CN216703843U - 一种新型高效超净除尘与消白一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，包括烟道和增效协同一体塔，在所述增效协同一体塔内通过下部的隔板分隔为上部的除尘消白腔和下部的冷凝水收集腔，所述烟道的烟气出口与增效协同一体塔的烟气入口连通；在所述除尘消白腔内从下至上依次设有导流板、托盘、换热螺旋管束除雾器、换热湿电阳极管束，增效协同一体塔的烟气入口位于隔板和托盘之间，所述托盘放置在换热螺旋管束除雾器下部，所述换热螺旋管束除雾器和换热湿电阳极管束均安装在箱体内。本实用新型公开的新型高效超净除尘与消白一体化装置，集超净除尘和除雾消白于一体，结构紧凑，能有效实现除尘的超净排放和冷凝水回收消白除雾。

Description

一种新型高效超净除尘与消白一体化装置

技术领域

本实用新型属于烟气处理技术领域，尤其涉及一种新型高效超净除尘与消白一体化装置。

背景技术

目前我国电厂或工业窑炉脱硫脱硝装置外排烟气绝大部分都设置了除尘装置，其中湿法脱硫装置占全部脱硫装置的90%左右，但是湿法脱硫系统存在的问题主要为：PM2.5微细粉尘、气溶胶粒子脱除效率低；外排烟气拖尾严重，严重影响环境，同时水蒸汽的外排也是造成雾霾的因素之一。另外部分处理装置为了消除拖尾现象，在烟囱外排口设置烟气再热器（GGH）消白，但是，再热器投资、能耗与系统故障率高，影响系统的安全运行。无GGH时，烟囱附近“石膏雨”飘落，烟雨拖尾距离长，二次污染严重，产生景观污染。

燃煤电厂排放的一次PM2.5超细颗粒物分为直接固态（或液态）形式排出的PM2.5超细颗粒物和在烟气温度状态下以气态或蒸汽形式排出，在烟雨的稀释和冷却过程中凝结成固态（或液态）的凝结型PM2.5超细颗粒物。这些凝结颗粒物（如SO3、HCL、NH3、水汽）大多是灰霾的前体物，对周边环境的影响不可忽略。

目前很多外排烟气采用了湿式电除尘器进行处理，湿式电除尘处理过程可以去除部分微细粉尘（PM2.5粉尘、SO3、气溶胶粒子）和重金属，对PM2.5颗粒物的捕集效率在98%以上，烟尘排放可以达到5mg/m3以下，但传统湿式电除尘器对亚微米（<1μm）粒子范围内颗粒物的捕集效率较低，对凝结型颗粒物的去除能力也有限，外排烟气的拖尾现象和景观污染依然严重，对于烟气白色烟雨水雾和飘雨等没有明显改善，对于烟气白色烟雨水雾和飘雨等没有明显改善。

因此开发既有除雾消白功能又对超细颗粒物及凝结型颗粒物有高效去除能力的一体化烟气处理方法及其装置，已近成为目前迫切需要解决的问题。

实用新型内容

为了解决以上技术问题，本实用新型公开了一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，集超净除尘和除雾消白于一体，结构紧凑，能有效实现除尘的超净排放和冷凝水回收消白除雾。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，包括烟道和增效协同一体塔，在所述增效协同一体塔内通过下部的隔板分隔为上部的除尘消白腔和下部的冷凝水收集腔，所述烟道的烟气出口与增效协同一体塔的烟气入口连通；在所述除尘消白腔内从下至上依次设有导流板、托盘、换热螺旋管束除雾器、换热湿电阳极管束，增效协同一体塔的烟气入口位于隔板和托盘之间，所述托盘放置在换热螺旋管束除雾器下部，所述换热螺旋管束除雾器和换热湿电阳极管束共同置于一个箱体内，所述换热螺旋管束除雾器的上端与换热湿电阳极管束的下端连接为一体；所述箱体的两端嵌设在除尘消白腔的侧壁上，箱体的两端延伸至除尘消白腔外部，在箱体一端的外部安装有多个第一轴流风机，第一轴流风机与箱体内部连通，在与第一轴流风机的相对端设有浆液换热器，所述浆液换热器位于箱体内部；在箱体位于除尘消白腔外部的上端面上连通有第一风管，所述第一风管位于浆液换热器的正上方，所述第一风管的出风口与增效协同一体塔上端的烟囱管道连通；在所述冷凝水收集腔内置有循环水箱，在所述隔板上设有冷凝液出口，所述冷凝液出口通过管道与循环水箱连通；所述循环水箱的下部通过循环浆液管依次连接循环水泵和浆液换热器的冷凝水入口连通，浆液换热器的冷凝水出口连接有塔内喷淋管。

进一步的，在所述冷凝水收集腔内设有工艺水箱，所述工艺水箱连接有工艺水管，在所述工艺水管靠近工艺水箱的一端连接有工艺水泵，在工艺水管的中部设有第二分支管路，在第二分支管路上并联连接有多个除雾器冲洗喷淋喷嘴，多个所述冲洗喷淋喷嘴分别置于换热螺旋管束除雾器中的每个换热螺旋管的内；在工艺水管的上端设有第三分支管路，在第三分支管路上并联连接有多个电场冲洗喷淋喷嘴，多个所述电场冲洗喷淋喷嘴位于换热湿电阳极管束的上方。

进一步的，在所述托盘与隔板之间设有多个导流板，多个所述导流板斜向均匀分布。

进一步的，在所述烟道的侧壁上连接有第二轴流风机，在所述烟道内设有换热管，所述换热管靠近增效协同一体塔的一端位于烟道外部，在该端的上端面上连通有第二风管，所述第二风管的出风口与增效协同一体塔上端的烟囱管道连通。

进一步的，在所述浆液换热器的冷凝水出口连接有第一分支管路，在所述第一分支管路上连接有烟道喷淋喷嘴；在所述烟道内设有湍流均布装置，所述湍流均布装置位于烟道喷淋喷嘴的下方。

进一步的，在所述浆液换热器的冷凝水出口连接有第一分支管路，在所述第一分支管路上连接有烟道喷淋喷嘴，所烟道喷淋喷嘴位于换热管的下方。

进一步的，在所述第一风管和第二风管上均设有挡板门，所述挡板门分别靠近第一风管和第二风管的出气口一端。

本实用新型的新型高效超净除尘与消白一体化装置的工作原理如下：

消白：（1）冷凝降温，通过间壁式冷却技术，冷空气与热烟气形成交叉流穿过螺旋管束与湿电管束，利用螺旋管束和湿电管束的换热作用，对饱和湿烟气进行冷却降温，使烟气中所含水蒸汽降温发生相变凝聚成细小液滴；液滴以烟气中的微细粉尘作为结晶核，凝结团聚成大液滴，在螺旋管束及湿电的作用下发生碰撞、凝聚。水蒸汽凝聚后团聚的颗粒物在螺旋管束的离心力，湿电的电场力，温度梯度的作用下向冷凝管束壁面移动附着，形成水珠在重力作用下随液膜流动到箱体的底部收集，在回收水的同时实现气流中超细粉尘的去除；（2）除雾消白，经过冷凝降温处理后的烟气，烟气温度降低，烟气中的冷凝水被大量收集，烟气中水蒸汽的含量降低，水蒸汽的分压力也随之降低；由于烟气温度的降低导致烟气与大气环境温度之间的温差减小，将有效减缓烟囱出口水蒸汽冷凝速度（即白雨的产生速度），同时由于水蒸汽的分压力的降低，在烟气冷却和扩散过程中的水汽析出（生成白雾状细小水滴）的速率相应降低，水蒸汽在大气中的分压力下降至再蒸发点的过程将显著缩短，白色烟羽会得到明显改善；再将通过换热加热后的热空气，通过第一风管和第二风管送入至烟囱内部与经过冷凝降温处理后烟气在烟囱内充分混合，形成不饱和烟汽。在空气中将不再形成汽雾，从而达到消除外排烟气白雾的目标。

超净除尘：（1）烟道喷淋，利用烟道喷淋来调节烟气温度、相对湿度，从而达到改善粉尘颗粒物荷电性能的作用，实现降温增湿和预除尘作用，也降低火灾发生的危险；（2）湍流均布装置：布置在烟道喷淋层的最下方，循环浆液在湍流均布装置上形成一个持液层，提高烟气与浆液接触几率，提高粉尘的捕集效率，提高气液两相接触面积、加强传质效果，提高脱硫除尘能力；（3）塔内喷淋：通过塔内大截面，高覆盖率的喷淋洗涤，能有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子和部分气态污染物，对10μm以上粉尘的理论净化效率可达90％，对10μm以下粉尘理论去除率达到70%，压力损失约250Pa，进一步实现降温增湿和除尘作用，确保进入静电之前的粉尘浓度尽可能低，降低湿式静电除尘器的污染物处理负荷及整体的运行功率；（4）螺旋管束除雾器：螺旋管束内部采用连续螺旋通道布局，烟气在连续螺旋通道中被强制旋升，气流在连续双螺旋叶片作用下受迫旋转，角速度达到30~300rad/s，产生颗粒自重数十到数百倍的离心力，在强大离心力驱进的作用下，使得进入螺旋管束除雾器的液滴最多旋转180°，最多需时0.05s即可到达壁面液膜区域。在螺旋管束除雾器筒内壁及叶片的上下表面都能形成动态液膜，液膜既能捕集颗粒、液滴，也能在一定程度上维持自清洁，积累达到一定程度后经特殊设计的回流槽回落，螺旋管束除雾器对不同特性烟气除尘效率在40%~60%，与塔内其它高效喷淋、托盘、耦合器、超声雾化、凝并等设备配合，能达到5mg/Nm³的粉尘指标；配备高精度负荷开关系统，可实现逐个或成片区域螺旋除雾器的开闭控制，随负荷波动进行调节，使投用的螺旋除雾器工作在高效状态；（5）湿电除尘：本实用新型的装置所使用的立式湿式静电除尘器能够有效去除直径为0.05~20μm的液态或固态粒子和气相污染物。能够实现颗粒物的超净近零排放；（6）水蒸汽相变凝聚除尘：螺旋管束和湿电阳极管束兼具换热管束功能，使得烟气中的含尘饱和湿烟气相变凝聚，在降温冷凝换热的过程中，随着水蒸汽的相变凝聚，凝结成无数细微雾滴，增加了与气相中各类可溶污染物的碰撞接触比表面积，提高了雾滴进一步洗涤吸收污染物的效果，同时由于温差导致的相变换热将促进细微颗粒物、气溶胶、微量有机物等热凝并，这些凝结出的液滴，包括烟气中的微量气态有机物等，会与尘粒彼此凝聚成较大的二次粒子，易于被系统脱除、捕捉；（7）雨室洗涤：降温凝结的液滴在降落过程中也会去除细微颗粒物，形成“雨室”效应（类似于下雨），烟气中的可溶性盐亦可被同时脱除。

湍流均布装置采用PP材质或不锈钢材质的圆管设计，分层上下错列布置，耐磨、耐腐蚀，使用寿命长；采用分组模块化设置，布置在烟道最下层喷淋层的下方，便于安装检修；湍流均布装置对进入增效协同一体塔的烟气也起到了协同整流作用。

所述换热湿电阳极管束采用不锈钢材质，其横截面为圆形或正六边形，每根阳极管采用单独模块设计，使得每根阳极管都可以通过人孔门进出安装、检修、更换，避免以往大模块进出安装不方便、不能检修更换的问题；所述换热螺旋管束除雾器采用不锈钢材质，每根螺旋管束采用单独模块设计，使得每根螺旋管束都可以通过人孔门进出安装、检修、更换。

所述换热湿电阳极管束及换热螺旋管束除雾器，内侧通热烟气，外侧通冷空气，冷空气通过2级管束，通过气气换热使得热烟气温度下降至少降低3摄氏度以上，冷空气温度上升变成干燥暖空气，塔内的热烟气由于温度下降在管束表面形成了冷凝层，通过废烟气的再凝结作用，达到自清洁效应，减少新鲜水的消耗，降低了维护和清洁成本。

浆液经过浆液换热器冷却喷入塔内和烟道后与烟气接触反应，通过浆液冷却可回收大量凝结水，且由于烟气中的颗粒物为水蒸汽的凝结提供了质核，更有利于水蒸汽的凝结，凝结后的液滴对烟气中的颗粒物也具有捕集、聚并等作用。因此在回收烟气中水分的同时还具有协同降低或去除烟气中细颗粒物的作用。

通过利用换热螺旋管束除雾器、换热湿电阳极管束、浆液换热器三处换热段将外部的环境冷空气加热成干燥暖空气，通过加入干净气体和干燥暖空气与烟囱内湿烟气混合，将烟囱白羽降低到能见度以下，达到消白的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所述的新型高效超净除尘与消白一体化装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例2所述的新型高效超净除尘与消白一体化装置结构示意图。

其中，1-烟道，2-增效协同一体塔，11-烟道喷淋喷嘴，12-湍流均布装置，21-托盘，22-塔内喷淋管，23-换热螺旋管束除雾器，24-换热湿电阳极管束，25-导流板，26-高压电源，27-旋流除雾装置，28-换热管，29-湿电阴极部件101-循环水箱，102-循环水泵，103-循环浆液管， 104-浆液换热器，105-第一分支管路，201-工艺水箱，202-工艺水泵，203-工艺水管，204-除雾器冲洗喷淋喷嘴，205-电场冲洗喷淋喷嘴，206-第二分支管路，207-第三分支管路，210-隔板，211-箱体，301-第二风管，302-第一风管，303-挡板门，41-第一轴流风机，42-第二轴流风机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1所示的一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，包括烟道1和增效协同一体塔2，在所述增效协同一体塔2内通过下部的隔板210分隔为上部的除尘消白腔和下部的冷凝水收集腔，所述烟道1的烟气出口与增效协同一体塔2的烟气入口连通；在所述除尘消白腔内从下至上依次设有导流板25、托盘21、换热螺旋管束除雾器23、换热湿电阳极管束24，增效协同一体塔2的烟气入口位于隔板210和托盘21之间，所述托盘21放置在换热螺旋管束除雾器23下部；所述换热螺旋管束除雾器23的上端与换热湿电阳极管束24的下端连接为一体，共同置于一个箱体211内；在所述托盘21与隔板210之间设有多个导流板25，多个所述导流板25斜向均匀分布，所述箱体211的两端嵌设在除尘消白腔的侧壁上，箱体211的两端延伸至除尘消白腔外部，在箱体211一端的外部安装有三个第一轴流风机41，第一轴流风机41与箱体211内部连通，在与第一轴流风机41的相对端设有浆液换热器104，所述浆液换热器104位于箱体211内部；在箱体211位于除尘消白腔外部的上端面上连通有第一风管302，所述第一风管302位于浆液换热器104的正上方，所述第一风管302的出风口与增效协同一体塔2上端的烟囱管道212连通，在所述第一风管302上设有挡板门303，所述挡板门303靠近第一风管302的出气口一端；在所述冷凝水收集腔内置有循环水箱101，在所述隔板210上设有冷凝液出口，所述冷凝液出口通过管道与循环水箱101连通；所述循环水箱101的下部通过循环浆液管103依次连接循环水泵102和浆液换热器104的冷凝水入口连通，浆液换热器104的冷凝水出口连接有塔内喷淋管22。

在所述浆液换热器104的冷凝水出口连接有第一分支管路105，在所述第一分支管路105上连接有多个烟道喷淋喷嘴11；在所述烟道1内设有湍流均布装置12，所述湍流均布装置12位于烟道喷淋喷嘴11的下方。

在所述冷凝水收集腔内设有工艺水箱201，所述工艺水箱201连接有工艺水管203，在所述工艺水管203靠近工艺水箱201的一端连接有工艺水泵202，在工艺水管203的中部设有第二分支管路206，在第二分支管路206上并联连接有多个除雾器冲洗喷淋喷嘴204，多个所述冲洗喷淋喷嘴204分别置于换热螺旋管束除雾器23中的每个换热螺旋管的内；在工艺水管203的上端设有第三分支管路207，在第三分支管路207上并联连接有多个电场冲洗喷淋喷嘴205，多个所述电场冲洗喷淋喷嘴205位于换热湿电阳极管束24的上方；所述湿电阴极部件29与高压电源26电性连接；在所述增效协同一体塔2的烟气出口上设有旋流除雾装置27。

实施例2

如图2所示，在本实施例中，在所述烟道2的侧壁上连接有第二轴流风机42，在所述烟道1内设有换热管28，所述换热管28靠近增效协同一体塔2的一端位于烟道1的外部，在该端的上端面上连通有第二风管301，所述第二风管301的出风口与增效协同一体塔2上端的烟囱管道212连通；在所述第二风管301上均设有挡板门303，所述挡板门303靠近第二风管301的出气口一端；在所述浆液换热器104的冷凝水出口连接有第一分支管路105，在所述第一分支管路105上设有所述烟道喷淋喷嘴11，所烟道喷淋喷嘴11位于换热管28的下方，其他部分结构与实施例1的结构相同。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，其特征在于，包括烟道和增效协同一体塔，在所述增效协同一体塔内通过下部的隔板分隔为上部的除尘消白腔和下部的冷凝水收集腔，所述烟道的烟气出口与增效协同一体塔的烟气入口连通；在所述除尘消白腔内从下至上依次设有导流板、托盘、换热螺旋管束除雾器、换热湿电阳极管束，增效协同一体塔的烟气入口位于隔板和托盘之间，所述托盘放在换热螺旋管束除雾器下部，所述换热螺旋管束除雾器和换热湿电阳极管束共同置于一个箱体内，所述换热螺旋管束除雾器的上端与换热湿电阳极管束的下端连接为一体，所述箱体的两端嵌设在除尘消白腔的侧壁上，箱体的两端延伸至除尘消白腔外部，在箱体一端的外部安装有多个第一轴流风机，第一轴流风机与箱体内部连通，在与第一轴流风机的相对端设有浆液换热器，所述浆液换热器位于箱体内部；在箱体位于除尘消白腔外部的上端面上连通有第一风管，所述第一风管位于浆液换热器的正上方，所述第一风管的出风口与增效协同一体塔上端的烟囱管道连通；在所述冷凝水收集腔内置有循环水箱，在所述隔板上设有冷凝液出口，所述冷凝液出口通过管道与循环水箱连通；所述循环水箱的下部通过循环浆液管依次连接循环水泵和浆液换热器的冷凝水入口连通，浆液换热器的冷凝水出口连接有塔内喷淋管。

2.根据权利要求1所述的一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，其特征在于，在所述冷凝水收集腔内设有工艺水箱，所述工艺水箱连接有工艺水管，在所述工艺水管靠近工艺水箱的一端连接有工艺水泵，在工艺水管的中部设有第二分支管路，在第二分支管路上并联连接有多个除雾器冲洗喷淋喷嘴，多个所述冲洗喷淋喷嘴分别置于换热螺旋管束除雾器中的每个换热螺旋管的内；在工艺水管的上端设有第三分支管路，在第三分支管路上并联连接有多个电场冲洗喷淋喷嘴，多个所述电场冲洗喷淋喷嘴位于换热湿电阳极管束的上方。

3.根据权利要求1所述的一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，其特征在于，在所述托盘与隔板之间设有多个导流板，多个所述导流板斜向均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，其特征在于，在所述烟道的侧壁上连接有第二轴流风机，在所述烟道内设有换热管，所述换热管靠近增效协同一体塔的一端位于烟道外部，在该端的上端面上连通有第二风管，所述第二风管的出风口与增效协同一体塔上端的烟囱管道连通。

5.根据权利要求3所述的一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，其特征在于，在所述浆液换热器的冷凝水出口连接有第一分支管路，在所述第一分支管路上连接有烟道喷淋喷嘴；在所述烟道内设有湍流均布装置，所述湍流均布装置位于烟道喷淋喷嘴的下方。

6.根据权利要求4所述的一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，其特征在于，在所述浆液换热器的冷凝水出口连接有第一分支管路，在所述第一分支管路上连接有烟道喷淋喷嘴，所述烟道喷淋喷嘴位于换热管的下方。

7.根据权利要求4所述的一种新型高效超净除尘与消白一体化装置，其特征在于，在所述第一风管和第二风管上均设有挡板门，所述挡板门分别靠近第一风管和第二风管的出气口一端。

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