公开(公告)日2018.07.13
IPC分类号B03C3/00; B03C3/014; B03C3/016; B03C3/34; F28D15/02
摘要
本实用新型提供了一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统,所述系统包括水雾荷电装置和静电除尘器，所述水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，所述水雾荷电装置连接脱硫废水暂存池，水雾荷电装置设置雾化喷嘴，雾化喷嘴下游安装电晕环，电晕环连接高压电源。本实用新型通过双流体雾化喷嘴得到脱硫废水和颗粒改性剂的混合喷雾，通过荷电环快速荷电，既可以有效处理脱硫废水，又能够使细颗粒物充分团聚，提高颗粒物的脱除效率;同时，水雾荷电装置可以安装于静电除尘器入口前部的烟道上，灵活方便。
权利要求书
1.一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统，所述系统包括水雾荷电装置和静电除尘器，所述水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，所述水雾荷电装置连接脱硫废水暂存池，水雾荷电装置设置雾化喷嘴，雾化喷嘴后部安装电晕环，电晕环连接高压电源;烟气首先经过水雾荷电装置，脱硫废水从暂存池经双流体雾化喷嘴形成喷雾，通过高压电源供电的电晕环后荷电，之后与烟气充分混合，形成含湿颗粒;随后，含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电。
2.如权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，还包括加热器，所述脱硫废水在进入水雾荷电装置前经过加热器预热。
3.如权利要求2所述的除尘系统，其特征在于，所述系统包括颗粒改性剂储罐，所述预热后的脱硫废水通过颗粒改性剂储罐加入颗粒改性剂形成混合物，再进入水雾荷电装置。
4.如权利要求2所述的除尘系统，其特征在于，所述加热器设置在烟道中。
5.如权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述静电除尘器包括静电除尘段、静电/超声耦合除尘段和等离子/超声耦合催化场除尘段，其中静电除尘段设置在前部，在静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场，静电/超声耦合除尘段设置在静电除尘段的后面，静电/超声耦合除尘段内设置有收尘极板和超声波发生端，并在内部产生静电场，超声波发生端与外部的超声波发生器连接;等离子/超声耦合催化场除尘段设置在静电/超声耦合除尘段后面，等离子/超声耦合催化场除尘段内设置等离子体反应器和超声波发生端，超声波发生端与外部的超声波发生器连接。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述静电除尘段为两级，分别是第一级和第二级;所述静电/超声耦合除尘段为两级，分别是第三级和第四级，等离子/超声耦合催化场除尘段是一级，是第五级。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述收尘极板相互平行;收尘极板之间均匀布置若干电晕极;收尘极板表面设有清灰装置。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，等离子体反应器采用线-板式结构，包括接地极板、陶瓷板、电晕极和高压电源，接地极板接地，陶瓷板覆盖在极板上形成线板，陶瓷板作为阻挡介质，形成介质阻挡放电，同时负载催化剂，作为催化剂载体;所述电晕极设置在两块线板的相对的陶瓷板之间。
9.如权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述水雾荷电装置前部设置余热利用装置，所述余热利用装置是热管，所述热管包括竖直部分、水平部分和竖直管，其中竖直部分的底端连通水平部分，所述水平部分从竖直部分的底端向着远离竖直部分的方向延伸，所述水平部分下部连通多个竖直管，所述竖直管设置在烟道中，竖直部分设置在烟道外。
10.如权利要求9所述的除尘系统，其特征在于，所述水平部分为扁平管结构，竖直管为圆管结构，水平部分为方形结构;所述的竖直管为多排，其中相邻两排为错列布置;竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形，所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。
说明书
一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统
技术领域
本实用新型涉及热管余热回收以及烟气除尘和有机物脱除领域，特别是涉及一种利用热管回收烟气余热并涉及一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘技术。
背景技术
热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)实用新型的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。相比于燃煤烟气余热回收中最为常用的管壳式换热器，热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点，在燃煤烟气余热回收利用中更具潜力。
此外，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上唯一以煤炭为主要能源的大国。燃煤电厂是大气颗粒物的重要排放源，在我国电力工业快速发展、发电量持续增长、耗煤量不断增加的情况下，燃煤电厂烟尘排放总量30多年来达到每年350万吨左右，其中细颗粒物排放量超过300万吨。大量的燃煤烟尘不仅造成了严重的环境污染，同时也严重危害人体的健康。
因此，为了减少燃煤烟尘的排放，燃煤电厂都有烟气除尘设备，保证烟气在进入大气之前得到有效的净化。目前，我国燃煤电厂中烟尘净化设备90%左右采用静电除尘器(ESP)。ESP除尘效率高，对粒径10μm以上粉尘颗粒脱除效率高达99%以上，但对于10μm(特别是2.5μm)以下微细颗粒，由于微细粒子难以荷电，使得细颗粒难以有效脱除，难以实现烟气颗粒物的超净排放，同时，由于细颗粒物中含有大量对人体有害的物质，严重影响了人们的身体健康。
另外，为实现烟气中SO2的超净排放，燃煤电厂普遍采用湿法脱硫技术，在高效脱除SO2的同时，也排放了大量的废水。常规的“三联箱”工艺难以脱除废水中的Cl-，导致处理后的废水难以循环利用，而膜过滤、MVR等脱硫废水零排放技术，投资运行费用高，限制了实际中的推广应用。
针对上述问题，本实用新型提供了一种新的烟气余热利用热管及其烟气污染物处理系统及其方法，充分利用热源，降低能耗，改善排烟效果。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型在前面实用新型的基础上进行了改进，以脱硫废水和颗粒改性剂通过水雾荷电装置形成荷电液滴，将混合荷电液滴喷入烟气中，与烟气充分接触，让细颗粒物能有效的团聚并荷电，通过水雾荷电装置与静电除尘器的共同作用，提高细颗粒的脱除效率，同时能有效处理脱硫废水，得到一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘技术。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种协同脱硫废水处理的水雾荷电耦合颗粒改性增效静电除尘系统，所述系统包括水雾荷电装置和静电除尘器，所述水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，所述水雾荷电装置连接脱硫废水暂存池，水雾荷电装置设置雾化喷嘴，雾化喷嘴后部安装电晕环，电晕环连接高压电源;烟气首先经过水雾荷电装置，脱硫废水从暂存池经双流体雾化喷嘴形成喷雾，通过高压电源供电的电晕环后荷电，之后与烟气充分混合，形成含湿颗粒;随后，含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电。
作为优选，还包括加热器，所述脱硫废水在进入水雾荷电装置前经过加热器预热。
作为优选，所述系统包括颗粒改性剂储罐，所述预热后的脱硫废水通过颗粒改性剂储罐加入颗粒改性剂形成混合物，再进入水雾荷电装置。
作为优选，所述加热器设置在烟道中。
作为优选，所述静电除尘器包括静电除尘段、静电/超声耦合除尘段和等离子/超声耦合催化场除尘段，其中静电除尘段设置在前部，在静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场，静电/超声耦合除尘段设置在静电除尘段的后面，静电/超声耦合除尘段内设置有收尘极板和超声波发生端，并在内部产生静电场，超声波发生端与外部的超声波发生器连接;等离子/超声耦合催化场除尘段设置在静电/超声耦合除尘段后面，等离子/超声耦合催化场除尘段内设置等离子体反应器和超声波发生端，超声波发生端与外部的超声波发生器连接。
作为优选，所述静电除尘段为两级，分别是第一级和第二级;所述静电/超声耦合除尘段为两级，分别是第三级和第四级，等离子/超声耦合催化场除尘段是一级，是第五级。
作为优选，所述收尘极板相互平行;收尘极板之间均匀布置若干电晕极;收尘极板表面设有清灰装置。
作为优选，等离子体反应器采用线-板式结构，包括接地极板、陶瓷板、电晕极和高压电源，接地极板接地，陶瓷板覆盖在极板上形成线板，陶瓷板作为阻挡介质，形成介质阻挡放电，同时负载催化剂，作为催化剂载体;所述电晕极设置在两块线板的相对的陶瓷板之间。
作为优选，所述水雾荷电装置前部设置余热利用装置，所述余热利用装置是热管，所述热管包括竖直部分、水平部分和竖直管，其中竖直部分的底端连通水平部分，所述水平部分从竖直部分的底端向着远离竖直部分的方向延伸，所述水平部分下部连通多个竖直管，所述竖直管设置在烟道中，竖直部分设置在烟道外。
作为优选，所述水平部分为扁平管结构，竖直管为圆管结构，水平部分为方形结构;所述的竖直管为多排，其中相邻两排为错列布置;竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形，所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。
与现有技术相比较，本实用新型具有如下的优点：
1)本实用新型通过双流体雾化喷嘴得到脱硫废水和颗粒改性剂的混合喷雾，通过荷电环快速荷电，既可以有效处理脱硫废水，又能够使细颗粒物充分团聚，提高颗粒物的脱除效率;同时，水雾荷电装置可以安装于静电除尘器入口前部的烟道上，灵活方便。能够极大的出去PM2.5的颗粒。
2)脱硫废水首先利用静电除尘器后烟气余热进行加热，以提高脱硫废水后续蒸发速度;
3)将水雾荷电装置安装于静电除尘器入口前部的烟道上，以脱硫废水作为雾化介质，将水雾荷电技术与静电除尘器相结合;
4)脱硫废水内通过添加颗粒改性剂：一方面烟气脱硫所产生的废水能够得到有效的处理，减少处理脱硫废水的成本;另一方面，团聚剂的加入能够在原有基础上，更好的促进烟气中颗粒的团聚，从而提高脱除的效率;
5)脱硫废水和颗粒改性剂的混合物通过双流体雾化喷嘴形成混合喷雾，喷入由高压电源供电的荷电环，形成带电液滴;
6)烟气与含颗粒改性剂的带电液滴充分混合，增强了颗粒之间的粘滞力、库伦力，促进烟气中粉尘颗粒团聚长大，改善粉尘颗粒的荷电特性，随后，含湿颗粒经历一个干燥的过程，水分逐渐蒸发，电荷逐渐由液滴向颗粒转移，使部分粉尘颗粒荷电;
7)荷电后的颗粒进入静电除尘器，由于颗粒团聚增大并预荷电，有效提高了静电除尘器脱除细颗粒的效率;
8)本实用新型对原有的静电除尘器进行改造，通过分为三个不同的段，每个段都有针对性的除去不同的污染物，不仅能够很好的实现烟气中大颗粒物的脱除，而且通过超声波对颗粒的凝并团聚作用，可有效脱除细颗粒物，能够进一步脱除对PM10以及PM2.5。运用等离子体技术对有机污染物的降解作用，结合超声波的高频分散效应，高效降解烟气中的有机污染物。本实用新型在实现燃煤烟气高效除尘同时实现有机物的脱除。
9)本实用新型对余热利用中的热管的蒸发端的结构进行了改进，将热管的蒸发端延伸到更远的方向，在不改变热管的冷凝端体积的情况下，使得热管的蒸发端的吸热面积增加，这样可以扩大热管的吸热范围，可以吸收热源最远端的热量。相对于现有技术中的热管蒸发端和冷凝端保持一致大小。同时减少换热器的体积和占地面积，使得结构紧凑。
10)进行了大量的数值模拟和实验的研究，对热管在余热利用中的分布结构进行了最优的结构，而且通过研究得出热管分布的最优关系式，进一步提高热管的分布，达到最佳的热吸收，降低成本。
