CN105727726A - 一种烟气污染物净化装置及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气污染物净化装置及应用，属于烟气污染物净化领域。本发明一种烟气污染物净化装置，包括通过管路依次相连的入口烟道(1)、电除尘器(2)、脱硫塔(3)、电除雾装置(4)、湿式电除尘装置(6)、出口烟道(13)、烟囱(14)；所述湿式电除尘装置(6)内设有与高频高压电源(11)相连的湿式电除尘阳极板(10)和湿式电除尘阴极线(9)；所述湿式电除尘阳极板(10)顶部设置有布水框架(8)，所述的布水框架(8)上设有带布水狭缝(17)的布水管(15)；所述阳极板(10)设有从上端部到底部垂直分布、相互平行且相邻的半圆柱体形的凹槽(16)。采用本发明的装置处理后的烟气中颗粒物的浓度低于5mg/m3、PM2.5低于10ug/Nm3、Hg低于1ug/Nm3、SO3低于5ug/Nm3。本发明适合大规模的工业化应用。

Description

一种烟气污染物净化装置及应用
技术领域：
本发明涉及一种烟气污染物净化装置及应用，属于烟气污染物净化技术领域。
技术背景：
我国各地日渐增多的灰霾天气给人们生活健康带来不可估量的影响，由此PM2.5引起了社会的广泛关注。PM2.5产生的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物。现阶段，我国90％的电能来自于火力发电，而火力发电和工业生产需要燃烧大量煤炭，燃煤电厂和工业锅炉产生的烟气污染物已成为大气污染的主要来源。
随着人们对火力燃煤电厂及工业锅炉微细颗粒物(包括PM2.5粉尘、SO3酸雾及气溶胶等)、重金属汞、挥发性有机化合物等复合烟气污染物排放的日益重视，这些复合污染物的治理也成为国际社会广泛关注的焦点，发达国家已经对PM2.5微细颗粒物汞的排放进行了严格的限制。在我国，《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)规定燃煤电厂粉尘排放限值30mg/m3，而对于重点地区燃煤电厂粉尘排放限制降至20mg/m3。
现有烟气污染物净化设备主要是常规的电除尘器和湿法脱硫装置。常规的电除尘器主要用于去除烟气中的粉尘。但是，现有常规的电除尘器存在除尘效率低和二次扬尘问题，其原因可能在于进入电除尘器中的烟气温度过高(一般为150℃左右)，粉尘的比电阻过高，未达到电除尘工作的理想状态；烟气温度过高以及现有电除尘器自身的缺陷导致其很难将粉尘排放降至20mg/m3。湿法脱硫装置主要用于除去烟气中的硫化物，湿法脱硫装置通过自身喷淋还兼有去除颗粒物的功能。但是，现有湿法脱硫装置无法解决细颗粒物污染的问题，烟气经过脱硫塔后存在石膏雨、蓝烟等问题，同时，经脱硫塔排气口排出的烟气中，还存在大量的细颗粒物PM2.5、SO3酸雾及气溶胶。
除了上述装置外，有研究者研究了脱硫塔与湿式电除尘组合技术如专利201110375475.5专利201110375902.X等，这些装置所排出的气体中颗粒物浓度可达到20mg/m3以下。但这些装置很难做到将所排出的气体中颗粒物浓度控制到5mg/m3以下。
目前的湿式电除尘器与湿法脱硫协同处理能够深度净化处理烟气细颗粒物和有害气溶胶。如ZL201410171136.9一种烟气深度净化装置，其中所述的湿式电除尘器阳极板的材质为导电涤纶、导电丙纶等有机高分子材料制成的编织物，通过在阳极板上均匀布水，实现烟气净化的良好效果；但由于阳极板材质为柔性材料，在烟气处理过程中由于设备本体出现气流组织不均衡、烟气量及烟气成分变化大，导致阳极材料结垢、腐蚀、局部损坏，影响烟气净化效果，使用寿命不高。
因此，有必要对现有湿式电除尘器进行改进，研发一种在阳极板上均匀布水且阳极板使用寿命长、净化效果好的烟气污染物净化装置。
发明内容
针对上述现有烟气污染物净化设备存在的不足，特别是针对湿式电除尘器阳极板容易腐蚀、结垢、损坏，无法形成均匀的湿膜等导致性能不稳定的问题，本发明提供一种烟气污染物净化装置及应用；有效的解决了现有烟尘净化设备对PM2.5粉尘、SO3酸雾及气溶胶等污染物无法长时间稳定运行和深度去除的问题。
本发明一种烟气污染物净化装置，包括通过管路依次相连的入口烟道(1)、电除尘器(2)、脱硫塔(3)、电除雾装置(4)、湿式电除尘装置(6)、出口烟道(13)、烟囱(14)；所述电除雾装置(4)垂直安装在脱硫塔(3)的上方；电除雾装置(4)的出烟口高于湿式电除尘装置(6)的进烟口，电除雾装置(4)的出烟口与湿式电除尘装置(6)的进烟口通过烟道连接。
所述湿式电除尘装置(6)内设有与高频高压电源(11)相连的湿式电除尘阳极板(10)和湿式电除尘阴极线(9)；所述湿式电除尘阳极板(10)和湿式电除尘阴极线(9)均垂直分布在湿式电除尘装置(6)的进烟口正下方；所述湿式电除尘阳极板(10)顶部设置有布水框架(8)，所述的布水框架(8)上设有带布水狭缝(17)的布水管(15)；所述布水管(15)的布水狭缝(17)与阳极板(10)上端部相邻且相对设置，布水狭缝(17)到对应的湿式电除尘阳极板(10)的水平距离为0.5-2cm；通过布水管上的布水狭缝(17)对湿式电除尘阳极板(10)进行布水，使得湿式电除尘阳极板(10)上形成水膜；所述阳极板(10)设有从上端部到底部垂直分布、相互平行且相邻的半圆柱体形的凹槽(16)，所述半圆柱体形的凹槽的截面半径为2-5mm。
所述的湿式电除尘阳极板(10)的材质选自不锈钢、SPCC和Q235中的一种。
所述的湿式电除尘阳极板(10)上的凹槽(16)是通过化学腐蚀的方法制成。
本发明一种烟气污染物净化装置，在电除尘器(2)与脱硫塔(3)之间设有引风机。
本发明一种烟气污染物净化装置，脱硫塔(3)内设喷淋装置，设备工作时，通过喷淋装置喷淋石灰石浆液使二氧化硫等酸性气体得到吸收，同时净化部分粉尘，并产生大量的石膏浆液滴和水雾。
本发明一种烟气污染物净化装置，电除雾装置(4)通过电除雾进烟口与脱硫塔(3)的出烟口垂直相连。
本发明一种烟气污染物净化装置，所述湿式电除尘阳极板(10)和湿式电除尘阴极线(9)均垂直分布在湿式电除尘装置(6)的进烟口的正下方。
本发明一种烟气污染物净化装置，所述湿式电除尘装置(6)内，相临且板面相对的湿式电除尘阳极板(10)间设有根数≥1的湿式电除尘阴极线(9)。在实际应用过程中，根据单位时间内所需处理烟气的量，来确定湿式电除尘阳极板(10)以及湿式电除尘阴极线(9)的所用数量。湿式电除尘阴极线(9)到相邻湿式电除尘阳极板(10)间的距离，根据实际操作需要进行调整。
本发明一种烟气污染物净化装置，湿式电除尘装置(6)内，湿式电除尘阳极板(10)按长方体型进行排布。相临且板面相对的湿式电除尘阳极板(10)间的距离根据实际操作需要进行调整。
本发明一种烟气污染物净化装置，湿式电除尘阴极线(9)的线型选自芒刺型、针刺型、锯齿型中的一种。
本发明一种烟气污染物净化装置，所述湿式电除尘阳极板(10)上方设有布水框架(8)，布水框架上设有布水管(15)，湿式电除尘阳极板(10)固定在布水框架(8)上，通过布水管上的布水狭缝(17)对湿式电除尘阳极板(10)进行布水，布水狭缝(17)流出的水通过水的重力作用和扩散作用下在湿式电除尘阳极板(10)上形成水膜。布水狭缝(17)到对应的湿式电除尘阳极板(10)的距离为0.5-2cm；湿式电除尘装置(6)工作时，湿式电除尘阳极板(10)上单位面积单位时间内的流水量为3-5m3/h。
本发明一种烟气污染物净化装置，湿式电除尘装置(6)的顶部还设有湿式电除尘喷头(7)，当湿式电除尘装置(6)处理烟气时，关闭湿式电除尘喷头(7)，当烟气处理完毕后，关闭高频高压电源(11)，打开湿式电除尘喷头(7)对湿式电除尘阳极板(10)、湿式电除尘阴极线(9)进行清洗。
布水管通过布水狭缝(17)流出的水均匀地布在阳极板上端部，在重力作用下，水从阳极板的上端流向底端；由于阳极板上设置有从上端部到底部垂直分布、相互平行且相邻的半圆柱体形的凹槽，水在凹槽内均匀的流动，凹槽内的水通过自身的表面张力与相邻的凹槽中的水连接，从而形成均匀的水膜，避免现有技术的以下问题：阳极板容易腐蚀、结垢、损坏，且容易形成“沟流”、出现局部干燥区，从而无法形成均匀的湿膜等导致性能不稳定。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，将燃煤电厂烟气脱硝后的含尘烟气经入口烟道(1)送入电除尘器(2)中进行除尘，得到烟尘含量≤20mg/m3的烟气；将烟尘含量≤20mg/m3的烟气送入脱硫塔(3)中脱硫后，再垂直向上送入电除雾装置(4)中进行电除雾，电除雾后的烟气被送入湿式电除尘装置(6)中进行处理，处理完成后，经出口烟道(13)、烟囱(14)排放；所述湿式电除尘装置(6)工作时，湿式电除尘阳极板(10)上单位面积单位时间内的流水量为3-5m3/h。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，所述含尘烟气为脱硝后、粉尘浓度大于等于5g/Nm3的含尘烟气。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，湿式电除尘所用高频高压电源(11)的工作频率范围为2000-4000Hz、工作电压范围为7200-8000V。湿式电除尘装置在高频电源的作用下使烟气中的粉尘颗粒高效荷电并脱除。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，脱硫时，通过喷淋装置喷淋石灰石浆液使二氧化硫等酸性气体得到吸收，同时净化部分粉尘，并产生大量的石膏浆液滴和水雾；得到脱硫后的烟尘。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，脱硫后的烟尘经过脱硫塔出烟口，垂直向上进入电除雾装置(4)中，在饱和水汽下通过电场作用去除细颗粒物，使后续烟气中的液滴大大减少，大量细颗粒物、SO3酸雾得到净化；这就避免了石膏雨现象的出现。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，除雾后的烟气被送入湿式电除尘装置(6)中进行处理时，通过布水狭缝(17)往湿式电除尘阳极板(10)上布水，使得湿式电除尘阳极板(10)上形成水膜；布水既保证了烟气的湿度，又能及时带走吸附在湿式电除尘阳极板(10)上的细颗粒物、酸性气溶胶、液滴，从而大大提高脱除效率。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，湿式电除尘装置(6)工作时，湿式电除尘阳极板(10)上单位面积单位时间内的流水量为3-5m3/h。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，经过该装置处理后的烟气中，烟尘浓度低于5mg/m3、PM2.5低于10ug/Nm3、Hg低于1ug/Nm3、SO3低于5ug/Nm3。
本发明一种烟气污染物净化装置的应用，当烟气处理完毕后，关闭电源，打开湿式电除尘喷头(7)对湿式电除尘阳极板(10)、湿式电除尘阴极线(9)进行深度清洗。
本发明有益效果：
在湿式电除尘装置设置布水狭缝，通过布水狭缝往湿式电除尘阳极板上布水，阳极板上设置有从上端部到底部垂直分布、相互平行且相邻的半圆柱体形的凹槽，水自上而下在凹槽内流动，凹槽内的水通过自身的表面张力与相邻的凹槽中的水连接，使得湿式电除尘阳极板上形成水膜；布水既保证了烟气的湿度，又能及时带走吸附在湿式电除尘阳极板上的细颗粒物、酸性气溶胶、液滴，从而大大提高脱除效率；实现对超细颗粒物进行有效捕集，使得排空烟尘中颗粒物的浓度低于5mg/m3,PM2.5低于10ug/Nm3。
重要的是，本发明的阳极板采用不锈钢、SPCC或Q235材质，没有任何堵塞、腐蚀和结垢现象，且能持续形成水膜，均匀水膜的存在避免了局部电阻和反电晕，强化了电场的稳定性和强度，具有连续吸收、载运、清理粉尘的能力。
本发明中，布水狭缝流出的水通过重力和凹槽导向作用，很均匀分布在膜的表面。所以在电场工作时，不会出现局部干燥区，避免局部电阻和反电晕，强化了电场的稳定性和强度。
本发明正是由于湿膜的均匀分布，可以维持稳定的高场强，同时烟气进入的速度合理，导致烟气中中携带的大量的粉尘颗粒、浆液滴在电场力的作用下被阳极板表面的水膜吸附。阳极板均布的水膜使自身维持高度清洁状态，与现有技术相比本发明对细颗粒物的捕捉效率和效果更优异。
由于烟气得到了深度的净化，所以极大的降低了烟气对烟囱的腐蚀程度。
总之，本发明通过对湿式电除尘装置的改进，实现了脱硫、电除雾、湿式电除尘等工艺进行集成应用，通过协同作用实现细颗粒物超低排放，实现真正的近零排放。
附图说明：
附图1为本发明所用设备以及连接关系图；
附图2为附图1中，A-A面的俯视图；
附图3为附图2中，B-B面的剖视图；
附图4为附图3中，C-C面的俯视图；
附图5为附图3中，D-D面的侧视图；
图中：
1为入口烟道、2为电除尘器、3为脱硫塔、4为电除雾装置、5为电除雾装置的喷淋装置、6为湿式电除尘装置、7为湿式电除尘装置的喷淋装置、8为布水框架、9为湿式电除尘装置的阴极线、10为湿式电除尘装置的阳极板、11为湿式电除尘装置的高频高压电源、12为湿式电除尘装置的灰斗、13为出口烟道、14为烟囱、15为布水管、16为阳极板上的凹槽、17为布水狭缝。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进一步说明；
本实施例中：烟气为350MW火力发电所产生的烟气，烟气经脱硝后的温度为150℃、脱硝后的烟气中颗粒物的浓度为5g/Nm3；本实施例中，单位时间内设备的烟气处理量为1780000Nm3/h,烟气进入电除尘器(1)时的流速为15m/s；
湿式电除尘器的阳极板(10)按长方体型进行排布，湿式电除尘器的阴极线(9)为芒刺线，其材质为不锈钢材质，湿式电除尘器的阳极板(10)采用玻璃钢材料；湿式电除尘阳极板(10)上端部设有带布水狭缝(17)的布水管(15)；布水管的布水狭缝与阳极板上端部相邻且相对设置；布水狭缝(17)到对应的湿式电除尘阳极板(10)的水平距离为1cm；所述阳极板(10)设有从上端部到底部垂直分布、相互平行且相邻的半圆柱体形的凹槽(16)，所述半圆柱体形的凹槽的截面半径为4mm。通过布水狭缝往湿式电除尘阳极板上布水，阳极板上设置有垂直分布、相互平行且相邻的半圆柱体形的凹槽，在凹槽的作用下水自上而下流动，使得湿式电除尘阳极板上形成水膜；
如图1所示，从锅炉排出的烟气通过脱硝净化后进入电除尘器(4)，采用两室四电场的方式，阳极板比集尘面积110m2/m3/s，使烟气中的粉尘得到有效净化；烟气经过电除尘器(4)处理后，使得除尘器出烟口处烟气中颗粒物的浓度低于20mg/m3；
电除尘后的烟气进入喷淋脱硫塔(3)进行脱硫，脱硫塔内烟气流速为3m/s,钙硫比为1.02；脱硫后的烟气通过与沿脱硫塔出气口垂直相连的电除雾装置的进烟口进入电除雾装置(4)内，通过电除雾装置的电场的作用，使得大部分硫石膏液滴和酸雾得到脱除，电除雾后的烟气经电除雾装置的出烟口进入湿式电除尘装置(6)内进行处理，湿式电除尘装置(6)工作时，湿式电除尘阳极板(10)上单位面积单位时间内的流水量为4m3/h，处理完成后，经出口烟道(13)、烟囱(14)排入空气中，烟囱出口的烟气中，颗粒物浓度低于5mg/m3,PM2.5低于10ug/Nm3,Hg低于1ug/Nm3,SO3低于5ug/Nm3。

Claims (4)

1.一种烟气污染物净化装置，其特征在于：包括通过管路依次相连的入口烟道(1)、电除尘器(2)、脱硫塔(3)、电除雾装置(4)、湿式电除尘装置(6)、出口烟道(13)、烟囱(14)；所述电除雾装置(4)垂直安装在脱硫塔(3)的上方；电除雾装置(4)的出烟口高于湿式电除尘装置(6)的进烟口，电除雾装置(4)的出烟口与湿式电除尘装置(6)的进烟口通过烟道连接；所述湿式电除尘装置(6)内设有与高频高压电源(11)相连的湿式电除尘阳极板(10)和湿式电除尘阴极线(9)；所述湿式电除尘阳极板(10)和湿式电除尘阴极线(9)均垂直分布在湿式电除尘装置(6)的进烟口正下方；所述湿式电除尘阳极板(10)顶部设置有布水框架(8)，所述的布水框架(8)上设有带布水狭缝(17)的布水管(15)；所述布水管(15)的布水狭缝(17)与阳极板(10)上端部相邻且相对设置，布水狭缝(17)到对应的湿式电除尘阳极板(10)的水平距离为0.5-2cm；通过布水管上的布水狭缝(17)对湿式电除尘阳极板(10)进行布水，使得湿式电除尘阳极板(10)上形成水膜；所述阳极板(10)设有从上端部到底部垂直分布、相互平行且相邻的半圆柱体形的凹槽(16)，所述半圆柱体形的凹槽的截面半径为2-5mm；所述的湿式电除尘阳极板(10)的材质选自不锈钢、SPCC和Q235中的一种；所述的湿式电除尘阳极板(10)上的凹槽(16)是通过化学腐蚀的方法制成。
2.根据权利要求1所述的一种烟气污染物净化装置，其特征在于：湿式电除尘装置(6)内，湿式电除尘阳极板(10)按长方体型进行排布；湿式电除尘阴极线(9)的线型选自芒刺型、针刺型、锯齿型中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种烟气污染物净化装置的应用，其特征在于：将烟气脱硝后的含尘烟气经入口烟道(1)送入电除尘器(2)中进行除尘，得到烟尘含量≤20mg/m3的烟气；将烟尘含量≤20mg/m3的烟气送入脱硫塔(3)中脱硫后，再垂直向上送入电除雾装置(4)中进行电除雾，电除雾后的烟气被送入湿式电除尘装置(6)中进行处理，处理完成后，经出口烟道(13)、烟囱(14)排放；所述湿式电除尘装置(6)工作时，湿式电除尘阳极板(10)上单位面积单位时间内的流水量为3-5m3/h。
4.根据权利要求3所述的一种烟气污染物净化装置的应用，其特征在于：烟囱(14)的出口处，颗粒物的浓度低于5mg/m3、PM2.5低于10ug/Nm3、Hg低于1ug/Nm3、SO3低于5ug/Nm3。
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