CN103480223A - 高烟速pm2.5和污染物湿式烟气净化系统及净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高烟速PM_2.5和污染物湿式烟气净化系统及净化方法，要解决的流速≥2m/s以上的烟气PM_2.5和污染物去除效果差的技术问题，属于大气污染治理技术领域，其特征在于；烟气治理塔自下向上依次分为湿法脱硫段、烟气均布段和污染物集成脱除段；湿法脱硫段上端布置有用于喷淋装置作喷淋脱硫处理；烟气均布段烟气均布扩径降速；污染物集成脱除段，湿式电除尘装置污染物脱除处理。有益效果是：将湿法脱硫与湿式电除尘净化合于同一个烟气治理塔中，对烟气中多种污染物颗粒物、重金属以及酸雾、气溶胶、逸氨等均能有效除去，提高了烟气的净化效率，采用水/气膜喷嘴和水膜喷嘴相结合方式，户大幅度减少冲洗水用量，进一步提高水的回收率。

Description

高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统及净化方法

技术领域

本发明属于大气污染治理技术领域，特别涉及一种高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统及净化方法。

背景技术

随着国家对环境保护越来越重视，微细颗粒物、SO₃酸雾、重金属（如汞）等以气溶胶形式存在的污染物的减排已被提到了议事日程，国家新的《环境空气质量标准》对原有排放标准要求大幅提高，同时将汞、PM2.5纳入环境空气质量标准。2013年1月28日，中国气象局首次将反映空气质量的PM2.5浓度与大气能见度、相对湿度等气象要素并列为预警分级的重要指标。

目前，燃煤电厂的烟气脱硫技术绝大部分采用湿法烟气脱硫技术（WFGD），其中应用最为广泛的为石灰石-石膏湿法脱硫净化，该净化以石灰石浆液作为吸收剂对烟气进行脱硫处理，产生脱硫副产物石膏。石灰石-石膏湿法脱硫净化受烟气换热及除雾器去除效率等因素的影响，易形成“石膏雨”现象，造成严重的环境污染和设备腐蚀。除了石灰石-石膏湿法脱硫净化以外，也有采用氨法湿法脱硫、白泥湿法脱硫及电石渣湿法脱硫等净化，这些湿法脱硫净化后烟气中可能存在细微颗粒、气溶胶、逸氨、重金属（如汞）离子、SO₃酸雾等污染物。如何有效地减轻微细颗粒物、气溶胶，以及有效地减轻湿法脱硫净化所不能避免的石膏细颗粒（即“石膏雨”）及SO₃对环境的影响，有效地降低PM2.5细微颗粒物、重金属离子对人体健康带来的危害，已成为当今大气污染物治理行业的当务之急。

新的空气质量标准出台后，传统的烟气治理设备不能达到理想的治理效果。干式电除尘器对于微细颗粒物、SO₃酸雾、重金属（如汞）等以气溶胶形式存在的污染物基本没有去除能力；湿式电除尘技术是解决上述技术难题的有效手段，但现有湿式电除尘器作为单一的专用设备主要应用于塔外，占地面积较大。另外现有电除尘设备要求的烟气流速均较低，对于烟气流速≥2m/s以上烟气其去除效果很差；塔体增高，又提高了设备重心，大大增加了设备安全隐患及设计施工难度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统及净化方法，可在高烟速（烟气流速≥2m/s）条件下，高效、协同除去烟气中的SO₂、PM2.5等微细颗粒物、重金属（如汞）、气溶胶以及湿法脱硫所产生的SO₃酸雾等多种污染物，达到环保要求。

为了达到上述目的，釆用的技术方案是：高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统，包括：烟气治理塔，分别与所述烟气治理塔管道连接的浆液循环搅拌装置、吸收剂制备装置、石膏脱水处理装置和水处理装置，其特征在于；所述烟气治理塔自下向上依次分为湿法脱硫段、烟气均布段和污染物集成脱除段；所述湿法脱硫段上端至少置有一层用于喷淋吸收剂的喷淋装置，下方置有吸收剂浆液池，所述喷淋装置和吸收剂浆液池之间，所述烟气治理塔塔壁置有一烟气进口；所述烟气均布段下端烟气流入口内置有烟气均布装置，上端为烟气扩径段，其口径自下向上随烟气流向逐步扩径，所述烟气扩径段的上端与所述污染物集成脱除段连接相通；所述污染物集成脱除段，包括湿式电除尘装置及其烟气出口。

所述湿式电除尘装置包括：电极板、电晕线、水/气膜喷嘴、水膜喷嘴和电控装置，其特征在于：所述电极板和所述电晕线纵向互为间隔平行设置，且相互之间留有间距；所述水/气膜喷嘴数量有多个，置于所述湿式电除尘装置的上部，横向平铺均匀设置；所述水膜喷嘴数量有多个，置于所述电极板和电晕线的下方，横向平铺均匀设置。

所述水/气膜喷嘴，置于所述电极板和电晕线的上方，横向平铺均匀设置。

所述水/气膜喷嘴置于所述湿式电除尘装置的上部，横向平铺均匀设置于所述各电极板之间，纵向至少一层，均匀配置。

所述石膏脱水处理装置中的排浆泵，一端与吸收剂浆液池连通，将吸收剂浆液池内的污染物排出烟气治理塔,另一端与水力旋流器、真空皮带脱水机、自动过滤装置、回流水箱依次管道连接相通，进行固液分离处理；所述回流水箱内经处理后得到的净水，通过回流水泵与所述湿式电除尘装置管道连接，为所述水/气膜喷嘴和水膜喷嘴提供冲洗用水。

所述湿式烟气净化系统高烟速PM2.5和污染物烟气净化方法，依次包括如下步骤：

1）喷淋脱硫处理：烟气经烟气通道通过烟气入口进入烟气治理塔，由喷淋装置向烟气喷洒脱硫吸收剂浆液，对烟气进行喷淋脱硫处理；

2）烟气均布降速：烟气上升经过烟气均布装置，进入扩径连接段，烟气均布降速；

3）污染物脱除处理：烟气进入湿式电除尘装置，通过电控装置控制电晕线放电，使烟气中的污染物在电场的作用下吸附在电极板上，通过水/气膜喷嘴及水膜喷嘴向电极板喷洒冲洗介质，将吸附在电极板上的污染物冲洗入吸收剂浆液池，烟气中多种污染物经湿式电除尘脱除处理完成烟气净化，最后经由烟气出口排出烟气治理塔。

在所述步骤1）中，所述烟气入口烟气温度为115～155℃，喷淋装置向烟气喷洒的脱硫吸收剂浆液为石灰、电石渣或白泥。

所述水/气膜喷嘴喷淋介质为水或压缩空气，所述水膜喷嘴喷淋介质为水。

本发明的有益效果是：本发明提供的湿式烟气净化系统及净化方法，将湿法脱硫与湿式电除尘净化集成于同一个烟气治理塔设备中，适用于烟气流速2m/s以上高烟气流速条件，对烟气中多种污染物如SO₂、PM2.5等颗粒物、重金属（比如汞）以及SO₃酸雾、气溶胶、逸氨等均能有效除去，提高了烟气的净化效率，减少了占地面积。采用水/气膜喷嘴和水膜喷嘴相结合的喷嘴布置方式可大幅度减少冲洗水的使用量，且能够减少在高速烟气条件下被带走的水，进一步提高水的回收率，降低使用量，提高整个净化系统的运行稳定性。

附图说明：

以下通过附图说明和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统结构示意图。

图2为湿式电除尘装置内水/气膜喷嘴和水膜喷嘴配置方式结构示意图之一（水/气膜喷嘴置于所述电极板和电晕线的上方）；

图3为湿式电除尘装置内水/气膜喷嘴和水膜喷嘴配置方式结构示意图之二（水/气膜喷嘴横向平铺设置于各电极板之间，纵向三层结构，进水管横向平置）；

图 4为图3的A局部放大结构图；

图 5为图3的B向结构示意图（水/气膜喷嘴进水管横向平置）；

图 6为湿式电除尘装置内水/气膜喷嘴和水膜喷嘴配置方式结构示意图之三（水/气膜喷嘴横向平铺设置于各电极板之间，纵向三层结构，进水管纵向垂直设置）； 

图7为图6的C向结构示意图。

图中：

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，揭示本发明的较佳实施例，旨在使本领域普通技术人员能够理解和实施本发明，并非用以限制本发明。应当理解，本发明的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。

图1为本发明高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统结构示意图，如图所示，本发明包括：烟气治理塔1，分别与所述烟气治理塔1管道连接的浆液循环搅拌装置、吸收剂制备装置、石膏脱水处理装置和水处理装置，其特征在于；所述烟气治理塔1自下向上依次分为湿法脱硫段、烟气均布段和污染物集成脱除段；所述湿法脱硫段上端至少置有一层用于喷淋吸收剂的喷淋装置6，下方置有吸收剂浆液池7，所述喷淋装置6和吸收剂浆液池7之间，所述烟气治理塔1塔壁置有一烟气进口5；所述烟气均布段下端烟气流入口内置有烟气均布装置3，上端为烟气扩径段2，其口径自下向上随烟气流向逐步扩径，所述烟气扩径段2的上端与所述污染物集成脱除段连接相通；所述污染物集成脱除段，包括湿式电除尘装置4和与所述湿式电除尘装置4相连接的烟气出口9。

图2为湿式电除尘装置内水/气膜喷嘴和水膜喷嘴配置方式结构示意图之一，图示所述湿式电除尘装置4包括：电极板402、电晕线401、水/气膜喷嘴403、水膜喷嘴404和电控装置，其特征在于：所述电极板402和所述电晕线401纵向互为间隔平行设置，且相互之间留有间距；所述水/气膜喷嘴403数量有多个，置于所述电极板和电晕线的上方，横向平铺均匀设置；所述水膜喷嘴404数量有多个，置于所述湿式电除尘装置4的底部，所述电极板402和电晕线401的下方，横向平铺均匀设置。

图3～图7分别为湿式电除尘装置内水/气膜喷嘴和水膜喷嘴另二种配置方式结构示意图，图示所述水/气膜喷嘴403置于所述湿式电除尘装置4的上部，横向平铺均匀设置于所述各电极板402之间，纵向至少一层，均匀分层配置（图中纵向以三层为例），所述水膜喷嘴404数量有多个，置于所述电极板402和电晕线401的下方，横向平铺均匀设置。图3～图5所示所述水/气膜喷嘴进水管405与所述电晕线401垂直；图6～图7所示所述水/气膜喷嘴进水管405与所述电晕线401平行。

所述水/气膜喷嘴403布置方式无论选图2～图7中哪一种，所述湿式电除尘装置4的水膜喷嘴404均横向平铺设置于电极板402的下方（图2、3和图6）。

所述浆液循环搅拌装置、吸收剂制备装置、石膏脱水处理装置和水处理装置分别与所述烟气治理塔1相连接，其中所述石膏脱水处理装置中排浆泵10一端与吸收剂浆液池7连通，将被冲洗入吸收剂浆液池7内的污染物以及吸收剂浆液喷淋处理后生成的石膏排出烟气治理塔1，经过石膏脱水处理装置脱水回收。另一端与水力旋流器11、真空皮带脱水机12、自动过滤装置13、回流水箱14依次管道连接相通，进行固液分离处理；所述回流水箱14内净水通过回流水泵15与所述湿式电除尘装置4管道连接，根据实际工况对装置的不同功能区所需水的pH变化调节其pH，得到符合冲洗要求的净水为水/气膜喷嘴403和水膜喷嘴404提供冲洗用水。

所述水/气膜喷嘴403喷淋介质为水或压缩空气，所述水膜喷嘴（404）喷淋介质为水。当所述水/气膜喷嘴403、水膜喷嘴404在均采用水为冲洗介质时，水/气膜喷嘴403与水膜喷嘴404通过管道与回流水泵15形成并联连接；所述水/气膜喷嘴403采用压缩空气为冲洗介质、水膜喷嘴404采用水为冲洗介质时，水膜喷嘴404通过管道与回流水泵15相连通。

利用所述高烟速（烟气流速≥2m/s）PM2.5和污染物湿式烟气净化系统的净化方法，包括如下步骤：

1）喷淋脱硫处理：烟气（可根据工况确定，是否需经过预处理）经烟气通道8通过烟气入口5进入烟气治理塔1，喷淋装置6向烟气喷淋吸收剂浆液，对烟气进行喷淋处理。所述吸收剂选用石灰、电石渣或白泥；所述烟气入口5处的烟气温度为115～155℃。在此步骤中，将烟气中的SO₂和少数SO₃进行吸收，对烟气中的粉尘、金属氧化物（汞等）、细微颗粒物（PM2.5/PM₁₀）等进行湿润调质及初步吸收；

烟气预处理，指通过SCR净化（选择性催化还原脱硝法）进行脱硝预处理，或通过干式静电除尘器、袋式除尘器或电袋除尘器对烟气进行预除尘处理，

2）烟气均布降速：烟气上升经过烟气均布装置3，进入扩径连接段2，烟气均布降速处理；

3）污染物脱除处理：经吸收剂浆液喷淋处理后的烟气，通过扩径连接段2降速进入湿式电除尘装置4，对烟气中的污染物进行脱除处理。通过电控装置控制电晕线401放电，使烟气中的污染物在电场的作用下吸附在电极板402上，通过水/气膜喷嘴403自上而下采用水/气对电极板402进行冲洗、水膜喷嘴404自下而上采用水对电极板402进行冲洗，将吸附在电极板402上的污染物冲洗入吸收剂浆液池7内。在此步骤中，使烟气中的粉尘、金属氧化物（汞等）、细微颗粒物（PM2.5/PM₁₀）及水分子带有荷电，在电场的作用下，带有荷电的污染物沉附在湿式电除尘装置4的电极板402上，并由电极板402上持续流动的水/气膜冲洗将污染物带入吸收剂浆液池7。最终完成烟气的净化，由烟气出口9排出。如有必要，烟气出口9还可增设一层高效除雾器以达到进一步纯化的目的。

实施例1 

在300MW火力发电机组，燃煤含硫量为2.1%～2.9%，锅炉产生的烟气量为105～130万Nm³/h，SO₂含量500～6800mg/Nm³，烟气经烟气通道8由烟气入口5进入烟气治理塔1，进口温度为105℃～145℃。烟气进入烟气治理塔1后进行喷淋吸收，喷淋装置6喷出吸收剂浆液将烟气中的SO₂和少数SO₃进行吸收，对烟气中的粉尘、重金属（如汞等）、微细颗粒物（PM2.5/PM₁₀）等进行湿润及初步吸收，烟气中水蒸气达到饱和，为后续的湿式电除尘装置4对各种污染物颗粒荷电进行调质，吸收后的浆液进入吸收剂浆液池7，通过循环泵12再打入喷淋装置6。经调质后的烟气进入扩径连接段2及其中的烟气均布装置3，对烟气进行均布降速处理；烟气继续上升进入湿式电除尘装置4，电晕线401放电，使烟气中的粉尘、金属氧化物（汞等）、细微颗粒物（PM2.5/PM₁₀）及水分子带荷电，在电场的作用下，带有荷电的污染物沉附在电极板402上。水/气膜喷嘴403在正常工况下喷压缩空气冲洗，仅在异常工况（如积灰较多，部分喷嘴堵塞压力升髙或维修条件下）供水冲洗。水膜喷嘴404供水喷水膜。通过水/气膜喷嘴403自上而下采用水/气对电极板402进行冲洗、水膜喷嘴404自下而上采用水对电极板402进行冲洗，将吸附在电极板402上的污染物带入吸收剂浆液池7。水/气膜喷嘴403和水膜喷嘴404冲洗用水是经自动过滤装置13处理处理后得到的净水循环使用。采用水/气膜喷嘴和水膜喷嘴相结合的喷嘴布置方式可大幅度减少冲洗水的使用量，且能够减少在高速烟气条件下被带走的水，进一步提高水的回收率，降低使用量，本实施例通过烟气出口9排出净烟气。本发明提供的高烟速（烟气流速≥2m/s）PM2.5和污染物湿式烟气净化系统及方法，将湿法脱硫与湿式电除尘净化相结合于同一个烟气治理塔设备中，对烟气中多种污染物如SO₂、PM2.5等颗粒物、重金属（比如汞）以及SO₃酸雾、气溶胶、逸氨等均能有效除去，烟气的净化效率高；采用水/气膜喷嘴和水膜喷嘴相结合的喷嘴布置方式大幅度减少冲洗水的使用量，节能环保。

Claims (8)

1.一种高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统，包括：烟气治理塔，分别与所述烟气治理塔管道连接的浆液循环搅拌装置、吸收剂制备装置、石膏脱水处理装置和水处理装置，其特征在于；所述烟气治理塔自下向上依次分为湿法脱硫段、烟气均布段和污染物集成脱除段；所述湿法脱硫段上端至少置有一层用于喷淋吸收剂的喷淋装置，下方置有吸收剂浆液池，所述喷淋装置和吸收剂浆液池之间，所述烟气治理塔塔壁置有一烟气进口；所述烟气均布段下端烟气流入口内置有烟气均布装置，上端为烟气扩径段，其口径自下向上随烟气流向逐步扩径，所述烟气扩径段的上端与所述污染物集成脱除段连接相通；所述污染物集成脱除段，包括湿式电除尘装置及其烟气出口。

2.根据权利要求1所述的一种高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统，所述湿式电除尘装置包括：电极板、电晕线、水/气膜喷嘴、水膜喷嘴和电控装置，其特征在于：所述电极板和所述电晕线纵向互为间隔平行设置，且相互之间留有间距；所述水/气膜喷嘴数量有多个，置于所述湿式电除尘装置的上部，横向平铺均匀设置，至少一层；所述水膜喷嘴数量有多个，置于所述湿式电除尘装置的底部，所述电极板和电晕线的下方，横向水平均匀设置。

3.根据权利要求2所述的一种高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统，其特征在于：所述水/气膜喷嘴置于所述电极板和电晕线的上方，横向平铺均匀设置。

4.根据权利要求2所述的一种高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统，其特征在于：所述水/气膜喷嘴置于所述湿式电除尘装置的上部，横向平铺均匀设置于所述各电极板之间，纵向至少一层，均匀配置。

5.根据权利要求1所述的一种高烟速PM2.5和污染物湿式烟气净化系统，其特征在于：所述石膏脱水处理装置中的排浆泵，一端与吸收剂浆液池连通，将吸收剂浆液池内的污染物排出烟气治理塔,另一端与水力旋流器、真空皮带脱水机、自动过滤装置、回流水箱依次管道连接相通，进行固液分离处理；所述回流水箱内经处理后得到的净水，通过回流水泵与所述湿式电除尘装置管道连接，为所述水/气膜喷嘴和水膜喷嘴提供冲洗用水。

6.权利要求1所述湿式烟气净化系统，高烟速PM2.5和污染物烟气净化方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

1）喷淋脱硫处理；烟气经烟气通道通过烟气入口进入烟气治理塔，由喷淋装置向烟气喷洒脱硫吸收剂浆液，对烟气进行喷淋脱硫处理； 

2）烟气均布降速；烟气上升经过烟气均布装置，进入扩径连接段，烟气均布降速；

3）污染物脱除处理；烟气进入湿式电除尘装置，通过电控装置控制电晕线放电，使烟气中的污染物在电场的作用下吸附在电极板上，通过水/气膜喷嘴及水膜喷嘴向电极板喷洒冲洗介质，将吸附在电极板上的污染物冲洗入吸收剂浆液池，烟气中多种污染物经湿式电除尘脱除处理完成烟气净化，最后经由烟气出口排出烟气治理塔。

7.根据权利要求6所述的一种烟气净化方法，其特征在于：

在所述步骤1）中，所述烟气入口烟气温度为115～155℃，所述喷淋装置向烟气喷洒的脱硫吸收剂浆液为石灰、电石渣或白泥。

8.根据权利要求6所述的一种烟气净化方法，其特征在于：所述水/气膜喷嘴喷淋介质为水或压缩空气，水膜喷嘴喷淋介质为水。

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