CN103877800B - 除雾霾装置以及除雾霾组合净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种除雾霾装置以及除雾霾组合净化系统，其中的除雾霾装置的特点是，包括烟气通道和烟气通道中的填充材料，所述填充材料包括软纤维元件或细丝元件，所述软纤维元件包括在上下方向弯曲延伸的软纤维线，所述细丝元件包括呈发散状的细丝，所述填充材料密布在该烟气通道内以使烟气流经填充材料才能排出并且烟气内的细尘由所述填充材料吸附或阻挡。

Description

除雾霾装置以及除雾霾组合净化系统

技术领域

本发明涉及烟气净化系统，尤其涉及火电厂烟气净化系统。

背景技术

在中国，火电厂烟气新的排放标准自2014年7月1日起实施，其排放标准调整如下：

烟尘由原50mg/m³降为30mg/m³；二氧化硫由原200mg/m³降为100mg/m³；氮氧化物由原200mg/m³降为100mg/m³；降幅分别为40%、50%、50%。

如果发电厂的燃煤灰分以20%、烟量1500m³/t计，那么按新的标准执行时，其除尘效率要求达到99.85%或以上。如果发电厂的燃煤含硫量以1%计，那么按新的标准执行时，其脱硫率要求达到95%或以上。

现在发电厂大多采用除尘效率较高的三种除尘装置另配脱硫脱氮设备，它们分别为：

⑴、文丘里除尘器，其除尘效率为90-98%，压力损失大约4000-10000Pa，投资费用小而运行费用高；

⑵、电除尘器，除尘效率为90-98%，压力损失小约50-130Pa，投资费用高，运行费用中上，设备复杂，占地面积大，运行管理有严格的要求；

⑶、布袋除尘器，除尘效率为95-99%，压力损失约1000-1500Pa，投资费用中上，运行费用大，能去除微小尘粒，适应烟气量变化，但对烟气温度与湿度有要求，打灰阶段时除尘率下降。

总的来说，烟气净化系统要达到新标准要求的净化率99.85%非常困难。

国内外的除雾器均采用瓦楞形硬结构技术，除雾霾技术均未过关，据报道美国纽约联合国大厦周围烟囱排放的雾霾经常袭扰大厦总部办公楼，中国北方地区烟囱口常年排放白色烟雾，二氧化碳溶水后生成碳酸对环境也造成影响，所以除脱烟囱的雾霾任务也很紧迫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种除雾霾组合净化系统，以降低烟气排放的污染物。

本发明的另一目的在于提供一种除雾霾装置，以使去除排放烟气中的细微颗粒物。

为实现所述目的的，本发明提供的除雾霾装置的特点是，包括烟气通道和烟气通道中的填充材料，所述填充材料包括软纤维元件或细丝元件，所述软纤维元件包括在上下方向弯曲延伸的软纤维线，所述细丝元件包括呈发散状的细丝，所述填充材料密布在该烟气通道内以使烟气流经填充材料才能排出并且烟气内的细尘由所述填充材料吸附或阻挡。

所述的除雾霾装置，其进一步的特点是，所述软纤维元件包括在烟气通道内设置的丝架，软纤维线布置在该丝架上。

所述的除雾霾装置，其进一步的特点是，丝架包括在竖直面内纵横交错搭接的丝线，软纤维线在上下方向固定在该丝架上，并且局部的丝线向横向移动以使软纤维线变成弯曲状。

所述的除雾霾装置，其进一步的特点是，丝架包括在竖直面内纵横交错搭接的丝线，软纤维线在上下方向固定在该丝架上，丝架整体呈圆柱状并被螺旋方向拧动，以使软纤维线弯曲。

所述的除雾霾装置，其进一步的特点是，细丝元件包括球体，细丝自球体向外呈辐射状分布，多个细丝元件放置在该烟气通道内。

所述的除雾霾装置，其进一步的特点是，细丝元件包括细长体，细丝自细长体径向伸出，多个细丝元件放置在该烟气通道内。

为实现所述目的的除雾霾组合净化系统的特点是包括在一个烟气流动过程中串联的湿式除尘器、喷淋脱硫器以及所述的除雾霾装置。

所述的除雾霾组合净化系统，其进一步的特点是，所述湿式除尘器是低阻文丘里除尘器、喷雾导向分离除尘器或喷雾旋流除尘器之一或者部分或全部的串联组合，所述喷雾导向分离除尘器包括喷雾导向板和喷雾装置，多个喷雾导向板在上下方向间隔设置，参照烟气流动方向，喷雾导向板设置在喷雾装置的后方以使在烟气流动时受喷雾装置增湿的烟尘定向沉淀。

所述的除雾霾组合净化系统，其进一步的特点是，喷淋脱硫器包括药液喷淋装置以及设置在药液喷淋装置下方的分离器，所述分离器选自多孔板分离器或者斜条式分离器或者二者的组合，多孔板分离器包括孔板，斜条式分离器包括倾斜密布的细管或细丝。

所述的除雾霾组合净化系统，其进一步的特点是，所述孔板上的孔为斜孔。

填充材料密布在该烟气通道内以使烟气流经填充材料才能排出并且烟气内的细尘由所述填充材料吸附或阻挡，因此能去除排放烟气中的细微颗粒物，并且可以将这样的除雾霾装置直接加装在已有烟气排放系统中，可使烟气排放污染大幅降低。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的除雾霾组合净化系统的主视图。

图2为本发明一个实施例的文丘里除尘器的主视图。

图3为本发明一个实施例的文丘里除尘器的俯视图。

图4为本发明一个实施例的喷雾导向分离除尘器的主视图。

图5为本发明一个实施例的喷淋脱硫器的主视图。

图6为本发明一个实施例的喷淋脱硫器的孔板的俯视图。

图7为本发明一个实施例的喷淋脱硫器的斜条板的主视图。

图8为沿图7中A－A方向的剖视图。

图9为沿图7中B－B方向的剖视图。

图10为本发明一个实施例的除雾霾装置的主视图。

图11为本发明一个实施例的除雾霾装置的俯视图。

图12为本发明另一个实施例的除雾霾装置的主视图。

图13为本发明另一个实施例的除雾霾装置的俯视图。

图14为本发明又一个实施例的除雾霾装置的填充材料的主视图（旋转90度）。

图15为本发明又一个实施例的除雾霾装置的填充材料的俯视图。

图16为本发明再一个实施例的除雾霾装置的填充材料的主视图。

图17为本发明又另一个实施例的除雾霾装置的填充材料的主视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

在理解后述内容时，“雾霾”是指通过湿法除尘的烟气，其具有一定的湿度，并含有较多的细微颗粒物，应当注意的是，其相对湿度不一定要达到100％，即烟气不一定要具备水汽饱和因素，只要是通过湿法除尘的烟气的湿度就可以的。

还需要注意的是，图1显示了组合式净化系统的整体构造，图2至图11显示了组合式净化系统的单个功能组成的构造，但这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

如图1所示，除雾霾组合净化系统包括在一个烟气流动过程中串联的文丘里除尘器1、喷雾导向分离除尘器2、喷雾旋流除尘器3、喷淋脱硫器4以及除雾霾装置6。

如图2和图3所示，文丘里除尘器1通常也称文氏管除尘器，包括文氏管凝聚器1.1和喷雾器1.2。凝聚器由收缩管、喉管和扩散管组成（在图中显示为一体）。含尘气体进入收缩管后流速增大，进入喉管时流速达到最大值。洗涤液从收缩管或喉管加入时（在图中喷雾器1.2是在喉管处加入洗涤液），气液两相间相对流速很大，液滴在高速气流下雾化，气体湿度达到饱和，尘粒被水湿润。尘粒与液滴或尘粒与尘粒之间发生激烈碰撞和凝聚。在扩散管中，气流速度减小，压力回升，以尘粒为凝结核的凝聚作用加快，凝聚成粒径较大的含尘液滴，而易于被捕集。文氏管除尘器适用于去除粒径0.1～100μm的尘粒，除尘效率为80％～95％，压力损失达2.94～7.85kPa。文丘里除尘器的脱除率在90%以上，但由于大型锅炉的文丘里阻力偏大，运行费用很高，电厂大中型锅炉上用的较少，因此在本发明的实施例中文丘里除尘器1最好是采用大喉管配密集喷雾器1.2，使其溶液同样能与烟气充分混合而达到效率较高的除尘脱硫的目的，但其造价十分低廉。更为准确地说，低阻文丘里除尘器1更适合于本实施例，所谓低阻文丘里除尘器是指烟气在烟道中的流速＜20m/s，其阻力＜200Pa的文丘里除尘器。

工作时，烟气从顶部进入文丘里除尘器1，通过喷雾器1.2的喷淋，气水在喉管处高速交汇混合，进入到下游的喷雾导向分离除尘器2。

如图4所示，喷雾导向分离除尘器2包括喷雾导向板2.1和喷雾装置2.2，在图中，多个喷雾导向板2.1在上下方向间隔设置。如图1所示，参照烟气流动方向，喷雾导向板2.1设置在喷雾装置2.2的后方以使在烟气流动时受喷雾装置增湿的烟尘定向沉淀。喷雾导向板2.1倾斜设置，并且最好是圆弧形，以利于气流顺畅流过，降低压力损失，多个喷雾导向板2.1的间隙以及喷雾导向板2.1的大小、形状可以根据系统要求的压力损失进行调整，在图中显示了两列喷雾导向板2.1，但不限于此，可以是包括多列、多行的阵列分布。各喷雾导向板2.1对应一个喷雾装置2.2。在其他实施例中，喷雾导向板2.1和喷雾装置可以是一对一或者多对一或者一对多的关系。传统的干式挡板沉降式除尘其除尘率只有50%左右，而且占地面积大，但运行成本极小，在如图所示的实施例中，在烟气沉降室7的内部设置喷雾导向分离除尘器2，在烟气流动时受喷淋增湿的尘粒定向沉淀，阻力也不大，根据发明人的一实践，除尘效果从干式沉降式的50%可提高到70%-80%左右。烟气沉降室7至于整个系统的底部，收集整个系统产生的液体包括由液体捕捉的烟尘，例如文丘里除尘器1、喷雾导向分离除尘器2、喷雾旋流除尘器3、喷淋脱硫器4以及除雾霾装置6内的液体可以设计成汇集到烟气沉降室内。烟气由上而下经过文丘里除尘器1，再水平方向穿过喷雾导向分离除尘器2，然后再由下往上进入到喷雾旋流除尘器3。

喷雾旋流除尘器3可以直接选择传统技术的设备，可以理解的是，烟气经过喷雾导向分离除尘器2后，进入喷雾旋流除尘器3进口，烟气沿切线向进入旋风分离筒，筒中间再由喷雾装置旋向喷入水剂，使较细颗粒的灰尘作高速旋转产生离心力抛向筒边，沿筒壁的水流下沉至底部排出，烟气由喷雾旋流除尘器3上部烟气出口流出，再由上往下进入到喷淋脱硫器4。

喷淋脱硫器4包括多个药液喷淋装置4.3和多孔板分离器4.1，药液喷淋装置4.3用于提供脱硫、脱氮的液体，液体被喷到多孔板分离器4.1上，烟气和液体在多孔板分离器4.1处混合，然后再分离，多孔板分离器4.1的孔4.2最好设置成斜孔，以提高混合效果。在发明人的多次实践中，多孔板分离器的脱除率单层能达到75％作用，一般在70％以上。

在多孔板分离器4.1的下方还设置有斜条式分离器5，如图7至图9所示，斜条式分离器5包括细管或细条5.1，其倾斜分布，相邻细管或细条5.1之间的间隙很小，支板5.2对细管或细条5.1起到固定作用。对细管或细条5.1的固定，除了支板5.2外，还可以是其他支架形式。斜条式分离器5使烟气与雾状药物进一步碰撞，起到脱硫脱氮作用。在发明人的多次实践中，斜条式分离器5的脱除率单层能达到70％－80％。

在其他实施例中，在喷淋脱硫器4中，可以仅设置多孔板分离器4.1和斜条式分离器5之一。

如图1、图10和图11所示，除雾霾装置6包括烟气通道6.2和烟气通道6.2中的填充材料。填充材料为软纤维元件6.1，软纤维元件6.1包括软纤维线6.11和丝架6.12，软纤维线6.11在上下方向弯曲延伸，在图10中成三角波形，丝架6.12包括自竖直平面内纵横交错的丝线，软纤维线6.11就铺设在丝架6.12上。丝架6.12可以是钢丝制作成，软纤维线6.11可以是尼龙等软质织物，其可以吸附烟气中的水分，从而达到吸附烟尘的目的。软纤维线6.11最好是耐俯视材料。软纤维线6.11除了是丝架6.12铺设外，还可以是其他的镂空的支撑结构。从图11可以看出，全部软纤维线6.11密布在烟气通道6.2中，最好是占据1/3－1/2的截面面积，加之软纤维线6.11是弯曲布置，这样，烟气就必须要接触到软纤维线6.11之后，才能通过雾霾装置6，烟气在接触到软纤维线6.11的过程中，水分以及烟尘就被吸收，而水分和烟尘附着在软纤维线向下流淌。

在图11中，为了清楚地显示软纤维线在烟气通道中的分布情况，仅仅显示了软纤维线6.11的端部，按理说，从图11的视角，基本上整个截面都是被软纤维线6.11占据的。烟气通道6.2呈方形，也可以是圆形或者其他形状。在图10中，软纤维线的弯曲可以是将丝架6.12的丝线局部向左边、右边移动一定的距离而弯曲软纤维线。软纤维线6.11除了三角波形的延伸形态外，还可以是其他弯曲形式。

对于软纤维线6.11的弯曲方式有多种，在本发明的另一实施例中，如图12和图13所示，烟气通道6.4为圆形，软纤维元件6.3包括刚丝架6.13和软纤维线6.14，钢丝架6.13可以是钢丝线纵横交错而成，软纤维线6.14铺设在钢丝架6.13上，将整个钢丝架6.13做一个螺旋方向拧动，这样就将软纤维线6.14弯曲了。这样使直流的烟气与之碰撞，烟气中的水、尘产物附着在软纤维线6.14上向下流淌。

在本发明的另一实施例中，填充材料还可以是细丝元件6.5，细丝元件6.5具有呈发散状的细丝6.15，细丝6.15是自细长的轴向材料6.16向外伸出，轴向材料6.16可以是两股细丝拧成，也可以是其他细材，细丝6.15可以是硬质材质，或者硬质材质附着有软纤维材料，细丝还可以是不锈钢钢丝、塑料丝等。细丝元件6.5可以不用任何支架，而直接放置在烟气通道中，同样的，最好是占据1/3－1/2的烟气通道截面面积。直流的烟气与细丝碰撞，被密闭的细丝阻挡，由于细丝6.15在烟气通道中彼此交错，烟气要从烟气通道中穿过，必须要与细丝6.15接触，这样水分或者烟尘被吸附或阻挡。

在本发明的其他实施例中，细丝元件6.5还可以是由空心球形体6.17（如图16所示）或者实心球形体6.18支撑，细丝6.15在其上呈辐射状分布，其也可以达到前述效果。

无论如何，细丝6.15只要能呈发散状密布在烟气通道中就可以，一方面，邻接的细丝6.15之间有间隙，烟气可以在其中流通，另一方面，由于细丝6.15彼此交错，因此烟气无论如何都会被细丝6.15阻挡，基本上不会存在未经吸附或阻挡的烟气直接从烟气通道中排出。

填充材料6吸污后可以定期更换或清洗后复用。

采用除雾霾组合净化系统后，可使烟尘的污染物排放达到极致，目前的除尘与脱硫技术无法达到的精度。表一是除雾霾组合净化系统与工艺级数有关数据，

表一

在前述实施例中，脱硫、除尘工艺均在一个组合流程中完成，其总投资费用及运行成本小于电厂现在脱硫、脱硝、除尘设备的总和，而其脱除率极高，可达微米（μm）级，是目前电厂采用先干式除尘，后再洗涤脱硫、脱硝、除雾的串联工艺很难达到的。表二是发电厂1000t/h锅炉烟气传统净化与除雾霾组合净化系统有关指标对比表。

表二

在表二中，根据本发明的除雾霾组合净化系统的工艺级数最好是4到6级，即在前述实施例中，所述湿式除尘器是文丘里除尘器、喷雾导向分离除尘器或喷雾旋流除尘器之一或者部分或全部的串联组合。根据烟气原始浓度和净化指标要求进行增加或减少洗涤工艺级数，即可以省略文丘里除尘器、喷雾导向分离除尘器或喷雾旋流除尘器中的一个或两个。另外，在图1中，多孔板分离器和斜条式分离器在一些场合也可以只保留一个。

回到图1，根据本发明的除雾霾净化系统在工作时，锅炉烟气自净化系统进口烟道段8进入到文丘里除尘器1时，气速加大喷雾装置密集喷射水剂与烟气混合，使烟气降温，灰尘受湿增重加大后进入沉降室7，此时烟速降至＜2m/s，相当于一级风，受湿的大灰尘在低速下沉降。

进入沉降室7的烟气低速流动至喷雾导向分离器2，由喷雾装置2.2再次喷射水剂使中等颗粒的灰尘再次受湿流向喷雾导向板2.1，使中等颗粒灰尘向下流动，受惯性势能向下沉淀，通过控制喷雾装置2.2的水量，同时将粘附在导向板2.1上的灰尘冲掉。

烟气经过导向分离器2后，进入除尘器3的烟气进口10，烟气切线向进入旋风分离筒，筒中间再由喷雾装置旋向喷入水剂，使较细颗粒的灰尘作高速旋转产生离心力抛向筒边，沿筒壁的水流下沉至底部排出，烟气由旋风分离器3的上部烟气出口流出。

烟气流向中部时向下进入烟气进口11，再进入喷淋脱硫器4，进行以脱硫脱氮为主的深度净化处理。多孔板分离器4.1上部的药液喷淋装置4.3进入的补充新鲜药液，新鲜药液与烟气混合后共同高速进入斜孔4.2，使其充分接触烟气中的二氧化硫和氮氧化物，使其生成亚硫酸钙、硝硫钙等产物，在水流下下沉，进入烟气出口，烟气与硫、硝产物共同进入斜条式分离器5烟气进口，在叉布的斜条分离器5中进行二次脱硫脱硝和气水分离，其中流下的水与产物一同下沉到底部，排出斜条分离器5，烟气由斜条分离器的烟气出口排出，此时的烟气比较干净，但还有大量的水雾与极小颗粒的雾霾。

烟气流入尾部时，带有大量水雾及霾的烟气进入除雾霾装置的烟气进口13，在除雾霾装置6中进行水雾及霾的分离，烟气通过填充材料后，其水雾及灰霾已净化至微米（μm）级，由除雾霾烟气出口排入烟囱。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，例如在前述实施例中，不同的填充材料可以混合使用；还有除雾霾装置不限于适合于前述实施例的组合净化系统，还可以直接加装在现有的净化系统的末端，也可以起到减少污染物排放的作用。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.除雾霾装置，其特征在于，包括烟气通道和烟气通道中的填充材料，所述填充材料包括软纤维元件或细丝元件，所述软纤维元件包括在上下方向弯曲延伸的软纤维线，所述细丝元件包括呈发散状的细丝，所述填充材料密布在该烟气通道内以使烟气流经填充材料才能排出并且烟气内的细尘由所述填充材料吸附或阻挡。

2.如权利要求1所述的除雾霾装置，其特征在于，所述软纤维元件包括在烟气通道内设置的丝架，软纤维线布置在该丝架上。

3.如权利要求2所述的除雾霾装置，其特征在于，丝架包括在竖直面内纵横交错搭接的丝线，软纤维线在上下方向固定在该丝架上，并且局部的丝线向横向移动以使软纤维线变成弯曲状。

4.如权利要求2所述的除雾霾装置，其特征在于，丝架包括在竖直面内纵横交错搭接的丝线，软纤维线在上下方向固定在该丝架上，丝架整体呈圆柱状并被螺旋方向拧动，以使软纤维线弯曲。

5.如权利要求1所述的除雾霾装置，其特征在于，细丝元件包括球体，细丝自球体向外呈辐射状分布，多个细丝元件放置在该烟气通道内。

6.如权利要求1所述的除雾霾装置，其特征在于，细丝元件包括细长体，细丝自细长体径向伸出，多个细丝元件放置在该烟气通道内。

7.除雾霾组合净化系统，其特征在于包括在一个烟气流动过程中串联的湿式除尘器、喷淋脱硫器以及权利要求1至6中任一项所述的除雾霾装置。

8.如权利要求7所述的除雾霾组合净化系统，其特征在于，所述湿式除尘器是低阻文丘里除尘器、喷雾导向分离除尘器或喷雾旋流除尘器之一或者部分或全部的串联组合，所述喷雾导向分离除尘器包括喷雾导向板和喷雾装置，多个喷雾导向板在上下方向间隔设置，参照烟气流动方向，喷雾导向板设置在喷雾装置的后方以使在烟气流动时受喷雾装置增湿的烟尘定向沉淀。

9.如权利要求7所述的除雾霾组合净化系统，其特征在于，喷淋脱硫器包括药液喷淋装置以及设置在药液喷淋装置下方的分离器，所述分离器选自多孔板分离器或者斜条式分离器或者二者的组合，多孔板分离器包括孔板，斜条式分离器包括倾斜密布的细管或细丝。

10.如权利要求9所述的除雾霾组合净化系统，其特征在于，所述孔板上的孔为斜孔。