一种温湿调控细颗粒物高效脱除的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种温湿调控细颗粒物高效脱除的装置及方法，采用横截面结构尺寸相同的箱体结构，且主体通道采用流道中心线重合的串联布置方式，通过先负直流预除尘、一次烟气温湿度调控、声电耦合凝并、二次烟气温湿度调控、后负直流除尘的形式，结合重力沉降、过滤捕集作用、凝结成核作用、声电耦合作用强化细颗粒物的碰撞凝并作用，分区域逐步实现大小粒径颗粒物的高效脱除；通过两级烟气温湿调控收尘区的串联作用以及声团聚和脉冲电凝并的耦合作用，实现烟气温度的局部调控和湿度的逐级加湿，同时实现大小不同粒径颗粒物的分区电凝并作用，同时通过移动网格板和移动电极板的清灰收尘作用强化了细颗粒物的捕集脱除效果，细颗粒物脱除效率高。

A device and method for high efficiency removal of fine particles by temperature and humidity control

【技术实现步骤摘要】
一种温湿调控细颗粒物高效脱除的装置及方法
本专利技术涉及烟气除尘
，具体地讲，涉及一种温湿调控细颗粒物高效脱除的装置及方法。
技术介绍
我国是一个以燃煤为主要能源的国家，煤炭燃烧在为我们提供热源和动力的同时，也带来了严重的颗粒物污染，在细颗粒物的来源中，燃煤锅炉排放占有很大一部分，特别是在各行业广泛使用的中小型工业锅炉和工业窑炉，由于缺乏相应的环保控制设备，污染尤为严重。气溶胶颗粒物，特别是细颗粒物PM2.5，被排入到空气中之后会严重影响人们的日常生活和工作，甚至威胁到人们的生命安全。由于细颗粒物的体积小、重量轻，因此在大气中停留时间长，漂浮距离远，影响范围广。而且由于它独特的消光作用，会严重降低环境的能见度，造成大面积灰霾天气，影响人们正常出行。另外，细颗粒物的比表面积比较大，大量有毒有害的重金属会富集在其表面，而人体对细颗粒物的阻挡能力有限导致细颗粒物可以进入人体呼吸道、沉积在肺泡内，其中的重金属会进入人体血液，引发哮喘、支气管和心血管等方面的疾病，危害人体健康。目前我国大多数燃煤电站锅炉主要采用静电除尘器（ESP）脱除尾部烟气中的颗粒物。高效的静电除尘器除尘效率可以高达99.9%，但是对于细颗粒物，尤其是粒径在0.1微米到1.0微米的颗粒物，仍然会有15%左右的比例逃逸到大气。因此考虑在静电收尘机制上叠加多种颗粒物团聚作用，让细颗粒物先团聚长大成较大粒径的颗粒物，再通过静电收尘作用进行收集。目前正在研究的团聚方法包括：电团聚、声波团聚、相变凝结长大和化学团聚等等，其中电团聚的作用能力最强，但传统直流电晕电团聚作用或者单一电团聚形式的团聚效果均不明显，需要进一步提升细颗粒物的脱除效果。此外，现有低低温电除尘器的应用表明在一定范围内的烟气降温有助于提升静电除尘器的除尘效率。因此，开发一种新型的基于烟气温度湿度调控的声电团聚耦合作用的细颗粒物高效脱除装置非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、脱除效率高的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，并给出脱除细颗粒物的方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：包括气溶胶入口、布风板、预收尘区、一级调控收尘区、循环泵、声电耦合凝并区、二级调控收尘区、直流收尘区和气溶胶出口；所述气溶胶入口、布风板、预收尘区、一级调控收尘区、声电耦合凝并区、二级调控收尘区、直流收尘区和气溶胶出口从左到右依次布置，且气溶胶入口、布风板、预收尘区、一级调控收尘区、声电耦合凝并区、二级调控收尘区、直流收尘区和气溶胶出口依次相连通；所述预收尘区内设置有负直流高压电线和直流收尘板，且预收尘区的底部设置有预收尘区灰斗；所述一级调控收尘区内设置有一级网格板和烟气冷却换热器，且一级调控收尘区的底部设置有一级网格板清灰装置和一级调控收尘区冲洗池；所述声电耦合凝并区内设置有正脉冲高压电线和平面电极板，且声电耦合凝并区的顶部设置有声波发生器，并且声电耦合凝并区的底部设置有声电耦合凝并区灰斗；所述二级调控收尘区内设置有二级网格板和烟气加热换热器，且二级调控收尘区的底部设置有二级网格板清灰装置和二级调控收尘区冲洗池；所述直流收尘区内设置有负直流高压电线和移动电极板，且直流收尘区的底部设置有直流收尘区灰斗；所述循环泵通过管道与烟气冷却换热器和烟气加热换热器相连通。优选的，所述预收尘区、一级调控收尘区、声电耦合凝并区、二级调控收尘区和直流收尘区采用横截面结构和尺寸相同的箱体结构，且采用流道中心线重合的串联布置方式。优选的，所述声电耦合凝并区和直流收尘区采用等长的箱体结构，且电场数优选大于预收尘区内电场数。为增强除尘效果，可适当延长直流收尘区的尺寸，并增加电场数。优选的，所述一级调控收尘区和二级调控收尘区对称布置于声电耦合凝并区的两侧，且一级调控收尘区和二级调控收尘区优选采用相同的结构。优选的，所述烟气冷却换热器和烟气加热换热器均垂直流道方向布置，且均采用耐腐蚀耐磨损材料的盘管结构，盘管内优选换热介质为水，所述烟气冷却换热器的出水口与烟气加热换热器的进水口通过管道相互连通，所述烟气冷却换热器的进水口与烟气加热换热器的出水口通过管道相互连通；所述烟气冷却换热器中换热介质从下往上流动，所述烟气加热换热器中换热介质从上往下流动；所述循环泵布置于烟气加热换热器的出水口和烟气冷却换热器的进水口之间。优选的，所述一级网格板和二级网格板均采用耐腐蚀耐磨损材料的多层网格错列排布结构，且均布置于垂直流道方向呈循环移动形式，其中一级网格板的迎风面和二级网格板的迎风面均呈由上往下移动结构，一级网格板的背风面和二级网格板的背风面均呈由下往上移动结构；所述一级网格板的循环空腔内布置有烟气冷却换热器，所述二级网格板的循环空腔内布置有烟气加热换热器；所述一级网格板的底部端面伸入一级调控收尘区冲洗池内，所述一级网格板清灰装置悬浮于一级调控收尘区冲洗池的表面且作用于一级网格板的底部端面内侧；所述二级网格板的底部端面伸入二级调控收尘区冲洗池内，所述二级网格板清灰装置悬浮于二级调控收尘区冲洗池的表面且作用于二级网格板的底部端面内侧。优选的，单根所述正脉冲高压电线位于单个声波发生器的中心位置；多个所述声波发生器沿着流道方向依次布置于声电耦合凝并区的顶部，且多个声波发生器的中心线与流道中心线重合。优选的，所述负直流高压电线和正脉冲高压电线均沿流道方向平行布置；所述负直流高压电线采用不锈钢材料的芒刺线电极结构，芒刺等间距径向分布于电极上，且负直流高压电线与外部负直流高压电源连接；所述正脉冲高压电线采用耐腐蚀材料的光滑竖直线电极结构，且正脉冲高压电线与外部高压正脉冲电源连接。优选的，所述直流收尘板、平面电极板和移动电极板均沿流道方向平行布置；所述直流收尘板和移动电极板均采用不锈钢材料，所述平面电极板采用耐腐蚀耐磨损材料；所述直流收尘板和移动电极板优选采用C型收尘极板，所述平面电极板采用光滑平面极板。为解决上述技术问题，本专利技术还提供另一技术方案：一种利用温湿调控细颗粒物高效脱除的装置进行脱除细颗粒物的方法，步骤如下：第一步：启动装置：启动声波发生器，使声电耦合凝并区的内部形成垂直贯通的声场；负直流高压电线和正脉冲高压电线分别通电，一级网格板、二级网格板和移动电极板分别启动；启动循环泵，使烟气冷却换热器和烟气加热换热器内部的换热介质循环流动；第二步：气溶胶颗粒物经气溶胶入口进入反应器，随后在布风板的作用下形成速度场和浓度场均布的气溶胶，随后进入预收尘区；第三步：气溶胶预收尘：在负直流高压电线上施加负直流高压电，电线的芒刺尖上形成剧烈的尖端电晕放电，并在与直流收尘板之间的区域形成稳定的电场，在狭小的电晕区域内同时存在大量的正离子、负离子和高能自由电子，在电晕区域内颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被异极性荷电，荷电颗粒通过扩散作用和库伦作用相互碰撞凝并；在电晕区域外，同时存在负离子和自由电子，颗粒物通过电场迁移荷电和自由扩散荷电两种方式被同极性荷电，部分荷电颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：包括气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、一级调控收尘区（7）、循环泵（12）、声电耦合凝并区（13）、二级调控收尘区（18）、直流收尘区（23）和气溶胶出口（26）；所述气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、一级调控收尘区（7）、声电耦合凝并区（13）、二级调控收尘区（18）、直流收尘区（23）和气溶胶出口（26）从左到右依次布置，且气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、一级调控收尘区（7）、声电耦合凝并区（13）、二级调控收尘区（18）、直流收尘区（23）和气溶胶出口（26）依次相连通；所述预收尘区（3）内设置有负直流高压电线（4）和直流收尘板（5），且预收尘区（3）的底部设置有预收尘区灰斗（6）；所述一级调控收尘区（7）内设置有一级网格板（8）和烟气冷却换热器（9），且一级调控收尘区（7）的底部设置有一级网格板清灰装置（10）和一级调控收尘区冲洗池（11）；所述声电耦合凝并区（13）内设置有正脉冲高压电线（15）和平面电极板（16），且声电耦合凝并区（13）的顶部设置有声波发生器（14），并且声电耦合凝并区（13）的底部设置有声电耦合凝并区灰斗（17）；所述二级调控收尘区（18）内设置有二级网格板（19）和烟气加热换热器（20），且二级调控收尘区（18）的底部设置有二级网格板清灰装置（21）和二级调控收尘区冲洗池（22）；所述直流收尘区（23）内设置有负直流高压电线（4）和移动电极板（24），且直流收尘区（23）的底部设置有直流收尘区灰斗（25）；所述循环泵（12）通过管道与烟气冷却换热器（9）和烟气加热换热器（20）相连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：包括气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、一级调控收尘区（7）、循环泵（12）、声电耦合凝并区（13）、二级调控收尘区（18）、直流收尘区（23）和气溶胶出口（26）；所述气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、一级调控收尘区（7）、声电耦合凝并区（13）、二级调控收尘区（18）、直流收尘区（23）和气溶胶出口（26）从左到右依次布置，且气溶胶入口（1）、布风板（2）、预收尘区（3）、一级调控收尘区（7）、声电耦合凝并区（13）、二级调控收尘区（18）、直流收尘区（23）和气溶胶出口（26）依次相连通；所述预收尘区（3）内设置有负直流高压电线（4）和直流收尘板（5），且预收尘区（3）的底部设置有预收尘区灰斗（6）；所述一级调控收尘区（7）内设置有一级网格板（8）和烟气冷却换热器（9），且一级调控收尘区（7）的底部设置有一级网格板清灰装置（10）和一级调控收尘区冲洗池（11）；所述声电耦合凝并区（13）内设置有正脉冲高压电线（15）和平面电极板（16），且声电耦合凝并区（13）的顶部设置有声波发生器（14），并且声电耦合凝并区（13）的底部设置有声电耦合凝并区灰斗（17）；所述二级调控收尘区（18）内设置有二级网格板（19）和烟气加热换热器（20），且二级调控收尘区（18）的底部设置有二级网格板清灰装置（21）和二级调控收尘区冲洗池（22）；所述直流收尘区（23）内设置有负直流高压电线（4）和移动电极板（24），且直流收尘区（23）的底部设置有直流收尘区灰斗（25）；所述循环泵（12）通过管道与烟气冷却换热器（9）和烟气加热换热器（20）相连通。


2.根据权利要求1所述的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：所述预收尘区（3）、一级调控收尘区（7）、声电耦合凝并区（13）、二级调控收尘区（18）和直流收尘区（23）采用横截面结构和尺寸相同的箱体结构，且采用流道中心线重合的串联布置方式。


3.根据权利要求2所述的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：所述声电耦合凝并区（13）和直流收尘区（23）采用等长的箱体结构，且电场数大于预收尘区（3）内电场数。


4.根据权利要求1所述的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：所述一级调控收尘区（7）和二级调控收尘区（18）对称布置于声电耦合凝并区（13）的两侧，且一级调控收尘区（7）和二级调控收尘区（18）采用相同的结构。


5.根据权利要求1所述的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：所述烟气冷却换热器（9）和烟气加热换热器（20）均垂直流道方向布置，且均采用耐腐蚀耐磨损材料的盘管结构，盘管内换热介质为水，所述烟气冷却换热器（9）的出水口与烟气加热换热器（20）的进水口通过管道相互连通，所述烟气冷却换热器（9）的进水口与烟气加热换热器（20）的出水口通过管道相互连通；所述烟气冷却换热器（9）中换热介质从下往上流动，所述烟气加热换热器（20）中换热介质从上往下流动；所述循环泵（12）布置于烟气加热换热器（20）的出水口和烟气冷却换热器（9）的进水口之间。


6.根据权利要求1所述的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：所述一级网格板（8）和二级网格板（19）均采用耐腐蚀耐磨损材料的多层网格错列排布结构，且均布置于垂直流道方向呈循环移动形式，其中一级网格板（8）的迎风面和二级网格板（19）的迎风面均呈由上往下移动结构，一级网格板（8）的背风面和二级网格板（19）的背风面均呈由下往上移动结构；所述一级网格板（8）的循环空腔内布置有烟气冷却换热器（9），所述二级网格板（19）的循环空腔内布置有烟气加热换热器（20）；所述一级网格板（8）的底部端面伸入一级调控收尘区冲洗池（11）内，所述一级网格板清灰装置（10）悬浮于一级调控收尘区冲洗池（11）的表面且作用于一级网格板（8）的底部端面内侧；所述二级网格板（19）的底部端面伸入二级调控收尘区冲洗池（22）内，所述二级网格板清灰装置（21）悬浮于二级调控收尘区冲洗池（22）的表面且作用于二级网格板（19）的底部端面内侧。


7.根据权利要求1所述的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：单根所述正脉冲高压电线（15）位于单个声波发生器（14）的中心位置；多个所述声波发生器（14）沿着流道方向依次布置于声电耦合凝并区（13）的顶部，且多个声波发生器（14）的中心线与流道中心线重合。


8.根据权利要求1所述的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：所述负直流高压电线（4）和正脉冲高压电线（15）均沿流道方向平行布置；所述负直流高压电线（4）采用不锈钢材料的芒刺线电极结构，芒刺等间距径向分布于电极上，且负直流高压电线（4）与外部负直流高压电源连接；所述正脉冲高压电线（15）采用耐腐蚀材料的光滑竖直线电极结构，且正脉冲高压电线（15）与外部高压正脉冲电源连接。


9.根据权利要求1所述的温湿调控细颗粒物高效脱除的装置，其特征在于：所述直流收尘板（5）、平面电极板（16）和移动电极板（24）均沿流道方向平行布置；所述直流收尘板（5）和移动电极板（24）...

【专利技术属性】
技术研发人员：江建平，潘艳艳，梁秀进，魏宏鸽，张杨，王丰吉，陈艺秋，朱跃，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33