一种新型烟气一体化净化装置的制作方法

本实用新型涉及烟气一体化净化系统，尤其是实现废水零排放的烟气一体化净化装置，属于环境工程中废水和废气联合净化和回收利用的新型节能工程技术领域。

背景技术：

由于煤炭的大量燃烧，SO₂、NO_x和PM已成为我国主要的大气污染物。由于随着人们对大气污染问题的日益重视， SO₂、NO_x、PM等污染物的排放标准也越来越严格。在2011年，首次提出了“超低排放”的理念，并于2015年十二届全国人大三次会议《政府工作报告》中明确要求推动燃煤电厂超低排放改造，在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不超过5 mg/m³、35mg/m³和50mg/m³。随着燃煤电厂烟气超低排放的呼声越演越烈，人们对实现超低排放技术的关注度也越来越高。

目前烟气超低排放协同治理典型技术路线主要包括以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线和以湿式电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线。低低温电除尘技术是通过热回收器或烟气换热系统将烟气温度降低至酸露点以下，利用烟气体积流量随温度降低而变小和粉尘比电阻随温度降低而下降的特性来提高粉尘捕集效率。以该技术为核心的烟气协同治理技术能够实现粉尘和SO₃的高效脱除，但对于SO₂及NO_x的脱除效果不明显，且对煤种要求较高。对于改造工程而言，需要将现有的除尘器替换成低低温电除尘器，此外还需要增加热回收器来使烟气温度降至酸露点以下，改造成本相对较高。

湿式电除尘器（WESP）是一种用水清除吸附在电极上粉尘的电除尘器，主要用于解决脱硫塔后的粉尘排放问题。金属极板湿式电除尘技术是利用高压脉冲电源放电在电晕线周围产生电晕层，电晕层中的空气发生雪崩式电离，产生大量负离子，负离子与粉尘或雾滴粒子发生碰撞并附着在其表面荷电，荷电粒子在静电场力的作用下向集尘极运动，到达集尘极后粒子所带电荷被释放并被集尘板收集；水流从集尘极顶部流下形成一层均匀稳定的水膜，以冲刷的方式清除集尘极上收集的粉尘。同时，喷到通道中的水雾也能捕获或溶解部分粉尘及SO₃。利用该法可根本上消除“二次扬尘”，除尘效率大幅提高，并可达到极低的烟尘排放限值，对SO₃也可达到60%以上的脱除作用。但对于SO₂及NO_x的脱除效果同样不明显，并且在实际改造工程中由于WESP设备本身占地较大以及场地的原因较难实现。

针对NO_x的脱除主要是将NO氧化成可溶于水的NO₂、HNO₂和HNO₃等物质，然后再与碱性吸收剂反应。在实际工程中，要将NO氧化为NO₂一般采用气相氧化法，即在烟气中混合强氧化性物质（如等离子体中的O、OH等活性自由基）。脉冲电晕等离子体化学法（PPCP）是获得等离子体的最好途径，自20 世纪80 年代提出以来，由于其对多种烟气污染物都能实现高效脱除而备受关注。同时以PPCP法为核心的烟气一体化净化技术不受煤种条件的限制，占地面积小，尤其适用于已有的需要达到超低排放的改造工程。另一方面，在实际工程中，利用PPCP法会产生一定量的废水，该废水含有一定量的亚硫酸盐、硫酸盐、硝酸盐及其他固体杂质，由于其毒害强，难以稳定达标排放，目前我国（及美国和西欧）都已强制要求实现零排放，但目前暂无成熟的处理方法，且投资和运行费用高昂。

技术实现要素：

本实用新型主要针对废水废气净化处理中存在的难题，发明了一种新型烟气一体化净化装置，该装置能够实现SO₂、NO_x、粉尘等多种污染物的一体化去除，且在处理过程中实现了废水零排放，即满足烟气超低排放要求的同时也能实现废水的零排放。

本实用新型的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：一种新型烟气一体化净化装置，包括废气一体化处理装置、供水装置、废水处理装置，其特征在于，所述废气一体化处理装置包括高压放电装置、PPCP反应器。

所述供水装置包括供水箱、排水箱、循环水箱、碱液箱、若干废水限流阀、若干液泵和过滤器。

所述废水处理装置包括管式微滤膜组件、微滤产水箱、保安过滤器、纳滤膜组件、纳滤产水箱、反渗透膜组件、反渗透浓水箱、纳滤浓水箱、多效蒸发结晶装置、反渗透产水箱。

作为优选，所述高压放电装置的负极与PPCP反应器电晕线相连，高压放电装置的正极与集尘极相连接地。通过高压放电产生强氧化性的O、OH自由基等，实现SO₂、NO_x和粉尘的氧化脱除。所述PPCP反应器的基本结构可以是线-板式、针-板式、线-筒式；所述PPCP反应器可根据处理要求有多种变形，比如说针-板放电间距可调、集尘极形状、集尘极材料等，也包括反应器壳体形状、材料等的变形。

作为优选，所述供水装置，其中排水箱连通循环水箱；循环水箱同时连通两个液泵，其中一个液泵连通过滤器，过滤器又连通至PPCP反应器，另一个液泵连通碱液箱；所述供水箱连通第三个液泵，第三个液泵又连通至PPCP反应器。

作为优选，所述排水箱与PPCP反应器之间设置有废水限流阀；所述排水箱与循环水箱之间设置有废水限流阀，设置废水限流阀门可根据实际情况调整水量；所述循环水箱和碱液箱内设置有自动搅拌器；自动搅拌器用于不断搅拌溶液使其pH更稳定准确。

作为优选，所述废水处理装置，其中管式微滤膜组件、微滤产水箱、保安过滤器、纳滤膜组件、纳滤产水箱、反渗透膜组件、反渗透浓水箱依次连通；所示反渗透浓水箱又与微滤产水箱连通；所示纳滤膜组件、纳滤浓水箱、多效蒸发结晶装置、反渗透产水箱依次连通；所述反渗透膜组件又与反渗透产水箱连通。

作为优选，所述供水装置中的排水箱与所述废水处理装置中的管式微滤膜组件之间连接有液泵；所述废水处理装置的反渗透产水箱与所述供水装置中的供水箱连通。

上述装置中，PPCP反应器运行过程中产生的废水利用浓缩+蒸发结晶的方式实现零排放，运行步骤如下：锅炉产生的烟气依次经过脱硝装置、电除尘器、脱硫装置、PPCP反应器，最后经烟囱排放，在PPCP反应器运行过程中产生大量废水；PPCP反应器产生的废水经带有废水限流阀的管路进入排水箱，排水箱起到废水的存储与沉淀的作用；利用管式微滤膜组件深度去除悬浮物，微滤产水经保安过滤器后，进入纳滤膜组件，对硫酸盐进行截留；纳滤产水进入反渗透膜组件，截留废水中含有的大部分盐；反渗透浓水回流至纳滤系统继续循环处理，反渗透产水回用于对PPCP反应器喷淋组件的喷淋处理以及系统补给用水；纳滤浓水经多效蒸发结晶系统处理，并采用分步结晶工艺将废水中的硫酸盐及硝酸盐析出，从而实现烟气一体化净化系统废水的零排放。

综上所述，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型提供的净化装置，由于等离子体的强氧化性，能够实现SO₂、NO_x和粉尘的氧化脱除，其中NO_x去除率显著提高，实现了烟气的一体化净化；本实用新型在运行过程中产生的废水被有效处理并回用，实现了废水零排放；本实用新型对场地空间要求低，安装方便，设备运行稳定，更节能、运行费用低。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型运行步骤框图。

图中标号为：1、锅炉；2、脱硝装置；3、空气预热器；4、电除尘器；5、风机；6、脱硫装置；7、PPCP反应器；8、废水限流阀；9、排水箱；10、循环水箱；11、过滤器；12、液泵；13、碱液箱；14、供水箱；15、管式微滤膜组件；16、微滤产水箱；17、保安过滤器；18、纳滤膜组件；19、纳滤产水箱；20、反渗透膜组件；21、反渗透浓水箱；22、纳滤浓水箱；23、多效蒸发结晶系统；24、反渗透产水箱；25、除雾器；26、烟囱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种新型烟气一体化净化装置，包括废气一体化处理装置、供水装置、废水处理装置，所述废气一体化处理装置包括高压放电装置、PPCP反应器7；高压放电装置的负极与PPCP反应器7电晕线相连，高压放电装置的正极与集尘极相连接地。

所述供水装置包括供水箱14、排水箱9、循环水箱10、碱液箱13、多个废水限流阀8、若干液泵12和过滤器11；其中排水箱9连通循环水箱10；循环水箱10同时连通两个液泵，其中一个液泵12连通过滤器11，过滤器11又连通至PPCP反应器7，另一个液泵12连通碱液箱13；所述供水箱14连通第三个液泵12，第三个液泵12又连通至PPCP反应器7。

所述排水箱9与PPCP反应器7之间设置有废水限流阀8；所述排水箱9与循环水箱10之间设置有废水限流阀8；所述循环水箱10和碱液箱13内设置有自动搅拌器。

所述废水处理装置包括管式微滤膜组件15、微滤产水箱16、保安过滤器17、纳滤膜组件18、纳滤产水箱19、反渗透膜组件20、反渗透浓水箱21、纳滤浓水箱22、多效蒸发结晶装置23、反渗透产水箱24；其中管式微滤膜组件15、微滤产水箱16、保安过滤器17、纳滤膜组件18、纳滤产水箱19、反渗透膜组件20、反渗透浓水箱21依次连通；所示反渗透浓水箱21又与微滤产水箱16连通；所示纳滤膜组件18、纳滤浓水箱22、多效蒸发结晶装置23、反渗透产水箱24依次连通；所述反渗透膜组件20又与反渗透产水箱24连通。

所述供水装置中的排水箱9与所述废水处理装置中的管式微滤膜组件15之间连接有液泵12；所述废水处理装置的反渗透产水箱24与所述供水装置中的供水箱14连通。

如图2所示，实现废水零排放的燃煤电厂锅炉烟气一体化净化系统，整体系统是在上述新型烟气一体化净化装置的基础上结合了锅炉1、脱硝装置2、空气预热器3、电除尘器4、风机5、除雾器25和烟囱26等。

具体运行步骤为：锅炉1排出烟气，首先通过脱硝装置2脱除大部分NOx，再通过空气预热器3实现热烟气与空气的热交换，降低热量损耗，此外也可以降低进入电除尘器4的烟气温度，提高除尘效率，再通过电除尘器4出口处的风机5进入脱硫装置6进行脱硫处理，然后进入以PPCP反应器7为核心的实现废水零排放的烟气一体化净化装置进行污染物二次深度处理，最后经过除雾器25除雾处理后从烟囱26排放。

其中，PPCP反应器7在运行过程中会产生一定量的废水，一般300MW机组的废水产生量大约是12 t/h左右。该废水pH约为6.5，呈弱酸性，主要含有一定量的亚硫酸盐、硫酸盐、硝酸盐及其他固体杂质，具有一定的毒性且不易处置。本实用新型在PPCP反应器7下端设置了排水管路，在管路上安装了废水限流阀8以控制废水流量，将废水接入排水箱9，排水箱9中的大部分水进入循环水箱10进行循环利用，通过液泵12从碱液箱13中抽送适量碱液至循环水箱10进行pH的调节，循环水箱10的水经过过滤器11过滤处理后用于前端喷淋装置冲洗电机，此外，也设置了供水箱14提供原水对后端喷淋装置进行喷淋，并且对系统用水起到补充的作用。通过液泵12将排水箱9中的部分水抽送至废水处理装置进行处理实现废水零排放。

废水处理装置中，废水原水在排水箱9沉淀后，上层澄清水经管式微滤膜组件14处理，深度去除悬浮物，微滤浓水重新回流至排水箱9，产水则进入微滤产水箱16，微滤产水箱16的水经保安过滤器17后，进入纳滤膜组件18，对硫酸盐进行截留，纳滤产水进入纳滤产水箱19，再经由反渗透膜组件20处理，浓水排入纳滤浓水箱22，反渗透产水排入反渗透产水箱24，回用至供水箱14补给水系统。反渗透浓水经由反渗透浓水箱21回流至微滤产水箱16，重新经由纳滤系统处理。纳滤浓水箱22中的浓水进入多效蒸发结晶系统23，蒸发系统产水并入反渗透产水箱24，结晶系统采用分步结晶工艺，分别获得纯度大于95%的硫酸盐和硝酸盐。

应用实例：某电厂350MW燃煤机组，在100%负荷下，从锅炉1中排出的烟气量为19.2万Nm³/h，经脱硝装置2脱硝、电除尘器4除尘以及脱硫装置6脱硫后，即PPCP反应器7入口处烟气温度为50^oC，含湿量为10%，烟气中SO₂、NO_x和粉尘浓度分别是108mg/m³、140 mg/m³和21.5 mg/m³，经PPCP反应器7处理后SO₂、NO_x和粉尘去除率分别可以达到99%、65.7%和80.3%，PPCP反应器7出口各物质浓度可以达到超低排放标准。PPCP反应器7产生的废水量为14.4t/h，pH约为6.5，呈弱酸性，废水中SO₄²⁻含量为3400mg/L，NO₃⁻含量为4400 mg/L，经纳滤膜组件15处理后得到的纳滤产水回收率为85%~95%，产水含盐量小于1000mg/L。纳滤浓水中含盐量为50000~150000mg/L，浓水产量为原水进水量的5~15%。反渗透膜组件20处理后得到的反渗透产水回收率为80~85%，产水含盐量小于50mg/L。纳滤浓水进入多效蒸发结晶系统23，结晶系统采用分步结晶工艺，最终获得纯度大于95%的硫酸盐和硝酸盐。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。