CN106039911A - 一种烟气处理的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气处理领域，公开了一种烟气处理的设备和方法，该设备包括雾化装置(6)和废水分离装置(7)，所述方法包括将脱硫单元(3)产生的脱硫废水经过废水分离装置(7)得到液体和固态残余物，将废水分离装置(7)得到的液体经过雾化装置(6)的雾化后得到雾化后的液滴，将所述雾化后的液滴喷入电除尘器(2)的上游的管道。采用本发明的设备和方法通过电除尘器和湿式静电除尘器的耦合，能够有效提高粉尘颗粒物的脱除效率，还可以实现废水的零排放。

Description

一种烟气处理的设备和方法
技术领域
本发明涉及烟气处理领域，具体地，涉及一种烟气处理的设备和方法。
背景技术
颗粒物是目前我国城市大气环境的首要污染物，我国烟尘90％来自燃煤，其中超细颗粒物(PM2.5)的污染问题更加严重。虽然现有除尘装置的除尘效率可达99％以上，但这些除尘器对超细颗粒物的捕获率较低，仍有大量的超细颗粒物进入大气中，以颗粒的数量计可达到飞灰颗粒总数的90％以上。国家颁布的最新的环保标准将颗粒物的排放浓度限制提高到50mg/Nm3，这对我国燃煤电厂烟气排放控制提出了极大的挑战，现有静电除尘装置大都无法达到此标准。采用湿式静电除尘器，对于SO3、汞和脱硫石膏具有较好的脱除效果，但对于超细颗粒物的尚有待进一步提高脱除效率。
另外传统的石灰石石膏湿法脱硫工艺和湿式静电除尘工艺都存在废水处理问题。火电厂脱硫废水的杂质来自烟气和脱硫用的石灰石，主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中很多是国家环保标准中要求控制的第一类污染物。通常脱硫废水呈弱酸性，pH值为4.5～6.5，悬浮物含量一般为1～10g/L，含有Cl-、F-、SO42-、Ca2+、Mg2+等阴阳离子及微量重金属离子，直接外排会对环境造成影响。一般采用化学加药方法处理，该法技术成熟，但由于废水处理量大，需要大量的化学药剂，投资和运行费用较高。湿式静电除尘器的废水一般进入脱硫废水处理系统。
目前，超细颗粒物的控制技术发展方向主要为在常规除尘设备前设置预处理措施，使其通过物理或化学作用长大成较大颗粒后加以清除，包括声波团聚、电凝聚、磁团聚、化学团聚、蒸汽相变等。化学团聚技术可以在既不改变正常生产条件，也不改变现有电除尘设备和操作参数的条件下，有效提高电除尘设备对细颗粒的脱除效率，但喷入的团聚剂中，除含粘结剂和润湿剂外，还需加入无机盐添加剂与pH值调节剂(如磷酸)，且工艺水耗量较大。
因此，发展一种绿色环保的超细颗粒物和废水处理的设备和方法是非常必要的。
发明内容
为了克服现有技术中烟气处理中超细颗粒物脱除效率低以及废水处理成本高、不够环保的缺陷，本发明提供了一种烟气处理的设备和方法，采用本发明的设备和方法，通过电除尘器和湿式静电除尘器的耦合，能够有效提高粉尘颗粒物的脱除效率，还可以实现废水的零排放。
具体地，根据本发明的一方面，本发明提供了一种烟气处理的设备，该设备包括电除尘器、脱硫单元、湿式静电除尘器，所述电除尘器的烟气排放口通过管道与所述脱硫单元的烟气入口连接，所述脱硫单元的烟气出口通过管道与所述湿式静电除尘器的烟气入口连接，该设备还包括雾化装置和废水分离装置，脱硫单元的废水出口与废水分离装置的入口连接，所述废水分离装置的液体出口与雾化装置的水入口连接，雾化装置的出口与电除尘器上游的管道连接。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种烟气处理的方法，该方法包括以下步骤：烟气依次经过电除尘器、脱硫单元、湿式静电除尘器，该方法还包括将脱硫单元产生的脱硫废水经过废水分离装置得到液体和固态残余物，将废水分离装置得到的液体经过雾化装置的雾化后得到雾化后的液滴，将所述雾化后的液滴喷入电除尘器的上游的管道。
本发明结合了电除尘器、湿法脱硫和湿式静电除尘器的特点，实现了三者的有机结合，既有效解决脱硫和湿式静电除尘器的废水问题，通过循环回用实现废水零排放，实现了超细颗粒物的聚集和长大，使颗粒物排放浓度低于5mg/Nm3，真正实现了粉尘颗粒物的近零排放。具体地，本发明通过在电除尘器上游的管道中喷入部分脱硫废水，不需要增加任何辅助药剂，既不改变正常生产条件，也不改变现有电除尘设备结构和操作参数，就可提高电除尘设备对粉尘颗粒物的脱除效率；同时，该部分脱硫废水喷入静电除尘器的上游的管道中完全蒸发，废水中的污染物转化为固体析出，并随烟气中的粉尘一起被电除尘器捕集。而另一部分脱硫废水或者作为脱硫工艺水进入脱硫单元循环利用，或者经过废水处理装置净化处理后作为湿式静电除尘器的冲洗水而实现循环利用，真正实现废水零排放和粉尘颗粒物的近零排放，降低了运行成本。
本发明能够实现粉尘颗粒物的近零排放的原理可能是：部分脱硫废水雾化后喷入电除尘器的上游的管道，一方面脱硫废水蒸发后引起烟气温度降低，粉尘的比电阻下降，同时，析出的无机盐类物质(如CaCl2·2H2O、MgSO4·H2O、NaCl)也能适当降低粉尘比电阻，这都有利于提高静电除尘器的脱除效率；另一方面烟气中喷入水雾后，对细颗粒物有一定的团聚作用，在过饱和蒸汽环境中，蒸汽以PM2.5微粒为凝结核发生相变，使微粒粒度增大，质量增加，并同时产生扩散和热泳的作用，促使颗粒物迁移运动并相互碰撞，使PM2.5团聚长大。微细水雾可以对呼吸性粉尘产生捕集作用，粉尘被水雾湿润后粒径、质量均增大，而变得易被去除，即使水雾不带电，只是依靠水雾的增湿作用就能促进微细颗粒的团聚，提高后续电除尘器的除尘效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的烟气处理的设备和方法的一种优选的实施方式；
图2是本发明的烟气处理的设备和方法的另一种优选的实施方式。
附图标记说明
1锅炉 2电除尘器
3脱硫单元 4湿式静电除尘器
5烟囱 6雾化装置
7废水分离装置 8废水处理装置
A燃料 B脱硫废水
C上层液体 D下层液体
E压缩空气 F除尘废水
G石膏和泥渣 H冲洗水
I固体残渣
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种烟气处理的设备，该设备包括电除尘器2、脱硫单元3、湿式静电除尘器4，所述电除尘器2的烟气排放口通过管道与所述脱硫单元3的烟气入口连接，所述脱硫单元3的烟气出口通过管道与所述湿式静电除尘器4的烟气入口连接，该设备还包括雾化装置6和废水分离装置7，脱硫单元3的废水出口与废水分离装置7的入口连接，所述废水分离装置7的液体出口与雾化装置6的水入口连接，雾化装置6的出口与电除尘器2上游的管道连接。
根据本发明一种优选的实施方式，如图1所示，所述废水分离装置7的液体出口包括上层液体出口和下层液体出口，所述上层液体出口与脱硫单元3的脱硫工艺水入口连接，所述下层液体出口与雾化装置6的水入口连接。更优选地，所述上层液体出口和所述湿式静电除尘器4的废水出口均与脱硫单元3的脱硫工艺水入口连接。
根据本发明的另一种优选的实施方式，如图2所示，所述烟气处理的设备还包括废水处理装置8，所述废水分离装置7的液体出口包括上层液体出口和下层液体出口，所述上层液体出口与所述雾化装置6的水入口连接，所述下层液体出口与所述废水分离装置8的入口连接，所述废水处理装置8的出口与所述湿式静电除尘器4的水入口连接，所述湿式静电除尘器4的废水出口与所述废水分离装置7的入口连接。
在本发明中，所述雾化装置6可以为压缩空气喷射雾化装置，雾化的条件包括压力可以为0.3-0.5MPa，经雾化装置雾化后的液滴速度可以为30-50m/s。压缩空气E用于提供液态水雾化的介质。
在本发明中，所述废水分离装置7可以为重力型固液分离器。所述废水分离装置7一方面对悬浮物有过滤作用，另一方面，可以实现对废水的有效分离。所述废水分离装置7可以根据密度不同实现三层分离效果，包括上层液体、下层液体和固态残余物。其中，上层液体和下层液体统称为废水分离装置7得到的液体。上层液体的密度小于1010kg/m3，优选为1000-1009kg/m3；下层液体中含有少量颗粒物和悬浮物，密度可以为1010-1050kg/m3。最底层为固态残余物，所述固态残余物可以包括固态的石膏和泥渣G。
根据本发明的一种优选的实施方式，所述上层液体C和所述湿式静电除尘器4产生的除尘废水F均作为脱硫工艺水进入脱硫单元3的方式没有特别的限定，例如可以先将所述上层液体C和所述除尘废水F在进入脱硫单元3之前的管道中混合，也可以分别通过入口进入脱硫单元3。相应地，可以在脱硫单元3与废水分离装置7之间脱硫工艺水的管道上设置所述除尘废水的入口，也可以在湿式静电除尘器4与脱硫单元3之间的脱硫工艺水的管道上设置所述上层液体的入口，或者脱硫单元3与废水分离装置7之间脱硫工艺水的管道与湿式静电除尘器4与脱硫单元3之间的脱硫工艺水的管道平行设置。
根据本发明的另一种优选的实施方式，脱硫单元3产生的脱硫废水D和湿式静电除尘器4产生的除尘废水B进入废水分离装置7的方式没有特别的限定，例如可以先将所述脱硫废水和所述除尘废水在进入废水分离装置7之前的管道中混合，也可以分别通过入口进入废水分离装置7。相应地，可以在脱硫单元3与废水分离装置7之间的管道上设置所述除尘废水的入口，也可以在湿式静电除尘器4与废水分离装置7之间的管道上设置所述脱硫废水的入口，或者脱硫单元3与废水分离装置7之间的管道与湿式静电除尘器4与废水分离装置7之间的管道平行设置。
在本发明中，所述废水处理装置8可以为化学絮凝沉淀装置。根据一种优选的实施方式，废水分离装置7得到的液体包括上层液体和下层液体，下层液体进入废水分离装置8进行净化处理，得到净化处理后的水和固体残渣I，并将净化处理后的水作为湿式静电除尘器4的冲洗水。净化处理包括使用化学药剂进行絮凝沉淀，冲洗水的条件包括pH值为6.8-7.5，固体悬浮物<100ppm。
在本发明中，所述电除尘器2可以与锅炉1连接，所述锅炉1为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
在本发明中，所述烟气可以为需要脱除粉尘颗粒物的各种烟气，可以为各种燃料A(如煤炭)燃烧的烟气，例如可以为未经任何处理的来自锅炉1的烟气，例如可以是来自电厂锅炉的烟气，也可以是来自炼钢锅炉的烟气。所述烟气还可以为经过脱硝处理的烟气。
根据本发明一种优选的实施方式，所述设备还包括设置在电除尘器2上游的脱硝装置。烟气在经过电除尘器2之前进行脱硝处理。所述脱硝处理的工艺为本领域的常规选择。例如，所述脱硝处理可以选自低氮燃烧、选择性催化还原(SCR)工艺和选择性非催化还原脱硝(SNCR)工艺中的至少一种。具体的设备和条件为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。根据更优选的一种实施方式，烟气在锅炉1中产生，经过脱硝处理后通入电除尘器2。烟气的组分和流量没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，在此不再赘述。
在本发明中，所述电除尘器2的种类没有特别的限定，可以为本领域的常规选择。例如，所述电除尘器2可以为静电除尘器和/或电袋除尘器，所述静电除尘器通常为干式静电除尘器。所述电除尘器2的运行烟气温度可以为95-160℃。
在本发明中，所述脱硫单元3可以为湿法脱硫装置，所述湿法脱硫装置的种类和结构以及运行条件可以为本领域的常规选择。例如，所述湿法脱硫装置可以包括依次连通的制浆系统、吸收塔和石膏脱水系统。所述电除尘器2的烟气排放口通过管道与所述脱硫单元3的烟气入口连接指的是与湿法脱离装置的吸收塔的烟气入口连接。当吸收塔上游布置有浓缩塔时，与所述脱硫单元3的烟气入口连接指的是与湿法脱硫装置的浓缩塔的烟气入口连接。
在本发明中，所述脱硫单元3产生的脱硫废水B的成分为本领域技术人员所熟知，例如所述脱硫废水通常呈弱酸性，pH值为4.5-6，悬浮物含量为1-10g/L，含有Cl-、F-、SO4 2-、Ca2+、Mg2+及微量重金属离子。
在本发明中，所述湿式静电除尘器4为本领域的常规选择。例如可以采用柔性极板除尘，清灰靠极板的全表面均匀水膜自流。优选地，所述湿式静电除尘器4产生的除尘废水F含有少量细粉尘和石膏液滴。
在本发明中，所述雾化后的液滴喷入电除尘器上游的管道的位置可以在较大范围内变动，只要能利用烟气所含的热量将雾化后的液滴蒸发且保证没有液体水进入电除尘器2即可。例如所述雾化后的液滴喷入电除尘器上游的管道的位置与所述电除尘器2的入口的距离不低于5米(优选为5-10米)。优选地，烟气的流速约为10-15米/秒，所述雾化后的液滴在管道中停留时间不低于0.5秒(优选为0.5-0.8秒)。
根据本发明，所述雾化后的液滴在管道中停留时间指的是雾化后的液滴从喷入电除尘器上游的管道开始至电除尘器2为止所需要的时间。电除尘器2上游的管道指的是烟气进入电除尘器2的管道，即与电除尘器2入口连接的管道。根据一种优选的实施方式，所述电除尘器上游的管道为锅炉1与电除尘器2之间的管道，并且所述雾化后的液滴喷入电除尘器上游的管道的位置与电除尘器之间没有其它设备。
在本发明中，所述雾化后的液滴的喷入量可以在较大范围内变动，该喷入量可以根据烟气的温度来确定。目前常规燃煤电厂电除尘器前的烟气温度通常在120-150℃，雾化后的液滴喷入后会蒸发，与烟气进行换热，烟气温度降低8-15℃。根据一种优选的实施方式，所述雾化后的液滴的喷入量使得电除尘器2的入口温度不低于105℃，更优选为120-130℃。
在本发明中，电除尘器2出口的烟气进入脱硫单元3进行脱硫，脱硫效率可达99％，经过脱硫后的烟气中SO2浓度低于35mg/Nm3。经脱硫后的烟气进入湿式静电除尘器4中进行终极处理，可将烟气中携带的石膏、细颗粒、SO3及Hg等重金属脱除。经测试，所述湿式静电除尘器4的出口颗粒物浓度低于5mg/Nm3，实现粉尘颗粒物的近零排放。
根据本发明的一种优选的实施方式，湿式静电除尘器4与烟囱5通过管道连接。经过湿式静电除尘器4处理后的烟气最终从烟囱5排出。
本发明还提供了一种烟气处理的的方法，该方法包括以下步骤：烟气依次经过电除尘器2、脱硫单元3、湿式静电除尘器4，该方法还包括将脱硫单元3产生的脱硫废水经过废水分离装置7得到液体和固态残余物，将废水分离装置7得到的液体经过雾化装置6的雾化后得到雾化后的液滴，将所述雾化后的液滴喷入电除尘器2的上游的管道。
根据本发明一种优选的实施方式，如图1所示，废水分离装置7得到的液体包括上层液体和下层液体，所述上层液体作为脱硫工艺水进入脱硫单元3，所述下层液体进入雾化装置6中。更优选地，所述上层液体和和所述湿式静电除尘器4产生的除尘废水均作为脱硫工艺水进入脱硫单元3。
根据本发明另一种优选的实施方式，如图2所示，废水分离装置7得到的液体包括上层液体和下层液体，所述上层液体进入雾化装置6，下层液体进入废水分离装置8进行净化处理，并将净化处理后的水作为湿式静电除尘器4的冲洗水。
根据本发明一种优选的实施方式，所述方法还包括烟气在经过电除尘器2之前进行脱硝处理。所述脱硝处理的工艺为本领域的常规选择。例如，所述脱硝处理可以选自低氮燃烧、选择性催化还原(SCR)工艺和选择性非催化还原脱硝(SNCR)工艺中的至少一种。具体的设备和条件为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。根据更优选的一种实施方式，烟气在锅炉1中产生，经过脱硝处理后通入电除尘器2。
其中，电除尘器2、脱硫单元3、湿式静电除尘器4、雾化装置6、废水分离装置7和废水处理装置8的种类、运行条件以及其他条件在上文中均有说明，在此不再赘述。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，颗粒物浓度、烟气流量、烟气湿度、烟气温度等均按照燃煤发电厂通用测试方法和仪器测得，具体参考GB/T 13931－2002(电除尘器性能测试方法)。
在实施例和对比例中，进入电除尘器2的烟气中含有以下组分(用体积含量表示)：CO2的含量14.34％，O2的含量3.25％，N2的含量73.47％，SO2的含量0.06％，H2O的含量8.61％，其余为微量的杂质气体。
电除尘器2为静电除尘器，脱硫单元3为湿法脱硫装置，湿式静电除尘器4购自中国节能减排有限公司，雾化装置6为压缩空气喷射雾化装置，废水分离装置7为重力型固液分离器，废水处理装置8为化学絮凝沉淀装置。
实施例1
如图1所示，将锅炉1、电除尘器2、脱硫单元3、湿式静电除尘器4、烟囱5、雾化装置6和废水分离装置7进行连接，其中，锅炉1的烟气出口与电除尘器2的烟气入口连接，所述电除尘器2的烟气排放口通过管道与所述脱硫单元3的烟气入口连接，所述脱硫单元3的烟气出口通过管道与所述湿式静电除尘器4的烟气入口连接，湿式静电除尘器4的烟气出口与烟囱5连接。脱硫单元3的废水出口和所述湿式静电除尘器4的废水出口均与废水分离装置7的入口连接，所述废水分离装置7的上层液体出口与脱硫单元3的脱硫工艺水入口连接，下层液体出口与雾化装置6的水入口连接，雾化装置6的出口与电除尘器2上游的管道连接。所述湿式静电除尘器4的烟气出口与烟囱5连接。
功率为300MW的机组，燃料A(具体为煤炭)在锅炉1中燃烧产生烟气，经过脱硝处理后进入电除尘器2，脱硝处理的条件包括：采用SCR工艺，催化剂为钒钛系催化剂，温度范围为290-400℃。
电除尘器2的入口烟气温度约130℃，烟气流量约110万Nm3/h，烟气中的颗粒物浓度为12g/Nm3。经过电除尘器2处理后的烟气的颗粒物浓度为21mg/Nm3。电除尘器2处理后的烟气进入脱硫单元3进行处理。在脱硫单元3中，烟气中的SO2和石灰石浆液反应，由此SO2从烟气中脱除。从吸收塔排出的石灰石浆液经过旋流分离、洗涤和脱水后得到石膏，同时产生了脱硫废水B。脱硫废水B的pH值为5.2，悬浮物含量为6.3g/L，所述脱硫废水中含有Cl-、F-、SO4 2-、Ca2+、Mg2+。脱硫废水D的重量约3.8吨。
烟气经过脱硫单元3处理后的脱硫效率达到了99％。脱硫处理后的烟气进入湿式静电除尘器4。所述湿式静电除尘器4采用柔性极板除尘，清灰靠极板的全表面均匀水膜自流。所述湿式静电除尘器4产生的除尘废水F含有少量细粉尘和石膏液滴。湿式静电除尘器4产生的除尘废水F约1.2吨。
脱硫废水B经过废水分离装置7的分离后，根据密度不同实现三层分离效果，分为上层液体、下层液体和固态残余物。其中，下层液体F密度约1030kg/m3，重量约3吨，水温约40℃，进入雾化装置6中在压缩空气E的作用下雾化，雾化压力约0.4MPa，雾化后的液滴速度为40m/s。雾化后的液滴喷入电除尘器2的上游管道，喷入点与电除尘器2的距离为5米，烟气流速约10m/s，雾化后的液滴在管道中的停留时间为0.5秒。
经测算，下层液体F经过雾化后进入电除尘器2的上游管道完全蒸发后，管道中的烟气湿度由8.61％增加至9.13％，烟气温度降低到124℃。烟气处于不饱和状态，高于酸露点温度(酸露点温度约80-95℃)，不会对烟道和电除尘器产生腐蚀，因此，不需要对废水喷入点后管道及除尘器进行改造处理。同时，烟气湿度的增加和烟气温度的降低，也降低了电除尘器中灰的比电阻，有利于提高除尘效率。另外，因烟气温度的降低及烟气含湿量的增加，减少了FGD(烟气脱硫)系统的水耗量。此外，脱硫废水中的固体物(重金属、杂质以及各种金属盐等)和灰一起悬浮在烟气中并随烟气进入电除尘器，在电除尘器中被电极捕捉，随灰一起外排，因脱硫废水中固体量和各种金属盐含量较少，对灰的物性及综合利用不会产生影响。
湿式静电除尘器4处理过的烟气经过烟囱5排放，废水分离装置7产生的上层液体C(密度1003kg/m3)和湿式静电除尘器4产生的除尘废水F混合后作为脱硫单元3的脱硫工艺水，实现了循环利用。另外，收集废水分离装置7产生的固态的石膏和泥渣G，进行后续处理，将固态石膏运至堆场，将泥渣丢弃。
经测试，电除尘器2的出口颗粒物浓度(粉尘浓度)约21mg/Nm3，脱硫单元3的出口颗粒物(含石膏携带)浓度约16mg/Nm3，湿式静电除尘器4的出口颗粒物浓度约4mg/Nm3，实现了粉尘的近零排放(＜5mg/Nm3)。通过废水循环利用和管道喷入，脱硫单元和湿式静电除尘器无废水外排，真正实现了废水零排放。
实施例2
采用与实施例1相同的烟气处理的设备。
采用与实施例1相同的烟气处理的方法，不同的是，废水分离装置7分离得到的下层液体F的密度为1010kg/m3，在雾化装置6中的雾化压力约为0.3MPa，雾化后的液滴速度约为30m/s，雾化后的液滴喷入电除尘器2的上游管道，喷入点与电除尘器2的距离为8米，烟气流速约12m/s，雾化后的液滴在管道中的停留时间为0.6秒。下层液体F经过雾化后进入电除尘器2的上游管道完全蒸发后，管道中的烟气湿度由8.61％增加至9.18％，烟气温度降低到120℃。
经测试，电除尘器2的出口颗粒物浓度(粉尘浓度)约21mg/Nm3，脱硫单元3的出口颗粒物(含石膏携带)浓度约12mg/Nm3，湿式静电除尘器4的出口颗粒物浓度约3mg/Nm3，实现了粉尘的近零排放(＜5mg/Nm3)。
实施例3
采用与实施例1相同的烟气处理的设备。
采用与实施例1相同的烟气处理的方法，不同的是，废水分离装置7分离得到的下层液体F的密度为1050kg/m3，在雾化装置6中的雾化压力约为0.5MPa，雾化后的液滴速度约为50m/s，雾化后的液滴喷入电除尘器2的上游管道，喷入点与电除尘器2的距离为10米，烟气流速约12m/s，雾化后的液滴在管道中的停留时间为0.8秒。下层液体F经过雾化后进入电除尘器2的上游管道完全蒸发后，管道中的烟气湿度由8.61％增加至9.02％，烟气温度降低到125℃。
经测试，电除尘器2的出口颗粒物浓度(粉尘浓度)约21mg/Nm3，脱硫单元3的出口颗粒物(含石膏携带)浓度约18mg/Nm3，湿式静电除尘器4的出口颗粒物浓度约4.5mg/Nm3，实现了粉尘的近零排放(＜5mg/Nm3)。
实施例4
如图2所示，将锅炉1、电除尘器2、脱硫单元3、湿式静电除尘器4、烟囱5、雾化装置6、废水分离装置7和废水处理装置8进行连接，其中，锅炉1的烟气出口与电除尘器2的烟气入口连接，所述电除尘器2的烟气排放口通过管道与所述脱硫单元3的烟气入口连接，所述脱硫单元3的烟气出口通过管道与所述湿式静电除尘器4的烟气入口连接，脱硫单元3和湿式静电除尘器4的废水出口均与废水分离装置7的入口连接，所述废水分离装置7的上层液体出口与雾化装置6的水入口连接，雾化装置6的出口与电除尘器2上游的管道连接；所述废水分离装置7的下层液体出口与废水处理装置8的入口连接，所述废水处理装置8的水出口与湿式静电除尘器4的水入口连接，所述湿式静电除尘器4的废水出口与所述废水分离装置7的入口连接。所述湿式静电除尘器4的烟气出口与烟囱5连接。
功率为300MW的机组，燃料A(具体为煤炭)在锅炉1中燃烧产生烟气，经过脱硝处理后进入电除尘器2，脱硝处理的条件包括：采用SCR工艺，催化剂为钒钛系催化剂，温度范围为290-400℃。
电除尘器2的入口烟气温度约130℃，烟气流量约110万Nm3/h，烟气中的颗粒物浓度为12g/Nm3。经过电除尘器2处理后的烟气的颗粒物浓度为21mg/Nm3。电除尘器2处理后的烟气进入湿法脱硫装置3进行处理。在湿法脱硫装置3中，烟气中的SO2和石灰石浆液反应，由此SO2从烟气中脱除。从吸收塔排出的石灰石浆液经过旋流分离、洗涤和脱水后得到石膏，同时产生了脱硫废水B。脱硫废水B的pH值为5.5，悬浮物含量为4.5g/L，所述脱硫废水中含有Cl-、F-、SO4 2-、Ca2+、Mg2+。脱硫废水B的重量约5吨。
烟气经过湿法脱硫装置3处理后的脱硫效率达到了99％。脱硫处理后的烟气进入湿式静电除尘器4。所述湿式静电除尘器4采用柔性极板除尘，清灰靠极板的全表面均匀水膜自流。所述湿式静电除尘器4产生的除尘废水F含有少量细粉尘和石膏液滴。湿式静电除尘器4产生的除尘废水约1.5吨。
脱硫废水B经过废水分离装置7的分离后，根据密度不同实现三层分离效果，分为上层液体C、下层液体F和固态残余物。其中，上层液体C的密度约1005kg/m3，重量约2吨，水温约40℃，进入雾化装置6中在压缩空气E的作用下雾化，雾化压力约0.4MPa，雾化后的液滴速度为40m/s。雾化后的液滴喷入电除尘器2的上游管道，喷入点与电除尘器2的距离为5米，雾化后的液滴在管道中的停留时间为0.5秒。
经测算，上层液体C经过雾化后进入电除尘器2的上游管道完全蒸发后，管道中的烟气湿度由8.61％增加至8.91％，烟气温度降低到126℃。烟气处于不饱和状态，高于酸露点温度(酸露点温度约80-95℃)，不会对烟道和电除尘器产生腐蚀，因此，不需要对废水喷入点后管道及除尘器进行改造处理。同时，烟气湿度的增加和烟气温度的降低，也降低了电除尘器中灰的比电阻，有利于提高除尘效率。另外，因烟气温度的降低及烟气含湿量的增加，减少了FGD(烟气脱硫)系统的水耗量。此外，脱硫废水中的固体物(重金属、杂质以及各种金属盐等)和灰一起悬浮在烟气中并随烟气进入电除尘器，在电除尘器中被电极捕捉，随灰一起外排，因脱硫废水中固体量和各种金属盐含量较少，对灰的物性及综合利用不会产生影响。
湿式静电除尘器4处理过的烟气经过烟囱5排放，废水分离装置7产生的下层液体D经过废水处理装置8的净化处理，净化处理包括使用化学药剂进行絮凝沉淀，并将净化处理后的水作为湿式静电除尘器4的冲洗水。冲洗水的条件包括pH值为7.2，固体悬浮物为65ppm。
另外，收集废水分离装置7产生的固态石膏和泥渣H以及废水处理装置8产生的固体残渣进行后续处理，将固态石膏运至堆场，将泥渣和固体残渣丢弃。
经测试，电除尘器2的出口颗粒物浓度(粉尘浓度)约21mg/Nm3，湿法脱硫装置3的出口颗粒物(含石膏携带)浓度约16mg/Nm3，湿式静电除尘器4的出口颗粒物浓度约4mg/Nm3，实现了粉尘的近零排放(＜5mg/Nm3)。通过废水循环利用和管道喷入，湿法脱硫装置和湿式静电除尘器无废水外排，真正实现了废水零排放。
对比例1
按照与实施例1相同的方式将锅炉1、电除尘器2、脱硫单元3、湿式静电除尘器4、烟囱5进行连接。不同的是，不包括雾化装置6和废水分离装置7。
功率为300MW的机组，燃料A(具体为煤炭)在锅炉1中燃烧产生烟气，经过脱硝处理后进入电除尘器2。按照与实施例1相同的条件进行处理。
烟气依次通过电除尘器2、脱硫单元3、湿式静电除尘器4之后经过烟囱5排放。
经测算，电除尘器2的入口烟气温度130℃，电除尘器2的出口颗粒物浓度(粉尘浓度)35mg/Nm3，脱硫单元3的出口颗粒物(含石膏携带)浓度25mg/Nm3，湿式静电除尘器4的出口颗粒物浓度7mg/Nm3。脱硫单元3产生的脱硫废水3.8吨，湿式静电除尘器4产生的除尘废水1.2吨，需要进行处理后达标外排。
从实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明提供的烟气处理的设备和方法，经过处理后的烟气，实现了粉尘的近零排放(＜5mg/Nm3)，此外，湿法脱硫装置和湿式静电除尘器无废水外排，实现了废水的零排放。而与此相对的是，在对比例1中湿式静电除尘器4出口的烟气中的颗粒物浓度明显高于实施例1，同时还产生了大量废水，还需要经过后续的处理方可排放。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (23)

1.一种烟气处理的设备，该设备包括电除尘器(2)、脱硫单元(3)、湿式静电除尘器(4)，所述电除尘器(2)的烟气排放口通过管道与所述脱硫单元(3)的烟气入口连接，所述脱硫单元(3)的烟气出口通过管道与所述湿式静电除尘器(4)的烟气入口连接，其特征在于，该设备还包括雾化装置(6)和废水分离装置(7)，脱硫单元(3)的废水出口与废水分离装置(7)的入口连接，所述废水分离装置(7)的液体出口与雾化装置(6)的水入口连接，雾化装置(6)的出口与电除尘器(2)上游的管道连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述废水分离装置(7)的液体出口包括上层液体出口和下层液体出口，所述上层液体出口与脱硫单元(3)的脱硫工艺水入口连接，所述下层液体出口与雾化装置(6)的水入口连接；
优选地，所述上层液体出口和所述湿式静电除尘器(4)的废水出口均与脱硫单元(3)的脱硫工艺水入口连接。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述烟气处理的设备还包括废水处理装置(8)，所述废水分离装置(7)的液体出口包括上层液体出口和下层液体出口，所述上层液体出口与所述雾化装置(6)的水入口连接，所述下层液体出口与所述废水分离装置(8)的入口连接，所述废水处理装置(8)的出口与所述湿式静电除尘器(4)的水入口连接，所述湿式静电除尘器(4)的废水出口与所述废水分离装置(7)的入口连接。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，其中，所述雾化装置(6)为压缩空气喷射雾化装置。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，其中，所述废水分离装置(7)为重力型固液分离器。
6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述废水处理装置(8)为化学絮凝沉淀装置。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，其中，所述电除尘器(2)为静电除尘器和/或电袋除尘器。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述脱硫单元(3)为湿法脱硫装置。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，其中，所述雾化装置(6)的出口与电除尘器(2)上游的管道连接的位置与所述电除尘器(2)的入口的距离不低于5米。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括锅炉(1)，所述电除尘器(2)上游的管道为锅炉(1)与电除尘器(2)之间的管道，并且所述雾化后的液滴喷入电除尘器上游的管道的位置与电除尘器(2)之间没有其它设备。
11.一种烟气处理的方法，该方法包括以下步骤：烟气依次经过电除尘器(2)、脱硫单元(3)、湿式静电除尘器(4)，其特征在于，该方法还包括将脱硫单元(3)产生的脱硫废水经过废水分离装置(7)得到液体和固态残余物，将废水分离装置(7)得到的液体经过雾化装置(6)的雾化后得到雾化后的液滴，将所述雾化后的液滴喷入电除尘器(2)的上游的管道。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，废水分离装置(7)得到的液体包括上层液体和下层液体，所述上层液体作为脱硫工艺水进入脱硫单元(3)，所述下层液体进入雾化装置(6)中；
优选地，所述上层液体和和所述湿式静电除尘器(4)产生的除尘废水均作为脱硫工艺水进入脱硫单元(3)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，废水分离装置(7)得到的液体包括上层液体和下层液体，所述上层液体进入雾化装置(6)，下层液体进入废水分离装置(8)进行净化处理，并将净化处理后的水作为湿式静电除尘器(4)的冲洗水。
14.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述雾化装置(6)为压缩空气喷射雾化装置，雾化的条件包括压力为0.3-0.5MPa，经雾化装置雾化后的液滴速度为30-50m/s。
15.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述废水分离装置(7)为重力型固液分离器；所述上层液体的密度小于1010kg/m3，所述下层液体的密度为1010-1050kg/m3。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述废水处理装置(8)为化学絮凝沉淀装置，净化处理包括使用化学药剂进行絮凝沉淀，冲洗水的条件包括pH值为6.8-7.5，固体悬浮物<100ppm。
17.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述电除尘器(2)为静电除尘器和/或电袋除尘器。
18.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述脱硫单元(3)产生的脱硫废水pH值为4.5-6，悬浮物含量为1-10g/L，含有Cl-、F-、SO4 2-、Ca2+、Mg2+及微量重金属离子。
19.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述湿式静电除尘器(4)采用柔性极板除尘，清灰靠极板的全表面均匀水膜自流；优选地，所述湿式静电除尘器(4)产生的除尘废水中含有细粉尘和石膏液滴。
20.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括烟气在经过电除尘器(2)之前进行脱硝处理。
21.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述雾化后的液滴喷入电除尘器上游的管道的位置与所述电除尘器(2)的入口的距离不低于5米；优选地，所述雾化后的液滴在管道中停留时间不低于0.5秒。
22.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述雾化后的液滴的喷入量使得电除尘器(2)的入口温度不低于105℃。
23.根据权利要求11-13中任意一项所述的方法，其中，所述湿式静电除尘器(4)的出口颗粒物浓度低于5mg/Nm3。
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