一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置及其方法。裝置內(nèi)部按照煙氣流動(dòng)方向依次設(shè)置有雙相整流凝變系統(tǒng)、自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)和集液槽。雙相整流凝變系統(tǒng)設(shè)置在煙氣入口處，為由縱向管道和橫向管道相互交叉連通形成的網(wǎng)格狀格柵，格柵設(shè)置為單層或者多層，管道內(nèi)流動(dòng)有冷卻介質(zhì)，管道上設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口和出口；自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)包括依次連接的凹凸多孔收集槽、收集液儲(chǔ)罐、輸送泵、閥門和噴嘴；剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)位于噴嘴的下方，集液槽設(shè)置在凈化裝置的底部。本發(fā)明利用整流凝變系統(tǒng)大大改善了氣流分布的均勻性，通過水汽相變凝結(jié)，消除煙囪冒“白煙”現(xiàn)象，提高了整個(gè)裝置的捕集性能。
【專利說明】一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置及其凈化方法，屬于電力行業(yè)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的燃煤電廠95%以上采用靜電除塵器。眾所周知，正常運(yùn)行工況下除塵效率可達(dá)到99%，但是對(duì)于細(xì)顆粒煙塵去除能力非常有限。濕法脫硫塔后細(xì)顆粒煙塵和少量漿液霧化的超細(xì)液滴，使用現(xiàn)有除霧器根本不能捕捉，并隨煙氣進(jìn)入凈煙道及煙囪；部分含超細(xì)漿液霧滴遷移過程中轉(zhuǎn)化為氣溶膠或凝聚成大霧滴，經(jīng)煙?排放后形成“白煙”，甚至在廠區(qū)附近沉降形成“石膏雨”，也給周邊生態(tài)環(huán)境和居民生活帶來了不利影響。燃煤電站煙氣深度凈化技術(shù)可有效解決困擾電廠的煙塵不達(dá)標(biāo)、石膏雨等難題，同時(shí)對(duì)前體污染物包括三氧化硫、二氧化硫、氮氧化物及氨等和重金屬汞具有協(xié)同控制效果，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]濕式電除塵器除塵原理與干式除塵器除塵原理類似，濕式靜電除塵脫除的對(duì)象由粉塵和霧滴組成，由于霧滴與粉塵的物理特性存在差別，其工作原理也有所差異。從原理上來講，首先由于水滴的存在對(duì)電極放電產(chǎn)生了影響，要形成發(fā)射離子，金屬電極中的自由電子必須獲得足夠的能量，才能克服電離能而越過表面勢(shì)壘成為發(fā)射電子。讓電極表面帶水是降低表面勢(shì)壘的一種有效措施。水覆蓋金屬表面后，將原來的“金屬一空氣”界面分割成“金屬一水”界面和“水一空氣”界面，后兩種界面的勢(shì)壘比前一種界面的勢(shì)壘低很多。這樣，金屬表面帶水后，將原來的高勢(shì)壘分解為兩種低勢(shì)壘，大大削弱表面勢(shì)壘對(duì)自由電子的阻礙作用，使電子易于發(fā)射。另外，水中的多種雜質(zhì)離子在電場作用下，也易越過表面勢(shì)壘而成為發(fā)射離子。這些都改變了電極放電效果，使之能在低電壓下發(fā)生電暈放電。
[0004]一般而言，濕式靜電除塵器布置在濕法脫硫之后，由于燃煤電廠絕大部分已經(jīng)安裝了濕式脫硫裝置，大多數(shù)電廠濕式靜電除塵項(xiàng)目屬于改造項(xiàng)目，受限于場地、空間等。如何優(yōu)化煙氣在濕式靜電除塵裝置中的氣流分布，以降低系統(tǒng)的壓降是濕式靜電除塵技術(shù)中的難點(diǎn)。另外，濕式靜電除塵技術(shù)中涉及水沖洗系統(tǒng)，如何收集脫硫后濕煙氣中的水氣作為濕式靜電除塵裝置自動(dòng)在線沖洗水源是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題之一。
[0005]水汽相變?cè)硎窃谶^飽和蒸汽環(huán)境中，蒸汽以顆粒為凝結(jié)核發(fā)生相變凝結(jié)，首先經(jīng)歷異質(zhì)核化過程，在顆粒上生成液體晶核，之后蒸汽在核化顆粒表面發(fā)生相變凝結(jié)。在蒸汽相變凝結(jié)過程中，首先是最接近顆粒的蒸汽分子聚集在核化顆粒表面，使在顆粒表面區(qū)域內(nèi)的蒸汽分子濃度降低，周圍高濃度區(qū)的蒸汽分子向該區(qū)域補(bǔ)充，促進(jìn)凝結(jié)持續(xù)進(jìn)行；同時(shí)，凝結(jié)潛熱使凝結(jié)液滴溫度升高，而熱量又會(huì)向氣體介質(zhì)輸送，從而影響凝結(jié)過程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中煙氣除塵裝置存在的不足，提供一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，將水沖洗系統(tǒng)、水收集系統(tǒng)和氣體分布整流系統(tǒng)集成于一體，能改善氣流分布的均勻性，利用水汽相變收集煙氣中的水作為在線沖洗系統(tǒng)水源，提高了除塵性能，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)在線沖洗的目的。本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供利用該裝置的凈化方法。
[0007]本發(fā)明裝置采用的具體技術(shù)方案如下:
[0008]一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，裝置內(nèi)部按照煙氣流動(dòng)方向依次設(shè)置有雙相整流凝變系統(tǒng)、自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)和集液槽；所述雙相整流凝變系統(tǒng)設(shè)置在煙氣入口處，為由縱向管道和橫向管道相互交叉連通形成的網(wǎng)格狀格柵，格柵設(shè)置為單層或者多層，管道內(nèi)流動(dòng)有冷卻介質(zhì)，管道上設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口 ；所述自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)包括依次連接的凹凸多孔收集槽、收集液儲(chǔ)罐、輸送泵、閥門和噴嘴；所述剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)位于噴嘴的下方，所述集液槽設(shè)置在凈化裝置的底部。
[0009]所述雙相整流凝變系統(tǒng)的網(wǎng)格狀格柵采用固定梁固定在凈化裝置內(nèi)；所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口處均設(shè)有閥門。
[0010]進(jìn)一步地，所述橫向管道、縱向管道和固定梁的材質(zhì)均為不銹鋼材質(zhì)。
[0011]所述剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)包括剛性收塵板和支撐梁，支撐梁位于剛性收塵板下方，并焊接在煙氣深度凈化裝置本體上。
[0012]進(jìn)一步地，所述剛性收塵板呈階梯設(shè)置，其材質(zhì)為不銹鋼、玻璃鋼或者纖維織物。
[0013]所述凹凸多孔收集槽設(shè)置在網(wǎng)格狀格柵的下方，呈圓錐型，收集槽的斜板表面為凹凸結(jié)構(gòu)，凸起的頂部設(shè)置煙氣導(dǎo)流通孔。
[0014]進(jìn)一步地，所述收集槽的出口通過具有一定傾斜角度的水管與收集液儲(chǔ)罐連接。
[0015]所述噴嘴的材質(zhì)為不銹鋼，多個(gè)噴嘴排列形成噴淋層。
[0016]本發(fā)明利用上述一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置的凈化方法，具體步驟包括:濕煙氣進(jìn)入所述雙相整流凝變系統(tǒng)，煙氣在網(wǎng)格狀的整流格柵外部流動(dòng)，均勻煙氣的流場分布，同時(shí)冷卻介質(zhì)在整流格柵內(nèi)部流動(dòng)，煙氣中的水汽由于冷卻介質(zhì)換熱，降低了煙氣溫度和水蒸氣飽和度，使得水蒸氣在細(xì)顆粒物表面相變凝聚，促進(jìn)了細(xì)顆粒物的遷移運(yùn)動(dòng)；所述凹凸多孔收集槽收集凝聚的水汽作為自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)的沖洗水源；氣流分布得到改善后的煙氣通過剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)，在收塵系統(tǒng)的陽極收塵板內(nèi)，與陰極系統(tǒng)相連接的陰極線放電，使得煙氣中的水滴、煙塵和其他一些細(xì)顆粒物帶電，在電場力的作用下向陽極移動(dòng)，由靜電力被陽極收塵板捕集，陽極收塵板表面形成一層連續(xù)水膜，收集下來的煙塵隨水膜重力自流至下部集液槽，集液槽將收集液通過地溝或者地坑液下泵排至廢水處理系統(tǒng)綜合處理，而凈煙氣通過凈煙道由煙?達(dá)標(biāo)排放。
[0017]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018](I)本發(fā)明的雙相整流凝變系統(tǒng)使水汽在細(xì)顆粒物表面凝結(jié)，并同時(shí)產(chǎn)生熱泳和擴(kuò)散泳作用，促進(jìn)細(xì)顆粒的遷移運(yùn)動(dòng)，增加相互碰撞接觸幾率，使0.1-1 μ m的氣溶膠態(tài)、液態(tài)或固態(tài)粒子凝聚長大，利于進(jìn)一步提高細(xì)顆粒物、液滴、HC1、S03等污染物的捕集的性能，大大節(jié)約了改造投資和維護(hù)運(yùn)行成本，在實(shí)現(xiàn)煙塵超低排放的同時(shí)，解決多污染物協(xié)同控制難題。
[0019](2)網(wǎng)格狀的雙相整流凝變系統(tǒng)大大改善了氣流分布的均勻性。
[0020](3)巧妙利用水汽相變技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)水目的，消除煙囪冒“白煙”現(xiàn)象.
[0021](4)利用特殊結(jié)構(gòu)的收集槽，將收集的水作為濕式靜電裝置的沖洗系統(tǒng)水來源，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線沖洗功能。
[0022](5)自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)的水源來自雙相整流凝變系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在不停機(jī)的條件下實(shí)現(xiàn)在線沖洗，防止陽極收塵板結(jié)垢。
[0023](6)本發(fā)明整個(gè)凈化方法流程簡單，凈化效果良好，可實(shí)際應(yīng)用在各燃煤電站中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為雙相整流凝變裝置的側(cè)視圖；
[0026]圖3為凹凸多孔收集槽的結(jié)構(gòu)詳圖。
[0027]圖中:1-原煙氣，2-凈煙氣，3-雙相整流凝變裝置，4-陰極系統(tǒng)，5-剛性細(xì)顆粒物陽極收塵板，6-集液槽，7-凈煙道，8-自動(dòng)在線沖洗裝置，9-凹凸多孔收集槽，10-縱向管道，11-橫向管道，12-中間固定梁，13-1閥門，13-2閥門，14-收集液儲(chǔ)罐，15-輸送泵，16-煙氣導(dǎo)流通孔，17-收集槽斜板，18-收集液管道。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
[0029]如圖1所示，原煙氣I進(jìn)入雙相整流凝變裝置3，雙相整流凝變裝置3由縱向管道10和橫向管道11相互交叉連接固定，呈多個(gè)相互整齊排列連通的網(wǎng)格格柵，格柵中間用固定梁12固定(見圖2所示)。冷卻介質(zhì)在模塊化整流格柵內(nèi)部流動(dòng)，煙氣在整流格柵外部流動(dòng)。煙氣在經(jīng)過模塊化整流格柵裝置后，改善了煙氣氣流分布，使得煙氣分布達(dá)到理想效果。同時(shí)煙氣中的水汽由于冷卻介質(zhì)換熱，在細(xì)顆粒物表面相變凝聚，促進(jìn)了細(xì)顆粒物的遷移運(yùn)動(dòng)，提高了細(xì)顆粒物的捕集性能。通過凹凸多孔收集槽9收集凝聚的水汽作為自動(dòng)在線沖洗裝置8的水源，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水的目的。經(jīng)過雙向整流凝變后的煙氣通過凹凸多孔收集槽9上面設(shè)置的煙氣導(dǎo)流通孔16(見圖3)進(jìn)一步改善氣流分布，然后通過剛性細(xì)顆粒物陽極收塵板5，在剛性細(xì)顆粒物陽極收塵板5內(nèi)，與陰極系統(tǒng)4相連接的陰極線放電，使得煙氣中的水滴、煙塵等細(xì)顆粒物帶電，在電場力的作用下向陽極移動(dòng)，由靜電力被剛性細(xì)顆粒物陽極收塵板5捕集，集液槽6收集剛性細(xì)顆粒物收集裝置捕集的水滴和煙塵，凈煙氣2通過凈煙道7由煙?達(dá)標(biāo)排放。
[0030]陰極系統(tǒng)4主要包括陰極線、上下部的吊掛裝置、絕緣箱。
[0031]凹凸多孔收集槽9的結(jié)構(gòu)如圖3所示，收集槽的斜板17表面為凹凸結(jié)構(gòu)，凸起頂部設(shè)置煙氣導(dǎo)流通孔16，雙向整流凝變得到的水通過圓錐型收集槽斜板17匯流，再經(jīng)過收集液管道18匯集于收集液儲(chǔ)罐14，經(jīng)過雙向整流凝變后的煙氣經(jīng)由煙氣導(dǎo)流通孔16進(jìn)入剛性細(xì)顆粒物陽極收塵板5。
[0032]自動(dòng)在線沖洗裝置8包括收集液儲(chǔ)罐14、水管、輸送泵15、噴嘴和閥門13_1，多個(gè)噴嘴排列形成噴淋層，凹凸多孔收集槽9的出口為傾斜一定角度的水管與收集液儲(chǔ)罐14連接，收集液通過輸送泵15，經(jīng)由閥門13-1輸送至噴淋層的噴嘴沖洗剛性細(xì)顆粒物陽極收塵板5。其中水管和噴嘴的材質(zhì)采用雙相不銹鋼2205。自動(dòng)在線沖洗裝置8的水源來自雙相整流凝變裝置3，可以實(shí)現(xiàn)在不停機(jī)的條件下定期在線沖洗，防止剛性細(xì)顆粒物陽極收塵板5結(jié)垢。
[0033]剛性細(xì)顆粒物陽極收塵板5為剛性材質(zhì)，可以為不銹鋼、玻璃鋼或者纖維織物，抗腐蝕性好。正常運(yùn)行時(shí)，剛性陽極收塵板5表面形成一層連續(xù)水膜，收集下來的煙塵隨水膜重力自流至下部集液槽6，實(shí)現(xiàn)在線清灰，從而使煙氣凈化。集液槽6將收集液通過地溝或者地坑液下泵排至廢水處理系統(tǒng)綜合處理。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，其特征在于，裝置內(nèi)部按照煙氣流動(dòng)方向依次設(shè)置有雙相整流凝變系統(tǒng)、自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)和集液槽；所述雙相整流凝變系統(tǒng)設(shè)置在煙氣入口處，為由縱向管道和橫向管道相互交叉連通形成的網(wǎng)格狀格柵，格柵設(shè)置為單層或者多層，管道內(nèi)流動(dòng)有冷卻介質(zhì)，管道上設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口 ；所述自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)包括依次連接的凹凸多孔收集槽、收集液儲(chǔ)罐、輸送泵、閥門和噴嘴；所述剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)位于噴嘴的下方，所述集液槽設(shè)置在凈化裝置的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，其特征在于，所述雙相整流凝變系統(tǒng)的網(wǎng)格狀格柵采用固定梁固定在凈化裝置內(nèi)；所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口處均設(shè)有閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，其特征在于，所述橫向管道、縱向管道和固定梁的材質(zhì)均為不銹鋼材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，其特征在于，所述剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)包括剛性收塵板和支撐梁，支撐梁位于剛性收塵板下方，并焊接在煙氣深度凈化裝置本體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，其特征在于，所述剛性收塵板呈階梯設(shè)置，其材質(zhì)為不銹鋼、玻璃鋼或者纖維織物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，其特征在于，所述凹凸多孔收集槽設(shè)置在網(wǎng)格狀格柵的下方，呈圓錐型，收集槽的斜板表面為凹凸結(jié)構(gòu)，凸起的頂部設(shè)置煙氣導(dǎo)流通孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，其特征在于，所述收集槽的出口通過具有一定傾斜角度的水管與收集液儲(chǔ)罐連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置，其特征在于，所述噴嘴的材質(zhì)為不銹鋼，多個(gè)噴嘴排列形成噴淋層。
9.利用如權(quán)I所述一種用于大型燃煤電站煙氣深度凈化裝置的凈化方法，其特征在于，具體步驟包括:濕煙氣進(jìn)入所述雙相整流凝變系統(tǒng)，煙氣在網(wǎng)格狀的整流格柵外部流動(dòng)，均勻煙氣的流場分布，同時(shí)冷卻介質(zhì)在整流格柵內(nèi)部流動(dòng)，煙氣中的水汽由于冷卻介質(zhì)換熱，降低了煙氣溫度和水蒸氣飽和度，使得水蒸氣在細(xì)顆粒物表面相變凝聚，促進(jìn)了細(xì)顆粒物的遷移運(yùn)動(dòng)；所述凹凸多孔收集槽收集凝聚的水汽作為自動(dòng)在線沖洗系統(tǒng)的沖洗水源；氣流分布得到改善后的煙氣通過剛性細(xì)顆粒物陽極收塵系統(tǒng)，在收塵系統(tǒng)的陽極收塵板內(nèi)，與陰極系統(tǒng)相連接的陰極線放電，使得煙氣中的水滴、煙塵和其他一些細(xì)顆粒物帶電，在電場力的作用下向陽極移動(dòng)，由靜電力被陽極收塵板捕集，陽極收塵板表面形成一層連續(xù)水膜，收集下來的煙塵隨水膜重力自流至下部集液槽，集液槽將收集液通過地溝或者地坑液下泵排至廢水處理系統(tǒng)綜合處理，而凈煙氣通過凈煙道由煙?達(dá)標(biāo)排放。
【文檔編號(hào)】F23J15/00GK104384023SQ201410617916
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】劉建民, 薛建明, 柏源, 李忠華 申請(qǐng)人:國電科學(xué)技術(shù)研究院