專利名稱：一種燃煤煙氣兩級棒柵水膜除塵裝置及除塵方法
技術領域：
本發明涉及一種濕式除塵器及煙氣除塵方法，具體的說，涉及一種前后兩級棒柵水膜除塵裝置及前后兩級棒柵水膜煙氣除塵方法，更具體的說，涉及一種用于燃煤煙氣的前后兩級類似于填料塔的高效棒柵水膜除塵器及前后兩級棒柵水膜除塵方法。
背景技術：
煙氣，特別是燃煤電廠排出的煙氣，包含大量煙塵。煙塵如不經處理，則排放到大氣中易形成浮塵和落灰，嚴重污染環境。目前，國內和國際對于煙塵的排放要求越來越嚴格。1980年之前，火電廠執行的 《工業“三廢”排放試行標準》(GBJ 4-1973)規定，煙塵排放量按煙囪高度限制，利用高煙囪排放對策除塵效率為80% 90%即可達標。1991年的《燃煤電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-1991)規定，煙塵濃度則要達到2000mg/Nm3。1996年的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-1996)將排塵濃度限值提高到200 600mg/Nm3。2003年的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2003)進一步提高了排放標準，其規定新建火電機組排塵濃度執行50mg/Nm3標準。北京市地方標準DBl 1/139-2002《(鍋爐污染物綜合排放標準》規定，新建燃煤鍋爐排塵濃度執行30mg/Nm3標準。面對越來越嚴格的煙塵排放標準，如何發展高效除塵的工藝，成了本領域的迫切需求。目前的除塵方法主要有干式除塵和濕式除塵兩大類，干式除塵又主要包括袋式除塵和靜電除塵兩大類。袋式除塵利用濾袋過濾粉塵。袋式除塵器是一種干式濾塵裝置，它適用于捕集細小、干燥、非纖維性粉塵。濾袋采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過濾作用對含塵氣體進行過濾，當含塵氣體進入袋式除塵器時，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來，落入灰斗，含有較細小粉塵的氣體在通過濾料時，粉塵被阻留，使氣體得到凈化。但隨著粉塵在濾料表面的積聚，會使除塵器的阻力過高，從而導致除塵系統的風量顯著下降。因此，除塵器的阻力達到一定數值后，要及時清灰，同時清灰時不能破壞初層， 否則除塵效率會下降，這就導致除塵操作不能連續進行。同時，由于煙塵高速運動產生摩擦力，同時煙氣包含硫氧化物和氮氧化物呈酸性，導致對設備產生腐蝕，因此袋式除塵器一般 3年更換一次濾袋，5年更換一次龍骨，導致設備運營成本增大。靜電除塵的工作原理是利用高壓電場使煙氣發生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離。靜電除塵器的負極由不同斷面形狀的金屬導線制成，叫放電電極，正極由不同幾何形狀的金屬板制成，叫集塵電極。靜電除塵器的性能受粉塵性質、設備構造和煙氣流速等三個因素的影響。粉塵的比電阻是評價導電性的指標，它對除塵效率有直接的影響。比電阻過低，塵粒難以保持在集塵電極上，致使其重返氣流，比電阻過高，到達集塵電極的塵粒電荷不易放出，在塵層之間形成電壓梯度會產生局部擊穿和放電現象，這些情況都會造成除塵效率下降，因此靜電除塵器對設備要求比較嚴格。無論是袋式除塵還是靜電除塵，其處理對象只能是單一的煙塵，不能對煙氣中的硫氧化物、氮氧化物和重金屬進行脫除，同時，其需要單獨占用空間，不能與其他單元集成在一起，因此在舊設備改造時受限較大。濕式除塵俗稱“水除塵”，它是使含塵氣體與液體(水)密切接觸，利用水滴和顆粒的慣性碰撞及其他作用捕集顆粒或使顆粒增大的裝置。根據濕式除塵器的凈化機理，可將其大致分成七類(1)重力噴霧洗滌器，( 旋風洗滌器，( 自激噴霧洗滌器，(4)板式洗滌器，(5)填料洗滌器，(6)文丘里洗滌器，(7)機械誘導噴霧洗滌器。濕式除塵器中對洗滌液的使用，要么是通過布水器或噴淋管直接噴淋，其產生液滴與煙塵顆粒碰撞聚集，不能產生具有更高效率的液膜，洗滌液的利用率低，導致能耗增大；要么是如填料洗滌器一樣，通過填料介質增大煙氣與洗滌液的接觸表面，有效增加了煙塵的洗滌效率，但由于填料層中局部有靜液區存在，在該區域內，洗滌液流動緩慢甚至靜止，而煙塵是高溫灰塵，其性能類似水泥，在與水接觸時會生成于類似混凝土的固體物質， 粉塵在該靜液區內會積聚凝結，形成積垢附著在填料上，隨著運行時間的增長，該積垢層厚度增大，造成填料層堵塞，進而影響煙塵的處理效率。因此，如何獲得一種結構簡單而又具有接近填料洗滌效率的除塵器，是所屬技術領域面對的技術難題。同時，現有的煙氣除塵工藝，都是單獨設計一個除塵單元。由于設備空間的限制， 往往導致洗滌深度不夠理想，洗滌后的煙氣中煙塵含量仍然較大。或者為滿足煙塵處理深度的要求，加大設備的尺寸以增大洗滌強度或延長洗滌時間，其缺點是對空間要求苛刻的舊工藝改造不適用。在該領域中，出于設備占用空間和投資成本的考慮，一般不會設置二級除塵單元。 主要考慮是，在實現相同的煙塵除塵要求時，二級除塵單元的占地面積、投資都要大于單獨的增大尺寸的除塵單元，因此現有技術在設計中要避免采用二級除塵單元。在現有的煙氣處理工藝中，都需要將煙氣排放到高空的煙囪。煙囪的作用僅僅是將煙氣排放到高空，其內部的空間，特別是直徑3米甚至5米以上煙囪的巨大空間，沒有充分利用，造成空間的巨大浪費。因此，本發明針對現有技術的不足，提出一種以效率接近填料的棒柵為填充物，同時利用煙 的巨大空間的燃煤煙氣前后兩級棒柵水膜除塵裝置和前后兩級棒柵水膜除塵方法。
發明內容
本發明的目的之一在于提供一種前后兩級棒柵水膜燃煤煙氣除塵裝置。該燃煤煙氣除塵裝置主要包括濕式棒柵水膜塔1和煙囪2，棒柵水膜塔1和煙囪2中均設有棒柵層 3，棒柵層3中每3個棒柵呈品字形排列，在棒柵層上方設置有布水器4。作為優選技術方案，所述棒柵層3與布水器4自下而上可做棒柵層/布水器/棒柵層/布水器的重復設置，重復數為2-7，優選2-4。棒柵水膜塔1和煙@ 2底部與循環液池5流體連通，循環液池5通過循環泵6連接布水器4。棒柵水膜塔1和煙@ 2連接相同或不同的循環液池5。棒柵的材料可采用玻璃鋼、橡膠、陶瓷或經過防腐處理的金屬材料等，優選玻璃鋼。棒柵呈品字形排列，棒柵與棒柵之間的間距，可根據現場工藝條件和具體工藝要求進行
4設定，所屬技術領域的技術人員具有確定棒柵間距的技術能力，因此本發明不再對所述間距進行限定。為實現操作的自動化管理或遠程管理，優選在棒柵水膜塔1和煙囪2的煙氣入口和煙氣出口處分別設置煙塵濃度傳感器7，所述傳感器7與中央控制計算機相連。在煙囪的頂部設置有除霧器9，以除去煙氣中夾帶的水汽。為定期清洗除霧器9， 可在除霧器9下方設置沖洗水10。本發明的另一個目的是，提供一種前后兩級棒柵水膜燃煤煙氣除塵方法。其工藝步驟為(1)煙氣進入棒柵水膜塔1，自下而上穿過棒柵水膜塔1內的棒柵層3，在棒柵層3 中與洗滌液逆流接觸，煙氣自棒柵水膜塔1煙氣出口離開；( 經處理的煙氣進入煙囪2，自下而上穿過煙 2內的棒柵層3，在棒柵層3中與洗滌液逆流接觸，煙氣排入大氣；所述棒柵層3中每3個棒柵呈品字形排列。在上述步驟(1)和步驟( 之間，還可以進行脫硫、脫硝和/或脫重金屬(特別是汞)操作。煙氣在排入大氣前，優選通過煙囪2頂部的除霧器9脫除煙氣中的水汽、霧沫。由于除霧器9在運行一段時間后，會聚集結垢，可以通過除霧器9下方的沖洗水10沖洗除霧器9，以除去其表面的結垢。洗滌液與煙氣逆流接觸后，自煙氣水膜塔1和煙@ 2的底部進入循環液池5，經過可選的除雜、再生或添加新鮮洗滌液后，經過循環泵6泵入布水器4，從而完成洗滌液的循環。設置在棒柵水膜塔1和煙@ 2煙氣進口的煙塵濃度傳感器7，監測煙氣中煙塵的濃度，并將該濃度傳輸到中央控制計算機，中央控制計算機根據該濃度，通過循環泵6分別控制棒柵水膜塔1和煙 2的洗滌液供應量，從而控制除塵率。設置在棒柵水膜塔1和煙囪2煙氣出口的煙塵濃度傳感器7，分別監測離開棒柵水膜塔1和煙 2的煙塵的濃度，并將該濃度傳輸到中央控制計算機，中央控制計算機根據該濃度，分別對棒柵水膜塔1和煙 2的洗滌液供應量進行調整。本發明的有益技術效果之一是，利用獨特的棒柵設置，在煙氣除塵時，煙氣與洗滌液逆流接觸，洗滌液借助與棒柵的碰撞，在棒柵層中產生液網、液膜或液滴，煙氣與所述液網、液膜或液滴碰撞，進行傳質和傳熱并發生化學反應，從而達到接近填料塔除塵效果。同時，由于采用棒柵結構，棒柵與棒柵之間呈品字形排列，棒柵互不接觸，這種結構形式有效避免了填料塔的靜液區的形成，從而避免了填料塔的結垢缺陷。即，該棒柵除塵塔具有接近填料塔的除塵效率，卻沒有填料塔易結垢的固有缺陷。本發明的有益技術效果更在于，克服技術偏見或技術習慣，利用現有技術從未利用的煙囪內部空間，進行濕式棒柵除塵操作，實現了煙氣中煙塵的二次脫除，不僅有效增加了煙氣除塵的效果和處理深度，同時還在保證煙氣除塵達標的前提下，可以減小前級棒柵水膜塔的大小，有效節省了煙氣除塵裝置的占地面積。
圖1為本發明的前后兩級濕式棒柵除塵的工藝流程圖
具體實施例方式如圖1所示，本發明的前后兩級濕式棒柵除塵器主要包括棒柵水膜塔1 (前級除塵裝置)和煙 2 (后級除塵裝置)，棒柵水膜塔1底部具有煙氣入口，頂部具有煙氣出口，在煙氣入口和煙氣出口之間的空間內具有棒柵層3，棒柵層3中每3個棒柵呈品字形排列，棒柵層3上方設置有布水器4。棒柵水膜塔1底部與循環液池5流體連通，循環液池5通過循環泵6連接布水器4。在棒柵水膜塔1(前級除塵裝置)和煙囪2 (后級除塵裝置)之間，可以根據需要自由設置煙氣脫硫、脫硝和/或脫重金屬等單元，圖1中以虛線表示。該部分設置均是所屬技術領域的已知技術，本發明對此不再贅述。作為優選技術方案，棒柵層3與布水器4自下而上可做棒柵層/布水器/棒柵層 /布水器的重復設置，重復數為2-7，優選2-4。棒柵的材料可采用玻璃鋼、橡膠、經過防腐處理的金屬材料等，優選玻璃鋼。棒柵呈品字形排列，棒柵與棒柵之間的間距，可根據現場工藝條件和具體工藝要求進行設定，所屬技術領域的技術人員具有確定棒柵間距的技術能力，因此本發明不再對所述間距進行限定。為實現操作的自動化管理或遠程管理，優選在煙氣入口 4和煙氣出口 5處設置煙塵濃度傳感器7，傳感器7與中央控制計算機相連。在煙囪的頂部設置有除霧器9，以除去煙氣中夾帶的水汽。為定期清洗除霧器9， 可在除霧器9下方設置沖洗水10。在煙氣除塵時，來自燃煤鍋爐等的煙氣，自棒柵水膜塔1的煙氣入口進入棒柵水膜塔1，煙氣自下而上穿過棒柵層3，與布水器4中噴淋而下的洗滌液逆流接觸。煙氣中的煙塵在與洗滌液接觸時不斷聚集，顆粒逐步增大并進入洗滌液，經過洗滌的煙氣自棒柵水膜塔1的煙氣出口離開進入下一步處理工序。與煙氣逆流接觸的洗滌液借助與棒柵的碰撞，在棒柵層3中產生液網、液膜或液滴，煙氣與所述液網、液膜或液滴碰撞，進行傳質和傳熱并發生化學反應，將煙氣中的煙塵顆粒洗脫以后，進入煙氣水膜塔1底部并排入循環液池5，循環液經過可選的除雜、再生或添加新鮮洗滌液后，經過循環泵6泵入布水器4，從而完成洗滌液的循環。自棒柵水膜塔1煙氣出口排出的煙氣，根據需要，可自由進行脫硫、脫硝和/或脫重金屬(脫汞)操作。所述脫硫、脫硝和脫汞工藝，均是所屬技術領域的已知工藝，其具體工藝和流程均是已知技術，本發明不再就此限定。經過可選的脫硫、脫硝和/或脫重金屬處理后的煙氣，經過煙機8后，自煙囪2的煙氣入口進入煙@。與棒柵水膜塔1的煙氣洗滌相同，煙氣自下而上穿過棒柵層3，與布水器4中噴淋而下的洗滌液逆流接觸。煙氣中的煙塵在與洗滌液接觸時不斷聚集，顆粒逐步增大并進入洗滌液，經過洗滌的煙氣自煙囪2的沿煙囪向上，經過設置在煙囪2頂部的除霧器9，除去煙氣中夾帶的水汽、霧沫，潔凈的煙氣排入大氣。與煙氣逆流接觸的洗滌液借助與棒柵的碰撞，在棒柵層3中產生液網、液膜或液滴，煙氣與所述液網、液膜或液滴碰撞，進行傳質和傳熱并發生化學反應，將煙氣中的煙塵顆粒洗脫以后，進入煙 2底部并排入循環液池5，循環液經過可選的除雜、再生或添加新鮮洗滌液后，經過循環泵6泵入布水器4，從而完成二級除塵的洗滌液的循環。
棒柵水膜塔1和煙囪2可以共用同一個循環液池5，也可以各自單獨設置循環液池 5，其具體設置可由本領域技術人員根據現場條件和/或具體工藝要求自由設定。經過一段時間運行以后，除霧器9上面會積累污垢，從而影響除霧效果，因此需要定期用沖洗水10沖洗除霧器9，以除去上面的污垢。為實現操作的自動化管理或遠程管理，在棒柵水膜塔1的煙氣入口設置的煙塵濃度傳感器7監測得到煙氣中煙塵的初始濃度，將該初始濃度傳輸到中央控制計算機，中央控制計算機根據預設程序，通過循環泵6控制洗滌液的供應量，從而控制煙塵的洗滌效果。在棒柵水膜塔1煙氣出口設置的煙塵濃度傳感器7監測得到洗滌后煙氣中煙塵的濃度，將該濃度傳輸到中央控制計算機，中央控制計算機根據該濃度，對洗滌液的供應量進行修正。煙塵濃度傳感器6與中央控制計算機聯合使用后，可根據煙氣中的煙塵濃度，精確控制煙塵的洗脫效果和調節洗滌液的噴淋量，從而在保證除塵效果的同時節省能量和洗滌液。本發明通過在棒柵水膜塔1和煙囪2設置棒柵層3，實現了煙氣濕式除塵時，洗滌液與棒柵表面碰撞產生液網、液膜或液滴，達到填料塔的洗滌效果，同時由于每個棒柵是獨立存在，棒柵層沒有像填料層那樣的靜液區，煙塵形成的混凝土類似物在棒柵上無法積聚， 克服了填料塔的缺陷。更進一步，本發明克服本領域的技術習慣，在煙囪2內設置棒柵層3，利用煙囪的空閑空間，實現了二級棒柵水膜除塵。在棒柵水膜塔1(前級除塵)處理能力、尺寸和占地面積不變時，提供了額外的二級除塵，增加了煙氣的除塵效果；在保證煙氣除塵達標的前提下，由于在煙囪2中實現了二級棒柵水膜除塵，因此前級棒柵水膜塔1的處理能力可相應縮小，因此其占地面積和尺寸可相應縮小。對于燃煤電廠等煙氣排放單位，在已有的煙氣除塵升級改造時，由于現場空間的限制，不能采用增大單級除塵設備的尺寸從而增大其處理能力的方式改造，此時本發明的兩級棒柵水膜除塵方法特別適用。本發明采用上述方式進行詳細描述，但不意味著本發明必須依賴上述詳細設置才能實施。基于所屬技術領域技術人員的理解，任何技術手段的等效替換或具體方式的選擇， 均落在本發明公開范圍之內。
權利要求
1.一種前后兩級棒柵水膜燃煤煙氣除塵裝置，其特征在于，所述燃煤煙氣除塵裝置主要包括濕式棒柵水膜塔⑴和煙囪O)，棒柵水膜塔⑴和煙囪⑵中均設有棒柵層(3)， 棒柵層(3)中每3個棒柵呈品字形排列，在棒柵層上方設置有布水器0)。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，棒柵層(3)與布水器自下而上呈棒柵層 /布水器/棒柵層/布水器的重復設置，重復數為2-7，優選重復數為2-4。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，棒柵的材料采用玻璃鋼、橡膠、陶瓷或經過防腐處理的金屬材料，優選玻璃鋼。
4.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，棒柵水膜塔(1)和煙囪( 底部與循環液池( 流體連通，循環液池( 通過循環泵(6)連接布水器G)，棒柵水膜塔(1)和煙囪(2)連接相同或不同的循環液池(5)；優選地，煙囪的頂部設置有除霧器(9)，在除霧器9下方設置沖洗水(10)。
5.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，分別在棒柵水膜塔⑴和煙囪⑵的煙氣入口和煙氣出口處設置煙塵濃度傳感器(7)，所述傳感器(7)與中央控制計算機相連。
6.一種前后兩級棒柵水膜燃煤煙氣除塵方法，其工藝步驟為(1)煙氣進入棒柵水膜塔(1)，自下而上穿過棒柵水膜塔(1)內的棒柵層(3)，在棒柵層(3)中與洗滌液逆流接觸，煙氣自棒柵水膜塔(1)煙氣出口離開；(2)經處理的煙氣進入煙囪0)，自下而上穿過煙囪O)內的棒柵層(3)，在棒柵層(3) 中與洗滌液逆流接觸，煙氣排入大氣；所述棒柵層(3)中每3個棒柵呈品字形排列。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟(1)和步驟( 之間，可選擇地進行脫硫、脫硝和/或脫重金屬(脫汞)處理。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，洗滌液與煙氣逆流接觸后，自煙氣水膜塔 (1)和煙@ (2)的底部進入循環液池(5)，經過可選的除雜、再生和/或添加新鮮洗滌液后， 經過循環泵(6)泵入布水器G)，從而完成洗滌液的循環。
9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，設置在棒柵水膜塔(1)和煙囪(2)煙氣進口的煙塵濃度傳感器(7)，分別監測進入棒柵水膜塔(1)和煙囪( 的煙塵濃度，并將該濃度傳輸到中央控制計算機，中央控制計算機根據該濃度，通過循環泵(6)分別控制棒柵水膜塔(1)和煙 (2)的洗滌液供應量，從而控制除塵率；設置在棒柵水膜塔(1)和煙囪(2) 煙氣出口的煙塵濃度傳感器(7)，分別監測離開棒柵水膜塔(1)和煙囪(2)的煙塵濃度，并將該濃度傳輸到中央控制計算機，中央控制計算機根據該濃度，分別對棒柵水膜塔(1)和煙囪O)的洗滌液供應量進行調整。
10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，煙氣在排入大氣前，通過煙囪(2)頂部的除霧器(9)脫除煙氣中的水汽、霧沫，通過除霧器(9)下方的沖洗水(10)沖洗除霧器(9)，以除去其表面的結垢。
全文摘要
本發明公開了一種前后兩級棒柵水膜煙氣除塵裝置和除塵方法。該煙氣除塵裝置主要包括濕式棒柵水膜塔(1)和煙囪(2)，棒柵水膜塔(1)和煙囪(2)中均設有棒柵層(3)，棒柵層(3)中每3個棒柵呈品字形排列，在棒柵層上方設置有布水器(4)。本發明通過用棒柵代替填料層并充分利用煙囪(2)內的閑置空間，不僅實現了高效除塵的同時避免了填料塔的結垢問題，還實現了煙氣的二次除塵。本發明的前后兩級棒柵水膜煙氣除塵裝置和除塵方法尤其適用于燃煤煙氣的凈化。
文檔編號B01D53/78GK102225309SQ20111010337
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者張蕊 申請人:張蕊