用于氨法烟气脱硫的智能电除雾器的制作方法

本实用新型涉及一种工业氨法烟气脱硫装置，特别是涉及一种用于氨法烟气脱硫的除雾器，应用于工业燃煤锅炉烟气净化装置，适用于除去燃煤锅炉湿法烟气脱硫系统后排出的二氧化硫等污染物，从而得到硫酸铵副产品。

背景技术：

燃煤锅炉所产生的烟气中的二氧化硫是大气污染最主要的根源之一，是环境治理的重要对象。治理烟气中二氧化硫有许多方法，其中氨法烟气脱硫在控制二氧化硫和可吸入颗粒物排放浓度的同时对二氧化硫进行吸收利用，是较可行的方法。氨法烟气脱硫适用范围广，不受燃煤含硫量、锅炉容量的限制。同时脱硫效率很高，很容易达到95％以上，脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少，而且副产品硫酸氨价值高，经济效益好。

在氨法脱硫装置运行时，烟气以一定速率上升，其中必然有脱硫液喷淋产生的微小雾滴，它含有水、亚硫酸铵、铵、二氧化硫、硫酸铵等成分。但是由于脱硫塔内部除雾器除雾效果不好，一方面烟气中的水汽携带烟尘沾黏在设备管道上，另一方面未被分离的硫酸铵溶液结晶，造成设备管道结晶严重，甚至堵塞，影响生产和硫酸铵产品的质量，同时造成一定程度的腐蚀，安全性降低。所以科学合理的设计、选用除雾器对保证氨法烟气脱硫系统的正常运行有非常重要的意义。

目前看来，电除雾器是烟气再净化装置中流体阻力最小的气液分离设备，一般具有除雾效率高，性能稳定等优点，其有立式、卧式、多管式和线板式等多种形式，主要由电晕电极装置、阳极装置、上下气室和供电系统组成。然而传统的电除雾器在系统运行过程中两端的电压是固定的，而烟气的流量和其中的组分含量是不断变化的，这就限制了电除雾器的除雾效果，获得的硫酸铵产品质量也得不到保证，电压太高会导致硫酸铵电离分解，电压太低影响硫酸铵去除效果，这就严重影响了经济效益。确保电除雾器具有良好的工作效果，电除雾器内部电压的大小将起到至关重要的作用。

同时传统的电除雾器大多采用铅制阴极线和塑料镀膜阳极，这种电除雾器虽然在实际应用中取得了比较好的效果，但也存在着不足之处。铅制阴极线电除雾器运行效率高且比较稳定，但是在脱硫烟气环境中也容易腐蚀，不利于维护和长周期运行，制造安装工作量大，而且大量使用铅材料，容易引起中毒，污染作业环境。塑料电除雾器制造安装简便，但由于塑料本身不导电，要依靠附着在极板上的液膜导电，因此有效沉淀面积变化大，运行电压和电流偏低，除雾效果差，而且使用寿命较短。目前，电除雾器、铅制阴极线电除雾器和塑料阳极电除雾器也存在很多上述不足的问题，适应能力差，无法满足除去燃煤锅炉湿法烟气脱硫系统后排出的二氧化硫等污染物，从而得到更多硫酸铵副产品的问题，工艺性不够理想。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本实用新型的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种用于氨法烟气脱硫的智能电除雾器，采用PLC智能化控制，根据烟气中硫酸铵含量的多少调节电除雾器两端的电压，获得质量更好的硫酸铵产品。同时采用对二氧化硫、稀硫酸有较强的耐腐蚀性的玻璃钢材料，螺旋式锯齿状不锈钢阴极线，玻璃钢阳极管束采用正六边形横截面紧凑排布，有效降低氨逃逸的现象。具有导电性强、阻燃性好、强度高等特点，可以确保其长期高效、稳定运行。

为达到上述实用新型创造目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种用于氨法烟气脱硫的智能电除雾器，包括除雾器本体系统和主控制系统，除雾器本体系统包括上壳体、冲洗装置、阴极线、阳极管、沉淀极、下壳体和绝缘箱，一簇阳极管固定安装在上壳体和下壳体之间，形成除雾器本体系统的主体结构部分，在上壳体内腔中安装冲洗装置，冲洗装置的喷头的喷射方向朝向阳极管的上端口，阳极管的横截面呈正六边形，若干阳极管呈蜂窝式紧密排列形成管束体系，在阳极管内部中心位置处悬挂有螺旋式锯齿状阴极线，在阳极管的中间部分形成沉淀极，绝缘箱与刚性连接部与除雾器本体系统的主体结构部分固定连接，使整个除雾器本体系统通过绝缘箱进行支撑固定，主控制系统包括根据硫酸铵含量的多少调节电除雾器电压的模块，能自动根据除雾器本体系统内部硫酸铵的含量浓度和烟气流量自适应调节输出电压，分别向阴极线和阳极管施加可调节电压，使除雾器本体系统内部形成端电压可调的电场。

作为本实用新型优选的技术方案，主控制系统包括传感器模块、数据采集控制模块、PLC、电压调节控制模块和监控模块，以PLC为控制核心，PLC通过数据采集控制模块与传感器模块信号连接，传感器模块能实时检测除雾器本体系统内部硫酸铵的含量浓度和烟气流量，并将检测信号发送数据采集控制模块，数据采集控制模块再将数据传输到PLC中进行分析计算，电压调节控制模块与PLC信号连接，PLC根据数据处理结果向电压调节控制模块输出控制指令信号，电压调节控制模块根据PLC输出的控制指令信号，分别控制阴极线和阳极管的电压，监控模块作为PLC的上位机。除雾器与PLC智能控制系统相连接，根据硫酸铵含量的多少调节电除雾器电压。由于电压太高会导致硫酸铵电离分解，电压太低影响硫酸铵去除效果，本实用新型智能电除雾器能自动根据硫酸铵浓度、烟气流量自适应调节电压。

作为上述方案进一步优选的技术方案，还设有故障报警控制模块，故障报警控制模块与PLC信号连接，电压调节控制模块还包括电压检测模块，电压检测模块能实时检测阴极线和阳极管的电压，并将端电压检测信号传输到PLC，当端电压超过设定阈值过高或过低时，PLC向故障报警控制模块发出报警信号，同时PLC通过电压调节控制模块对端电压进行调整和修正。

作为上述方案进一步优选的技术方案，当监控模块出现系统故障时，PLC根据从监控模块收到的故障信号向故障报警控制模块发出另一种报警信号。

作为上述方案进一步优选的技术方案，当监控模块出现系统故障时，监控模块通过通讯方式与PLC进行远程信号连接，实现上位机对PLC的远程控制。

作为上述方案进一步优选的技术方案，当监控模块出现系统故障时，阳极管管壁截面为三层复合结构：其中内腔层为阻燃导电的树脂层，中间层为中碱玻璃纤维布层，外表层为缠绕纱树脂层，以内腔层作为阳极导电基体，并以中间层和外表层作为增强层体系。

作为上述方案进一步优选的技术方案，上壳体和下壳体分别采用整体玻璃钢内衬玻璃鳞片树脂层状复合材料制成，或采用碳钢内衬玻璃鳞片树脂层状复合材料制成。

作为上述方案进一步优选的技术方案，冲洗装置的喷头的喷洒角度范围在120°以内。

作为上述方案进一步优选的技术方案，沉淀极由阳极管的管束体系和管束体系的外部增强结构组成，外部增强结构由极室外壳、法兰、补强圈、吊板和积层零部件组成。

作为上述方案进一步优选的技术方案，阴极线厚度为(1±0.1)mm，阳极管管壁厚度为(10±1)mm，阳极管的内切圆直径不大于370mm，长度不大于4600mm。

本实用新型智能电除雾器的智能控制原理：

以传感器对电除雾器内部硫酸铵的含量和烟气的流量进行实时监测，实时数据经数字滤波后通过A/D转换器后送入单片机，完成数据采集。采用PLC为核心控制器，上位机和组态软件为监控模块，两者之间通过串口进行通讯来控制系统的执行部件，即电压调节模块，完成对电除雾器两段电压的智能控制和远程控制，从而改变电除雾器内部的高压电场，提高电除雾器的除雾效果和硫酸铵的分离效果。故障报警控制模块则是当以上位机和组态软件的监控模块出现系统故障和电压过高或过低时等情况时，进行报警，提高生产的安全性。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

1.本实用新型用于氨法烟气脱硫的智能电除雾器与PLC智能控制系统相连接，根据烟气中硫酸铵浓度和烟气流量自适应调节电压，实现了智能化控制，通过电除雾器内部情况调节合适的电压，提高了电除雾器的除雾效果，本发明控制方法降低了氨逃逸，提高氨水吸收剂的利用率，有效提高副产品的产量；同时，避免了因电除雾器两端电压过低或过高造成硫酸铵的逃逸和电离分解，保证了硫酸铵副产品的质量和烟气的净化能力；

2.本实用新型以上位机和组态软件作为为监控模块，两者之间通过串口进行通讯，可以实现对电除雾器电压的远程控制，保证设备的安全性；

3.本实用新型采用正六型横截面玻璃钢阳极管，使阳极管在管板上的排布率提高，充分利用有效的管束空间，减小了管束体积，进而减少整个电除雾器的体积；玻璃钢阳极管管壁厚度控制在(10±1)mm以内，并在满足拉伸强度大于70MPa的同时减轻阳极管的重量；采用阻燃导电的聚酯树脂作为管内腔，可以形成均匀的电晕场，能够产生较大的电流，提高电除雾器的效率；采用螺旋式锯齿状不锈钢阴极线，其二次电流比一般的钢丝外包铅星形导线大得多，具有较强的抗电晕闭塞和尖粘附能力，同时减少了铅使用；

4.本实用新型的电除雾器上、下壳体采用整体玻璃钢或碳钢内衬玻璃鳞片树脂材料具有良好的耐腐蚀性，可以确保其长期高效、稳定运行；

5.本实用新型智能电除雾器具有自适应能力好、重量轻、制造、安装便利、稳定性强、综合性能突出等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例一用于氨法烟气脱硫的智能电除雾器的除雾器本体系统结构示意图。

图2是本实用新型实施例一的阳极管排列示意图。

图3是本实用新型实施例一的阳极管截面示意图。

图4是本实用新型实施例一的阴极线结构示意图。

图5是本实用新型实施例一的沉淀极结构示意图。

图6是本实用新型实施例一的智能控制系统的结构原理图。

图7是本实用新型实施例一的PLC控制系统程序算法流程图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1～7，一种用于氨法烟气脱硫的智能电除雾器，其特征在于：包括除雾器本体系统和主控制系统，除雾器本体系统包括上壳体1、冲洗装置2、阴极线3、阳极管4、沉淀极5、下壳体6和绝缘箱7，一簇阳极管4固定安装在上壳体1和下壳体6之间，形成除雾器本体系统的主体结构部分，在上壳体1内腔中安装冲洗装置2，冲洗装置2的喷头的喷射方向朝向阳极管4的上端口，冲洗装置2的喷头的喷洒角度范围在120°以内，阳极管4的横截面呈正六边形，若干阳极管4呈蜂窝式紧密排列形成管束体系，在阳极管4内部中心位置处悬挂有螺旋式锯齿状阴极线3，在阳极管4的中间部分形成沉淀极5，绝缘箱7与刚性连接部与除雾器本体系统的主体结构部分固定连接，使整个除雾器本体系统通过绝缘箱7进行支撑固定，主控制系统包括根据硫酸铵含量的多少调节电除雾器电压的模块，能自动根据除雾器本体系统内部硫酸铵的含量浓度和烟气流量自适应调节输出电压，分别向阴极线3和阳极管4施加可调节电压，使除雾器本体系统内部形成端电压可调的电场。除雾器与PLC智能控制系统相连接，根据硫酸铵含量的多少调节电除雾器电压。由于电压太高会导致硫酸铵电离分解，电压太低影响硫酸铵去除效果，本实施例智能电除雾器能自动根据硫酸铵浓度、烟气流量自适应调节电压。

在本实施例中，参见图6和图7，主控制系统包括传感器模块、数据采集控制模块、PLC、电压调节控制模块和监控模块，以PLC为控制核心，PLC通过数据采集控制模块与传感器模块信号连接，传感器模块能实时检测除雾器本体系统内部硫酸铵的含量浓度和烟气流量，并将检测信号发送数据采集控制模块，数据采集控制模块再将数据传输到PLC中进行分析计算，电压调节控制模块与PLC信号连接，PLC根据数据处理结果向电压调节控制模块输出控制指令信号，电压调节控制模块根据PLC输出的控制指令信号，分别控制阴极线3和阳极管4的电压，监控模块作为PLC的上位机。智能控制系统以PLC为控制核心，对电除雾器电压进行控制，PLC控制系统的控制器选择S7-300，

在本实施例中，参见图6，还设有故障报警控制模块，故障报警控制模块与PLC信号连接，电压调节控制模块还包括电压检测模块，电压检测模块能实时检测阴极线3和阳极管4的电压，并将端电压检测信号传输到PLC，当端电压超过设定阈值过高或过低时，PLC向故障报警控制模块发出报警信号，同时PLC通过电压调节控制模块对端电压进行调整和修正。

在本实施例中，参见图6，当监控模块出现系统故障时，PLC根据从监控模块收到的故障信号向故障报警控制模块发出另一种报警信号。

在本实施例中，参见图1～3，阳极管4管壁截面为三层复合结构：其中内腔层10为阻燃导电的树脂层，中间层9为中碱玻璃纤维布层，外表层8为缠绕纱树脂层，以内腔层10作为阳极导电基体，并以中间层9和外表层8作为增强层体系。阳极管4管壁厚度为(10±1)mm，阳极管4的内切圆直径为370mm，长度为4600mm；阴极线3采用C276或316L材质，阴极线3厚度为(1±0.1)mm。

在本实施例中，参见图1，上壳体1和下壳体6分别采用整体玻璃钢内衬玻璃鳞片树脂层状复合材料制成，或采用碳钢内衬玻璃鳞片树脂层状复合材料制成，以确保有足够的强度、刚度和气密性。

在本实施例中，参见图1和图5，沉淀极5由阳极管4的管束体系和管束体系的外部增强结构组成，外部增强结构由极室外壳、法兰、补强圈、吊板和积层零部件组成，整个电除雾器通过绝缘箱7进行支撑固定。

本实施例智能电除雾器的智能控制原理：

参见图1，图6和图7，以传感器对电除雾器内部硫酸铵的含量和烟气的流量进行实时监测，实时数据经数字滤波后通过A/D转换器后送入单片机，完成数据采集。采用PLC为核心控制器，上位机和组态软件为监控模块，两者之间通过串口进行通讯来控制系统的执行部件，即电压调节模块，完成对电除雾器两段电压的智能控制和远程控制，从而改变电除雾器内部的高压电场，提高电除雾器的除雾效果和硫酸铵的分离效果。故障报警控制模块则是当以上位机和组态软件的监控模块出现系统故障和电压过高或过低时等情况时，进行报警，提高生产的安全性。

本实施例智能电除雾器采用交流电经变压器升压后，由整流器变为高压直流电，负极接电除雾器的电晕极，正极接沉淀极，形成高压电场；烟气进入电场后，分散于其中的雾滴、尘粒与负离子相遇而荷电；荷电后的颗粒向沉淀极移动，最终沉积在沉淀极5上与气体分离，从而达到净化气体的目的；沉淀极上的雾、尘粒积聚到一定的厚度后，靠自重顺流到底部。由于沉淀极由导电玻璃钢制成，可直接导电，不必像塑料沉淀极那样利用液膜间接导电。

本实施例装置的技术参数：

①阳极管4以高档耐腐蚀乙烯基树脂为基体，碳纤维、玻璃纤维为增强材料；

②除雾效率≥95％；

③气流分布均匀性≥93％；

④喷淋水压≥0.25MPa，操作压力≤1500pa，正压；

⑤设计温度≤85℃；

⑥电除雾器两端的调节电压不高于11万伏。

本实施例装置的性能保证：

①电除雾器进口烟气雾滴浓度在不高于700mg/Nm³情况下，脱硫后排放烟气雾滴浓度不高于30mg/Nm³；

②设计工况下，电除雾器本体的压力降≤500Pa；

③在含尘量在50-200mg/Nm³时电除雾系统能够连续运行；

④冲洗水耗：小时平均不高于10t/h；

⑤烟气进电除雾器温度在80℃时，能够运行20分钟而无损坏，无永久性变形；

⑥设计使用寿命＞30年。

本实施例采用智能化控制，除雾器的除雾效率高，运行稳定，且得到的硫酸铵副产品质量好；采用玻璃钢阳极和不锈钢阴极材料代替了传统铅和塑料材料，设备阻力小，空间利用率高，使用寿命长，并具有成本低、质轻、导电性强、耐腐蚀性好等特点，此电除雾器高度净化了烟气，有效提高了氨吸收剂利用率。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，监控模块通过通讯方式与PLC进行远程信号连接，实现上位机对PLC的远程控制。PLC控制系统通过通讯方式与上位机连接，以上位机和组态软件为监控模块，实现上位机远程控制。

上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的实用新型创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本实用新型的实用新型目的，只要不背离本实用新型用于氨法烟气脱硫的智能电除雾器的技术原理和实用新型构思，都属于本实用新型的保护范围。