基於電袋除塵器去除煙氣中汞及三氧化硫的裝置的製作方法
2023-04-26 01:11:36 3
本實用新型涉及除塵技術領域，特別涉及一種基於電袋除塵器去除煙氣中汞及三氧化硫的裝置。
背景技術：
隨著現代工業的迅速發展，尤其是燃煤電廠、冶金、礦山、水泥、及化工、鑄造等工業的發展，造成了我國大氣的嚴重汙染，因此也制約了我國經濟的發展。其中，燃煤電廠造成的環境汙染成為當今亟待解決和控制的首要問題之一。
燃煤電廠所排放的汙染物主要有煙塵、SOX、NOX、汞及其化合物等。其中SO3的存在會導致電廠設備的腐蝕、煙氣不透明度的增加、酸雨的形成等問題。排放到大氣中後更會導致呼吸道疾病。而汞作為一種有毒重金屬的危害更大，中毒後會引起腎衰竭、損害神經系統等嚴重的後果。儘管SO3與汞造成的汙染問題已經逐漸開始受到人們的重視，但目前國內針對燃煤電廠中SO3和汞的減排技術較少。
現有技術中電袋除塵器常使用活性炭加強對汞的吸附作用，雖然也一定會對SO3具有吸附脫除作用。但是活性炭對於SO3的吸附作用為比較弱的物理吸附，活性炭被噴入煙道中後，與煙氣的混合時間不長，僅僅物理吸附不一定能使SO3的排放濃度降低至較低水平。同時，活性炭的噴入，更會導致SO3在濾袋上富集，從而減少濾袋壽命。並且活性炭的使用成本比較高。
並且，活性炭本身的吸附能力是一定的，而SO3和汞同樣都具有較強的被吸附能力，會產生吸附競爭現象。對於高硫煤種，煙氣中的SO3含量較高，更加容易被活性炭吸附，這樣必須噴入更多的活性炭來保證脫汞效率，大大提高了脫汞的成本。同時，更多的SO3將富集在濾袋上，可能造成濾袋腐蝕、破損現象的發生，這導致傳統的電袋除塵器不適用於高硫煤種。
因此，有必要優化現有電袋除塵器技術，提高電袋除塵器對SO3、汞等不同種類汙染物的脫除效率，擴大電袋除塵器的適用範圍，打破現有的電袋除塵器技術局限，同時降低工業成本，以符合現代工業經濟節能環保的要求。
技術實現要素：
本實用新型提供一種基於電袋除塵器去除煙氣中汞及三氧化硫的裝置，包括電袋除塵器，還包括以下部件：
廢水處理裝置，用於去除由脫硫塔流出的脫硫廢水中的重金屬鹽及懸浮物，並將脫硫廢水的ph值調節至鹼性；
霧化器，具有用於將經廢水處理裝置後的脫硫廢水霧化的噴嘴，所述霧化器的噴嘴設置於連通所述電袋除塵器的煙氣進口的煙道內部，經霧化後的顆粒在進入電袋除塵器的袋區之前完全蒸發。
本文中將脫硫廢水的ph值調節至鹼性，然後再將脫硫廢水噴至煙道內部，鹼性的脫硫廢水蒸乾析出的氯鹽與氫氧化物在煙道中與煙氣中SO3等酸性物質和汞元素進行充分接觸，氯鹽可以將單質汞轉化為氧化態汞，提高汞的脫除效率，氫氧化物可以與SO3等酸性物質反應生成硫酸鹽，提高SO3的脫除效率。並且部分霧化顆粒與煙氣中的飛灰顆粒碰撞，迅速蒸發後析出結晶鹽和氫氧化物附著在飛灰顆粒上，使飛灰的比電阻降低，可提高電袋除塵器的除塵效率。
附著在飛灰上的氯鹽和氫氧化物可在原本物理吸附的基礎上，增加對汞和SO3更穩定高效的化學吸附，提高飛灰對汞以及SO3的結合能力，進而飛灰被除塵濾袋捕集，汞與SO3也被脫除。
部分液滴在噴出後，會與不同的細微顆粒如PM2.5發生多次碰撞，碰撞後，廢水液滴會與這些細微飛灰顆粒結合在一起，當液滴迅速蒸乾後，這些細微飛灰將會凝並在一起，變為較大的飛灰顆粒，從而更容易被電袋除塵器捕集。隨後，吸附了汞與SO3的飛灰和廢水液滴蒸乾後析出的結晶大部分在電區被脫除，另一部分在電區荷電後進入袋區，被濾袋與濾袋外已荷電的粉塵層阻隔在外，與原有的粉塵層結合形成新的蓬鬆的粉塵層，新的粉塵層上由於具有氯鹽、氫氧化物和較大的比表面積，較強的物理吸附和化學吸附的能力可以使其作為最後一層「過濾膜」，來降低汞、SO3、PM2.5等各種汙染物的排放。袋區的清灰周期較長，這意味著氯鹽與氫氧化物可以得到更有效的利用。
與此同時，這些粉塵上都攜帶有氫氧化物，這些氫氧化物可以與SO3進行中和反應，從而防止濾袋被SO3腐蝕，延長濾袋的壽命。煙氣中的氫氧化物與SO3反應後生成的硫酸鹽對於汞和SO3也具有較強的吸附作用。廢水蒸乾後的產物大部分都已隨飛灰被電區與袋區捕集，因此，脫硫廢水噴回煙道中不會對脫硫塔的運行產生影響，造成氯的富集現象。並且，煙道中的脫硫廢水霧化顆粒在進入袋區之前完全蒸發，不會產生糊袋現象。
該方法可使脫硫廢水與電袋除塵器完美結合，電袋除塵器在保證氯鹽不會再進入脫硫塔的前提下，將脫硫廢水噴入煙道後較大的提高了電袋除塵器中飛灰與多汙染物的結合能力，同時又利用電袋除塵器中袋區除塵的特點，大大提高脫除汞、SO3、PM2.5等汙染物的效率及穩定性，使電袋除塵器在脫除多汙染物的過程中減少活性炭的噴入量甚至不噴入活性炭，即可完成多汙染物的高效、穩定脫除。同時，該方法解決了現有的電袋除塵器脫汞效率不穩定以及脫汞成本較高的問題，還可有效保護濾袋，延長濾袋壽命。
可選的，所述廢水處理裝置包括以下部件：
反應池，設置於所述脫硫塔的下遊，盛裝有與脫硫廢水中重金屬鹽反應並生成沉澱的鹼性溶液，經所述反應池的脫硫廢水的ph值範圍為：8-9；
澄清池，用於過濾脫硫廢水經所述反應池所產生的懸浮物，以獲得澄清的脫硫廢水；
PH調節池，設置於所述澄清池的下遊、所述霧化器的上遊，所述PH調節池內盛裝有PH值調節物質，由所述澄清池流出的脫硫廢水流經所述PH調節池進行PH值調節。
可選的，所述PH值調節物質為氧化鈣，並且經所述氧化鈣調節後脫硫廢水的ph值的範圍為：11-12。
可選的，所述反應池中盛裝的鹼性溶液為氫氧化鈣與可溶無機鹽的混合溶液。
可選的，所述霧化器的霧化角範圍0°至60°，所述噴嘴並列設置形成蒸發區，所述蒸發區平面垂直煙氣流動方向，所述噴嘴的噴射方向沿煙氣流動方向。
可選的，經所述霧化器噴嘴噴出的霧化顆粒粒徑尺寸小於或者等於50μm，並且所述噴嘴位於煙道遠離所述電袋除塵器的端部。
附圖說明
圖1為具體實施方式中去除煙氣中汞及三氧化硫的裝置示意圖；
圖2為具體實施方式中去除煙氣中汞及三氧化硫的控制方法流程圖。
圖1中：
PH調節池1、澄清池2、反應池3、煙囪4、脫硫塔5、尾部煙道6、除塵濾袋區7、前級電場區8、霧化器9、煙道10。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，下面結合控制方法、裝置、說明書附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。
請一併參看圖1，圖1為具體實施方式中基於電袋除塵器去除煙氣中汞及三氧化硫的裝置示意圖。
本實用新型提供了一種基於電袋除塵器去除煙氣中汞及三氧化硫的裝置，包括電袋除塵器，脫硫塔5。電袋除塵器包括前級電場區8、除塵濾袋區7，前級電場區8設置有陽極板、陰極，陰極用於對煙氣中的顆粒進行荷電，陽極板主要作用為與陰極形成電場，並起收塵作用。
除塵濾袋區7位於前級電場區8之後，設置有按一定規則排列的濾袋。通常除塵濾袋區7與前級電場區8之間還設置有中間過渡區，前級電場區8之前設置有進口喇叭，煙氣自進口喇叭進入電袋除塵器的殼體內部，依次經前級電場區8、中間過渡區、除塵濾袋區7流至電袋除塵器的煙氣出口，經煙氣出口進入外部管路。當然，通常除塵濾袋區7頂部還設置有淨氣室，除塵濾袋區7的煙氣經淨氣室淨化後再由煙氣出口流出。
其中除塵濾袋區7可以為一級除塵袋，也可以設置多級除塵袋。
本文中脫硫塔5的內部結構、工作原理可以與現有技術相同，在此不做重點介紹。脫硫塔5可以設置於電袋除塵器的下遊，煙氣經過電袋除塵器後進入脫硫塔5內部，脫硫塔5對煙氣內部的二氧化硫進行清除。
本文中的去除煙氣中三氧化硫的裝置還進一步包括廢水處理裝置和霧化器9，廢水處理裝置用於去除脫硫塔5流出的脫硫廢水中的重金屬鹽與懸浮物，並將脫硫廢水的ph值調節至鹼性。其中廢水處理裝置具體又可以進一步包括反應池3、澄清池2，反應池3設置於所述脫硫塔5的下遊，盛裝有與脫硫廢水中重金屬鹽反應並生成沉澱的鹼性溶液，經所述反應池3的脫硫廢水的ph值範圍為：8-9。鹼性溶液可以為氫氧化鈣與可溶無機鹽的混合溶液，這可以通過向反應池中添加固體氫氧化鈣同時攪拌形成。
經澄清池2的鹼性脫硫廢水可以直接經過霧化器9的噴嘴噴入煙道10內部。
霧化器9具有用於將經廢水處理裝置後的脫硫廢水霧化的噴嘴，霧化器9的噴嘴設置於連通電袋除塵器的煙氣進口的煙道10內部。關於霧化顆粒在煙道10中的蒸發時間，本文做了大量試驗研究，研究發現影響霧化顆粒蒸發時間的主要因素並非現有技術所認為的煙氣的溫度，而是霧化顆粒直徑的大小。故本文根據實際應用環境煙道10的實際長度，設定霧化器9噴嘴的尺寸，以使霧化顆粒在進入電袋除塵器的袋區之前完全蒸發。最佳理想狀態為霧化顆粒在進入電袋除塵器前就蒸發完畢，儘量減少霧化顆粒對電場區除塵的影響。
通常煙道10內部煙氣的流速為15m/s，連接於電袋除塵器進口之前的煙道10長度通常為10-15m，如果想要霧化顆粒在進入電袋除塵器之前就蒸發完畢，則霧化顆粒就需要在1s左右完成蒸發。試驗證實，當霧化噴嘴噴出的霧化顆粒的直徑小於等於50μm時，可實現霧化顆粒在進入電袋除塵器之前就蒸發完畢。
當然，根據煙道10長度的不同，可以適當調節霧化噴嘴的尺寸，以達到上述技術效果。
請參考圖2，圖2為具體實施方式中去除煙氣中三氧化硫的控制方法流程圖。
在上述去除煙氣中三氧化硫的裝置的基礎上，本文還提供了一種控制方法，該控制方法具體為：
S1、去除由脫硫塔5流出的脫硫廢水中的重金屬鹽及懸浮物，並將脫硫廢水的ph值調節至鹼性；
S2、將經廢水處理裝置後的脫硫廢水霧化噴射於電袋除塵器煙氣進口的煙道10內部，其中，經霧化器9噴嘴霧化後的顆粒在進入電袋除塵器的袋區之前完全蒸發。
進一步地，步驟S1具體為：
S11、使用氫氧化鈣去除脫硫廢水中的重金屬鹽，並調節脫硫廢水ph值至8-9；
S12、加入氧化鈣將脫硫廢水的ph值進一步調節至11-12，廢水溫度上升。
本文中將脫硫廢水的ph值調節至鹼性，然後再將脫硫廢水噴至煙道10內部，鹼性的脫硫廢水蒸乾析出的氯鹽與氫氧化物在煙道10中與煙氣中SO3等酸性物質和汞元素進行充分接觸，氯鹽可以將單質汞轉化為氧化態汞，提高汞的脫除效率，氫氧化物可以與SO3等酸性物質反應生成硫酸鹽，提高SO3的脫除效率。並且部分霧化顆粒與煙氣中的飛灰顆粒碰撞，迅速蒸發後析出結晶鹽和氫氧化物附著在飛灰顆粒上，使飛灰的比電阻降低，可提高電袋除塵器的除塵效率。
附著在飛灰上的氯鹽和氫氧化物可在原本物理吸附的基礎上，增加對汞和SO3更穩定高效的化學吸附，提高飛灰對汞以及SO3的結合能力，進而飛灰被除塵濾袋捕集，汞與SO3也被脫除。
部分液滴在噴出後，會與不同的細微顆粒如PM2.5發生多次碰撞，碰撞後，廢水液滴會與這些細微飛灰顆粒結合在一起，當液滴迅速蒸乾後，這些細微飛灰將會凝並在一起，變為較大的飛灰顆粒，從而更容易被電袋除塵器捕集。隨後，吸附了汞與SO3的飛灰和廢水液滴蒸乾後析出的結晶大部分在電區被脫除，另一部分在電區荷電後進入袋區，被濾袋與濾袋外已荷電的粉塵層阻隔在外，與原有的粉塵層結合形成新的蓬鬆的粉塵層，新的粉塵層上由於具有氯鹽、氫氧化物和較大的比表面積，較強的物理吸附和化學吸附的能力可以使其作為最後一層「過濾膜」，來降低汞、SO3、PM2.5等各種汙染物的排放。袋區的清灰周期較長，這意味著氯鹽與氫氧化物可以得到更有效的利用。
與此同時，這些粉塵上都攜帶有氫氧化物，這些氫氧化物可以與SO3進行中和反應，從而防止濾袋被SO3腐蝕，延長濾袋的壽命。煙氣中的氫氧化物與SO3反應後生成的硫酸鹽對於汞和SO3也具有較強的吸附作用。廢水蒸乾後的產物大部分都已隨飛灰被電區與袋區捕集，因此，脫硫廢水噴回煙道10中不會對脫硫塔5的運行產生影響，造成氯的富集現象。並且，脫硫廢水於煙道10中的霧化顆粒在進入袋區之前完全蒸發，不會產生糊袋現象。
該方法可使脫硫廢水與電袋除塵器完美結合，電袋除塵器在保證氯鹽不會再進入脫硫塔5的前提下，將脫硫廢水噴入煙道10後較大的提高了電袋除塵器中飛灰與多汙染物的結合能力，同時又利用電袋除塵器中袋區除塵的特點，大大提高脫除汞、SO3、PM2.5等汙染物的效率及穩定性，使電袋除塵器在脫除多汙染物的過程中減少活性炭的噴入量甚至不噴入活性炭，即可完成多汙染物的高效、穩定脫除。解決了現有的電袋除塵器脫汞效率不穩定以及脫汞成本較高的問題，還可有效保護濾袋，提高濾袋壽命。
上述實施例中，如果反應池3中存儲的鹼性溶液為氫氧化鈣溶液，則上述霧化顆粒中析出的氫氧化物即為氫氧化鈣。
為了儘量避免霧化顆粒噴出對煙氣溫度的影響，可以在脫硫廢水進入霧化器9之前，對脫硫廢水進行問題調節。具體如下。
上述廢水處理裝置還可以進一步包括PH調節池1，PH調節池1設置于澄清池2的下遊、所述霧化器9的上遊，PH調節池1內盛裝有PH值調節物質，用於調節由澄清池2流出的脫硫廢水溫度至預定PH值。
PH調節池1可以通過加入PH調節的物質以調節脫硫廢水的PH值，並且該物質溶解後PH調節池1內的溫度升高。該物質可以為氧化鈣，在加入氧化鈣的同時，脫硫廢水的ph值也同時上升，經所述氧化鈣調節後脫硫廢水的ph值的範圍為：11-12。
即，經PH調節池1後的脫硫廢水為高鹼性溶液，即溶液中氫氧化物的濃度比較高，這樣當高鹼性溶液噴入煙道10時，有利於氫氧化物的快速析出。並且氧化鈣溶解散熱，脫硫廢水的溫度將有一定程度的升高，溫度升高進一步利於高鹼溶液噴入煙道10時，氫氧化物的析出。
為了儘量降低霧化顆粒對煙道10內壁的腐蝕，霧化器9噴嘴的霧化角應儘量小，霧化角可以選擇0°-60°。為了使霧化顆粒儘量在煙道10中蒸發，噴嘴一般儘量安裝於離電袋除塵器進口遠的煙道10端部。
在一種具體實施方式中，噴嘴並列設置形成蒸發區，蒸發區平面垂直煙氣流動方向，噴嘴的噴射方向沿煙氣流動方向。
脫硫塔5可以設置於電袋除塵器的下遊，即經電袋除塵器的煙氣經尾部煙道6進入脫硫塔5，經脫硫塔5後再由煙囪4排至外部。
以上對本實用新型所提供的去除煙氣中三氧化硫的控制方法及裝置進行了詳細介紹。本文中僅針對本實用新型的具體例子進行了闡述，以上具體實施方式的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型特點的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應該視為本實用新型的保護範圍。