強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵煙道及系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵煙道及系統(tǒng)及方法，包括煙氣通道，煙氣通道內(nèi)設(shè)有換熱管，換熱管內(nèi)流通有換熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)的溫度低于脫硫塔煙氣出口的煙氣溫度，煙氣通道內(nèi)煙氣與換熱介質(zhì)發(fā)生熱量交換，凝結(jié)過程產(chǎn)生的水汽以微細(xì)顆粒作為原始核，在微細(xì)顆粒表面凝結(jié)成小水滴，并迅速長(zhǎng)大。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可在不需增加大型設(shè)備、不需大量投資且充分利用現(xiàn)有脫硫和除塵設(shè)備的基礎(chǔ)上，充分利用脫硫煙氣濕度過飽和條件，通過強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程，提升傳統(tǒng)濕式靜電除塵器細(xì)顆粒物捕獲效率，大量減少煙囪出口細(xì)顆粒物的排放數(shù)濃度，同時(shí)回收一部分水。
【專利說明】
強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵煙道及系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及大氣污染治理領(lǐng)域，具體涉及強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵煙道及系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，大氣環(huán)境污染愈來愈嚴(yán)重，霧霾天氣頻頻發(fā)生，對(duì)于煙粉塵和一次PM2.5等主要的大氣污染物，煤炭直接燃燒以及和煤炭使用直接相關(guān)的行業(yè)貢獻(xiàn)了超過一半的排放量。濕式靜電除塵器作為控制濕法脫硫后煙氣攜帶各類氣溶膠和細(xì)顆粒物排放的有效措施，質(zhì)量捕獲效率可高達(dá)80?90 %，但是對(duì)于PM2.5細(xì)顆粒物數(shù)量捕獲效率約50?70 %，尤其當(dāng)顆粒物粒徑小于I微米時(shí)，數(shù)量捕獲效率顯著下降，但該類顆粒物對(duì)人體健康和環(huán)境危害極大，故通過科學(xué)的方法或工藝增強(qiáng)傳統(tǒng)濕式靜電除塵器對(duì)PMl顆粒物的捕獲效率具有重要環(huán)境意義。
[0003]一般來說，從濕法脫硫塔出來的煙氣溫度為45?55°C，煙氣的含濕量較高(13?15%)呈過飽和狀態(tài)，飽和度約為7，濕法脫硫后排放的細(xì)顆粒物主要成分為球形或非球形飛灰顆粒、約8%石膏顆粒和約45%的石灰石顆粒，50%通過粒徑D50在I微米左右。從氣溶膠粒子成核作用角度分析，若控制煙氣在進(jìn)入濕式靜電除塵器發(fā)生降溫過程，這樣煙氣中的細(xì)顆粒物成為凝結(jié)核，其表面作為水蒸氣分子的吸附層，將煙氣中的水分子吸附到自身表面形成表面潤(rùn)濕的顆粒并在過飽和狀態(tài)下生長(zhǎng)、長(zhǎng)大，將更有助于此類細(xì)顆粒物在后續(xù)的濕式靜電場(chǎng)中被高效捕獲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明以燃煤電站濕法脫硫塔出口煙氣濕度條件、攜帶顆粒物的物化特性及氣溶膠固體粒子成核理論為基礎(chǔ)，在不需增加大型設(shè)備、不需大量投資且充分利用現(xiàn)有脫硫和除塵設(shè)備的基礎(chǔ)上，充分利用脫硫煙氣濕度過飽和條件，提出一種強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程，用于提升傳統(tǒng)濕式靜電除塵器PMl類細(xì)顆粒物捕獲效率的新系統(tǒng)及除塵方法，不僅可以大量減少煙囪出口PMl類細(xì)顆粒物的排放數(shù)濃度，同時(shí)蒸汽的凝結(jié)過程還可以回收一部分水，減少脫硫塔補(bǔ)水，實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目的。
[0005]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵煙道，包括煙氣通道，煙氣通道內(nèi)設(shè)有換熱管，換熱管內(nèi)流通有換熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)的溫度低于脫硫塔煙氣出口的煙氣溫度，煙氣通道內(nèi)煙氣與換熱介質(zhì)發(fā)生熱量交換，凝結(jié)過程產(chǎn)生的水汽以微細(xì)顆粒作為原始核，在微細(xì)顆粒表面凝結(jié)成小水滴，并迅速長(zhǎng)大，換熱管的排列方式由數(shù)值模擬手段確定，通常為換熱盤管，換熱介質(zhì)的溫度低于脫硫塔煙氣出口的煙氣溫度30?40°C，煙氣流經(jīng)換熱管時(shí)，發(fā)生0.5?5°C的小幅降溫過程;脫硫后煙氣中攜帶的各類細(xì)顆粒物及可溶性的氣溶膠核(如碳酸鹽、硫酸鹽和硝酸鹽等)將煙氣降溫析出的水分子吸附到自己身邊形成液滴，并使液滴在環(huán)境飽和度下生長(zhǎng);長(zhǎng)大的細(xì)顆粒物進(jìn)入濕式靜電場(chǎng)內(nèi)被高效捕獲。
[0007]進(jìn)一步地，所述換熱管的兩端與常溫?fù)Q熱介質(zhì)儲(chǔ)槽連接，常溫?fù)Q熱介質(zhì)儲(chǔ)槽內(nèi)設(shè)有循環(huán)栗，常溫介質(zhì)儲(chǔ)槽用于對(duì)換熱管內(nèi)換熱介質(zhì)進(jìn)行降溫。
[0008]進(jìn)一步地，在所述煙氣通道的外部設(shè)有保溫裝置，保溫裝置為保溫棉或其他，用于保證降溫效果。
[0009]進(jìn)一步地，所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)為冷卻油。
[0010]進(jìn)一步地，所述濕式靜電除塵器內(nèi)的電暈線水平設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步地，所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)為冷卻油、空氣或者冷卻水。
[0012]在脫硫塔或者濕式靜電除塵器的下方設(shè)置有灰斗(收集裝置)，當(dāng)煙氣流經(jīng)換熱管時(shí)，凝結(jié)析出的大顆粒液滴，當(dāng)粒徑長(zhǎng)大到一定程度時(shí)，在重力作用下，脫離煙氣原本的運(yùn)動(dòng)軌跡，直接落入到灰斗內(nèi)，灰斗通過水栗與脫硫塔的地坑連接，煙氣自流或者栗送到脫硫塔的地坑，減少了脫硫塔的補(bǔ)水。
[0013]強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵系統(tǒng)，包括內(nèi)設(shè)有噴淋裝置的脫硫塔，脫硫塔的煙氣出口與煙氣通道的一端連接，煙氣通道的另一端與濕式靜電除塵器連接。
[0014]進(jìn)一步地，在所述濕式靜電除塵器的下部設(shè)有收集裝置，所述收集裝置通過水栗與脫硫塔連接，實(shí)現(xiàn)水源的循環(huán)利用。
[0015]所述的除塵煙道的除塵方法，具體步驟如下:
[0016]I)煙氣經(jīng)濕法脫硫后進(jìn)入換熱管內(nèi)；
[0017]2)在換熱管換熱介質(zhì)的作用下，煙氣發(fā)生降溫過程;煙氣降溫析出的水分子被液滴或顆粒吸附，并使液滴在環(huán)境飽和度下生長(zhǎng)，迅速長(zhǎng)大到一定粒徑的顆粒物在重力作用下的沉積下落至收集裝置(灰斗)或直接自流到脫硫塔內(nèi)；
[0018]3)攜帶長(zhǎng)大的顆粒物的煙氣，進(jìn)入濕式靜電除塵器靜電場(chǎng)內(nèi)，降溫后生長(zhǎng)速度慢的顆粒被靜電力高效捕獲。
[0019]進(jìn)一步地，所述步驟2)中換熱管對(duì)煙氣降溫幅度在0.5?5°C。
[0020]本發(fā)明的工作原理是:從脫硫塔出來的煙氣通過小幅度降溫實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒物表面吸附蒸汽，高濕煙氣以微細(xì)顆粒作為原始核，在其表面凝結(jié)成小水滴并逐步長(zhǎng)大，迅速長(zhǎng)大到一定粒徑的顆粒物在重力作用下的沉積下落到脫硫塔，除掉一部分細(xì)顆粒物;生長(zhǎng)速度較慢的小于I微米的顆粒物表面吸附蒸汽后，其表面電阻降低，有利于在后續(xù)的靜電場(chǎng)中被荷電和捕集，濕式除塵器總體顆粒物數(shù)量脫除效率提升15?20%，大量減少煙囪出口PMl類細(xì)顆粒物的排放數(shù)濃度。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]I)煙氣通道中有部分長(zhǎng)大的液滴凝結(jié)下落，可將冷卻液滴直接落入脫硫塔內(nèi)或通過收集裝置收集，進(jìn)行再次利用，減少脫硫塔水消耗量。
[0023]2)本發(fā)明可在不需增加大型設(shè)備、不需大量投資且充分利用現(xiàn)有脫硫和除塵設(shè)備的基礎(chǔ)上，充分利用脫硫煙氣濕度過飽和條件，通過強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程，提升傳統(tǒng)濕式靜電除塵器細(xì)顆粒物捕獲效率，大量減少煙囪出口細(xì)顆粒物的排放數(shù)濃度，同時(shí)回收一部分水。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖中I為脫硫塔、2為噴淋裝置、3為水栗、4為收集裝置、5為換熱盤管、6為煙氣煙道、7為保溫棉、8為閥門、9為流量計(jì)、10為常溫?fù)Q熱介質(zhì)儲(chǔ)槽、11為循環(huán)栗、12為絕緣體、13為電暈線、14為濕式靜電除塵器。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0027]強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵煙道，包括煙氣通道6，煙氣通道內(nèi)設(shè)有換熱管，換熱管內(nèi)流通有換熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)的溫度低于脫硫塔煙氣出口的煙氣溫度，煙氣通道6時(shí)水汽降溫析出，以微細(xì)顆粒作為原始核，在微細(xì)顆粒表面凝結(jié)成小水滴，并迅速長(zhǎng)大，該煙氣通道不僅可以強(qiáng)化細(xì)顆粒物，而且因設(shè)置的位置具備優(yōu)異的導(dǎo)流效果，幫助煙氣充分進(jìn)入延期通道內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)大。
[0028]強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵系統(tǒng)，包括內(nèi)設(shè)有噴淋裝置的脫硫塔I，脫硫塔I的煙氣出口與煙氣通道6的一端連接，水平或傾斜設(shè)置的煙氣通道6內(nèi)設(shè)有換熱管，煙氣從煙氣通道6的一端進(jìn)入，換熱管內(nèi)流通有換熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)的溫度低于脫硫塔I煙氣出口的煙氣溫度30?40攝氏度，煙氣流經(jīng)換熱管時(shí)，發(fā)生0.5?5°C的小幅降溫過程，煙氣通道6時(shí)水汽析出，以微細(xì)顆粒作為原始核，在微細(xì)顆粒表面凝結(jié)成小水滴，并迅速長(zhǎng)大；煙氣通道6的另一端與濕式靜電除塵器14連接;所述煙氣通道6的底部設(shè)有管路與收集裝置4相連，收集裝置4通過水栗3與所述噴淋裝置2連接，或者煙氣通道6的底部直接與脫硫塔I通過管路連接;可將冷卻液滴進(jìn)行再次利用，減少脫硫塔I水消耗量。
[0029]其中，換熱管為換熱盤管5，為有利于快速降溫，換熱盤管5可以不同的形式排列，且換熱盤管內(nèi)換熱介質(zhì)為冷卻油或者為對(duì)流的冷卻空氣，或者為冷卻水，換熱盤管5的兩端與常溫?fù)Q熱介質(zhì)儲(chǔ)槽10連接，并在連接管路設(shè)有閥門8，常溫?fù)Q熱介質(zhì)儲(chǔ)槽10內(nèi)設(shè)有循環(huán)栗11，在常溫?fù)Q熱介質(zhì)儲(chǔ)槽10與換熱管之間的管路設(shè)有流量計(jì)9，用以查看換熱管5內(nèi)換熱介質(zhì)的流量，輔助工作人員確定換熱介質(zhì)的流速及流量，以保證對(duì)煙氣的降溫范圍。
[0030]所述濕式靜電除塵器14內(nèi)的電暈線13水平設(shè)置，電暈線組成的陰極系統(tǒng)由絕緣箱12懸吊，保證與陽(yáng)極系統(tǒng)的絕緣。
[0031]所述的靜電除塵系統(tǒng)的除塵方法，具體步驟如下:
[0032]I)煙氣經(jīng)脫硫塔I內(nèi)脫硫后排出進(jìn)入煙氣通道6;
[0033]2)煙氣通道6內(nèi)換熱管對(duì)煙氣通道內(nèi)煙氣進(jìn)行降溫;水汽以微細(xì)顆粒作為原始核，在其表面凝結(jié)成小水滴并逐步長(zhǎng)大，迅速長(zhǎng)大到一定粒徑的顆粒物在重力作用下的沉積下落;換熱管對(duì)煙氣降溫幅度在0.5?5°C ;
[0034]3)降溫后的煙氣進(jìn)入濕式靜電除塵器14以去除生長(zhǎng)速度慢的小于I微米的顆粒物;從濕式靜電除塵器14下部收集裝置收集的液體通過栗送至脫硫塔。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵煙道，其特征在于，包括煙氣通道，煙氣通道內(nèi)設(shè)有換熱管，換熱管內(nèi)流通有換熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)的溫度低于脫硫塔煙氣出口的煙氣溫度，煙氣通道內(nèi)煙氣與換熱介質(zhì)發(fā)生熱量交換，凝結(jié)過程產(chǎn)生的水汽以微細(xì)顆粒作為原始核，在微細(xì)顆粒表面凝結(jié)成小水滴，并迅速長(zhǎng)大。2.如權(quán)利要求1所述的除塵煙道，其特征在于，所述換熱管的兩端與常溫?fù)Q熱介質(zhì)儲(chǔ)槽連接，常溫?fù)Q熱介質(zhì)儲(chǔ)槽內(nèi)設(shè)有循環(huán)栗。3.如權(quán)利要求1所述的除塵煙道，其特征在于，在所述煙氣通道的外部設(shè)有保溫裝置。4.如權(quán)利要求1所述的除塵煙道，其特征在于，所述換熱管內(nèi)的換熱介質(zhì)為冷卻油、空氣或者冷卻水。5.強(qiáng)化細(xì)顆粒物表面蒸汽吸附長(zhǎng)大過程的除塵系統(tǒng)，包括內(nèi)設(shè)有噴淋裝置的脫硫塔，脫硫塔的煙氣出口與權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的煙氣通道的一端連接，煙氣通道的另一端與濕式靜電除塵器連接。6.如權(quán)利要求5所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，在所述濕式靜電除塵器的下部設(shè)有收集目.7.如權(quán)利要求6所述的除塵系統(tǒng)，其特征在于，所述收集裝置通過水栗與脫硫塔連接。8.如權(quán)利要求5所述的除塵系統(tǒng)的除塵方法，其特征在于，具體步驟如下: 1)煙氣經(jīng)濕法脫硫后進(jìn)入換熱管內(nèi)； 2)在換熱管換熱介質(zhì)的作用下，煙氣發(fā)生降溫過程;煙氣降溫析出的水分子被液滴或顆粒吸附，并使液滴在環(huán)境飽和度下生長(zhǎng)，迅速長(zhǎng)大到一定粒徑的顆粒物在重力作用下的沉積下落至收集裝置或直接自流到脫硫塔內(nèi)； 3)攜帶長(zhǎng)大的顆粒物的煙氣，進(jìn)入濕式靜電除塵器靜電場(chǎng)內(nèi)，顆粒被靜電力高效捕獲。9.如權(quán)利要求8所述的除塵方法，其特征在于，所述步驟2)中換熱管對(duì)煙氣降溫幅度在.0.5?5.
【文檔編號(hào)】B01D53/48GK105854483SQ201610293087
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】常景彩, 馬春元, 崔琳, 張靜, 王翔, 李澤宇
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)