CN114618260A - 燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种燃气锅炉烟气脱白低氮系统。燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于包括烟气调质塔、电子束产生装置；烟气调质塔的输入口通过第一管道与燃气锅炉的烟气出口相连，第一管道上设有风机；烟气调质塔的输出口通过第二管道与电子束产生装置的进口相连，电子束产生装置的出口由第三管道与烟囱的入口相连。该系统具有脱白、脱硝效果好的特点。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种燃气锅炉烟气脱白低氮系统。
背景技术
燃气锅炉产生的烟气中，硫的含量较有少，主要是水蒸气以及少量氮氧化物，如果直接将这些烟气排放入大气会对空气造成污染，并出现“湿烟羽”(俗称“大白烟”)。
现有烟气的脱硝、脱白的设备较多，如中国专利：CN202010128903.3(名称：一种烟气脱硫脱硝脱白除尘一体化设备)、CN201911308365.X(一种锅炉烟气脱白系统)、CN201822027386.1(热湿烟气脱白除尘装置)、CN201821740452.3(用于钢厂烧结烟气脱硝脱白的一体化工艺系统)等。不足之处在于处理效果有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，该系统具有脱白、脱硝效果好的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于包括烟气调质塔29、电子束产生装置32；烟气调质塔29的输入口通过第一管道27与燃气锅炉26的烟气出口相连，第一管道27上设有风机28；烟气调质塔29的输出口通过第二管道31与电子束产生装置32的进口相连，电子束产生装置32的出口由第三管道33与烟囱的入口相连。
所述烟气调质塔29上设有氨气补入口30，氨气补入口30由第四管道与氨气源相连。
按照上述技术方案，所述电子束产生装置包括电源1、绝缘体4、阳极5、阳极支架6、出口腔体7、阴极9、收集装置11、进口腔体13、外壳20；出口腔体7内为出口腔15，出口腔体7的右侧面设有出口8，出口腔体7的上端面设有第四通孔22，出口腔体7的下端面设有第三通孔21，出口8、第四通孔22、第三通孔21均与出口腔体7的出口腔15相连通，第四通孔22位于第三通孔21的正上方；
进口腔体13的右侧面设有进口10，进口腔体13的上端面设有第二通孔19，进口10、第二通孔19均与进口腔体13的进口腔相连通，进口腔体13的下端为开口端；进口腔体13的下端与收集装置11固定连接；
所述阴极9位于外壳20内，阴极9的下端由固定装置14与进口腔体13的上端固定连接，固定装置14上设有第一通孔17，第一通孔17与进口腔体13上的第二通孔19相连通；阴极9的上端与出口腔体7的下端固定连接；外壳20的下端部与固定装置14固定连接，外壳20的上端部与出口腔体7的下端固定连接；
阳极5的上端部25与阳极支架6相连，阳极5的中下部穿过第四通孔22、第三通孔21后位于阴极9的附近；阳极5由绝缘体4与出口腔体7相连，绝缘体4插入第四通孔22内；阳极5的上端由电源线2与电源1的正极相连，阴极9由电源线与电源1的负极相连。
按照上述技术方案，所述阴极9为1-100个，阳极的个数为与阴极的个数相对应的个数。
按照上述技术方案，所述阳极5与阴极9之间的距离为2-60cm。
按照上述技术方案，所述阳极的材料为导电材料；所述阴极的材料为金属或合金。
按照上述技术方案，所述阴极的形状为板式、管状或蜂窝等形状。
按照上述技术方案，所述阴极9为管状，阴极9的管孔16的上端与第三通孔21相连通，阴极9的管孔16的下端与第一通孔17相连通，阳极5的中下部穿入阴极9的管孔16内。
按照上述技术方案，所述电源为高频高压电源、高压变频电源或超音频高压电源，电源的电压为0.4千伏至200千伏，频率为3000Hz-30MHz。
按照上述技术方案，所述电源线2上安装有稳流器3，所述稳流器为可编程稳流器。
按照上述技术方案，所述绝缘体的材料为玻璃、瓷瓶、尼龙柱、硅胶或四氟乙烯绝缘柱等材料。
按照上述技术方案，所述外壳20由接地线接地。
按照上述技术方案，所述阴极9的上端也可采用由固定装置与出口腔体7的下端固定连接。
本发明的有益效果在于：该系统具有脱白、脱硝效果好的特点。
附图说明
图1为本发明电子束产生装置的结构示意图(外视图)。
图2为本发明电子束产生装置的剖视图。
图3为本发明实施例1中阳极的结构示意图。
图4为图3的俯视图。
图5为本发明实施例2中阳极的结构示意图。
图6为图5的俯视图。
图7为本发明燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统的结构示意图。
图中：1-电源，2-电源线，3-稳流器，4-绝缘体，5-阳极，6-阳极支架，7-出口腔体，8-出口，9-阴极，10-进口，11-收集装置，12-收集料排出口，13-进口腔体，14-固定装置，15-出口腔，16-管孔，17-第一通孔，18-收集腔，19-第二通孔，20-外壳，21-第三通孔，22-第四通孔，23-电极尖刺，24-阳极棒体，25-阳极的上端部，26-燃气锅炉，27-第一管道，28-风机，29-烟气调质塔，30-氨气补入口，31-第二管道、32-电子束产生装置，33-第三管道。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例1
如图7所示，燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，包括烟气调质塔29、电子束产生装置32；烟气调质塔(或称烟气净化塔)29的输入口通过第一管道27与燃气锅炉26的烟气出口相连，第一管道27上设有风机28；烟气调质塔29的输出口通过第二管道31与电子束产生装置32的进口相连，电子束产生装置32的出口由第三管道33与烟囱的入口相连。
所述烟气调质塔29上设有氨气补入口30，氨气补入口30由第四管道与氨气源相连。
如图7所示，燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统的使用：燃气锅炉26的烟气由第一管道27和风机28送入烟气调质塔(或称烟气净化塔)29中进行调质{烟气调质是指采用调节烟气温度或湿度以及增加其他调质剂(本实施例采用氨气)以降低粉尘电阻率的方法)；调质处理后的烟气由第二管道31送入电子束产生装置32进行处理(脱硫、脱硝、除尘、脱白)，处理的气体由第三管道33送入烟囱中进行排放。
烟气调质塔(或称烟气净化塔)可采现现有技术，如中国专利CN201710528823.5(一种用于脱硝设备线的烟气调质组件)。
如图1、图2、图3、图4所示，电子束产生装置(或称烟气处理装置)，包括电源1、绝缘体4、阳极5、阳极支架6、出口腔体7、阴极9、收集装置11、进口腔体13、外壳20；出口腔体7内为出口腔15，出口腔体7的右侧面设有出口8(为了描述方便，图2中左边为左，右边为右)，出口腔体7的上端面设有第四通孔22，出口腔体7的下端面设有第三通孔21，出口8、第四通孔22、第三通孔21均与出口腔体7的出口腔15相连通，第四通孔22位于第三通孔21的正上方(阳极5的数量为多个时，第四通孔22与第三通孔21成组的对应的多个)；
进口腔体13的右侧面设有进口10(进口腔体13内为进口腔)，进口腔体13的上端面设有第二通孔19，进口10、第二通孔19均与进口腔体13的进口腔相连通，进口腔体13的下端为开口端；进口腔体13的下端与收集装置(如：收集斗)11固定连接(进口腔体13的下端口与收集装置11的收集腔18相连通，收集装置11的下端部设有收集料排出口12，收集料排出口12处设有控制阀)；
所述阴极9位于外壳20内(所有的阴极9均位于外壳20内)，阴极9的下端由固定装置14与进口腔体13的上端固定连接(如焊接或螺栓连接)，固定装置14上设有第一通孔17，第一通孔17与进口腔体13上的第二通孔19相连通；阴极9的上端与出口腔体7的下端固定连接(如焊接或螺栓连接)；外壳20的下端部与固定装置14固定连接(如焊接或螺栓连接；本实施例的外壳20为正方形的筒状)，外壳20的上端部与出口腔体7的下端固定连接(如焊接或螺栓连接；所有的第一通孔17、第三通孔21均位于外壳20内，构成进口与出口之间的通道)；
阳极5的上端部25与阳极支架6相连(阳极支架6可固定在出口腔体7上，也可是独立的设置在基础上)，阳极5的中下部穿过第四通孔22、第三通孔21后位于阴极9的附近(附近为：阳极5与阴极9之间的距离为2-60cm；阳极5的中下部位于外壳20内；阳极5的下端部可由绝缘体与固定装置14固定连接)；阳极5由绝缘体4与出口腔体7相连，绝缘体4插入第四通孔22内；阳极5的上端由电源线2与电源1的正极相连(所述的电源线2上安装有稳流器3)，阴极9由电源线与电源1的负极相连(图2中未画出连接的电源线)。
所述阴极9为1-100个，阳极的个数为与阴极的个数相对应的个数{本实施例采用16个阴极，外壳20的截面为方形(外壳20为正方形的筒状)；第四通孔22、第三通孔21、绝缘体4均为相对应的个数}。
所述阳极5与阴极9之间的距离为2-60cm(靠近阴极9最近的阳极5的电极尖刺与阴极9之间的距离)。
所述阳极的材料为导电材料(如金属、合金或石墨烯)。所述阴极的材料为金属(金属板)或合金。
所述阴极的形状为板式、管状(圆管、方管)或蜂窝等形状(本实施例1采用管状的阴极)。
本实施例中，所述阴极9为管状，阴极9的管孔16的上端与第三通孔21相连通，阴极9的管孔16的下端与第一通孔17相连通，阳极5的中下部穿入阴极9的管孔16内。
所述固定装置14为板状(板状的固定装置上设有用于连接的2-20个螺纹连接孔)。
所述电源为高频高压电源、高压变频电源或超音频高压电源(电源控制一个阳极5和阴极9，也可以控制多个阳极5和阴极9)，电源的电压为0.4千伏至200千伏，频率为3000Hz-30MHz(兆赫)。
所述电源线2上安装有稳流器3。进一步的，所述稳流器为可编程稳流器。
所述绝缘体(或绝缘装置)的材料为玻璃、瓷瓶、尼龙柱、硅胶或四氟乙烯绝缘柱等材料。绝缘体使其可以经受住存在于两电极之间的大的电位差。
所述外壳20由接地线接地。
所述阴极9的上端也可采用由固定装置与出口腔体7的下端固定连接。
所述阳极5由阳极棒体24和电极尖刺(放电针)23组成，阳极棒体24的上端部为用于连接的连接部(如阳极棒体24的上端部设外螺纹)，阳极棒体24的中下部设有多个电极尖刺23(所述多个电极尖刺为10-1000个；电极尖刺23可与阳极棒体24为一体结构，也可焊接连接；阳极棒体24为管状，管的直径为28mm)，多个电极尖刺23成螺旋盘升状布置在阳极棒体24上，相邻电极尖刺23之间的间距为10-50mm，螺旋距a为10-40mm(上下距高a，如图3所示)。
所述电极尖刺(放电针)23为锥状，锥度为5°-45°，电极尖刺的高度为10-30mm。
实施例2
如图1、图2、图5、图6所示，与实施例1基本相同，不同之处在于阳极。所述阳极5由阳极棒体24和电极尖刺组组成，阳极棒体24的上端部为用于连接的连接部(如阳极棒体24的上端部设外螺纹)，阳极棒体24的中下部设有多个电极尖刺组(所述多个为3-30个电极尖刺组)，多个电极尖刺组沿竖向间隔布置在阳极棒体24上(平行布置)，相邻两电极尖刺组之间的间距c为10-40mm；每个电极尖刺组由多个电极尖刺23组成(所述多个电极尖刺为10-200个；电极尖刺23可与阳极棒体24为一体结构；阳极棒体24为管状，管的直径为28mm)，每个电极尖刺组内相邻电极尖刺23之间的间距b为10-50mm(如图5所示)。
所述阳极的材料可为石墨烯，所述阳极或称石墨烯电子束电极棒。
电子束产生装置的使用：电子束产生装置的进口10与待处理的烟气相连，电子束产生装置的出口8接排出管道，打开电源1，烟气经过阳极5与阴极9之间，高频光子激发阴极(金属极板)而产生大量的粒子、电子流，通过大量的电子流与含尘气体发生反应，击落粉尘或破坏含尘气体的分子链，使气体快速分解裂解，使水汽电离成氢离子、氧负离子而形成羟基自由基团并参与气体的反应，粉尘落入收集装置11中，净化处理后的气体从出口8排出。
电子束脱白的技术过程：
1)、在电子束产生装置内，放电，形成高能量的电子束；
2)、电子束与被处理的烟气中的H2O分子接触，H2O分子获得能量，生成氧化性极强的自由基活性因子，同时电子束含有的高能量可以将高分子量粉尘打碎，形成低分子量化合物；
3)、电子束与被处理的烟气中的气溶胶PM2.5接触，使气溶胶PM2.5被浸润后，原来的固-气界面被固-液界面替代，形成扩散双电层；
4)双电层改性气溶胶PM2.5具有电动性质，在电场中发生电泳而被捕获，电子束烟气脱白除尘技术工艺脱除湿法脱硫后烟气中的气溶胶PM2.5及部分H2O分子，使烟气没有凝结核，不会发生“湿烟羽”现象。
5)、同时自由基迅速氧化SO2和NOx，时间极短，被水吸收生成硫酸和硝酸，在一套设备中同时脱硫脱硝(向系统补氨可产生铵盐，或补充石灰)。
针对湿法脱硫后烟气携带大量饱和蒸汽及气溶胶PM2.5设计，可有效去除烟气中的水蒸气及PM2.5。
效果：烟气经电子束产生装置(或称烟气处理装置)后排放为颗粒物排放浓度＜5mg/Nm3，SO2排放浓度＜15mg/Nm3，NOx排放浓度＜30mg/Nm3，没有“湿烟羽”现象。说明：脱白、除去气溶胶PM2.5、脱硝的效果好。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
以上对本发明的优选实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于包括烟气调质塔(29)、电子束产生装置(32)；烟气调质塔(29)的输入口通过第一管道(27)与燃气锅炉(26)的烟气出口相连，第一管道(27)上设有风机(28)；烟气调质塔(29)的输出口通过第二管道(31)与电子束产生装置(32)的进口相连，电子束产生装置(32)的出口由第三管道(33)与烟囱的入口相连。
2.根据权利要求1所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：电子束产生装置包括电源(1)、绝缘体(4)、阳极(5)、阳极支架(6)、出口腔体(7)、阴极(9)、收集装置(11)、进口腔体(13)、外壳(20)；出口腔体(7)内为出口腔(15)，出口腔体(7)的右侧面设有出口(8)，出口腔体(7)的上端面设有第四通孔(22)，出口腔体(7)的下端面设有第三通孔(21)，出口(8)、第四通孔(22)、第三通孔(21)均与出口腔体(7)的出口腔(15)相连通，第四通孔(22)位于第三通孔(21)的正上方；
进口腔体(13)的右侧面设有进口(10)，进口腔体(13)的上端面设有第二通孔(19)，进口(10)、第二通孔(19)均与进口腔体(13)的进口腔相连通，进口腔体(13)的下端为开口端；进口腔体(13)的下端与收集装置(11)固定连接；
所述阴极(9)位于外壳(20)内，阴极(9)的下端由固定装置(14)与进口腔体(13)的上端固定连接，固定装置(14)上设有第一通孔(17)，第一通孔(17)与进口腔体(13)上的第二通孔(19)相连通；阴极(9)的上端与出口腔体(7)的下端固定连接；外壳(20)的下端部与固定装置(14)固定连接，外壳(20)的上端部与出口腔体(7)的下端固定连接；
阳极(5)的上端部与阳极支架(6)相连，阳极(5)的中下部穿过第四通孔(22)、第三通孔(21)后位于阴极(9)的附近；阳极(5)由绝缘体(4)与出口腔体(7)相连，绝缘体(4)插入第四通孔(22)内；阳极(5)的上端由电源线(2)与电源(1)的正极相连，阴极(9)由电源线与电源(1)的负极相连。
3.根据权利要求2所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：所述阴极(9)为1-100个，阳极的个数为与阴极的个数相对应的个数。
4.根据权利要求2所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：所述阳极(5)与阴极(9)之间的距离为2-60cm。
5.根据权利要求2所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：所述阳极的材料为导电材料；所述阴极的材料为金属或合金。
6.根据权利要求2所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：所述阴极的形状为板式、管状或蜂窝状。
7.根据权利要求2所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：所述阴极(9)为管状，阴极(9)的管孔(16)的上端与第三通孔(21)相连通，阴极(9)的管孔(16)的下端与第一通孔(17)相连通，阳极(5)的中下部穿入阴极(9)的管孔(16)内。
8.根据权利要求2所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：所述电源为高频高压电源、高压变频电源或超音频高压电源，电源的电压为0.4千伏至200千伏，频率为3000Hz-30MHz。
9.根据权利要求2所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：所述电源线(2)上安装有稳流器(3)，所述稳流器为可编程稳流器。
10.根据权利要求1所述的燃气锅炉电子束烟气脱白低氮系统，其特征在于：所述烟气调质塔(29)上设有氨气补入口(30)，氨气补入口(30)由第四管道与氨气源相连。
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