CN107081217A - 一种燃烧源pm2.5超低排放方法及集成耦合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃烧源PM2.5超低排放方法及集成耦合系统。本发明的装置包括湿式电除尘器以及安装在湿式电除尘器入口处的内嵌式超声波凝聚器，所述的湿式电除尘器的烟气出口通过尾部热交换系统连接烟囱。本发明对进入湿式电除尘器的微细液态和固态粒子进行超声波预处理，使其凝聚、团聚长大，方便湿式电除尘器捕捉，并在湿式除尘器出口和烟囱入口间增设尾部热交换系统，进行烟气除盐脱白，从而达到PM2.5超净排放的目标。

Description

一种燃烧源PM2.5超低排放方法及集成耦合系统
技术领域：
本发明涉及一种燃烧源PM2.5超低排放方法及集成耦合系统，属于大气污染控制技术领域。
背景技术：
细颗粒物(PM2.5)污染已成为我国突出的大气环境问题，是造成大气能见度降低、形成灰霾天气的主要原因。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中将“大力开发燃煤污染物综合控制和利用的技术与装备等”列为重点领域。工艺系统中的静电除尘器主要问题是目前传统的静电除尘技术针对PM2.5微细颗粒物的脱除效率相对较低。测量电除尘器后排放烟气的对数质量和数量粒径分布，细颗粒峰值分别在0.05-0.1μm和2μm，PM2.5虽占总质量约20％，但占总粒子数的99％。面对干式电除尘器对PM2.5去除存在的难题，面对湿法烟气脱硫在去除较大粉煤灰颗粒同时PM2.5浓度反而增加，面对SCR所造成的SO3浓度的成倍增加，面对干式电除尘、电袋除尘等设施无法捕集WFGD过程中形成的PM2.5，要解决燃煤电站现有烟气治理工艺对PM2.5细颗粒脱除性能不足的问题，又不对燃煤电站现有烟气治理工艺造成后续影响；当前国内外大量除尘系统是采用加装湿式电除尘设备的方式。但是当前工艺系统中不加湿电或者只加湿电来达到超低排放，对PM2.5控制效果均不理想。主要原因是PM2.5细微颗粒直接进入湿式电除尘设备不能高效捕捉，而且烟囱排放湿度大，烟气混合，导致长期飘“白烟”，反而加重了雾霾难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃烧源PM2.5超低排放方法及集成耦合系统，对进入湿式电除尘器的微细液态和固态粒子进行超声波预处理，使其凝聚、团聚长大，方便湿式电除尘器捕捉，并在湿式除尘器出口和烟囱入口间增设尾部热交换系统，进行烟气除盐脱白，从而达到PM2.5超净排放的目标。本发明可解决长期制约我国燃煤电站、钢铁、化工、窑炉、水泥、玻璃尾气处理的核心难题，在进行大气治理的同时，也实现了重大环保装备的国产化，提升了我国环保装备的技术水平，降低了燃煤电站、钢铁、化工、窑炉等行业环保处理成本。烟气PM2.5超低排放集成耦合设备，可用于燃烧电厂、钢铁、化工、窑炉、水泥、玻璃等行业工业锅炉尾气治理，其既不会对现有治理工艺造成影响，又能够在烟囱排放前实现对PM2.5细微颗粒物的末端超净高效治理。
上述的目的通过以下技术方案实现：
一种燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，包括湿式电除尘器以及安装在湿式电除尘器入口处的内嵌式超声波凝聚器，所述的湿式电除尘器的烟气出口通过尾部热交换系统连接烟囱。
所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的尾部热交换系统包括通过管道与除尘器的烟气出口连接的热回收器，所述除尘器的烟气出口连接热回收器的烟气入口，所述的热回收器的烟气出口通过管道连接烟气再热器的烟气出口，所述的烟气再热器的烟气出口通过管道连接烟囱，所述的热回收器的循环水出口通过管道连接所述烟气再热器的循环水入口。
所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的内嵌式超声波凝聚器包括超声波发生器、超声波换能器、超声波团聚室，所述的超声波发生器用于发出电信号，所述超声波换能器用于将超声波发生器发出的电信号装换为声波信号，所述的超声波团聚室用于颗粒在其室内进一步团聚长大。
所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，每台所述的超声波发生器配2～4个超声波换能器，超声波的频率在20HZ±5HZ。
所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的湿式电除尘的入口与出口处分别安装有导流板。
所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的湿式电除尘的阳极系统前后均装有整流格栅。
所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的湿式电除尘采用立式布置。
所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的热回收器和烟气再热器采用H型翅片管作为换热元件，采用氟塑料作为换热管材。
用上述燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统进行燃烧源PM2.5超低排放的方法，该方法为：
步骤一，脱硫后的烟气进入湿式电除尘前段烟道加装的超声波凝聚器进行团聚，作为除尘系统的预处理环节；
步骤二，经声波凝聚器出来的烟气经过湿式电除尘，在电场力作用下将驱进至收尘极被捕集。
步骤三，利用增设的尾部换热器进行烟气除盐脱白后排放。
所述的方法，所述的尾部换热器包括热回收器和烟气再生器，所述的热回收器用于回收湿式除尘器出口烟气余热，使烟气温度由50～55℃降低至20～25℃，促使烟气中的水和溶盐有效分离，所述的热回收器回收的热量由热媒体运输至烟气再加热器，将烟气温度由20～25℃升高到40～45℃再排放。
有益效果：
1.本发明超声波凝聚器内嵌在湿式电除尘入口烟道处，节约了占用空间。
2.本发明在湿式电除尘之后和烟囱入口处增设尾部热交换系统，有利于电厂除盐脱白，提高除尘效率、延长除尘器使用寿命，减少湿烟气对烟囱的腐蚀。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
图中：1、超声波发生器；2、超声波换能器；3、超声波团聚室；4、湿式电除尘器；5、导流板；6、整流格栅；7、阳极系统；8、整流格栅；9、导流板；10、热回收器；11、烟气再热器；12、烟气进出口；13、烟气进出口；14、冷凝水进出口；15、冷凝水进出口；16、烟气进出口；17、烟气进出口；18、冷凝水进出口；19、冷凝水进出口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本实施例的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，包括湿式电除尘器以及安装在湿式电除尘器入口处的内嵌式超声波凝聚器，所述的湿式电除尘器的烟气出口通过尾部热交换系统连接烟囱。烟气匀速进入湿式电除尘器前先经过超声波凝聚器，进行预处理。再进入湿式电除尘器，通过电极电晕放电，使颗粒荷电，在电场力作用下将驱进至收尘极被捕集，然后通过雾化喷嘴将水喷至收尘极，形成水膜清灰，还有部分微小尘粒通过絮流、吸附、聚凝后被捕集，最后都流至湿式除尘器底部，再排至沉灰池。本实施例的超声波凝聚器内嵌在湿式电除尘入口烟道内，通过具体情况调整超声波凝聚器的大小，节省空间的同时，又具有很高的效率。
为了进一步提高PM2.5脱除效果，降低工艺水耗量，在湿式电除尘后和烟囱入口处增设尾部热交换系统，进行烟气除盐脱白。本实施例所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的尾部热交换系统包括通过管道与除尘器的烟气出口连接的热回收器，所述除尘器的烟气出口连接热回收器的烟气入口，所述的热回收器的烟气出口通过管道连接烟气再热器的烟气出口，所述的烟气再热器的烟气出口通过管道连接烟囱，所述的热回收器的循环水出口通过管道连接所述烟气再热器的循环水入口。
本实施例中所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的内嵌式超声波凝聚器包括超声波发生器、超声波换能器、超声波团聚室，所述的超声波发生器用于发出电信号，所述超声波换能器用于将超声波发生器发出的电信号装换为声波信号，所述的超声波团聚室用于颗粒在其室内进一步团聚长大。本实施例的超声波团聚器配有颗粒监测装置，实时监测颗粒粒径分布及浓度。
本实施例中所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，每台所述的超声波发生器配2～4个超声波换能器，超声波的频率在20HZ±5HZ。
本实施例中所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的湿式电除尘的入口与出口处分别安装有导流板。
本实施例中所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的湿式电除尘的阳极系统前后均装有整流格栅。
本实施例中所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的湿式电除尘采用立式布置，这种布置方式能够充分利用高度空间、布置较为灵活。
本实施例中所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，所述的热回收器和烟气再热器采用H型翅片管作为换热元件，结构紧凑，能够充分增大换热面积，提高换热效率，同时还具有使用寿命长的特点。热回收期和烟气再加热器的工作温度均较低，存在着低温腐蚀的隐患。氟塑料具有耐腐蚀、抗氧化等特点，因此采用氟塑料作为换热管材。
用上述燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统进行燃烧源PM2.5超低排放的方法，该方法为：
步骤一，脱硫后的烟气进入湿式电除尘前段烟道加装的超声波凝聚器进行团聚，作为除尘系统的预处理环节；
步骤二，经声波凝聚器出来的烟气经过湿式电除尘，在电场力作用下将驱进至收尘极被捕集。
步骤三，利用增设的尾部换热器进行烟气除盐脱白后排放。
本实施例中所述的方法，所述的尾部换热器包括热回收器和烟气再生器，所述的热回收器用于回收湿式除尘器出口烟气余热，使烟气温度由50～55℃降低至20～25℃。烟温的降低促使烟气中的水和溶盐有效分离，节省工艺耗水量，减少烟囱水汽的排放。热回收器回收的热量由热媒体运输至烟气再加热器，将烟气温度由20～25℃升高到40～45℃左右，从而避免烟囱降落液滴，减轻烟囱腐蚀，提高烟气排放抬升高度，消除“烟羽”视觉污染。通过超声波团聚、湿式电除尘(电凝变作用)和尾部换热系统除盐脱白集成耦合作用，可使PM2.5脱除率大于90％，实现PM2.5的超低排放。
本发明使PM2.5的排放≤3mg/Nm3(比集尘面积≤45m2/m3/s)，脱除效率达90％以上，适用于一般电厂的除尘系统改造。
应当指出，上述实施实例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，其特征在于，该装置包括湿式电除尘器以及安装在湿式电除尘器入口处的内嵌式超声波凝聚器，所述的湿式电除尘器的烟气出口通过尾部热交换系统连接烟囱。
2.根据权利要求1所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，其特征在于，所述的尾部热交换系统包括通过管道与除尘器的烟气出口连接的热回收器，所述除尘器的烟气出口连接热回收器的烟气入口，所述的热回收器的烟气出口通过管道连接烟气再热器的烟气出口，所述的烟气再热器的烟气出口通过管道连接烟囱，所述的热回收器的循环水出口通过管道连接所述烟气再热器的循环水入口。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，其特征在于，所述的内嵌式超声波凝聚器包括超声波发生器、超声波换能器、超声波团聚室，所述的超声波发生器用于发出电信号，所述超声波换能器用于将超声波发生器发出的电信号装换为声波信号，所述的超声波团聚室用于颗粒在其室内进一步团聚长大。
4.根据权利要求3所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，其特征在于，每台所述的超声波发生器配2-4个超声波换能器，超声波的频率在20Hz±5Hz。
5.根据权利要求1或2所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，其特征在于，所述的湿式电除尘的入口与出口处分别安装有导流板、湿式电除尘的阳极系统前后均装有整流格栅。
6.根据权利要求2所述的燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统，其特征在于，所述的热回收器和烟气再热器采用H型翅片管作为换热元件，采用氟塑料作为换热管材。
7.一种用上述燃烧源PM2.5超低排放集成耦合系统进行燃烧源PM2.5超低排放的方法，其特征在于，该方法为：
步骤一，脱硫后的烟气进入湿式电除尘前段烟道加装的超声波凝聚器进行团聚，作为除尘系统的预处理环节；
步骤二，经声波凝聚器出来的烟气经过湿式电除尘，在电场力作用下将驱进至收尘极被捕集。
步骤三，利用增设的尾部换热器进行烟气除盐脱白后排放。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的尾部换热器包括热回收器和烟气再生器，所述的热回收器用于回收湿式除尘器出口烟气余热，使烟气温度由50-55℃降低至20-25℃，促使烟气中的水和溶盐有效分离，所述的热回收器回收的热量由热媒体运输至烟气再加热器，将烟气温度由20-25℃升高到40-45℃再排放。
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