CN108387124B - 一种热管及协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热管及其协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统,所述系统包括水雾荷电装置和静电除尘器，所述水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，所述水雾荷电装置连接脱硫废水暂存池，水雾荷电装置设置雾化喷嘴，雾化喷嘴下游安装电晕环，电晕环连接高压电源。本发明提供了一种新的热管结构，同时本发明通过双流体雾化喷嘴得到脱硫废水和颗粒改性剂的混合喷雾，通过荷电环快速荷电，既可以有效处理脱硫废水，又能够使细颗粒物充分团聚，提高颗粒物的脱除效率；同时，水雾荷电装置可以安装于静电除尘器入口前部的烟道上，灵活方便。

Description

一种热管及协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效 静电除尘系统

技术领域

本发明涉及热管余热回收以及烟气除尘和有机物脱除领域，特别是涉及一种利用热管回收烟气余热并涉及一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘技术。

背景技术

热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。相比于燃煤烟气余热回收中最为常用的管壳式换热器，热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点，在燃煤烟气余热回收利用中更具潜力。

此外，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上唯一以煤炭为主要能源的大国。燃煤电厂是大气颗粒物的重要排放源，在我国电力工业快速发展、发电量持续增长、耗煤量不断增加的情况下，燃煤电厂烟尘排放总量30多年来达到每年350万吨左右，其中细颗粒物排放量超过300万吨。大量的燃煤烟尘不仅造成了严重的环境污染，同时也严重危害人体的健康。

因此，为了减少燃煤烟尘的排放，燃煤电厂都有烟气除尘设备，保证烟气在进入大气之前得到有效的净化。目前，我国燃煤电厂中烟尘净化设备90%左右采用静电除尘器（ESP）。ESP除尘效率高，对粒径10μm以上粉尘颗粒脱除效率高达99%以上，但对于10μm（特别是2.5μm）以下微细颗粒，由于微细粒子难以荷电，使得细颗粒难以有效脱除，难以实现烟气颗粒物的超净排放，同时，由于细颗粒物中含有大量对人体有害的物质，严重影响了人们的身体健康。

另外，为实现烟气中SO2的超净排放，燃煤电厂普遍采用湿法脱硫技术，在高效脱除SO2的同时，也排放了大量的废水。常规的 “三联箱”工艺难以脱除废水中的Cl-，导致处理后的废水难以循环利用，而膜过滤、MVR等脱硫废水零排放技术，投资运行费用高，限制了实际中的推广应用。

针对上述问题，本发明提供了一种新的烟气余热利用热管及其烟气污染物处理系统及其方法，充分利用热源，降低能耗，改善排烟效果。

发明内容

针对上述问题，本发明在前面发明的基础上进行了改进，提供了一种新的热管结构，同时为克服上述现有技术的不足，本发明以脱硫废水和颗粒改性剂通过水雾荷电装置形成荷电液滴，将混合荷电液滴喷入烟气中，与烟气充分接触，让细颗粒物能有效的团聚并荷电，通过水雾荷电装置与静电除尘器的共同作用，提高细颗粒的脱除效率，同时能有效处理脱硫废水，得到一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘技术。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种热管，包括竖直部分、水平部分和竖直管，其中竖直部分的底端连通水平部分，所述水平部分从竖直部分的底端向着远离竖直部分的方向延伸，所述水平部分下部连通多个竖直管，所述竖直管设置在烟道中，竖直部分设置在烟道上部。

作为优选，所述水平部分为扁平管结构，竖直管为圆管结构，水平部分为方形结构；所述的竖直管为多排，其中相邻两排为错列布置；竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形，所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。

作为优选，竖直管的外径为d，同一排的相邻的竖直管圆心之间的距离为L，竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形的顶角为A，则满足下面要求：

Sin（A）=a-b*Ln(d/L),其中Ln是对数函数，a,b是参数，满足如下要求：

0.095<a<0.105,0.29<b<0.31；0.1< d/L<0.7。

一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统，所述系统包括水雾荷电装置和静电除尘器，所述水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，所述水雾荷电装置连接脱硫废水暂存池，水雾荷电装置设置雾化喷嘴，雾化喷嘴下游安装电晕环，电晕环连接高压电源；烟气首先经过水雾荷电装置，脱硫废水从暂存池经双流体雾化喷嘴形成混合喷雾，通过高压电源供电的电晕环后荷电，之后与烟气充分混合，形成含湿颗粒；随后，含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电。

作为优选，还包括加热器，所述脱硫废水在进入水雾荷电装置前经过加热器预热。

作为优选，所述系统包括颗粒改性剂储罐，所述预热后的脱硫废水通过颗粒改性剂储罐加入颗粒改性剂形成混合物，再进入水雾荷电装置。

作为优选，所述加热器设置在烟道中。

作为优选，所述静电除尘器包括静电除尘段、静电/超声耦合除尘段和等离子/超声耦合催化场除尘段，其中静电除尘段设置在前部，在静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场，静电/超声耦合除尘段设置在静电除尘段的后面，静电/超声耦合除尘段内设置有收尘极板和超声波发生端，并在内部产生静电场，超声波发生端与外部的超声波发生器连接；等离子/超声耦合催化场除尘段设置在静电/超声耦合除尘段后面，等离子/超声耦合催化场除尘段内设置等离子体反应器和超声波发生端，超声波发生端与外部的超声波发生器连接。

作为优选，所述水雾荷电装置前部设置余热利用装置，所述余热利用装置是前面所述的热管，所述竖直管和水平部分设置在烟气管道中。

一种如前面装置所述的除尘方法，包括如下步骤：

1）烟气首先经过水雾荷电装置，脱硫废水从暂存池经过加热器预热，然后从颗粒改性剂储罐加入颗粒改性剂形成混合物，经双流体雾化喷嘴形成混合喷雾，通过高压电源供电的电晕环后荷电，之后与烟气充分混合；

2）烟气中的颗粒物与脱硫废水的混合液滴接触之后，增强了颗粒之间的粘滞力、库伦力，促进烟气中粉尘颗粒团聚长大，形成含湿颗粒；

3）含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电，同时实现脱硫废水蒸发后回收利用；

4）当烟气进入静电除尘器各级电场；

5）经过水雾荷电装置和静电除尘器的共同作用后，烟气得到有效的净化，随后通过烟囱排放，进入大气。

与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：

1）本发明通过双流体雾化喷嘴得到脱硫废水和颗粒改性剂的混合喷雾，通过荷电环快速荷电，既可以有效处理脱硫废水，又能够使细颗粒物充分团聚，提高颗粒物的脱除效率；同时，水雾荷电装置可以安装于静电除尘器入口前部的烟道上，灵活方便。能够极大的出去PM2.5的颗粒。

2）脱硫废水首先利用静电除尘器后烟气余热进行加热，以提高脱硫废水后续蒸发速度；

3)将水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，以脱硫废水作为雾化介质，将水雾荷电技术与静电除尘器相结合；

4）脱硫废水内通过添加颗粒改性剂：一方面烟气脱硫所产生的废水能够得到有效的处理，减少处理脱硫废水的成本；另一方面，团聚剂的加入能够在原有基础上，更好的促进烟气中颗粒的团聚，从而提高脱除的效率；

5）脱硫废水和颗粒改性剂的混合物通过双流体雾化喷嘴形成混合喷雾，喷入由高压电源供电的荷电环，形成带电液滴；

6）烟气与含颗粒改性剂的带电液滴充分混合，增强了颗粒之间的粘滞力、库伦力，促进烟气中粉尘颗粒团聚长大，改善粉尘颗粒的荷电特性，随后，含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电；

7）荷电后的颗粒进入静电除尘器，由于颗粒团聚增大并预荷电，有效提高了静电除尘器脱除细颗粒的效率；

8）本发明对原有的静电除尘器进行改造，通过分为三个不同的段，每个段都有针对性的除去不同的污染物，不仅能够很好的实现烟气中大颗粒物的脱除，而且通过超声波对颗粒的凝并团聚作用，可有效脱除细颗粒物，能够进一步脱除对PM10以及PM2.5。运用等离子体技术对有机污染物的降解作用，结合超声波的高频分散效应，高效降解烟气中的有机污染物。本发明在实现燃煤烟气高效除尘同时实现有机物的脱除。

9）本发明对余热利用中的热管的蒸发端的结构进行了改进，将热管的蒸发端延伸到更远的方向，在不改变热管的冷凝端体积的情况下，使得热管的蒸发端的吸热面积增加，这样可以扩大热管的吸热范围，可以吸收热源最远端的热量。相对于现有技术中的热管蒸发端和冷凝端保持一致大小。同时减少换热器的体积和占地面积，使得结构紧凑。

10）进行了大量的数值模拟和实验的研究，对热管在余热利用中的分布结构进行了最优的结构，而且通过研究得出热管分布的最优关系式，进一步提高热管的分布，达到最佳的热吸收，降低成本。

附图说明

图1是本发明烟气处理装置结构示意图。

图2为本发明热管结构示意图。

图3为图2从底部观察的示意图。

图4为本发明设置连通管的热管局部结构示意图。

图5为本发明设置在烟道中热管结构示意图。

图6是图3的局部放大标注示意图。

图7是本发明静电除尘器结构示意图。

图8是静电除尘器中的等离子反应器结构示意图。

图中：其中，1.水雾荷电装置 2.双流体雾化喷嘴 3.荷电环 4.绝缘子 5.高压电源 6.烟筒7. 静电后烟道 8.静电除尘器 9. 加热器10.脱硫废水暂存池11.颗粒改性剂储罐

热管：

101-竖直部分，102-水平部分，103-竖直管，104-管道，105-空气通道，106-烟气管道，107-连通管

静电除尘器：

81-壳体，82-收尘极板，83-超声波发生器，84-接地极板，85-引风机，86-灰斗，87-陶瓷板，88-电晕极，89-高压电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如图1所示，一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统，所述系统包括水雾荷电装置1和静电除尘器8，所述水雾荷电装置1安装于静电除尘器8入口前部的烟道上，所述水雾荷电装置1连接脱硫废水暂存池10，水雾荷电装置设置雾化喷嘴2，雾化喷嘴2后部安装电晕环3，电晕环3连接高压电源5。在本发明中，烟气首先经过水雾荷电装置2，脱硫废水从暂存池10经双流体雾化喷嘴2形成混合喷雾，通过高压电源5供电的电晕环3后荷电，之后与烟气充分混合，形成含湿颗粒；随后，含湿颗粒经历一个烟气余热的干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电。

本发明通过双流体雾化喷嘴得到脱硫废水和颗粒改性剂的混合喷雾，通过荷电环快速荷电，既可以有效处理脱硫废水，又能够使细颗粒物充分团聚，提高颗粒物的脱除效率；同时，水雾荷电装置可以安装于静电除尘器入口前部的烟道上，灵活方便。和目前的现有技术相比，将水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，以脱硫废水作为雾化介质，将水雾荷电技术与静电除尘器相结合，能够极大地提高除尘能力。

作为优选，所述系统还包括加热器9，所述脱硫废水在进入水雾荷电装置1前经过加热器9预热。作为优选，所述加热器9为静电除尘器8后烟道7的余热利用换热器。

通过在脱硫废水首先利用静电除尘器后烟气余热进行加热，以提高脱硫废水后续蒸发速度，进一步提高除尘效果。

作为优选，所述系统包括颗粒改性剂储罐11，所述预热后的脱硫废水通过颗粒改性剂储罐11加入颗粒改性剂形成混合物，再进入水雾荷电装置2。

本发明通过脱硫废水内通过添加颗粒改性剂：一方面烟气脱硫所产生的废水能够得到有效的处理，减少处理脱硫废水的成本；另一方面，团聚剂的加入能够在原有基础上，更好的促进烟气中颗粒的团聚，从而提高脱除的效率。

本发明工作过程如下：烟气首先经过水雾荷电装置1，脱硫废水从暂存池10经过加热器9预热，然后从颗粒改性剂储罐11加入颗粒改性剂形成混合物，经双流体雾化喷嘴2形成混合喷雾，通过高压电源5供电的电晕环3后荷电，之后与烟气充分混合；一方面，荷电液滴能够对烟气进行增湿、降温调质；另一方面，烟气中的颗粒物与脱硫废水的混合液滴接触之后，增强了颗粒之间的粘滞力、库伦力，促进烟气中粉尘颗粒团聚长大；随后，含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电，同时实现脱硫废水蒸发后回收利用；

当烟气进入静电除尘器8各级电场，由于降低烟温、增加烟气相对湿度有利于静电除尘器工作，而荷电液滴能够促进粉尘颗粒之间的团聚，增大颗粒粒径，改善颗粒荷电特性，这些因素的共同作用能够提高静电除尘器脱除粉尘特别是微细粉尘（PM2.5）的效率；

经过水雾荷电装置和静电除尘器的共同作用后，烟气得到有效的净化，随后通过烟囱6排放，进入大气。

高压电源5与电晕环3之间设置绝缘子4，能有效保证水雾荷电装置外部的绝缘效果，保证人身安全。

作为优选，所述高压电源的高压是不超过80kV（单位）。

通过上述，可以大大提高对于10μm（特别是2.5μm）以下微细颗粒的除尘，除尘效率达到95%以上。

为了进一步增强除尘效果，本发明对除尘器进行了进一步的改进。

作为优选，如图7所示，静电除尘器8包括静电除尘段、静电/超声耦合除尘段和等离子/超声耦合催化场除尘段，其中静电除尘段设置在前部，里面设置收尘极板82并在静电除尘段产生静电场，下方设置灰斗86，静电/超声耦合除尘段设置在静电除尘段的后面，在内部产生静电场，静电/超声耦合除尘段内设置有收尘极板和超声波发生端，超声波发生端与外部的超声波发生器83连接；等离子/超声耦合催化场除尘段设置在静电/超声耦合除尘段后面，等离子/超声耦合催化场除尘段内设置等离子体反应器和超声波发生端，超声波发生端与外部的超声波发生器连接。

本发明对原有的静电除尘器进行改造，通过分为三个不同的段，每个段都有针对性的除去不同的污染物，不仅能够很好的实现烟气中大颗粒物的脱除，而且通过超声波对颗粒的凝并团聚作用，可有效脱除细颗粒物，尤其是剩余的PM10以及PM2.5颗粒。运用等离子体技术对有机污染物的降解作用，结合超声波的高频分散效应，高效降解烟气中的有机污染物。本发明在实现燃煤烟气高效除尘同时实现有机物的脱除。

本发明通过这三个阶段先后顺序的合理的搭配，避免了颗粒对除尘效果的影响，使得除尘效果达到最佳。相反，通过大量的实验发现，如果将三个阶段的顺序不按照本申请进行排列，则污染物排出的效果明显的不好。

作为优选，静电除尘段、静电/超声耦合除尘段采用宽极距、高电压的常规多场设计方式，同极距300mm-400mm，运行电压不超过80kV；作为优选，所述静电除尘段为两级，分别是第一级和第二级。通过设置两级除尘，可以更加高效的将大颗粒，例如PM10以上的去除。

作为优选，静电除尘段第一级和第二级的电场强度不同。进一步优选，所述第二级的电场强度小于第一级的电场强度。主要是因为通过第一级的除尘，烟气中含有的大颗粒下降，因此通过减少电场强度，可以使得在采用较少能源的情况下达到基本相同的效果。

作为优选，每级设置多个收尘极板82，所述收尘极板82相互平行；收尘极板之间均匀布置若干电晕极；收尘极板表面设有清灰装置，清除极板表面的灰尘，落于壳体下方的灰斗，被输灰装置带走。

作为优选，所述电晕极与高压电源相连，与收尘极板82之间建立电场。

所述高压电源的高压是不超过80kV（单位）。

作为优选，所述系统还包括控制器，静电除尘段入口设置PM10粉尘检测仪，用于检测入口位置的PM10浓度，PM10粉尘检测仪与控制器数据连接，所述控制器根据检测的PM10浓度自动控制电场的强度。

如果检测的PM10浓度变高，则控制器自动增强电场的强度，如果检测的PM10浓度变低，则控制器自动降低电场的强度。

控制器通过控制向电晕极的供电功率的大小来控制电场的大小。

通过上述的智能控制，自动根据颗粒物浓度来控制电场的大小，从而实现系统的智能化操作，而且还可以达到节约能源的要求，进一步提高烟气的污染物脱除效果。

作为优选，所述第一级入口和第二级入口分别设置PM10粉尘检测仪，所述控制器根据第一级入口和第二级入口的PM10粉尘检测仪检测的数据分别独立控制第一级和第二级内的电场强度。

所述静电/超声耦合除尘段为两级，分别是第三级和第四级，等离子/超声耦合催化场除尘段是一级，是第五级。

所述三、四级静电/超声耦合除尘段，静电场的建立与一、二级相同；装置内设置超声波发生端，超声波发生端与超声波发生器83连接，建立超声场。

作为优选，静电/超声耦合除尘段入口段设置pm2.5检测仪，用于检测入口位置的小于pm2.5的浓度，pm2.5检测仪与控制器数据连接，所述控制器根据检测的pm2.5浓度自动控制超声波发生器83的功率。

如果检测的pm2.5浓度变高，则控制器自动增强超声波发生器83的功率，如果检测的PM2.5浓度变低，则控制器自动降低超声波发生器83的功率。

通过上述的智能控制，自动根据颗粒物浓度来控制超声波发生器83功率的大小，从而实现系统的智能化操作，而且还可以达到节约能源的要求，进一步提高烟气的污染物脱除效果。

作为优选，所述第三级入口和第四级入口分别设置pm2.5检测仪，所述控制器根据第三级入口和第四级入口的PM2.5检测仪检测的数据分别独立控制第三级和第四级内的超声波发生器功率的大小。

作为优选，如图8所示，等离子体反应器采用线-板式结构，包括接地极板84、陶瓷板87、电晕极88和高压交流电源89，接地极板84接地，陶瓷板87覆盖在极板84上形成线板，陶瓷板87作为阻挡介质，形成介质阻挡放电，同时负载催化剂，作为催化剂载体；所述电晕极88设置在两块线板的相对的陶瓷板87之间。

作为优选，高压交流电源89可以是高压电源5。

超声场的建立与第三级、第四级相同。

作为优选，相对的陶瓷板87的相对的面之间的间距不超过5cm。

作为优选，所述末级等离子/超声耦合催化场，采用线-板式等离子体反应器结构，采用介质阻挡放电方式产生等离子体。等离子体反应器平行布置若干电极板，中间均匀布置若干电晕线，电极表面贴付陶瓷板作为阻挡介质和催化剂载体。

一种利用前面所述的静电除尘器进行燃煤烟气污染物的脱除方法，包括以下步骤：

1）燃煤烟气进入静电除尘段，烟气中的颗粒物在静电除尘段的静电场中被吸附到收尘极板，经过清灰装置落入下方的灰斗，被输灰装置带走，静电除尘段脱除烟气中的颗粒物，特别是PM10以上的颗粒物：

2）烟气从静电除尘段进入静电/超声耦合除尘段，通过静电/超声耦合场，颗粒在超声场中做激烈的机械振动，粒子的动能增加，粒子碰撞的机会也增加，粒子之间的内聚力通常使两个粒子在碰撞后凝聚在一起，通过不断地碰撞凝并使小颗粒变成大颗粒，易被静电吸附脱除，可有效脱除烟气中PM2.5以下的颗粒物；

3）烟气从静电/超声耦合除尘段进入等离子/超声耦合催化场除尘段，通过介质阻挡放电在等离子体反应器中产生大量的等离子体，包括高能粒子和活性物质；高能粒子和活性物质与烟气中的有机污染物发生复杂的物理化学反应，降解有机物；介质挡板负载催化剂对有机物的脱除起到催化作用；超声波的高频分散作用促进有机物与活性物质及催化剂的反应，增强脱除效果。

本发明的工作原理：本发明对原有的电除尘器进行改造，其中一、二级为常规电场，三、四级为静电/超声耦合场，末级为等离子/超声耦合催化场。燃煤烟气进入静电除尘器，在一、二级的常规静电场中，颗粒物荷电后被收尘极板吸附，放电后粘附在收尘极板上，经过清灰装置清除后，落入下方的灰斗，在静电场中烟气中的颗粒物（特别是PM10以上的颗粒物）被高效脱除。经过三、四级静电/超声耦合场，颗粒在超声场中做激烈的机械振动，粒子的动能增加，粒子碰撞的机会也增加，粒子之间的内聚力通常使两个粒子在碰撞后凝聚在一起，通过不断地碰撞凝并使小颗粒变成大颗粒，易被静电吸附脱除，可有效脱除烟气中PM2.5以下的颗粒物。末级的等离子体含有大量的高能粒子和活性物质，可氧化降解烟气中的有机污染物，协同负载催化剂的催化作用、超声波高频分散，高效脱除有机污染物。

作为优选，水雾荷电装置前部设置余热利用装置，所述余热利用装置是热管余热利用装置。

如图2、5所示，所述余热利用装置包括热管，所述热管包括竖直部分101、水平部分102和竖直管103，其中竖直部分101的底端连通水平部分102，所述水平部分102从竖直部分101的底端向着远离竖直部分101的方向延伸，所述水平部分102下部连通多个竖直管103，其中竖直管103是热管的蒸发端，竖直部分101是热管的冷凝端。所述的竖直部分至少一部分设置在空气通道中，所述竖直管和水平部分设置在烟气管道106中

本发明热管在运行中，通过竖直管103 从烟气中吸收热量，然后竖直管103中的流体进行蒸发，通过水平部分进入到竖直部分，然后在竖直部分将热量释放给空气，流体进行冷凝，依靠重力的作用再进入竖直管103。

本发明对热管的通过设置热管的蒸发端的结构进行了改进，将热管的蒸发端延伸到更远的方向，在不改变热管的冷凝端体积的情况下，使得热管的蒸发端的吸热面积增加，这样可以扩大热管的吸热范围，可以吸收热源最远端的热量。相对于现有技术中的热管蒸发端和冷凝端保持一致大小，能够提高45%以上的换热效率。同时减少冷凝端的体积和占地面积，使得结构紧凑。

此外，本发明通过设置多个竖直管103作为热管的蒸发端，使得每个竖直管103作为一个个独立的吸热管加入热量的吸收，也增加了整体热管蒸发端的吸热面积。

作为优选，所述水平部分102为扁平管结构，竖直管103为圆管结构。通过设置水平部分为扁平管结构，可以增加竖直管103的分布，进一步提高热量的吸收。

进一步优选，水平部分102为方形结构。

作为优选，如图3所示，所述的竖直管103为多排，其中相邻两排为错列布置。通过错列布置，可以进一步提高热管的吸热量。

作为优选，竖直管103位于相邻排的相邻竖直管103的圆心连接线段的中线的延长线上。即竖直管103的圆心与相邻排的临近的两个竖直管103圆心构成等腰三角形，所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。

作为优选，如图4所示，至少两个相邻的竖直管103之间设置连通管107。在研究中发现，在竖直段吸热的过程中，会出现不同位置的吸热管的吸收热量不同，导致竖直管103之间的压力或者温度不同，这样会导致部分竖直管103受热过高，造成寿命缩短，一旦一个竖直管103出现问题，可能导致整个热管出现无法使用的问题。本发明通过大量的研究，在相邻的竖直管设置连通管107，可以在竖直管受热不同而导致压力不同的情况下，可以使得压力大的竖直管103内的流体快速的流向压力小的竖直管103，从而保持整体压力均衡，避免局部过热或者过冷。

作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，相邻的竖直管103之间设置多个连通管107。通过设置多个连通管，能够使得流体在吸热蒸发过程中不断的均衡压力，保证整个竖直管内的压力均衡。

作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，相邻连通管107之间的距离不断减小。此目的是为了设置更多的连通管，因为随着流体的向上流动，流体不断的受热，随着流体不断的受热，不同集热管内的受热越来越不均匀，因此通过上述设置，能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡。

作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，相邻连通管之间的距离不断减小的幅度越来越大。通过实验发现，上述设置，能够保证在流体流动过程中更优更快的达到压力均衡。这也是通过大量的研究压力分布变化规律而得来的最佳的连通方式。

作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，连通管107的直径不断增加。此目的是为了设置保证更大的连通面积，因为随着流体的向上流动，流体不断的受热，随着流体不断的受热，不同集热管内的受热越来越不均匀，因此通过上述设置，能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡。

作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，连通管107的直径不断增加的幅度越来越大。通过实验发现，上述设置，能够保证在流体流动过程中更优更快的达到压力均衡。这也是通过大量的研究压力分布变化规律而得来的最佳的连通方式。

通过数值模拟和实验发现，竖直管103之间的距离，包括同一排的距离和相邻排之间的距离不能过小，过小会导致热管分布过多，导致每根热管的吸热量不足，过大会导致热管分布太少，导致热管过热，因此本申请通过大量的数值模拟和实验，总结出来热管竖直管103分布的最优化的分布，使得热管既不能吸热量不足，又不能吸热量过大。

如图6所示，竖直管103的外径为d，同一排的相邻的竖直管103圆心之间的距离为L，竖直管103的圆心与相邻排的临近的两个竖直管103圆心构成等腰三角形的顶角为A，则满足下面要求：

Sin（A）=a-b*Ln(d/L),其中Ln是对数函数，a,b是参数，满足如下要求：

0.095<a<0.105,0.29<b<0.31；

进一步优选，所述a=0.1016,b=0.3043。

作为优选，随着d/L的逐渐变小，a越来越大,b越来越大。

作为优选， 15°<A<80°。

进一步优选，20°<A<40°。

0.1< d/L<0.7，进一步优选，0.2< d/L<0.5。

上述经验公式是通过大量数值模拟和实验得到，通过上述关系式得到的结构，能够实现最优化的热管结构，而且经过试验验证，误差基本上在3%以内。

热管的吸热能力900－1100W，进一步优选为1000W；

烟气的温度90－110摄氏度，进一步优选为100℃。

图2所示的热管水平部分优选为正方形，边长为400－600毫米，进一步优选为500毫米。

竖直管103外径ｄ为9－12毫米，进一步优选为11mm。

作为优选，如图3所示，所述系统中包括了两个热管，所述两个热管的水平部分102分别朝向相对的方向延伸.通过设置两个对称的热管，可以在不同方向上吸热，满足换热的需求。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (4)

1.一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统，所述系统包括水雾荷电装置和静电除尘器，所述水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，所述水雾荷电装置连接脱硫废水暂存池，水雾荷电装置设置雾化喷嘴，雾化喷嘴后部安装电晕环，电晕环连接高压电源；烟气首先经过水雾荷电装置，脱硫废水从暂存池经双流体雾化喷嘴形成喷雾，通过高压电源供电的电晕环后荷电，之后与烟气充分混合，形成含湿颗粒；随后，含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电；所述静电除尘器包括静电除尘段、静电/超声耦合除尘段和等离子/超声耦合催化场除尘段，其中静电除尘段设置在前部，在静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场，静电/超声耦合除尘段设置在静电除尘段的后面，静电/超声耦合除尘段内设置有收尘极板和超声波发生端，并在内部产生静电场，超声波发生端与外部的超声波发生器连接；等离子/超声耦合催化场除尘段设置在静电/超声耦合除尘段后面，等离子/超声耦合催化场除尘段内设置等离子体反应器和超声波发生端，超声波发生端与外部的超声波发生器连接；

所述的除尘系统还包括加热器，所述脱硫废水在进入水雾荷电装置前经过加热器预热。

2.如权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述系统包括颗粒改性剂储罐，所述预热后的脱硫废水通过颗粒改性剂储罐加入颗粒改性剂形成混合物，再进入水雾荷电装置。

3.如权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述加热器设置在烟道中。

4.一种如权利要求1-3之一所述的除尘系统的除尘方法，包括如下步骤：

1）烟气首先经过水雾荷电装置，脱硫废水从暂存池经过加热器预热，然后从颗粒改性剂储罐加入颗粒改性剂形成混合物，经双流体雾化喷嘴形成混合喷雾，通过高压电源供电的电晕环后荷电，之后与烟气充分混合；

2）烟气中的颗粒物与脱硫废水的混合液滴接触之后，增强了颗粒之间的粘滞力、库伦力，促进烟气中粉尘颗粒团聚长大，形成含湿颗粒；

3）含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电，同时实现脱硫废水蒸发后回收利用；

4）烟气进入静电除尘器各级电场；

5）经过水雾荷电装置和静电除尘器的共同作用后，烟气得到有效的净化，随后通过烟囱排放，进入大气。