CN106512667A - 湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置 - Google Patents

湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置。包括喷雾喷淋洗涤塔、逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器和下行式湿式静电深度净化器，所述喷雾喷淋洗涤塔上端出口与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器上端入口通过增雾式连接烟道连接，逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器下端出口与下行式湿式静电深度净化器上端入口连接，所述喷雾喷淋洗涤塔为湿式多层气液逆流接触方式，喷雾喷淋洗涤塔下端侧壁上设有进烟管道，下行式湿式静电深度净化器的下端设有排烟管道。本发明有效提高净化装置对微细颗粒物的去除率，使其在低能耗条件下稳定达到超低的烟尘排放浓度，满足更加严格的环保污染治理排放要求。

Description

湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置
技术领域
本发明涉及湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，用于大气污染防治，属于烟气除尘脱硫和气体净化技术领域。
背景技术
含尘蒸汽流烟气是化工、建材、钢铁冶金等行业常见的污染排放烟气，钢渣处理过程便是含尘蒸汽流烟气典型的发生源之一。渣处理过程中高温熔渣在被快速水淬时均产生大量的过热蒸汽，蒸汽挟带熔渣微尘扩散不可避免。其主要成分为金属氧化物颗粒、水蒸气，对区域环境造成污染。随着≤钢铁行业大气污染物排放标准≥的实施,特别是重点区域的大气污染防治行动计划实施,大气污染物特别排放限值要求愈加严格，高效脱除渣处理过程产生的含尘蒸汽流烟气中的细颗粒物等有害物质,强化可吸入性粉尘，特别是细颗粒物（PM2.5）的治理势在必行。
通常，布袋、塑烧板及电除尘器都是目前成熟可靠的高效除尘技术，应用于渣处理过程产生的含尘蒸汽流烟气除尘净化，可以达到30mg/Nm3，但缺点也明显：不仅投资和运行费用高、占地大，而且施工时周期长，最重要的一点是该尾气含湿量高达13～24%，所挟带的粉尘为钢渣的超细粉，性质与混凝土相类似，具有水硬性和胶(结)凝性，沉结在在布袋或塑烧板滤材微孔內戓电极、板等内部构件上且难以清理。
通常单独采用湿式电除尘器,电极、板等内部构件上极易结垢且难以清理。
湿式除尘方案用于高温、高湿且具有水硬性和胶(结)凝性的烟气净化除尘，工艺简单、投资和运行费用低，容易实施，能达到效益最大化目的。
但在含尘蒸汽流烟气粉尘粒径频率分布下，由于可吸入颗粒物所占体积百分数较高,通常的湿式喷淋洗涤塔对可吸入颗粒物和气溶胶去除率较低.另一方面，通常湿式喷淋洗涤塔在烟气出口前采用机械式除雾，仅对烟气中挟带的40μm以上游离水雾液滴有较好的去除率，但对烟气中微米级细颗粒物，难以适应愈来愈严格的大气污染物排放标准或更严格的区域环境质量控制标准；且运行系统也极易结垢，使系统流道堵塞或性能恶化；
通常湿式喷淋洗涤塔，循环水处理系统占地面积大、一次性投资高、沉淀池泥量大、清淤、输运、处理等运行费用高；特别是高质量浓度悬浮物易堵塞流道。
通常改进的新一代湿式喷淋洗涤塔处理含尘蒸汽流烟气，往往为提高系统捕集细颗粒物的能力，达到更高的除尘净化效率而采用大液气比过度洗涤，循环水量大，净化装置及系统湿阻高，增加能耗。喷淋段空塔速度较低，塔径较大 ，塔内布液难以均匀，系统运行效率可靠性差等。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种适应高温、高湿、高黏度特性烟气的除尘净化，特别适应钢渣处理过程产生的蒸汽流烟气除尘净化，通过高效湿式变流除尘净化有效解决高结垢对净化装置及系统除尘构件的影响，再串接湿式静电深度净化系统，有效提高净化装置对微细颗粒物的去除率，使其在低能耗条件下稳定达到超低的烟尘排放浓度，满足更加严格的环保污染治理排放要求的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置。
为此本发明所采用的技术方案是：
包括喷雾喷淋洗涤塔、逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器和下行式湿式静电深度净化器，所述喷雾喷淋洗涤塔上端出口与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器上端入口通过增雾式连接烟道连接，逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器下端出口与下行式湿式静电深度净化器上端入口连接，所述喷雾喷淋洗涤塔为湿式多层气液逆流接触方式，喷雾喷淋洗涤塔下端侧壁上设有进烟管道，下行式湿式静电深度净化器的下端设有排烟管道。
作为上述技术方案的进一步改进，所述喷雾喷淋洗涤塔内进烟管道的入塔口上方自下而上依次设有雾凝捕集区、喷雾喷淋洗涤区和初级气液分离与气雾预调器区，所述雾凝捕集区与喷雾喷淋洗涤区之间设有文丘里喷射拦截层，所述雾凝捕集区内设有一组双流体喷枪或一组细液雾喷枪或一组双流体喷枪与细液雾喷枪组合，所述喷雾喷淋洗涤区内自下而上设有若干层喷雾喷淋层，所述喷雾喷淋层由喷枪和喷嘴组成，最顶层的喷雾喷淋层的喷嘴为单向喷嘴，方向向下，其他喷雾喷淋层的喷嘴为双向或单向喷嘴，所述初级气液分离与气雾预调器区内设有初级气液分离与气雾预调器，所述初级气液分离与气雾预调器区的烟气入口上方设有双流体喷枪，所述初级气液分离与气雾预调器区内的气流流通截面面积大于喷雾喷淋层的气流流通截面面积。
作为上述技术方案的进一步改进，所述其他喷雾喷淋层的喷嘴为双向或单向喷嘴可以为单个单向或双向水雾空心锥喷嘴或者单个单向或双向水雾实心喷嘴，喷嘴沿喷雾喷淋洗涤塔中心上下间隔布置，所述其他喷雾喷淋层的双向或单向喷嘴可以为若干个单向或双向水雾喷嘴，相邻喷雾喷淋层的喷嘴平面投影呈相间交错排列。
作为上述技术方案的进一步改进，所述文丘里喷射拦截层由两层或两层以上非等截面文丘里棒栅层组成，所述非等截面文丘里棒栅层由若干实心圆棒或若干空心圆管在同一平面上等距离排列组成，相邻非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面布列方向相同且呈相间交错排列，每层非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面形状相同且布列方向相同，最底一层的非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面面积小于其相邻上一层棒栅截面面积。
作为上述技术方案的进一步改进，所述喷雾喷淋洗涤塔的下端设有喷雾喷淋洗涤塔集污斗，所述喷雾喷淋洗涤塔集污斗的下端通过排污管道连接有浅层式初级灰泥沉淀器，所述浅层式初级灰泥沉淀器包括倒锥台体型泥水浅层池、无轴螺旋输送机和尘泥切出管道，所述倒锥台体型泥水浅层池下端与无轴螺旋输送机的输入端连接，所述尘泥切出管道的上端与无轴螺旋输送机的输出端连接，所述锥台体型泥水浅层池的侧面设有初分离后的喷雾喷淋洗涤塔泥水排放口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器的烟气入口端与增雾式连接烟道连接，所述逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器内自上而下依次设有水雾悬浮泡沫发生器、若干层外向型旋流板和旋流脱水腔，所述水雾悬浮泡沫发生器由一组水雾喷枪和水雾喷嘴组成，水雾喷嘴喷射方向为逆烟气流方向，水雾喷嘴与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器入口截面距离大于1.3米，所述旋流脱水腔下端设有排污斜隔板，所述排污斜隔板连接有出烟管道，所述出烟管道贯穿排污斜隔板且高出排污斜隔板板面，排污斜隔板下端上方的旋流脱水腔外壁上设有泥水排放口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述下行式湿式静电深度净化器包括上气室和下气室，所述上气室和下气室之间设有电晕电极系统和沉淀电极系统，所述上气室和下气室均为喇叭口式且两者喇叭口相对，所述上气室的入烟端内设有V型气流分布器，所述上气室下部分和下气室上部分均设有烟气稳流装置，所述上气室的烟气稳流装置上方设有烟气均布装置，上气室的烟气稳流装置下方设有冲洗装置，上气室外设有若干电绝缘箱，所述电绝缘箱采用电加热内保温形式，温度控制在100-120℃，所述下气室的下端连接有烟道，所述下气室外设有筒体，所述筒体下端连接有集污斗，所述烟道与筒体的环形空间设有径向板，所述排烟管道安装在筒体侧壁上，所述烟气均布装置上方设有喷雾增湿装置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述V型气流分布器包括支撑架和安装在支撑架下端的风帽，所述风帽包括圆锥体和若干与圆锥体底边相连且均匀分布的叶片，所述烟气均布装置包括若干根均匀分布在同一水平面上的串接杆，所述串接杆上串接有若干球面体，所述球面体为非金属的实心或空心球面体，所述串接杆为金属材料的实心或空心杆件或金属材料外防腐处理的杆件，所述烟气稳流装置为一表面均匀开有圆孔的板面，所述板面为金属或非金属耐腐蚀材料，所述冲洗装置包括若干喷头，所述若干喷头间隙喷射，所述电晕电极系统由若干钛合金阴极线组成，所述沉淀电极系统由若干集束蜂窝管组成。
作为上述技术方案的进一步改进，所述下气室内的烟气稳流装置的上方设有若干均匀分布的水雾或气水雾发生装置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述进烟管道与水平面呈12-16°，进烟管道的入口方向朝下。
本发明的优点是：
（1）本发明对烟气的除尘净化效率高。钢渣处理产生的含尘蒸汽流烟气中小于10μm粉尘粒径约占体积百分数约为32-44%。通常即便优化设计的湿式喷淋净化塔用于烟气净化除尘，由于采用通常的湿式除尘结构，其对粒径为0--5μm细颗粒物的分级效率仅为60%-72%，对吸入颗粒物所占体积百分数较高的钢渣处理产生的含尘蒸汽流烟气总除尘效率低于90%。不能稳定达到大气污染物特别排放限值要求，要达到更加严格的排放要求，提高其对粒径为小于10um颗粒物的分级效率成为技术关键。本发明烟气湿式除尘净化技术分别采用雾凝捕集、非等截面文丘里棒栅组合层提速喷射形成泡沫层、喷雾喷淋洗涤和初级气液分离与气雾预调，再经水雾悬浮泡沫发生塔的逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器,使烟气出口烟尘浓度≤30mg/Nm3，烟气中可形成结垢的固形颗粒物浓度降底到极低结垢风险范围后再串接湿式静电除尘单元、多级除雾单元，逐级、渐强,多级除尘脱水除雾的洁净技术，有效促进和加快气固液三相动态高效混合、凝聚、水气分离，提高了系统装置对细颗粒物的分级除尘效率和气体除尘净化效率。相比通常改进的现代烟气湿式除尘净化枝术，本发明烟尘排放浓度可达到≤5mg/Nm3；
（2）本发明低能耗运行特征显著。冶金渣处理过程烟气湿式变流除尘及湿式静电深度净化装置系统，相同出口排放浓度下比较，相比通常改进的现代烟气湿式除尘净化装置及系统总阻损低20%；由于在雾凝段和初级气液分离与气雾预调器区内设有双流体喷枪或细液雾喷枪，提高了非等截面文丘里棒栅组合层、喷雾喷淋洗涤区和逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器装置及系统对细颗粒物的除尘分级效率，从而在喷淋洗涤段可改变通常在该区段为达到更高的除尘净化效率而采用大液气比过渡洗涤的做法，在更低的液气比下达到较高的除尘净化效率，降低了循环液的循环量。从而降低了湿式净化系统的总电耗。相比通常湿式喷淋洗涤塔净化系统用于除尘，同等条件下液气比可减少24%，便可达到理想除尘效率。由于循环量的减少，烟气量不变，液气比减少，净化装置及系统湿阻相应降低，也就降低了风机能耗。与通常湿式喷淋洗涤塔相比，总喷淋液量不变的情况下，又由于降低喷淋洗涤层的液气比，则洗涤液循环泵的总电耗可减小，按喷雾淋洗涤层喷淋液量占总洗涤液量的80%计，则电耗下降4%。
逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器中气液两相呈高速逆相湍流接触,不但利用了气相能量，而且有效利用了液相能量，突显低能耗高效率运行特征；逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器中旋流脱水腔组合实现低能耗脱水除雾。
（3）本发明防粘结、防结垢性能稳定、突出。更适合钢渣处理产生的含尘蒸汽流烟气特性的净化过程。钢渣处理产生的含尘蒸汽流烟气湿度大，含湿量高达：13%--24%，所挟带的粉尘为钢渣的超细粉，具有水硬性和黏附性， 在净化设备内极易出现结垢，流阻增加。本发明将高含尘浓度与低含尘浓度，粗颗粒物去除与细颗粒物去除净化分置于双塔+湿电单元完成。前置喷雾喷淋洗涤塔内设置非等截面文丘里棒栅组，由文丘里棒栅组下部设有雾凝捕集区，持续提供水质较好的细水雾，且该区域为鼓泡传质区域, 气液湍流接触，烟气流动能增加, 塔内除非等截面文丘里棒栅组以外别无其它构件，使高含尘浓度区域高效去除粗颗粒物的同时又具有较强的防粘结、防结垢性能；一方面解决了高含尘浓度烟气直接进入湿式静电除尘装置处理,极管有效截面积大、装置占地面积大,投资高的问题，另一方面将高含尘浓度通过前置高效低阻除尘净化工艺高效分离、大幅度降低后续深度洁净单元的结垢速率和风险,使湿式静电除尘工艺用于高结垢工况除尘脱水除雾成为可能；同时也使高结垢工况湿法除尘工艺达到超洁净烟气排放。反之,采用通常的湿法除尘工艺处理高温高湿结垢工况烟气,出口烟尘浓度≥80mg/Nm3,湿式静电除尘工艺內部极板等构件结垢、失效风险增大,造成系统难以长期稳定运行,甚至瘫痪。
（4）湿式静电深度净化装置烟气入口导流均流系统优化。经逐级、渐强、多级除尘脱水除雾的含尘蒸气流烟气,从下行式湿式静电深度净化器上部烟气入口,进入上气室, ,再经所述烟气整流均布装置由V型气流分布器、风帽和匀布的等形状的叶片将烟气分割导流,并在湿式静电深度净化装置上气室内外缘扩散,均布下降、再经上气室截面上设置的烟气均布装置强制气流导流分布,其烟气均布装置由若干球形体、球形体串接杆组合体组成,使进出电场的气流形成匀速气流，减少了阴极系统的晃动，提高了电除雾器的除雾效率。在湿式静电深度净化装置上气室入口喇叭口与阳极管束之间,设有喷雾增湿装置,使进入电场前的含尘蒸气流烟气进－步增湿、凝并,同时使烟气整流均布系统的球形体、球形体串接杆表面形成湿润的液膜层,使之不易挂灰结垢,以适应高结垢系统;同时,相比通常的板孔式、波纹板式,由球形体、球形体串接杆串接形成的烟气整流均布系统气流分布流阻小;烟气在球形体群形成的空隙中上流时沿球体面自转发散均布,其烟气均布性能优越,也使得烟气整流均布系统能够清理更换且工作便捷简单,球形体串接在球形体串接杆上,其间隙可调,球形体数量可增可减,便于通过模拟试验确定开孔率,在便于竣工后进行的冷态气流均布性调整试验来增减球形体数量导流体的数量和改变间距优化气流在电场内的分布,使除尘器工作在一个有利于除尘的状态。
（5）本发明系统占地面积小，投资成本及运行费用低。前置喷雾喷淋洗涤塔，一级除尘净化效率大于95%，外排泥水中大颗粒尘泥占有较大比重。由于在其塔底部设置本专利所指浅层式初级灰泥沉淀器出口收得塑态灰泥，便于输送、运输和后期处置；使得进入循环水处理系统的悬浮物质量浓度大幅度降低，与通常烟气湿式除尘净化系统的循环水处理系统相比，循环水处理系统占地面积减少1/3、综合水处理系统运行费用减少40%，污泥体积减少40%以上，尘泥处理费用减少30%，同时大大减轻因高悬浮物质量浓度泥水进入循环水管网系统带来的磨损、结垢、腐蚀、堵塞等现象。布局紧凑，占地面积相比通常喷淋塔小,由于采用变径塔型，喷雾喷淋段空塔速度较高，塔径较小，由于初级气液分离与气雾预调器区断面放大,初级气液分离效率高;由于系统采用由粗到精逐级除尘净化、除尘净化强度逐渐变强、多级除尘脱水除雾的洁净技术，将高含尘浓度通过前置高效低阻除尘净化工艺高效分离,大幅度降低后续湿式静电深度洁净单元的占地和投资,在相同的处理风量条件下，基建费用、设备投资费用都低于己有技术。
（6）本发明装置所有喷枪均配有底座安装于外塔壁上，单根喷枪枪杆上装有一个或 数个喷嘴,操作人员在塔外可对喷枪实施整体检修更换或拆装。实现在线不停机拆装检修，无需人员入塔内拆装检修，改善了操作检修人员的劳动条件，操作快捷、安全、可靠。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中V型气流分布器的结构示意图。
图3是图2的俯视图。
图中1是增雾式连接烟道、2是进烟管道、3是排烟管道、4是文丘里喷射拦截层、5是双流体喷枪、6是细液雾喷枪、7是喷雾喷淋层、8是初级气液分离与气雾预调器、9是喷雾喷淋洗涤塔集污斗、10是排污管道、11是倒锥台体型泥水浅层池、12是无轴螺旋输送机、13是尘泥切出管道、14是喷雾喷淋洗涤塔泥水排放口、15是水雾悬浮泡沫发生器、16是外向型旋流板、17是旋流脱水腔、18是排污斜隔板、19是出烟管道、20是泥水排放口、21是上气室、22是下气室、23是电晕电极系统、24是沉淀电极系统、25是V型气流分布器、26是烟气稳流装置、27是烟气均布装置、28是冲洗装置、29是电绝缘箱、30是烟道、31是筒体、32是集污斗、33是径向板、34是喷雾增湿装置、35是支撑架、36是圆锥体、37是叶片、38是水雾或气水雾发生装置、39是泥水排放水封器、Ⅰ是喷雾喷淋洗涤塔、Ⅱ是逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器、Ⅲ是下行式湿式静电深度净化器、A是雾凝捕集区、B是喷雾喷淋洗涤区、C是初级气液分离与气雾预调器区。
具体实施方式
湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，包括喷雾喷淋洗涤塔Ⅰ、逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器Ⅱ和下行式湿式静电深度净化器Ⅲ，所述喷雾喷淋洗涤塔Ⅰ上端出口与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器Ⅱ上端入口通过增雾式连接烟道1连接，逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器Ⅱ下端出口与下行式湿式静电深度净化器Ⅲ上端入口连接，所述喷雾喷淋洗涤塔Ⅰ为湿式多层气液逆流接触方式，喷雾喷淋洗涤塔Ⅰ下端侧壁上设有进烟管道2，下行式湿式静电深度净化器Ⅲ的下端设有排烟管道3。
作为上述技术方案的进一步改进，所述喷雾喷淋洗涤塔Ⅰ内进烟管道的入塔口上方自下而上依次设有雾凝捕集区A、喷雾喷淋洗涤区B和初级气液分离与气雾预调器区C，所述雾凝捕集区A与喷雾喷淋洗涤区B之间设有文丘里喷射拦截层4，所述雾凝捕集区A内设有一组双流体喷枪5或一组细液雾喷枪6或一组双流体喷枪5与细液雾喷枪6组合，所述喷雾喷淋洗涤区B内自下而上设有若干层喷雾喷淋层7，所述喷雾喷淋层7由喷枪和喷嘴组成，最顶层的喷雾喷淋层7的喷嘴为单向喷嘴，方向向下，其他喷雾喷淋层7的喷嘴为双向或单向喷嘴，所述初级气液分离与气雾预调器区C内设有初级气液分离与气雾预调器8，所述初级气液分离与气雾预调器区C的烟气入口上方设有双流体喷枪5，所述初级气液分离与气雾预调器区C内的气流流通截面面积大于喷雾喷淋层7的气流流通截面面积。
作为上述技术方案的进一步改进，所述其他喷雾喷淋层7的喷嘴为双向或单向喷嘴可以为单个单向或双向水雾空心锥喷嘴或者单个单向或双向水雾实心喷嘴，喷嘴沿喷雾喷淋洗涤塔Ⅰ中心上下间隔布置，所述其他喷雾喷淋层7的双向或单向喷嘴可以为若干个单向或双向水雾喷嘴，相邻喷雾喷淋层7的喷嘴平面投影呈相间交错排列。
作为上述技术方案的进一步改进，所述文丘里喷射拦截层4由两层或两层以上非等截面文丘里棒栅层组成，所述非等截面文丘里棒栅层由若干实心圆棒或若干空心圆管在同一平面上等距离排列组成，相邻非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面布列方向相同且呈相间交错排列，每层非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面形状相同且布列方向相同，最底一层的非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面面积小于其相邻上一层棒栅截面面积。
作为上述技术方案的进一步改进，所述喷雾喷淋洗涤塔Ⅰ的下端设有喷雾喷淋洗涤塔集污斗9，所述喷雾喷淋洗涤塔集污斗9的下端通过排污管道10连接有浅层式初级灰泥沉淀器，所述浅层式初级灰泥沉淀器包括倒锥台体型泥水浅层池11、无轴螺旋输送机12和尘泥切出管道13，所述倒锥台体型泥水浅层池11下端与无轴螺旋输送机12的输入端连接，所述尘泥切出管道13的上端与无轴螺旋输送机12的输出端连接，所述锥台体型泥水浅层池11的侧面设有初分离后的喷雾喷淋洗涤塔泥水排放口14。
作为上述技术方案的进一步改进，所述逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器Ⅱ的烟气入口端与增雾式连接烟道1连接，所述逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器Ⅱ内自上而下依次设有水雾悬浮泡沫发生器15、若干层外向型旋流板16和旋流脱水腔17，所述水雾悬浮泡沫发生器15由一组水雾喷枪和水雾喷嘴组成，水雾喷嘴喷射方向为逆烟气流方向，水雾喷嘴与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器Ⅱ入口截面距离大于1.3米，所述旋流脱水腔17下端设有排污斜隔板18，所述排污斜隔板18连接有出烟管道19，所述出烟管道19贯穿排污斜隔板18且高出排污斜隔板18板面，排污斜隔板18下端上方的旋流脱水腔17外壁上设有泥水排放口20。
作为上述技术方案的进一步改进，所述下行式湿式静电深度净化器Ⅲ包括上气室21和下气室22，所述上气室21和下气室22之间设有电晕电极系统23和沉淀电极系统24，所述上气室21和下气室22均为喇叭口式且两者喇叭口相对，所述上气室21的入烟端内设有V型气流分布器25，所述上气室21下部分和下气室22上部分均设有烟气稳流装置26，所述上气室21的烟气稳流装置26上方设有烟气均布装置27，上气室21的烟气稳流装置26下方设有冲洗装置28，上气室21外设有若干电绝缘箱29，所述电绝缘箱29采用电加热内保温形式，温度控制在100-120℃，所述下气室22的下端连接有烟道30，所述下气室22外设有筒体31，所述筒体31下端连接有集污斗32，所述烟道30与筒体31的环形空间设有径向板33，所述排烟管道3安装在筒体31侧壁上，所述烟气均布装置27上方设有喷雾增湿装置34。
作为上述技术方案的进一步改进，所述V型气流分布器25包括支撑架35和安装在支撑架35下端的风帽，所述风帽包括圆锥体36和若干与圆锥体36底边相连且均匀分布的叶片37，所述烟气均布装置27包括若干根均匀分布在同一水平面上的串接杆，所述串接杆上串接有若干球面体，所述球面体为非金属的实心或空心球面体，所述串接杆为金属材料的实心或空心杆件或金属材料外防腐处理的杆件，所述烟气稳流装置26为一表面均匀开有圆孔的板面，所述板面为金属或非金属耐腐蚀材料，所述冲洗装置28包括若干喷头，所述若干喷头间隙喷射，所述电晕电极系统23由若干钛合金阴极线组成，所述沉淀电极系统24由若干集束蜂窝管组成。
作为上述技术方案的进一步改进，所述下气室22内的烟气稳流装置26的上方设有若干均匀分布的水雾或气水雾发生装置38。
作为上述技术方案的进一步改进，所述进烟管道2与水平面呈12-16°，进烟管道2的入口方向朝下。
实施例1
在风机的负压抽吸下，从渣处理装置引出的含尘蒸汽流烟气，从进烟管道与水平面呈14°夹角下斜入喷雾喷淋洗涤塔，首先与喷淋下泄的洗涤液逆流接触洗涤、降温。
烟气上行一定距离，在烟气入口横断面至非等截面文丘里棒栅层之间适当断面上呈逆气流设置一组一组双流体喷枪或一组细液雾喷枪或一组双流体喷枪与细液雾喷枪组合，向该区段均匀喷射液态的雾滴群或吸收剂的雾滴群，烟气与之混合，使该区域获得了大量和较细粉尘颗粒大小接近的雾滴群或吸收剂的雾滴群，并形成较高的雾场密度，由此，形成动态有效凝聚、拦截以悬浮颗粒包括细颗粒物及可吸入性粉尘为核的雾滴群的功能。双流体喷枪或细液雾喷枪正常工作时，需要控制操作条件，同时供给一定压力的压缩气（空气或氮气、蒸汽）和一定压力的水(或吸收液)。通常情况下喷嘴入口处的气体工作压力为0.35-0.5 Mpa，水或吸收剂的工作压力为 0.35-0.8 Mpa。双流体喷枪或细液雾喷枪的喷嘴内部，压缩气与水或吸收剂的溶液经过若干次的打击，产生非常细小的颗粒。喷嘴正常工作时，喷枪出口液雾流流速达到25m/s-37m/s，烟气首先被喷淋下泄的洗涤液逆流接触洗涤、降温、降湿后，携带大量由双流体喷枪或细液雾喷枪新增注入的液雾颗粒群的混合烟气向上通过设置的非等截面文丘里棒栅层，由于文丘里喷射拦截层烟气流通面积缩小，烟气在非等截面文丘里棒栅层中二层非等截面文丘里棒栅的空隙之间加速通过，塔内喷淋而下的洗涤液与逆流而上的携带气雾的含尘混合烟气形成悬浮错动，气液湍流接触，烟气流动能增加气、固、液三相之间湍流接触，发生激烈的惯性碰撞、凝聚和拦截，极大地增加了气、液两相之间的传质、传热表面，流通面占断面积30--65%。所述非等截面文丘里棒栅层的非等截面文丘里棒栅截面形状、布列方向相同；最底一层非等截面文丘里棒栅的文丘里棒截面小于其相邻上一层文丘里棒截面，以使气水混合烟气从较大截面文丘里棒下侧切向导入较大截面文丘里棒之间的空隙，当气水混合烟气通过较大截面文丘里棒栅之间空隙加速时，从而形成更加强烈的“以液体包围气体”的鼓泡喷射态，大大增加气液湍流接触强度,提高了净化系统对微细尘粒的捕集率和气体净化的传质凝聚效率。
含尘蒸汽流烟气通过非等截面文丘里棒栅层向上进入喷雾喷淋洗涤区B，喷雾喷淋洗涤区B内自下而上设有单层或若干层喷雾喷淋层。
所述喷雾喷淋层由喷枪和喷嘴组成，最顶层的喷雾喷淋层的喷嘴为单向喷嘴，方向向下，其他喷淋层的喷嘴为双向或单向喷嘴。
所述喷雾喷淋层喷枪喷嘴布列形式包括两种形式: 可以是若干喷雾喷淋层其每层为单把单向或双向水雾空心锥喷枪喷嘴或单、双向水雾实心喷嘴，其喷枪喷嘴沿塔中心上下相互间隔一定距离布置；也可以是若干喷雾喷淋层其每层由若干把单向或双向水雾喷枪喷嘴组成，且相邻喷雾喷淋层的喷嘴平面投影呈相间交错布列，互不重叠；
本实例喷雾喷淋层为四层，其每层为单把单向或双向水雾空心锥喷枪喷嘴或单、双向水雾实心喷嘴，其喷枪喷嘴沿塔中心上下相互间隔一定距离布置；所有喷枪均配有底座安装于外塔壁上，操作人员在塔外可对喷枪实施整体更换拆装。
喷雾喷淋液采用单元制供液设计，喷雾喷淋层喷雾洗涤液及工艺水分别采用电液动阀组独立控制，以便选择经济运行模式，冲洗过程通过程序控制自动完成。
含尘蒸汽流烟气经喷雾喷淋高效除尘净后上行通过初级气液分离与气雾预调器区C，由于所述初级气水分离与气雾预调器烟气流通截面面积大于所述喷雾喷淋层烟气流通截面，在初级气液分离与气雾预调器区C入口向上一定距离空间内，含尘蒸气流中携带大量在喷雾喷淋洗涤塔内不能沉降的以悬浮颗粒包括细颗粒物及可吸入性粉尘为核的雾滴群颗粒减速滞留、凝聚沉降。
经除尘净化的烟气在所述初级气液分离与气雾预调器区C内烟气入口空间向上适当距离截面上，设置双流体喷枪或细液雾喷枪；向该区段均匀喷射液态的雾滴群或吸收剂的雾滴群，使该区域重新获得了大量和较细粉尘颗粒大小接近的水的雾滴群或吸收剂的雾滴群，并形成较高的雾场密度；经喷雾喷淋层和随后的雾滴群颗粒减速、凝聚、沉降、再增雾等除尘净化后的含尘蒸气流水混和烟气导入增雾式连接烟道；含尘蒸汽流烟气在增雾式连接烟道内混和凝聚后进入逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器入口。
含尘蒸气流烟气进入逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器。
再次携带具有较高的水雾场密度的含尘蒸气流含尘蒸汽流烟气进入逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器内，逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器内设置有水雾悬浮泡沫发生器、若干层外向型旋流板；水雾悬浮泡沫发生器由一组水雾喷射喷嘴和喷枪组成，水雾喷射方向为逆烟气流方向；水雾喷射喷嘴与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器入口截面距离大于1.3米；洗涤液通过水雾悬浮泡沫发生塔喷口向上的喷嘴自下而上逆向喷入气流中,气液两相呈高速逆相湍流接触, 它使气体通过一个强烈湍动的液膜泡沫区， 在泡沫区内液体表面积大而且迅速更新， 强化了气液传热、传质 过程，对烟气再次进行高效的洗涤除尘净化并降湿。对于较高排放要求，水雾悬浮喷枪水源要求相应提高。在逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器内水雾悬浮泡沫发生器下部适当位置设有一层与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器入口等截面的外向型旋流板，使高度湍动的气液两相再次通过外向型旋流板形成气动旋流,烟气出口进入横截面扩大的所述旋流脱水腔,气液离心分离；所述旋流脱水腔内分离出的污水在排污斜隔板，汇集经泥水排放口外排入泥水排放水封器39。
经上述步骤逐级、渐强、多级除尘脱水除雾的含尘蒸气流烟气进入到下行式湿式静电深度净化器烟气入口内,減速稳流上行,再经所述V型气流分布器的叶片将烟气分割导流,并在下行式湿式静电深度净化器的上气室锥斗形空间内外缘扩散,均布下降、再经上气室截面上设置的烟气均布装置强制气流导流分布,其烟气均布装置由若干球形体和串接杆组成,使进出电场的气流形成匀速气流，减少了阴极系统的晃动，提高了电除雾器的除雾效率。在下行式湿式静电深度净化器下气室入口喇叭口与阳极管束之间设有喷雾增湿装置，使进入电场前的含尘蒸气流烟气进－步增湿、凝并,同时使烟气均布装置的球形体和串接杆表面形成湿润的液膜层,使之不易挂灰结垢,烟气在球形体群形成的空隙中上流时沿球体面自转发散均布,其烟气均布性能优越,流阻低,也使得烟气均布装置能够清理更换且工作便捷简单,球形体串接在串接杆上,其间隙可调,球形体数量可增可减,便于通过模拟试验确定开孔率,在便于竣工后进行的冷态气流均布性调整试验来增减球形体数量导流体的数量和改变间距优化气流在电场内的分布, 使除尘器工作在一个有利于除尘的状态。本例中球形体采用高强度耐高温耐腐蚀耐高压合成树脂球塑料圆球串接在金属杆件上。经导流均流后的加湿饱和的烟气进入湿式静电深度净化器的电场区，利用高压脉冲直流电、电场驱动烟气内微细烟尘，使其加速沉降于阳极表面，以除去烟气中的尘粒、雾滴及气溶胶等，从而达到对烟气的净化。将0~80千伏（可调）的高压脉冲直流电源电引入器内，使悬挂在器内的电晕电极系统不断发射出电子，把电极间部分气体电离成正负离子，尘等颗粒碰到离子而荷电，按照同性相斥、异性相吸的原理，荷电后的尘粒各自向电极性相反的方向移动，正离子向电晕电极系统移动，而电子和负离子则移向沉淀电极系统。分散在气体中的尘与带负电离子相碰撞而荷电，在电场的作用下，带电尘颗粒移向沉淀电极系统内壁上，靠自重顺壁而下，落入电除尘器以下的收尘装置中并与浆液混合，同时去除烟气中大部分气溶胶，使排放烟气得到净化。本例电晕电极系统由若干钛合金高效阴极线（电晕电极）组成，每根阴极线采用重锤拉紧，并设有装防摆框架；沉淀电极系统由若干集束蜂窝管组合并与上下花板集成。
净化后的烟气在下行式湿式静电深度净化器的下气室,经烟气稳流装置稳流,使电场区域的洁净烟气均匀进入烟道，然后回折分布在筒体四周，经过径向板后经排气烟道外排,烟气稳流装置采用均匀开有圆孔的板面,板面为金属材料；上气室的烟气稳流装置下方设置－组冲洗装置,所述冲洗装置包括阳极管冲洗层和阴极线冲洗层，设于阳极管和阴极线组成的电场区上方；喷射方式为：采用若干个喷头，间断喷射；所述电绝缘及加热系统：设置一层多组绝缘箱，采用电加热内保温型式，温度控制110±10℃。其设置于下行式湿式静电深度净化器外侧并高于所述电场区。
喷雾喷淋洗涤塔洗涤排污水经喷雾喷淋洗涤塔集污斗收集，通过排污管道排入所述浅层式初级灰泥沉淀器，所述浅层式初级灰泥沉淀器由无轴螺旋输送机（或其它污泥输出机）、尘泥切出管道、喷雾喷淋洗涤塔泥水排放口组成；所述无轴螺旋输送机是指与水平面呈一定倾钭角度的无轴单或双螺旋输送机，由驱动装置、U型槽、衬板、上盖、倒锥台体型泥水浅层池等部件构成，所述倒锥台体型泥水浅层池上入口与排污管道相接，侧面设有初分离后的喷雾喷淋洗涤塔泥水排放口，外排泥水首先通过喷雾喷淋洗涤塔泥水排放口排入浅层式初级灰泥沉淀器，通过倒锥台体型泥水浅层池，利用浅池原理，实现固液高效分离，泥水中悬浮物大颗粒减速沉降为浓缩的底流，被所述无轴单或双螺旋输送机进料口收集，并沿与水平面呈一定倾钭角度的无轴单或双螺旋输送机经无轴螺旋叶片逐渐推移并挤滤至尘泥切出管道排出，在此得到通常含水率约为65%~75%的尘泥，经初级泥水分离后的废水在所述倒锥台体型泥水浅层池侧面设有的喷雾喷淋洗涤塔泥水排放口排入循环水处理系统，在沉淀水池中进一步完成冷却、澄清，上清液进入循环池由循环泵供给系统设备循环使用。
逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器与下行式湿式静电深度净化装置污水经泥水排放水封器42排入循环水处理系统循环池由循环泵供给设备循环使用。
除尘灰泥在污水循环沉淀池中得到浓缩，由渣浆液下泵定时提取，送至干化场处理。
实施例2
大型钢铁公司渣处理综合改造项目，采用滚筒法渣处理工艺，从渣处理装置引出的含尘蒸汽流烟气含湿量高：13%--15%，所挟带的粉尘为钢渣的超细粉，具有水硬性和黏（结）性。从含尘粒径分布看：所占体积百分数/%：粒径＞10μm 占56%，粒径2--10μm 占32% 其余＜2 μm占12%。选用钢渣处理含尘蒸汽流烟气湿式喷雾喷淋除尘装置。
湿式喷淋除尘设备，设于引风机之前，净化后气体经风机、排气筒排放至大气。
本实施例有关运行参数如下
处理烟气量 15×104m3/h
进口烟气温度 80~100℃
粉尘入口初始浓度 1000mg/Nm3
烟气经（钢铁）冶金渣处理过程烟气湿式变流除尘及下行式湿式静电深度净化装置系统：喷雾喷淋洗涤塔空塔烟气速度4.5-6(m/s)；逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器内水雾悬浮泡沫发生塔二组；双流体喷枪二组；细液雾喷枪一组喷雾喷淋喷枪若干组；浅层式初级灰泥沉淀器从无轴单级螺旋输送机切出含水率约为72%的尘泥量2.4t/d可直接外运。循环水处理系统占地面积减少1/3、综合水处理系统运行费用减少40%，污泥体积减少40%以上，尘泥处理费用减少30%，同时大大减轻因高悬浮物质量浓度泥水进入循环水管网系统带来的磨损、结垢、腐蚀、堵塞等现象。湿式变流除尘系统部分出口烟气含尘浓度≤30mg/Nm3，下行式湿式静电深度净化系统出口烟气含尘浓度≤10mg/Nm3,,即本发明装置及系统排气筒烟气出口含尘浓度≤10mg/Nm3，除尘效率达到 99%，除尘净化装置阻损Pa≤1700Pa，出口烟气温度 54℃。相比通常湿式喷淋洗涤塔净化系统液气比减少22%。由于处理装置为集成度高，布局紧凑，在相同的处理风量条件下，基建投资费用、设备投资费用及运行费用都低于己有技术，同等条件下液气比可减少33%，优于国家新的大气污染物特别排放限值要求 。是新一代湿式净化技术及装置。广泛应用于钢铁、有色金属、水泥建材、电力、化工等行业的高温、高湿、黏度大及含高比电阻粉尘的烟气降湿除尘净化；适用于烟气脱硫除尘和气体净化，也可以用于烟气煤气的净化冷却系统。

Claims (10)

1.湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，包括喷雾喷淋洗涤塔、逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器和下行式湿式静电深度净化器，所述喷雾喷淋洗涤塔上端出口与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器上端入口通过增雾式连接烟道连接，逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器下端出口与下行式湿式静电深度净化器上端入口连接，所述喷雾喷淋洗涤塔为湿式多层气液逆流接触方式，喷雾喷淋洗涤塔下端侧壁上设有进烟管道，下行式湿式静电深度净化器的下端设有排烟管道。
2.根据权利要求1所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述喷雾喷淋洗涤塔内进烟管道的入塔口上方自下而上依次设有雾凝捕集区、喷雾喷淋洗涤区和初级气液分离与气雾预调器区，所述雾凝捕集区与喷雾喷淋洗涤区之间设有文丘里喷射拦截层，所述雾凝捕集区内设有一组双流体喷枪或一组细液雾喷枪或一组双流体喷枪与细液雾喷枪组合，所述喷雾喷淋洗涤区内自下而上设有若干层喷雾喷淋层，所述喷雾喷淋层由喷枪和喷嘴组成，最顶层的喷雾喷淋层的喷嘴为单向喷嘴，方向向下，其他喷雾喷淋层的喷嘴为双向或单向喷嘴，所述初级气液分离与气雾预调器区内设有初级气液分离与气雾预调器，所述初级气液分离与气雾预调器区的烟气入口上方设有双流体喷枪，所述初级气液分离与气雾预调器区内的气流流通截面面积大于喷雾喷淋层的气流流通截面面积。
3.根据权利要求2所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述其他喷雾喷淋层的喷嘴为双向或单向喷嘴可以为单个单向或双向水雾空心锥喷嘴或者单个单向或双向水雾实心喷嘴，喷嘴沿喷雾喷淋洗涤塔中心上下间隔布置，所述其他喷雾喷淋层的双向或单向喷嘴可以为若干个单向或双向水雾喷嘴，相邻喷雾喷淋层的喷嘴平面投影呈相间交错排列。
4.根据权利要求2所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述文丘里喷射拦截层由两层或两层以上非等截面文丘里棒栅层组成，所述非等截面文丘里棒栅层由若干实心圆棒或若干空心圆管在同一平面上等距离排列组成，相邻非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面布列方向相同且呈相间交错排列，每层非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面形状相同且布列方向相同，最底一层的非等截面文丘里棒栅层的棒栅截面面积小于其相邻上一层棒栅截面面积。
5.根据权利要求1所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述喷雾喷淋洗涤塔的下端设有喷雾喷淋洗涤塔集污斗，所述喷雾喷淋洗涤塔集污斗的下端通过排污管道连接有浅层式初级灰泥沉淀器，所述浅层式初级灰泥沉淀器包括倒锥台体型泥水浅层池、无轴螺旋输送机和尘泥切出管道，所述倒锥台体型泥水浅层池下端与无轴螺旋输送机的输入端连接，所述尘泥切出管道的上端与无轴螺旋输送机的输出端连接，所述锥台体型泥水浅层池的侧面设有初分离后的喷雾喷淋洗涤塔泥水排放口。
6.根据权利要求1所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器的烟气入口端与增雾式连接烟道连接，所述逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器内自上而下依次设有水雾悬浮泡沫发生器、若干层外向型旋流板和旋流脱水腔，所述水雾悬浮泡沫发生器由一组水雾喷枪和水雾喷嘴组成，水雾喷嘴喷射方向为逆烟气流方向，水雾喷嘴与逆喷式泡沫悬浮下行洗涤分离器入口截面距离大于1.3米，所述旋流脱水腔下端设有排污斜隔板，所述排污斜隔板连接有出烟管道，所述出烟管道贯穿排污斜隔板且高出排污斜隔板板面，排污斜隔板下端上方的旋流脱水腔外壁上设有泥水排放口。
7.根据权利要求1所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述下行式湿式静电深度净化器包括上气室和下气室，所述上气室和下气室之间设有电晕电极系统和沉淀电极系统，所述上气室和下气室均为喇叭口式且两者喇叭口相对，所述上气室的入烟端内设有V型气流分布器，所述上气室下部分和下气室上部分均设有烟气稳流装置，所述上气室的烟气稳流装置上方设有烟气均布装置，上气室的烟气稳流装置下方设有冲洗装置，上气室外设有若干电绝缘箱，所述电绝缘箱采用电加热内保温形式，温度控制在100-120℃，所述下气室的下端连接有烟道，所述下气室外设有筒体，所述筒体下端连接有集污斗，所述烟道与筒体的环形空间设有径向板，所述排烟管道安装在筒体侧壁上，所述烟气均布装置上方设有喷雾增湿装置。
8.根据权利要求7所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述V型气流分布器包括支撑架和安装在支撑架下端的风帽，所述风帽包括圆锥体和若干与圆锥体底边相连且均匀分布的叶片，所述烟气均布装置包括若干根均匀分布在同一水平面上的串接杆，所述串接杆上串接有若干球面体，所述球面体为非金属的实心或空心球面体，所述串接杆为金属材料的实心或空心杆件或金属材料外防腐处理的杆件，所述烟气稳流装置为一表面均匀开有圆孔的板面，所述板面为金属或非金属耐腐蚀材料，所述冲洗装置包括若干喷头，所述若干喷头间隙喷射，所述电晕电极系统由若干钛合金阴极线组成，所述沉淀电极系统由若干集束蜂窝管组成。
9.根据权利要求7所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述下气室内的烟气稳流装置的上方设有若干均匀分布的水雾或气水雾发生装置。
10.根据权利要求1所述的湿式变流烟气净化及下行式湿式静电烟气超低排放装置，其特征在于，所述进烟管道与水平面呈12-16°，进烟管道的入口方向朝下。
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