CN102198369A

CN102198369A - 一种旋流进气式静电喷雾湿法烟气脱硫除尘装置

Info

Publication number: CN102198369A
Application number: CN2011101459660A
Authority: CN
Inventors: 王贞涛; 顾利平; 罗惕乾
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2011-09-28

Abstract

本发明涉及一种废气净化的旋流进气式静电喷雾湿法烟气脱硫除尘装置，包括喷雾反应塔、静电喷雾装置、除雾器、流量控制器、控制信号传感器、引风机、废气入口和废料收集口。采用环形电极与针状电极结合的感应荷电与电晕荷电的静电喷雾的方法使浆液雾滴进一步细化，使雾滴荷电和非荷电高压极化，产生附加的传质推动力；并且进气采用旋流进气方式，增大烟气与雾滴的接触时间；采用浓度在线监测装置，实现对静电电压、浆液流量的自动调节，保证脱硫效率保持在一定的范围之内，满足排放标准的同时，增强经济效益。本发明涉及的烟气脱硫除尘的效率较高，液气比降低，且运行费用较低，价格适中，是较理想的环保设备。

Description

一种旋流进气式静电喷雾湿法烟气脱硫除尘装置

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫除尘装置。

背景技术

湿法钙剂烟气脱硫技术始于1909年，并在1931年建成了世界上第一套石灰烟气脱硫***。20世纪60年代开始美国、日本、德国等相继开展了大规模的研究工作，逐步推行和完善了烟气脱硫技术（FGD），其中湿法烟气脱硫技术（WFGD）占85％以上。我国烟气脱硫技术起步较晚，主要以引进国外较为成熟的FGD技术，逐步吸收实现FGD技术的国产化。从技术上看燃煤脱硫的控制可以从燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫三种方案，上述三个阶段脱硫技术的综合应用可以彻底解决SO₂的污染问题。出于经济性的考虑，烟气脱硫技术（FGD）将会占有重要地位。FGD分为干法、半干法和湿法，钙剂湿法烟气脱硫技术仍占有主导地位。干法主要有炉膛干法喷射脱硫法、高能电子活化氧化法、荷电干粉喷射脱硫法（CDSI）、活性炭吸收法。半干法中应用最广的是旋转喷雾干燥法（SDA）、烟气循环流化床烟气脱硫技术（CFB-FGD）以及烟道喷射脱硫工艺和增湿灰脱硫技术（NID）。湿法脱硫主要包括以下几种工艺，石灰石—石膏法、磷氨复合肥法（PAFP）法、氨吸收法、海水脱硫法、双碱法、氧化镁法等。

湿法的烟气脱硫技术具有脱硫效果好、工艺相对简单，吸收剂利用高，且运行稳定可靠等特点，因而应用最广。但在实际的运行过程液气比较大，对水资源造成极大的浪费，废水的处理难度极大，且形成酸性液滴对脱硫设备造成较大的腐蚀。为了有效改善湿法烟气脱硫的耗水量惊人问题，关键的一点是将脱硫剂浆液雾滴细化，在液气比降低的情况下保证烟气也浆液雾滴总的接触面积不变，可以有效改善脱硫效果，保证雾滴在脱硫过程中不至于生成粉末状，而是浆液状残渣，同时湿法烟气脱硫兼有除尘功能。

目前国内外已有类似的产品和技术，但尚存在不少缺点。例如，旋转荷电喷雾半干法脱硫装置，是采用旋转雾化后雾滴荷电的方法提高雾滴在空间的弥散程度，来克服高速旋转喷雾机旋转成雾的细小颗粒的碱性液滴在烟气中容易碰撞凝并成大颗粒的液滴的缺点。该专利能有效提高浆液的雾化效果，但对于浆液的持续稳定荷电不利。本专利采用新型电极，采用针状与环形电极结合的方式，实现了雾滴荷电过程的稳定性与持久性。并利用烟尘浓度在线监测与反馈***，在烟气浓度发生变化时，通过信号控制和调节浆液流量，以达到排放目标，并且充分利用浆液，降低节能减排的成本。

检索现有技术中，主要有申请号为200720006066的中国专利“旋转荷电喷雾半干法脱硫装置”、《荷电喷雾脱硫的试验》（[J]. 江苏大学学报：自然科学版，2007,28（5））、《荷电喷雾脱硫实验与机理分析》（[J]. 环境科学学报，2001，21（5））与本发明较为接近。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋流进气式静电喷雾湿法烟气脱硫装置，特别是指一种将废气中的二氧化硫和粉尘的排放进行有效控制的静电喷雾湿法烟气脱硫除尘***及其使用方法。它能克服了湿法烟气脱硫***中高液气比、耗水量巨大和碱性雾滴在输运过程中的浓度不均匀的缺点，又能在高压静电场产生的库伦力、极化力的作用下产生附加的传质推动力，增强雾滴吸收SO₂和灰尘吸收能力。

根据上述目的设计了一种静电喷雾烟气脱硫除尘***，包括喷雾反应塔、静电喷雾装置、除雾器、流量控制器、控制信号传感器、引风机、废气入口和废料收集口。废气入口位于喷雾反应塔的底部，废气入口形状为矩形，矩形内在水平方向均匀布置3-5块旋流挡板，导流板角度在0-90度调节。静电喷雾装置包括雾化喷嘴、高压静电发生器、电极、相互连接的管路和电极电源线；雾化喷嘴采用低压旋流雾化喷嘴，雾化喷嘴外布置有环形电极与针状电极相结合的电极对喷雾区进行辅助雾化。环形电极尺寸直径为100-300mm，环形电极平面与喷嘴底部平面距离0-100mm范围调节；雾化喷嘴和电极设置于喷雾反应塔塔体内的上部，高压静电发生器位于喷雾反应塔外，高压静电发生器通过管路和电极电源线穿过喷雾反应塔体分别与喷嘴和环形电极相连。除雾器位于喷雾反应塔塔体内的顶部，除雾器为双层除雾器，第一层比第二层网格稀疏。引风机通过管道与喷雾反应塔塔顶的出口连接。废料收集口设置于喷雾反应塔的底部。流量控制器位于喷雾反应塔塔体外部，流量控制器通过管道与雾化喷嘴连接，流量控制器设有浆液入口。控制信号传感器分别连接流量控制器和高压静电发生器，控制信号传感器连接浓度测量装置。浓度测量装置浓度测量探头分别设置在废气入口和废气出口。控制信号传感器根据浓度测量装置提供的信号调节流量控制器，对浆液的流量进行调节；浓度测量装置对入口出口的二氧化硫浓度、粉尘浓度进行即时检测，计算出脱硫率η ₁与除尘效率η ₂，当脱硫率η ₁与除尘效率η ₂效率不在额定值范围时，此时有一信号（浆液流量或者电压进行有效调节）将通过控制信号传感器传给高压静电发生器或者流量自动调节装置进行调节，使之满足SO₂和粉尘的额定脱除率范围。

本发明在高压静电场的作用下，浆液喷雾反应器内的雾滴粒径进一步减小，且在库伦斥力的作用下在空间的弥散程度增加，有效增加了雾滴与废气的接触面积和作用时间；本发明中，废气通过旋流装置进入反应塔，形成螺旋上升的气流，增加了雾滴与废气的有效作用时间；雾滴在静电场下库伦力、极化力作用产生对微小分子或者飞尘的额外作用力，提高了雾滴的脱硫除尘效果；雾滴在高压电场作用下，其离子的分布状态发生显著改善，将有利于雾滴中钙基离子的电离作用，从而提高脱硫效率。本发明在前人研究的基础上，改进了传统环形电极，利用环形与针状结合的电极形式，保证了雾滴荷电过程的稳定性与持续性，避免了单纯环形电极在喷雾区荷电的不稳定性。

本发明的浓度在线监测与流量调节装置在达到浆液充分利用的同时，达到了废气的排放标准。在节能减排的前提下，获得了与常规湿法烟气脱硫相近的脱硫效率，但液气比为常规喷雾法的1/3，有效地节约了水资源，保护了自然环境。

附图说明

图1为本发明实施例构造示意图。

图2为废气进口旋流装置示意图。

图3为荷电电极（环形与针状结合方式）。

图1，1喷雾反应塔；2电极；3雾化喷嘴；4除雾器；5流量控制阀门；6浆液入口；高7压静电发生器；8控制信号传感器；9引风机；10浓度测量装置；11废气入口；12废料收集口；13旋流挡板。

具体实施方式

本发明专利在使用时，燃煤产生的废气（烟气与灰尘）通过废气入口11，经过旋流挡板13，旋流挡板可以根据需要进行角度调节，旋转流入喷雾反应塔1，与经过浆液入口6流经流量控制阀门5，由喷嘴3喷出，经环形与针状组合的荷电电极2荷电后的雾滴进行脱除SO₂与灰尘的作用。雾滴在经过压力喷嘴喷出后，会在荷电电极的作用下产生二次雾化，形成更为细小的雾滴，在高压静电场的作用下与雾滴发生化学反应除去SO₂，并脱除废气中的灰尘。采用环形与针状电极进行荷电时，雾滴在湿度较小时环形电极对雾滴的荷电作用为感应荷电，当雾滴浓度升高后，感应荷电作用下降或失去，针状电极产生电晕荷电作用，从而克服了单纯存在单一荷电方式的不足。引风机9提供烟气运动的动力，浓度测量装置10通过测量进出口中SO₂与灰尘的含量，来获得脱硫效率与除尘率。控制信号传感器8通过感知脱硫效率和除尘率的变化来控制高压静电发生器7和流量控制器5。例：通过废气入口11的SO₂的浓度升高时，浓度检测装置检测10到进出口浓度差增大，脱硫效率降低，当脱硫效率小于某一额定效率时，控制信号传感器8开始向高压静电发生器7和流量控制器5传递信号，增大流量以提高钙硫比和静电电压，来提高SO₂的吸收效率。当脱硫效率与除尘率满足额定效率时，控制信号传感器8停止工作。通过废气入口11的SO₂的浓度降低时，浓度检测装置检测9到进出口浓度差减小，脱硫效率升高，当高于某一额定效率时，为了保证脱硫***的经济性，控制信号传感器8开始向高压静电发生器7和流量控制器5传递信号，减小流量以提高钙硫比和静电电压，来适度SO₂的吸收效率，使其在额定工况下工作。

除雾器设置双层，在不显著增大阻力的情况下，使雾滴尽可能少进入动力装置，保证装置不受酸雾的腐蚀，保证装置运行的稳定性与可靠性。脱硫产生的含渣废液可以通过废料收集口12进行收集，经沉淀后除去残渣，废液可循环使用，提高钙的利用率。

Claims

1.一种旋流进气式静电喷雾湿法烟气脱硫除尘装置，其特征在于，包括喷雾反应塔（1）、静电喷雾装置、除雾器（4）、流量控制器（5）、控制信号传感器（8）、引风机（9）、废气入口（11）和废料收集口（12）；所述废气入口（11）位于喷雾反应塔（1）的底部；所述静电喷雾装置包括雾化喷嘴（3）、高压静电发生器（7）、电极（2）、相互连接的管路和电极电源线；所述雾化喷嘴采用低压旋流雾化喷嘴（3），所述雾化喷嘴（3）外布置有电极（2）对喷雾区进行辅助雾化；所述环形电极尺寸直径为100-300mm，所述环形电极平面与雾化喷嘴（3）底部平面距离0-100mm范围调节；所述雾化喷嘴（3）和电极（2）设置于喷雾反应塔（1）塔体内的上部，所述高压静电发生器（7）位于喷雾反应塔（1）外，高压静电发生器（7）通过管路和电极电源线穿过喷雾反应塔（1）体分别与喷嘴和环形电极相连；所述除雾器（4）位于喷雾反应塔（1）塔体内的顶部，所述除雾器（4）为双层除雾器，第一层比第二层网格稀疏；所述引风机（9）通过管道与喷雾反应塔（1）塔顶的出口连接；所述废料收集口（12）设置于喷雾反应塔（1）的底部；所述流量控制器（5）位于喷雾反应塔（1）塔体外部，所述流量控制器（5）通过管道与雾化喷嘴（3）连接，所述流量控制器（5）设有浆液入口（6）；所述控制信号传感器（8）分别连接流量控制器（5）和高压静电发生器（7）。

2. 根据权利要求1所述的一种旋流进气式静电喷雾湿法烟气脱硫除尘装置，其特征在于，所述废气入口（11）形状为矩形，矩形内在水平方向均匀布置3-5块旋流挡板（13），所述旋流挡板（13）角度在0-90度调节。

3. 根据权利要求1或2所述的旋流进气式静电喷雾湿法烟气脱硫除尘装置，其特征在于，还包括浓度测量装置（10），所述控制信号传感器（8）连接浓度测量装置（10），所述浓度测量装置（10）浓度测量探头分别设置在废气入口（11）和废气出口；所述控制信号传感器（8）根据浓度测量装置（10）提供的信号调节流量控制器（5），对浆液的流量进行调节。

4. 根据权利要求1所述的旋流进气式静电喷雾湿法烟气脱硫除尘装置，其特征在于，所述电极（2）为环形电极与针状电极相结合，所述环形电极尺寸直径为100-300mm，所述环形电极平面与喷嘴底部平面距离0-100mm范围调节。