一种用于团聚和捕集可凝结颗粒物的冷电极电除尘工艺的制作方法

本发明属于环境保护与能源利用领域，具体涉及通过热泳力、扩散泳力以及电场力实现cpm的高效捕集，同时实现nh3、so3等有害气体和易挥发重金属污染物的协同脱除效应。降低处理系统能耗，提高除尘效率的工艺优化。

背景技术：

随着环境问题的日益严峻，世界各国对各类污染物的排放标准也日趋严格。近几年来，固定燃烧源排气中的常规污染物排放浓度的控制成效显著。但是，燃煤锅炉净烟气中cpm的排放尚未进行有效监控，其排放浓度在总颗粒物浓度中的份额较高，在此形势下，进一步控制烟气中cpm的排放浓度是治理雾霾的当务之急。目前，国内外针对cpm的研究主要在cpm的监测手段和cpm成分及特性分析等方面。现有的cpm主要检测和捕集方法有：epamethod202、epactm-039、epamethod17和稀释采样法等。研究表明，外场作用力均对细颗粒物长大有一定的促进作用。但是，通过改造除尘器结构和运行方式，同时实现在一个装置内利用多种作用力耦合协同促进cpm、cpm与fpm之间的凝结、团聚及捕集的工艺和技术却很少。

针对cpm的脱除，目前较有效的措施是冷凝法。因此，结合利用热泳、扩散泳作用促使cpm冷凝团聚后再捕集的主流技术思想，以及建立在电除尘基础上的超低排放中cpm捕集效果较差的现状，本发明提出采用基于多场力耦合作用的冷电极电场捕集cpm的新思路和方法，使热泳力、扩散泳力耦合作用力更强的电场力促使cpm更强烈地发生均相凝结或与fpm发生异相凝结以及团聚效应，最终沉积在冷极板上被捕集，从而大大提高cpm的捕集效率。

技术实现要素：

为了提升电除尘器对cpm的捕集效率，本发明提出了一种基于热泳力、扩散泳力以及电场力耦合作用于电除尘器阳极板促进颗粒物凝结或团聚的电冷极板电除尘器。

本发明主要包含有以下内容：

1.一种用于团聚和捕集可凝结颗粒物的冷电极电除尘工艺，其特征在于，在电除尘器内设置多排平行放置的阳极板，于阳极板背面设置列管式循环冷却管，除尘器烟气入口侧设置列管式循环水进口，出口侧设置列管式循环冷却水出口。当烟气流经电除尘器时，热泳力、扩散泳力耦合作用力更强的电场力，使cpm在电除尘器电场内向冷极板做定向运动，由于电场力的协同作用，cpm更强烈地发生均相凝结或与fpm发生异相凝结以及团聚效应，最终沉积在冷电极上被捕集。循环冷却水管使阳极板表面形成低温场，在烟气流动的垂直方向造成温度差，降低局部烟气温度，促使水蒸气相变凝聚为含尘饱和湿烟气，凝结成无数细微雾滴，增加了与cpm碰撞接触的比表面积。烟气中的可过滤颗粒物提供凝结核，促进cpm的异相凝结。并且，在温度梯度作用下，冷电极壁对微细颗粒物产生热泳力，在耦合电场与温度场的作用下发生湍流团聚，流场扰流使得颗粒局部富集且径向速度不均，产生明显的成核与凝结现象，促使颗粒向冷极板移动，沉积后被捕集。由于冷极板附近颗粒浓度降低，由浓度场产生的扩散泳力也协同增强颗粒物之间的凝结与团聚。因此，利用温度场和浓度场形成的热泳力、扩散泳力耦合电场力，协同促进电场内cpm之间的凝结、团聚及定向运动与沉积。对于烟气中的cpm，多场力耦合作用能够强化其团聚和捕集的效率。

2.一种用于团聚和捕集可凝结颗粒物的冷电极电除尘工艺，其特征在于，由于冷电极的作用使烟气温度降低到酸露点以下(一般低于95℃)，烟气中包含的nh3和so3等有害气体，以及经过scr催化氧化后残留和逃逸的污染物由于热泳力、扩散泳力和电场力耦合的作用，更易凝聚在含尘烟气的颗粒表面，使得细颗粒物的粘附性增加，粉尘比电阻降低。提高了有害气体的捕集效率，降低了烟气中的含硫量，提高除尘器的除尘效率，减少二次扬尘。

3.一种用于团聚和捕集可凝结颗粒物的冷电极电除尘工艺，其特征在于，颗粒热解及着火的过程中逐渐气化且在高温条件下易与烟气中有害气体发生反应的hg、as和se等易挥发的重金属元素，在冷电极电除尘器中，由于冷电极温度降低，冷凝并富集在cpm中。且由于cpm的颗粒粒径较小，有利于挥发性较高的重金属在其表面的物理吸附，加强了重金属元素的捕集效率。同时，由于多电场耦合作用对so3的捕集效应，使得烟气中的硫元素降低，有利于hg、as和se在cpm中的富集，从而实现了烟气中有害气体和易挥发重金属的协同脱除。

4.一种用于团聚和捕集可凝结颗粒物的冷电极电除尘工艺，其特征在于，电除尘器水冷管中的冷却水是锅炉给水的一部分，被高温烟气升温后流经锅炉给水系统降温再利用。循环冷却管材料采用导热性好的不锈钢管，钢管表面由聚氟四乙烯(ptfe)涂层，ptfe对大部分化学物质有抗腐蚀性，具有良好的抗老化性能和阻燃性，起到了防腐、防垢与防止微生物滋生的效果。循环水经冷却塔冷却后进入电除尘器内列管式循环冷却管，在阳极板形成低温场。管内冷却水温度由于热效应升高，循环冷却管与锅炉给水系统管道相连，循环水进入省煤器再经过空气预热器预热后进入锅炉，经过汽包一部分成为蒸气被排出，另一部分流经过热器，由凝气器和冷却塔进行冷却处理后，再次流回电除尘器循环冷却管，继续给阳极板降温，从而循环利用。循环水反复利用一方面可以代替低温省煤器，节省锅炉燃煤量。另一方面，颗粒物的冷却和团聚两过程可以在较小的温差下同时实现，降低了处理系统的能耗。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的一种用于团聚和捕集可凝结颗粒物的冷电极电除尘工艺，其特征在于，通过在电除尘器内设置列管式循环水冷却管道，在阳极板形成低温场，在烟气运动的垂直方向造成温度差，促进cpm团聚和捕集。同时，由于冷电极的作用，降低粉尘比电阻，提高粉尘粘附性，实现nh3和so3等有害气体以及hg、as和se等易挥发重金属物质的协同脱除。另外，循环冷却水管道与锅炉给水系统相连，可使循环水反复利用，代替低温省煤器，有效的节约了资源。本发明利用热泳力、扩散泳力和电场力耦合作用，促进烟气与水蒸气结合以及颗粒物成核凝结，最终实现cpm的高效捕集。同时，实现了有害气体和易挥发性重金属污染物的协同脱除，大大提高了除尘效率。

有益效果

本发明对比已有工艺有以下创新点：

1.采用多场力耦合作用的冷电极电场捕集cpm的新思路和方法，使热泳力、扩散泳力耦合作用力更强的电场力，增强cpm凝结、团聚与捕集效应。

2.由于冷电极和多场力的作用，可以降低粉尘比电阻，提高粉尘粘附性，实现nh3和so3等有害气体以及hg、as和se等易挥发重金属污染物的协同脱除效应，有利于电除尘器除尘效率的提高。

3.采用循环冷却水管与锅炉给水系统相连的方式，可以代替低温省煤器，有效的节约燃煤量与投入资金，起到了降低系统能耗的作用。

本发明对比已有技术有以下优点：

1.利用多场力耦合作用的冷电极电场捕集cpm，实现促进水蒸气加速凝结成雾滴，增大了与烟气结合的比表面积，强化cpm团聚和捕集的效率。

2.在冷电极和多场力的作用下，有利于粉尘的比电阻降低和粘附性提高，实现nh3和so3等有害气体以及hg、as和se等易挥发重金属污染物的协同脱除效应，提高电除尘器的除尘效率。

3.循环冷却管与锅炉给水系统连接，可以节约资源，减少资金投入，同时降低系统能耗。

附图说明

图1是循环水路径图。

图2是电冷极板示意图。

图2中，1.阳极板；2.冷却水入口管道；3.冷却水出口管道；4.列管式循环冷却管；5.放电极；6.cpm。

具体实施方式

1.当烟气流经电除尘器时，热泳力、扩散泳力耦合作用力更强的电场力，使cpm在电除尘器电场内向冷极板做定向运动，由于电场力的协同作用，cpm更强烈地发生均相凝结或与fpm发生异相凝结以及团聚效应，最终沉积在冷电极上被捕集。循环冷却水管使阳极板表面形成低温场，在烟气流动的垂直方向造成温度差，降低局部烟气温度，促使水蒸气相变凝聚为含尘饱和湿烟气，凝结成无数细微雾滴，增加了与cpm碰撞接触的比表面积。烟气中的可过滤颗粒物提供凝结核，促进cpm的异相凝结。并且，在温度梯度作用下，冷电极壁对微细颗粒物产生热泳力，在耦合电场与温度场的作用下发生湍流团聚，流场扰流使得颗粒局部富集且径向速度不均，产生明显的成核与凝结现象，促使颗粒向冷极板移动，沉积后被捕集。由于冷极板附近颗粒浓度降低，由浓度场产生的扩散泳力也协同增强颗粒物之间的凝结与团聚；

2.由于冷电极的作用使局部烟气温度降低，烟气中包含的nh3和so3等有害气体，由于热泳力、扩散泳力和电场力耦合的作用，加速了其在含尘烟气颗粒表面的凝结效应，提高了有害气体的捕集效率，同时使得细颗粒物的粘附性增加，粉尘比电阻降低；

3.燃煤烟气中的hg、as和se等易挥发性重金属元素，在冷电极电除尘器中，由于冷电极温度降低，冷凝并富集在细颗粒物中。且由于细颗粒物比表面积大，有利于挥发性较高的重金属元素在其表面的物理吸附，加强了重金属元素的捕集效率。同时，由于多电场耦合作用对so3的捕集效应，使得烟气中的硫元素降低，有利于hg、as和se在cpm中的富集，从而实现了对易挥发性重金属元素的协同脱除；

4.冷却塔冷却水与锅炉补给水进入冷电极电除尘器内列管式循环冷却管，在阳极板形成低温场。管内冷却水温度由于热效应升高，循环冷却管与锅炉给水系统管道相连，循环水进入省煤器后进入锅炉，经过汽包一部分成为蒸气被排出，另一部分流经过热器去推动汽轮机做功后由凝汽器和冷却塔进行冷却处理，再次流回冷电极电除尘器循环冷却管，继续给阳极板降温，从而循环利用。