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CN108421637B - 工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统 - Google Patents

工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，包括依次按工艺顺序从前往后串联设置的废气冷却器、水汽相变凝并室、电除尘器、脱硫塔、废气再热器、引风机和烟囱，废气冷却器上设置有废气进口，废气冷却器内设置有换热器，电除尘器为半蜂窝型收尘极板电除尘器。本发明通过水汽相变凝并室和电除尘器独特的结构相结合，使得细颗粒物去除效率更进一步提高。

Description

工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统。
背景技术
在石油、化工、钢铁、电力、建材等行业产生的废气中存在着大量SOX、NOX、可吸入颗粒物(PM10)尤其是细颗粒物(PM2.5)等，严重影响着人类的生活、生产。随着雾霾的日趋严重，治理大气污染刻不容缓，在治理大气污染的同时，充分利用废气中的余热、去除废气中的细微颗粒物是企业节能减排的主要任务。烟尘中微细颗粒特别是PM10以下的颗粒物的数量浓度可达总数量浓度的99％，而当前大多数的除尘器对于细微颗粒物脱除效率不高，因此必须重视细颗粒污染物的治理。
旋风除尘器和惯性除尘器等传统除尘装置对大颗粒的粉尘去除效果较好，但对于微细颗粒的处理效果不佳；静电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器对微细粉尘的处理效果较好，但由于袋式除尘器布袋需要周期性更换、成本较高而且不适用于湿度较大的气流，湿式除尘器易发生堵塞、腐蚀等缺点，静电除尘器成为目前应用较为广泛的工业烟气处理设备。
目前，静电除尘器脱除颗粒物容易出现二次扬尘问题，只能去掉废气中粒径较大的颗粒污染物，对于细微颗粒污染物、气体污染物的处理及废气中的余热回收却无能为力，本发明的目的是提供一种工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中工业废气除尘效果一般的技术问题，本发明提供一种工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，充分利用废气余热，一部分为水汽相变凝并室提供蒸汽，另一部分进入废气再热器；通过相变凝并将细微颗粒物凝并长大，较大颗粒沉降到污水池，同时利用静电除尘器进一步脱除粒径较小的细微颗粒物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，包括依次按工艺顺序从前往后串联设置的废气冷却器、水汽相变凝并室、电除尘器、脱硫塔、废气再热器、引风机和烟囱，废气冷却器上设置有废气进口，废气冷却器内设置有换热器，所述电除尘器为半蜂窝型收尘极板电除尘器，所述半蜂窝型收尘极板电除尘器包括壳体、第一电晕极和多个半蜂窝收尘单元，壳体的两端上分别设置有电除尘器进口和电除尘器出口，电除尘器进口和水汽相变凝并室相连接，电除尘器出口和脱硫塔相连接，电除尘器进口第一电晕极设置在壳体内靠近电除尘器进口处，多个半蜂窝收尘单元相互交错设置在壳体内，半蜂窝收尘单元之间形成迂回曲折的流道，每个半蜂窝收尘单元包括至少一个半蜂窝收尘极板和一个中心电晕极，半蜂窝收尘极板包括平板体和两个翻折斜板，两个翻折斜板分别固定连接在平板体的两边，两个翻折斜板之间形成扩口，扩口由内向外逐渐扩大，扩口朝向中心电晕极，半蜂窝收尘极板的长度方向两端分别和壳体内的上端和下端固定连接，电除尘器进口至电除尘器出口方向为X方向，半蜂窝收尘极板的长度方向和X方向相垂直，平板体和X方向相平行，第一电晕极和中心电晕极均和壳体内固定连接。
本发明将除尘器内的收尘极板改成半蜂窝式，且将半蜂窝收尘单元交错设置，使得半蜂窝收尘单元之间形成迂回曲折的流道，经凝并后的废气以及颗粒物，进入除尘器后，能够在流道间迂回流动，使除尘器内部气流形成双涡旋，有效提高了粒子碰撞几率，增加粉尘颗粒停留时间，这样能够使得粉尘更多的吸附到收尘极板上，进一步提高除尘效果，且更加有效的防止二次扬尘；减少了电除尘器体积，经济性较佳。
为了更进一步的提高除尘效果，所述每个半蜂窝收尘单元包括两个半蜂窝收尘极板和一个中心电晕极，两个半蜂窝收尘极板以一个中心电晕极为中心对称设置，两个半蜂窝收尘极板不相互接触。两个半蜂窝收尘极板不相互接触，更进一步的增加了流道的数量，增加粉尘颗粒停留时间，提高了粒子碰撞几率。
进一步，所述水汽相变凝并室包括凝并室壳体、凝并室壳体的下端设置有沉降室壳体，凝并室壳体的下部上设置有凝并室进口，凝并室壳体的顶部设置有凝并室出口，凝并室进口和废气冷却器相连通，凝并室出口和电除尘器进口相连通，所述凝并室壳体内设置有旋流叶片和圆管，圆管的顶部和凝并室壳体内的顶部固定连接，且圆管的顶部和废气冷却器的高温蒸汽出口相连接，也可以外接外部的高压液体管路相连接，圆管的底部设置有三个均匀分布的蒸汽喷嘴，三个蒸汽喷嘴相互之间呈120°，蒸汽喷嘴和圆管的中心线为45°，旋流叶片呈螺旋式从下至上环绕设置在圆管外围，旋流叶片还连接有旋转驱动装置。废气在除尘前都需要对废气进行凝并，凝并的目的是为了将小颗粒凝并成大颗粒，这样有利于后续的除尘效果，颗粒太小不容易脱除，本发明通过设置三个喷嘴且布置均匀可以保持蒸汽量充足，使细颗粒与水蒸气充分凝并，设置旋转的旋流叶片能够提高气体的湍流强度，进一步提高颗粒物碰撞概率，延长颗粒物在水汽相变凝并室中的时间，提高更多的凝并效果，旋转的旋流叶片还能够将降落在叶片上的大颗粒甩落到除尘器壳体，进而流到在沉降室，既能达到初步除尘的效果，也能提高凝并效率。
为了使得放电均匀，所述第一电晕极和中心电晕极的外周均设置有均匀的芒刺线，所述芒刺线的末端为平端。现有的芒刺线的末端为尖端，放电不均匀影响颗粒荷电，除尘效果不佳。
为了能够节约能源，所述废气冷却器和废气再热器相连接。圆管的顶部和废气冷却器的高温蒸汽出口相连接。高温的废弃进入废气冷却器换热后的高温水一部分给水汽相变凝并室提供蒸汽，另一部分作为热源进入废气再热器，废气再热器换热后的冷却水再提供给废气冷却器作为冷却能源，余热循环利用，形成余热回收装置，节约成本，更有效脱除湿式电除尘器单独作用无法去除的细颗粒物，也能防止废气温度过低造成的送风机和管道结霜和SO3成酸腐蚀问题。
为了能够除去半蜂窝收尘极板上的灰尘以及提高除尘效果，所述壳体内的顶部还设置有多个液体喷嘴，液体喷嘴朝向半蜂窝收尘极板。
本发明的有益效果是，本发明的工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，通过余热回收装置有效利用废气余热，把常温下的循环水加热到蒸汽状态，加热后的蒸汽一部分为水汽相变凝并室提供蒸汽，另一部分进入废气再热器，进行余热循环既能更有效脱除湿式电除尘器单独作用无法去除的细颗粒物，也能防止废气温度过低造成的送风机和管道结霜和SO3成酸腐蚀问题本发明提供的一种水汽相变凝并技术，细颗粒物在水汽相变凝并室凝并长大，凝并后的废气大颗粒物掉入污水池，同时，细颗粒物进一步由电除尘器脱除，水汽相变凝并室和电除尘器独特的结构相结合，使得细颗粒物去除效率更进一步提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统的结构示意图。
图2是本发明的电除尘器的立体结构示意图。
图3是本发明的电除尘器的俯视图。
图4是本发明的电除尘器的半蜂窝收尘极板的结构示意图。
图5是本发明的电除尘器的第一电晕极的结构示意图。
图6是本发明的水汽相变凝并室的结构主视图。
图7是本发明的水汽相变凝并室的俯视图。
图中：1、废气冷却器，1-1、废气进口，1-2、换热器，2、水汽相变凝并室，2-1、凝并室壳体，2-2、沉降室壳体，2-3、旋流叶片，2-4、圆管，2-5、蒸汽喷嘴，2-6、凝并室进口，3、电除尘器，3-1、壳体，3-2、第一电晕极，3-2-1、芒刺线，3-3、流道，3-4、半蜂窝收尘极板，3-4-1、平板体，3-4-2、翻折斜板，3-4-3、扩口，3-5、中心电晕极，4、脱硫塔，5、废气再热器，6、引风机，7、烟囱。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-7所示，是本发明最优实施例，一种工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，包括依次按工艺顺序从前往后串联设置的废气冷却器1、水汽相变凝并室2、电除尘器3、脱硫塔4、废气再热器5、引风机6和烟囱7，废气冷却器1上设置有废气进口1-1，废气冷却器1内设置有换热器1-2，电除尘器3为半蜂窝型收尘极板电除尘器，半蜂窝型收尘极板电除尘器包括壳体3-1、第一电晕极3-2和多个半蜂窝收尘单元，壳体3-1的两端上分别设置有电除尘器进口和电除尘器出口，电除尘器进口和水汽相变凝并室2相连接，电除尘器出口和脱硫塔4相连接，电除尘器进口第一电晕极3-2设置在壳体3-1内靠近电除尘器进口处，多个半蜂窝收尘单元相互交错设置在壳体3-1内，半蜂窝收尘单元之间形成迂回曲折的流道3-3，每个半蜂窝收尘单元包括至少一个半蜂窝收尘极板3-4和一个中心电晕极3-5，半蜂窝收尘极板3-4包括平板体3-4-1和两个翻折斜板3-4-2，两个翻折斜板3-4-2分别固定连接在平板体3-4-1的两边，两个翻折斜板3-4-2之间形成扩口3-4-3，扩口3-4-3由内向外逐渐扩大，扩口3-4-3朝向中心电晕极3-5，半蜂窝收尘极板3-4的长度方向两端分别和壳体3-1内的上端和下端固定连接，电除尘器进口至电除尘器出口方向为X方向(X方向大致为水平方向)，半蜂窝收尘极板3-4的长度方向和X方向相垂直，平板体3-4-1和X方向相平行，第一电晕极3-2和中心电晕极3-5均和壳体3-1内固定连接。第一电晕极3-2和中心电晕极3-5均为负极。
每个半蜂窝收尘单元包括两个半蜂窝收尘极板3-4和一个中心电晕极3-5，两个半蜂窝收尘极板3-4以一个中心电晕极3-5为中心对称设置，两个半蜂窝收尘极板3-4不相互接触。
水汽相变凝并室2包括凝并室壳体2-1、凝并室壳体2-1的下端设置有沉降室壳体2-2，凝并室壳体2-1的下部上设置有凝并室进口，凝并室壳体2-1的顶部设置有凝并室出口，水汽相变凝并室2中的废气走向是从下至上的，凝并室进口和废气冷却器1相连通，凝并室出口和电除尘器进口相连通，凝并室壳体2-1内设置有旋流叶片2-3和圆管2-4，圆管2-4的顶部和凝并室壳体2-1内的顶部固定连接，且圆管2-4的顶部和外部的蒸汽相连接，圆管2-4的底部设置有三个均匀分布的蒸汽喷嘴2-5，三个蒸汽喷嘴2-5相互之间呈120°，蒸汽喷嘴2-5和圆管2-4的中心线为45°，旋流叶片2-3呈螺旋式从下至上环绕设置在圆管2-4外围，旋流叶片2-3还连接有旋转驱动装置，旋转驱动装置可以选用电机驱动转盘，旋流叶片2-3和转盘固定连接。
第一电晕极3-2和中心电晕极3-5的外周均设置有均匀的芒刺线3-2-1，所述芒刺线3-2-1的末端为平端。废气冷却器1和废气再热器5相连接，圆管2-4的顶部和废气冷却器1的高温蒸汽出口相连接。壳体3-1内的顶部还设置有多个液体喷嘴。壳体3-1内的顶部可以设置支架，液体喷嘴固定在支架上，喷射方向向下，半蜂窝收尘极板3-4的长度方向的上端和支架固定连接。
本发明的工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，高温的废气先从废气进口1-1进入废气冷却器1中，换热降温后废气再进入水汽相变凝并室2，在水汽相变凝并室2中将废气中的颗粒物进行凝并。废气在除尘前都需要对废气进行凝并，凝并的目的是为了将小颗粒凝并成大颗粒，这样有利于后续的除尘效果，颗粒太小不容易脱除，为了提高凝并效果，本发明通过设置三个喷嘴且布置均匀可以保持蒸汽量充足，使细颗粒与水蒸气充分凝并，设置旋转的旋流叶片能够提高气体的湍流强度，进一步提高颗粒物碰撞概率，延长颗粒物在水汽相变凝并室2中的时间，提高更多的凝并效果，旋转的旋流叶片还能够将降落在叶片上的大颗粒甩落到除尘器壳体，进而流到在沉降室，既能达到初步除尘的效果，也能提高凝并效率。
经过凝并处理后的废气再进入电除尘器3中，本发明将电除尘器3内的收尘极板改成半蜂窝式，且将半蜂窝收尘单元交错设置，使得半蜂窝收尘单元之间形成迂回曲折的流道3-3，经凝并后的废气以及颗粒物，进入电除尘器3后，能够在流道3-3间迂回流动，使电除尘器3内部气流形成双涡旋，有效提高了粒子碰撞几率，增加粉尘颗粒停留时间，这样能够使得粉尘更多的吸附到收尘极板上，进一步提高除尘效果，且更加有效的防止二次扬尘；减少了电除尘器体积，经济性较佳。
然后除尘后的废气在进入脱硫塔4中进行脱硫，然后再进入废气再热器5中再加热，最后引风机6和烟囱7排入大空，引风机6也是废气走向的动力源。废气冷却器1换热后的高温水一部分给水汽相变凝并室2提供蒸汽，另一部分作为热源进入废气再热器5，废气再热器5换热后的冷却水再提供给废气冷却器1作为冷却能源，余热循环利用，形成余热回收装置，节约成本，更有效脱除湿式电除尘器单独作用无法去除的细颗粒物。通过余热回收装置有效利用废气余热，把常温下的循环水加热到蒸汽状态，加热后的蒸汽一部分为水汽相变凝并室2提供蒸汽，另一部分进入废气再热器，进行余热循环既能更有效脱除湿式电除尘器单独作用无法去除的细颗粒物，也能防止废气温度过低造成的送风机和管道结霜和SO3成酸腐蚀问题。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，其特征在于：包括依次按工艺顺序从前往后串联设置的废气冷却器（1）、水汽相变凝并室（2）、电除尘器（3）、脱硫塔（4）、废气再热器（5）、引风机（6）和烟囱（7），废气冷却器（1）上设置有废气进口（1-1），废气冷却器（1）内设置有换热器（1-2），
所述电除尘器（3）为半蜂窝型收尘极板电除尘器，所述半蜂窝型收尘极板电除尘器包括壳体（3-1）、第一电晕极（3-2）和多个半蜂窝收尘单元，壳体（3-1）的两端上分别设置有电除尘器进口和电除尘器出口，电除尘器进口和水汽相变凝并室（2）相连接，电除尘器出口和脱硫塔（4）相连接，电除尘器进口第一电晕极（3-2）设置在壳体（3-1）内靠近电除尘器进口处，多个半蜂窝收尘单元相互交错设置在壳体（3-1）内，半蜂窝收尘单元之间形成迂回曲折的流道（3-3），
所述每个半蜂窝收尘单元包括两个半蜂窝收尘极板（3-4）和一个中心电晕极（3-5），半蜂窝收尘极板（3-4）包括平板体（3-4-1）和两个翻折斜板（3-4-2），两个翻折斜板（3-4-2）分别固定连接在平板体（3-4-1）的两边，两个翻折斜板（3-4-2）之间形成扩口（3-4-3），扩口（3-4-3）由内向外逐渐扩大，扩口（3-4-3）朝向中心电晕极（3-5），半蜂窝收尘极板（3-4）的长度方向两端分别和壳体（3-1）内的上端和下端固定连接，电除尘器进口至电除尘器出口方向为X方向，半蜂窝收尘极板（3-4）的长度方向和X方向相垂直，平板体（3-4-1）和X方向相平行，第一电晕极（3-2）和中心电晕极（3-5）均和壳体（3-1）内固定连接，两个半蜂窝收尘极板（3-4）以一个中心电晕极（3-5）为中心对称设置，两个半蜂窝收尘极板（3-4）不相互接触。
2.如权利要求1所述的工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，其特征在于：所述水汽相变凝并室（2）包括凝并室壳体（2-1）、凝并室壳体（2-1）的下端设置有沉降室壳体（2-2），凝并室壳体（2-1）的下部上设置有凝并室进口，凝并室壳体（2-1）的顶部设置有凝并室出口，凝并室进口和废气冷却器（1）相连通，凝并室出口和电除尘器进口相连通，
所述凝并室壳体（2-1）内设置有旋流叶片（2-3）和圆管（2-4），圆管（2-4）的顶部和凝并室壳体（2-1）内的顶部固定连接，且圆管（2-4）的顶部和外部的蒸汽相连接，圆管（2-4）的底部设置有三个均匀分布的蒸汽喷嘴（2-5），三个蒸汽喷嘴（2-5）相互之间呈120°，蒸汽喷嘴（2-5）和圆管（2-4）的中心线为45°，旋流叶片（2-3）呈螺旋式从下至上环绕设置在圆管（2-4）外围，旋流叶片（2-3）还连接有旋转驱动装置。
3.如权利要求1所述的工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，其特征在于：所述第一电晕极（3-2）和中心电晕极（3-5）的外周均设置有均匀的芒刺线（3-2-1），所述芒刺线（3-2-1）的末端为平端。
4.如权利要求1所述的工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，其特征在于：所述废气冷却器（1）和废气再热器（5）相连接，圆管（2-4）的顶部和废气冷却器（1）的高温蒸汽出口相连接。
5.如权利要求1所述的工业废气细颗粒物凝并脱除及余热利用的综合处理系统，其特征在于：所述壳体（3-1）内的顶部还设置有多个液体喷嘴。
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