CN105583076A - 干湿耦合静电除尘系统及除尘工艺 - Google Patents

干湿耦合静电除尘系统及除尘工艺 Download PDF

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常景彩
武锡平
张波
张梦泽
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Abstract

本发明公开了干湿耦合静电除尘系统及除尘工艺，内部包括多级电场，末级电场的收尘板为湿式极板，湿式极板的上方设有多排垂直于或倾斜于湿式极板的布水横管，每排布水横管设有多个布水微孔，末级电场的底部通过集水装置与灰水处理循环利用系统连接；所述离心机或絮凝沉淀槽通过进水管连接布水横管实现水源循环利用。本发明的有益效果是：湿式极板所在电场对烟气温度、流速、运行电压等的要求与其前端电场匹配，故在实际改造过程中，可保留原有静电除尘器的外壳，辅以冲洗水系统，即可完成改造，改造工程量小，费用低；布水系统的设计配合柔性极板实现水没有与烟气直接接触，故对烟气降温影响甚小，避免了烟气的结露，同时避免了对后续设备的损坏。

Description

干湿耦合静电除尘系统及除尘工艺
技术领域
本发明涉及烟气净化环保设备技术领域，具体涉及干湿耦合静电除尘系统及除尘工艺。
背景技术
2015年12月2日，国务院常务会议决定燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造，大幅降低发电煤耗和污染排放。而2014年发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》中曾规定，2020年底要完成东部地区的超净排放改造。此次国务院常务会议的决议，表明国家对燃煤烟气的治理力度远超预期。
单就颗粒物的排放而言，末端采用石灰石-石膏湿法脱硫+湿式静电除尘器除尘即可实现最终烟气颗粒物的超净排放(<5mg/m3)甚至“近零”排放，技术相对成熟。然而，对于采用炉内脱硫或炉内脱硫+炉外半干法脱硫，末端采用静电除尘器或布袋除尘器除尘的燃煤机组而言，实现最终烟气颗粒物的超净排放非常困难。近年来，针对上述类型的燃煤机组的颗粒物减排，试图通过增加电场数、改电袋复合、末电场改为旋转电极、改高频电源等方式增加去除效率，然而从实际工程实例可以看出，一方面改造费用巨大，另一方面，颗粒物的排放仍然不能超净的要求，而且在清灰过程中过度降低了烟气的温度，不利于后续能源利用，这成为行业亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种干湿耦合静电除尘工艺及其水系统，其可实现烟气颗粒物的超净排放与水资源的高效利用。
为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
干湿耦合静电除尘系统，内部包括多级电场，末级电场的收尘板为湿式极板，末级电场内设有多排布水横管，湿式极板的上方设有多排垂直于或倾斜于湿式极板的布水横管，每排布水横管设有多个布水微孔向湿式极板喷水以形成水膜清灰，末级电场的底部通过集水装置与灰水处理循环利用系统连接，布水微孔是均匀设置的，以便形成均匀水膜，湿式极板为柔性极板，或在刚性极板表面覆盖柔性材料，柔性极板材质为有机合成纤维，由于纤维织物的毛细作用，水被快速吸收，且耐腐蚀性能更优，强度稳定可靠，同时避免与烟气的直接接触；集水装置为空心的倒锥圆台。
通常，刚性极板的表面张力及机加工平面度偏差问题，使得冲洗水不能在表面完全均布，冲洗水经过集尘极表面时会趋向于形成“小水珠”，从而会在集尘极上形成“沟流”和干斑点，这样水流冲洗不到的地方导致尘粒的累积、板结，不及时拆卸清理，便导致集尘极和放电极失效；而采用柔性极板，由于纤维织物的毛细作用，使得表面水膜分布均匀，因具有较好的润湿性，所以该结构更加省水；而且拆卸维修方便。
进一步地，所述灰水处理循环利用系统为离心机或絮凝沉淀槽，灰水处理循环利用系统通过进水管连接布水横管实现水源循环利用；或者布水横管由其他水源供水。
进一步地，所述灰水处理循环利用系统通过泥浆泵将过滤的泥浆外排。
进一步地，相邻的所述多排布水横管之间设有竖直或倾斜设置的布水支管，所述布水微孔与湿式极板非同一平面设置，这样的结构配合柔性极板进而避免了水与烟气的直接接触，具体地，布水微孔的孔间距为10～40mm，孔径为1.0～4.0mm，布水微孔的出水中心面与极板的夹角为3～40°，同时，湿式极板的上端与布水横管连接或紧靠，使得布水微孔喷出的水有效润湿柔性极板。
进一步地，所述烟气依次穿过多级电场，烟气的入口和出口设于除尘系统的侧壁，使得烟气流动方向与布水横管平行。
进一步地，所述灰水处理循环利用系统与工艺水箱连接。
进一步地，除末级电场外的电场的底部通过管路连接到灰库。
系统的除尘工艺，具体步骤如下：
1)烟气采用炉内脱硫或炉外半干法脱硫，脱硫后的烟气进入干湿耦合除尘系统；
2)将灰水处理循环利用系统中的水抽吸至布水横管；
3)水源通过布水微孔清除湿式极板的积灰；
4)将前几级电场清除的干灰排至灰库；
5)末级电场流出的灰水进入灰水处理循环利用系统，分离出水循环利用，分离出的泥浆外排。
进一步地，除尘系统中电场电压为40-60KV，进入到干湿耦合除尘系统的烟气的温度为90～130℃，烟气流速为1～1.5m/s，颗粒物含量<30mg/m3，在以上条件下，除尘装置或除尘工艺可对颗粒物或细颗粒物的去除效率保持最佳。
进一步地，布水微孔的布水量为2～8L/h·m2，布水周期为实时在线喷水。
本发明的工作原理是：对现有静电除尘器进行改造，保留其前几级电场与外壳，通过将末级电场的收尘板更换为湿式极板，形成干湿耦合静电除尘装置，并横过布水横管的布水微孔合理布水，利用水膜的作用清灰极板上的积灰，进入干湿耦合静电除尘系统的水由于烟气蒸发而少量损耗，但大部分水夹带极板上的积灰流出系统，形成灰水。灰水经离心机或絮凝沉淀槽后可分为上清液与下层泥浆两层。上清液泵回干湿耦合静电除尘，循环利用；由于从湿式收尘极板冲洗下来的积灰绝大部分由细颗粒物构成(PM2.5)，富含玻璃微珠，下层泥浆可外运生产高附加值的保温材料。系统由于烟气蒸发及泥浆外运造成的水量损失可由厂区工艺水补充。
本发明的有益效果是：
(1)干湿静电除尘装置只是对原有静电除尘器末级电场极板形式做出改变，但却解决了原有除尘器二次扬尘、反电晕、对细颗粒物去除效率低等问题，可实现烟气颗粒物的超净排放(<5mg/m3)。
(2)干湿静电除尘装置或工艺系统虽然需要实时在线喷水，但灰水可以高效利用，经分层后绝大部分以上清液的形态返回除尘系统，富含玻璃微珠的下层泥浆可外运用以生产高附加值的保温材料。
(3)阳极框架微孔布水与柔性极板有益结合，只需少量布水极板即可快速、均匀形成液膜，与其他形式的极板相比，总的布水量显著下降。
(4)湿式极板所在电场对烟气温度、流速、运行电压等的要求与其前端电场非常匹配，故在实际改造过程中，可保留原有静电除尘器的外壳，只把末级电场的极板形式改变，并辅以冲洗水系统，即可完成改造，改造工程量小，费用低。
(5)布水系统的设计配合柔性极板实现水没有与烟气直接接触，故对烟气降温影响甚小，避免了烟气的结露，同时避免了对后续设备的损坏。
附图说明
图1是本发明一种干湿耦合静电除尘工艺示意图，
图2是湿式极板布水装置俯视图；
其中：1-直流高压电源，2-静电除尘器一电场，3-静电除尘器二电场，4-静电除尘器三电场，5-静电除尘器四电场，6-湿式柔性极板，7-工艺水箱，8-循环泵，9-卧式离心机或絮凝沉淀槽，10-泥浆泵，11-1～11-4布水横管，12-布水微孔，13-进水总管，14-布水支管，15-阳极框架，I～III烟气通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
以150MW循环流化床燃煤发电机组为例，烟气脱硫采用的工艺为炉内脱硫，原除尘系统采用4电场静电除尘器，除尘器进口烟气温度120℃，进口颗粒物浓度6600mg/m3，出口颗粒物浓度20mg/m3，今将第四电场的收尘极板更换为湿式柔性极板6，而第一电场2、第二电场3、第三电场4、第四电场5、直流高压电源1与除尘器设备外壳均保持不变，如图1和2所示。卧式离心机或絮凝沉淀槽9产生的上清液经循环泵8由进水总管13进入到布置于第四电场5内的阳极框架15内，阳极框架15由多排相互间隔设定距离均匀布置的布水横管11-1～11-4和布水支管14组成，上清液由布水横管11-1～11-4、布水支管14实现在阳极框架15内快速、均匀分布；工厂内工艺水箱7用于对系统的补充用水。最终上清液由布置于布水横管11-1～11-4底面上的布水微孔12喷出，湿式柔性极板6上端与布水横管的端面连接或紧靠实现布水微孔12与湿式极板非同一平面设置，布水微孔12喷出的上清液实现湿式柔性极板6的润湿，并在其上形成水膜，并悬挂于第四电场5内的空间，烟气从湿式柔性极板6之间的烟气通道I、II、III流过，烟气中的颗粒物在电场的作用下被捕集于湿式柔性极板6之上，并被极板上的水膜携带，形成灰水。本实施例中湿式柔性极板6总的布水量为47.5m3，形成的灰水量为40m3/h，干湿耦合静电除尘器出口烟气温度为105℃，灰水经卧式离心机或絮凝沉淀槽9离心或静置后实现分层，上清液循环利用。泥浆部分通过泥浆泵排出，且泥浆部分富含玻璃微珠，通过交通工具外运后可用于生产优良的绝缘保温产品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.干湿耦合静电除尘系统，内部包括多级电场，其特征在于，末级电场的收尘板为湿式极板，湿式极板为柔性极板，湿式极板的上方设有多排垂直于或倾斜于湿式极板的布水横管，每排布水横管设有多个布水微孔向湿式极板喷水，末级电场的底部通过集水装置与灰水处理循环利用系统连接。
2.如权利要求1所述的干湿耦合静电除尘系统，其特征在于，所述灰水处理循环利用系统为离心机或絮凝沉淀槽，灰水处理循环利用系统通过进水管连接布水横管实现水源循环利用。
3.如权利要求1或2所述的干湿耦合静电除尘系统，其特征在于，所述灰水处理循环利用系统通过泥浆泵将过滤的泥浆外排。
4.如权利要求1或2所述的干湿耦合静电除尘系统，其特征在于，相邻的所述多排布水横管之间设有竖直或倾斜设置的布水支管，所述布水微孔与湿式极板非同一平面设置。
5.如权利要求1或2所述的干湿耦合静电除尘系统，其特征在于，所述烟气依次穿过多级电场，烟气的入口和出口设于除尘系统的侧壁，使得烟气流动方向与布水横管平行。
6.如权利要求3所述的干湿耦合静电除尘系统，其特征在于，所述灰水处理循环利用系统与工艺水箱连接。
7.如权利要求1或2所述的干湿耦合静电除尘系统，其特征在于，除末级电场外的电场的底部通过管路连接到灰库。
8.如权利要求1-7中任一项所述的系统的除尘工艺，其特征在于，具体步骤如下：
1)烟气采用炉内脱硫或炉外半干法脱硫，脱硫后的烟气进入干湿耦合除尘系统；
2)将灰水处理循环利用系统中的水抽吸至布水横管；
3)水源通过布水微孔清除湿式极板的积灰；
4)将前几级电场清除的干灰排至灰库；
5)末级电场流出的灰水进入灰水处理循环利用系统，分离出水循环利用，分离出的泥浆外排。
9.如权利要求8所述的除尘工艺，其特征在于，进入到干湿耦合除尘系统的烟气的温度为90～130℃，烟气流速为1～1.5m/s，颗粒物含量<30mg/m3。
10.如权利要求8或9所述的除尘工艺，其特征在于，布水微孔的布水量为2～8L/h·m2，布水周期为实时在线喷水。
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