一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置及其方法，该装置包括化学团聚系统、渐缩渐扩管道部分、循环气泵和静电除尘器。先将高硫煤燃烧产生的高温烟气引入渐缩渐扩管道部分，经过化学团聚系统喷射团聚剂，使得团聚剂与高温烟气中PM2.5吸附絮凝，促使PM2.5团聚长大，并降低烟气温度；以及渐缩渐扩管道喉口部位产生射流效应导致烟气温度降低至酸露点以下，促使SO3凝结于飞灰；循环气泵于渐缩渐扩管道喉口位置产生射流，形成湍流流场，促进烟气中PM2.5碰撞团聚与SO3在飞灰上的凝结，通过上述装置的协同作用大大提高了PM2.5与SO3的脱除效率，增强电除尘协同脱除PM2.5与SO3。本发明专利技术工艺简单，可广泛应用于安装有静电除尘器的燃煤电站锅炉和工业锅炉系统中。

A device and method for synergistic removal of fine particulates and three sulfur oxides for high sulfur coal

The invention discloses a device for CO removal of fine particles and three sulfur dioxide, which is suitable for high sulfur coal. The device includes a chemical reunion system, a gradually shrinking and expanding pipe part, a circulating gas pump and an electrostatic precipitator. The high temperature flue gas produced by high sulfur coal combustion was first introduced into the gradually shrinking and expanding pipe part, and the agglomeration agent was injected through the chemical agglomeration system to make the aggregation agent and PM2.5 adsorbed and flocculate in the high temperature flue gas, to promote the aggregation and growth of the PM2.5, and to reduce the temperature of the flue gas; and the effect of the jet effect on the throat of the gradually shrinking and expanding pipeline led to the reduction of the flue gas temperature. Under the acid dew point, the SO3 condenses in the fly ash; the circulating air pump produces the jet in the throat position of the gradually shrinking and expanding pipeline, forms a turbulent flow field, promotes the PM2.5 collision reunion and the condensation on the fly ash in the flue gas. Through the synergy of the above equipment, the removal efficiency of the PM2.5 and SO3 is greatly improved, and the electrostatic precipitator is enhanced to remove the PM2. in synergy. 5 and SO3. The invention has simple process and can be widely applied to coal-fired utility boilers and industrial boiler systems equipped with electrostatic precipitators.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置及其方法
本专利技术涉及一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置及其方法，属于大气污染物治理

技术介绍
电厂燃煤过程中产生的空气动力学直径小于2.5um的细颗粒物(PM2.5)已成为我国突出的大气环境问题，是导致大气能见度降低、雾霾天气和全球气候变化等重大环境问题的重要因素。目前我国近90%~95%的燃煤电厂所使用的除尘设备为干式静电除尘器，虽然其对燃煤烟气中粗颗粒的收集效率可达99.9%乃至更高，但是由于干式静电除尘器的除尘机理所导致的“穿透窗口”的存在，其对以亚微米为主的PM2.5的捕集效率却不高。为满足日益严格的火电机组污染物排放标准，有必要发展新技术来降低PM2.5的排放。此外，在燃煤电厂中，锅炉燃烧以及烟气经SCR系统催化后，都会产生一定量的SO3，尤其对于含硫量大于3%的高硫煤，因其细粒分散状黄铁矿和有机硫无法通过物理方法脱除，使燃烧后的烟气中SO3含量较高。由于SO3极易与水结合形成硫酸酸雾，有很强的毒性，同时会使烟气酸露点升高，腐蚀下游设备，并产生“蓝羽”现象，对生态环境和人类健康都有较大危害，因此对高硫煤燃烧产生烟气中的SO3进行控制已迫在眉睫。综上所述，有必要对能够协同脱除高硫煤燃烧烟气中PM2.5与SO3的技术进行开发。目前，工业上可实现协同脱除PM2.5与SO3的技术主要为包括低低温电除尘与湿式电除尘技术。但是，低低温电除尘会使烟道长度增加，布置复杂，提高烟道阻力和电耗，并造成烟道腐蚀，使基建投资、故障、维护费用大大增加，并不适用于现有电厂的超低排放改造；而湿式电除尘技术虽然对PM2.5脱除效率较高，但是对SO3的脱除效率不高，仅为50%~65%左右，同时造价昂贵，国内应用并不多。因此，有必要开发一种造价较低且能够方便安装于现有电厂的协同脱除高硫煤燃烧烟气中PM2.5与SO3的技术。
技术实现思路
技术问题：本专利技术针对现有技术存在的工艺及设备布置复杂，不能有效协同脱除PM2.5与SO3的不足，提供一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置及其方法，能方便安装于现有电厂中，有效促进PM2.5的长大，降低烟气中PM2.5与SO3的排放，实现PM2.5与SO3的协同脱除。技术方案：一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置，该装置包括化学团聚系统、渐缩渐扩管道部分、循环气泵和静电除尘器，所述化学团聚系统由团聚剂储罐、计量泵、空压机、双流体雾化喷嘴组成，其中团聚剂储罐与计量泵、双流体雾化喷嘴依次连接构成液路，空压机与双流体雾化喷嘴连接构成气路；所述渐缩渐扩管道部分由渐缩前管道、渐缩段管道、渐扩段管道与渐扩后管道构成，渐缩段管道与渐扩段管道连接处为喉口位置，且该喉口位置上设有开孔；所述循环气泵进气口位于渐扩后管道上，循环气泵出气口与喉口位置上的开孔连接，双流体雾化喷嘴设于渐缩前管道内，静电除尘器与渐扩后管道末端连接。进一步，所述双流体雾化喷嘴喷入团聚剂方向为逆向烟气来流方向。进一步，所述双流体雾化喷嘴与渐缩段管道入口之间距离和喉口位置直径之比为1~2∶1。进一步，所述渐缩渐扩管道部分，渐缩前管道直径与喉口位置直径、渐扩后管道直径之比为2.5∶1∶2，渐缩前管道长度与喉口位置直径之比为4~6∶1，渐缩段管道长度与喉口位置直径之比为3~5∶1，渐扩段管道长度与喉口位置直径之比为1.5~3∶1，渐扩后管道长度与喉口位置直径之比为6~8∶1。进一步，所述循环气泵进气口与静电除尘器入口之间距离与喉口位置直径之比为8~10∶1。一种基于上述装置的适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的方法，该方法包括以下步骤：（1）将高硫煤燃烧产生的高温烟气引入渐缩渐扩管道部分，首先经过渐缩前管道，打开化学团聚系统中的计量泵和空压机，从而控制双流体雾化喷嘴向渐缩前管道内的高温烟气喷射团聚剂，团聚剂雾滴在渐缩前管道中蒸发，团聚剂中的高分子链与高温烟气中PM2.5发生吸附絮凝，促使PM2.5团聚长大，同时使高温烟气温度降低；（2）降温后的烟气经过渐缩段管道与渐扩段管道之间的喉口位置时，利用渐缩渐扩管道部分射流效应降低温度，使烟气温度在喉口位置进一步降低至酸露点以下，促使SO3凝结于飞灰上；同时通过循环气泵抽取渐扩后管道内的部分烟气喷射进入渐缩渐扩管道喉口位置，使烟道内形成湍流流场，促使PM2.5颗粒物之间相互碰撞团聚，同时延长烟气停留时间，促进SO3在飞灰上的凝结；（3）最后固化于飞灰上的SO3和团聚长大的PM2.5被静电除尘器脱除。进一步，所述的团聚剂为润湿剂与高分子聚合物的混合水溶液，其中润湿剂质量百分含量为0.01%~0.03%，高分子聚合物质量百分含量为0.05%~0.10%；团聚剂溶液温度为25~50℃，向烟气中的添加量为0.5~2.5g/m3。进一步，所述循环气泵抽取气量为烟气总气量的10%~20%，循环气泵出口气速为20~30m/s。有益效果：（1）本专利技术利用化学团聚剂中高分子链对烟气中PM2.5的吸附絮凝作用，以及循环气泵在渐缩渐扩管道喉口位置产生射流作用引起湍流流场，促使烟气中PM2.5碰撞团聚，粒径增大，避开静电除尘器的“穿透窗口”粒径范围，大大提高了静电除尘器对PM2.5的脱除效率。（2）本专利技术利用团聚剂中水分的蒸发使烟气温度降低，以及渐缩渐扩管道喉口部位产生射流效应所导致的烟气温度进一步降低，促使SO3与水分子结合形成SO3酸雾，凝结于飞灰上并与飞灰中碱性物质反应，使SO3固化于飞灰上被后续静电除尘器脱除。（3）本专利技术利用循环气泵抽取静电除尘器前的部分烟气喷射进入渐缩渐扩管道喉口位置产生射流，使烟道内形成湍流流场，一方面促使烟气中PM2.5颗粒物之间相互碰撞、团聚长大，另一方面延长烟气停留时间，促进SO3在飞灰上的凝结与反应，保证化学团聚剂喷雾在进入静电除尘器之前完全蒸发利用，提高PM2.5与SO3的脱除效率，同时不增加原烟道中烟气量，不会影响锅炉热效率。（4）本专利技术工艺简单，只需在静电除尘器前的烟道中进行改造即可协同脱除高硫煤燃烧烟气中的PM2.5及SO3，方便在现有电厂中安装，投资及运行费用较低，可广泛应用于安装有静电除尘器的燃煤电站锅炉和工业锅炉系统中。附图说明图1是本专利技术的装置结构示意图。图中∶1-团聚剂储罐；2-计量泵；3-空压机；4-循环气泵；5-双流体雾化喷嘴；6-渐缩前管道；7-渐缩段管道；8-渐扩段管道；9-渐扩后管道；10-静电除尘器。具体实施方式下面结合实施例及其附图对本专利技术做详细说明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。实施例1一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置，该装置包括化学团聚系统、渐缩渐扩管道部分、循环气泵4和静电除尘器10，所述化学团聚系统由团聚剂储罐1、计量泵2、空压机3、双流体雾化喷嘴5组成，其中团聚剂储罐1与计量泵2、双流体雾化喷嘴5依次连接构成液路，空压机3与双流体雾化喷嘴5连接构成气路；所述渐缩渐扩管道部分由渐缩前管道6、渐缩段管道7、渐扩段管道8与渐扩后管道9构成，渐缩段管道7与渐扩段管道8连接处为喉口位置，且该喉口位置上设有开孔；所述循环气泵进气口位于渐扩后管道9上，循环气泵4进气口与静电除尘器入口之间距离与喉口位置直径之比为8~1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置，其特征在于，该装置包括化学团聚系统、渐缩渐扩管道部分、循环气泵（4）和静电除尘器（10），所述化学团聚系统由团聚剂储罐（1）、计量泵（2）、空压机（3）、双流体雾化喷嘴（5）组成，其中团聚剂储罐（1）与计量泵（2）、双流体雾化喷嘴（5）依次连接构成液路，空压机（3）与双流体雾化喷嘴（5）连接构成气路；所述渐缩渐扩管道部分由渐缩前管道（6）、渐缩段管道（7）、渐扩段管道（8）与渐扩后管道（9）构成，渐缩段管道（7）与渐扩段管道（8）连接处为喉口位置，且该喉口位置上设有开孔；所述循环气泵进气口位于渐扩后管道（9）上，循环气泵出气口与喉口位置上的开孔连接，双流体雾化喷嘴（5）设于渐缩前管道（6）内，静电除尘器（10）与渐扩后管道（9）末端连接。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置，其特征在于，该装置包括化学团聚系统、渐缩渐扩管道部分、循环气泵（4）和静电除尘器（10），所述化学团聚系统由团聚剂储罐（1）、计量泵（2）、空压机（3）、双流体雾化喷嘴（5）组成，其中团聚剂储罐（1）与计量泵（2）、双流体雾化喷嘴（5）依次连接构成液路，空压机（3）与双流体雾化喷嘴（5）连接构成气路；所述渐缩渐扩管道部分由渐缩前管道（6）、渐缩段管道（7）、渐扩段管道（8）与渐扩后管道（9）构成，渐缩段管道（7）与渐扩段管道（8）连接处为喉口位置，且该喉口位置上设有开孔；所述循环气泵进气口位于渐扩后管道（9）上，循环气泵出气口与喉口位置上的开孔连接，双流体雾化喷嘴（5）设于渐缩前管道（6）内，静电除尘器（10）与渐扩后管道（9）末端连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置，其特征在于，所述双流体雾化喷嘴（5）喷入团聚剂方向为逆向烟气来流方向。3.根据权利要求1所述的一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置，其特征在于，所述双流体雾化喷嘴（5）与渐缩段管道（7）入口之间距离和喉口位置直径之比为1~2∶1。4.根据权利要求1所述的一种适用于高硫煤的协同脱除细颗粒物和三氧化硫的装置，其特征在于，所述渐缩渐扩管道部分，渐缩前管道（6）直径与喉口位置直径、渐扩后管道（9）直径之比为2.5∶1∶2，渐缩前管道（6）长度与喉口位置直径之比为4~6∶1，渐缩段管道（7）长度与喉口位置直径之比为3~5∶1，渐扩段管道（8）长度与喉口位置直径之比为1.5~3∶1，渐扩后管道（9）长度与喉口位置直径之比为6~8∶1。5.根据权利要求1所述的一种适用于高硫煤的协同脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林军，孙宗康，周磊，申奥，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32