煙氣溼法脫硫中協同脫除細顆粒的裝置的製作方法

2023-05-19 21:31:01 1

專利名稱：煙氣溼法脫硫中協同脫除細顆粒的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於煙道氣中PM2.5微粒脫除技術，特別涉及一種煙氣溼法脫硫中應用蒸汽相變原理協同脫除PM25的裝置。二、 背景技術可吸入顆粒物是目前我國城市大氣環境的首要汙染物，尤其是其中空氣動力學直徑小於2.5拜的PM25汙染問題十分嚴重，主要原因在於PM25微粒比表面 積大，易富集各種重金屬及化學致癌物質，而常規除塵技術對其難以有效捕集， 如溼法脫石克塔(包括除霧器、洗滌塔)對PM2.5的捕集效率很低，但對於3~5拜 以上的樹:粒脫除效率可達70~90%以上；清華大學王琿等測試某300MW燃煤電 廠溼法脫硫系統WFGD對煙氣中細顆粒的脫除作用發現，WFGD對PM10有 74.5%的質量脫除效率，但對PM25的脫除效率並不高，且隨粒徑減小脫除效率顯 著下降(《中國電機工程學4艮》2007年第27巻)。燃煤是引起我國大氣環境中PM2,5含量增加的主要原因。因此，控制燃煤PM2.5排放是迫切需要解決的關鍵問題，技術發展的主要途徑是在除塵設備前設置預處理措施，使其通過物理或化學 作用長大成較大顆粒後加以清除；其中，將蒸汽相變預處理技術與現有燃煤鍋爐 煙氣溼法脫疏技術結合是最有可能實現工程應用的重要途徑之一。蒸汽相變促使 微粒增大的機理是在過飽和水汽環境中，水汽以PM2.5微粒為凝結核發生相 變，使微粒粒度增大、質量增加，並同時產生擴散泳和熱泳的作用，促使微粒遷 移運動，相互碰撞接觸，進一步促使PM2.5微粒凝並長大。目前，煙氣溼法脫硫 技術已越來越成熟與普及，在脫硫塔內高溫煙氣與中低溫脫硫液相接觸，發生強 烈的傳熱傳質過程，高溫煙氣使部分脫硫吸收液汽化，煙氣相對溼度增大，煙溫 降低並可接近飽和狀態，但在現有煙氣溼法脫疏技術中，達不到實現蒸汽相變所 需的過飽和水汽環境。因此，現有煙氣溼法脫疏技術雖可有效脫除S02和粗粉塵，但對PM2.5的捕集效率很低，造成大量PM2.5排入大氣環境。三、 實用新型內容本實用新型針對上述技術問題，提供一種充分利用現有溼法脫硫技術中煙氣 含溼量較高的特點，應用蒸汽相變原理實現WFGD有效脫除S02的同時，促使 PM2.5凝結長大並高效脫除的裝置。本實用新型的技術解決方案為 一種實現煙氣溼法脫v5克中協同脫除PM2.5方 法的裝置，包括脫硫塔、除塵器、煙氣再熱器、引風機，還包括煙氣溼度調節 室、相變凝結室，煙氣溼度調節室設置於除塵器出口與脫硫塔煙氣進口之間，相 變凝結室設於脫硫塔頂部出口處，也可適當增加脫疏塔高度，以脫疏塔頂部空間 作相變凝結室，相變凝結室出口與煙氣再熱器相連，引風機設於煙氣再熱器出口 處；脫硫塔和相變凝結室內分別設有脫硫塔除霧器和相變凝結室除霧器。相變凝 結室除霧器為絲網除霧器、擋板除霧器或旋流板除霧器，優選絲網除霧器。脫矽u 塔為噴淋塔、填料塔或板式塔。本實用新型的技術方案是通過對現有燃煤煙氣溼法脫發u裝置進行改進，增設 煙氣溼度調節室和相變凝結室，使其同時具有脫除S02和促進PM2,5凝結長大並高效脫除的功效；其特徵在於煙氣溼度調節室設置於除塵器出口與脫硫塔煙氣進 口之間，相變凝結室設於脫硫塔煙氣出口和煙氣再熱器間，也可適當增加脫硫塔 高度，以脫硫塔頂部空間作相變凝結室；在相變凝結室煙氣出口處設置高效除霧 器，相變凝結室內襯具有增進相變效果和防腐雙重功效的低表面能材料。根據本實用新型，煙氣溼法脫硫中應用蒸汽相變原理協同脫除PM2.5的方法 為來自燃煤鍋爐的含塵煙氣經除塵器(如靜電除塵器)脫除粗顆粒後進入煙氣 溼度調節室，噴入粒徑為20 30pm微細熱水霧，利用煙氣熱量使水霧汽化或直接 注入適量水蒸汽使煙氣溼度由5~12%增至20~50%，然後從脫石克塔底部進入脫闢u 塔，在脫硫塔內高溫溼煙氣與中低溫吸收液逆流接觸，煙氣被增溼冷卻，在脫硫塔中上部達到過飽和狀態，過飽和水汽以PM2,5微粒為凝結核發生相變，使PM2.5微粒粒度增大、質量增加，然後由脫硫液及脫硫塔除霧器捕集凝結長大的含塵液 滴。煙氣經脫石克及部分PM2.5後進入相變凝結室，在相變凝結室內注入適量水蒸 汽或設置冷卻裝置調節煙氣過飽和度，使未脫除的PM2.5發生相變凝結長大，由 相變凝結室除霧器脫除凝結長大的含塵液滴；淨化煙氣經煙氣再熱器加熱升溫至 70-80°C,由煙囪排放。脫石克塔進口煙氣溫度為70~120°C，脫石克塔進口吸收液溫度為20~50°C,比進 口煙氣溫度低30 80'C。相變凝結室除霧器可以是絲網除霧器、折流板除霧器、旋流板除霧器，優選 絲網除霧器；脫硫塔是噴淋塔、填料塔、板式塔；煙氣溼法脫石克技術可以是石灰 石-石膏法、雙鹼法、氨法等。為了提高PM25的脫除效果，可在霧化熱水、水汽或脫硫吸收液中添加微量 能顯著降低水汽核化臨界過飽和度及水溶液的表面張力，使微粒易被水潤溼的潤溼劑；潤溼劑一般而言屬於表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯 醚，也可直接採用巿售潤溼劑；潤溼劑中可含有多種增效劑或助劑，如氯化鎂、 硫酸鈉等，潤溼劑添加量一般為溶液或水汽重量的0.001~0.01%。本實用新型產生的有益效果為以蒸汽相變作為脫除PM2.5的預處理技術， 首先應建立過飽和水汽環境，但單純依靠添加蒸汽或冷卻手段使煙氣達到過飽和 能耗過高，本實用新型充分利用現有煙氣溼法脫^ifu裝置中煙氣含溼量較高的特點 (如脫闢u淨化氣相對溼度可達90~95%以上，溫度為40~60°C)，在脫闢u塔前 設置煙氣溼度調節室，通過噴霧化熱水或直接注入適量蒸汽提高煙氣含溼量，促 使部分PM2.5在脫疏塔內發生相變凝結長大並被脫硫液、脫硫塔除霧器捕集。在 脫硫塔出口與煙氣再熱器間或脫硫塔頂部空間設置相變凝結室，注入少量蒸汽或 將煙氣冷卻5-10。C使未脫除的PM25微粒在相變凝結室發生凝結長大，並由除 霧器脫除凝結長大的含塵液滴。以耐蝕的低表面能材料作相變凝結室內壁面或壁 面村裡、塗料， 一方面可促進水汽在PM2.5微粒表面凝結而抑制其在相變凝結室 壁面凝結，進而增進相變效果，同時還可解決因酸性汙染物結露而導致的腐蝕問題。添加微量潤溼劑以降低PM2.5凝結長大所需的水汽過飽和度，最終實現PM2.5的高效脫除。本實用新型工藝簡單，只要在現有煙氣溼法脫硫裝置中增設煙氣溼 度調節室和相變凝結室，並輔以添加適量霧化熱水或蒸汽，即可使溼法脫^5克裝置 具有同時促進PM2.5粒度增大並脫除的功效，可廣泛應用於現有電廠煙氣溼法脫 硫裝置。四、
圖1是本實用新型實施例1的裝置結構示意圖； 圖2是本實用新型實施例2的裝置結構示意圖。圖中1-除塵器；2-煙氣溼度調節室；3 -霧化水噴嘴；4-煙氣再熱器； 5-脫疏塔；6-脫疏液噴嘴；7-脫硫塔除霧器；8-脫硫液循環泵；9-相變凝 結室；10-蒸汽噴嘴；11-相變凝結室除霧器；12-引風機。五具體實施方式
實施例1:本實用新型的煙氣溼法脫^i中協同脫除PM2.5的方法如圖1所示燃煤鍋爐 產生的含塵煙氣經除塵器(如靜電除塵器)1脫除粒徑^2.5pm的粗顆粒後，進入 煙氣溼度調節室2，經霧化水噴嘴3噴入粒徑為20~30nm的霧化水滴，利用煙 氣熱量使霧化水滴在溼度調節室2內完全蒸發，霧化水添加量以煙氣經調節後相 對溼度由5~12%增至20~50%確定。經溼度調節的煙氣從脫磁塔下部進入脫硫 塔5,在脫硫塔5內高溫溼煙氣(溫度70~120°C)與中低溫脫疏吸收液(溫 度20~50°C )逆流接觸，高溫煙氣使部分吸收液汽化，煙氣相對溼度增大，煙 溫降低，並在脫硫塔5中上部達到過飽和狀態，在完成脫^克的同時，過飽和水汽 以PM2.5微粒為凝結核發生相變，使PM2.5微粒粒度增大、質量增加，並由脫硫 液、脫疏塔除霧器7捕集凝結長大的含塵液滴，除去約40~60%的PM2.5微粒；這一過程的特點是脫硫和PM25的凝結長大及脫除同時進行，但水汽在PM2.5微粒表面凝結的同時，也會凝結於脫硫液滴表面而損耗。煙氣經脫硫及部分PM2.5 後，由脫 5進入相變凝結室9,經蒸汽噴嘴10注入適量蒸汽促使未脫除的 PM2.5微粒發生相變凝結長大，並由除霧器11脫除凝結長大的含塵液滴，除去約 40~60%的PM25。在霧4匕熱水及水汽中添加0.001~0.01%的潤溼劑，以促進水汽 在微粒表面凝結，降低發生相變的水汽臨界過飽和度。淨化煙氣經煙氣再熱器4 加熱升溫至70~80匸，然後通過引風機12引入煙自排放到大氣中。如圖1所示，本實用新型的煙氣溼法脫好K中協同脫除PM25方法的裝置，主 要由煙氣溼度調節室2、脫闢漆5、相變凝結室9組成；煙氣溼度調節室2設置 於除塵器1出口與煙氣再熱器4之間，內設霧化水噴嘴3，煙氣溼度調節室2尺 寸以煙氣在調節室中的停留時間大於霧化水滴完全蒸發所需時間確定；相變凝結 室9置於瑪石 5出口與煙氣再熱器4之間，內設蒸汽噴嘴10，相變凝結室9出 口設置高效除霧器ll，內層襯以耐蝕的低表面能材料，相變凝結室9尺寸以煙氣 在凝結室中的停留時間大於水汽在PM2.5微粒表面核化凝結長大所需時間(約 50-200ms)確定。實施例2:如圖2所示，與實施例1不同的是，不專門設置相變凝結室，而是適當增加 脫* 高度，以脫膝塔5頂部空間(即M^塔除霧器7以上部位)作相變凝結室 9,並注入適量蒸汽，塔頂部設置高效除霧器11，塔出口淨化煙氣經煙氣再熱器 4加熱升溫後由煙囪排放。實施例3:6煙氣溼度調節室2內設置蒸汽噴嘴，直接注入適量蒸汽調節煙氣含溼量，其 餘同實施例1或2。實施例4:煙氣溼度調節室2置於煙氣再熱器4之後，即煙氣再熱器4出口與脫硫塔5 煙氣進口之間，其餘同實施例3。實施例5:相變凝結室9內設置煙氣冷卻裝置，將脫^f危淨化煙氣冷卻5~10°C,使其達 到過飽和狀態，其餘同實施例l。實施例6:煙氣由全自動燃煤鍋爐產生，煙氣量為100Nm3/h，脫硫塔採用直徑 150mm、高1500mm的噴淋塔，溼法脫硫技術為石灰石-石膏法，相變凝結室置 於脫硫塔出口，脫硫塔、相變凝結室內分別安裝旋流板除霧器、絲網除霧器。燃 煤鍋爐產生的含塵煙氣經旋風除塵器脫除粗顆粒後，進入溼度調節室，由霧化噴 嘴噴入溫度70'C、粒徑約為20~30|im的微細水霧，噴入量為0.025kg/Nm3煙 氣，經調節後，脫硫塔進口煙氣溫度為80°C,相對溼度為35%;石灰石脫硫懸 浮液溫度為20°C,液氣比2.5L/Nm3，脫硫塔內煙氣與石灰石懸浮液逆流接觸； 經電稱低壓衝擊器ELPI在線測試， 一次PM2,5質量脫除效率為42%;煙氣經脫 硫及部分PM2.5後進入相變凝結室，每Nm3煙氣注入0.015kg蒸汽，二次脫除 PM2.5, PM2.5總質量脫除效率達到86 % 。實施例7:脫硫塔為直徑150mm,高2000mm的旋流板塔，相變凝結室置於脫疏塔頂部 空間，煙氣溼法脫硫技術為雙鹼法，其餘同實施例6;經電稱低壓沖擊器ELPI在 線測試，PM2.5總質量脫除效率達到82%。對比例1:採用實施例6試驗系統;SJ5灰石-石膏法脫硫技術，但煙氣溼度調節室中不 添加水汽及霧化水，相變凝結室不注入蒸汽，經電稱低壓衝擊器ELPI在線測試 對PM2.5的質量脫除效率為12 % 。對比例2:採用實施例7試驗系統及雙鹼法脫硫技術，但煙氣溼度調節室中不添加水汽 及霧化水，相變凝結室不注入蒸汽，經電稱低壓衝擊器ELPI在線測試對PM2.5的 質量脫除效率為17%。
權利要求1. 一種煙氣溼法脫硫中協同脫除細顆粒的裝置，包括脫硫塔(5)、除塵器(1)、煙氣再熱器(4)、引風機(12)，其特徵在於還包括煙氣溼度調節室(2)、相變凝結室(9)，煙氣溼度調節室設置於除塵器(1)出口與脫硫塔(5)煙氣進口之間，相變凝結室(9)設於脫硫塔(5)煙氣出口和煙氣再熱器(4)進口間，也可適當增加脫硫塔高度，以脫硫塔頂部空間作相變凝結室，引風機(12)設於煙氣再熱器(4)出口處。
2. 根據權利要求1所述的煙氣溼法脫硫中協同脫除細顆粒的裝置，其特徵 在於所迷相變凝結室內襯具有增進相變效果和防腐雙重功效的低表面能 材料，如聚四氟乙烯。
3. 根據權利要求1所述的煙氣溼法脫硫中協同脫除細顆粒的裝置，其特徵 在於所述脫碌u塔和相變凝結室內分別設有脫矽u塔除霧器(7 )和相變凝結 室除霧器(11)。
4. 根據權利要求3所述的煙氣溼法脫硫中協同脫除細顆粒的裝置，其特徵 在於所述除霧器為絲網除霧器、擋板除霧器或旋流板除霧器。
5. 根據權利要求3所述的煙氣溼法脫硫中協同脫除細顆粒的裝置，其特徵 在於所述除霧器為絲網除霧器。
專利摘要一種煙氣溼法脫硫中協同脫除細顆粒的裝置，包括脫硫塔、除塵器、煙氣再熱器、引風機，還包括煙氣溼度調節室、相變凝結室，煙氣溼度調節室設置於除塵器出口與脫硫塔煙氣進口之間，相變凝結室設於脫硫塔煙氣出口和煙氣再熱器進口間，也可適當增加脫硫塔高度，以脫硫塔頂部空間作相變凝結室，引風機設於煙氣再熱器出口處。本實用新型工藝簡單，只要在現有煙氣溼法脫硫裝置中增設煙氣溼度調節室和相變凝結室，並輔以添加適量霧化熱水或蒸汽，即可使溼法脫硫裝置具有同時促進PM2.5粒度增大並脫除的功效，可廣泛應用於現有電廠煙氣溼法脫硫裝置。
文檔編號B01D53/78GK201105202SQ20072004614
公開日2008年8月27日 申請日期2007年9月14日 優先權日2007年9月14日
發明者楊林軍, 沈湘林, 顏金培 申請人:東南大學