CN104384023A - 一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置及其方法。装置内部按照烟气流动方向依次设置有双相整流凝变系统、自动在线冲洗系统、阴极系统、刚性细颗粒物阳极收尘系统和集液槽。双相整流凝变系统设置在烟气入口处，为由纵向管道和横向管道相互交叉连通形成的网格状格栅，格栅设置为单层或者多层，管道内流动有冷却介质，管道上设有冷却介质进口和出口；自动在线冲洗系统包括依次连接的凹凸多孔收集槽、收集液储罐、输送泵、阀门和喷嘴；刚性细颗粒物阳极收尘系统位于喷嘴的下方，集液槽设置在净化装置的底部。本发明利用整流凝变系统大大改善了气流分布的均匀性，通过水汽相变凝结，消除烟囱冒“白烟”现象，提高了整个装置的捕集性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置及其净化方法，属于电力行业环境保护领域。
背景技术
据统计，我国的燃煤电厂95％以上采用静电除尘器。众所周知，正常运行工况下除尘效率可达到99％，但是对于细颗粒烟尘去除能力非常有限。湿法脱硫塔后细颗粒烟尘和少量浆液雾化的超细液滴，使用现有除雾器根本不能捕捉，并随烟气进入净烟道及烟囱；部分含超细浆液雾滴迁移过程中转化为气溶胶或凝聚成大雾滴，经烟囱排放后形成“白烟”，甚至在厂区附近沉降形成“石膏雨”，也给周边生态环境和居民生活带来了不利影响。燃煤电站烟气深度净化技术可有效解决困扰电厂的烟尘不达标、石膏雨等难题，同时对前体污染物包括三氧化硫、二氧化硫、氮氧化物及氨等和重金属汞具有协同控制效果，具有重要的现实意义。
湿式电除尘器除尘原理与干式除尘器除尘原理类似，湿式静电除尘脱除的对象由粉尘和雾滴组成，由于雾滴与粉尘的物理特性存在差别，其工作原理也有所差异。从原理上来讲，首先由于水滴的存在对电极放电产生了影响，要形成发射离子，金属电极中的自由电子必须获得足够的能量，才能克服电离能而越过表面势垒成为发射电子。让电极表面带水是降低表面势垒的一种有效措施。水覆盖金属表面后，将原来的“金属一空气”界面分割成“金属一水”界面和“水一空气”界面，后两种界面的势垒比前一种界面的势垒低很多。这样，金属表面带水后，将原来的高势垒分解为两种低势垒，大大削弱表面势垒对自由电子的阻碍作用，使电子易于发射。另外，水中的多种杂质离子在电场作用下，也易越过表面势垒而成为发射离子。这些都改变了电极放电效果，使之能在低电压下发生电晕放电。
一般而言，湿式静电除尘器布置在湿法脱硫之后，由于燃煤电厂绝大部分已经安装了湿式脱硫装置，大多数电厂湿式静电除尘项目属于改造项目，受限于场地、空间等。如何优化烟气在湿式静电除尘装置中的气流分布，以降低系统的压降是湿式静电除尘技术中的难点。另外，湿式静电除尘技术中涉及水冲洗系统，如何收集脱硫后湿烟气中的水气作为湿式静电除尘装置自动在线冲洗水源是该领域研究的热点课题之一。
水汽相变原理是在过饱和蒸汽环境中，蒸汽以颗粒为凝结核发生相变凝结，首先经历异质核化过程，在颗粒上生成液体晶核，之后蒸汽在核化颗粒表面发生相变凝结。在蒸汽相变凝结过程中，首先是最接近颗粒的蒸汽分子聚集在核化颗粒表面，使在颗粒表面区域内的蒸汽分子浓度降低，周围高浓度区的蒸汽分子向该区域补充，促进凝结持续进行；同时，凝结潜热使凝结液滴温度升高，而热量又会向气体介质输送，从而影响凝结过程。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中烟气除尘装置存在的不足，提供一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，将水冲洗系统、水收集系统和气体分布整流系统集成于一体，能改善气流分布的均匀性，利用水汽相变收集烟气中的水作为在线冲洗系统水源，提高了除尘性能，实现了自动在线冲洗的目的。本发明的另外一个目的是提供利用该装置的净化方法。
本发明装置采用的具体技术方案如下：
一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，装置内部按照烟气流动方向依次设置有双相整流凝变系统、自动在线冲洗系统、阴极系统、刚性细颗粒物阳极收尘系统和集液槽；所述双相整流凝变系统设置在烟气入口处，为由纵向管道和横向管道相互交叉连通形成的网格状格栅，格栅设置为单层或者多层，管道内流动有冷却介质，管道上设有冷却介质进口和冷却介质出口；所述自动在线冲洗系统包括依次连接的凹凸多孔收集槽、收集液储罐、输送泵、阀门和喷嘴；所述刚性细颗粒物阳极收尘系统位于喷嘴的下方，所述集液槽设置在净化装置的底部。
所述双相整流凝变系统的网格状格栅采用固定梁固定在净化装置内；所述冷却介质进口和冷却介质出口处均设有阀门。
进一步地，所述横向管道、纵向管道和固定梁的材质均为不锈钢材质。
所述刚性细颗粒物阳极收尘系统包括刚性收尘板和支撑梁，支撑梁位于刚性收尘板下方，并焊接在烟气深度净化装置本体上。
进一步地，所述刚性收尘板呈阶梯设置，其材质为不锈钢、玻璃钢或者纤维织物。
所述凹凸多孔收集槽设置在网格状格栅的下方，呈圆锥型，收集槽的斜板表面为凹凸结构，凸起的顶部设置烟气导流通孔。
进一步地，所述收集槽的出口通过具有一定倾斜角度的水管与收集液储罐连接。
所述喷嘴的材质为不锈钢，多个喷嘴排列形成喷淋层。
本发明利用上述一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置的净化方法，具体步骤包括：湿烟气进入所述双相整流凝变系统，烟气在网格状的整流格栅外部流动，均匀烟气的流场分布，同时冷却介质在整流格栅内部流动，烟气中的水汽由于冷却介质换热，降低了烟气温度和水蒸气饱和度，使得水蒸气在细颗粒物表面相变凝聚，促进了细颗粒物的迁移运动；所述凹凸多孔收集槽收集凝聚的水汽作为自动在线冲洗系统的冲洗水源；气流分布得到改善后的烟气通过刚性细颗粒物阳极收尘系统，在收尘系统的阳极收尘板内，与阴极系统相连接的阴极线放电，使得烟气中的水滴、烟尘和其他一些细颗粒物带电，在电场力的作用下向阳极移动，由静电力被阳极收尘板捕集，阳极收尘板表面形成一层连续水膜，收集下来的烟尘随水膜重力自流至下部集液槽，集液槽将收集液通过地沟或者地坑液下泵排至废水处理系统综合处理，而净烟气通过净烟道由烟囱达标排放。
本发明相比现有技术具有如下优点：
(1)本发明的双相整流凝变系统使水汽在细颗粒物表面凝结，并同时产生热泳和扩散泳作用，促进细颗粒的迁移运动，增加相互碰撞接触几率，使0.1-1μm的气溶胶态、液态或固态粒子凝聚长大，利于进一步提高细颗粒物、液滴、HCl、SO3等污染物的捕集的性能，大大节约了改造投资和维护运行成本，在实现烟尘超低排放的同时，解决多污染物协同控制难题。
(2)网格状的双相整流凝变系统大大改善了气流分布的均匀性。
(3)巧妙利用水汽相变技术实现节水目的，消除烟囱冒“白烟”现象.
(4)利用特殊结构的收集槽，将收集的水作为湿式静电装置的冲洗系统水来源，实现自动在线冲洗功能。
(5)自动在线冲洗系统的水源来自双相整流凝变系统，可以实现在不停机的条件下实现在线冲洗，防止阳极收尘板结垢。
(6)本发明整个净化方法流程简单，净化效果良好，可实际应用在各燃煤电站中。
附图说明
图1为本发明一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置的结构示意图；
图2为双相整流凝变装置的侧视图；
图3为凹凸多孔收集槽的结构详图。
图中：1-原烟气，2-净烟气，3-双相整流凝变装置，4-阴极系统，5-刚性细颗粒物阳极收尘板，6-集液槽，7-净烟道，8-自动在线冲洗装置，9-凹凸多孔收集槽，10-纵向管道，11-横向管道，12-中间固定梁，13-1阀门，13-2阀门，14-收集液储罐，15-输送泵，16-烟气导流通孔，17-收集槽斜板，18-收集液管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1所示，原烟气1进入双相整流凝变装置3，双相整流凝变装置3由纵向管道10和横向管道11相互交叉连接固定，呈多个相互整齐排列连通的网格格栅，格栅中间用固定梁12固定(见图2所示)。冷却介质在模块化整流格栅内部流动，烟气在整流格栅外部流动。烟气在经过模块化整流格栅装置后，改善了烟气气流分布，使得烟气分布达到理想效果。同时烟气中的水汽由于冷却介质换热，在细颗粒物表面相变凝聚，促进了细颗粒物的迁移运动，提高了细颗粒物的捕集性能。通过凹凸多孔收集槽9收集凝聚的水汽作为自动在线冲洗装置8的水源，实现了节水的目的。经过双向整流凝变后的烟气通过凹凸多孔收集槽9上面设置的烟气导流通孔16(见图3)进一步改善气流分布，然后通过刚性细颗粒物阳极收尘板5，在刚性细颗粒物阳极收尘板5内，与阴极系统4相连接的阴极线放电，使得烟气中的水滴、烟尘等细颗粒物带电，在电场力的作用下向阳极移动，由静电力被刚性细颗粒物阳极收尘板5捕集，集液槽6收集刚性细颗粒物收集装置捕集的水滴和烟尘，净烟气2通过净烟道7由烟囱达标排放。
阴极系统4主要包括阴极线、上下部的吊挂装置、绝缘箱。
凹凸多孔收集槽9的结构如图3所示，收集槽的斜板17表面为凹凸结构，凸起顶部设置烟气导流通孔16，双向整流凝变得到的水通过圆锥型收集槽斜板17汇流，再经过收集液管道18汇集于收集液储罐14，经过双向整流凝变后的烟气经由烟气导流通孔16进入刚性细颗粒物阳极收尘板5。
自动在线冲洗装置8包括收集液储罐14、水管、输送泵15、喷嘴和阀门13-1，多个喷嘴排列形成喷淋层，凹凸多孔收集槽9的出口为倾斜一定角度的水管与收集液储罐14连接，收集液通过输送泵15，经由阀门13-1输送至喷淋层的喷嘴冲洗刚性细颗粒物阳极收尘板5。其中水管和喷嘴的材质采用双相不锈钢2205。自动在线冲洗装置8的水源来自双相整流凝变装置3，可以实现在不停机的条件下定期在线冲洗，防止刚性细颗粒物阳极收尘板5结垢。
刚性细颗粒物阳极收尘板5为刚性材质，可以为不锈钢、玻璃钢或者纤维织物，抗腐蚀性好。正常运行时，刚性阳极收尘板5表面形成一层连续水膜，收集下来的烟尘随水膜重力自流至下部集液槽6，实现在线清灰，从而使烟气净化。集液槽6将收集液通过地沟或者地坑液下泵排至废水处理系统综合处理。
Claims (9)
1.一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，其特征在于，装置内部按照烟气流动方向依次设置有双相整流凝变系统、自动在线冲洗系统、阴极系统、刚性细颗粒物阳极收尘系统和集液槽；所述双相整流凝变系统设置在烟气入口处，为由纵向管道和横向管道相互交叉连通形成的网格状格栅，格栅设置为单层或者多层，管道内流动有冷却介质，管道上设有冷却介质进口和冷却介质出口；所述自动在线冲洗系统包括依次连接的凹凸多孔收集槽、收集液储罐、输送泵、阀门和喷嘴；所述刚性细颗粒物阳极收尘系统位于喷嘴的下方，所述集液槽设置在净化装置的底部。
2.根据权利要求1所述的一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，其特征在于，所述双相整流凝变系统的网格状格栅采用固定梁固定在净化装置内；所述冷却介质进口和冷却介质出口处均设有阀门。
3.根据权利要求2所述的一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，其特征在于，所述横向管道、纵向管道和固定梁的材质均为不锈钢材质。
4.根据权利要求1所述的一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，其特征在于，所述刚性细颗粒物阳极收尘系统包括刚性收尘板和支撑梁，支撑梁位于刚性收尘板下方，并焊接在烟气深度净化装置本体上。
5.根据权利要求4所述的一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，其特征在于，所述刚性收尘板呈阶梯设置，其材质为不锈钢、玻璃钢或者纤维织物。
6.根据权利要求1所述的一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，其特征在于，所述凹凸多孔收集槽设置在网格状格栅的下方，呈圆锥型，收集槽的斜板表面为凹凸结构，凸起的顶部设置烟气导流通孔。
7.根据权利要求6所述的一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，其特征在于，所述收集槽的出口通过具有一定倾斜角度的水管与收集液储罐连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置，其特征在于，所述喷嘴的材质为不锈钢，多个喷嘴排列形成喷淋层。
9.利用如权1所述一种用于大型燃煤电站烟气深度净化装置的净化方法，其特征在于，具体步骤包括：湿烟气进入所述双相整流凝变系统，烟气在网格状的整流格栅外部流动，均匀烟气的流场分布，同时冷却介质在整流格栅内部流动，烟气中的水汽由于冷却介质换热，降低了烟气温度和水蒸气饱和度，使得水蒸气在细颗粒物表面相变凝聚，促进了细颗粒物的迁移运动；所述凹凸多孔收集槽收集凝聚的水汽作为自动在线冲洗系统的冲洗水源；气流分布得到改善后的烟气通过刚性细颗粒物阳极收尘系统，在收尘系统的阳极收尘板内，与阴极系统相连接的阴极线放电，使得烟气中的水滴、烟尘和其他一些细颗粒物带电，在电场力的作用下向阳极移动，由静电力被阳极收尘板捕集，阳极收尘板表面形成一层连续水膜，收集下来的烟尘随水膜重力自流至下部集液槽，集液槽将收集液通过地沟或者地坑液下泵排至废水处理系统综合处理，而净烟气通过净烟道由烟囱达标排放。
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