一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置及其方法
2023-05-11 04:22:31 2
一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置及其方法。裝置內部按照煙氣流動方向依次設置有雙相整流凝變系統、自動在線衝洗系統、陰極系統、剛性細顆粒物陽極收塵系統和集液槽。雙相整流凝變系統設置在煙氣入口處，為由縱向管道和橫向管道相互交叉連通形成的網格狀格柵，格柵設置為單層或者多層，管道內流動有冷卻介質，管道上設有冷卻介質進口和出口；自動在線衝洗系統包括依次連接的凹凸多孔收集槽、收集液儲罐、輸送泵、閥門和噴嘴；剛性細顆粒物陽極收塵系統位於噴嘴的下方，集液槽設置在淨化裝置的底部。本發明利用整流凝變系統大大改善了氣流分布的均勻性，通過水汽相變凝結，消除煙囪冒「白煙」現象，提高了整個裝置的捕集性能。
【專利說明】一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置及其方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置及其淨化方法，屬於電力行業環境保護領域。
【背景技術】
[0002]據統計，我國的燃煤電廠95%以上採用靜電除塵器。眾所周知，正常運行工況下除塵效率可達到99%，但是對於細顆粒煙塵去除能力非常有限。溼法脫硫塔後細顆粒煙塵和少量漿液霧化的超細液滴，使用現有除霧器根本不能捕捉，並隨煙氣進入淨煙道及煙囪；部分含超細漿液霧滴遷移過程中轉化為氣溶膠或凝聚成大霧滴，經煙?排放後形成「白煙」，甚至在廠區附近沉降形成「石膏雨」，也給周邊生態環境和居民生活帶來了不利影響。燃煤電站煙氣深度淨化技術可有效解決困擾電廠的煙塵不達標、石膏雨等難題，同時對前體汙染物包括三氧化硫、二氧化硫、氮氧化物及氨等和重金屬汞具有協同控制效果，具有重要的現實意義。
[0003]溼式電除塵器除塵原理與乾式除塵器除塵原理類似，溼式靜電除塵脫除的對象由粉塵和霧滴組成，由於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，首先由於水滴的存在對電極放電產生了影響，要形成發射離子，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壘成為發射電子。讓電極表面帶水是降低表面勢壘的一種有效措施。水覆蓋金屬表面後，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，後兩種界面的勢壘比前一種界面的勢壘低很多。這樣，金屬表面帶水後，將原來的高勢壘分解為兩種低勢壘，大大削弱表面勢壘對自由電子的阻礙作用，使電子易於發射。另外，水中的多種雜質離子在電場作用下，也易越過表面勢壘而成為發射離子。這些都改變了電極放電效果，使之能在低電壓下發生電暈放電。
[0004]一般而言，溼式靜電除塵器布置在溼法脫硫之後，由於燃煤電廠絕大部分已經安裝了溼式脫硫裝置，大多數電廠溼式靜電除塵項目屬於改造項目，受限於場地、空間等。如何優化煙氣在溼式靜電除塵裝置中的氣流分布，以降低系統的壓降是溼式靜電除塵技術中的難點。另外，溼式靜電除塵技術中涉及水衝洗系統，如何收集脫硫後溼煙氣中的水氣作為溼式靜電除塵裝置自動在線衝洗水源是該領域研究的熱點課題之一。
[0005]水汽相變原理是在過飽和蒸汽環境中，蒸汽以顆粒為凝結核發生相變凝結，首先經歷異質核化過程，在顆粒上生成液體晶核，之後蒸汽在核化顆粒表面發生相變凝結。在蒸汽相變凝結過程中，首先是最接近顆粒的蒸汽分子聚集在核化顆粒表面，使在顆粒表面區域內的蒸汽分子濃度降低，周圍高濃度區的蒸汽分子向該區域補充，促進凝結持續進行；同時，凝結潛熱使凝結液滴溫度升高，而熱量又會向氣體介質輸送，從而影響凝結過程。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為了克服現有技術中煙氣除塵裝置存在的不足，提供一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，將水衝洗系統、水收集系統和氣體分布整流系統集成於一體，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衝洗系統水源，提高了除塵性能，實現了自動在線衝洗的目的。本發明的另外一個目的是提供利用該裝置的淨化方法。
[0007]本發明裝置採用的具體技術方案如下:
[0008]一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，裝置內部按照煙氣流動方向依次設置有雙相整流凝變系統、自動在線衝洗系統、陰極系統、剛性細顆粒物陽極收塵系統和集液槽；所述雙相整流凝變系統設置在煙氣入口處，為由縱向管道和橫向管道相互交叉連通形成的網格狀格柵，格柵設置為單層或者多層，管道內流動有冷卻介質，管道上設有冷卻介質進口和冷卻介質出口 ；所述自動在線衝洗系統包括依次連接的凹凸多孔收集槽、收集液儲罐、輸送泵、閥門和噴嘴；所述剛性細顆粒物陽極收塵系統位於噴嘴的下方，所述集液槽設置在淨化裝置的底部。
[0009]所述雙相整流凝變系統的網格狀格柵採用固定梁固定在淨化裝置內；所述冷卻介質進口和冷卻介質出口處均設有閥門。
[0010]進一步地，所述橫向管道、縱向管道和固定梁的材質均為不鏽鋼材質。
[0011]所述剛性細顆粒物陽極收塵系統包括剛性收塵板和支撐梁，支撐梁位於剛性收塵板下方，並焊接在煙氣深度淨化裝置本體上。
[0012]進一步地，所述剛性收塵板呈階梯設置，其材質為不鏽鋼、玻璃鋼或者纖維織物。
[0013]所述凹凸多孔收集槽設置在網格狀格柵的下方，呈圓錐型，收集槽的斜板表面為凹凸結構，凸起的頂部設置煙氣導流通孔。
[0014]進一步地，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罐連接。
[0015]所述噴嘴的材質為不鏽鋼，多個噴嘴排列形成噴淋層。
[0016]本發明利用上述一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置的淨化方法，具體步驟包括:溼煙氣進入所述雙相整流凝變系統，煙氣在網格狀的整流格柵外部流動，均勻煙氣的流場分布，同時冷卻介質在整流格柵內部流動，煙氣中的水汽由於冷卻介質換熱，降低了煙氣溫度和水蒸氣飽和度，使得水蒸氣在細顆粒物表面相變凝聚，促進了細顆粒物的遷移運動；所述凹凸多孔收集槽收集凝聚的水汽作為自動在線衝洗系統的衝洗水源；氣流分布得到改善後的煙氣通過剛性細顆粒物陽極收塵系統，在收塵系統的陽極收塵板內，與陰極系統相連接的陰極線放電，使得煙氣中的水滴、煙塵和其他一些細顆粒物帶電，在電場力的作用下向陽極移動，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綜合處理，而淨煙氣通過淨煙道由煙?達標排放。
[0017]本發明相比現有技術具有如下優點:
[0018](I)本發明的雙相整流凝變系統使水汽在細顆粒物表面凝結，並同時產生熱泳和擴散泳作用，促進細顆粒的遷移運動，增加相互碰撞接觸機率，使0.1-1 μ m的氣溶膠態、液態或固態粒子凝聚長大，利於進一步提高細顆粒物、液滴、HC1、S03等汙染物的捕集的性能，大大節約了改造投資和維護運行成本，在實現煙塵超低排放的同時，解決多汙染物協同控制難題。
[0019](2)網格狀的雙相整流凝變系統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實現節水目的，消除煙囪冒「白煙」現象.
[0021](4)利用特殊結構的收集槽，將收集的水作為溼式靜電裝置的衝洗系統水來源，實現自動在線衝洗功能。
[0022](5)自動在線衝洗系統的水源來自雙相整流凝變系統，可以實現在不停機的條件下實現在線衝洗，防止陽極收塵板結垢。
[0023](6)本發明整個淨化方法流程簡單，淨化效果良好，可實際應用在各燃煤電站中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置的結構示意圖；
[0025]圖2為雙相整流凝變裝置的側視圖；
[0026]圖3為凹凸多孔收集槽的結構詳圖。
[0027]圖中:1-原煙氣，2-淨煙氣，3-雙相整流凝變裝置，4-陰極系統，5-剛性細顆粒物陽極收塵板，6-集液槽，7-淨煙道，8-自動在線衝洗裝置，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-收集液儲罐，15-輸送泵，16-煙氣導流通孔，17-收集槽斜板，18-收集液管道。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作進一步的描述:
[0029]如圖1所示，原煙氣I進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，呈多個相互整齊排列連通的網格格柵，格柵中間用固定梁12固定(見圖2所示)。冷卻介質在模塊化整流格柵內部流動，煙氣在整流格柵外部流動。煙氣在經過模塊化整流格柵裝置後，改善了煙氣氣流分布，使得煙氣分布達到理想效果。同時煙氣中的水汽由於冷卻介質換熱，在細顆粒物表面相變凝聚，促進了細顆粒物的遷移運動，提高了細顆粒物的捕集性能。通過凹凸多孔收集槽9收集凝聚的水汽作為自動在線衝洗裝置8的水源，實現了節水的目的。經過雙向整流凝變後的煙氣通過凹凸多孔收集槽9上面設置的煙氣導流通孔16(見圖3)進一步改善氣流分布，然後通過剛性細顆粒物陽極收塵板5，在剛性細顆粒物陽極收塵板5內，與陰極系統4相連接的陰極線放電，使得煙氣中的水滴、煙塵等細顆粒物帶電，在電場力的作用下向陽極移動，由靜電力被剛性細顆粒物陽極收塵板5捕集，集液槽6收集剛性細顆粒物收集裝置捕集的水滴和煙塵，淨煙氣2通過淨煙道7由煙?達標排放。
[0030]陰極系統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的結構如圖3所示，收集槽的斜板17表面為凹凸結構，凸起頂部設置煙氣導流通孔16，雙向整流凝變得到的水通過圓錐型收集槽斜板17匯流，再經過收集液管道18匯集於收集液儲罐14，經過雙向整流凝變後的煙氣經由煙氣導流通孔16進入剛性細顆粒物陽極收塵板5。
[0032]自動在線衝洗裝置8包括收集液儲罐14、水管、輸送泵15、噴嘴和閥門13_1，多個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罐14連接，收集液通過輸送泵15，經由閥門13-1輸送至噴淋層的噴嘴衝洗剛性細顆粒物陽極收塵板5。其中水管和噴嘴的材質採用雙相不鏽鋼2205。自動在線衝洗裝置8的水源來自雙相整流凝變裝置3，可以實現在不停機的條件下定期在線衝洗，防止剛性細顆粒物陽極收塵板5結垢。
[0033]剛性細顆粒物陽極收塵板5為剛性材質，可以為不鏽鋼、玻璃鋼或者纖維織物，抗腐蝕性好。正常運行時，剛性陽極收塵板5表面形成一層連續水膜，收集下來的煙塵隨水膜重力自流至下部集液槽6，實現在線清灰，從而使煙氣淨化。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綜合處理。
【權利要求】
1.一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，其特徵在於，裝置內部按照煙氣流動方向依次設置有雙相整流凝變系統、自動在線衝洗系統、陰極系統、剛性細顆粒物陽極收塵系統和集液槽；所述雙相整流凝變系統設置在煙氣入口處，為由縱向管道和橫向管道相互交叉連通形成的網格狀格柵，格柵設置為單層或者多層，管道內流動有冷卻介質，管道上設有冷卻介質進口和冷卻介質出口 ；所述自動在線衝洗系統包括依次連接的凹凸多孔收集槽、收集液儲罐、輸送泵、閥門和噴嘴；所述剛性細顆粒物陽極收塵系統位於噴嘴的下方，所述集液槽設置在淨化裝置的底部。
2.根據權利要求1所述的一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，其特徵在於，所述雙相整流凝變系統的網格狀格柵採用固定梁固定在淨化裝置內；所述冷卻介質進口和冷卻介質出口處均設有閥門。
3.根據權利要求2所述的一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，其特徵在於，所述橫向管道、縱向管道和固定梁的材質均為不鏽鋼材質。
4.根據權利要求1所述的一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，其特徵在於，所述剛性細顆粒物陽極收塵系統包括剛性收塵板和支撐梁，支撐梁位於剛性收塵板下方，並焊接在煙氣深度淨化裝置本體上。
5.根據權利要求4所述的一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，其特徵在於，所述剛性收塵板呈階梯設置，其材質為不鏽鋼、玻璃鋼或者纖維織物。
6.根據權利要求1所述的一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，其特徵在於，所述凹凸多孔收集槽設置在網格狀格柵的下方，呈圓錐型，收集槽的斜板表面為凹凸結構，凸起的頂部設置煙氣導流通孔。
7.根據權利要求6所述的一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，其特徵在於，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罐連接。
8.根據權利要求1所述的一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置，其特徵在於，所述噴嘴的材質為不鏽鋼，多個噴嘴排列形成噴淋層。
9.利用如權I所述一種用於大型燃煤電站煙氣深度淨化裝置的淨化方法，其特徵在於，具體步驟包括:溼煙氣進入所述雙相整流凝變系統，煙氣在網格狀的整流格柵外部流動，均勻煙氣的流場分布，同時冷卻介質在整流格柵內部流動，煙氣中的水汽由於冷卻介質換熱，降低了煙氣溫度和水蒸氣飽和度，使得水蒸氣在細顆粒物表面相變凝聚，促進了細顆粒物的遷移運動；所述凹凸多孔收集槽收集凝聚的水汽作為自動在線衝洗系統的衝洗水源；氣流分布得到改善後的煙氣通過剛性細顆粒物陽極收塵系統，在收塵系統的陽極收塵板內，與陰極系統相連接的陰極線放電，使得煙氣中的水滴、煙塵和其他一些細顆粒物帶電，在電場力的作用下向陽極移動，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綜合處理，而淨煙氣通過淨煙道由煙?達標排放。
【文檔編號】F23J15/00GK104384023SQ201410617916
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】劉建民, 薛建明, 柏源, 李忠華 申請人:國電科學技術研究院