CN105396441B - 一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法 - Google Patents

一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锅炉烟气净化领域，具体为一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法。烟气依次进入低温省煤器、双极性高压流光放电荷电器和电除尘器，烟气通过低温省煤器降温，再在双极性高压流光放电荷电器中被氧化、气溶胶及颗粒物烟尘被荷电，当烟气温度低于烟气的酸露点时，被氧化SO2及NOx等后形成的及烟气中原有的含SO3、H2SO4及NOx等的气溶胶被吸附在烟尘的表明，实现了酸雾气溶胶的吸附收集，同时降低了烟尘的比电阻。因采用双极性荷电器，在进入电除尘收集电场前烟尘因正及负荷电凝并，烟尘的平均直径增大，为改善电除尘效率奠定了基础，另外氧化后的NOx和重金属在电除尘器内及后续的脱硫塔中被吸收或吸附，实现了复合污染的协同净化治理。

Description

一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法
技术领域
本发明涉及锅炉烟气净化领域，尤其涉及一种通过低温省煤器降低烟气温度、双极性高压流光放电荷电器及电除尘器实现复合污染控制的高效烟气氧化和颗粒物及气溶胶雾收集的方法，具体为一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法。
背景技术
在电除尘前采用正负放电实现颗粒物的电凝并是提高细颗粒物捕集效率的常见方法，在公开号为CN1603004A的专利申请中公开了一种放电凝并的方法和装置，该方法采用一种双极性电晕放电烟尘凝并技术，在单个烟道中实现了粉尘荷电凝并。该发明解决了不同烟道中双极性放电时，荷电和凝并效率低下的问题，但由于该技术所述装置是采用正和负的辉光电晕放电，电晕放电产生的自由基等活性物质浓度比较低，不能有效地将烟气中的NO氧化为NO2、NO2氧化为HNO3、SO2氧化为SO3或H2SO4雾；另外如果不同低温省煤器联合使用，氧化后生成的酸雾气溶胶因烟尘的温度在酸露点以上很难被烟尘吸附，另外正负荷电后的烟尘虽可实现电凝并但因烟气温度较高对电除尘的除尘效率改善也很有限。
电凝并器除了具有对颗粒物荷电使其增大粒径的作用外，还能够对烟气中的气态污染物进行氧化。在公开号为CN102059050A的发明专利申请中公开了一种烟气复合污染物控制的方法，在电凝并的同时氧化一氧化氮。该方法通过整合多种低温等离子体装置来实现复合污染物的控制，但该技术所述的双极性放电装置因烟气温度不在酸露点以下或附近，对SO2到SO3的氧化及SO3和H2SO4气溶胶吸附效果不好，不能实现烟气调质。
综上所述，公开的电凝并方法和装置对颗粒物荷电效果一般，主要依靠颗粒物增大直径来提高电除尘效率。
发明内容
本发明为了解决现有的烟气净化方法对颗粒物荷电效果差的问题，提供了一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法，该方法对烟气中的气体污染物氧化以及对细颗粒物和气溶胶荷电凝并后通过电除尘器捕集去除。
一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法，包括以下步骤：
锅炉排出的含烟尘和气体污染物（如NOx、SOx等）的烟气先进入低温省煤器降温，利用低温省煤器的换热作用将烟气温度降低至70～120℃，从而为双极性高压流光放电荷电器和电除尘器创造了最佳的工况条件；
降温后的烟气进入双极性高压流光放电荷电器，双极性高压流光放电荷电器流光放电产生高浓度的活性O及OH自由基，对烟气中的NO、NO2和SO2主要实现如下自由基氧化反应NO+O→NO2, NO2+OH→HNO3和SO2+O→SO3，因烟气温度比较低，烟气中的SO3和HNO3很快形成气溶胶或吸附在烟尘表面；氧化后所形成的气溶胶同烟尘同时在双极性高压流光放电荷电器中被部分荷正电荷和部分荷负电荷，在进入电除尘器收集电场前因气体流动及静电场力实现电凝并，主要凝并过程分为三大类：（1）烟尘间的电凝并，（2）烟尘与气溶胶间的电凝并，（3）气溶胶之间的电凝并；对第一种电凝并就如专利CN1603004A和CN102059050A公开的一样可增大颗粒物烟尘的粒径；现提出的第二种电凝并不仅可实现酸雾的电凝并吸附而且也降低了烟尘的表面比电阻；现提出的第三种电凝并因增大了气溶胶的粒径可改善利用烟尘吸附收集及电除尘收集酸雾气溶胶，控制SO3的排放；
经过低省降温、流光放电氧化、气溶胶烟尘吸附、气溶胶及烟尘电凝并后的烟气进入电除尘器，实现电除尘调质后的颗粒物被高效捕集去除。
降温是指烟气经过低温省煤器后，烟气温度的下降程度，降温后的烟气温度不低于70℃和不高于120℃。特别的对烟气中NOx和SO2浓度在100-600mg/m3和1500-3000mg/m3时，烟气温度不高于120℃；SO2浓度在500-1500mg/m3时，烟气温度不高于100℃；可根据不同烟气的酸露点设计低温省煤器的出口温度，可增强气溶胶的吸附程度和电除尘器的电除尘效率。
所述的低温省煤器为锅炉尾部烟气余热回收设备，利用锅炉烟气加热锅炉给水或利它用，同时通过降低烟气进入双极性高压流光放电荷电器的烟气温度，不仅实现了电除尘的复合污染控制而且也可大幅度地降低后续湿法脱硫塔的水耗及石膏雨排放。低温省煤器的入口与锅炉空预器出口烟道相连，其出口与双极性高压流光放电荷电器入口相连。
所述的双极性高压流光放电荷电器，其入口与低温省煤器出口连接，出口与电除尘器入口联通，双极性高压流光放电荷电器内部装配至少一组正极性高压流光放电电极和至少一组负极性高压流光放电电极，正负放电电极分别与高压电源、地相连，所述的高压电源可以为单极性或双极性，也可为直流电源或脉冲电源。
所述的电除尘器，入口与双极性高压流光放电荷电器出口相连。
本发明的主要技术和物化过程原理是:烟气通过低温省煤器降温后，随后在双极性高压流光放电荷电器中对气体污染物氧化实现由气态污染物到气溶胶污染物的转变，所形成包含SO3和HNO3等的气溶胶在放电荷电后实现了电凝并。降温后的烟尘不仅吸附了烟气中大量的气态污染物，而且因被荷电后实现了同烟尘或气溶胶之间的电凝并。带电的SO3离子或荷电后的酸雾气溶胶和细颗粒物在电电除尘前不仅增大了烟尘的粒径，而且实现了对气体污染物和气溶胶的吸附去除。
本发明所提供的方法与常规电凝并技术相比，能够产生如下有益效果：
1）利用低温省煤器在提高锅炉燃烧效率的同时，对烟气中的复合污染物通过流光放电氧化和烟尘吸附及凝并，高效吸附含SO3等的气溶胶和降低烟尘比电阻，实现了电除尘器高效除尘和捕集气态污染物；
2）利用双极性高压流光放电荷电器在实现烟尘电凝并的同时，还实现了部分SO2氧化成为SO3，部分NO氧化成为NO2，部分NO2氧化成为HNO3，同时对所形成的酸雾气溶胶高效荷电使之与烟尘高效电凝并，提高了吸附效率。
附图说明
图1为本发明低温省煤器、双极性高压流光放电荷电器和电除尘器联用的流程示意图。
图2为本发明原理示意图。
图3为双极性高压流光放电荷电器内电凝并过程示意图。
图中：1-锅炉，2-低温省煤器，3-双极性高压流光放电荷电器，4-荷电器电源，5-电除尘器，6-电除尘器出口，7-正极性高压流光放电电极，8-负极性高压流光放电电极，9-烟尘，10-SO2，11-SO3，12-烟尘和气溶胶荷电、运动及碰撞过程，13-颗粒物或气溶胶凝并过程，14-凝并增大后颗粒物，15-氧化过程，16-气溶胶荷电、运动及碰撞过程，17-气溶胶吸附过程，18-吸附后颗粒物。
具体实施方式
如图1所示，为低温省煤器与双极性高压流光放电荷电器和电除尘器联用的流程示意图。烟气自锅炉1排出后，顺次进入低温省煤器2、双极性高压流光放电荷电器3和电除尘器5，处理后烟气自电除尘器出口6排入下游设备。
如图2所示，为本发明所述流程原理图。烟气进入低温省煤器2后，烟气温度通过换热方式下降，一般低温省煤器出口烟气温度在70～120℃。
如图3所示，为本发明双极性高压流光放电荷电器的结构示意图。双极性高压流光放电荷电器3中交错布置各至少一组正极性高压流光放电电极7和负极性高压流光放电电极8，图示为其中一种布置方式，实际应用中双极性电极布置不限于此。带有烟尘9、气体污染物（如二氧化硫10和三氧化硫11等）的烟气进入双极性高压流光放电荷电器后发生两个过程。烟尘9在电晕放电作用下，发生荷电、运动及碰撞过程12，与不同极性烟尘或气溶胶凝并增大，形成直径更大的凝并增大后颗粒物14。在荷电器中该过程反复发生，使得颗粒物不断增大，更利于电除尘器捕集。同时，烟气中的二氧化硫10可以被放电氧化为三氧化硫气溶胶。新形成的和烟气中已有的三氧化硫气溶胶在放电作用下发生荷电、运动和碰撞过程16，并通过气溶胶吸附过程17形成调质后的吸附后颗粒物18。吸附后颗粒物18表面吸附了SO3气溶胶，在得到调质的同时还去除了部分SO3。

Claims (3)

1.一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法，其特征在于包括以下步骤：
锅炉排出的烟气先进入低温省煤器降温，利用低温省煤器的换热作用将烟气温度降低至70～120℃；
降温后的烟气进入双极性高压流光放电荷电器，双极性高压流光放电荷电器内流光放电产生高浓度的活性O及OH自由基，对烟气氧化形成气溶胶，气溶胶和烟尘在双极性高压流光放电荷电器内被部分荷正电、部分荷负电，在进入电除尘器前实现电凝并；
烟气最后进入电除尘器，实现电除尘调质后的颗粒物被高效捕集去除。
2.根据权利要求1所述的一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法，其特征在于所述的双极性高压流光放电荷电器内有至少一组正极性高压流光放电电极和至少一组负极性高压流光放电电极。
3.根据权利要求1或2所述的一种低温省煤器和双极性高压流光放电联用烟气净化方法，其特征在于所述的双极性高压流光放电荷电器采用一台或多台单极性或双极性高压电源，高压电源为直流电源或脉冲电源。
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