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CN109604063A - 一种用于协同控制多种污染物的可调节雾化湿式静电除尘的装置及方法 - Google Patents

一种用于协同控制多种污染物的可调节雾化湿式静电除尘的装置及方法 Download PDF

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滕辰姊
梁文俊
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Abstract

本发明涉及一种用于协同控制多种污染物的可调节雾化湿式静电除尘的装置及方法。传统湿式静电除尘技术耗水量大、极板表面难以形成均匀水膜；其内部结构、尺寸固定，在处理不同烟气条件的含尘气流时，难以实现其电器参数的调节、改变。本发明考虑可调节电器参数的湿式静电除尘装置设计，采用液滴雾化技术的雾化湿式静电除尘器协同控制工业粉尘和多种污染物。本发明与传统湿式电除尘技术相比，具有降低耗水量、液滴均匀雾化的特点，通过调节各污染物去除效果较显著的相关参数和条件，能够实现多种污染物协同控制的最佳运行环境。

Description

一种用于协同控制多种污染物的可调节雾化湿式静电除尘的 装置及方法
技术领域
本发明属于静电除尘技术领域。
背景技术
目前，在工业行业烟气净化系统中，静电除尘技术由于具有阻力损失小、处理烟气量大、允许操作温度高及能耗低等优点被广泛应用，但其清灰振打造成的二次扬尘和湿法脱硫后形成的酸雾与石膏雨等二次颗粒物难以满足现实行的PM2.5排放标准。然而，作为烟气末端净化主流技术之一的湿式静电除尘技术，可强化细颗粒物的脱除，还可协同去除烟气中的硫氧化物SOx、氮氧化物NOx以及汞Hg、砷As、锰Mn等微量元素，能够有效控制湿法脱硫后产生的硫酸盐、铵盐等二次颗粒物，避免石膏雨的形成，但其耗水量大、电器参数不易调节等缺点制约着湿式静电除尘技术的发展。
传统湿式静电除尘技术耗水量大、极板表面难以形成均匀水膜；其内部结构、尺寸固定，在处理不同烟气条件的含尘气流时，难以实现其电器参数的调节、改变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备新型雾化方法以及可调节电器参数的雾化湿式电除尘装置，该雾化湿式静电除尘器的烟气净化效果具有不易受电器参数(电场强度、极板间距和电晕线间距)及烟气条件(颗粒物的粒径、浓度、粘度、比电阻，其他污染物的浓度以及烟气温度、湿度、组分)等因素影响的特点；
本发明与传统湿式电除尘技术相比，具有降低耗水量、液滴均匀雾化的特点，通过调节各污染物去除效果较显著的相关参数和条件，能够实现多种污染物协同控制的最佳运行环境。
一种该雾化湿式静电除尘器，其特征在于：不同同极距、通道数与电场强度能够调节，同极距、通道数可调节范围分别为100～500mm、1～n个，其中，n为不小于2的整数，电场强度2-6kv/cm，供水量达到0.1L/m3及以上时，实现液体均匀雾化；
该除尘器包括电晕极系统、收尘极系统、供水系统进气烟箱、振打装置及灰斗，顶部的绝缘支柱用来悬吊内部的高压系统，起绝缘支撑的作用，除尘器内部通过高压引线实现高压静电环境。其中的电晕极系统由多个可调节间距的阴极框架构成，收尘极系统由多个可调节间距的阳极板构成；
在进气烟箱中部安装有气流均布板，在装置内部，为使含尘气流不扩散至电场以外部位，设置若干阻流板；供水系统包括供水管路与喷头，喷头连接高压电，喷头中的液体在高压静电作用下破碎成小液滴，在电场作用下向阳极板运动；振打装置通过其联动装置周期振打阳极板下部的撞击杆，以侧向振打传动方式实现阳极板清灰。
烟气从气流均布板进入除尘器后，颗粒物、多种污染物在与雾化荷电液滴发生凝并的同时在电场作用下向极板运动而被捕集在阳极板上，洁净空气从出气烟箱和出口流出。
本发明基于流体力学、电动力学、电流体动力学等相关机理，采用液体静电雾化技术，其内部电场结构和供水系统区别于传统的湿式静电除尘器。传统湿式静电除尘器同极距多为300mm或400mm，通道数与电场数依据除尘器本体外部尺寸和烟气条件而定，清灰则以在阳极板表面形成水膜形式、间断喷淋的形式居多；该雾化湿式静电除尘器在相同烟气条件以及外部尺寸不改变的条件下，可实现不同同极距、通道数与电场强度的连续调节，同极距、通道数可调节范围分别为100～500mm、1～n个(其中，n为不小于2的整数， n的取值依据烟气条件而定)、电场强度2-6kv/cm，在上述参数条件范围内，供水量达到0.1L/m3及以上时，可以实现液体均匀雾化、电流提高10％以上，对铁矿石粉尘、滑石粉颗粒物的捕集效率分别可提高15％、3％以上，二氧化硫的去除率提高到90％以上，此外，根据该雾化湿式电除尘装置和方法，可提出雾化湿式静电除尘器对多种污染物去除的最佳运行参数，并优化该技术的相关参数。
在电场系统中，电晕极系统由1～n个(与通道数相同)可调节间距的阴极小框架构成，采用框架的方式固定阴极线，通过更换阴极小框架来实现不同结构、数量阴极线的改变与更换；收尘极系统由2～(n+1)个可调节间距的阳极板构成(其中，n为不小于2的整数)，装置可采用不同规格、结构和数量的阳极板，其安装、固定及调节方式与电晕极系统相同；阴极框架间距调节系统由轨道、轨道支架、绝缘支柱与套管组成，各阴极框架间距通过轨道进行调节，各轨道平行对称的固定在装置中，其上部经绝缘套管与外壳进行绝缘，通过绝缘支柱固定支撑在除尘器壳体上，各调节轨道外侧固定阻流板；阳极板间距调节系统由阳极板调节轨道及阳极轨道支架组成，阳极轨道支架通过焊接等形式组合固定在除尘器外壳内部，各同侧阳极轨道支架上有若干个调节轨道，其结构与安装方式相对称。
在供水系统中，基于液体静电雾化技术，装置内部喷头连接高压电，喷头中的液体介质通过接触荷电和场致荷电方式进行雾化，整个雾化过程分为射流区、波纹区、雾滴区和雾滴扩散区。该装置的电场强度达到2-6kv/cm 范围时，由于荷电液滴介质受到重力、电场力、液体表面张力、射流惯性力、粘滞阻力以及压力梯度等作用，在放电极与收尘极之间形成的电场区间内，喷头中的液体介质可实现均匀雾化，极板表面可形成均匀水膜。
图1为该雾化湿式电除尘装置协同脱除多种污染物的工作流程示意图，锅炉排放的烟气依次通过脱硝塔、空预器、静电除尘器、热回收器、引风机、脱硫塔、雾化湿式静电除尘器完成烟气的净化，经烟气再加热器升温后由烟囱排入大气中。其中，烟气经脱硝塔去除NOx，经静电除尘器去除烟气中主要颗粒物、脱硫塔脱除SOx后进入雾化湿式电除尘器，完成细颗粒物与多种微量污染物的协同脱除。
该流程的核心工作单元为雾化湿式静电除尘器(以下各示意图分别以n＝3、阳极板C480、芒刺电极为例)，通过调节电场强度、同极距、电极结构和振打参数(频率、强度)，改变其相关电器结构和参数，可实现颗粒物捕集效率高、其他污染物协同控制效果佳、能耗低的工作方式。图2为可调节雾化湿式静电除尘器正视图，该装置主要包括电晕极系统、收尘极系统、同极距调节系统、烟箱、壳体、振打装置及灰斗等基本结构，其下部有若干个支座支撑整个装置。图3 为可调节雾化湿式静电除尘器侧视图，其顶部的绝缘支柱用来悬吊内部的高压系统，起绝缘支撑的作用，装置内部通过高压引线实现高压静电环境。
图4为可调节雾化湿式静电除尘器纵向中心面正视图(剖面B-B)，在进气烟箱中部安装有气流均布板，使混合烟气均匀进入雾化与捕集腔室；在装置内部，为使含尘气流集中通过雾化与捕集腔室、不扩散至电场以外部位，在进气烟箱两侧、中段壳体的上端与下端以及阴极框架调节轨道同侧设置若干阻流板；供水系统包括供水管路与喷头，喷头连接高压电，喷头中的液体在高压静电作用下破碎成小液滴，在电场作用下向阳极板运动；阴极框架与阳极板分别通过各自调节轨道实现垂直于纸面的间距改变，且各调节轨道分别由阴极框架轨道支架和阳极板调节轨道支架支撑、固定；振打装置通过其联动装置周期振打阳极板下部的撞击杆，以侧向振打传动方式实现阳极系统清灰。
图5为可调节雾化湿式静电除尘器中心面侧视图(剖面A-A)，其中的电晕极系统由多个可调节间距的阴极小框架构成，采用框架的方式固定阴极线，通过更换阴极小框架来实现不同结构、数量阴极线的改变与更换；收尘极系统由多个可调节间距的阳极板构成，装置可采用不同规格、结构和数量的阳极板，其安装、固定及调节方式与电晕极系统相同；阴极框架间距调节系统由轨道、轨道支架、绝缘支柱与套管组成，各阴极框架间距通过轨道进行平行于纸面的方向调节，各轨道平行对称的固定在装置中，其上部经绝缘套管与外壳进行绝缘，通过绝缘支柱固定支撑在除尘器壳体上，各调节轨道外侧固定阻流板；阳极板间距调节系统由阳极板调节轨道及阳极轨道支架组成，阳极轨道支架通过不同形式组合固定在除尘器外壳上，各同侧阳极轨道支架上有若干个调节轨道，其结构与安装方式相对称。
图6为可调节雾化湿式静电除尘器中心面俯视图(剖面C-C)，阳极振打装置中的振打锤固定在振打轴上，振打轴由两端的尘中轴承固定支撑，振打锤通过传动装置绕振打轴旋转而提升，当达到最高势能位置时回转下落，振打阳极板下方振打杆端部的砧铁，砧铁通过撞击使板面上各处获得振打加速度，激发极板表面震动，从而实现阳极板清灰效果；烟气从气流均布板进入装置后，均匀地通过液滴雾化与颗粒物捕集单元，颗粒物、其他多种污染物在与雾化荷电液滴发生凝并的同时在电场作用下向极板运动而被捕集在阳极板上，洁净空气从出气烟箱和出口流出。
附图说明
图1可调节雾化湿式电除尘装置协同脱除多种污染物的工作流程示意图
1-锅炉，2-脱硝塔，3-空预器，4-静电除尘器，5-热回收器，6-引风机，7- 脱硫塔，8-雾化湿式电除尘器，9-再加热器，10-烟囱
图2可调节雾化湿式静电除尘器正视图
11-进气烟箱，12-出气烟箱，13-灰斗，14-支架，15-绝缘支柱，16-外壳，17- 气流均布板，18-阻流板，19-尘中轴承，20-振打轴，21-振打锤，22-振打装置， 23-阴极框架调节轨道，24-阴极框架轨道支架，25-阴极框架调节槽钢，26-阴极框架，27-阳极板调节轨道，28-阳极板轨道支架，29-阳极板调节槽钢，30-阳极板，31-撞击杆，32-喷头
图3可调节雾化湿式静电除尘器侧视图
图4可调节雾化湿式静电除尘器纵向中心面正视图(剖面B-B)
图5可调节雾化湿式静电除尘器中心面侧视图(剖面A-A)
图6可调节雾化湿式静电除尘器中心面俯视图(剖面C-C)
图7工况1条件下出口处污染物粒径分布
图8工况2条件下出口处污染物粒径分布
图9工况3条件下出口处污染物粒径分布
具体实施方式
该可调节雾化湿式静电除尘器可以在较小液滴流量、较低电场强度下，可实现多种污染物的协同控制，且电器参数可调节，不易受烟气性质的影响。污染物的去除效果随烟气处理时间增加、电场强度增大而提高，与污染物浓度呈负相关关系。
(1)按照图1所示流程连接各工艺单元；
(2)开启并调试高压电源，确保其处于稳定工作状态；
(3)通过控制图4中32喷头的流量，确保在不同工况下形成稳定的液体流量；
(4)在某种极板间距下，选取雾化效果较好、电场特性较为稳定的喷头布局和电源工作方式，按照4.1中所述方法调节雾化湿式静电除尘装置的相关电器参数；
(5)将工业生产中某种常见的污染物以匀速通向该可调节雾化湿式静电除尘装置，同时对进口和出口处气流中的污染物浓度进行监测，获取污染物的去除效率。
实例(以超细滑石粉为例):在极板间距、电晕线间距和电场强度分别为 10cm、10cm和3kV/cm的条件下，选取三种不同的液体流量、颗粒物浓度以及烟气处理时间,各工况相关参数如表1所示，各工况条件下雾化湿式静电除尘装置对污染物的控制效果如表2所示，各工况条件下出口处污染物粒径分布如图7、8、9所示。
表1不同工况条件相关参数
表2雾化湿式静电除尘装置对污染物的控制效果实例
本发明设计了可调节电器参数的湿式静电除尘装置，采用液滴雾化技术的雾化湿式静电除尘器协同控制工业粉尘和多种污染物的装置及方法。

Claims (1)

1.一种该雾化湿式静电除尘器，其特征在于：不同同极距、通道数与电场强度能够调节，同极距、通道数可调节范围分别为100～500mm、1～n个，其中，n为不小于2的整数，电场强度2-6kv/cm，供水量达到0.1L/m3及以上时，实现液体均匀雾化；
该除尘器包括电晕极系统、收尘极系统、供水系统进气烟箱、振打装置及灰斗，顶部的绝缘支柱用来悬吊内部的高压系统，起绝缘支撑的作用，除尘器内部通过高压引线实现高压静电环境。其中的电晕极系统由多个可调节间距的阴极框架构成，收尘极系统由多个可调节间距的阳极板构成；
在进气烟箱中部安装有气流均布板，在装置内部，为使含尘气流不扩散至电场以外部位，设置若干阻流板；供水系统包括供水管路与喷头，喷头连接高压电，喷头中的液体在高压静电作用下破碎成小液滴，在电场作用下向阳极板运动；振打装置通过其联动装置周期振打阳极板下部的撞击杆，以侧向振打传动方式实现阳极板清灰。
烟气从气流均布板进入除尘器后，颗粒物、多种污染物在与雾化荷电液滴发生凝并的同时在电场作用下向极板运动而被捕集在阳极板上，洁净空气从出气烟箱和出口流出。
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