阅读说明：本技术 一种静电凝并和热交换系统及其使用方法 (Electrostatic coagulation and heat exchange system and use method thereof ) 是由 邓迁君 王美华 周书山 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种静电凝并和热交换系统及其使用方法,所述系统由设备底座(1)、设备本体(2)、排污管(3)、下气室(4)、导流板(5)、负高压电场区(6)、热风保护系统(7)、余热回收系统(8)、余热利用系统(9)、排放口(10)组成,其中设备本体安装于设备底座上；排污管、导流板安装于设备本体下气室；负高压电场区位于设备本体中段；热风保护系统安装于负高压电场区,保护电场绝缘瓷瓶结露；余热回收系统横穿负高压电场区；余热利用系统安装于设备本体侧面；排放口安装于设备本体正上方。本发明将烟气除尘、有色烟羽治理集尘化设计,低能耗的针对不同工况做到节能减排,实现稳定可靠运行。(The invention provides an electrostatic coagulation and heat exchange system and a using method thereof, wherein the system consists of an equipment base (1), an equipment body (2), a blow-off pipe (3), a lower air chamber (4), a guide plate (5), a negative high-voltage electric field area (6), a hot air protection system (7), a waste heat recovery system (8), a waste heat utilization system (9) and a discharge port (10), wherein the equipment body is arranged on the equipment base; the blow-off pipe and the flow guide plate are arranged in the lower air chamber of the equipment body; the negative high-voltage electric field area is positioned in the middle section of the equipment body; the hot air protection system is arranged in the negative high-voltage electric field area and protects the electric field insulating porcelain insulator from dewing; the waste heat recovery system traverses the negative high-voltage electric field area; the waste heat utilization system is arranged on the side surface of the equipment body; the discharge port is installed right above the device body. The invention realizes the design of dust removal of flue gas and treatment and dust collection of colored smoke plume, saves energy and reduces emission aiming at different working conditions with low energy consumption, and realizes stable and reliable operation.)

一种静电凝并和热交换系统及其使用方法

技术领域

本发明属于湿法烟气除尘技术领域，具体涉及一种静电凝并和热交换系统及其使用方法，其适用于有色烟羽治理工艺。

背景技术

对气体污染物的处理是当前环保工作的一项重要任务，典型的是燃烧装置的烟气处理，无论是燃油、燃气、燃煤锅炉或燃汽轮机、内燃机排放的烟气，以及食品、药品、化工产品等行业的污染性气体的排放，都需要将气体中的污染物分离出来，将洁净的气体排放到大气中。近年来，气体处理涌现出许多新方法，主要有干法、半干法、湿法等，装置有流化床、喷淋塔、鼓泡床、水床等多种多样，原理、结构各不相同，各有特色。所有湿法处理装置的原理都是让处理液体与被处理气体充分、有效接触，并保持一定时间，同时要解决气体或液体中的杂质、固形物或不洁物对运行的影响，保证设备的连续稳定运行。

中国专利申请CN207056301U公开一种高效多级旋叶式动态液膜处理烟气装置，其包括圆柱形塔体和中心转轴，中心转轴贯穿式安装在塔内的中心位置，塔体的顶端设有盖板，盖板上设有变频驱动装置，变频驱动装置带动中心转轴旋转；塔体的底端设有倒锥形排渣区；塔体内自下而上依次设有除尘区、脱硫区和脱水区，三区贯通，脱硫区内设有至少上下两级旋叶式装置，脱硫区内的每级旋叶式装置均设在中心转轴上，脱水区内设有至少一级旋叶式装置，脱水区与烟气出口管相通。

现有处理装置的设备体积和投资都偏大，生产需要期望能开发出设备占地小、功能全、连续运行稳定，运行费用低、适应性广、投资少、效率高的气体处理设备。同时随着环保要求的日益提升，尾气排放指标越来越高，需满足超净化除尘的同时，协同治理有色烟羽成为迫在眉睫的急需解决的技术问题，而现有设备无法满足环保要求。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明提供一种静电凝并和热交换系统及其使用方法，其适用于有色烟羽治理工艺系统，主要用于湿法脱硫后烟气、钢铁厂炼铁高炉冲渣尾气、湿法熄焦泛气、钢铁厂炼钢连铸尾气、钢铁厂焖坑尾气等烟气排放系统。

依据本发明技术方案的第一方面，提供一种静电凝并和热交换系统，其包括设备底座、设备本体、排污管、下气室、导流板、负高压电场区、热风保护系统、余热回系统、余热利用系统、排放口；设备本体安装于设备底座上；排污管、导流板安装于设备本体下气室；负高压电场区位于设备本体中段；热风保护系统安装于负高压电场区，保护电场绝缘瓷瓶结露；余热回收系统横穿负高压电场区；余热利用系统安装于设备本体侧面；排放口安装于设备本体正上方。

其中，设备底座使用螺栓固定在现场基础上，下气室安装于设备本体下部；排污管安装于下气室下部。导流板安装于下气室底部。

更进一步地，负高压电场区、热风保护系统、余热回收系统安装于设备本体中部；余热利用系统安装于负高压电场区上端。

依据本发明技术方案的第二方面，提供一种静电凝并和热交换系统的使用方法，其包括以下步骤：

步骤1，在静电凝并和热交换系统启动前，先开启热风保护系统，待热风保护系统温度达到设计温度值并稳定，在绝缘瓷瓶形成结露保护后，进行步骤2的操作流程；

步骤2，打开下气室，待处理烟气进入静电凝并和热交换系统之后，烟气经导流板改变烟气流动状态，使烟气均匀通过负高压电场区；

步骤3，开启余热回收系统，对烟气余热经行回收，烟气与空气冷热交换降温，降温过程中析出湿法烟气中的蒸发水；

步骤4，开启负高压电场区，负高压放电过程中，释放大量电荷，电荷朝负高压电场区中的极板运动过程中，吸附湿法烟气中的有害物质和析出的冷凝水等污染物一起朝极板运动，在极板上形成水膜流到下气室，经排污管排放，达到减排目的；

步骤5，开启余热利用系统，在余热回收系统中对烟气降温过程中，环境空气温度升高，升温后的环境空气通过余热利用系统降低湿法烟气的相对湿度，保障湿法烟气排放过程中与大气冷热交换时不结露，保障脱除烟羽视觉污染。

相比较于现有技术，本发明的静电凝并和热交换系统具有以下有益效果。

1、解决了传统除尘、有色烟羽治理等工段的分体设备，在运行过程中除尘不达标、有色烟羽治理不彻底、能耗高、工况运行不稳定等缺陷。

2、将烟气除尘、有色烟羽治理集尘化设计，低能耗的针对不同工况做到节能减排，实现稳定可靠运行的静电凝并和热交换系统。

3、本发明通过对烟气余热回收的同时，负高压静电去除烟气中的污染物，再余热利用后排放，有效去除烟气中的蒸发水、有机盐等污染物。系统能耗低、集成化后造价低、污染物捕集率较传统设备高出30％，做到真正的节能减排。

4、本发明的静电凝并和热交换系统结构简化，各个组件之间配合稳定良好，运行成本较低，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是依据本发明的静电凝并和热交换系统的外形结构示意图。

图2是图1的主视图示意图。

图3是图1的内部结构示意图。

附图中的附图标记为：设备底座1、设备本体2、排污管3、下气室4、导流板5、负高压电场区6、热风保护系统7、余热回收系统8、余热利用系统9、排放口10。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。

本发明为一种静电凝并和热交换系统及其使用方法，所述系统为新型EAS静电凝并和热交换系统(EAS(Electrical Agglomeration System))，静电凝并和热交换系统中的下气室设有烟气进风口，烟气通过系统风机经下气室进风口进入系统，在导流板作用下改变烟气流动方向，烟气在系统空腔内均匀分布上升，分布均匀的烟气进入负高压电场区，经由余热回收系统中的风机鼓入环境空气对烟气间接降温，烟气降温过程中析出蒸发水及有机盐等污染物，同时负高压电源对电场做工，电场区内散发大量电荷，电荷带着烟气中的污染物运动到收尘板被收集，净化后的烟气处于饱和状态，这时将余热回收系统鼓入在烟气降温过程中被升温的环境空气与净化后的烟气混合后排放，降低烟气的相对含湿量，保证烟气在排放时满足超低排放的同时，回收烟气中的蒸发水，节能减排，消除视觉污染。

如图1、图2、图3所示，本发明的一种静电凝并和热交换系统，其由设备底座1、设备本体2、排污管3、下气室4、导流板5、负高压电场区6、热风保护系统7、余热回收系统8、余热利用系统9、排放口10组成。静电凝并和热交换系统从外观上如图1所示，在静电凝并和热交换系统周边设置有防护栏，用于维护人员或生产人员监控设备的运转；静电凝并和热交换系统总高为H，其上的混合烟气出口为H2(锥高)，混合烟气出口为L1(长度)*W1(宽度)，直段高度为H1，设备底座1的最长边为L、宽度为W。冷空气从冷空气进口进入，经过混合之后，从热空气出口排出。

在本发明的静电凝并和热交换系统中，使用螺栓将设备底座固定在现场基础上，静电凝并和热交换系统中的下气室为矩形腔体，通过焊接将下气室安装于设备本体下部；排污管3为圆形管道，焊接安装于下气室下部；导流板为L型板，焊接安装于下气室底部；负高压电场区为螺旋式极线，并且在上下吊架焊接成整体后，栓接安装于设备本体中段；热风保护系统为多根管道系统，通过栓接将热风保护系统安装于负高压电场区上端，保护负高压电场区的绝缘子不会结露；余热回收系统为竖直排列的若干管道，焊接安装于设备本体中部，与负高压电场区交错形成回路；余热利用系统为多根管道系统，将余热利用系统栓接安装于设备本体上气室。

更进一步地，在工作过程中，需要处理的烟气进入本发明的静电凝并和热交换系统后，烟气经过导流板5的干扰，改变烟气流动状态和方向，使烟气均匀的分布通过负高压电场区6，负高压电场区6在环境空气的作用下通过余热回收系统8对烟气降温，烟气降温过程中析出烟气中的蒸发水，同时负高压电场区6释放大量电荷，电荷带着烟气中的颗粒污染物和析出的蒸发水向负高压电场区6的收尘板运动，在收尘板表面形成水膜浆液，流到下气室4经排污管3排走，达到减排的目的。余热回收系统7对烟气降温的时候，环境空气被再次加热，吸收烟气热量的空气经余热利用系统9降低处理后，保障了烟气的相对含湿量，进而保障烟气在排放过程中与大气发生热交换时不出现结露现象，满足有色烟羽治理的视觉效果。

如图1、图2、图3所示，一种静电凝并和热交换系统由设备底座1、设备本体2、排污管3、下气室4、导流板5、负高压电场区6、热风保护系统7、余热回收系统8、余热利用系统9、排放口10组成，其中设备本体安装于设备底座上；排污管、导流板安装于设备本体下气室；负高压电场区位于设备本体中段；热风保护系统安装于负高压电场区，保护电场绝缘瓷瓶结露；余热回收系统横穿负高压电场区；余热利用系统安装于设备本体侧面；排放口安装于设备本体正上方。

其中，设备本体2通过焊接方式或其他固定方式安装于设备底座1上，在施工现场上设备底座就位于土建基础上并使用螺栓固定，作为整套系统的安装基座；下气室4焊接于设备本体2下部，避免使用常规的螺栓紧固(该安装方式经过长期震动使用之后，经常导致设备整体松动的现象)，下气室4底部用于收集冷凝水及污染物，下气室4中部用于通过待处理烟气，排污管3焊接在下气室4底端，系统运行时，冷凝水及污染物经重力沉降到下气室4底部，并经排污管3排走；下气室4上部通过焊接安装导流板5，待处理烟气经下气室4中部上升到下气室4上部，经过导流板5，导流板5经过数值模拟后呈特殊方式布置，烟气经过导流板5时改变烟气流动状态，让烟气均匀通过导流板5区域；负高压电场区6、热风保护系统7、余热回收系统8协同焊接安装于设备本体2中部，经导流板5处理后的均匀烟气均匀上升至负高压电场区6，热风保护系统7对负高压电场区6的绝缘瓷瓶形成结露保护，防止烟气在绝缘瓷瓶表面结露放电短路，余热回收系统8鼓入大量环境空气，对待处理烟气间接降温，待处理烟气温度降低，烟气降温过程中烟气蒸发量降低，烟气析出冷凝水，同时负高压电场6区释放大量带电离子，带电离子与烟气中的液滴、污染物等颗粒结合一起朝电场区的收尘板运动，形成离子风高效捕集液滴及污染物到收尘板上形成液膜沉降到下气室4底部的排污管3排走，有效解决传统设备结垢及效率低问题；余热利用系统9焊接安装于负高压电场区6上段，余热回收系统8中的环境空气间接对烟气降温的同时，空气被加热至设计温度，余热利用系统9将被加热的环境空气和经降温及静电吸附处理后的烟气在排放口10混合，降低烟气的相对含水量后，烟气相对含水量降至大气露点曲线设计值后排放，满足超低排放及有色烟羽治理，消除视觉污染。

使用本发明的静电凝并和热交换系统的方法包括以下步骤：

步骤1，在静电凝并和热交换系统启动前，先开启热风保护系统7，待热风保护系统温度达到设计温度值并稳定，在绝缘瓷瓶形成结露保护后，进行步骤2的操作流程；

步骤2，打开下气室，待处理烟气进入静电凝并和热交换系统之后，烟气经导流板改变烟气流动状态，使烟气均匀通过负高压电场区；

步骤3，开启余热回收系统，对烟气余热经行回收，烟气与空气冷热交换降温，降温过程中析出湿法烟气中的蒸发水；

步骤4，开启负高压电场区，负高压放电过程中，释放大量电荷，电荷朝负高压电场区中的极板运动过程中，吸附湿法烟气中的有害物质和析出的冷凝水等污染物一起朝极板运动，在极板上形成水膜流到下气室，经排污管排放，达到减排目的；

步骤5，开启余热利用系统，在余热回收系统中对烟气降温过程中，环境空气温度升高，升温后的环境空气通过余热利用系统降低湿法烟气的相对湿度，保障湿法烟气排放过程中与大气冷热交换时不结露，保障脱除烟羽视觉污染。

现有湿法烟气治理工艺中无法达到涉及到烟气的尘含量超低排放和有色烟羽消除指标，尤其是在烟气尘含量超低排放治理中使用静电除尘方式无法实现现有环保指标；现有技术的装备在静电收集时不能有效收集有色烟羽，且静电收尘板易结垢，不能有效冲洗；单纯使用换热器给烟气降温或升温时，烟气中的可溶性盐因为烟气温度的变化，析出来后大概率堵塞换热器，导致系统无法正常运行。

采用本发明能有效去除烟气中的不可溶盐，还有很多溶于湿法烟气中水里面的可溶性盐；本发明的静电凝并和热交换系统一体化设计，使用换热面充当收尘版，静电收集和换热同模块同时工作，湿法烟气同时通过换热和静电工作区，彻底去除烟气中的含盐水汽和固体颗粒物，同时收集的水汽和固体颗粒物在电场力作用下运动到收尘板形成液膜排走，避免堵塞结垢问题。该设计能解决传统静电除尘结垢、有害物质去除不彻底和换热器堵塞不能正常工作问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。