智能闭环控制系统分别向电源控制系统、喷淋控制系统输出信号，以影响电源控制系统对电场提供电源信号和影响喷淋控制系统对细水雾喷淋装置的控制。
2.根据权利要求1所述的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，其特征在于：进一步的，所述至少一个电场获得的电源信号的闪络频率为2000～10000次/分钟。
3.根据权利要求1或2所述的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，其特征在于：所述的供水装置包括高压水泵、蓄水池和三级过滤器，三级过滤器的进口与外部水源相连接，三级过滤器的出口与蓄水池的进口相连接，蓄水池的出口与高压水泵的进口相连接，高压水泵的出口分别与各层细水雾喷淋装置相连接。
4.根据权利要求1或2所述的燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝装置，其特征在于：所述智能闭环控制系统包括单片机、输入装置、一氧化硫传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、臭氧传感器和浊度仪，一氧化硫传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、臭氧传感器和浊度仪的输出分别接单片机，输入装置与单片机相连接，单片机的输出分别接电源控制系统、喷淋控制系统。
5.一种燃煤机组高压静电除尘电场产生臭氧同时脱硫脱硝的方法，其特征在于：是在利用由多个电场依序相接所组成的静电除尘通道对燃煤机组的排尘进行处理的过程中，向其中至少一个电场提供闪络频率为150～10000次/分钟的电源信号，以大幅度提高对高比电阻粉尘及细小微粒的收集，同时使电场产生大量臭氧，利用臭氧的强氧化性能，将烟气中的难溶于水的SO、NO氧化成易溶于水的SO2、NO2；而在中和处理过程中，采用水珠直径分别在50～200μm之间的多层的细水雾喷淋装置，以极大地增加了气、液两相接触的表面积，能迅速及充分地进行中和反应，生成硫酸盐和硝酸盐，在脱硫的基础上实现了脱硝。
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