CN107952321B - 促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置及方法，该装置设置在烟道或专用壳体中，所述的装置由1‑5个凝并组叠加而成，所述的凝并组由交错设置的两排电极和文丘里棒组成。当烟气经过正电极后，部分细颗粒物被荷正电，而当烟气经过负电极后，部分细颗粒物又会被荷负电，分别带正负电荷的细颗粒物在电荷异性相吸的作用下碰撞团聚；此外烟气经由文丘里棒之间的缝隙向下游流动，在文丘里棒的扰流及反电晕作用下增大了气流的混合程度和细颗粒物之间的碰撞团聚机会，同时促进零价汞的氧化。由此，细颗粒物经过扰流和电荷双重作用团聚，形成更易被布袋/静电除尘装置捕集的大颗粒物。借助后续除尘器的捕集作用，可以实现细颗粒物的高效去除。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域的有色金属冶炼烟气铅尘细颗粒物排放控制技术，尤其是涉及一种文丘里棒耦合双极性电凝并促进细微铅尘团聚及汞氧化的装置及方法。
背景技术
我国十种常规有色金属产量已经连续十余年位居世界第一，由此也带来了日趋严重的环境问题。在有色金属冶炼过程中会产生大量的含铅烟尘，会对人类健康和环境造成极大的危害。为了减少有色金属冶炼对大气环境的不利影响，我国在现行冶炼烟气排放标准的基础上又颁布了特别排放限值的标准，对铅及其化合物的排放提出了更高的要求。
有色金属冶炼烟气中的铅主要以颗粒态形态存在，因此有色冶炼企业大多依靠除尘装置将烟气中的铅尘与粉尘一并进行捕集。如发明专利CN102125788A提出了一种利用布袋除尘结合湿式喷射雾化旋流板吸收塔的方法对有色金属行业铅烟及铅尘进行净化。CN102319531A提出了一种分级过滤铅尘净化装置。这些方法均可以有效去除大部分的铅尘，但是对属于细颗粒物的铅尘去除效果不佳，无法满足有色冶炼行业烟气特别排放限值的要求。因此，有必要寻求新的工艺或方法对含铅细颗粒物进行高效去除。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置及方法。具体说涉及的有色金属冶炼有烟气含铅细颗粒物高效去除的方法，主要针对现有除尘设备对有色金属冶炼烟气中含铅细颗粒物去除效率不高等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置，该装置设置在烟道或专用壳体中，其特征在于，所述的装置由1-5个凝并组叠加而成，所述的凝并组由交错设置的两排电极和文丘里棒组成。
所述的两排电极中前排电极带负电，接高压电源负极，后排电极带正电，接高压电源正极。
与电极相连的高压电源为两组直流电源，电压范围在20-100kV之间；一组电源负极与前排电极相连，另一组电源正极与后排电极相连。
所述的两排电极和文丘里棒垂直设置在烟道或专用壳体中，并与烟气流动方向垂直，以便烟气绕着电极和文丘里棒流动。
所述的电极的型式为光滑圆形线、星形线、螺旋形线、芒刺线、锯齿线、麻花线或蒺藜丝线；电极距离文丘里棒的中心距离为100-500mm。
所述的文丘里棒为金属椭圆柱体，外部喷涂一层耐热绝缘层或进行搪瓷处理，并通过同性电荷排斥及“反电晕”效应，减少粉尘的沉积，增强凝并作用。
两排文丘里棒内部的金属椭圆柱体与地线相连，两排文丘里棒中心线的间距为100-500mm；单排中文丘里棒的横向间隙为20-100mm；单个文丘里棒短轴为20-100mm，长轴为短轴的1.0-1.5倍，高度1-5米。
所述的电极和文丘里棒设置在布袋除尘器、静电除尘器或电袋复合除尘器之前的烟道段内。
采用上述装置促进有色金属冶炼烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步，在烟道或专用壳体中设置至少一个凝并器，每个凝并器中由1-5个凝并组叠加而成，所述的凝并组由交错设置的两排电极和文丘里棒组成，前排电极带负电，后排电极带正电；
第二步，将经过降温处理后的炼烟气通入凝并器中；
第三步，当烟气经过前排电极后，部分细颗粒物被荷负电，而当烟气经过后排电极后，部分细颗粒物又会被荷正电，分别带正负电荷的细颗粒物在电荷异性相吸的作用下碰撞团聚；
第四步，烟气经由两排文丘里棒之间的缝隙向下游流动，在文丘里棒的扰流作用下增大了气流的混合程度和细颗粒物之间的碰撞团聚机会，同时促进零价汞的氧化；
第五步，经过上述1个或多个凝并组的作用，细颗粒物经过反复扰流和电荷双重作用团聚，形成更大颗粒物，然后借助后续布袋/静电除尘装置将大颗粒物进行高效去除。
进入凝并器的烟气已经进过降温处理，处理后的烟气温度为120-250℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明对烟气中的含铅细颗粒物分别荷负电和正电，通过细颗粒之间异性相吸的凝并反应形成易被捕集的大颗粒，从而提高了后续除尘器对含铅细颗粒物的捕集效率；
2、设置在烟道中的文丘里棒，可对烟气流动产生扰流作用，促进了细颗粒物之间的碰撞团聚，从而提高了含铅细颗粒物的捕集效率；
3、本发明还适用于垃圾焚烧炉、金属冶炼、水泥生产等行业的烟气细颗粒物、重金属和可凝结性物质的协同排放控制。
附图说明
图1为本发明装置及工艺示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明利用实验室的中试烟气净化装置进行实验研究。有旋转炉窑焙烧铅精矿提供铅冶炼烟气，其烟气量为200m3/h。烟气经旋风除尘器预除尘和降温处理后，烟气中含尘浓度为10000mg/m3，温度为180℃。烟气经过一个方形烟道(0.10m×0.10m)后，通过后续的布袋除尘器进一步除尘，烟气中的含尘浓度降低至80mg/m3。
实施例1
如图1所示，在烟道1中设置了本发明装置，该装置由2个凝并组叠加而成，每个凝并组由两排电极2和两排文丘里棒3交错设置组成，其中两排电极2中前排电极带负电，接高压电源负极，后排电极带正电，接高压电源正极。
与电极相连的高压电源为两组直流电源，电压范围在20-100kV之间；一组电源负极与前排电极相连，另一组电源正极与后排电极相连。
所述的两排电极2和文丘里棒垂3直设置在烟道1中，并与烟气流动方向垂直，以便烟气绕着电极和文丘里棒流动。
其中，电极的型式为光滑圆形线；电极距离文丘里棒的中心距离为100mm。
文丘里棒为金属椭圆柱体，外部喷涂一层耐热绝缘层或进行搪瓷处理，并通过同性电荷排斥及“反电晕”效应，减少粉尘的沉积，增强凝并作用。两排文丘里棒内部的金属椭圆柱体与地线相连，两排文丘里棒中心线的间距为100mm；单排中文丘里棒的横向间隙为20mm；单个文丘里棒短轴为20mm，长轴为短轴的1.0倍，高度1米。
所述的电极和文丘里棒设置在布袋除尘器、静电除尘器或电袋复合除尘器之前的烟道段内。
采用上述装置促进有色金属冶炼烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的方法，包括以下步骤：
第一步，在烟道1中设置上述装置，该装置由2个凝并组叠加而成，所述的凝并组由交错设置的两排电极2和文丘里棒3组成；
第二步，将经过降温处理后的炼烟气(该烟气温度段为120-250℃)通入上述装置中；
第三步，当烟气经过前排电极后，部分细颗粒物被荷负电，而当烟气经过后排电极后，部分细颗粒物又会被荷正电，分别带正负电荷的细颗粒物在电荷异性相吸的作用下碰撞团聚；
第四步，烟气经由两排文丘里棒之间的缝隙向下游流动，在文丘里棒的扰流作用下增大了气流的混合程度和细颗粒物之间的碰撞团聚机会，同时促进零价汞的氧化；
第五步，经过上述2个凝并组的作用，细颗粒物经过反复扰流和电荷双重作用团聚，形成更大颗粒物，然后借助后续布袋/静电除尘装置将大颗粒物进行高效去除。
经检测，通过荷电与文丘里扰流双重作用后，布袋除尘器出口的颗粒物浓度下降至15mg/m3。
实施例2
电极的型式为星形线；电极距离文丘里棒的中心距离500mm。
两排文丘里棒中心线的间距为500mm；单排中文丘里棒的横向间隙为100mm；单个文丘里棒短轴为100mm，长轴为短轴的1.5倍，高度5米。其余同实施例1。
经检测，通过荷电与文丘里扰流双重作用后，布袋除尘器出口的颗粒物浓度下降至35mg/m3。
实施例3
在烟道中设置了两排文丘里棒，其宽度为10mm，前排设置5根，棒中心的间距为20mm，前排两侧的文丘里棒中心与烟道壁面距离均为10mm；后排设置4根文丘里棒，棒中心的间距为20mm，后排两侧的文丘里棒中心与烟道壁面距离为20mm。两排文丘里棒中心的排间距为40mm。设置了两排文丘里棒以后，布袋除尘器出口的颗粒物浓度下降至55mg/m3。
实施例4
在烟道中设置了两排文丘里棒，其宽度为10mm，前排设置5根，棒中心的间距为20mm，前排两侧的文丘里棒中心与烟道壁面距离均为10mm；后排设置4根文丘里棒，棒中心的间距为20mm，后排两侧的文丘里棒中心与烟道壁面距离为20mm。两排文丘里棒中心的排间距为40mm。在前排文丘里棒之前设置一排电极接高压电源负极；在两排文丘里棒之间设置一排电极，接高压电源正极；将两排文丘里棒的金属内芯均与地线相连。将前排负极电源电压调节为20kV，将后排正极电源电压调节为20kV。经检测，通过荷电与文丘里扰流双重作用后，布袋除尘器出口的颗粒物浓度下降至25mg/m3。
实施例5
在烟道中设置了两排文丘里棒，其宽度为10mm，前排设置5根，棒中心的间距为20mm，前排两侧的文丘里棒中心与烟道壁面距离均为10mm；后排设置4根文丘里棒，棒中心的间距为20mm，后排两侧的文丘里棒中心与烟道壁面距离为20mm。两排文丘里棒中心的排间距为40mm。在前排文丘里棒之前设置一排电极接高压电源负极；在两排文丘里棒之间设置一排电极，接高压电源正极；将两排文丘里棒的金属内芯均与地线相连。将前排负极电源电压调节为40kV，将后排正极电源电压调节为40kV。经检测，通过荷电与文丘里扰流双重作用后，布袋除尘器出口的颗粒物浓度下降至9mg/m3。
Claims (8)
1.一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置，该装置设置在烟道或专用壳体中，其特征在于，所述的装置由1-5个凝并组叠加而成，所述的凝并组由交错设置的两排电极和文丘里棒组成；
所述的两排电极中前排电极带负电，接高压电源负极，后排电极带正电，接高压电源正极；
所述的文丘里棒为金属椭圆柱体，外部喷涂一层耐热绝缘层或进行搪瓷处理，并通过同性电荷排斥及“反电晕”效应，减少粉尘的沉积，增强凝并作用。
2.根据权利要求1所述的一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置，其特征在于，与电极相连的高压电源为两组直流电源，电压范围在20-100kV之间；一组电源负极与前排电极相连，另一组电源正极与后排电极相连。
3.根据权利要求1所述的一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置，其特征在于，所述的两排电极和文丘里棒垂直设置在烟道或专用壳体中，并与烟气流动方向垂直，以便烟气绕着电极和文丘里棒流动。
4.根据权利要求1所述的一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置，其特征在于，所述的电极的型式为光滑圆形线、星形线、螺旋形线、芒刺线、锯齿线、麻花线或蒺藜丝线；电极距离文丘里棒的中心距离为100-500mm。
5.根据权利要求1所述的一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置，其特征在于，两排文丘里棒内部的金属椭圆柱体与地线相连，两排文丘里棒中心线的间距为100-500mm；单排中文丘里棒的横向间隙为20-100mm；单个文丘里棒短轴为20-100mm，长轴为短轴的1.0-1.5倍，高度1-5米。
6.根据权利要求1所述的一种促进烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的装置，其特征在于，所述的电极和文丘里棒设置在布袋除尘器、静电除尘器或电袋复合除尘器之前的烟道段内。
7.一种采用如权利要求1-6中任一所述装置促进有色金属冶炼烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步，在烟道或专用壳体中设置至少一个凝并器，每个凝并器中由1-5个凝并组叠加而成，所述的凝并组由交错设置的两排电极和文丘里棒组成，前排电极带负电，后排电极带正电；
第二步，将经过降温处理后的炼烟气通入凝并器中；
第三步，当烟气经过前排电极后，部分细颗粒物被荷负电，而当烟气经过后排电极后，部分细颗粒物又会被荷正电，分别带正负电荷的细颗粒物在电荷异性相吸的作用下碰撞团聚；
第四步，烟气经由两排文丘里棒之间的缝隙向下游流动，在文丘里棒的扰流作用下增大了气流的混合程度和细颗粒物之间的碰撞团聚机会，同时促进零价汞的氧化；
第五步，经过上述1个或多个凝并组的作用，细颗粒物经过反复扰流和电荷双重作用团聚，形成更大颗粒物，然后借助后续布袋/静电除尘装置将大颗粒物进行高效去除。
8.根据权利要求7所述的一种促进有色金属冶炼烟气中细微铅尘团聚及汞氧化的方法，其特征在于，进入凝并器的烟气已经进过降温处理，处理后的烟气温度为120-250℃。
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