一种烟气深度净化装置及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种烟气深度净化装置及应用，属于烟气污染物净化领域。本发明一种烟气深度净化装置，包括通过管路依次相连的热交换器(1)、水雾增湿装置(2)、电除尘器(4)、脱硫塔(6)、电除雾装置(9)、湿式电除尘装置(11)、出口烟道(15)、烟囱(16)；所述电除尘器(4)上设有高频高压电源(5)；所述电除雾装置(9)安装在脱硫塔(6)的上方；所述湿式电除尘装置(11)内设有与高频高压电源(5)相连的湿式电除尘阳极板(14)和湿式电除尘阴极线(13)；所述湿式电除尘阳极板(14)顶部设有带布水孔(19)的布水管(20)。采用本发明的设备处理后的烟气中颗粒物浓度低于5mg/m3,PM2.5低于15ug/Nm3,Hg低于1ug/Nm3,SO3低于6ug/Nm3。本发明适合大规模的工业化应用。
【专利说明】一种烟气深度净化装置及应用
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种烟气深度净化装置及应用，属于烟气污染物净化领域。
技术背景:
[0002]我国各地日渐增多的灰霾天气给人们生活健康带来不可估量的影响，由此PM2.5引起了社会的广泛关注。PM2.5产生的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物。现阶段，我国90%的电能来自于火力发电，而火力发电和工业生产需要燃烧大量煤炭，燃煤电厂和工业锅炉产生的烟气污染物已成为大气污染的主要来源。
[0003]随着人们对火力燃煤电厂及工业锅炉微细颗粒物(包括PM2.5粉尘、SO3酸雾及气溶胶等)、重金属汞、挥发性有机化合物等复合烟气污染物排放的日益重视，这些复合污染物的治理也成为国际社会广泛关注的焦点，发达国家已经对PM2.5微细颗粒物汞的排放进行了严格的限制。在我国，《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)规定燃煤电厂粉尘排放限值30mg/m3，而对于重点地区燃煤电厂粉尘排放限制降至20mg/m3。
[0004]现有烟气污染物净化设备主要是常规的电除尘器和湿法脱硫装置。常规的电除尘器主要用于去除烟气中的粉尘。但是，现有常规的电除尘器存在除尘效率低和二次扬尘问题，其原因可能在于进入电除尘器中的烟气温度过高(一般为150°C左右)，粉尘的比电阻过高，未达到电除尘工作的理想状态；烟气温度过高以及现有电除尘器自身的缺陷导致其很难将粉尘排放降至20mg/m3。湿法脱硫装置主要用于除去烟气中的硫化物，湿法脱硫装置通过自身喷淋还兼有去除颗粒物的功能。但是，现有湿法脱硫装置无法解决细颗粒物污染的问题，烟气经过脱硫塔后存在石膏雨、蓝烟等问题，同时，经脱硫塔排气口排出的废气中，还存在大量的细颗粒物PM2.5、SO3酸雾及气溶胶。
[0005]除了上述装置外，有研究者研究了脱硫塔与湿式电除尘组合技术如专利201110375475.5专利201110375902.X等，这些装置所排出的气体中颗粒物浓度可达到20mg/m3以下。但这些装置很难做到将所排出的气体中颗粒物浓度控制到5mg/m3以下。
【发明内容】
[0006]针对现有烟气污染物净化设备存在的不足之处，本发明提供一种烟气深度净化装置及应用；有效的解决了现有烟尘净化设备对PM2.5粉尘、SO3酸雾及气溶胶等污染物无法深度去除的问题。
[0007]本发明一种烟气深度净化装置，包括通过管路依次相连的热交换器(I)、水雾增湿装置(2)、电除尘器(4)、脱硫塔(6)、电除雾装置(9)、湿式电除尘装置(11)、出口烟道
(15)、烟囱(16);所述电除尘器(4)上设有高频高压电源(5);所述电除雾装置(9)垂直安装在脱硫塔(6)的上方；所述湿式电除尘装置(11)内设有与高频高压电源(5)相连的湿式电除尘阳极板(14)和湿式电除尘阴极线(13);所述湿式电除尘阳极板(14)上方设有带布水孔(19)的布水管(20);电除雾装置(9)的出烟口(28)高于湿式电除尘装置(11)的进烟口(29)，电除雾装置(9)的出烟口(28)与湿式电除尘装置(11)的进烟口(29)通过烟道连接。
[0008]本发明一种烟气深度净化装置，在电除尘器(4)与脱硫塔(6)之间设有引风机。
[0009]本发明一种烟气深度净化装置，所述热交换器(I)选自板翅式换热器、列管式换热器、板翅列管复合式换热器中的一种。
[0010]本发明一种烟气深度净化装置，所述水雾增湿装置(2)设有喷嘴，所述喷嘴相对于烟尘通道方向的角度可调，所述喷嘴为微细雾化喷雾喷嘴。
[0011]本发明一种烟气深度净化装置，脱硫塔(6)内设喷淋装置，设备工作时，通过喷淋装置喷淋石灰石浆液使二氧化硫等酸性气体得到吸收，同时净化部分粉尘，并产生大量的石膏浆液滴和水雾。
[0012]本发明一种烟气深度净化装置，电除雾装置(9)通过电除雾进烟口(27)与脱硫塔的出烟口(26)垂直相连。
[0013]本发明一种烟气深度净化装置，所述电除雾装置(9)内设有电除雾阳极板(7)和电除雾阴极线(8)。
[0014]本发明一种烟气深度净化装置，所述电除雾阴极线(8)和电除雾阳极板(7)均垂直分布在电除雾装置的进烟口(27)的正上方。
[0015]本发明一种烟气深度净化装置，所述电除雾装置(9)内，相临且板面相对的电除雾阳极板(7)间设有根数> I的电除雾阴极线⑶。在实际应用过程中，根据单位时间内所需处理烟气的量，来确定除雾阳极板(7)以及电除雾阴极线(8)的所用数量。电除雾阴极线(8)到相邻电除雾阳极板(7)间的距离，根据实际操作需要进行调整。
[0016]本发明一种烟气深度净化装置，电除雾装置(9)内，电除雾阳极板(7)按蜂窝型或长方体型进行排布。相临且板面相对的电除雾阳极板(7)间的距离根据实际操作需要进行调整。
[0017]本发明一种烟气深度净化装置，所述电除雾阴极线(8)的线型选自芒刺型、针刺型、锯齿型中的一种。
[0018]本发明一种烟气深度净化装置，电除雾装置(9)的顶部还设有电除雾喷头(10)，当电除雾装置(9)处理烟气时，关闭电除雾喷头(10)，当烟气处理完毕后，打开喷头对电除雾阳极板(7)、电除雾阴极线(8)进行清洗。
[0019]本发明一种烟气深度净化装置，电除雾装置的出烟口(28)高于湿式电除尘装置的进烟口(29)，电除雾装置的出烟口(28)与湿式电除尘装置的进烟口(29)通过弯管连接。
[0020]本发明一种烟气深度净化装置，所述湿式电除尘阳极板(14)和湿式电除尘阴极线(13)均垂直分布在湿式电除尘装置的进烟口(27)的正下方。[0021]本发明一种烟气深度净化装置，所述湿式电除尘装置(11)内，相临且板面相对的湿式电除尘阳极板(14)间设有根数> I的湿式电除尘阴极线(13)。在实际应用过程中，根据单位时间内所需处理烟气的量，来确定湿式电除尘阳极板(14)以及湿式电除尘阴极线
(13)的所用数量。湿式电除尘阴极线(13)到相邻湿式电除尘阳极板(14)间的距离，根据实际操作需要进行调整。
[0022]本发明一种烟气深度净化装置，湿式电除尘装置(11)内，湿式电除尘阳极板(14)按蜂窝型或长方体型进行排布。相临且板面相对的湿式电除尘阳极板(14)间的距离根据实际操作需要进行调整。
[0023]本发明一种烟气深度净化装置，湿式电除尘阴极线(13)的线型选自芒刺型、针刺型、锯齿型中的一种。
[0024]本发明一种烟气深度净化装置，所述湿式电除尘阳极板(14)上方设有布水框架
(18)，布水框架上设有布水管(20)，湿式电除尘阳极板(14)通过连接固定装置(30)固定在布水管(20)上；通过布水管上的布水孔(19)对湿式电除尘阳极板(14)进行布水，布水孔(19)流出的水通过重力作用和扩散作用在湿式电除尘阳极板(14)上形成水膜。布水孔
(19)到对应的湿式电除尘阳极板(14)的距离为3-lOcm;湿式电除尘装置(11)工作时，湿式电除尘阳极板(14)上单位面积单位时间内的流水量为0.5-2m3/h。
[0025]本发明一种烟气深度净化装置，湿式电除尘装置(11)的顶部还设有湿式电除尘喷头(12)，当湿式电除尘装置(11)处理烟气时，关闭湿式电除尘喷头(12)，当烟气处理完毕后，关闭高频高压电源(5)，打开湿式电除尘喷头(12)对湿式电除尘阳极板(14)、湿式电除尘阴极线(13)进行清洗。
[0026]本发明一种烟气深度净化装置，所述电除雾阳极板(7)的材质选自不锈钢、Q235、SPCC,导电涤纶、导电丙纶、导电聚四氟乙烯中的一种。[0027]本发明一种烟气深度净化装置，湿式电除尘阳极板(14)与的固定装置(30)的材质均选自导电涤纶、导电丙纶、导电聚四氟乙烯中的一种。通过编织将湿式电除尘阳极板(14)与固定装置(30)编织成一个整体，使用时，将固定装置(30)套入或胶合到带有布水孔(19)的布水管(20)上；由于所用材质的透水性，使得布水孔(19)流出的水通过重力作用和扩散作用在湿式电除尘阳极板(14)上形成水膜。
[0028]本发明一种烟气深度净化装置，电除雾阴极线⑶与湿式电除尘阴极线(13)的材质为不锈钢材质或Pb-Sb合金材质。
[0029]本发明一种烟气深度净化装置的应用，将含尘烟气经入口烟道(3)送入热交换器(I)中进行降温后送入水雾增湿装置(2)中进行增湿；增湿后，送入带有高频高压电源(5)的电除尘器⑷中进行电除尘，得到烟尘含量< 20mg/m3的烟气；将烟尘含量< 20mg/m3的烟气送入脱硫塔(6)中脱硫后送入电除雾装置(9)中除雾，除雾后的烟气被送入湿式电除尘装置(11)中进行处理，处理完成后，经出口烟道(15)、烟囱(16)排放。
[0030]本发明一种烟气深度净化装置的应用，所述含尘烟气为脱硝后、粉尘浓度大于等于5g/Nm3的含尘烟气。
[0031]本发明一种烟气深度净化装置的应用，经热交换器⑴处理后，得到温度为90-100°C的含尘烟气。
[0032]本发明一种烟气深度净化装置的应用，经水雾增湿装置(2)处理后，得到湿度为55% -75%、温度为85-95°C的增湿含尘烟气。
[0033]本发明一种烟气深度净化装置的应用，水雾增湿装置(2)采用液压微细雾化喷雾喷嘴，将水雾化至20um以下后，喷入温度为90-100°C的含尘烟气中，得到增湿含尘烟气。
[0034]本发明一种烟气深度净化装置的应用，电除尘时，所用高频高压电源(5)的工作频率范围为2000-4000HZ、工作电压范围为7200-8000V。电除尘装置在高频电源的作用下使烟气中的粉尘颗粒高效荷电并脱除。
[0035]本发明一种烟气深度净化装置的应用，脱硫时，通过喷淋装置喷淋石灰石浆液使二氧化硫等酸性气体得到吸收，同时净化部分粉尘，并产生大量的石膏浆液滴和水雾；得到脱硫后的烟尘。
[0036]本发明一种烟气深度净化装置的应用，脱硫后的烟尘经过脱硫塔出烟口，垂直向上进入电除雾装置(9)中，在饱和水汽下通过电场作用去除细颗粒物，使后续烟气中的液滴大大减少，大量细颗粒物、SO3酸雾得到净化；这就避免了石膏雨现象的出现。
[0037]本发明一种烟气深度净化装置的应用，除雾后的烟气被送入湿式电除尘装置(11)中进行处理时，通过布水孔(19)往湿式电除尘阳极板(14)上布水，使得湿式电除尘阳极板(14)上形成水膜；布水既保证了烟气的湿度，又能及时带走吸附在湿式电除尘阳极板(14)上的细颗粒物、酸性气溶胶、液滴，从而大大提高脱除效率。
[0038]本发明一种烟气深度净化装置的应用，湿式电除尘装置(11)工作时，湿式电除尘阳极板(14)上单位面积单位时间内的流水量为0.5-2m3/h。
[0039]本发明一种烟气深度净化装置的应用，经过该装置处理后的烟气中，烟尘浓度低于 5mg/m3、PM2.5 低于 15ug/Nm3、Hg 低于 lug/Nm3、SO3 低于 6ug/Nm3。
[0040]本发明一种烟气深度净化装置的应用，当烟气处理完毕后，关闭电源，打开湿式电除尘喷头(12)对湿式电除尘阳极板(14)、湿式电除尘阴极线(13)进行深度清洗。
[0041]本发明一种烟气深度净化装置的应用，当烟气处理完毕后，关闭高频高压电源
(5)，打开电除雾喷头(10)对电除雾阳极板(7)、电除雾阴极线(8)进行深度清洗。
[0042]原理及优势
[0043]1.通过降低烟气温度和喷雾增湿的协同作用，使粉尘比电阻降低，使得电除尘烟气温度降低至烟气酸露点以下，使得细颗粒粉尘凝聚成大颗粒粉尘，同时由热交换器回收的热能能直接用于加热汽轮器，这就提高机组的热经济性；
[0044]2.在电除尘器内采用高频高压电源，相对于普通恒流电源可提供更高的电晕电压电流，提高粉尘的荷电能力，大大提高了除尘效率，与常规电除尘器方案相比，可减少1-2个电场，节约了设备投资成本；采用高压电源使得粉尘颗粒在电场作用下往阳极板迁移、吸附到阳极板上，通过振打作用集中落在灰斗，使得电除尘器出烟口处烟气中颗粒物的浓度低于20mg/m3 ;经过电除尘器处理后，烟气内的大颗粒得到极大的清除，这就降低了降低引风机的运行阻力，从而达到节能的目的；
[0045]3.通过在脱硫塔上方的电除雾装置，解决石膏雨滴的问题；脱硫塔的喷淋层通过液滴水雾的作用可捕捉部分粉尘，设置在脱硫塔上方的电除雾装置，在饱和水汽下通过电场作用，实现了在去除细颗粒物和石膏雨滴的同时也降低了烟气中的含尘液滴、细颗粒物、SO3酸雾的含量；
[0046]4.在湿式电除尘装置设置布水孔，通过布水孔往湿式电除尘阳极板上布水，使得湿式电除尘阳极板上形成水膜；布水既保证了烟气的湿度，又能及时带走吸附在湿式电除尘阳极板上的细颗粒物、酸性气溶胶、液滴，从而大大提高脱除效率；实现对超细颗粒物进行有效捕集，使得排空烟尘中颗粒物的浓度低于5mg/m3，PM2.5低于15ug/Nm3。由于烟气得到了深度的净化，所以极大的降低了烟气对烟囱的腐蚀程度。
[0047]总之，本发明通过将热交换器(I)、水雾增湿装置(2)、电除尘器(4)、脱硫塔(6)、电除雾装置(9)、湿式电除尘装置(11)的创造性组合，通过对湿式电除尘装置(11)的改进以及高频高压电源的使用，通过优化工艺布局，实现了烟气调质、脱硫电除雾、湿式电除尘等工艺进行集成应用，通过烟气调质、脱硫电除雾、湿式电除尘的协同作用实现细颗粒物超低排放，实现真正的近零排放。【专利附图】
【附图说明】
[0048]附图1为本发明所用设备以及连接关系图；
[0049]附图2为附图1中，A-A面的俯视图；
[0050]附图3为附图2中，B-B面的剖视图；
[0051]图1中，I为热交换器、2为水雾增湿装置、3为入口烟道、4为电除尘器、5为高频高压电源、6为脱硫塔、7为电除雾装置的阳极板、8为电除雾装置的阴极线、9为电除雾装置、10为电除雾装置的喷淋装置、11为湿式电除尘装置、12为湿式电除尘装置的喷淋装置、13为湿式电除尘装置的阴极线、14为湿式电除尘装置的阳极板、15为出口烟道、16为烟囱、17为灰斗、18为布水框架、21为热交换器进烟口、22为热交换器出烟口、23为电除尘器进烟口、24为电除尘器出烟口、25为脱硫塔进烟口、26为脱硫塔出烟口、27为电除雾装置进烟口、28为电除雾装置出烟口、29为湿式电除尘装置进烟口。
[0052]图2中，13为湿式电除尘装置的阴极线、18为布水框架。
[0053]图3中，18为布水框架、14为湿式电除尘装置的阳极板、19为布水孔、20为布水
管，30为连接固定装置。
【具体实施方式】:
[0054]下面结合附图对本发明进一步说明；
[0055]本实施例中
[0056]烟气为300MW火力发电所产生的烟气，烟气经脱硝后的温度为145°C、脱硝后的烟气中颗粒物的浓度为45g/Nm3 ;本实施例中，单位时间内设备的烟气处理量为1550000Nm3/h,烟气进入热交换器(I)时的流速为15m/s ;所用热交换器(I)为H型鳍片管式热交换器；
[0057]电除雾阳极板(7)按蜂窝型或长方体型进行排布，电除雾阴极线(8)为芒刺线，其材质为不锈钢材质，电除雾阳极板采用不锈钢制成的刚性材料；湿式电除尘器的阳极板
(14)按蜂窝型或长方体型进行排布，湿式电除尘器的阴极线(13)为芒刺线，其材质为不锈钢材质，湿式电除尘器的阳极板采用丙纶制成的柔性材料；连接固定装置(30)采用丙纶制成，通过编织将湿式电除尘阳极板(14)与固定装置(30)编织成一个整体，使用时，将固定装置(30)套入或胶粘到带有布水孔(19)的布水管(20)上；由于所用材质的透水性，使得布水孔(19)流出的水通过水的重力作用和扩散作用下在湿式电除尘阳极板(14)上形成水膜；
[0058]如图1所示，热交换器⑴安装在电除尘器⑷的入口烟道上(3)，热交换器
(I)与电除尘器(4)之间安装有水雾增湿装置(2)，从锅炉排出的烟气通过脱硝净化后首先经过热交换器降低烟气温度，再经过雾化的液滴经水雾增湿装置的喷嘴喷入烟气，水雾增湿量为5m3/h，使之与烟气充分接触:一方面，对烟气进行降温增湿，其中，控制湿度在55 % -75 %之间，烟气温度在85-95 V之间，使烟气中的粉尘颗粒团聚长大，同时大大改善了粉尘颗粒荷电性能，创造更为适合静电除尘的环境；
[0059]之后烟气进入电除尘器(4)，采用两室四电场的方式，阳极板比集尘面积IlOm2/m3/s，，通过高频电源(5)供电，高频高压电源的工作频率范围:2000-4000Ηζ，工作电压范围:7200-8000V使烟气中的粉尘得到有效的净化，相对于常规电除尘，更加节能和高效除尘；烟气经过电除尘器(4)处理后，使得除尘器出烟口处烟气中颗粒物的浓度低于20mg/m3 ；
[0060]电除尘后的烟气进入喷淋脱硫塔(6)进行脱硫，脱硫塔内烟气流速为3m/s，钙硫比为1.03 ;脱硫后的烟气通过与沿脱硫塔出气口(26)垂直相连的电除雾装置的进烟口
(27)进入电除雾装置(9)内，通过电除雾装置的阳极板(9)与电除雾装置的阴极线(8)之间电场的作用，使得大部分硫石膏液滴和酸雾得到脱除，电除雾后的烟气经电除雾装置的出烟口(28)进入湿式电除尘装置(11)内进行处理，湿式电除尘装置(11)工作时，湿式电除尘阳极板(14)上单位面积单位时间内的流水量为lm3/h，处理完成后，经出口烟道(15)、烟囱(16)排入空气中，烟囱出口的烟气中，颗粒物浓度低于5mg/m3，PM2.5低于15ug/Nm3，Hg低于 lug/Nm3，SO3 低于 6ug/Nm3。
【权利要求】
1.一种烟气深度净化装置，其特征在于:包括通过管路依次相连的热交换器(I)、水雾增湿装置(2)、电除尘器(4)、脱硫塔(6)、电除雾装置(9)、湿式电除尘装置(11)、出口烟道(15)、烟囱(16);所述电除尘器(4)上设有高频高压电源(5);所述电除雾装置(9)垂直安装在脱硫塔(6)的上方；所述湿式电除尘装置(11)内设有与高频高压电源(5)相连的湿式电除尘阳极板(14)和湿式电除尘阴极线(13);所述湿式电除尘阳极板(14)上方设有带布水孔(19)的布水管(20);电除雾装置(9)的出烟口(28)高于湿式电除尘装置(11)的进烟口(29)，电除雾装置(9)的出烟口(28)与湿式电除尘装置(11)的进烟口(29)通过烟道连接。
2.根据权利要求1所述的一种烟气深度净化装置，其特征在于:所述电除雾装置(9)内设有电除雾阳极板⑵和电除雾阴极线⑶；所述电除雾阴极线⑶和电除雾阳极板(7)均垂直分布在电除雾装置进烟口(27)的正上方。
3.根据权利要求1所述的一种烟气深度净化装置，其特征在于:湿式电除尘阳极板(14)和湿式电除尘阴极线(13)均垂直分布在湿式电除尘装置的进烟口(27)的正下方。
4.根据权利要求3所述的一种烟气深度净化装置，其特征在于:湿式电除尘装置(11)内，湿式电除尘阳极板(14)按蜂窝型或长方体型进行排布；湿式电除尘阴极线(13)的线型选自芒刺型、针刺型、锯齿型中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种烟气深度净化装置，其特征在于:所述湿式电除尘阳极板(14)顶部设置有布水框架(18)，布水框架上设有布水管(20)，湿式电除尘阳极板(14)通过连接固定装置(30)固定在布水管(20)上；通过布水管(20)上的布水孔(19)对湿式电除尘阳极板(14)进行布 水，使得湿式电除尘阳极板(14)上形成水膜，布水孔(19)到对应的湿式电除尘阳极板(14 )的垂直距离为3-lOcm。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述烟气深度净化装置的应用，其特征在于: 将脱硝后的含尘烟气经入口烟道(3)送入热交换器(I)中进行降温后送入水雾增湿装置(2)中进行增湿；增湿后，送入带有高频高压电源(5)的电除尘器(4)中进行电除尘，得到烟尘含量≤20mg/m3的烟气；将烟尘含量≤20mg/m3的烟气送入脱硫塔(6)中脱硫后，烟尘经过脱硫塔出烟口(26)，垂直向上进入电除雾装置(9)中进行电除雾，除雾后的烟气被送入湿式电除尘装置(11)中进行处理，处理完成后，经出口烟道(15)、烟囱(16)排放；所述湿式电除尘装置(11)工作时，湿式电除尘阳极板(14)上单位面积单位时间内的流水量为 0.5_2m3/h。
7.根据权利要求6所述的一种烟气深度净化装置的应用，其特征在于:经热交换器(I)处理后，得到温度为90-100°C的含尘烟气。
8.根据权利要求7所述的一种烟气深度净化装置的应用，其特征在于:水雾增湿装置(2)将水雾化至20um以下后，喷入温度为90-100°C的含尘烟气中，得到湿度为55% -75%,温度为85-95°C的增湿含尘烟气。
9.根据权利要求8所述的一种烟气深度净化装置的应用，其特征在于:电除尘时，所用高频高压电源(5)的工作频率范围为2000-4000HZ、工作电压范围为7200-8000V。
10.根据权利要求9所述的一种烟气深度净化装置的应用，其特征在于:烟囱(16)的出烟口处，颗粒物的浓度低于5mg/m3、PM2.5低于15ug/Nm3、Hg含量低于lug/Nm3、SO3含量低于 6ug/Nm3。
【文档编号】B01D53/50GK103933820SQ201410171136
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】周益辉, 曾毅夫, 刘彰, 胡永锋 申请人:凯天环保科技股份有限公司