[发明专利]增湿均流预荷电颗粒物强化脱除系统

说明书

本发明涉及一种增湿均流预荷电颗粒物强化脱除系统，沿烟气方向顺次包括液滴喷射装置、阻流与导流结合的均流装置以及荷电强化放电装置，液滴喷射装置包括喷嘴和支架，支架垂直于烟气方向布置，支架上安装有相互平行的管道，喷嘴布置在管道上；阻流与导流结合的均流装置包括带有开孔的挡板，挡板孔隙率在40％～50％之间，开孔的直径在30～60mm之间；荷电强化放电装置包括极线，极线设置在挡板后方并安装于悬挂框架上，极线与电源相连。本发明将烟气增湿、气流均布与高压静电场结合，从多方面强化颗粒物荷电的同时，优化烟气流场分布，降低流场不均匀给后续污染减排系统带来的效率损失，从流场、增湿和放电强化等多个方面保证了超细颗粒物高效脱除。

技术领域

本发明属于能源环境工程污染减排技术领域，具体涉及一种增湿均流预荷电颗粒物强化脱除系统。

背景技术

雾霾天气的形成与一次细颗粒物PM_2.5的排放及环境空气中二次细颗粒物的形成密切相关。煤燃烧过程是细微颗粒物(PM_2.5)及二次颗粒物前体物等大气污染物最主要的来源之一，为了减少雾霾天气，需要对燃煤排放的一次PM_2.5及其前体物形成的二次PM_2.5进行严格控制。《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，要求火电厂粉尘排放浓度低于30mg/m³，重点地区低于20mg/m³。部分地区/电力公司提出达到5mg/m³的天然气燃气轮机粉尘排放要求，甚至达到3mg/m³以内的近零排放要求。湿式电除尘器通常作为大气污染物控制系统的终端处理装备，布置于脱硫塔后，不仅可有效去除烟气中的烟尘微粒、PM_2.5，同时可协同脱除SO₃、汞及除雾器后烟气中携带的脱硫石膏雾滴等污染物，已成为燃煤电厂大气污染物控制的重要技术。

湿式静电除尘器的主要工作原理是：将水雾喷向集尘板，水雾在放电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化；电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对细颗粒物起捕集作用，最终颗粒物在电场力作用下到达集尘极而被捕集。细颗粒的均匀、高强度荷电是脱除效率的保证，脱硫塔后特殊的工作环境对此提出了严峻挑战。脱硫塔后，烟气湿度大，而且含有大量脱硫塔喷淋携带而来的微细水雾液滴。微细水雾液滴较粉尘颗粒更易吸附电子形成空间电荷，液滴荷电后电晕电流相对降低，粉尘荷电减少，捕集效率下降。为了提高粉尘的荷电效果，目前多采用在入口段安装预荷电器的方法，使粉尘在进入除尘器前通过高强度的荷电区，提高湿式静电除尘器的工作性能。中国专利CN205392746U公开了一种预荷电均流装置，包括均流板和电晕放电的部件，均流板在起到对烟气均流作用的同时，又与电场区中的放电部件形成电场，烟气中的颗粒被荷电并在电场力的反向作用下实现减速，为下游放电部件、板排电场高效捕集颗粒创造条件。中国专利CN105032611A公开了一种预荷电强化系统，包括气流均布板，电晕极线和电晕极线上方布置的清灰喷嘴，预荷电器的高强度脉冲放电可产生大量自由电子、离子和活性组分。自由电子和离子使烟气中的颗粒在进入除尘器前进行部分预荷电，活性组分使NO、SO₂发生氧化进一步吸收。

上述的荷电装置受到流场、颗粒特性、供电形式和运行环境等限制，对颗粒物的脱除过程存在以下问题：

1、超低排放运行环境下，系统内的颗粒物浓度较低(20mg/m³甚至10mg/m³以下)，难以取得高脱除效率；

2、流场均匀性差导致颗粒物运动存在大量扰动，影响了颗粒物脱除效率；

3、部分颗粒物受到其理化性质影响，荷电量低、迁移能力弱，难以高效脱除；

4、绝大多数的除尘器与预荷电器应用直流供电方式，受到反应器电气性能限制，输出能量有限，且能耗较高；

以上问题使颗粒物脱除设施难以实现稳定的超低排放，需要从流场、颗粒物特性、供电方式等多个角度改善颗粒物特性与脱除环境，提高颗粒物荷电脱除水平。