申请日2018.03.01
公开(公告)日2019.03.29
IPC分类号B03C3/02; B03C3/014
摘要
本发明提供了一种热管及其基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘系统，所述系统包括干式静电除尘段和湿式静电除尘段，所述干式静电除尘段设置在湿式静电除尘段的前部，在干式静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场;湿式静电除尘段里设置收尘极板并产生静电场，在收尘极板表面上布有水膜。本发明提供了一种新的热管结构，同时本发明以传统的干式静电除尘器为基础，以脱硫废水处理与静电除尘增效为目的，通过改造末端收尘极使其具有增湿调温、废水蒸发的功能，以此来降低处理脱硫废水的成本，并最终通过电场、湿度场和温度场的协同作用提高静电除尘器对不同粒径微细颗粒脱除的适应性与脱除效率。
权利要求书
1.一种基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘系统，所述系统包括干式静电除尘段和湿式静电除尘段，其特征在于，所述干式静电除尘段设置在湿式静电除尘段的前部，在干式静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场;湿式静电除尘段里设置收尘极板并产生静电场，在收尘极板表面上布有水膜;所述干式静电除尘段前部设置余热利用装置，所述余热利用装置是热管，所述热管包括竖直部分、水平部分和竖直管，其中竖直部分的底端连通水平部分，所述水平部分从竖直部分的底端向着远离竖直部分的方向延伸，所述水平部分下部连通多个竖直管，其中竖直管是热管的蒸发端，竖直部分是热管的冷凝端;所述水平部分为扁平管结构，竖直管为圆管结构，水平部分为方形结构;所述的竖直管为多排，其中相邻两排为错列布置;竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形，所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置;竖直管的外径为d，同一排的相邻的竖直管圆心之间的距离为L，竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形的顶角为A，则满足下面要求：
Sin(A)=a-b*Ln(d/L),其中Ln是对数函数，a,b是参数，满足如下要求：
0.095 所述的竖直部分至少一部分设置在空气通道中;所述竖直管和水平部分设置在烟气管道中。 2.如权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述湿式静电除尘段内设置布水管路，所述布水管路连接脱硫废水池，布水管路设置在收尘极板的上部。 3.如权利要求1所述的除尘系统，其特征在于，所述干式静电除尘段为三级，分别是第一级、第二级和第三级;所述湿式静电除尘段是一级，是第四级。 4.如权利要求2所述的除尘系统，其特征在于，所述系统还包括补水箱，当脱硫废水不够的情况下进行补水。 5.如权利要求2所述的除尘系统，其特征在于，所述系统还包括碱液箱，所述碱液箱连接布水管路，用于调节脱硫废水的PH值。 6.一种利用权利要求1-5之一所述的装置进行燃煤烟气污染物的脱除方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)燃煤烟气进入干式静电除尘段，干式静电除尘器前前端采用干电场，烟气中的颗粒物在静电除尘段的静电场中被吸附到收尘极板，经过收尘极板表面的清灰装置落入下方的灰斗，被输灰装置带走，干式静电除尘段脱除烟气中大颗粒物; 2)烟气从干式静电除尘段出来，进入湿式静电除尘段，湿电场集尘板表面布有一层均匀稳定的水膜，布水管路内布置由脱硫废水池通过水泵引入的脱硫废水，废水雾滴与粉煤灰颗粒碰撞团聚后形成团聚物，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，由于布置脱硫废水流量较小，粘结在柔性纤维布上的颗粒被水膜冲刷到壳体底部，并且烟气温度也较高，因此也选择设置灰斗，被输灰装置带走。 说明书 一种热管及基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘系统 技术领域 本发明涉及热管余热回收以及烟气除尘和有机物脱除领域，特别是涉及一种利用热管回收烟气余热并基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘系统及方法。 背景技术 热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。相比于燃煤烟气余热回收中最为常用的管壳式换热器，热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点，在燃煤烟气余热回收利用中更具潜力。 此外，近年来，随着国家对燃煤电厂大气污染物排放要求越来越严格，烟气超净排放技术已经成为燃煤电厂生存和可持续发展的必要选择。静电除尘+湿法脱硫+湿式静电除尘技术是实现烟尘超净排放的重要技术路线，但湿式静电除尘器存在投资成本和运行成本高的缺点，因此，通过优化湿法脱硫装置高效协同脱除颗粒物以替代湿电成为烟尘超净排放的另一选择。但是，此技术路线需要满足前端静电除尘器出口烟尘浓度≤20mg/m3甚至≤10mg/m3，目前电厂普遍采用的干式静电除尘器存在振打清灰容易导致细颗粒二次返混情况难以满足此要求。 针对上述问题，本发明提供了一种新的烟气余热利用热管及其烟气污染物处理系统及其方法，充分利用热源，降低能耗，改善排烟效果。 发明内容 针对上述问题，本发明在前面发明的基础上进行了改进，提供了一种新的热管结构，同时本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘方法和装置，以湿法脱硫废水作为增湿水，通过对静电场分区增湿，首先利用干电场高效脱除大颗粒，然后通过增湿合理调节末端湿电场除尘区域内的温、湿度场，把电场力、热泳力、浓度梯度力、表面张力等作用应用于微细颗粒的脱除过程，并且利用湿电场集尘板表面布有的均匀水膜实现细颗粒的湿式清灰解决颗粒返混问题，实现末端湿电场高效脱除微细颗粒物，同时实现废水蒸发“零排放”，水蒸汽进入烟气后降低了湿法脱硫塔的蒸发水量，实现水分的循环利用，废水蒸发产物与飞灰颗粒混合一起被输灰装置运走进行资源化利用。 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下： 一种热管，包括竖直部分、水平部分和竖直管，其中竖直部分的底端连通水平部分，所述水平部分从竖直部分的底端向着远离竖直部分的方向延伸，所述水平部分下部连通多个竖直管，其中竖直管是热管的蒸发端，竖直部分是热管的冷凝端。 作为优选，所述水平部分为扁平管结构，竖直管为圆管结构，水平部分为方形结构;所述的竖直管为多排，其中相邻两排为错列布置;竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形，所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。 作为优选，竖直管的外径为d，同一排的相邻的竖直管圆心之间的距离为L，竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形的顶角为A，则满足下面要求： Sin(A)=a-b*Ln(d/L),其中Ln是对数函数，a,b是参数，满足如下要求： 0.095 一种基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘系统，所述系统包括干式静电除尘段和湿式静电除尘段，其特征在于，所述干式静电除尘段设置在湿式静电除尘段的前部，在干式静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场;湿式静电除尘段里设置收尘极板并产生静电场，在收尘极板表面上布有水膜。 作为优选，所述湿式静电除尘段内设置布水管路，所述布水管路连接脱硫废水池，布水管路设置在收尘极板的上部。 作为优选，所述干式静电除尘段为三级，分别是第一级、第二级和第三级;所述湿式静电除尘段是一级，是第四级。 作为优选，所述系统还包括补水箱，当脱硫废水不够的情况下进行补水。 作为优选，所述系统还包括碱液箱，所述碱液箱连接布水管路，用于调节脱硫废水的PH值。 作为优选，所述干式静电除尘段前部设置余热利用装置，所述余热利用装置是前面所述的热管，所述的竖直部分至少一部分设置在空气通道中;所述竖直管和水平部分设置在烟气管道中。 一种前面所述的装置进行燃煤烟气污染物的脱除方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)燃煤烟气进入干式静电除尘段，干式静电除尘器前前端采用干电场，烟气中的颗粒物在静电除尘段的静电场中被吸附到收尘极板，经过收尘极板表面的清灰装置落入下方的灰斗，被输灰装置带走，干式静电除尘段脱除烟气中大颗粒物，优选为能够高效脱除烟气中直径10μm以上的大颗粒物; 2)烟气从干式静电除尘段出来，进入湿式静电除尘段，湿电场集尘板表面布有一层均匀稳定的水膜，布水管路内布置由脱硫废水池通过水泵引入的脱硫废水，废水雾滴与粉煤灰颗粒碰撞团聚后形成团聚物，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，由于布置脱硫废水流量较小，粘结在柔性纤维布上的颗粒被水膜冲刷到壳体底部，并且烟气温度也较高，因此也选择设置灰斗，被输灰装置带走。 与现有技术相比较，本发明具有如下的优点： 1)本发明以传统的干式静电除尘器为基础，以脱硫废水处理与静电除尘增效为目的，通过改造末端收尘极使其具有增湿调温、废水蒸发的功能，以此来降低处理脱硫废水的成本，并最终通过电场、湿度场和温度场的协同作用提高静电除尘器对不同粒径微细颗粒脱除的适应性与脱除效率。 2)本发明利用脱硫废水作为增湿水来源，通过在静电场内分区增湿、干湿耦合，实现前端干电场高效脱除大颗粒、末端湿电场高效脱除微细颗粒物，协同废水蒸发处理并且实现脱硫废水的循环利用。能够彻底解决冶金、建材、电厂、轻工等领域静电除尘器的适用性问题，有效提高静电除尘器在不同行业的微细颗粒脱除效率，并且实现脱硫废水的再次利用，降低处理脱硫废水的成本。 3)本发明对余热利用中的热管的蒸发端的结构进行了改进，将热管的蒸发端延伸到更远的方向，在不改变热管的冷凝端体积的情况下，使得热管的蒸发端的吸热面积增加，这样可以扩大热管的吸热范围，可以吸收热源最远端的热量。相对于现有技术中的热管蒸发端和冷凝端保持一致大小。同时减少换热器的体积和占地面积，使得结构紧凑。 4)进行了大量的数值模拟和实验的研究，对热管在余热利用中的分布结构进行了最优的结构，而且通过研究得出热管分布的最优关系式，进一步提高热管的分布，达到最佳的热吸收，降低成本。