CN112337649B - 一种去除烟气中正构烷烃的除尘装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够去除烟气中正构烷烃的除尘装置,属于烟气除尘领域。所述除尘装置包括第一除尘器和第二除尘器,第一除尘器和第二除尘器通过管道连接,第一除尘器烟气入口端设置有降温装置,第二除尘器烟气入口端设置有升温装置,其中,降温装置将进入第一除尘器的烟气温度降至45~60℃;升温装置将进入第二除尘器的烟气温度升至75~85℃。本发明进一步公开了进行降温‑升温去除烟气中正构烷烃的方法。利用本发明,可有效减少排放至大气中的有机污染物正构烷烃,减少环境污染,有利于环境保护和可持续发展,并有助于人类身体健康。

Description

一种去除烟气中正构烷烃的除尘装置和方法
技术领域
本发明属于烟气除尘领域,具体地,涉及一种去除烟气中正构烷烃的除尘装置和方法。
背景技术
我国煤炭资源丰富,由燃煤烟气排放的有害物质对人类健康和生态环境造成了显著的危害,燃煤产生的烟气中,包含大量的颗粒物。颗粒物可凝结颗粒物与可过滤颗粒物,目前的检测表明,燃煤烟气中可凝结颗粒物排放值远高于可过滤颗粒物,已经成为雾霾的主要成因之一。
目前在燃煤电厂进行烟气除尘时,广泛使用的是干式除尘器,当煤烟烟气流经该类除尘器时,可过滤颗粒物可被脱除掉,效率可达99%。然而,气流经干式静电除尘器时,烟气的温度通常在100℃以上,从而导致在总颗粒物中占比更高的可凝结颗粒物在烟气中呈气态。正构烷烃(N-alkane)等有毒、有害物质是可凝结颗粒物中的主导成分,其中,十六到三十三碳的正构烷烃(C16~C33)的占比可达到15%~20%,由于这些正构烷烃均为气态,不能被干式降尘器脱除,从而随烟气排出烟囱。
由于我国煤炭的使用占一次能源消费接近60%,绝大部分应用在燃煤电站及燃煤工业锅炉,排放烟气的总量巨大,且排放的正构烷烃这种具有代表性的颗粒有机污染物的浓度达到了毫克每立方烟气的水平,不仅对大气光化学过程有重要的影响,对人体健康也有着严重的危害,会引起类似无机物的矽肺、石棉肺、碳尘肺等疾病,甚至诱发癌症。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明旨在提供一种干式除尘器的改造技术,可对烟气可凝结颗粒物中的正构烷烃进行针对性的脱除。为了达到这个目的,本发明采取的技术方案如下:
本发明第一方面提供一种去除烟气中正构烷烃的除尘装置,包括第一除尘器和第二除尘器,所述第一除尘器和第二除尘器通过管道连接,第一除尘器烟气入口端设置有降温装置,第二除尘器烟气入口端设置有升温装置,其中,
所述降温装置将进入所述第一除尘器的烟气温度降至45~60℃;
所述升温装置将进入所述第二除尘器的烟气温度升至75~85℃。
在本发明中,所述正构烷烃为16~33碳的正构烷烃。16~33碳的正构烷烃(C16~C33)是可凝结颗粒物中的主导成分,占比可达到15%~20%,对这些正构烷烃的去除,将可大大降低烟气对环境的污染。
在本发明的一些具体实施方案中,所述降温装置将进入所述第一除尘器的烟气温度降至50℃,此时16~22碳的正构烷烃(C16~C22)因其熔点均低于烟气温度而均成液相,可附着在大量的可过滤颗粒物上被除尘器脱除。
在本发明的一些具体实施方案中,所述升温装置将进入所述第二除尘器的烟气温度升至80℃,此时23~33碳的正构烷烃(C23~C33)因其熔点均低于烟气温度而重新液化成液相,同样可附着在大量的可过滤颗粒物上被除尘器脱除。
在本发明的一些实施方案中,所述第一除尘器和第二除尘器均为干式除尘设备。
其中,所述干式除尘设备可以是任意共同原理实现相同或相似功能的干式除尘器,包括但不限于干式静电除尘器、干式布袋除尘器和干式电袋复合除尘器。
在本发明的一些实施方案,其特征在于,所述第一除尘器和第二除尘器均为干式静电除尘器。
在本发明中,所述烟气为燃煤烟气。
进一步地,所述降温装置和升温装置分别与热交换装置,从而完成热量交换,优选地为气气热交换。所述热交换装置为换热器或者蒸汽换热系统。
在本发明的一些实施方案中,进一步包括监测进入第一除尘器烟气温度的第一温度监测装置,其与所述降温装置相连。当监测进入第一除尘器烟气温度高于60℃优选地为高于50℃时,向降温装置发送指令,增大降温功率;当监测进入第一除尘器烟气温度低于45℃优选地为低于50℃时,向降温装置发送指令,减小降温功率。
在本发明的一些实施方案中,进一步包括监测进入第二除尘器烟气温度的第二温度监测装置,其与所述升温装置相连。当监测进入第二除尘器烟气温度高于85℃优选地为高于80℃时,向升温装置发送指令,降低升温功率;当监测进入第二除尘器烟气温度低于75℃优选地为低于80℃时,向升温装置发送指令,增大升温功率。
本发明的第二方面提供一种去除烟气中正构烷烃的除尘方法,包括以下步骤:
S1,将烟气降温至45~60℃;
S2,将降温后烟气中的可过滤颗粒物去除;
S3,将去除可过滤颗粒物的烟气升温至75~85℃;
S4,将升温后烟气中的可过滤颗粒物去除。
在本发明的一些实施方案中,S2和S4中均利用干式除尘设备将所述可过滤物去除。
其中,所述干式除尘设备可以是任意共同原理实现相同或相似功能的干式除尘器,包括但不限于干式静电除尘器、干式布袋除尘器和干式电袋复合除尘器。
在本发明的一些实施方案,其特征在于,所述第一除尘器和第二除尘器均为干式静电除尘器。
进一步地,S2和S4中利用气气热交换方法完成热量交换,优选地,蒸汽换热系统完成气气热交换。
本发明的有益效果
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明是将传统的一段除尘过程增加为两段,同时在一段除尘入口前增加降温装置,在二段除尘前增加升温装置,从而可以改变可凝结颗粒物中正构烷烃的相态,使其与可过滤颗粒物相结合被干式除尘器一起脱除。
本发明利用现有的干式除尘器,通过增加简单的降温升温装置即可完成正构烷烃的去除,改造成本低,成本可控。
本发明烟气降温和升温段均采用气气热交换的形式,能够保持场合电室的总数量不变,从而无需或者尽量少的增加改变温度的成本,达到效率和效益的最大平衡。
利用本发明,可有效减少排放至大气中的有机污染物正构烷烃,减少环境污染,有利于环境保护和可持续发展,并有助于人类身体健康。
附图说明
图1示出了本发明去除烟气中正构烷烃的除尘装置示意图。
图2示出了本发明一个实施例中去除烟气中正构烷烃的除尘装置示意图。
图3示出了不同除尘方式对烟气中正构烷烃的去除率。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。
实施例
以下例子在此用于示范本发明的优选实施方案。本领域内的技术人员会明白,下述例子中披露的技术代表发明人发现的可以用于实施本发明的技术,因此可以视为实施本发明的优选方案。但是本领域内的技术人员根据本说明书应该明白,这里所公开的特定实施例可以做很多修改,仍然能得到相同的或者类似的结果,而非背离本发明的精神或范围。
除非另有定义,所有在此使用的技术和科学的术语,和本发明所属领域内的技术人员所通常理解的意思相同,在此公开引用及他们引用的材料都将以引用的方式被并入。
那些本领域内的技术人员将意识到或者通过常规试验就能了解许多这里所描述的发明的特定实施方案的许多等同技术。这些等同将被包含在权利要求书中。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的仪器设备,如无特殊说明,均为实验室常规仪器设备;下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规商店购买得到的。
实施例1去除烟气中正构烷烃的除尘装置
本实施例提供一种去除烟气中正构烷烃的除尘装置。
如图1所示,该除尘装置包括第一除尘器和第二除尘器,第一除尘器和第二除尘器通过管道连接,第一除尘器烟气入口端设置降温装置,第二除尘器烟气入口端设置升温装置,其中,降温装置将进入所述第一除尘器的烟气温度降至45~60℃;升温装置将进入所述第二除尘器的烟气温度升至75~85℃。降温装置和升温装置通过气气热交换装置来完成热交换。
利用本装置,可去除16~33碳的正构烷烃,具体地:
烟气(温度高于100℃)经过降温装置时,降温装置将烟气温度降至45~60℃,此时16~22碳的正构烷烃(C16~C22)因其熔点均低于烟气温度而均成液相,可附着在大量的可过滤颗粒物上,在第一除尘器中可以被除尘器脱除。
一段除尘后的烟气接着通过升温装置,升温装置将烟气温度升至75~80℃,此时23~33碳的正构烷烃(C23~C33)因其熔点均低于烟气温度而重新液化成液相,同样可附着在大量的可过滤颗粒物上,在第二除尘器中可以被除尘器脱除。
由此,可得到去除正构烷烃后的净气。
在本实施例中,第一除尘器和第二除尘器均为干式除尘设备。干式除尘设备可以是任意相同原理实现相同或相似功能的干式除尘器,包括但不限于干式静电除尘器、干式布袋除尘器和干式电袋复合除尘器。
其中,烟气一般是燃煤烟气,当然,也适用于其他含有正构烷烃的烟气。
利用本实施例的装置,可有效完成烟气中正构烷烃的去除。
实施例2两段式静电除尘装置
本实施例提供一种用于针对燃煤烟气可凝结颗粒物中正构烷烃(C16~C33)脱除的干式静电除尘器的改造与优化。具体地,是将静电除尘方式由一段改为两段式,如图2所示:
第一段静电除尘器前增加烟气降温段及温度监测装置,将烟气温度降到50℃左右。此时16~22碳的正构烷烃(C16~C22)因其熔点均低于烟气温度而均成液相,可附着在大量的可过滤颗粒物上被除尘器脱除。而23~33碳的正构烷烃(C23~C33)因其熔点均高于烟气温度而均成颗粒相,因其疏水性较强,导致其不易被第一段除尘器脱除,随烟气继续流向第二段除尘器。
第二段静电除尘器前增加烟气升温段及温度监测装置,将烟气温度升到80℃左右。此时23~33碳的正构烷烃(C23~C33)因其熔点均低于烟气温度而重新液化成液相,同样可附着在大量的可过滤颗粒物上被除尘器脱除。
两段干式静电除尘器的入口通过蒸汽换热系统形成了闭合的气气热交换。
另外,改造前使用四电场静电除尘器,本实施例经过改造,只需改造为两台双电场的除尘器,无需再增设一台四电场除尘器,从而保证了改造前后的电场总数保持一致,尽可能少地增加改造成本。
实施例3两段式静电除尘装置在燃煤烟气可凝结颗粒物中正构烷烃脱除中的应用
利用实施例2的两段静电除尘装置进对燃煤烟气中的23~33碳的正构烷烃(C23~C33)进行去除实验,并设置以下处理方式作为对照组:
低温静电除尘器:一段式除尘,仅在除尘器入口有一处降温段,出口处无升温段;
电袋复合除尘器:一段式除尘,无升温降温段;
布袋除尘器:一段式除尘,无升温降温段。
正构烷烃的去除率如表1和图3所示:
表1不同除尘方式对烟气中正构烷烃的去除率
Figure BDA0002780467340000061
由此结果可知,本发明对正构烷烃的去除效果最好,达到99.91%,将近100%,即几乎全部去除。另外,与低低温电除尘器一样,只需增设一套蒸汽换热系统,即可完成降温和升温效果,无需增加多余成本。因此,本发明的装置和方法可在烟气除尘中进行大力推广和应用。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种去除烟气中正构烷烃的除尘装置,其特征在于,包括第一除尘器和第二除尘器,所述第一除尘器和第二除尘器通过管道连接,第一除尘器烟气入口端设置有降温装置,第二除尘器烟气入口端设置有升温装置,其中,
所述第一除尘器和第二除尘器均为干式除尘设备,
所述降温装置将进入所述第一除尘器的烟气温度降至45~60℃;
所述升温装置将进入所述第二除尘器的烟气温度升至75~85℃。
2.根据权利要求1所述的除尘装置,其特征在于,所述正构烷烃为16~33碳的正构烷烃。
3.根据权利要求1所述的除尘装置,其特征在于,所述干式除尘设备选自包括干式静电除尘器、干式布袋除尘器、干式电袋复合除尘器的组。
4.根据权利要求3所述的除尘装置,其特征在于,所述第一除尘器和第二除尘器均为干式静电除尘器。
5.根据权利要求1-4任一所述的除尘装置,其特征在于,所述烟气为燃煤烟气。
6.根据权利要求1-4任一所述的除尘装置,其特征在于,所述降温装置和升温装置利用热交换装置完成热量交换。
7.一种去除烟气中正构烷烃的除尘方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,将烟气降温至45~60℃;
S2,将降温后烟气中的可过滤颗粒物去除;
S3,将去除可过滤颗粒物的烟气升温至75~85℃;
S4,将升温后烟气中的可过滤颗粒物去除,
其中,S2和S4中均利用干式除尘设备将所述可过滤颗粒物去除。
8.根据权利要求7所述的除尘方法,其特征在于,S2和S4中利用气气热交换方法完成热量交换。
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