CN103480223B - 高烟速pm2.5和污染物湿式烟气净化系统及净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高烟速PM2.5和多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PM2.5和多污染物去除效果差的技术问题,属于大气污染冶理技术领域,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;湿法脱硫段上端部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,会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

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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、SO 3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SO 3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。

[0004] 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,对于烟气流速多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

[0005] 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(烟气流速多2m/s)条件下,高效、协同除去烟气中的S02、 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。

[0006] 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。

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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:

[0012] 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;

[0013] 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;

[0014] 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。

[0015] 在所述步骤1)中,所述烟气入口烟气温度为115~155°C,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。

[0016] 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。

[0017] 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S0 2、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 [0018] :

[0019] 以下通过附图说明和实施例对本发明作进一步说明。

[0020] 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。

[0021] 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);

[0022] 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);

[0023] 图4为图3的A局部放大结构图;

[0024]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);

[0025] 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);

[0026] 图7为图6的C向结构示意图。

[0027] 图中:

Figure CN103480223BD00051

具体实施方式

[0029] 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。

[0030] 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。

[0031] 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。

[0032] 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。

[0033] 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)。

[0034] 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 -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。

[0035] 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。

[0036] 利用所述高烟速(烟气流速多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:

[0037] 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°C。在此 步骤中,将烟气中的SO2和少数SO 3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/PM1(l)等进行湿润调质及初步吸收;

[0038] 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,

[0039] 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;

[0040] 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/PM1(l)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。

[0041] 实施例1

[0042] 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/Nm 3,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°c~145°C。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SO 3进行吸收,对烟气中的粉尘、重金属(如汞等)、微细颗粒 物(PM2.5/PM1CI)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/PM 1CI)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I本发明提供的高烟速(烟气流速多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S0 2、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 (4)

1. 一种高烟速PM2. 5和多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,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; 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。
2. 权利要求1所述湿式烟气净化系统所采用的高烟速PM2.5和多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。
3. 根据权利要求2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°C,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。
4. 根据权利要求2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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