CN106268178B - 一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气治理领域，具体涉及一种用于湿法脱硫系统的除尘‑雾一体化装置及方法。本发明的装置是利用玻璃管冷凝原理与丝网过滤原理，以及PTFE单丝纤维的孔隙率不同特性，实现同时高效净化湿法脱硫系统烟气中原有的不同粒径微米级固体烟尘细颗粒与微米级的雾滴颗粒。本发明装置能够实现一体化高效去除烟气中的微米级固体粉尘与微米级雾滴，并且装置结构紧凑，易于在烟气湿法脱硫系统内部安装，操作简便，具有广阔的市场前景与较高的推广价值，适用于电厂燃煤、煤化工等大负荷、大功率烟气湿法脱硫处理系统。

Description

一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置及方法
技术领域
本发明涉及烟气治理领域，具体涉及一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置及方法。
背景技术
湿法烟气脱硫是目前应用最为广泛的烟气脱硫技术，即用含脱硫剂的溶液或浆液在旋流塔板中洗涤烟气，使烟气中的二氧化硫在旋流板塔内较好传质条件下，与脱硫液进行较为充分的吸收反应，从而大大降低烟气中的二氧化硫浓度，达到脱硫目的。湿法脱硫吸收塔在运行过程中，易产生粒径为3-20微米的“雾”，“雾”从脱硫吸收塔进入后置的换热器、风机及烟道等装置，很容易导致堵塞、腐蚀问题。脱硫除雾器是安装于脱硫吸收装置上部的气液分离装置，是烟气从湿法脱硫系统流出之前的最后一个净化环节。常见的脱硫除雾器有丝网除雾器、旋流板除雾器、电除尘除雾器、V 型折流板除雾器。目前现有除雾器存在除雾效率低、容易堵塞、材质抗腐蚀性差等缺点，湿法脱硫系统除雾器性能不佳直接影响到湿法脱硫系统后置装置的持续、可靠的运行。目前已经应用于湿法脱硫系统的除雾器均已单级形式安装，并且除雾器的器型较为单一，因此，湿法脱硫系统除雾器的形式与结构亟待创新与完善。在众多除雾器中，丝网除雾器具有比表面积大、重量轻、丝网的自由体积大的优点，气体很容易通过丝网，压降较小，具有较大的创新研发空间。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置及方法，目的是通过利用玻璃管冷凝原理与丝网过滤原理，以及聚四氟乙烯（PTFE）单丝纤维的孔隙率不同特性，实现同时高效净化湿法脱硫系统烟气中原有的不同粒径微米级固体烟尘细颗粒与微米级的雾滴颗粒。
实现本发明目的的用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置，其中所述的湿法脱硫系统包括烟气进气管、脱硫填料层、管式喷淋器和废液排水管，所述的管式喷淋器与柱塞泵相连，管式喷淋器下方是脱硫填料层，脱硫填料层下方设置烟气进气管，整个湿法脱硫系统底部设有废液排水管；
所述的除尘-雾一体化装置包括冷凝玻璃管、聚四氟乙烯（PTFE）除雾丝绒、一级PTFE 丝网除雾器和二级PTFE 丝网除雾器；其中所述的冷凝玻璃管上部管口处填充有PTFE除雾丝绒，冷凝玻璃管设置在管式喷淋器上方的封闭式冷凝空间内，封闭式冷凝空间外部设有冷空气进气管和热空气出气管，其中冷空气进气管与风机相连；在冷凝玻璃管上方安装有一级PTFE 丝网除雾器和二级PTFE 丝网除雾器，所述的二级PTFE 丝网除雾器上方安装有清洁烟气排气管，清洁烟气排气管与负压风机连接。
其中，所述的管式喷淋器由主、次钢管垂直交叉焊接而成。
所述的冷凝玻璃管是由耐高温玻璃材质制备的，其直径为10-30cm、长度为50-100cm，由PTFE隔板固定在封闭式冷凝空间内，冷凝玻璃管上部管口与PTFE隔板之间的固定采用45度倒角密闭胶装方式，使冷凝玻璃管上部管口高度稍低于隔板表面高度。
所述的PTFE除雾丝绒是直径为0.1-0.05cm的PTFE单丝纤维，其抗拉强度≥210Mpa，摩擦系数≤0.01，纤维邵氏硬度≥60。
所述的一级PTFE 丝网除雾器的PTFE 丝网采用直径为0.3-0.5 cm的PTFE单丝纤维编织，所述的二级PTFE 丝网除雾器的PTFE 丝网采用直径为0.1-0.3 cm的PTFE单丝纤维编织，一级PTFE 丝网除雾器的PTFE 丝网孔隙率大于二级PTFE 丝网除雾器。
采用上述用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置进行除尘-雾的方法，按照以下步骤进行：
（1）开启柱塞泵和风机，由柱塞泵为管式喷淋器提供喷淋脱硫的水体，喷淋润湿脱硫填料层；风机将冷空气从冷空气进气管引入管式喷淋器上方的封闭式冷凝空间，形成封闭冷凝空间内部的空气循环流动；
（2）启动负压风机，提供引风动力，通过烟气进气管将待处理烟气引入系统，烟气在引风动力作用下，依次通过脱硫填料层、管式喷淋器、冷凝玻璃管、一级PTFE 丝网除雾器和二级PTFE 丝网除雾器，经过管式喷淋器喷淋处理的烟气经过冷凝玻璃管上部管口的PTFE除雾丝绒，由于冷凝玻璃管内外存在较大温度差，烟气在冷凝玻璃管内迅速冷凝去除直径3-20μm的雾滴，烟气继续上升至冷凝玻璃管上部管口的PTFE除雾丝绒处，烟气中粒径较细的雾滴与组成PTFE除雾丝绒的PTFE 丝网纤维进一步碰撞、过滤，并在PTFE除雾丝绒最低处不断聚集，在重力作用下，或成滴落下，或沿玻璃管内壁成股流下，烟气继续上升，经过不同孔径的一级PTFE 丝网除雾器和二级PTFE 丝网除雾器，直径0.1-5μm的细微雾滴颗粒在PTFE 丝网纤维上碰撞、过滤、聚集成滴，并在重力作用下低落至用于固定冷凝玻璃管的隔板表面，最后通过清洁烟气排气管排出。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置中的涉及的PTFE单丝纤维具有低摩擦系数、高抗拉强度、低膨胀率、耐高温、耐酸碱，PTFE除雾丝绒是填充在冷凝玻璃管管口上部的过滤物质，能够对没有冷凝完全的细微雾滴进一步过滤去除，装置中的风机是通过冷空气进气管给冷凝玻璃管管外空间提供冷凝所需的冷空气，冷凝过程完毕后再利用鼓风压力将热空气通过热空气出气管排出。
本发明是利用温差冷凝原理以及单丝纤维碰撞过滤原理，先实现3-20μm粒径的较大雾滴颗粒的高效去除，再利用不同孔隙率的PTFE 丝网2级除雾器的组合除雾作用，实现对0.1-5μm粒径范围细微雾滴颗粒的高效去除，经湿法脱硫系统新型除尘-雾一体化装置处理的烟气除雾率可达99%；同时，原烟气细微固体粉尘在高湿度环境中发生“云凝结”现象，能够高效净化烟气中微米级的细微固体粉尘，因此，本发明装置能够实现一体化高效去除烟气中的微米级固体粉尘与微米级雾滴，并且装置结构紧凑，易于在烟气湿法脱硫系统内部安装，操作简便，具有广阔的市场前景与较高的推广价值，适用于电厂燃煤、煤化工等大负荷、大功率烟气湿法脱硫处理系统。
附图说明
图1 本发明用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置的结构示意图；
其中：1：烟气进气管； 2：脱硫填料层；3：管式喷淋器； 4：冷凝玻璃管； 5：PTFE除雾丝绒； 6：一级PTFE 丝网除雾器；7：二级PTFE 丝网除雾器；8：清洁烟气排气管；9：负压风机；10：风机；11：冷空气进气管； 12：热空气出气管； 13：柱塞泵； 14：废液排水管。
具体实施方式
下面结合图1和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本实施例的用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置，其中所述的湿法脱硫系统包括烟气进气管1、脱硫填料层2、管式喷淋器3和废液排水管14，所述的管式喷淋器3与柱塞泵13相连，管式喷淋器3下方是脱硫填料层2，脱硫填料层2下方设置烟气进气管1，整个湿法脱硫系统底部设有废液排水管14；
所述的除尘-雾一体化装置包括冷凝玻璃管4、PTFE除雾丝绒5、一级PTFE 丝网除雾器6和二级PTFE 丝网除雾器7；其中所述的冷凝玻璃管4上部管口处填充有PTFE除雾丝绒5，冷凝玻璃管4设置在管式喷淋器3上方的封闭式冷凝空间内，封闭式冷凝空间外部设有冷空气进气管11和热空气出气管12，其中冷空气进气管11与风机10相连；在冷凝玻璃管4上方安装有一级PTFE 丝网除雾器6和二级PTFE 丝网除雾器7，所述的二级PTFE 丝网除雾器7上方安装有清洁烟气排气管8，清洁烟气排气管8与负压风机9连接。
在使用时，开启柱塞泵13与冷凝环节的风机10，柱塞泵13给管式喷淋器3提供喷淋洗气的水体，润湿脱硫填料层2，先保证整体装置具备烟气脱硫功能。启动风机10能够在冷凝玻璃管4管外封闭冷凝空间实现空气的循环流动，保证装置利用温差具备冷凝除雾功能。再启动引风机9，在整体装置内产生负压引力，通过烟气进气管1将待处理烟气引入装置体内，烟气将依次通过脱硫填料层2，进行气液交互吸收传质，完成烟气湿法脱硫过程；烟气通过管式喷淋器3，进入冷凝玻璃管4下部管口，由于冷凝玻璃管4内外气体存在较大温度差，高温烟气在玻璃管内迅速冷凝去除烟气中的大部分雾滴。烟气在冷凝玻璃管4内继续上升至冷凝玻璃管4上部的PTFE除雾丝绒5处，烟气中粒径较细的雾滴与直径较细的PTFE除雾丝绒5进一步碰撞、过滤，并在PTFE除雾丝绒5的最低水平处不断聚集，在重力作用下，或成滴落下，或沿玻璃管内壁成股流下。从冷凝玻璃管4上部管口流出的气体继续上升至一级PTFE丝网除雾器6及二级PTFE 丝网除雾器7，烟气中细微雾滴会, PTFE 丝网纤维2级组合除雾器纤维上碰撞、过滤、聚集成滴，最后经二级PTFE 丝网除雾器7除雾后的烟气在引风机9的负压引风作用下，通过清洁烟气排气管8排出。
开启柱塞泵13为管式喷淋器3提供脱硫洗气液体，脱硫洗气液体润湿脱硫填料层2，能够实现装置的脱除烟气中SO2的功能。柱塞泵13操作压力为3MPa，标称值流量为100-300L/min，额定压力为5MPa，配10kW驱动电动机，同时配备过压保护装置。
管式喷淋器3用于给脱硫填料层2提供烟气脱硫吸收传质所需的吸收液体，直接使用水体作为脱硫吸收液体。管式喷淋器3安装在冷凝玻璃管4与脱硫填料层2之间的喷淋装置，管式喷淋器4由主、次钢管垂直交叉焊接而成。保证管式喷淋器3喷淋效果均匀。
脱硫填料层2利用自身的巨大润湿表面积吸收烟气中的SO2，实现烟气湿法脱硫。脱硫填料层2的填料可以任选鞍环、拉西环、鲍尔环等类型，脱硫填料层2的填料采用陶瓷材质。
风机10用于向封闭冷凝空间内给冷凝玻璃管4提供冷凝除雾所需的冷空气。风机10为5-29A型离心风机。
冷凝玻璃管4用于利用玻璃管内外气体温度存在的温度差对烟气中的水蒸气进行冷凝除雾。冷凝玻璃管4采用由特殊高温原料加工而成的特种玻璃管，使用温度小于等于1500℃，是外径：Ф100mm-Ф300mm，长度为50-100cm的玻璃管。冷凝玻璃管4上下采用耐腐蚀的PTFE高强度的2张隔板固定，保证冷凝玻璃管4管口上下同心，防治玻璃管预热变形断裂，隔板厚度范围为5-10 cm。
PTFE除雾丝绒5是由以PTFE颗粒为原料，采用悬浮方法制备的PTFE超细直径纤维，直径范围为0.1-0.05cm。根据斯托克斯碰撞原理，纤维直径越细，对于细微粒径雾滴颗粒的碰撞去除效率越高。
一级PTFE 丝网除雾器6和二级PTFE 丝网除雾器7是由直径不同的PTFE单丝纤维经编织机编织而成具有一定厚度孔隙率不同的除雾滤膜。一级PTFE 丝网除雾器6采用直径为0.3-0.5 cm的PTFE单丝纤维编织，二级PTFE 丝网除雾器7采用直径为0.1-0.3 cm的PTFE单丝纤维编织。
引风机9是给整体装置内气体的流动提供机械能，将待处理的烟气通过进气管1引入装置体内，依次通过各处理单元，完成净化过程。引风机9采用DWT RCT大三角屋顶风机，配电功率0.37。
本发明各个装置单元之间保持相对独立又相互联系的联动关系，湿法脱硫系统新型除尘-雾一体化装置操作简便，价格低廉，故障率低，便于安装、维护，适合各种烟气湿法脱硫系统的除雾治理，运用多种除雾原理，总体除雾率达到99%以上，具有广阔的市场前景与较高的推广价值。
本实施例采用上述用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置进行除尘-雾的方法，按照以下步骤进行：
（1）开启柱塞泵13和风机10，由柱塞泵13为管式喷淋器3提供喷淋脱硫的水体，喷淋润湿脱硫填料层2；风机10将冷空气从冷空气进气管11引入管式喷淋器3上方的封闭式冷凝空间，形成封闭冷凝空间内部的空气循环流动；
（2）启动负压风机9，提供引风动力，通过烟气进气管1将待处理烟气引入系统，烟气在引风动力作用下，依次通过脱硫填料层2、管式喷淋器3、冷凝玻璃管4、一级PTFE 丝网除雾器6和二级PTFE 丝网除雾器7，经过管式喷淋器3喷淋处理的烟气经过冷凝玻璃管4上部管口的PTFE除雾丝绒6，由于冷凝玻璃管4内外存在较大温度差，烟气在冷凝玻璃管4内迅速冷凝去除直径3-20μm的雾滴，烟气继续上升至冷凝玻璃管上部管口的PTFE除雾丝绒5处，烟气中粒径较细的雾滴与组成PTFE除雾丝绒5的PTFE 丝网纤维进一步碰撞、过滤，并在PTFE除雾丝绒5最低处不断聚集，在重力作用下，或成滴落下，或沿玻璃管内壁成股流下，烟气继续上升，经过不同孔径的一级PTFE 丝网除雾器6和二级PTFE 丝网除雾器7，直径0.1-5μm的细微雾滴颗粒在PTFE 丝网纤维上碰撞、过滤、聚集成滴，并在重力作用下低落至用于固定冷凝玻璃管4的隔板表面，最后通过清洁烟气排气管8排出。
本发明在电厂燃煤、煤化工等行业烟气湿法脱硫处理系统中安装新型除尘-雾一体化装置，利用温差冷凝原理以及单丝纤维碰撞过滤原理，实现3-20μm粒径范围较大雾滴颗粒的高效去除。再利用不同孔隙率的PTFE 丝网2级除雾器的组合除雾作用，可实现对0.1-5μm粒径范围细微雾滴颗粒的高效去除，经湿法脱硫系统新型除尘-雾一体化装置处理的烟气除雾率可达99%；原烟气细微固体粉尘在高湿度环境中发生“云凝结”现象，能够同时高效净化烟气中微米级的细微固体粉尘，因此，本发明装置能够实现一体化高效去除烟气中的细微粉尘与雾滴，装置结构紧凑，易于安装，操作简便，具有广阔的市场前景与较高的推广价值。

Claims (5)

1.一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置，其中所述的湿法脱硫系统包括烟气进气管、脱硫填料层、管式喷淋器和废液排水管，所述的管式喷淋器与柱塞泵相连，管式喷淋器下方是脱硫填料层，脱硫填料层下方设置烟气进气管，整个湿法脱硫系统底部设有废液排水管；其特征在于所述的除尘-雾一体化装置包括冷凝玻璃管、聚四氟乙烯(PTFE)除雾丝绒、一级PTFE 丝网除雾器和二级PTFE 丝网除雾器；其中所述的管式喷淋器由主、次钢管垂直交叉焊接而成,所述的冷凝玻璃管上部管口处填充有PTFE除雾丝绒，冷凝玻璃管设置在管式喷淋器上方的封闭式冷凝空间内，冷凝玻璃管上下采用耐腐蚀的PTFE高强度的2张隔板固定，封闭式冷凝空间外部设有冷空气进气管和热空气出气管，其中冷空气进气管与风机相连；在冷凝玻璃管上方安装有一级PTFE 丝网除雾器和二级PTFE 丝网除雾器，所述的二级PTFE 丝网除雾器上方安装有清洁烟气排气管，清洁烟气排气管与负压风机连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置，其特征在于所述的冷凝玻璃管是由耐高温玻璃材质制备的，其直径为10-30cm、长度为50-100cm，由PTFE隔板固定在封闭式冷凝空间内，冷凝玻璃管上部管口与PTFE隔板之间的固定采用45度倒角密闭胶装方式，使冷凝玻璃管上部管口高度稍低于隔板表面高度。
3.根据权利要求1所述的一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置，其特征在于所述的PTFE除雾丝绒是直径为0.1-0.05cm的PTFE 单丝纤维，其抗拉强度≥210Mpa，摩擦系数≤0.01，纤维邵氏硬度≥60。
4.根据权利要求1所述的一种用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置，其特征在于所述的一级PTFE 丝网除雾器的PTFE 丝网采用直径为0.3-0.5cm的PTFE单丝纤维编织，所述的二级PTFE 丝网除雾器的PTFE 丝网采用直径为0.1-0.3cm的PTFE单丝纤维编织，一级PTFE 丝网除雾器的PTFE 丝网孔隙率大于二级PTFE 丝网除雾器。
5.采用如权利要求1所述的用于湿法脱硫系统的除尘-雾一体化装置进行除尘-雾的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)开启柱塞泵和风机，由柱塞泵为管式喷淋器提供喷淋脱硫的水体，喷淋润湿脱硫填料层；风机将冷空气从冷空气进气管引入管式喷淋器上方的封闭式冷凝空间，形成封闭冷凝空间内部的空气循环流动；
(2)启动负压风机，提供引风动力，通过烟气进气管将待处理烟气引入系统，烟气在引风动力作用下，依次通过脱硫填料层、管式喷淋器、冷凝玻璃管、一级PTFE 丝网除雾器和二级PTFE 丝网除雾器，经过管式喷淋器喷淋处理的烟气经过冷凝玻璃管上部管口的PTFE除雾丝绒，由于冷凝玻璃管内外存在较大温度差，烟气在冷凝玻璃管内迅速冷凝去除直径3-20μm的雾滴，烟气继续上升至冷凝玻璃管上部管口的PTFE除雾丝绒处，烟气中粒径较细的雾滴与组成PTFE除雾丝绒的PTFE 丝网纤维进一步碰撞、过滤，并在PTFE除雾丝绒最低处不断聚集，在重力作用下，或成滴落下，或沿玻璃管内壁成股流下，烟气继续上升，经过不同孔径的一级PTFE 丝网除雾器和二级PTFE 丝网除雾器，直径0.1-5μm的细微雾滴颗粒在PTFE丝网纤维上碰撞、过滤、聚集成滴，并在重力作用下低落至用于固定冷凝玻璃管的隔板表面，最后通过清洁烟气排气管排出。
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