CN103949127B - 烟道内嵌式湿式电除尘器及其电除尘方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟道内嵌式湿式电除尘器及其电除尘方法。目前还没有一种结构设计合理，占用空间小的湿式电除尘器及其电除尘方法。本发明的烟道内嵌式湿式电除尘器包括灰斗、旋风除湿器和烟道，其特点是：还包括除尘模块、排水管道和升压泵，所述除尘模块包括模块本体、喷淋冲洗水装置和若干个除尘单元，模块本体嵌入式安装在烟道内，喷淋冲洗水装置安装在模块本体的一侧；每个除尘单元均包括数根放电阴极线和数块收尘阳极板，数根放电阴极线和数块收尘阳极板均安装在模块本体中，收尘阳极板均呈倾斜状结构，一根放电阴极线和一块收尘阳极板交替排列，且相邻两块收尘阳极板之间的夹角为60度。本发明的比集尘面积大，占用空间小。

Description

烟道内嵌式湿式电除尘器及其电除尘方法

技术领域

本发明涉及一种湿式电除尘器及其电除尘方法，尤其是涉及一种烟道内嵌式湿式电除尘器及其电除尘方法，主要用于燃煤火电厂中，属于大气污染控制技术领域。

背景技术

在燃煤火电厂，常用的除尘设备是电除尘器。电除尘器虽然能去除大部分粉尘，但对PM10和PM2.5的去除率很低，主要原因是颗粒太小，不易荷电，而且电除尘器振打清灰容易引起二次扬尘，造成二次污染。对此，国内外学者进行了大量研究，并申请了若干专利，然而能应用于工业中的很少，即使有已产生工业应用实例的技术也在应用过程中出现了诸多问题。

在已有的研究成果中，湿式电除尘器的成效尤为显著，并公布了多项国家专利，但现有的湿式电除尘器无一例外都采用卧式、立式或脱硫塔内一体式的布置方式，卧式和立式的布置方式占地面积大，而对于老机组改造项目，缺乏相应的布置空间，使得湿式电除尘器技术的应用受阻；而脱硫塔内一体式的布置方式虽然解决了占地面积大的问题，但是原有吸收塔的承重量及地基的荷载能力又成为其应用的制约因素，并且脱硫塔内一体式布置的烟气流速难以控制，施工难度大，维护不便。

现在也有一些相对较好的湿式电除尘器，如公开日为2013年07月10日，公开号为CN103191832A的中国专利中，公开了一种复式卧式湿式电除尘器，该复式卧式湿式电除尘器包括壳体、进口喇叭、出口喇叭、除尘单元、灰斗，所述的除尘单元包括阳极系统、阴极系统、喷淋清洗系统，所述的除尘单元为垂直叠加的两个或两个以上多层结构；所述的除尘单元间设置有灰水隔离装置，阴极系统的阴极框架悬挂于除尘单元所在层的壳体的顶梁上；由于阴极系统的阴极框架悬挂于除尘单元所在层的壳体的顶梁上，除尘效果较差。又如公开日为2013年06月12日，公开号为CN202983890U的中国专利中，公开了一种湿式静电除尘器，该湿式静电除尘器包括阳极板、阴极线和清灰装置；所述清灰装置包括与所述除尘器的供水装置连接的多个喷水管，多个所述喷水管设置于所述除尘器的阳极板上方，所述喷水管在靠近所述阳极板的一侧设有喷孔，以使所述喷水管向所述阳极板顶端喷射水流，所述清灰装置的所述喷水管设于所述阳极板上方，该湿式静电除尘器的结构较为复杂。

综上所述，目前还没有一种结构设计合理，比集尘面积大，占用空间小，能够解决布置空间不足问题的湿式电除尘器及其电除尘方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，比集尘面积大，占用空间小，能够解决布置空间不足问题的烟道内嵌式湿式电除尘器及其电除尘方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该烟道内嵌式湿式电除尘器包括灰斗、旋风除湿器和烟道，所述旋风除湿器安装在烟道的出口，其结构特点在于：还包括除尘模块、排水管道和升压泵，所述除尘模块包括模块本体、喷淋冲洗水装置和若干个除尘单元，所述模块本体嵌入式安装在烟道内，所述烟道中的烟气从模块本体的一侧直接进入除尘模块，并从模块本体的另一侧流出除尘模块，所述喷淋冲洗水装置安装在模块本体的一侧，该喷淋冲洗水装置的冲洗水喷淋方向与烟道内的烟气流动方向一致；每个除尘单元均包括数根放电阴极线和数块收尘阳极板，所述数根放电阴极线和数块收尘阳极板均安装在模块本体中，该数根放电阴极线和数块收尘阳极板的布置方向均和烟道内的烟气流动方向一致，收尘阳极板均呈倾斜状结构，在同一个除尘单元中，一根放电阴极线和一块收尘阳极板交替排列，相邻两块收尘阳极板之间存在间距，且相邻两块收尘阳极板之间的夹角为60度，在同一个除尘单元的截面中，放电阴极线到相邻两块收尘阳极板的四个端点的距离均相等；所述灰斗安装在除尘模块的底部，所述排水管道的两端分别连接在灰斗和旋风除湿器上，所述升压泵安装在排水管道上。由此使得本发明的结构设计合理，比集尘面积大，占用空间小，适用面广，既可以布置在水平烟道内，又可以布置在竖直烟道内。

作为优选，本发明所述旋风除湿器包括上升筒、旋风除湿器冲洗水装置、旋风筒和集水槽，所述上升筒安装在旋风筒的顶部，所述集水槽安装在旋风筒的底部，所述旋风除湿器冲洗水装置安装在旋风筒内，所述排水管道的两端分别连接在灰斗和旋风除湿器冲洗水装置上。

作为优选，本发明所述旋风除湿器中烟气入口的面积为模块本体中烟气出口的面积的1/2-2/3，通过减小面积来提高烟气流速，增加湿烟气中雾滴之间的碰撞频率，使湿烟气中的雾滴凝结后撞击在旋风除湿器的内壁，并沿内壁流出旋风除湿器。

作为优选，本发明所述收尘阳极板采用石墨材质，该收尘阳极板的表面附有一层耐腐蚀碳纳米材料。

作为优选，本发明所述放电阴极线为金属铅电极。

作为优选，本发明上下相邻的两个除尘单元中，上下相邻的两根放电阴极线之间对齐，上下相邻的两块收尘阳极板之间对齐。

作为优选，本发明所述放电阴极线为尖刺型结构，并对尖刺部位进行锐化处理，在除尖刺部位以外的不放电区域附有一层耐腐蚀纳米材料。

作为优选，本发明所述尖刺型结构为芒刺型或鱼骨型。

一种烟道内嵌式湿式电除尘器的电除尘方法，其特点在于：包括如下步骤：含尘烟气进入烟道并沿烟道流动，接通电源后，在整个除尘模块内形成多个放电通道，由于各放电阴极线之间存在间距，所有各放电通道沿烟气流动方向并联，在与烟气流动方向相垂直的方向上相互连通；含尘烟气进入除尘模块，含尘烟气中的粉尘颗粒荷电后受电场力作用向收尘阳极板移动，并在收尘阳极板表面凝聚，然后随水膜滑落后进入灰斗；净化粉尘后的烟气含湿量高，通过烟道进入旋风除湿器进行气水分离，气水分离后的净烟气排入下游烟道，从而达到了整个湿式电除尘器除尘和除湿的目的；喷淋冲洗水装置为间歇式运行状态，非冲洗状态下由水膜将收尘阳极板上的粉尘携带至灰斗，喷淋状态下冲洗水的喷淋方向平行于烟气流动方向，直至冲刷到收尘阳极板的末端位置，不存在冲洗死角，最终冲洗水携带粉尘进入灰斗；灰斗中的灰水通过升压泵经由排水管道输送至旋风除湿器，由旋风除湿器冲刷内壁后排出，并输送至脱硫塔，无废水外排。由此使得本发明能有效提高亚微米级粉尘颗粒的去除效率，从而使烟囱入口粉尘达标排放。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、在同一个除尘单元中，相邻两块收尘阳极板之间的夹角为60度，即相邻两块收尘阳极板采用类似“V”字形或者倒“V”字形的结构布置方式，比集尘面积大，占用空间小，解决了收尘集布置空间不足的问题；2、收尘阳极板和放电阴极线均进行碳纳米技术处理，解决了收尘极板水膜不均、积灰、清灰不净以及放电极积灰的难题；3、利用石墨做收尘极板，大大减轻了湿式电除尘器的重量，减小了烟道荷载，提高了设备的安全性；4、旋风除湿器具有烟气除湿的功能，大大降低系统水汽损失；5、喷淋冲洗水装置平行烟气流动方向布置，具有烟气整流功能，并且喷淋水雾易在阳极板上形成水膜，便于清灰；6、采用冲洗水回用方式，实现废水零排放；7、模块化装置、内嵌式安装方式能有效提高设备的拆装效率。

本发明中的烟道内嵌式湿式电除尘器采用模块化结构，即湿式电除尘器是一种模块化装置，笼式结构，采用内嵌式安装方式。本发明中相邻两块收尘阳极板采用类似“V”字形或者倒“V”字形的结构布置方式，相邻两块收尘阳极板之间夹角为60°，两极板最短间距根据不影响收尘效果的前提确定，便于冲洗水收集。旋风除湿器进口烟道进行变径处理，截面积约为湿式电除尘器出口烟道截面积的约1/2~2/3倍。收尘阳极板采用石墨阳极板，极板表面进行碳纳米技术处理，在不影响极板导电性能的前提下使阳极板表面附着一层耐腐蚀碳纳米材料。喷淋冲洗水装置布置在湿式电除尘器进口处，与“V”字形或者倒“V”字形的相邻两块收尘阳极板呈等边三角形布置，并具有一定的整流功能。

附图说明

图1是本发明实施例中烟道内嵌式湿式电除尘器的主视结构示意图。

图2是本发明实施例中烟道内嵌式湿式电除尘器的侧视结构示意图。

图3是本发明实施例中除尘单元的截面结构示意图。

图4是图3的俯视结构示意图。

图5是本发明实施例中相邻两块收尘阳极板之间呈60度夹角的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图5，本实施例中的烟道内嵌式湿式电除尘器包括灰斗4、旋风除湿器5、烟道7、除尘模块、排水管道41和升压泵42，其中，旋风除湿器5包括上升筒51、旋风除湿器冲洗水装置52、旋风筒53和集水槽54，上升筒51安装在旋风筒53的顶部，集水槽54安装在旋风筒53的底部，旋风除湿器冲洗水装置52安装在旋风筒53内，该旋风除湿器5安装在烟道7的出口。

本实施例中的除尘模块包括模块本体8、喷淋冲洗水装置3和若干个除尘单元，模块本体8嵌入式安装在烟道7内，烟道7中的烟气从模块本体8的一侧直接进入除尘模块，并从模块本体8的另一侧流出除尘模块。本实施例中的喷淋冲洗水装置3安装在模块本体8的一侧，该喷淋冲洗水装置3的冲洗水喷淋方向与烟道7内的烟气流动方向一致。

本实施例中的每个除尘单元均包括数根放电阴极线1和数块收尘阳极板2，数根放电阴极线1和数块收尘阳极板2均安装在模块本体8中，该数根放电阴极线1和数块收尘阳极板2的布置方向均和烟道7内的烟气流动方向一致。本实施例中的收尘阳极板2均呈倾斜状结构，在同一个除尘单元中，一根放电阴极线1和一块收尘阳极板2交替排列，相邻两块收尘阳极板2之间存在间距，且相邻两块收尘阳极板2之间的夹角β为60度。在同一个除尘单元的截面中，放电阴极线1到相邻两块收尘阳极板2的四个端点的距离均相等，即放电阴极线1到一块收尘阳极板2的两端的距离相等，该放电阴极线1到另一块收尘阳极板2的两端的距离也相等，且放电阴极线1到一块收尘阳极板2的两端的距离和放电阴极线1到另一块收尘阳极板2的两端的距离相等，这里所述的一块收尘阳极板2和另一块收尘阳极板2是相邻的。

本实施例中的灰斗4安装在除尘模块的底部，排水管道41的两端分别连接在灰斗4和旋风除湿器5的旋风除湿器冲洗水装置52上，升压泵42安装在排水管道41上。本实施例中的旋风除湿器5中烟气入口的面积为模块本体8中烟气出口的面积的1/2-2/3，通过减小面积来提高烟气流速，增加湿烟气中雾滴之间的碰撞频率，使湿烟气中的雾滴凝结后撞击在旋风除湿器5的内壁，并沿内壁流出旋风除湿器5。

本实施例中的收尘阳极板2采用石墨材质，该收尘阳极板2的表面附有一层耐腐蚀碳纳米材料，放电阴极线1为金属铅电极，该放电阴极线1为尖刺型结构，并对尖刺部位进行锐化处理，在除尖刺部位以外的不放电区域附有一层耐腐蚀纳米材料，尖刺型结构通常为芒刺型或鱼骨型。在上下相邻的两个除尘单元中，上下相邻的两根放电阴极线1之间对齐，上下相邻的两块收尘阳极板2之间对齐。本发明中的收尘阳极板2进行纳米技术处理时，所用的碳纳米技术为常规碳纳米技术。

本实施例中采用烟道内嵌式湿式电除尘器的电除尘方法包括如下步骤：含尘烟气进入烟道7并沿烟道7流动，接通电源后，在整个除尘模块内形成多个放电通道，由于各放电阴极线1之间存在间距，所有各放电通道沿烟气流动方向并联，在与烟气流动方向相垂直的方向上相互连通；含尘烟气进入除尘模块，含尘烟气中的粉尘颗粒荷电后受电场力作用向收尘阳极板2移动，并在收尘阳极板2表面凝聚，然后随水膜滑落后进入灰斗4；净化粉尘后的烟气含湿量高，通过烟道7进入旋风除湿器5进行气水分离，气水分离后的净烟气排入下游烟道，从而达到了整个湿式电除尘器除尘和除湿的目的；喷淋冲洗水装置3为间歇式运行状态，非冲洗状态下由水膜将收尘阳极板2上的粉尘携带至灰斗4，喷淋状态下冲洗水的喷淋方向平行于烟气流动方向，直至冲刷到收尘阳极板2的末端位置，不存在冲洗死角，最终冲洗水携带粉尘进入灰斗4；灰斗4中的灰水通过升压泵42经由排水管道41输送至旋风除湿器5，由旋风除湿器5冲刷内壁后排出，并输送至脱硫塔，无废水外排。

本发明可以在金属材质的模块本体8内，布置若干组放电阴极线1和收尘阳极板2，相邻两块收尘阳极板2可以采用类似“V”字形或者倒“V”字形的结构布置方式，相邻两块收尘阳极板2之间夹角为60°，并且相互间存在有效间距，放电阴极线1通常布置在收尘阳极板2呈等边三角形的重心点位置。当然，本发明中所说的相邻两块收尘阳极板2采用类似“V”字形或者倒“V”字形的结构中，“V”字形的底部以及倒“V”字形的顶部均是没有闭合的，即相邻两块收尘阳极板2之间存在间距。放电阴极线1与收尘阳极板2平行于烟气流方向布置，布置方式为“-阳极-阴极-阳极-”或“-阴极-阳极-阴极-”。喷淋冲洗水装置3布置在湿式电除尘器入口处，采用间歇式喷水运行方式，冲洗水喷淋方向平行于烟气流方向。灰斗4布置在湿式电除尘器底部，用于收集喷淋冲洗下来的灰水。湿式电除尘器净化过的烟气流经过烟道7进入旋风除湿器5，高湿烟气在旋风除湿器中高速旋转，气水分离后，净烟气通过上升筒51进入下游烟道，分离出来的液体（包含部分固体物）经旋风筒53内壁流入集水槽54，然后由集水槽排水管输送至脱硫塔。灰斗4收集的灰水经排水管道41、由升压泵42提供动力，将灰水输送至旋风除湿器冲洗水装置52，用于冲洗旋风筒53内壁。喷淋冲洗水装置3可以布置在湿式电除尘器进口处，与“V”字形收尘阳极板2呈等边三角形布置，并具有一定的整流功能。

如附图5所示，本实施例中的相邻两块收尘阳极板2之间呈60度夹角，每块收尘阳极板2与水平面之间的夹角也为60度。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种烟道内嵌式湿式电除尘器，包括灰斗、除尘模块和烟道，所述除尘模块包括模块本体和喷淋冲洗水装置，所述模块本体嵌入式安装在烟道内，所述烟道中的烟气从模块本体的一侧直接进入除尘模块，并从模块本体的另一侧流出除尘模块，所述喷淋冲洗水装置安装在模块本体的一侧，该喷淋冲洗水装置的冲洗水喷淋方向与烟道内的烟气流动方向一致；其特征在于：所述烟道内嵌式湿式电除尘器还包括旋风除湿器、排水管道和升压泵，所述旋风除湿器安装在烟道的出口，所述除尘模块还包括若干个除尘单元，每个除尘单元均包括数根放电阴极线和数块收尘阳极板，所述数根放电阴极线和数块收尘阳极板均安装在模块本体中，该数根放电阴极线和数块收尘阳极板的布置方向均和烟道内的烟气流动方向一致，收尘阳极板均呈倾斜状结构，在同一个除尘单元中，一根放电阴极线和一块收尘阳极板交替排列，相邻两块收尘阳极板之间存在间距，且相邻两块收尘阳极板之间的夹角为60度，在同一个除尘单元的截面中，放电阴极线到相邻两块收尘阳极板的四个端点的距离均相等；所述灰斗安装在除尘模块的底部，所述排水管道的两端分别连接在灰斗和旋风除湿器上，所述升压泵安装在排水管道上。

2.根据权利要求1所述的烟道内嵌式湿式电除尘器，其特征在于：所述旋风除湿器包括上升筒、旋风除湿器冲洗水装置、旋风筒和集水槽，所述上升筒安装在旋风筒的顶部，所述集水槽安装在旋风筒的底部，所述旋风除湿器冲洗水装置安装在旋风筒内，所述排水管道的两端分别连接在灰斗和旋风除湿器冲洗水装置上。

3.根据权利要求1所述的烟道内嵌式湿式电除尘器，其特征在于：所述旋风除湿器中烟气入口的面积为模块本体中烟气出口的面积的1/2-2/3，通过减小面积来提高烟气流速，增加湿烟气中雾滴之间的碰撞频率，使湿烟气中的雾滴凝结后撞击在旋风除湿器的内壁，并沿内壁流出旋风除湿器。

4.根据权利要求1或2或3所述的烟道内嵌式湿式电除尘器，其特征在于：所述收尘阳极板采用石墨材质，该收尘阳极板的表面附有一层耐腐蚀碳纳米材料。

5.根据权利要求1或2或3所述的烟道内嵌式湿式电除尘器，其特征在于：所述放电阴极线为金属铅电极。

6.根据权利要求1或2或3所述的烟道内嵌式湿式电除尘器，其特征在于：上下相邻的两个除尘单元中，上下相邻的两根放电阴极线之间对齐，上下相邻的两块收尘阳极板之间对齐。

7.根据权利要求1或2或3所述的烟道内嵌式湿式电除尘器，其特征在于：所述放电阴极线为尖刺型结构，并对尖刺部位进行锐化处理，在除尖刺部位以外的不放电区域附有一层耐腐蚀纳米材料。

8.根据权利要求7所述的烟道内嵌式湿式电除尘器，其特征在于：所述尖刺型结构为芒刺型或鱼骨型。

9.一种采用如权利要求1-8任一权利要求所述的烟道内嵌式湿式电除尘器的电除尘方法，其特征在于：包括如下步骤：含尘烟气进入烟道并沿烟道流动，接通电源后，在整个除尘模块内形成多个放电通道，由于各放电阴极线之间存在间距，所有各放电通道沿烟气流动方向并联，在与烟气流动方向相垂直的方向上相互连通；含尘烟气进入除尘模块，含尘烟气中的粉尘颗粒荷电后受电场力作用向收尘阳极板移动，并在收尘阳极板表面凝聚，然后随水膜滑落后进入灰斗；净化粉尘后的烟气含湿量高，通过烟道进入旋风除湿器进行气水分离，气水分离后的净烟气排入下游烟道，从而达到了整个湿式电除尘器除尘和除湿的目的；喷淋冲洗水装置为间歇式运行状态，非冲洗状态下由水膜将收尘阳极板上的粉尘携带至灰斗，喷淋状态下冲洗水的喷淋方向平行于烟气流动方向，直至冲刷到收尘阳极板的末端位置，不存在冲洗死角，最终冲洗水携带粉尘进入灰斗；灰斗中的灰水通过升压泵经由排水管道输送至旋风除湿器，由旋风除湿器冲刷内壁后排出，并输送至脱硫塔，无废水外排。