CN104689670B - 一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置，包括烟气脱硫吸收塔和电除尘装置；所述烟气脱硫吸收塔内有浆液池、烟气入口、喷淋层以及机械式除雾装置层，所述电除尘装置内由烟气均流装置、电极冲洗喷嘴和烟气出口，在烟气均流装置和电极冲洗喷嘴之间设置有由若干同心环形阳极板及极板间阴极线组成的湿式电除尘器电场，该机构包括环形外壳部分，在环形外壳部分内分布若干圈环形极板部分，在相邻的两圈环形极板部分之间具有多道阴极线。与现有技术相比，本发明的一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置，通过同心环形湿式电除尘器内设置的多圈环形极板部分和阴极线配合，阴极线和阳极板之间形成不均匀的高压静电场吸附粉尘或雾滴粒子，由电极冲洗喷嘴将其冲洗。

Description

一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置

技术领域

本发明涉及一种净化烟气中SO₂、PM2.5、重金属、气溶胶等多种污染物精细化脱除处理的装置，特别是一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置。

背景技术

随着国民经济的迅猛发展，环境污染和生态破坏日趋严重，国家对大气质量控制越来越严，燃煤电厂污染物排放一直以来都是我国环保控制的重点对象，虽然近年来取得了显著进步。但随着国家对环保要求的日益提高，一些新的环保问题仍然需要解决：（1）随着环保意识的提高，人们对燃煤电厂污染物的综合治理提出了更为苛刻的要求，这些污染物包括：超细颗粒物（如PM2.5、酸雾、气溶胶等）、重金属（如Hg、As、Se、Pb、Cr等）、有机污染物（如多环芳烃、二恶英等）等。（2）新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)于2012年1月1日正式实施，新标准对烟尘、二氧化硫、氮氧化排放控制要求都有了很大的提高。其中对燃煤电厂粉尘排放限值降低至30mg/m³，对SO₂排放限值降低到100mg/m³。而对于国土开发密度较高、环境承载能力开始减弱、或大气环境容量较小、生态环境脆弱、容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的地区，其燃煤电厂粉尘排放和SO₂排放限值分别为20mg/m³和50 mg/m³。（3）湿法脱硫是目前燃煤电厂最为普遍采用的脱硫技术，多数布置在电厂环保设施的最末环节，但是湿法脱硫设施所采用的机械式除雾器无法去除烟气中带有的硫酸雾,并对5um以下尘粒的除尘效率较低，而且对极微细的水雾、烟尘、重金属和气溶胶粒子等几乎无去除效果。更为严重的是，由于脱硫塔内石膏夹带作用带出部分石膏液滴进入烟囱排放，反而增加了细颗粒物的排放，使得粉尘排放限制20mg/m³的要求更加难以达到，同时形成了石膏雨在电厂附近飘落，这种现象在目前脱硫系统普遍取消GGH的条件下尤为普遍。另外湿法脱硫需要满足50mg/m³SO₂排放限值时，按照目前我国普遍燃用煤种，要求的脱硫效率一般高达98%以上，对湿法脱硫系统性能也提出了严峻的考验，为此采用的提效手段如增大液气比、双塔双循环、单塔双循环等技术大大增加了脱硫系统的投资和运行费用，也使系统变得更为复杂，降低了运行可靠性。

目前，火电厂采取的除尘设施主流技术为布置在脱硫系统之前的干式静电除尘器或袋式除尘器。干式静电除尘器在电厂应用最多，其优点在于除尘效率较高、压力损失小、适用范围广、设备安全可靠、且设备投资和运行费用均较低、经济性良好。但其缺点在于除尘效率受煤、飞灰成分和性质的影响较大，特别是对粉尘比电阻敏感性高，适应的粉尘比电阻范围为10⁴-10¹¹Ω•cm，当比电阻过高或过低时都会引起除尘效率的显著下降，另外，干式静电除尘器主要依靠振打清灰，容易引起二次扬尘而导致效率的降低。袋式除尘器目前在电厂应用业绩相对较少，其优点在于不受煤、飞灰成分和性质的影响，除尘效率高且稳定，能收集微细粉尘及重金属等，符合今后环保发展排放要求。但其缺点在于系统压力损失大，对烟气温度、成分较为敏感，若使用不当，滤袋易破损并导致排放超标，目前旧滤袋资源化利用率较小，虽然整体设备投资不高，但运行费用很高。

而湿式电除尘器是在化工、冶金等行业常用的一种除尘技术，根据收尘极板的型式通常分为板式和管式结构，其可作为高效除尘的终端精处理设备，它具有控制复合污染物的强大功能，对微细的、黏性的或高比电阻粉尘及烟气中酸雾、气溶胶、汞、重金属、二恶英等的收集都是理想的，其对多种污染物处理的高效性符合越来越严格的环保要求。其缺点在于要考虑收尘极板水膜均匀分布、烟气阻力较高、存在一定的磨损腐蚀等问题，对于高粉尘浓度或高NOx浓度的烟气条件下不宜采用，设备投资较高。所以，湿式电除尘器目前在火电厂应用较少。

传统的管式结构的湿式电除尘器单元多、结构复杂，特别是数以千计的阴极线安装时精准定位的难度和工作量很大，所以难以应用在火电厂大烟气量工况下；板式结构湿式电除尘器一般为截面矩形结构，无法设置在脱硫塔上部，必须开辟一个独立的空间来设置除尘装置，难以解决火电厂环保设施改造空间紧张的问题。所以，湿式电除尘器在火电厂中推广应用面临的一个重要问题是需要有效减少占地面积以适应现有火电环保设施的改造以及降低整个系统的投资。

综上所述，目前的除尘脱硫装置对于烟气中PM2.5、重金属、气溶胶等脱除效果较差，难以满足日趋严格的环保排放要求。有必要开发一种适用于烟气中SO₂、PM2.5、重金属、气溶胶等多种污染物精细化脱除处理的装置，以满足长期的环保发展的要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种可有效脱除烟气中细颗粒物或重金属的同心环形极板式除尘脱硫一体化装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置，包括相互连接的烟气脱硫吸收塔和电除尘装置；所述烟气脱硫吸收塔内自下而上依次为浆液池、烟气入口、喷淋层以及机械式除雾装置层，所述电除尘装置内自下而上依次为烟气均布装置、电极冲洗喷嘴和烟气出口，在烟气均布装置和电极冲洗喷嘴之间设置有同心环形湿式电除尘器，所述同心环形湿式电除尘器包括环形外壳部分，在环形外壳部分内水平方向分布若干圈环形极板部分，所述环形极板部分由若干竖直设置的阳极板相互并列连接围绕而成，在相邻的两圈环形极板部分之间具有多道竖直设置的阴极线。

作为更进一步的优选方案，所述相邻的两圈环形极板部分之间相互等间距，其间距范围为250mm-400mm，单个的阳极板竖直方向长度为4m-8m。

作为更进一步的优选方案，所述阴极线为芒刺结构或锯齿结构。

作为更进一步的优选方案，所述烟气脱硫吸收塔和电除尘装置为分离式结构，在烟气脱硫吸收塔和电除尘装置之间由横向烟道连接。

作为更进一步的优选方案，在烟气脱硫吸收塔外设置冲洗水箱，冲洗水箱上设置有连接横向烟道的第一引水管，并设置有连接除雾装置层的第二引水管，第二引水管上设有加压水泵。

与现有技术相比，本发明的一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置，烟气脱硫吸收塔和电除尘装置实现了脱硫与除尘两项功能的结合，烟气脱硫吸收塔为湿式电除尘器捕集了较大颗粒物，并对烟气进行绝热增湿达到饱和状态，保证了电除尘装置入口最佳烟气条件；电除尘装置脱除烟气中细颗粒物、重金属等之外，也对脱硫塔产生的二次夹带颗粒物进行了有效脱除；而同心环形湿式电除尘器结构简单、造价较低、有易大型化的优点，同心环形湿式电除尘器中，相邻环形极板之间部分通过阳极板和阴极线形成不均匀的高压静电场，在电极冲洗喷嘴的冲洗下，阳极板上形成均匀流动的水膜可以及时带走静电吸附的粉尘颗粒。

有益效果：

1.脱硫与除尘两项功能在一体化装置内得到了有机结合，脱硫部分为湿式电除尘捕集了较大颗粒物，并对烟气进行绝热增湿达到饱和状态，保证了湿式电除尘器入口最佳烟气条件；湿式电除尘部分除了脱除细颗粒物、重金属等之外，也对脱硫塔产生的二次夹带颗粒物进行了有效脱除，另外，由于湿式电除尘内部电场空间的水雾洗涤作用，进一步脱除了烟气中残余的SO₂气体，为满足SO₂超低排放而减轻了脱硫吸收塔的压力。

2.同心环形的若干圈环形极板部分与设置在其中的阴极线，可以产生不均匀的高压静电场，从而吸附经过的气体中颗粒物或雾滴粒子，配合电极冲洗喷嘴的冲洗，带走细颗粒物、重金属颗粒等。

3.同心环形湿式电除尘器结构简单、造价较低、易大型化，且其截面为圆形，能很好的与脱硫塔集成，有效解决了场地紧张的问题，解决了以往传统管式结构的湿式电除尘器单元多、结构复杂，难以应用在火电厂大烟气量工况环境，避免板式结构湿式电除尘器一般为截面矩形结构，无法设置在脱硫塔上部的问题，开辟一个独立的空间来设置除尘装置，解决火电厂环保设施改造空间紧张的问题。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是烟气脱硫吸收塔与电除尘装置分体式结构示意图；

图3是同心环形湿式电除尘器结构示意图；

其中，1-浆液池，2-烟气入口，3-喷淋层，4-机械式除雾装置层，5-烟气均布装置，6-电极冲洗喷嘴，7-烟气出口，8-同心环形湿式电除尘器，81-环形外壳部分，82-环形极板部分，83-阴极线，9-冲洗水箱，91-第一引水管，92-第二引水管。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

如图所示，本发明的一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置，包括相互连接的烟气脱硫吸收塔和电除尘装置；烟气脱硫吸收塔内自下而上依次为浆液池1、烟气入口2、喷淋层3以及机械式除雾装置层4，所述湿式电除尘吸收塔内自下而上依次为烟气均布装置5、电极冲洗喷嘴6和烟气出口7，在烟气均布装置5和电极冲洗喷嘴6之间设置有同心环形湿式电除尘器8，由于同心环形的结构是较为实用而且普及型和效果最佳的结构形式，具体形状可以根据吸收塔整体形状而定。同心环形湿式电除尘器8包括环形外壳部分81，在环形外壳部分81内水平方向分布若干圈环形极板部分82，所述环形极板部分82由若干竖直设置的阳极板相互并列连接围绕而成，在相邻的两圈环形极板部分82之间具有多道竖直设置的阴极线83。

烟气净化流程如下：烟气从吸收塔中下部的烟气入口2进入烟气脱硫吸收塔内，在喷淋层3上大量雾化喷嘴雾化的吸收剂浆液逆流接触而吸收烟气中的大部分二氧化硫，雾化的吸收剂浆液与烟气接触后落入浆液池1，而脱硫后的烟气呈饱和湿烟气，且其中夹带大量液滴，在上升过程中经机械式除雾装置层4去除大部分大颗粒液滴后经连接烟道由底部进入电除尘装置，在经过塔内同心环形湿式电除尘器8时，在多圈环形极板部分82和阴极线83围成的环形电场空间中，通过阴极线83上直流高电压作用，在阴极线83和环形极板部分82之间形成不均匀的高压静电场，同时，气体电离使粉尘或雾滴粒子表面荷电，荷电粒子在电场力的作用下向环形极板部分82吸附，并沉积在环形极板部分82上，再由同心环形湿式电除尘器8上部的电极冲洗喷嘴6喷出的冲洗水在阳极板表面形成一层均匀稳定的水膜不断凝聚下落，将板上的颗粒带走，从而实现烟气中的PM2.5、重金属、微细液滴、气溶胶等污染物的脱除。

为了保证进入湿式电除尘器电场空间的气流均匀分布，在同心环形湿式电除尘器8前布置有烟气均布装置5，为了保证阴阳极有效绝缘而形成稳定电场，在电除尘装置外部设置绝缘壳体，绝缘壳体采用热风缓冲保护绝缘，缓冲气体是由独立的加热系统加热后，用风机送进绝缘壳体。

进一步的，相邻的两圈环形极板部分82之间相互等间距，其间距范围为250mm-400mm，单个的阳极板竖直方向长度为4m-8m，该数据为实际运用试验中取得的最佳数据，对于烟气的过滤净化效果最佳；进一步的，所述阴极线83为芒刺或锯齿结构，芒刺或锯齿结构对于电晕放电功能较为全面；进一步的，所述烟气脱硫吸收塔和电除尘装置为分体式结构，在烟气脱硫吸收塔和电除尘装置之间由横向烟道连接；进一步的，基于上述分体式的结构中，还可以在烟气脱硫吸收塔外设置冲洗水箱9，冲洗水箱9上设置有连接横向烟道的第一引水管91，并设置有连接机械式除雾装置层4的第二引水管92，第二引水管92上设有加压水泵；电极冲洗喷嘴6喷出的冲洗水经过同心环形湿式电除尘器8后下落到横向烟道内，可以通过第一引水管将该冲洗水引入冲洗水箱9，利用加压水泵，将冲洗水箱9内较为干净的水引向机械式除雾装置层4，可以作为机械式除雾器的冲洗水和脱硫塔的补充水，水源二次利用。

本湿式电除尘器的环形阳极板工作在饱和湿烟气环境，表面覆盖水膜，且高度较大，对耐腐蚀性、刚度、强度以及导电性都有一定的要求，可以采用具有一定厚度的耐腐蚀合金、导电玻璃钢等材料制作。阴极线工作在饱和湿烟气环境，宜采用耐腐蚀金属材料制成。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种同心环形极板式除尘脱硫一体化装置，包括相互连接的烟气脱硫吸收塔和电除尘装置；所述烟气脱硫吸收塔内自下而上依次为浆液池(1)、烟气入口(2)、喷淋层(3)以及机械式除雾装置层(4)，所述电除尘装置内自下而上依次为烟气均布装置(5)、电极冲洗喷嘴(6)和烟气出口(7)，其特征在于：在烟气均布装置(5)和电极冲洗喷嘴(6)之间设置有同心环形湿式电除尘器(8)，所述同心环形湿式电除尘器(8)包括环形外壳部分(81)，在环形外壳部分(81)内水平方向分布若干圈环形极板部分(82)，所述环形极板部分(82)由若干竖直设置的阳极板相互并列连接围绕而成，在相邻的两圈环形极板部分(82)之间具有多道竖直设置的阴极线(83)；所述相邻的两圈环形极板部分(82)之间相互等间距，其间距范围为250mm-400mm，单个的阳极板竖直方向长度为4m-8m；所述阴极线(83)为芒刺结构或锯齿结构；所述烟气脱硫吸收塔和电除尘装置为分离式结构，在烟气脱硫吸收塔和电除尘装置之间由横向烟道连接；在烟气脱硫吸收塔外设置冲洗水箱(9)，冲洗水箱(9)上设置有连接横向烟道的第一引水管(91)，并设置有连接除雾装置层(4)的第二引水管(92)，第二引水管上设有加压水泵。