一种脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置及其使用方法与流程

本发明涉及节能环保技术领域，特别涉及一种脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置及其使用方法。

背景技术：

我国以煤炭为主的能源消费结构，决定了大气污染是典型的煤烟型污染，主要污染物是二氧化硫、氮氧化物和粉尘，而工业，特别是火电、钢铁、水泥行业是主要污染物最主要的来源。火电和钢铁行业成为工业源中二氧化硫的主要排放源，排放量占比为55.4％；火电行业的氮氧化物排放在工业源中占主导，占比高达65.4％；而火电、水泥和钢铁共同构成工业源中烟尘排放的主要来源，占比为29.7％。我国大气环境质量不容乐观，空气污染治理亟待加强。

国内燃煤发电锅炉普遍安装了湿式脱硫装置(wfgd)，其排放的饱和烟气含大量的水分，水分中含大量的悬浮颗粒、重金属、总溶解固体(tds)，整体简称污染物，总溶解固体(英文：totaldissolvedsolids，缩写tds)，又称溶解性固体总量，总溶解固体指水中全部溶质的总量，包括无机物和有机物(硫酸盐、硝酸盐、铵盐和有机气溶胶)等。烟气脱硫后含水率大，脱硫后烟气凝结水中有大量悬浮颗粒、重金属及总溶解固体(tds)。由于tds粒径非常小，污染物以极为细微颗粒的形式漂浮于大气之中，很难沉降，并于大气中的其它污染物发生复杂的化学和物理反应，加剧了大气的污染，是形成雾霾的主要成因之一。因而，急需提出一种能够有效降低燃煤发电锅炉中的除霾装置具有重要的研究意义和现实意义。

技术实现要素：

本发明实际要解决的技术问题在于：提供一种脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置及其使用方法，其具有结构设计合理、运行可靠稳定、自动化程度高、使用及维护成本较低，能显著改善大气环境质量，可实施大型燃煤锅炉深度除尘治理工程，大幅度降低pm2.5细微颗粒物等污染物，节能节水，符合国家倡导的节能减排环保要求。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置，该装置设置于脱硫吸收塔的出口与湿式电除尘器的入口之间；该装置包括由烟道依次连接的碱液喷淋系统、烟气冷凝系统、电除雾器系统和废水回收再利用系统；其中，

所述电除雾器系统的烟气出口与湿式电除尘器的入口相连接；所述电除雾器系统收集的废水由排水管路连接至废水回收再利用系统，所述废水回收再利用系统与脱硫吸收塔的出口相连接；

所述碱液喷淋系统包括喷淋电动调节阀门、喷嘴，所述喷淋电动调节阀门和喷嘴设置在碱液供液用管路上；所述喷淋电动调节阀门与喷嘴控制连接；

所述烟气冷凝系统包括气体均布装置、烟气冷却器，烟气冷却器采用管式或板式；经过碱液喷淋系统处理后的烟气经过所述气体均布装置进入烟气冷却器进行进一步冷却形成凝并的水雾滴与污染物混合物；

所述电除雾器系统包括电源、阳极、阴极；所述电源为电除雾器系统提供电能，使得所述阳极和阴极之间形成强大电场将经过烟气冷凝系统处理后的被凝并的水雾滴与污染物混合物吸附及脱除；

所述废水回收再利用系统包括回收电动调节阀门，所述电动回收调节阀门由回收管路连接至脱硫吸收塔；

经过碱液喷淋系统、烟气冷凝系统及电除雾器系统，将水雾滴与污染物混合物进行吸附及脱除；经过废水回收再利用系统，将废水进行回收用于脱硫吸收塔中的湿法脱硫用补水。

作为上述方案的进一步优化，所述装置还包括自动控制系统；自动控制系统包括控制器、设置在碱液喷淋系统中的第一温度传感器、第二温度传感器、设置在烟气冷凝系统中的第三温度传感器、第四温度传感器、设置在废水回收再利用系统中的第一液体流量传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和第一液体流量传感器分别于控制器数据信号连接，并将分别检测到信号值发送至控制器；其中第一温度传感器和第二温度传感器分别检测喷淋前的烟气温度值和喷淋后的烟气温度值；第三温度传感器和第四温度传感器分别检测冷凝前的烟气温度值和冷凝后的烟气温度值；第一液体流量传感器检测回收水的流量信号；控制器根据第一温度传感器和第二温度传感器发送的喷淋前温度值和喷淋后温度值的差值，控制喷淋电动调节阀门的碱液喷液量大小；控制器根据第三温度传感器和第四温度传感器发送的冷凝前烟气温度值和冷凝后的烟气温度值的差值，控制烟气冷却器的冷凝介质温度及冷凝介质流速；控制器根据第一液体流量传感器发送的回收水流量信号，控制回收电动调节阀门的水流量大小。

作为上述方案的进一步优化，所述碱液喷淋系统的碱液供液用管路上连接有碱液供液系统；所述自动控制系统还包括设置在碱液喷淋系统中的烟气ph浓度检测器和dcs中控制烟气ph值调节逻辑，根据烟气的ph值浓度选择ph值不同的碱液箱供碱；烟气ph浓度检测器与控制器连接，控制器与ph检测组件连接；控制器根据烟气ph浓度检测器检测的烟气ph值，动态实时调整不同ph值的碱液箱供碱，使经过碱液喷淋系统中和处理后的烟气ph值在5-9之间。

作为上述方案的进一步优化，所述湿式电除尘器的烟气排出口还设置有pm2.5浓度检测器；所述pm2.5浓度检测器与控制器数据信号连接用于检测pm2.5浓度值。

作为上述方案的进一步优化，所述自动控制系统还包括与所述pm2.5浓度监测器相连接的显示器用于显示经湿式电除尘器处理后的pm2.5浓度值；自动控制系统还包括报警器；控制器中内置有pm2.5浓度预设阈值；控制器根据接收到的pm2.5浓度监测值与pm2.5浓度预设阈值进行比较的结果，控制报警器是否发出报警音；当接收到的pm2.5浓度监测值小于pm2.5浓度预设阈值时，报警器不会发出报警音；反之，则发出报警音。

作为上述方案的进一步优化，所述报警器采用led灯光闪烁器或者扩音器；所述显示器为电子液晶显示器。

作为上述方案的进一步优化，所述自动控制系统还包括与控制器数据连接的无线发射模块、以及与远程监控中心数据连接的无线接收模块；无线发射模块与无线接收模块通过无线网络相互配合连接用于将控制器接收到的各个信号值远程发送至远程监控中心。

作为上述方案的进一步优化，所述无线网络为2g、3g、4g或者wifi网络。

本发明上述脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置的使用方法包括如下步骤：

1)系统开启前的准备

(1)、检查喷淋电动调节阀门、回收电动调节阀门处于关闭状态；

(2)、按照烟温降在1℃-30℃范围内，根据烟气实际情况提前设定好烟气冷凝系统的介质温度及流速；

(3)、根据烟气实际情况设置不同ph值的碱液箱,使中和处理后烟气ph值在5-9之间。

(4)、外接电控柜电源处于运行状态；

(5)、外接高压电控柜电源处于运行状态；

2)系统的启动

(1)、打开碱液喷淋系统的喷淋电动调节阀门，同时开启烟气冷凝系统；

(2)、高频电源送电并将内部空开合闸，通过电脑通讯调整输出电流，使电流缓慢提升，单次提高200ma,逐步升到额定电流，期间观察是否有闪络情况，如闪络持续不消，则关闭电除雾器系统的电动调节阀门，停止喷淋；或者停电检查阳极是否有异物存在；停止高频电源时，需将高频电源切换到接地档；

(3)、打开废水回收再利用系统的回收电动调节阀门；

3)脱除烟气复合污染物运行

烟气首先进入用碱液喷淋系统中，在碱液喷淋系统中，控制喷嘴的喷淋降低烟气温度，使烟气中的水分凝结，凝结过程中水雾滴与污染物凝并，同时碱液与烟气中的so3中和；经过碱液喷淋系统处理后的烟气进入烟气冷却系统中，进一步降低饱和烟气温度至1-30℃，使烟气中的水分凝结，凝结过程中水雾滴与污染物凝并；经过烟气冷凝系统处理产生的被凝并的水雾滴进入电除雾器系统中，将其与污染物混合物吸附脱除；在废水回收再利用系统中，将电除雾器系统收集的水用于湿法脱硫补充水进行回收再利用；

4)待烟气处理完毕后，停止整个装置的运行。

本发明上述脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置的使用方法包括如下步骤：

1)系统开启前的准备

(1)、检查喷淋电动调节阀门、回收电动调节阀门处于关闭状态；

(2)、按照烟温降在1℃-30℃范围内，根据烟气实际情况提前设定好烟气冷凝系统的介质温度及流速；

(3)、根据烟气实际情况设置不同ph值的碱液箱,使中和处理后烟气ph值在5-9之间。

(4)、外接电控柜电源处于运行状态；

(5)、外接高压电控柜电源处于运行状态；

2)系统的启动

(1)、打开碱液喷淋系统的喷淋电动调节阀门，同时开启烟气冷凝系统；

(2)、高频电源送电并将内部空开合闸，通过电脑通讯调整输出电流，使电流缓慢提升，单次提高200ma,逐步升到额定电流，期间观察是否有闪络情况，如闪络持续不消，则关闭电除雾器系统的电动调节阀门，停止喷淋；或者停电检查阳极是否有异物存在；停止高频电源时，需将高频电源切换到接地档；

(3)、打开废水回收再利用系统的回收电动调节阀门；

3)脱除烟气复合污染物运行

烟气首先进入用碱液喷淋系统中，在碱液喷淋系统中，控制器根据第一温度传感器和第二温度传感器发送的喷淋前温度值和喷淋后温度值的差值，控制喷淋电动调节阀门的碱液喷液量大小，控制喷嘴的喷淋降低烟气温度，使烟气中的水分凝结，凝结过程中水雾滴与污染物凝并，同时碱液与烟气中的so3中和；控制器根据烟气ph浓度检测器检测的烟气ph值，动态实时调整不同ph值的碱液箱供碱，使经过碱液喷淋系统中和处理后的烟气ph值在5-9之间。经过碱液喷淋系统处理后的烟气进入烟气冷却系统中，控制器根据第三温度传感器和第四温度传感器发送的冷凝前烟气温度值和冷凝后的烟气温度值的差值，控制烟气冷却器的冷凝介质温度及冷凝介质流速，进一步降低饱和烟气温度至1-30℃，使烟气中的水分凝结，凝结过程中水雾滴与污染物凝并；经过烟气冷凝系统处理产生的被凝并的水雾滴进入电除雾器系统中，将其与污染物混合物吸附脱除；在废水回收再利用系统中，控制器根据第一液体流量传感器发送的回收水流量，控制回收电动调节阀门的开关度将电除雾器系统收集的水用于湿法脱硫补充水进行回收再利用；控制器根据接收到的pm2.5浓度监测值与pm2.5浓度预设阈值进行比较的结果，控制报警器是否发出报警音；当接收到的pm2.5浓度监测值小于或者等于pm2.5浓度预设阈值时，报警器不会发出报警音；反之，则发出报警音；自动控制系统中的无线发射模块与无线接收模块通过无线网络相互配合连接用于将控制器接收到的各个信号值远程发送至远程监控中心；

4)待烟气处理完毕后，停止整个装置的运行。

采用本发明的脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置及其使用方法，具有如下优异效果：

(1)本发明能显著改善大气环境质量，可实施大型燃煤锅炉深度除尘治理工程，大幅度降低pm2.5细微颗粒物等污染物。

(2)本发明能够大大降低烟气复合污染物的排放，达到国内外领先水平，整个装置运行的可靠性和稳定性能满足锅炉长期运行的要求，符合国家倡导的节能减排环保要求。

(3)本发明在保护环境、节能节水方面具有重大意义，抑制雾霾产生脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物，有效地减少烟气复合污染物的排放，达到有效净化空气的目的。

(4)本发明既能够解决湿法脱硫带来的复合污染物、石膏雨、蓝烟问题，缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，又能将收集下来的水用作湿法脱硫的补充水，能够满足脱硫系统需用水量，起到节能环保的双重功效。

附图说明

附图1为本发明脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置及其使用方法作以详细说明。

一种脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置，该装置设置于脱硫吸收塔的出口与湿式电除尘器的入口之间；该装置包括由烟道依次连接的碱液喷淋系统a、烟气冷凝系统b、电除雾器系统c和废水回收再利用系统d；其中，所述电除雾器系统的烟气出口与湿式电除尘器的入口相连接；所述电除雾器系统收集的废水由排水管路连接至废水回收再利用系统，所述废水回收再利用系统与脱硫吸收塔的出口相连接；所述碱液喷淋系统包括喷淋电动调节阀门1、喷嘴2，所述喷淋电动调节阀门和喷嘴设置在碱液供液用管路上；所述喷淋电动调节阀门与喷嘴控制连接；所述烟气冷凝系统包括气体均布装置3、烟气冷却器4，烟气冷却器采用管式或板式；经过碱液喷淋系统处理后的烟气经过所述气体均布装置进入烟气冷却器进行进一步冷却形成凝并的水雾滴与污染物混合物；所述电除雾器系统包括电源5、阳极6、阴极7；所述电源为电除雾器系统提供电能，使得所述阳极和阴极之间形成强大电场将经过烟气冷凝系统处理后的被凝并的水雾滴与污染物混合物吸附及脱除；所述废水回收再利用系统包括回收电动调节阀门8，所述电动回收调节阀门由回收管路连接至脱硫吸收塔；经过碱液喷淋系统、烟气冷凝系统及电除雾器系统，将水雾滴与污染物混合物进行吸附及脱除；经过废水回收再利用系统，将废水进行回收用于脱硫吸收塔中的湿法脱硫用补水。所述装置还包括自动控制系统；自动控制系统包括控制器、设置在碱液喷淋系统中的第一温度传感器、第二温度传感器、设置在烟气冷凝系统中的第三温度传感器、第四温度传感器、设置在废水回收再利用系统中的第一液体流量传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和第一液体流量传感器分别于控制器数据信号连接，并将分别检测到信号值发送至控制器；其中第一温度传感器和第二温度传感器分别检测喷淋前的烟气温度值和喷淋后的烟气温度值；第三温度传感器和第四温度传感器分别检测冷凝前的烟气温度值和冷凝后的烟气温度值；第一液体流量传感器检测回收水的流量信号；控制器根据第一温度传感器和第二温度传感器发送的喷淋前温度值和喷淋后温度值的差值，控制喷淋电动调节阀门的碱液喷液量大小；控制器根据第三温度传感器和第四温度传感器发送的冷凝前烟气温度值和冷凝后的烟气温度值的差值，控制烟气冷却器的冷凝介质温度及冷凝介质流速；控制器根据第一液体流量传感器发送的回收水流量，控制回收电动调节阀门的开度。所述碱液喷淋系统的碱液供液用管路上连接有碱液供液系统；所述自动控制系统还包括设置在碱液喷淋系统中的烟气ph浓度检测器和dcs中控制烟气ph值调节逻辑，根据烟气的ph值浓度选择ph值不同的碱液箱供碱；烟气ph浓度检测器与控制器连接，控制器与ph检测组件连接；控制器根据烟气ph浓度检测器检测的烟气ph值，动态实时调整不同ph值的碱液箱供碱，使经过碱液喷淋系统中和处理后的烟气ph值在5-9之间。

所述湿式电除尘器的烟气排出口还设置有pm2.5浓度检测器；所述pm2.5浓度检测器与控制器数据信号连接用于检测pm2.5浓度值。所述自动控制系统还包括与所述pm2.5浓度监测器相连接的显示器用于显示经湿式电除尘器处理后的pm2.5浓度值；自动控制系统还包括报警器；控制器中内置有pm2.5浓度预设阈值；控制器根据接收到的pm2.5浓度监测值与pm2.5浓度预设阈值进行比较的结果，控制报警器是否发出报警音；当接收到的pm2.5浓度监测值小于pm2.5浓度预设阈值时，报警器不会发出报警音；反之，则发出报警音。所述报警器采用led灯光闪烁器或者扩音器；所述显示器为电子液晶显示器。所述自动控制系统还包括与控制器数据连接的无线发射模块、以及与远程监控中心数据连接的无线接收模块；无线发射模块与无线接收模块通过无线网络相互配合连接用于将控制器接收到的各个信号值远程发送至远程监控中心。所述无线网络为2g、3g、4g或者wifi网络。

本发明一种脱除燃煤锅炉烟气中复合污染物的装置的使用方法包括如下步骤：

1)系统开启前的准备

(1)、检查喷淋电动调节阀门、回收电动调节阀门处于关闭状态；

(2)、按照烟温降在1℃-30℃范围内，根据烟气实际情况提前设定好烟气冷凝系统的介质温度及流速；

(3)、根据烟气实际情况设置不同ph值的碱液箱,使中和处理后烟气ph值在5-9之间。

(4)、外接电控柜电源处于运行状态；

(5)、外接高压电控柜电源处于运行状态；

2)系统的启动

(1)、打开碱液喷淋系统的喷淋电动调节阀门，同时开启烟气冷凝系统；

(2)、高频电源送电并将内部空开合闸，通过电脑通讯调整输出电流，使电流缓慢提升，单次提高200ma,逐步升到额定电流，期间观察是否有闪络情况，如闪络持续不消，则关闭电除雾器系统的电动调节阀门，停止喷淋；或者停电检查阳极是否有异物存在；停止高频电源时，需将高频电源切换到接地档；

(3)、打开废水回收再利用系统的回收电动调节阀门；

3)脱除烟气复合污染物运行

烟气首先进入用碱液喷淋系统中，在碱液喷淋系统中，控制喷嘴的喷淋降低烟气温度，使烟气中的水分凝结，凝结过程中水雾滴与污染物凝并，同时碱液与烟气中的so3中和；经过碱液喷淋系统处理后的烟气进入烟气冷却系统中，进一步降低饱和烟气温度至1-30℃，使烟气中的水分凝结，凝结过程中水雾滴与污染物凝并；经过烟气冷凝系统处理产生的被凝并的水雾滴进入电除雾器系统中，将其与污染物混合物吸附脱除；在废水回收再利用系统中，将电除雾器系统收集的水用于湿法脱硫补充水进行回收再利用；

4)待烟气处理完毕后，停止整个装置的运行。

本发明采用物理降温形式，在入口设置碱溶液喷淋系统a及烟气冷凝系统b，使烟气降温冷凝同时系统喷出碱溶液雾滴又与烟气中的so3中和。烟气冷却器采用管式或板式，材质采用金属或非金属。通过烟气冷却器将饱和烟气温度大幅降低，使饱和烟气中的水分大量凝结，减少对大气排放污染物量；烟气中的so3与水结合形成硫酸，对烟道、烟囱及所有与之接触的设备具有严重的腐蚀破坏，排放到大气也会产生硫酸雨，所以本装置设置了碱溶液喷淋系统，喷出的碱雾滴于饱和烟气充分混合，so3被充分吸收。碱与so3具有很强的结合性，生成化学性质稳定的硫酸盐固体颗粒，硫酸盐固体颗粒和烟气中的水结合被除雾器捕集、脱除；本发明采用电除雾器系统c对能荷电的微细悬浮颗粒物(pm2.5粉尘、氧化钙等)、重金属(hg、as、se、pb、cr等)、有机污染物(硫酸盐、硝酸盐、铵盐和有机气溶胶、多环芳烃、二恶英等)、无机物的复合污染物有良好的脱除效果。所以，使用脱除烟气复合污染物装置同时具有联合脱除多种污染物的功能；本发明采用喷淋冲洗方式去除吸附在电除雾器阳极上的物质，没有振打装置，不会产生二次扬尘；本发明采用废水回收再利用系统d收集下来的水用作湿法脱硫的补充水，能够满足脱硫系统需用的水量，起到节水、环保的双重功效。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域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同物界定。