多功能叠加烟气深度净化系统的制作方法

本实用新型涉及烟气净化系统，尤其涉及工业炉窑与火力发电厂的烟气净化系统。

背景技术：

中国大部分地区的“AQI”高于国际大气污染物标准3-4倍，其中燃煤锅炉烟气排放的污染物占据约40％。

2016年1月中国推出了电厂燃煤锅炉烟气“超低排放标准”，比2014年颁布的特别排放标准严格许多。标准如下：

依据以上限值，以烟尘中的PM原始浓度为20000mg/m³计算，其脱除率必须达到99.95％以上；以烟气中的SO₂原始浓度为2000mg/m³计算，其脱除率必须达到98.25％以上；以烟气中的NO_X原始浓度为1000mg/m³计算，其脱除率必须达到95％以上。

但是目前国内外的烟气净化工艺均为“单功能串联净化工艺”，最高脱除率：烟尘为98～99％，SO₂为≤98％，NO_X为≤90％，无法达到“超低排放”限值。

中国的烟气污染物排放限值从2014年7月的“特别排放”至2016年1月的“超低排放”，只有短短的18个月就改写了标准，不排除过不了多久其标准还会改写。

根据以上标准及相应达到的脱除率分析，对烟气的污染物治理必须进行“深度净化处理“才能达到超低排放”标准。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多功能叠加烟气深度净化系统，其能使烟气达到深度净化，减少污染物的排放。

一种多功能叠加烟气深度净化系统包括至少一个模块，所述模块包括至少一个单元，所述单元包括N个净化装置以及烟气降温装置、露水捕捉装置，N个净化装置按照烟气流动方向依次区分为第一遍净化装置、第二遍净化装置、……、第N编净化装置，N大于等于3，烟气由N个净化装置叠加净化后，再由所述烟气降温装置降温，再由露水捕捉装置捕捉其中的露水，其中，烟气在每一个净化装置中对污染物进行多功能叠加深度净化。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是，所述污染物包括灰尘和SO₂、NO_X、VOC_s、Hg、有害H₂O。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是所述第一遍净化装置包括扁薄形长缩径净化器，所述扁薄形长缩径净化器包括截面渐缩段以及连接截面渐缩段的小端的扁薄形长缩径段，所述扁薄形长缩径段长度大于5m且配置有喷淋装置，被净化的烟气从所述扁薄形长缩径段的出口端排出。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是所述第二遍净化装置包括具有外筒和外筒内的锥旋部件的锥旋净化装置，所述锥旋部件提供锥形烟气通道以及锥形烟气通道内布置的螺旋体，且配置有喷淋装置，以使烟气进入锥旋体的同时喷入多功能吸收液，使烟气进一步增速与旋转，进行多功能净化。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是第三遍净化装置是深度净化器，深度净化器包括外筒与外筒内的筛板组，筛板组包括在垂直于烟气流动方向的面上交错布置的左向筛板和右向筛板，且各筛板的缩径不大于10％，且配置有喷淋装置，以使在烟气进入同时也有吸收液喷淋净化。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是所述烟气降温装置包括冷却烟气的流体冷却管或者施加冷却烟气的冷气剂的装置。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是在每一模块中，多个所述单元并列设置，并共用一个烟气进口闸门和一个烟气出口闸门。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是多个所述模块并列设置，每一所述模块具有独立的烟气进口闸门和独立的烟气出口闸门。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是所述N个净化器为通过喷淋多功能吸收液来净化烟气的湿法除尘器，所述多功能吸收液能同时净化和吸收含SO₂、NO_X、VOC_s、Hg的溶液或浊液。

所述的多功能叠加烟气深度净化系统的进一步特点是该系统还包括灰渣沉降池、滤清池以及新液池，所述灰渣沉降池用于汇集从所述模块中被喷淋水滴携带的灰渣及颗粒，所述灰渣沉降池排出的还有部分未完全吸收的吸收液进入滤清池进行沉淀，所述滤清池的部分滤液排至新液池，用于把吸收剂溶化变为用于输送到该系统进行净化的吸收液新液；所述滤清池的另一部分滤液直接通过泵输送到该系统。

本实用新型的多功能叠加烟气深度净化系统能烟尘SO₂、NO_X、VOC_s等有机挥发物、Hg等重金属，在第一遍、第二遍、第三遍、第四遍……叠加烟气净化设备中同时进行多功能反复净化。经过多遍次多功能净化工艺后，残存的污染物和大量水雾的烟气进入最后一道多功能除污、除湿净化与工艺前，对烟气进行冷却，让烟气在净化系统内部结露去除，使烟囱口排出的白色烟雾减少。

整个系统有许多个模块组合而成，每个模块有多个单元组合成一个模块，维修保养时，每个模块或者每个单元从系统中安全退出与系统隔断，以使烟气更能深度净化和设备维护保养修理时，不妨碍锅炉机组的正常运行，保证大系统常年运行率100％。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本实用新型的一个实施例的多功能叠加烟气深度净化系统的净化设备区间横式叠加净化示意图。

图2为本实用新型的一个实施例的多功能叠加烟气深度净化系统的净化设备区间立式叠加净化示意图。

图3为本实用新型的一个实施例的多功能叠加烟气深度净化系统的一个模块的一个单元的系统结构组合平面布置示意图。

图4为图3的立式剖视图。

图5为本实用新型的一个实施例的多功能叠加烟气深度净化系统的300MW(1000T/H)锅炉机组(由10个模块组合)的示意图。

图6为本实用新型的一个实施例的多功能叠加烟气深度净化系统的一个模块(100T/H锅炉)组合示意图。

图7为本实用新型的一个实施例的多功能叠加烟气深度净化系统的露水捕捉器前的降温装置示意图。

图8A为本实用新型的一个实施例的扁薄形长缩径净化器的结构示意图。

图8B为沿图8A中A－A线的剖视图。

图9为一示例性的锥旋净化装置器的结构示意图。

图10A为一示例性的具有交叉筛板的深度净化器的结构示意图。

图10B是沿图10A中各A-A剖面的剖面图。

图10C是沿图10A中各B-B剖面的剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

多功能叠加烟气深度净化系统如图1所示，未经净化的烟气15进入横向叠加第一遍净化装置11，经过第一遍净化的烟气进入第二遍净化装置12，经过第二遍净化装置12的烟气进入第三遍净化装置13，经过第三遍净化装置13的烟气进入第四遍净化装置14，……，若有必要，可以设置更多的净化装置。经过多遍次的叠加净化后烟气的净化率达到极高，可以满足“烟气超低排放”的要求。如图1所示，在可以在最后一道净化装置之前设置烟气降温装置39。

如图2所示的多功能叠加烟气深度净化系统的工作流程图相同，只是其烟气流动方式由横向平面改为立式上、下流动方式。

如图3所示进一步详细说明的多功能叠加烟气深度净化系统中一个单元的系统结构组合平面布置示意图，进口烟气15进入“扁薄形长缩径净化器”31，在其中由许多喷嘴对烟气进行第一遍喷淋脱除尘、SO₂、NO_X、VOC_s、Hg等污染物，然后由第一个烟道进出连接口37进入“锥旋净化装置器”32，使烟气进行第二遍叠加喷淋净化，在“锥旋净化装置器”32中继续对较细小的PM和SO₂、NO_X、VOC_s、Hg等污染物清除，经第二遍喷淋叠加净化后的烟气通过第二个烟道进出口连接口38进入具有交叉筛板的“深度净化器”33进行第三遍叠加净化，使烟气中更细小的PM1以下的尘埃，更稀少的SO₂、NO_X、VOC_s、Hg进行清除。如果必要还可以再增加叠加净化遍次，经过以上三次或数次对烟气净化后，烟气中的污染物所剩无几。如果要达到更高净化率，要对烟气进行“精细净化”；如果要使烟气精细净化使其净化率达到极致，还必须将包含着极细烟霭和更稀少的SO₂、NO_X、VOC_s、Hg等污染物的水雾清除，这些水雾是由多遍次叠加喷淋净化而产生的，烟气中的水分含量(即湿度)高、低与烟气温度相关，例如，在一次测试中，60℃时(绝对湿度)包含的水量为130.1g/m³,而20℃时包含的水量为17.3g/m³，超饱和112.8g/m³，而当大气温度0℃时，饱和的水量只有4.8g/m³，超饱和量达125.3g/m³，这一部分水分离开烟囱口时，如遇气温较低如0℃时，就会散发大量的白色蒸汽烟雾，其中的污染物随同排向大气，为此将该部分水分使其提前在烟气净化系统中结露去除，就能减少大气中AQI的浓度。由此使烟气离开深度净化器33后进入烟气降温装置39。使烟气降温结露。烟气降温有几种方式：一是在该处注入冷却剂，另一种方式是设置冷却烟气的流体冷却管(换热管)，把烟气中的热量用流体吸收利用，既起到节能效果，又使烟气降温结露，净化烟气作用。

图8A为一示例性的扁薄形长缩径净化器31的结构示意图，图8B为沿图8A中A－A线的剖视图，图中的箭头与图9、图10B、图10C中的箭头一样表示烟气流动方向。扁薄形长缩径净化器31包括截面渐缩段310、扁薄形长缩径段311以及灰斗312，截面渐缩段310的小端、灰斗312的大端与扁薄形长缩径段311的两端分别连接，在扁薄形长缩径段311内设置喷淋装置3100，以使烟气中的灰尘、污物与喷淋装置3100中喷出的溶液强制混合。扁薄形长缩径段311的长度较长，长度大于5m，被净化的烟气从扁薄形长缩径段311的末端排出，这样可以使得烟气流速非常快同时阻力较小，例如烟气速度在20m/s左右时，烟气阻力在120Pa到150Pa，阻力很小，能耗较低。

图9为一示例性的锥旋净化装置器32的结构示意图，其包括外筒320以及外筒内的锥形螺旋部件321，锥形螺旋部件321包括截头的锥形烟气通道3210以及在锥形烟气通道内设置的螺旋体3211，螺旋体可以是以片体形态呈螺旋状延伸。外筒320nei配置有喷淋装置3200，以使烟气进入锥形螺旋部件321的同时喷入多功能吸收液，使烟气进一步进行多功能净化。锥形螺旋部件321不仅使烟气可加快流速，能让其旋转，迫使烟气污物与喷淋装置3200喷出的溶液混合更加充分，在外筒320的底部置有灰斗322。

图10A为一示例性的深度净化器33的结构示意图，图10B是图10A中各A-A剖面的剖面图，图10C是沿图10A中B-B剖面的剖面图。深度净化器33包括框架330以及在框架330内设置的筛板组331，筛板组331包括多排筛板，一排筛板3310的导流方向为左向(A-A方向上)，简称左向筛板，相邻一排筛板3311的烟气导流方向为向右(B-B方向上)，简称右向筛板3311。左向筛板3310和右向筛板3311在烟气的流动方向上交错布置，各筛板3311、3310的缩径小于10％，烟气在左向筛板3310、右向筛板3311的排出口处左右交叉扰动并强烈混合，阻力不大，但扰动强烈，使得烟气达到深度净化的目的。筛板组331可以按照多层的方式布置，在各层之间可以设置喷淋装置。

图7中为一示例性的烟气降温装置39，烟气由箭头方向45进入经过冷却设备39后的低温烟气46排出。冷却烟气的流体313由冷却装置进水总管311的入口313导入，进入冷却装置换热管310吸收烟气中的热量后，经由冷却装置出水总管312汇集后由冷却流体出口314排出。被冷却的低温烟气46排出至露水捕捉装置34，将烟气中大于绝对湿度的露水捕捉后将较干净的烟气16排出系统进入大气。

为了提高净化率，国内外传统技术中单功能串联的烟气净化设备的文丘里与多孔板阻力从4000Pa至20000Pa不等。

由于多功能多遍次叠加净化，整个系统的总阻力要求设计得很低，为了降低多功能叠加净化系统的阻力，本实用新型设计了“扁薄形长缩径净化器”31与“锥旋净化器”32。

本实用新型的设备阻力如下表所示：

如图4所示为以上图3的立式剖视图“A-A”剖视，图中烟气15以常规流速进入扁薄形长缩径净化器31后，由于缩口截面积减少，烟速增加至10m/s-40m/s,在长达数米至数十米缩径喷淋作用下，灰尘和SO₂、NO_X等进行第一遍多功能净化，然后经由第一、二净化装置之间通道37进入锥旋净化器32，进行第二遍多功能叠加净化，该净化装置中烟气通过锥旋体321，使其加速旋转将灰尘、SO₂、NO_X等污染物作第二次叠加净化，然后烟气进入深度净化器33，本实用新型配置的是筛板331结构的深度净化器33(也可以是其它结构的净化器)对烟气作第三次叠加深度净化，如果需要还可以进行第四次、第五次......多功能叠加净化，最后进入烟气降温装置39，使烟气结露后进入露水捕捉器34，可将烟气中大量结露水拦截在净化系统内，使排出的烟气减少白色烟雾。

如图5所示一个实施例的多功能叠加净化工艺系统300MW(1000T/H)锅炉机组10个模块501～510组合为一个系统示意图，图中粗实线为烟气15，各模块烟气由烟气进口闸门519与烟气出口闸门520控制。某一模块需要维修时可以安全地在系统中退出，而不妨碍其它模块在系统中正常运行，机组安全连续运行率可常年保持100％。

烟气中污染物的吸收液新液515与循环液利用液516由泵输入单个模块时，也由吸收液新液515与循环液利用液516的阀门521控制，可以调节流量或完全截断而使模块退出系统进行维修，模块的安全退出或并入系统十分重要。例如，中国环保法规规定燃煤电厂机组不允许设置旁通烟道，如果烟气净化系统任一位置发生故障，都必须停止机组运行(停止发电)，这对任何一个电厂会造成致命的伤害与损失，本实用新型以模块组合的方法解决了传统技术无法解决的问题，而且占地面积还比传统的净化技术设备占地面积要小。

本实用新型采用液体吸收法，净化烟气中的PM和SO₂、NO_X、VOC_s、Hg等污染物时，烟气15中的上述大量灰渣及颗粒被喷淋水滴携带，通过管道汇集至灰渣沉降池512，其灰渣沉降池512中还有部分未完全吸收的化学吸收液(剂)518仍可利用，所以通过滤清池514进行沉淀，部分滤液去新液池513，把吸收液(剂)518溶化变为吸收液新液515去系统净化，另一部分可循环使用，该部分循环利用液516通过泵输入系统，当新液池的吸收液溶水不够时，可补充部分补充水517。

如图6所示，为一个实施例的多功能叠加烟气深度净化系统的一个模块的方框图。该模块中由扁薄形长缩径净化器31611、锥旋多功能净化器32612、深度净化器33613、……等，烟气降温装置39614、露水捕捉器34615组成一个单元。由扁薄形长缩径净化器31621、锥旋多功能净化器32622、深度净化器33623、……等，烟气降温装置39624、露水捕捉器34625组成一个单元。由扁薄形长缩径净化器31631、锥旋多功能净化器32632、深度净化器33633、……等，烟气降温装置39634、露水捕捉器34635组成一个单元。如此由几个单元组合成一个模块，即一个模块的单元数可以是三个或者更多或者更少。

在图7中所示，本实用新型的一个实施例的多功能叠加烟气深度净化系统的露水捕捉器34615、34625、34635前设置的模块中烟气降温装置39614、39624、39634，图中冷却烟气的流体313由冷却装置进水总管311导入，进入冷却装置换热管310吸收烟气中的热量后，经由冷却装置出水总管312汇集后由冷却流体出口314排出。

烟气经过上述降温后进入露水捕捉器34615、34625、34635，将处于低温饱和状态烟气中的过饱和水分包括污染物捕捉，让烟气脱水净化，使高度净化的烟气排入大气。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。