CN106881197B - 水自蒸发增湿烟气装置、干式静电除尘器及其工作方法 - Google Patents

水自蒸发增湿烟气装置、干式静电除尘器及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水自蒸发增湿烟气装置、干式静电除尘器及其工作方法，属于烟气净化领域。所述水自蒸发增湿烟气装置，包括水自蒸发器和用于为所述水自蒸发器供水的供水装置，其中：所述水自蒸发器由外壳、进水管及耐温、耐腐蚀亲水性多孔填料组成；所述外壳上均匀设置有蒸发孔，所述进水管置于水自蒸发器内部，所述进水管沿管径均匀设置有布水孔，所述耐温、耐腐蚀亲水性多孔填料置于所述进水管四周；所述供水装置包括上联箱和补水泵，所述补水泵与上联箱相连接；所述水自蒸发器通过进水管与所述上联箱相连接。本发明可以自控蒸发器的蒸发量，实现高效脱除微尘颗粒物(PM2.5)的目的。

Description

水自蒸发增湿烟气装置、干式静电除尘器及其工作方法
技术领域
本发明涉及烟气净化领域，特别是指一种水自蒸发增湿烟气装置、干式静电除尘及其工作方法。
背景技术
我国煤烟型污染作为主要污染类型长期存在，尤其是微细颗粒物(PM2.5)的污染问题尤为突出。静电场中微细颗粒物(PM2.5)的荷电机制处于两种荷电机制共同作用下，在干式静电电除尘器内部很难达到饱和荷电量，导致常规干式静电除尘器对于微细颗粒物的捕集效率不高；当粉尘颗粒的比电阻超过5×1010Ω·cm，这类粉尘荷电和放电性能极差，电除尘器容易产生反电晕现象，结果导致二次电压下降，二次电流急剧上升，收尘效率大大下降。
专利号CN102145316中公开了一种水雾荷电增效静电除尘方法及装置，所述水雾荷电增湿装置包括双流体雾化喷嘴和电晕环，双流体雾化喷嘴设置于电晕环前部，电晕环上端外部设有绝缘子，电晕环通过导线与高压电源连接；专利号CN2606319中公开了一种铁合金电炉烟气净化装置，所述铁合金电炉烟气净化装置中的增湿调质装置与电除尘器组合在一起，所述所述喷雾型增湿调质装置是一个圆筒形状的构造物，其中上部设有喷嘴，在增湿调质装置内设置有蒸发器，高压水从喷嘴中以雾状喷出，在增湿调质装置内设置蒸发器为喷雾型增湿调质装置。
上述专利中均采用喷雾型增湿调质装置，由于喷雾干燥方式采用输送泵增压雾化，且雾化粒径较小，一方面对水质要求特殊，普通工艺水易将喷嘴堵塞，对工业用水利用率较低；另一方面荷电液滴喷出位置因存在电荷极性差异，易将颗粒物吸附到喷嘴后将喷嘴堵塞，严重影响了设备的实用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对常规干式静电除尘器对于微细颗粒物(PM2.5)捕捉效率不高且容易产生反电晕现象、使用寿命短，提供一种水自蒸发增湿烟气的装置、干式静电除尘器及其工作方法。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一方面，提供一种水自蒸发增湿烟气装置，包括水自蒸发器和用于为所述水自蒸发器供水的供水装置，其中：
所述水自蒸发器由外壳、进水管及耐温、耐腐蚀亲水性多孔填料组成；所述外壳上均匀设置有蒸发孔，所述进水管置于水自蒸发器内部，所述进水管沿管径均匀设置有布水孔，所述耐温、耐腐蚀亲水性多孔填料置于所述进水管四周；
所述供水装置包括上联箱和补水泵，所述补水泵与上联箱相连接；
所述水自蒸发器通过进水管与所述上联箱相连接；所述进水管的底部为进水口，顶端为出水口；所述进水口与出水口分别与所述上联箱的底部相连接。
进一步的，所述蒸发孔的直径为20-25mm；所述蒸发孔的外面设有防尘罩，所述防尘罩与蒸发孔之间的夹角α小于20°；所述布水孔的孔径为2-5mm，孔间距为10-15cm；所述亲水性多孔填料之间存在毛细通道。
进一步的，所述水自蒸发器采用所述上联箱与进水口之间的重力压差方式实现自动进水。
进一步的，所述上联箱通过补水泵的间歇运行而维持一定的液位高度。
进一步的，所述上联箱与进水口之间还设置有补水过滤器。
另一方面，还提供一种干式静电除尘器，包括静电除尘器本体，静电除尘器本体内部设有多组电晕线和尘极板，所述多组电晕线和尘极板之间形成多级静电场，还包括上述任一所述的水自蒸发增湿烟气装置。
进一步的，所述水自蒸发增湿烟气装置置于多级静电场的末端形成末级静电场中相邻所述尘极板之间。
再一方面，本发明还提供上述干式静电除尘器的工作方法，其特征在于，包括：
步骤1：利用补水泵将水泵送到上联箱中，上联箱中的水在自重力作用下通过进水口自动进入水自蒸发器中，水分通过进水管上的布水孔渗入到毛细通道形成储水层；
步骤:2：从锅炉排出的烟气到达置有水自蒸发器的末级静电场，在温差和湿度差的作用下进行热湿交换，水分子经过调质蒸发器不锈钢管外壳上设有的蒸发孔进行分子扩散；
步骤3：烟气经过增湿调质后，比电阻高的粉尘电阻降低，静电场空间离子密度增加，实现细颗粒物的高效脱除。
本发明具有以下有益效果：
上述方案中，水通过自重力压差从上联箱进入到水自蒸发器中的进水管，水通过进水管上设置的布水孔渗入到四周的亲水性填料中形成储水层，水分通过外部烟气与水自蒸发器发生的热湿交换穿过外壳上的蒸发孔实现自蒸发，其中供水装置中的上联箱通过补水泵的间歇运行而维持一定的液位高度，整个装置采用静态吸水性填料自身毛细通道形成自然循环，大幅提升本装置的使用寿命，实现了微量控制烟气中的含湿量，使烟气含湿量变化不超过1％，对后续烟气处理以及飞灰输送都不产生影响。
附图说明
图1为本发明的水自蒸发增湿烟气装置在静电除尘器内部相对位置示意图；
图2为本发明中水自蒸发器在尘极板之间相对位置示意图；
图3为本发明中水自蒸发器及供水装置系统示意图；
图4为本发明中水自蒸发器外壳结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术中干式静电除尘器对微尘(PM2.5)脱除效率不高的问题，提供一种水自蒸发增湿烟气装置、干式静电除尘器及其工作方法。
实施例1
本发明提供一种水自蒸发增湿烟气装置，包括水自蒸发器4和用于为水自蒸发器供水的供水装置(Ⅱ)，其中：
水自蒸发器4由外壳9、进水管17及耐温、耐腐蚀亲水性多孔填料10组成；外壳9上均匀设置有蒸发孔4-1，进水管17置于水自蒸发器4内部，进水管17沿管径均匀设置有布水孔，耐温、耐腐蚀亲水性多孔填料10置于进水管17四周；
供水装置(Ⅱ)包括上联箱8和补水泵6，补水泵6与上联箱8相连接；
水自蒸发器4通过进水管17与上联箱8相连接；进水管17的底部为进水口，顶端为出水口；进水口与出水口分别与上联箱8的底部相连接。
为了避免颗粒粉尘封堵蒸发孔，蒸发孔4-1的直径为20-25mm；蒸发孔4-1的外面设有防尘罩16，防尘罩16与蒸发孔之间的夹角α小于20°；布水孔的孔径为2-5mm，孔间距为10-15cm；亲水性多孔填料10之间存在毛细通道。
为了严格调控水自蒸发器中的水分含量，水自蒸发器4采用上联箱8与进水口之间的重力压差方式实现自动进水。
上联箱8通过补水泵18的间歇运行而维持一定的液位高度，降低了本装置的能耗。
为了避免工业用水中的杂质堵塞调质蒸发器，延长调质蒸发器的使用寿命，上联箱8与进水口之间还设置有补水过滤器7，进水管路还可以设有旁路补水泵18，控制进水管中的流量达到控制热湿交换速率的目的，使烟气经过水自蒸发器后含湿量的变化不超过1％，对后续烟气处理以及飞灰输送都不产生影响。
实施例2
本发明提供一种干式静电除尘器，包括静电除尘器本体，静电除尘器本体包括进烟口1、尘极板2、芒刺电晕线3、静电除尘器高压电源5、烟气均布装置14和除尘器入口15，其中多组尘极板2和芒刺电晕线3形成多级静电场，每个静电场下部设置灰斗(11-13)，还包括实施例1所述的水自蒸发增湿烟气装置。
水自蒸发增湿烟气装置置于末级静电场中相邻所述尘极板2之间。
实施例3
干式静电除尘器的工作方法，包括：
步骤1：利用补水泵6将水泵送到上联箱8中，上联箱8中的水在自重力作用下通过进水口自动进入水自蒸发器4中，水分通过进水管17上的布水孔渗入到毛细通道形成储水层；
步骤:2：从锅炉排出的烟气到达置有水自蒸发器4的末级静电场，在温差和湿度差的作用下进行热湿交换，水分子经过调质蒸发器不锈钢管外壳9上设有的蒸发孔4-1进行分子扩散；
步骤3：烟气经过增湿调质后，比电阻高的粉尘电阻降低，静电场空间离子密度增加，实现细颗粒物的高效脱除。
经检测，烟气经过本发明装置，微细颗粒物的脱除效率为85％。
粉尘脱除效率＝(末电场烟气进口粉尘浓度-末电场烟气出进口粉尘浓度)/末电场烟气进口粉尘浓度
对比例1
不具有水自蒸发增湿烟气装置的传统干式静电除尘器，其余部件均与实施例1相同，经过同量烟气，末级电场粉尘的脱除效率为40％。
对比例2
干式静电除尘器部件与实施例1中均相同，区别在于自蒸发烟气增湿装置中的调质蒸发器置于多级静电场的前端，经过同量烟气，计算粉尘的脱除效率为85％，但由于将调质蒸发器置于前端静电场中，烟气中的大颗粒物沉积会将调质蒸发器中的蒸发孔及毛细通道堵塞，严重缩短了本装置的使用寿命。
对比例3
干式静电除尘器部件与实施例1中均相同，区别在于内部设有专利号CN102145316中公开的水雾荷电增湿装置，经过同量烟气，微细颗粒物的脱除效率为70％。
对比例4
干式静电除尘器部件与实施例1中均相同，区别在于内部设有专利号CN2606319中公开的喷雾型增湿调质装置，经过同量烟气，微细颗粒物的脱除效率为75％。
对比例3和对比例4中均喷雾型增湿调质装置，由于喷雾干燥方式采用输送泵增压雾化，且雾化粒径较小，一方面对水质要求特殊，普通工艺水易将喷嘴堵塞，对工业用水利用率较低；另一方面荷电液滴喷出位置因存在电荷极性差异，易将颗粒物吸附到喷嘴后将喷嘴堵塞，严重影响了设备的实用寿命。
本发明中，将水自蒸发器供水装置置于末级静电场中相邻尘极板之间，调质剂(水)在静电场内部流场、离子风和温湿度场的耦合诱导作用下，通过分子扩散由边界层蒸发进入静电场。水蒸气分子在迁移过程中通过摩擦、吸附、沉积到粉尘颗粒表面，实现粉尘颗粒改性，降低粉尘比电阻，提高了干式静电除尘器对高比电阻粉尘的脱除效率；另外，静电场中水蒸气分子的存在提高了静电场中空间离子密度；静电场空间中离子密度增加，使空间静电场分布更均匀，有利于静电除尘器的稳定运行；离子密度的增加，增加了粉尘颗粒与离子碰撞复合几率，有利于微细颗粒物(PM2.5)的扩散荷电，提高了干式静电除尘器对细颗粒物(PM2.5)的脱除效率；控制烟气经过水自蒸发器调质后含湿量的变化不超过1％，对后续烟气处理以及飞灰输送都不产生影响。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水自蒸发增湿烟气装置，其特征在于，包括水自蒸发器和用于为所述水自蒸发器供水的供水装置，其中：
所述水自蒸发器由外壳、进水管及耐温、耐腐蚀亲水性多孔填料组成；所述外壳上均匀设置有蒸发孔，所述进水管置于水自蒸发器内部，所述进水管沿管径均匀设置有布水孔，所述耐温、耐腐蚀亲水性多孔填料置于所述进水管四周；
所述供水装置包括上联箱和补水泵，所述补水泵与上联箱相连接；
所述水自蒸发器通过进水管与所述上联箱相连接；所述进水管的底部为进水口，顶端为出水口；所述进水口与出水口分别与所述上联箱的底部相连接，所述蒸发孔的直径为20-25mm；所述蒸发孔的外面设有防尘罩，所述防尘罩与蒸发孔之间的夹角α小于20°；所述布水孔的孔径为2-5mm，孔间距为10-15cm；所述亲水性多孔填料之间存在毛细通道。
2.根据权利要求1所述的水自蒸发增湿烟气装置，其特征在于，所述水自蒸发器采用所述上联箱与进水口之间的重力压差方式实现自动进水。
3.根据权利要求1所述的水自蒸发增湿烟气装置，其特征在于，所述上联箱通过补水泵的间歇运行而维持一定的液位高度。
4.根据权利要求1所述的水自蒸发增湿烟气装置，其特征在于，所述上联箱与所述进水口之间还设置有补水过滤器。
5.一种干式静电除尘器，包括静电除尘器本体，静电除尘器本体内部设有多组电晕线和尘极板，所述多组电晕线和尘极板之间形成多级静电场，其特征在于，还包括上述权利要求1-4任一所述的水自蒸发增湿烟气装置。
6.根据权利要求5所述的干式静电除尘器，其特征在于，所述的水自蒸发增湿烟气装置置于末级静电场中相邻所述尘极板之间。
7.权利要求5或6所述的干式静电除尘器的工作方法，其特征在于，包括：
步骤1：利用补水泵将水泵送到上联箱中，上联箱中的水在自重力作用下通过进水口自动进入水自蒸发器中，水分通过进水管上的布水孔渗入到毛细通道形成储水层；
步骤:2：从锅炉排出的烟气到达置有水自蒸发器的末级静电场，在温差和湿度差的作用下进行热湿交换，水分子经过调质蒸发器不锈钢管外壳上设有的蒸发孔进行分子扩散；
步骤3：烟气经过增湿调质后，比电阻高的粉尘电阻降低，静电场空间离子密度增加，实现细颗粒物的高效脱除。
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Assignor: SHANDONG University

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Denomination of invention: Water self evaporation humidifying flue gas device, dry electrostatic precipitator and its working method

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License type: Common License

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