一種濕法脫硫后的煙氣深度除塵方法和系統與流程

本發明涉及一種濕法脫硫后的煙氣深度除塵方法和系統，屬于脫硫煙氣深度凈化技術領域。

背景技術：

近年來，我國城市霧霾天氣越來越嚴重，對公眾健康和生活造成了嚴重的影響，PM2.5級微細顆粒物含量過高是導致霧霾天氣的主要原因。PM2.5能長期懸浮于大氣中，具有很大的比表面積，易于富集多環芳香烴、病毒和細菌等有毒物質以及痕量有毒元素，對人體健康和大氣環境質量影響很大。

目前，采用燃煤進行火力發電的火電廠是我國粉塵的主要排放源，雖然這類火電廠大多配有靜電、布袋等除塵裝置以及濕法煙氣脫硫(WFGD)系統，可以有效脫除粗粉塵和煙氣中的SO₂，但難以有效捕集PM2.5等微細顆粒。

在目前的各種除塵新技術中，濕式電除塵是控制粉塵污染、實現達標排放的有效技術，但是，由于PM2.5等微細顆粒物粒徑過小，難以荷電，導致微細顆粒物難以富集至陽極板區域從而實現高效除塵，降低了濕式電除塵器的除塵效率，目前濕式電除塵器的除塵效率只有60-80％，具有很大的提升空間。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是：針對現有的濕法脫硫后煙氣除塵效率較低的問題，本發明提供一種新型的濕法脫硫后的煙氣深度除塵方法和系統。

本發明采用如下技術方案實現：

一種濕法脫硫后的煙氣深度除塵方法，包括如下步驟：

(1)PM2.5細顆粒的凝并變大，向濕法脫硫后的近飽和或者飽和煙氣噴入蒸汽，建立水氣在PM2.5細顆粒物表面核化凝結所需要的過飽和環境，從而促使燃煤煙氣中的細顆粒物相互凝結變大；

(2)冷凝除霧，對煙氣進行冷凝除霧，進一步通過冷凝相變而增大細顆粒物表面核化凝結的過飽和度，繼續發生以PM2.5細顆粒物為凝結核的微細粒子凝并變大，并脫除煙氣中的部分液滴，使煙氣分布更均勻；

(3)凝結后顆粒物的脫除：將含有凝結增大后顆粒物的煙氣進行電除塵后排放，保證煙氣中的粉塵排放量小于5mg/m³。

進一步的，所述第(1)步驟中的蒸汽采用電廠廢蒸汽或二次蒸汽，蒸汽飽和度為1.10-1.50。

進一步的，所述第(2)步驟中的冷凝除霧采用脫硫工藝水，工藝水溫度為10-40℃。

進一步的，所述第(3)步驟中采用濕式電除塵器進行除塵。

本發明還公開了一種濕法脫硫后的煙氣深度除塵系統，包括相變凝并室、冷凝除霧器和電除塵器；

所述相變凝并室與煙氣脫硫系統對接，在相變凝并室內設有若干蒸汽噴嘴，所述蒸汽噴嘴通過蒸汽布氣管與蒸汽系統連接；

所述電除塵器與相變凝并室的出口對接，所述冷凝除霧器設置在相變凝并室和電除塵器之間的通道上。

進一步的，所述相變凝并室設置在脫硫吸收塔的上方，所述冷凝除霧器和電除塵器依次設置在相變凝并室的上方，所述電除塵器的陽極板組件和陰極線均豎向平行布置，形成整體式除塵塔體，所述除塵塔體頂部設置煙囪出口。

進一步的，所述相變凝并室內壁設置具有增進相變效果和防腐功能的低表面能內襯，所述低表面能內襯采用聚四氟乙烯或含氟乙烯的乙烯基醚共聚物的低表面能涂層。

進一步的，所述相變凝并室內的蒸汽噴嘴與煙氣方向逆向設置，所述蒸汽噴嘴的上方還設有旋流板。

進一步的，所述冷凝除霧器采用冷凝管式除霧器，所述冷凝管式除霧器采用多根毛細管排列組成的U型管束，上下兩層U型管束錯位布置；該U型管束與脫硫工藝水管道連通；所述冷凝除霧器的上方設有第一噴淋沖洗管。

進一步的，所述電除塵器為濕式電除塵器，在電除塵器的頂部設有第二噴淋沖洗管，所述濕式電除塵器采用管式結構，電除塵器的陽極板組件為正六邊形管束，基體材質采用導電玻璃鋼，陰極線采用螺旋排列的管刺線；所述濕式電除塵器采用防結露型絕緣子。

本發明具有如下有益效果：

(1)本發明的深度除塵方法對脫硫后煙氣中的PM2.5細顆粒物進行凝結增大，再進行濕式電除塵，有效解決了濕式電除塵器入口處顆粒粒徑過小而難以荷電的問題，提高了除塵效率，達到深度除塵。

(2)本發明的深度除塵系統在脫硫吸收塔和濕式電除塵器中間增加相變凝并室，利用脫硫后煙氣近飽和或飽和的特點，噴入蒸汽，同時通過旋流板的混合作用，建立水氣在細顆粒物表面核化凝結所需要的過飽和環境，從而促使燃煤煙氣中的細顆粒物凝結變大，利用電廠廢蒸汽和二次蒸汽，不需另設蒸汽產生裝置，成本低。相變凝并室內設有冷凝管式除霧器，進一步通過冷凝相變而增大過飽和度，繼續發生以PM2.5細顆粒為凝結核的微細粒子凝并變大，并脫除一部分液滴，同時使煙氣分布更均勻，有效解決了濕式電除塵器入口顆粒物粒徑過小導致難以荷電的問題，提高了除塵效率，實現深度除塵，保證濕電出口排放的煙氣粉塵濃度達到低于5mg/m³。

(3)本發明的深度除塵系統中的冷凝管式除霧器采用多根毛細管排列組成的U型管束，材質為PP或316L不銹鋼，適應高濕和強腐蝕環境，且采用上下兩層錯位布置，增強換熱和除霧效果，并且由于U型管內通有冷卻水，導致煙氣與管壁存在溫度差，煙氣中水冷凝析出粘附到微細粉塵，微細粉塵凝并增大成變成帶晶核的液滴。

(4)本發明的深度除塵系統中的濕式電除塵器采用管式結構，陽極組件的陽極板組件采用正六邊形管束，基體材質可為導電玻璃鋼，陰極線采用管刺線，并采用螺旋排列，構造形式簡潔輕巧，電場的二次數值穩定。

(5)本發明的深度除塵系統中的冷凝管式除霧器和濕式電除塵器上方均設有噴淋沖洗管，定期對管式除霧器的管束和濕式電除塵器極線和極板進行沖洗，沖洗水落入下部脫硫吸收塔直接作為補水，不新增污染物。

(6)本發明的一種濕法脫硫后的煙氣深度除塵方法和系統高效脫除微細顆粒物及氣溶膠，全面解決煙塵、石膏雨、氣溶膠、SO₃等各種污染物問題，可在火電廠等燃煤使用企業進行廣泛推廣應用。

以下結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

附圖說明

圖1為實施例中的煙氣深度除塵系統結構示意圖。

圖2為冷凝管式除霧器結構示意圖(俯視)。

圖中標號：1-脫硫吸收塔，2-相變凝并室，21-蒸汽布氣管，22-蒸汽噴嘴，23-旋流板，24-冷凝除霧器，3-濕式電除塵器，31-陽極板組件，32-陰極線，41-第一噴淋沖洗管，42-第二噴淋沖洗管，241-上層U型管，242-下層U型管，243-冷卻水進水箱，244-冷卻水出水箱。

具體實施方式

實施例

參見圖1，圖示中的煙氣深度除塵系統為本發明的優選實施方式，主要包括相變凝并室2和濕式電除塵器3，相變凝并室2布置在脫硫吸收塔1上方，內布置有蒸汽布氣管21，蒸汽布氣管21上設有若干蒸汽噴嘴22，在蒸汽布氣管21的噴嘴后方設有旋流板23以及冷凝管式除霧器24，濕式電除塵器3布置在相變凝并室2的出口位置，主要包括陽極板組件31和陰極線32。

在冷凝除霧器24和濕式電除塵器3上方分別設有沖洗裝置，其中在冷凝除霧器24上設有第一噴淋沖洗管41，濕式電除塵器3上設有第二噴淋沖洗管42。

本實施例將相變凝并室2和濕式電除塵器3集成設置在脫硫吸收塔1內，形成一個包含脫硫吸收以及除塵處理的塔體設備，相變凝并室2設置在脫硫吸收塔1的上方，冷凝除霧器24和濕式電除塵器3依次設置在相變凝并室2的上方，濕式電除塵器3的陽極板組件31和陰極線32均豎向平行布置，除塵塔體頂部設置煙囪出口。

相變凝并室2的內壁設置為具有增進相變效果和防腐功效的低表面能內襯，該內襯采用聚四氟乙烯、含氟乙烯的乙烯基醚共聚物等低表面能涂料涂制。

相變凝并室內的蒸汽噴嘴22噴氣方向與煙氣方向逆向布置，蒸汽噴嘴22上方布置有旋流板23，促使蒸汽與煙氣接觸更充分，混合更均勻，提高蒸汽和煙氣微細粉塵之間的相變凝并作用。

結合參見圖2，冷凝除霧器24采用管式除霧器，包括兩層由多根毛細管排列組成的U型管束，上層U型管241和下層U型管242之間交錯分布，提高煙氣與U型冷凝管的接觸面積，冷凝管材質采油工PP或316L不銹鋼，適應高濕和強腐蝕環境，該U型管束的多根毛細管的入口均連接至一個冷卻水進水箱243，出口均連接至一個冷卻水出水箱244，冷卻水直接連接脫硫工藝的工藝水，工藝水溫度為10-40℃。

冷凝除霧器采用上下兩層U型管式錯位布置，增強換熱和除霧效果，并且由于U型管內，通有冷卻水，導致煙氣與管壁存在溫度差，煙氣中水冷凝析出粘附到微細粉塵，微細粉塵凝并增大變成帶晶核的液滴。

濕式電除塵器3采用管式結構，陽極板組件31為正六邊形管束，基體材質可為導電玻璃鋼，陰極線32采用管刺線，并采用螺旋排列，濕式電除塵器3所用絕緣子為防結露型絕緣子。

本實施例的系統工作時，煙氣依次經過脫硫吸收塔1，相變凝并室2和濕式電除塵器3，最后由煙囪排出，可實現濕法脫硫后的煙氣深度除塵方法，在相變凝并室內向濕法脫硫后的近飽和或者飽和煙氣噴入蒸汽，建立水氣在PM2.5細顆粒物表面核化凝結所需要的過飽和環境，從而促使燃煤煙氣中的細顆粒物相互凝結變大；通過冷凝除霧器對煙氣進行冷凝除霧，進一步通過冷凝相變而增大細顆粒物表面核化凝結的過飽和度，繼續發生以PM2.5細顆粒物為凝結核的微細粒子凝并變大，并脫除煙氣中的部分液滴，使煙氣分布更均勻；最后通過濕式電除塵器將含有凝結增大后顆粒物的煙氣進行電除塵后排放，保證煙氣中的粉塵排放量小于5mg/m³。

具體的，煙氣在經過脫硫吸收塔1濕法脫硫后達到近飽和或者飽狀態，進入相變凝并室2，相變凝并室2的內部為具有增進相變效果和防腐等功效的低表面能內襯，采用聚四氟乙烯、含有氟乙烯的乙烯基醚共聚物等低表面能涂料涂制。然后通過蒸汽布氣管21和蒸汽噴嘴22，噴入少量蒸汽，且蒸汽噴嘴22噴氣方向與煙氣方向逆流，噴嘴22后布置有旋流板23，促使蒸汽與煙氣接觸更充分，混合更均勻，提高蒸汽相變凝并作用。

通過蒸汽和煙氣混合，建立水氣在細顆粒物表面核化凝結所需要的過飽和環境，從而促使燃煤煙氣中的細顆粒物凝結變大。將蒸汽布氣管與電廠的蒸汽系統管道連接，采用電廠廢蒸汽和二次蒸汽作為蒸汽來源，蒸汽飽和度為1.10-1.50，不需另設蒸汽產生裝置，節約成本。

接著經過冷凝管式除霧器24進一步通過冷凝相變而增大過飽和度，繼續發生以PM2.5為凝結核的微細粒子凝并變大，并脫除一部分液滴，同時使煙氣分布更均勻。

經過相變凝并室2凝并增大后的顆粒物進入濕式電除塵器3，由于顆粒物被過飽和煙氣中析出的水包裹，形成了粒徑在30μm以上的霧滴，有效解決了入口處顆粒粒徑過小而難以荷電的問題，提高了除塵效率，達到深度除塵，保證濕式電除塵出口粉塵排放小于5mg/m³，經過凈化的煙氣最終進入煙囪達標排放。

冷凝管式除霧器24和濕式電除塵器3上方設有噴淋沖洗管路4，定期對管式除霧器24的管束和濕式電除塵器3極線和極板進行沖洗，沖洗水落入下部脫硫吸收塔1直接作為補水，不新增污染物。

以下通過一具體案例對本實施例的除塵效果進行說明。

實例一

一燃煤電廠煙氣經濕法脫硫后，粉塵濃度為30-50mg/Nm³,主要為亞硫酸液滴、石膏以及PM2.5等細顆粒物，煙氣直接進入濕式電除塵，受細顆粒物性質影響，很難實現高效除塵，達到超低排放。利用上述實施例，將濕法脫硫后煙氣近飽和或飽和的煙氣狀態，煙氣先通過蒸汽相變室，通過噴嘴噴入蒸汽飽和度為1.20的電廠廢蒸汽或二次蒸汽，建立水氣在PM2.5細顆粒物表面核化凝結所需要的過飽和環境，從而促使燃煤煙氣中的細顆粒物相互凝結變大，顆粒物粒徑增大至20微米以上，然后進一步經過通有溫度為25℃的冷卻工藝水的冷凝管式除霧器冷凝相變，粒徑進一步增大至30微米以上，凝并增大后的顆粒物進入濕式電除塵后被迅速捕集，粉塵濃度排放能達到小于5mg/Nm³，實現超低排放。

以上實施例是對本發明的說明，并非對本發明的限定，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的具體工作原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內，本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。