一种湿法脱硫后的烟气深度除尘方法和系统与流程

本发明涉及一种湿法脱硫后的烟气深度除尘方法和系统，属于脱硫烟气深度净化技术领域。

背景技术：

近年来，我国城市雾霾天气越来越严重，对公众健康和生活造成了严重的影响，PM2.5级微细颗粒物含量过高是导致雾霾天气的主要原因。PM2.5能长期悬浮于大气中，具有很大的比表面积，易于富集多环芳香烃、病毒和细菌等有毒物质以及痕量有毒元素，对人体健康和大气环境质量影响很大。

目前，采用燃煤进行火力发电的火电厂是我国粉尘的主要排放源，虽然这类火电厂大多配有静电、布袋等除尘装置以及湿法烟气脱硫(WFGD)系统，可以有效脱除粗粉尘和烟气中的SO₂，但难以有效捕集PM2.5等微细颗粒。

在目前的各种除尘新技术中，湿式电除尘是控制粉尘污染、实现达标排放的有效技术，但是，由于PM2.5等微细颗粒物粒径过小，难以荷电，导致微细颗粒物难以富集至阳极板区域从而实现高效除尘，降低了湿式电除尘器的除尘效率，目前湿式电除尘器的除尘效率只有60-80％，具有很大的提升空间。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对现有的湿法脱硫后烟气除尘效率较低的问题，本发明提供一种新型的湿法脱硫后的烟气深度除尘方法和系统。

本发明采用如下技术方案实现：

一种湿法脱硫后的烟气深度除尘方法，包括如下步骤：

(1)PM2.5细颗粒的凝并变大，向湿法脱硫后的近饱和或者饱和烟气喷入蒸汽，建立水气在PM2.5细颗粒物表面核化凝结所需要的过饱和环境，从而促使燃煤烟气中的细颗粒物相互凝结变大；

(2)冷凝除雾，对烟气进行冷凝除雾，进一步通过冷凝相变而增大细颗粒物表面核化凝结的过饱和度，继续发生以PM2.5细颗粒物为凝结核的微细粒子凝并变大，并脱除烟气中的部分液滴，使烟气分布更均匀；

(3)凝结后颗粒物的脱除：将含有凝结增大后颗粒物的烟气进行电除尘后排放，保证烟气中的粉尘排放量小于5mg/m³。

进一步的，所述第(1)步骤中的蒸汽采用电厂废蒸汽或二次蒸汽，蒸汽饱和度为1.10-1.50。

进一步的，所述第(2)步骤中的冷凝除雾采用脱硫工艺水，工艺水温度为10-40℃。

进一步的，所述第(3)步骤中采用湿式电除尘器进行除尘。

本发明还公开了一种湿法脱硫后的烟气深度除尘系统，包括相变凝并室、冷凝除雾器和电除尘器；

所述相变凝并室与烟气脱硫系统对接，在相变凝并室内设有若干蒸汽喷嘴，所述蒸汽喷嘴通过蒸汽布气管与蒸汽系统连接；

所述电除尘器与相变凝并室的出口对接，所述冷凝除雾器设置在相变凝并室和电除尘器之间的通道上。

进一步的，所述相变凝并室设置在脱硫吸收塔的上方，所述冷凝除雾器和电除尘器依次设置在相变凝并室的上方，所述电除尘器的阳极板组件和阴极线均竖向平行布置，形成整体式除尘塔体，所述除尘塔体顶部设置烟囱出口。

进一步的，所述相变凝并室内壁设置具有增进相变效果和防腐功能的低表面能内衬，所述低表面能内衬采用聚四氟乙烯或含氟乙烯的乙烯基醚共聚物的低表面能涂层。

进一步的，所述相变凝并室内的蒸汽喷嘴与烟气方向逆向设置，所述蒸汽喷嘴的上方还设有旋流板。

进一步的，所述冷凝除雾器采用冷凝管式除雾器，所述冷凝管式除雾器采用多根毛细管排列组成的U型管束，上下两层U型管束错位布置；该U型管束与脱硫工艺水管道连通；所述冷凝除雾器的上方设有第一喷淋冲洗管。

进一步的，所述电除尘器为湿式电除尘器，在电除尘器的顶部设有第二喷淋冲洗管，所述湿式电除尘器采用管式结构，电除尘器的阳极板组件为正六边形管束，基体材质采用导电玻璃钢，阴极线采用螺旋排列的管刺线；所述湿式电除尘器采用防结露型绝缘子。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的深度除尘方法对脱硫后烟气中的PM2.5细颗粒物进行凝结增大，再进行湿式电除尘，有效解决了湿式电除尘器入口处颗粒粒径过小而难以荷电的问题，提高了除尘效率，达到深度除尘。

(2)本发明的深度除尘系统在脱硫吸收塔和湿式电除尘器中间增加相变凝并室，利用脱硫后烟气近饱和或饱和的特点，喷入蒸汽，同时通过旋流板的混合作用，建立水气在细颗粒物表面核化凝结所需要的过饱和环境，从而促使燃煤烟气中的细颗粒物凝结变大，利用电厂废蒸汽和二次蒸汽，不需另设蒸汽产生装置，成本低。相变凝并室内设有冷凝管式除雾器，进一步通过冷凝相变而增大过饱和度，继续发生以PM2.5细颗粒为凝结核的微细粒子凝并变大，并脱除一部分液滴，同时使烟气分布更均匀，有效解决了湿式电除尘器入口颗粒物粒径过小导致难以荷电的问题，提高了除尘效率，实现深度除尘，保证湿电出口排放的烟气粉尘浓度达到低于5mg/m³。

(3)本发明的深度除尘系统中的冷凝管式除雾器采用多根毛细管排列组成的U型管束，材质为PP或316L不锈钢，适应高湿和强腐蚀环境，且采用上下两层错位布置，增强换热和除雾效果，并且由于U型管内通有冷却水，导致烟气与管壁存在温度差，烟气中水冷凝析出粘附到微细粉尘，微细粉尘凝并增大成变成带晶核的液滴。

(4)本发明的深度除尘系统中的湿式电除尘器采用管式结构，阳极组件的阳极板组件采用正六边形管束，基体材质可为导电玻璃钢，阴极线采用管刺线，并采用螺旋排列，构造形式简洁轻巧，电场的二次数值稳定。

(5)本发明的深度除尘系统中的冷凝管式除雾器和湿式电除尘器上方均设有喷淋冲洗管，定期对管式除雾器的管束和湿式电除尘器极线和极板进行冲洗，冲洗水落入下部脱硫吸收塔直接作为补水，不新增污染物。

(6)本发明的一种湿法脱硫后的烟气深度除尘方法和系统高效脱除微细颗粒物及气溶胶，全面解决烟尘、石膏雨、气溶胶、SO₃等各种污染物问题，可在火电厂等燃煤使用企业进行广泛推广应用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的烟气深度除尘系统结构示意图。

图2为冷凝管式除雾器结构示意图(俯视)。

图中标号：1-脱硫吸收塔，2-相变凝并室，21-蒸汽布气管，22-蒸汽喷嘴，23-旋流板，24-冷凝除雾器，3-湿式电除尘器，31-阳极板组件，32-阴极线，41-第一喷淋冲洗管，42-第二喷淋冲洗管，241-上层U型管，242-下层U型管，243-冷却水进水箱，244-冷却水出水箱。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示中的烟气深度除尘系统为本发明的优选实施方式，主要包括相变凝并室2和湿式电除尘器3，相变凝并室2布置在脱硫吸收塔1上方，内布置有蒸汽布气管21，蒸汽布气管21上设有若干蒸汽喷嘴22，在蒸汽布气管21的喷嘴后方设有旋流板23以及冷凝管式除雾器24，湿式电除尘器3布置在相变凝并室2的出口位置，主要包括阳极板组件31和阴极线32。

在冷凝除雾器24和湿式电除尘器3上方分别设有冲洗装置，其中在冷凝除雾器24上设有第一喷淋冲洗管41，湿式电除尘器3上设有第二喷淋冲洗管42。

本实施例将相变凝并室2和湿式电除尘器3集成设置在脱硫吸收塔1内，形成一个包含脱硫吸收以及除尘处理的塔体设备，相变凝并室2设置在脱硫吸收塔1的上方，冷凝除雾器24和湿式电除尘器3依次设置在相变凝并室2的上方，湿式电除尘器3的阳极板组件31和阴极线32均竖向平行布置，除尘塔体顶部设置烟囱出口。

相变凝并室2的内壁设置为具有增进相变效果和防腐功效的低表面能内衬，该内衬采用聚四氟乙烯、含氟乙烯的乙烯基醚共聚物等低表面能涂料涂制。

相变凝并室内的蒸汽喷嘴22喷气方向与烟气方向逆向布置，蒸汽喷嘴22上方布置有旋流板23，促使蒸汽与烟气接触更充分，混合更均匀，提高蒸汽和烟气微细粉尘之间的相变凝并作用。

结合参见图2，冷凝除雾器24采用管式除雾器，包括两层由多根毛细管排列组成的U型管束，上层U型管241和下层U型管242之间交错分布，提高烟气与U型冷凝管的接触面积，冷凝管材质采油工PP或316L不锈钢，适应高湿和强腐蚀环境，该U型管束的多根毛细管的入口均连接至一个冷却水进水箱243，出口均连接至一个冷却水出水箱244，冷却水直接连接脱硫工艺的工艺水，工艺水温度为10-40℃。

冷凝除雾器采用上下两层U型管式错位布置，增强换热和除雾效果，并且由于U型管内，通有冷却水，导致烟气与管壁存在温度差，烟气中水冷凝析出粘附到微细粉尘，微细粉尘凝并增大变成带晶核的液滴。

湿式电除尘器3采用管式结构，阳极板组件31为正六边形管束，基体材质可为导电玻璃钢，阴极线32采用管刺线，并采用螺旋排列，湿式电除尘器3所用绝缘子为防结露型绝缘子。

本实施例的系统工作时，烟气依次经过脱硫吸收塔1，相变凝并室2和湿式电除尘器3，最后由烟囱排出，可实现湿法脱硫后的烟气深度除尘方法，在相变凝并室内向湿法脱硫后的近饱和或者饱和烟气喷入蒸汽，建立水气在PM2.5细颗粒物表面核化凝结所需要的过饱和环境，从而促使燃煤烟气中的细颗粒物相互凝结变大；通过冷凝除雾器对烟气进行冷凝除雾，进一步通过冷凝相变而增大细颗粒物表面核化凝结的过饱和度，继续发生以PM2.5细颗粒物为凝结核的微细粒子凝并变大，并脱除烟气中的部分液滴，使烟气分布更均匀；最后通过湿式电除尘器将含有凝结增大后颗粒物的烟气进行电除尘后排放，保证烟气中的粉尘排放量小于5mg/m³。

具体的，烟气在经过脱硫吸收塔1湿法脱硫后达到近饱和或者饱状态，进入相变凝并室2，相变凝并室2的内部为具有增进相变效果和防腐等功效的低表面能内衬，采用聚四氟乙烯、含有氟乙烯的乙烯基醚共聚物等低表面能涂料涂制。然后通过蒸汽布气管21和蒸汽喷嘴22，喷入少量蒸汽，且蒸汽喷嘴22喷气方向与烟气方向逆流，喷嘴22后布置有旋流板23，促使蒸汽与烟气接触更充分，混合更均匀，提高蒸汽相变凝并作用。

通过蒸汽和烟气混合，建立水气在细颗粒物表面核化凝结所需要的过饱和环境，从而促使燃煤烟气中的细颗粒物凝结变大。将蒸汽布气管与电厂的蒸汽系统管道连接，采用电厂废蒸汽和二次蒸汽作为蒸汽来源，蒸汽饱和度为1.10-1.50，不需另设蒸汽产生装置，节约成本。

接着经过冷凝管式除雾器24进一步通过冷凝相变而增大过饱和度，继续发生以PM2.5为凝结核的微细粒子凝并变大，并脱除一部分液滴，同时使烟气分布更均匀。

经过相变凝并室2凝并增大后的颗粒物进入湿式电除尘器3，由于颗粒物被过饱和烟气中析出的水包裹，形成了粒径在30μm以上的雾滴，有效解决了入口处颗粒粒径过小而难以荷电的问题，提高了除尘效率，达到深度除尘，保证湿式电除尘出口粉尘排放小于5mg/m³，经过净化的烟气最终进入烟囱达标排放。

冷凝管式除雾器24和湿式电除尘器3上方设有喷淋冲洗管路4，定期对管式除雾器24的管束和湿式电除尘器3极线和极板进行冲洗，冲洗水落入下部脱硫吸收塔1直接作为补水，不新增污染物。

以下通过一具体案例对本实施例的除尘效果进行说明。

实例一

一燃煤电厂烟气经湿法脱硫后，粉尘浓度为30-50mg/Nm³,主要为亚硫酸液滴、石膏以及PM2.5等细颗粒物，烟气直接进入湿式电除尘，受细颗粒物性质影响，很难实现高效除尘，达到超低排放。利用上述实施例，将湿法脱硫后烟气近饱和或饱和的烟气状态，烟气先通过蒸汽相变室，通过喷嘴喷入蒸汽饱和度为1.20的电厂废蒸汽或二次蒸汽，建立水气在PM2.5细颗粒物表面核化凝结所需要的过饱和环境，从而促使燃煤烟气中的细颗粒物相互凝结变大，颗粒物粒径增大至20微米以上，然后进一步经过通有温度为25℃的冷却工艺水的冷凝管式除雾器冷凝相变，粒径进一步增大至30微米以上，凝并增大后的颗粒物进入湿式电除尘后被迅速捕集，粉尘浓度排放能达到小于5mg/Nm³，实现超低排放。

以上实施例是对本发明的说明，并非对本发明的限定，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。