技术领域
本发明涉及一种对湿烟气中PM10微米以下的微细污染物颗粒预先凝并后进高压
电场的湿式电除尘的工艺，属烟气深度净化技术领域。
背景技术：
10微米以下的微细颗粒物比表面积大、对有毒有机污染、重金属等等有害物质吸
附性强。这些颗粒物因为粒径较小，悬浮在大气中、不易扩散，对人体健康和大气环境质量
的影响很大。
工业锅炉燃烧排放源是PM10以下微细颗粒物的主要来源。随着新的《大气污染物
排放标准》(GB13271-2014)的颁布，燃煤锅炉烟尘排放浓度由原来的50mg/m3减少到30mg/
m3，重点地区减少到20mg/m3。面对新的要求更高的排尘浓度限值，燃煤锅炉的原有除尘设备
已经难以达到标准。
在目前各种新型除尘技术中，湿式电除尘是保证排放达标的有效技术手段。但是，
一些微细颗粒物电场力很难克服斯托克阻力，在高压电场区间富集至阳极区域的极板上，
降低湿式电除尘器的除尘效率。目前湿除效率仅60-80%，具有很大的提升的空间。
技术实现要素：
针对现有的湿式电除尘器对超细粉尘颗粒的除尘效率较低的不足，本发明提供一
种有预凝并功能的湿式电除尘器。
本发明通过以下技术方案实现：
一种具有预凝并功能的湿式电除尘器，该湿式电除尘器布置在脱硫吸收塔顶部，主要
包括湿式电除尘器和凝并换热器，湿式电除尘器设置于凝并换热器上方，湿式电除尘器主
要由阴极线、阴极框架、阴极吊挂和阳极组件组成，凝并换热器安装在吸收塔除雾器出口与
湿式电除尘器之间，且湿式电除尘器和凝并换热器的上方分别设有冲洗装置。
工作时，待处理烟气自下而上依次经过脱硫吸收塔、凝并换热器、湿式电除尘器，由烟
囱排出。
本发明的进一步设计在于：
凝并换热器采用煨弯而成的蛇型管束结构，蛇型管束的入口和出口均连接至联箱，联
箱与开式水箱通过母管连接。
蛇型管束和联箱的材质为TA2，二者通过管道固定，TA2材质有助于增强表面换热，
同时也适应湿除强腐蚀性的烟气条件。
凝并换热器采用上、下两层蛇型管束错位布置，烟气扰流掠过管壁时受到扰动，增
强换热效果。由于烟气和管壁之间存在温度差，烟气中的水冷凝析出粘附到微细粉尘，微细
粉尘就变成带晶核的液滴。
蛇型的管束的规格为φ8～12×1（壁厚）mm，层内管间距为30～40mm，层间距为40
～60mm。
工作时，10微米以下的粉尘被冷凝液滴包覆后的粒径增长到20微米以上，比电阻
下降至1010Ω.cm，凝并后的粉尘物理特性处于湿式电除尘器的最佳工作区间。
湿式电除尘器阳极组件的阳极为正六边形管束，六边形的内切圆直径为300～
400mm，长度为3～5m。基体材质为乙烯基玻璃钢，内表面衬导电的碳纤维布。
湿式电除尘的阴极线采用高效的六针管状线，阴极框架通过顶部侧吊的四个绝缘
瓷拉杆与支撑面固定，绝缘瓷拉杆的绝缘段带有内加热装置，确保绝缘电阻大于1GΩ。
本发明相比现有技术具有如下优点：
(1)本发明在湿式电除尘器入口增加凝并换热器，对烟气进行换热降温，冷凝析出的
雾滴裹挟微细粉尘颗粒凝长大为大颗粒雾滴，大颗粒雾滴在高压静电场中的荷电量增加，
更容易沿着电力线指向迁移，从而提高湿式电除尘器的除尘除雾的效率，减少微细粉尘逃
逸率。
（2）烟气经过本发明的凝并换热器后液滴浓度增加，可提高湿式电除尘的二次电
压值10-15%，有助于湿除效率提高10%。
(3)本发明的凝并换热器由交替布置的TA2蛇形管束组成，TA2材质导热性能优于
非金属耐腐材料，同等换热量的换热面积要下降30～50%，整个装置的体积要相对小。交替
错位排列组成的管束，使得烟气均流分散，烟气在凝并换热器上、下层错位排列的蛇型管束
穿梭绕行，并配合外部冷却介质的通入，能够精确控制饱和烟气的饱和凝并度，使烟气降温
1～3℃。
(4)本发明的湿式电除尘器阴极构造为四点悬吊的鸟笼模型，相比传统的阴极自
重减轻30%以上，构造形式简洁轻巧。阴极上部框架与绝缘吊杆相连，刚性管状极线作为竖
筋，下部悬浮定位框架为底座。在烟气流速4～6米/秒时，电场的二次数值稳定。
(5)本发明的凝并换热器和湿式电除尘器上方设喷淋冲洗管路，定期对湿式电除
尘器阳极和凝并换热器的管束进行冲洗，冲洗水落入下部吸收塔可以直接作为补水，不新
增排出污染物。
（6）本发明能够高效脱除微细颗粒物及气溶胶，全面解决烟尘、石膏雨、气溶胶、
SO3等各种污染物问题，尤其是在中小规模烟气量的工业锅炉和石化行业。
附图说明
图1为带有预凝并的湿式电除尘器立面结构示意图。
图2为凝并换热器的湿式电除尘器平面布置图。
图3为凝并换热器的湿式电除尘器平面布置图。
图4为凝并换热器管束阵列示意图。
图5为凝并换热器除尘原理示意图。
图中标记：
1、凝并换热器；2、阴极下部框架；3、阴极线；4、阴极上部框架；5、阴极吊挂；6、喷淋冲
洗管；7、阳极组件；8、外部水箱。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示，本发明具有预凝并功能的湿式电除尘器布置在脱硫吸收塔顶部（图中仅
给出吸收塔顶部结构），主要包括湿式电除尘器、凝并换热器1、外部水箱8和喷淋装置。湿式
电除尘器设置于凝并换热器1上方，湿式电除尘器主要由阴极下部框架2、阴极线3、阴极上
部框架4、阴极吊挂5和阳极组件7组成，凝并换热器1安装在吸收塔除雾器出口与湿式电除
尘器之间，且湿式电除尘器和凝并换热器的上方分别设有冲洗装置，冲洗装置包括冲洗喷
嘴和喷淋冲洗管6。外部水箱8与凝并换热器的联箱连接。
如图2、图3、图4所示，凝并换热器1采用煨弯而成的蛇型管束，蛇型管束的入口和
出口均连接至联箱，联箱与外部水箱8通过母管连接。图中，凝并换热器1采用上、下两层蛇
型管束错位布置结构方式。图4中波浪线代表气流流动，箭头表求气流由下至上。
蛇型管束的规格为φ8～12×1mm，层内管间距为30～40mm，层间距为40～60mm。
阳极组件的阳极是正六边形管束，六边形的内切圆直径为300～400mm，长度为3～5m。阳极
基体材质为乙烯基玻璃钢，内表面衬导电的碳纤维布。湿式电除尘的阴极线采用高效的六
针管状线，阴极框架通过顶部侧吊的四个绝缘瓷拉杆与支撑面固定，绝缘瓷拉杆的绝缘段
带有内加热装置。
本发明湿式电除尘器布置于脱硫吸收塔顶部，经过本发明装置后烟气中剩余的
PM10以下微细粉尘和雾滴被去除。
在煤粉锅炉排出的烟气经过脱硝、除尘和湿法脱硫后剩余的污染物以雾滴、PM10
以下的微细粉尘和吸收塔逃逸的石膏为主。这些污染物浓度低、颗粒细、危害大。烟气直接
进入湿式电除尘器，除尘效率只能有50～70%，如果采用本发明的具有预凝并湿式电除尘
器，烟气先经过TA2蛇形管束组成的凝并换热器，烟气中过饱和水冷凝析出，将细微粉尘包
裹其中（原理如图5所示），雾滴的粒径在20微米以上，荷电量也远远大于单一的粉尘颗粒。
这些包裹粉尘的雾滴进入高压电场后瞬间荷电吸附到极板上，实现高效捕集。本发明的湿
式电除尘器在入口浓度50mg/Nm3时，出口粉尘浓度可以小于5mg/Nm3。
实施例二：
石油炼化行业使用的氧化铝催化剂是采用高温焙烧工艺制造，制造过程中会有少量的
氧化铝粉末逃逸，氧化铝粉末不能荷电并且粒径小于10微米，烟气直接进入湿式电除尘器，
由于氧化铝自身特性限制，除尘效率仅能达到30～50%。但烟气经过本发明具有凝并换热器
的湿式电除尘器后，烟温下降1～3℃，气相水冷凝析出变成雾滴，多孔特性的氧化铝粉末与
之凝并，不仅粒径增大至40微米以上，而且荷电性能因表面的包裹的冷凝水而提高数十倍。
凝并后的氧化铝粉末颗粒进入电场后被迅速捕集，捕集的氧化铝粉末可以继续回炉利用，
取得环保和经济双重效益。