一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置製造方法

2023-11-09 18:16:42 1

一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，該裝置由花板型霧化器、流量計、超聲波驅動電源、自動溫控器、伴熱管道、冷凝套管、電加熱儲水箱、水泵、電除塵器構成，本實用新型利用超聲波將高溫水霧化為10～20μm單分散液滴顆粒物，提升煙氣的飽和度至超飽和狀態，飽和度SR>1.3，霧化液滴溫度控制為80～90℃；控制冷凝套管內液體的溫度，使煙氣發生降溫1～5℃，利用微珠表面高吸附性能，煙氣中的水蒸氣被吸附在微珠外表面，以微珠物表面微凸起為核，快速形成「珠」狀凝結，使微珠比電阻下降1～2個數量積；霧化液滴在煙氣中的停留時間控制在300ms～1s，然後被靜電除塵器高效捕集。
【專利說明】一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置
一、【技術領域】
[0001]本實用新型屬於大氣汙染物治理領域，特別是涉及一種用於燃煤飛灰玻璃微珠細顆粒物高效脫除的表面凝膜裝置。

二、【背景技術】
[0002]目前國內熱電廠大多採用燃煤機組，由於國家對大氣汙染物治理要求越來越嚴，燃煤機組在保證煤機發電成本低、熱效率高的前提下，促進燃煤各項排放指標逐步向燃機靠攏成為環保治理發展的趨勢。然而，要達到燃煤機組超淨排放指標的要求，其主要的難點之一在於對煙塵中細顆粒物排放控制。目前燃煤電站靜電除塵器(ESP)出口，排出的細顆粒物粒徑在0.1?3μπι之間，其中粒徑小於2.5μπι的玻璃微珠類微細顆粒佔逃逸顆粒總數的90%以上，其原因歸結於鍋爐爐型、燃燒方式、爐溫以及煤的化學組成等因素，就燃煤鍋爐電除塵器後排出的漂珠而言，其質量濃度介於3?20mg/m3，成份以S12和Al2O3為主，具有顆粒細小、表面光滑疏水、電絕緣強度高、阻燃、耐溫隔熱等特點，但因其比電阻高(100?120°C,比電阻值為5X1011?112 Ω.cm)，荷電性能差，常規電除塵技術對其脫除效率非常有限。換言之，對於採用磨細煤粉和低氮燃燒方式的燃煤鍋爐，僅因微珠自身的貢獻，採用傳統的除塵技術手段實現燃煤煙塵< 4.5mg/m3排放目標的可能性極小。因此，燃煤電站飛灰微珠的深度排放控制是實現燃煤機組達到燃機煙塵排放標準的關鍵。
[0003]相關研究表明:將燃煤微珠表面金屬化或化學鍍膜後，可將燃煤飛灰微珠用於航空、航天、建築材料、車輛、兵器等領域，表面改性後的微珠且具有密度小、導電性能良好等優點。更進一步，在冷凝條件下一些超疏水材料表面(如聚二甲基矽氧烷(PDMS)、矽片、玻璃等)，冷凝液滴滲入表面的均勻性差異均會直接對疏水特性改變的程度和均勻性產生影響，從此意義上分析，對於荷電能力較差導致脫除效率低的微珠而言，若採用合適的表面凝膜工藝，其比電阻數值勢必呈現數量積的下降，在靜電場存在的條件下有利於被荷電和捕集，而這將對燃煤煙塵實現超淨排放具有重大的意義。

三、
【發明內容】

[0004]本實用新型以燃煤煙塵微珠的物化特性為基礎，對於燃煤飛灰粒徑〈I μ m微珠，其存在於燃煤煙氣中的顆粒形態近於球形，具有粒徑小、中空薄壁結構，呈現的比表面積較大(>105cm2/g)，具有高吸附性、高粘附性以及高表面能等特點。本實用新型針對上述微珠的主要物化特性，提出了一種用於燃煤飛灰高效脫除的微珠表面凝膜工藝，並設計與之相應的凝膜裝置。本實用新型採用特定的高溫液滴發生方法，通過控制霧化顆粒凝結速度與液滴停留時間，誘導微珠外表面、表面微凸起內以及微珠內表面發生核凝結，實現微珠比電阻的降低，然後被靜電除塵器高效捕集
[0005]本實用新型是通過如下方式實現:
[0006]1、一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜工藝，其特徵在於該工藝:
[0007](I)利用超聲波將高溫水霧化為10?20 μ m單分散液滴顆粒物，提升煙氣的飽和度至超飽和狀態飽和度，飽和度SR>1.3 ；
[0008](2)液滴控制為80?90°C，與脫硫煙氣產生30?40°C的溫差；
[0009](3)霧化液滴經霧化頭尾部拉法爾擴散管加速後，高速錯流混入燃煤煙氣，使液滴與微珠以及微珠間的碰撞、凝聚、吸附，微珠物長大；
[0010](4)在超飽和狀態下，控制煙氣管道外冷凝套管內液體的溫度(20°C )，使煙氣降溫I?5°c,利用微珠表面高吸附性能,煙氣中的水蒸氣被吸附在微珠外表面，以微珠物表面微凸起為核，快速形成「珠」狀凝結，使微珠比電阻下降I?2個數量積；
[0011](5)霧化液滴進入電除塵器前，在煙氣中的停留時間控制在300ms?ls，然後隨煙氣進入靜電除塵器
[0012]一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，由花板型霧化器、流量計、超聲波驅動電源、自動溫控器、伴熱管道、冷凝套管、電加熱儲水箱、水泵、靜電除塵器構成。其特徵在於:花板型霧化器由伴熱花板、換能器、霧化頭、拉法爾管、主進水管、進水支管等組成，在花板周向陣列焊接12?36個Φ30的霧化頭，花板中心焊有主進水管，周向焊有進水支管，進水支管與霧化頭連接，霧化頭內設有超聲波換能器，霧化頭尾部為拉法爾管。在花板型霧化器與電除塵器之間煙道上設有冷凝套管，冷凝套管的一側連接常溫水入口管道，冷凝套管的另一側設有熱水出口管道，與電加熱儲水箱連接。儲水箱水溫、花板及霧化管道均設有電加熱控制裝置。冷凝套管上設有PLC自動調節裝置。花板、主進水管、支管、拉法爾管均採用316L不鏽鋼製作，花板型霧化器通過法蘭與進口煙道上部預留的水平方向法蘭採用螺栓固定連接；花板周向焊接的霧化頭為12-26個，直徑為30mm。
[0013]具體實現操作過程為:由電加熱器控溫的儲水箱內的高溫水，經泵和流量計進入霧化系統，在花板型霧化器內將高溫水霧化為10?20 μ m單分散液滴顆粒物，提升煙氣的飽和度至超飽和狀態(飽和度SR>1.3);霧化液滴溫度控制為80?90°C，與脫硫煙氣產生30?40°C的溫差，使得微珠表面發生表面凝膜；霧化液滴經尾部拉法爾擴散管加速後，高速錯流混入燃煤煙氣，使液滴與微珠以及微珠間的碰撞、凝聚、吸附，在超飽和狀態下，控制冷凝套管內液體的溫度(20°C )，使煙氣降溫I?5°C，利用微珠表面高吸附性能，煙氣中的水蒸氣被吸附在微珠外表面，以微珠物表面微凸起為核，快速形成珠」狀凝結，液滴滲入微珠表面微凹體或經過微珠薄殼的氣孔進入微珠內部，促進微珠比電阻下降I?2個數量積，霧化液滴在煙氣中的停留時間控制在300ms?ls，然後隨煙氣進入靜電除塵器，電除塵器的放電極將其附近氣體電離，產生帶電荷的離子和電子，碰撞表面帶有凝膜的微珠使之荷電，並在靜電場作用下附著在陽極板上，被陽極衝洗水衝洗至底部灰鬥，實現徹底清灰，清潔煙氣排入大氣。
[0014]本實用新型提出的一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，採用特定的高溫液滴發生方法，通過精密控制霧化顆粒凝結速度與液滴停留時間，誘導微珠外表面、表面微凸起內以及微珠內表面發生核凝結，實現微珠表面電阻的降低，結合電除塵器的高效捕集與有效清灰，可高效脫除燃煤飛灰微珠。實現火電廠燃煤煙塵顆粒物「近零排放」，具有廣闊的市場應用前景。

四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為一種燃煤飛灰微珠表面凝膜工藝系統不意圖，圖2為霧化系統不意圖，圖3為花板型霧化器A-A剖面結構示意圖，圖4為花板型霧化器B-B剖面結構示意圖，圖5為冷凝套管的結構示意圖。
[0016]圖中I為流量計、2為超聲波驅動電源、3為電源顯示器、4為伴熱管道、5為花板型霧化器、6為冷凝套、7為電除塵器、8為高壓電源、9為灰鬥、10為常溫水入口管道、11為換熱水伴熱管道、12為電加熱儲水箱、13為入口煙道；14為超聲波功率調節器、15為花板型霧化器外殼、16為水泵、17為儲水箱外部加熱套、18為儲水箱加熱控制器；19為超聲波換能器、20為霧化器外部保溫套、21為霧化頭進水口、22為總進水管；23為進水支管、24為拉法爾出口管、25為花板法蘭、26為煙道法蘭、27為霧化頭，28為花板、29為冷凝水套筒，30為換熱水出口管道。

五、【具體實施方式】
[0017]下面結合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5給出本實用新型的一個最佳【具體實施方式】。
[0018]如附圖所示，本發明的霧化系統由電加熱儲水箱12、水泵16、流量計1、超聲波驅動電源2、電源顯示器3、伴熱管道4、花板型霧化器5組成；花板型霧化器5由霧化器外殼15、超聲波功率調節器14、霧化器外部保溫套20、霧化頭27、霧化頭進水口 21、總進水管22、進水支管23、拉法爾出口管24、花板法蘭25、花板28組成；花板型霧化器5水平放置，周向通過花板法蘭25與入口煙道13的煙道法蘭26採用螺栓連接；霧化頭27周向陣列焊接在花板28上；水經由常溫水入口管道10流入冷凝水套筒30、與煙氣換熱後經換熱水出口管道29流出，煙溫降低I?5°C，水升溫5?10°C ;升溫後的水通過換熱水伴熱管道11高位自流至電加熱儲水箱12，經儲水箱加熱控制器18加熱，儲水箱外部加熱套17控制水箱內的溫度；加熱後的高溫水經由水泵16、流量計1、伴熱管道4送入霧化系統霧化；超聲波功率調節器14調整超聲波驅動電源2和電源顯示器3的參數，控制霧化量，高溫水經流量伴熱管道4進入總進水管22後，分配到各進水支管23，經霧化頭進水口 21進入超聲波換能器19，在霧化頭27內經高頻振動霧化後，產生直徑為10?20 μ m的單分散液滴顆粒物；由霧化器外部保溫套20來控制霧化液體的溫度,從而控制霧化液滴的溫度；霧化液滴經霧化頭尾部拉法爾出口管24加速後進入口煙道13 ;通過調整冷凝套6和霧化器外部保溫套20的溫度，控制冷凝套管溫度使煙氣發生小幅溫降(I?5°C )，利用微珠表面高吸附性能，煙氣中的水蒸氣被吸附在微珠外表面或經過微珠薄殼的氣孔進入微珠內部，促進微珠比電阻下降I?2個數量積；燃煤煙氣攜帶的微珠通過入口煙道13與拉法爾出口管24流出的錯流高速霧化液滴在入口煙道內進行充分碰撞、團聚與吸附，微珠團聚凝結，隨煙氣進入電除塵器7 ;由高壓電源8為電除塵器7的放電極提供高電壓，促使放電極將周圍氣體電離，產生負離子和電子，電子與改性後的微珠碰撞，在電場力的作用下，完成靜電吸附過程，清潔煙氣排入大氣；電除塵器7的水膜清灰系統將顆粒物衝洗至灰鬥9中，再排入灰渣池。
【權利要求】
1.一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，由花板型霧化器、流量計、超聲波驅動電源、自動溫控器、伴熱管道、冷凝套管、電加熱儲水箱、水泵、靜電除塵器構成。其特徵在於:花板型霧化器由伴熱花板、換能器、霧化頭、拉法爾管、主進水管、進水支管等組成，在花板周向陣列焊接12?36個Φ 30的霧化頭，花板中心焊有主進水管，周向焊有進水支管，進水支管與霧化頭連接，霧化頭內設有超聲波換能器，霧化頭尾部為拉法爾管。
2.根據權利要求1所述的一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，其特徵在於:在花板型霧化器與電除塵器之間煙道上設有冷凝套管，冷凝套管的一側連接常溫水入口管道，冷凝套管的另一側設有熱水出口管道，與電加熱儲水箱連接。
3.根據權利要求1所述的一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，其特徵在於:儲水箱水溫、花板及霧化管道均設有電加熱控制裝置。
4.根據權利要求1所述的一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，其特徵在於:冷凝套管上設有PLC自動調節裝置。
5.根據權利要求1所述的一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，其特徵在於:花板、主進水管、支管、拉法爾管均採用316L不鏽鋼製作，花板型霧化器通過法蘭與進口煙道上部預留的水平方向法蘭採用螺栓固定連接。
6.根據權利要求1所述的一種用於燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜裝置，其特徵在於:花板周向焊接的霧化頭為12-26個，直徑為30mm。
【文檔編號】B03C3/01GK203916894SQ201420358329
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】常景彩, 馬春元, 陶愛平, 孟鎮, 徐純燕, 高明峰 申請人:山東大學, 華電環保系統工程有限公司