專利名稱：應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM_2.5和氣態(tài)污染物的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙道氣中PM25微粒及氣態(tài)污染物的脫除技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一 種應(yīng)用蒸汽相變原理協(xié)同脫除高溫高濕煙氣中PM2.5和氣態(tài)污染物的方法及裝置。二、 背景技術(shù)可吸入顆粒物是目前我國城市大氣環(huán)境的首要污染物，尤其是其中空氣動力 學(xué)直徑小于2.5pm的PM25污染問題十分嚴重，主要原因在于PM25微粒比表面 積大、易富集各種重金屬及化學(xué)致癌物質(zhì)，而常規(guī)除塵技術(shù)對其難以有效捕集， 造成大量PM2.5排入大氣環(huán)境。燃燒是引起大氣環(huán)境中PM2.5含量增加的主要原 因，控制燃燒源PM25排放是迫切需要解決的關(guān)鍵問題，技術(shù)發(fā)表的主要途徑是 在除塵設(shè)備前設(shè)置預(yù)處理措施，使其通過物理或化學(xué)作用長大成較大顆粒后加以 清除，其中應(yīng)用過飽和水汽在PM2.5微粒表面核化凝結(jié)的特性是促使PM2.5粒度 增大的重要措施，特別適合于高溫高濕煙氣環(huán)境。目前，燃油鍋爐、天然氣鍋 爐、焚燒法處理固體廢棄物(如垃圾焚燒發(fā)電、污泥的焚燒處理等)已越來越普 及；因油、天然氣燃料中氫元素含量高，垃圾、污泥等固體廢物富含水分，導(dǎo)致 燃燒產(chǎn)生的煙氣中水汽含量高，如天然氣鍋爐煙氣中水蒸汽含量為15 19%(體 積百分含量，下同)，燃油鍋爐煙氣中水蒸汽含量為10~15%，垃圾焚燒煙氣中 水汽含量可高達20%以上；同時，排煙溫度大多在200。C以上。鑒于燃油、天然 氣鍋爐煙氣中水蒸汽含量及排煙溫度高，國外常設(shè)置冷凝換熱器，回收利用煙氣 中水蒸汽冷凝時放出的汽化潛熱及煙氣降溫的顯熱，其目的是回收煙氣熱量，提高鍋爐熱效率，不屬于PM2.5的控制技術(shù)領(lǐng)域。燃油、天然氣鍋爐煙氣中污染物 主要有煙塵、S02、 NOx等，因煙塵濃度低，尚未引起足夠重視，氣態(tài)污染物的 脫除主要有濕法、干法，雖煙塵總質(zhì)量濃度低于相應(yīng)的燃煤煙氣，但煙塵粒度細 小，煙氣中PM2.5濃度與燃煤煙氣相當(dāng)，且富含有機組分，對環(huán)境危害更大。垃 圾、污泥等固體廢棄物焚燒煙氣中污染物主要有煙塵、重金屬及S02、 HC1、 HF、 NOx等酸性氣態(tài)污染物，煙塵的去除主要利用布袋除塵器、靜電除塵器，雖 除塵效率可高于99%，但對于PM2.5的捕集率不高，S02、 HC1、 HF等氣態(tài)污染 物的去除主要有濕法、干法、半干法三種，重金屬如Cr、 Cd、 Ni、 Pb、 Se等主 要富集于細顆粒中，特別是PM2.5中，只有除掉煙氣中的細顆粒，才能有效脫除重金屬。目前，針對上述排放源，尚未有效的PM2.5脫除技術(shù)及協(xié)同脫除PM2.5 和氣態(tài)污染物的技術(shù)。三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對燃油鍋爐、天然氣鍋爐及垃圾、污泥等固體廢棄物焚燒 煙氣中水蒸汽含量和排煙溫度高的特點，提供一種應(yīng)用蒸汽相變原理協(xié)同脫除 PM2.5和氣態(tài)污染物的方法及裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為 一種應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物 的方法，步驟為(1 ) PM2.5的凝并長大高溫高濕煙氣(溫度200~500°C, H20: 10~25%) 經(jīng)除塵器脫除粒徑^2.5jam的粗煙塵后，進入煙氣濕度調(diào)節(jié)室，噴入霧化熱水，利 用高溫?zé)煔馐轨F化水蒸發(fā)，煙氣中水汽含量增至15~40%,調(diào)節(jié)濕度后的煙氣進 入冷凝換熱器，水汽達到過飽和，過飽和水汽以PM2.5微粒為凝結(jié)核發(fā)生相變， 使PM2.5微粒粒度增大、質(zhì)量增加；(2)凝結(jié)長大含塵液滴及氣態(tài)污染物的脫除經(jīng)上步處理后，飽和或過飽和 煙氣由冷凝換熱器進入洗滌吸收塔，與中低溫堿性洗滌吸收液逆流接觸， 一方 面，煙氣被增濕冷卻，過飽和度進一步增大，繼續(xù)發(fā)生以PM2.5為凝結(jié)核的蒸汽 相變過程，同時由堿性洗滌吸收液和高效除霧器脫除凝結(jié)長大的含塵液滴及其氣 態(tài)污染物。一種應(yīng)用蒸汽相變實現(xiàn)協(xié)同脫除PM25和氣態(tài)污染物方法的裝置，由除塵 器、煙氣濕度調(diào)節(jié)室、冷凝換熱器、洗滌吸收塔組成，煙氣濕度調(diào)節(jié)室置于除塵 器煙氣出口和冷凝換熱器煙氣進口之間，內(nèi)置霧化水噴嘴，冷凝換熱器煙氣出口 與洗滌吸收塔煙氣進口相連通，以具有增進相變效果和防腐雙重功效的耐蝕^f氐表 面能材料作冷凝換熱器內(nèi)壁面或壁面襯里、涂料；洗滌吸收塔為噴淋塔、紫球 塔、填料塔或旋流板塔、篩板塔等板式塔，頂部設(shè)有高效除霧器，如絲網(wǎng)除霧 器、擋板除霧器、旋流板除霧器，優(yōu)選絲網(wǎng)除霧器。本發(fā)明中的冷凝換熱器主要 作為使PM2.5凝結(jié)長大的預(yù)處理設(shè)備，其作用相當(dāng)于核化凝結(jié)室，同時，兼作煙 氣余熱回收設(shè)備，以回收利用煙氣中水蒸汽冷凝放出的汽化潛熱及煙氣降溫的顯 熱。才艮據(jù)本發(fā)明，應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的方法為高溫高 濕含塵煙氣經(jīng)除塵器(如布袋除塵器、靜電除塵器)脫除粒徑22.5pm的粗煙塵后 進入煙氣濕度調(diào)節(jié)室，噴入粒徑為20-30^un的微細熱水霧，利用煙氣熱量使水霧 汽化，煙氣中水蒸汽含量增至15~40%;經(jīng)濕度調(diào)節(jié)的煙氣進入冷凝換熱器，以常溫水作熱交換介質(zhì)，使煙氣中水蒸汽達到過飽和態(tài)，過飽和水汽在PM2.5微粒 表面發(fā)生核化凝結(jié)，使PM2.5粒度增大、質(zhì)量增加，熱交換產(chǎn)生的熱水一部分供 煙氣濕度調(diào)節(jié)室作霧化水水源，其余回收利用；經(jīng)冷凝換熱器的飽和或過飽和煙氣從洗滌吸收塔底部煙氣進口進入塔內(nèi)，與中低溫堿性洗涂吸收液逆流接觸，發(fā)生強烈的傳熱傳質(zhì)過程； 一方面，煙氣被增濕冷卻，過飽和度進一步增大，繼續(xù) 發(fā)生以PM2.5微粒為凝結(jié)核的蒸汽相變過程，同時由堿性洗滌吸收液及高效除霧 器脫除凝結(jié)長大的含塵液滴及氣態(tài)污染物。高溫高濕煙氣指燃油鍋爐、天然氣鍋爐、垃圾、污泥等固體廢棄物焚燒產(chǎn)生 的煙氣，煙氣中水蒸汽含量在10~25%以上，排煙溫度在200-500。C以上，氣態(tài)污 染物主要指S02、 HC1、 HF、 NOx等酸性氣態(tài)污染物，洗滌吸收液指Ca(OH)2、 CaC03、 Na2C03、 NaOH、氨水等堿性溶液，溶液中堿性吸收劑的重量百分比濃 度為0.5-20%。洗滌吸收塔進口煙氣溫度50~80°C,煙氣中水蒸氣處于飽和或過飽和狀態(tài) (過飽和度S^l)，進口洗滌吸收液溫度為20~50°C,比進口煙溫低30~60°C, 以實現(xiàn)煙氣和洗滌吸收液逆流接觸過程中可繼續(xù)發(fā)生水汽在PM25微粒表面的核 化凝結(jié)過程，使PM2.5粒度進一步增大，操作液氣比控制在1~5L/Nm3,冷凝換熱 器內(nèi)煙氣過飽和度控制在1.1-1.5,以主要發(fā)生PM2.5為凝結(jié)核的異質(zhì)核化過程， 減弱均質(zhì)核化現(xiàn)象。本發(fā)明的有益效果為利用過飽和水汽在微粒表面核化凝結(jié)是促使其粒度增 大的重要措施，但需首先建立過飽和水汽環(huán)境，而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，只有針對煙氣原有水蒸氣含量及煙溫較高的過程才 有實用價值。本發(fā)明針對燃油及天然氣鍋爐、垃圾、污泥等固體廢棄物焚燒煙氣 中水蒸汽含量及排煙溫度高的特點(水蒸氣含量在10~25%以上，排煙溫度 200 500。C以上)，在可同時實現(xiàn)除塵和吸收氣態(tài)污染物的塔設(shè)備前設(shè)置煙氣濕 度調(diào)節(jié)室和冷凝換熱器，于煙氣濕度調(diào)節(jié)室中噴入霧化熱水，利用高溫?zé)煔馐轨F 化水蒸發(fā)，提高煙氣含濕量，熱水取自冷凝換熱器，無需額外消耗能量；以常溫 水作熱交換介質(zhì)，使煙氣在冷凝換熱器中達到過飽和態(tài)，利用過飽和水汽在 PM2.5孩i粒表面核化凝結(jié)促使PM2.5凝并長大，同時還可回收煙氣中水蒸汽冷凝方文 出的汽化潛熱及煙氣降溫顯熱，實現(xiàn)促使PM2.5凝并長大和余熱回收雙重功效； 以耐蝕的低表面能材料作冷凝換熱器內(nèi)壁或壁面襯里、涂料， 一方面可促進水汽 在PM2.5微粒表面凝結(jié)而抑制其在冷凝換熱器壁面凝結(jié)，進而增進相變效果，同 時還可解決因S03、 HC1等酸性污染物結(jié)露而導(dǎo)致的腐蝕問題。經(jīng)冷凝換熱器的 飽和煙氣進入洗滌吸收塔，通過合理調(diào)節(jié)進口煙氣和洗滌吸收液溫差，使塔內(nèi)可 繼續(xù)發(fā)生PM2.5凝結(jié)長大過程，進而提高PM2.5脫除效果，并由堿性洗滌液脫除 凝結(jié)長大的含塵液滴及氣態(tài)污染物。本發(fā)明工藝簡單，只需在現(xiàn)有氣態(tài)污染物濕 法脫除裝置-塔設(shè)備前增設(shè)煙氣濕度調(diào)節(jié)室和冷凝換熱器，即可實現(xiàn)PM2.5和氣態(tài) 污染物的協(xié)同高效脫除，并可脫除富集于細顆粒中的重金屬，可廣泛應(yīng)用于各類 高溫高濕煙氣中污染物的治理。四

圖l是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的工藝方法流程框圖。圖中1—除塵器；2—煙氣濕度調(diào)節(jié)室；3—霧化水噴嘴；f冷凝換熱器； 5一洗滌吸收塔；6~洗滌吸收液噴嘴；7—高效除霧器；8—-循環(huán)泵五具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM25和氣態(tài)污染物方法的裝 置，主要由除塵器l、煙氣濕度調(diào)節(jié)室2、冷凝換熱器4、洗滌吸收;荅5組成；煙 氣濕度調(diào)節(jié)室2置于除塵器1煙氣出口與冷凝換熱器4煙氣進口之間，濕度調(diào)節(jié) 室2尺寸根據(jù)噴入的霧化水滴完全蒸發(fā)確定，內(nèi)設(shè)霧化水噴嘴3;冷凝換熱器4 煙氣出口與洗滌吸收塔5煙氣進口相連通，以具有增進相變效果和防腐雙重功效 的耐蝕低表面能材料作冷凝換熱器4內(nèi)壁面或壁面襯里、涂料；洗滌吸收塔5可 采用旋流板塔、篩板塔等板式塔，以及填料塔、湍球塔、噴淋塔等，塔內(nèi)設(shè)置高 效除霧器7和洗滌吸收液噴嘴6，除霧器7可采用絲網(wǎng)除霧器、擋板除霧器、旋 流;板除霧器，優(yōu)選絲網(wǎng)除霧器。如圖2所示，應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的方法為高溫高 濕煙氣(水蒸氣含量10~25%，溫度200 500°C)經(jīng)除塵器1脫除粒徑22.5pm 的粗煙塵后，進入煙氣濕度調(diào)節(jié)室2，經(jīng)霧化水噴嘴3噴入粒徑為20 30pm的微 細熱水霧，利用煙氣熱量使微細水霧在濕度調(diào)節(jié)室2內(nèi)完全蒸發(fā)，霧化水添加量 由煙氣經(jīng)調(diào)節(jié)后水蒸氣含量由10~25%增至15~40%確定；經(jīng)濕度調(diào)節(jié)的高濕煙氣 進入冷凝換熱器4，以常溫水作熱交換介質(zhì)，使煙氣達到過飽和態(tài)，通過調(diào)節(jié)冷 卻水量控制冷凝換熱器4中煙氣過飽和度在1.1~1.5，以保證PM2.s凝結(jié)長大后的 含塵液滴粒徑在3~5pm以上，同時應(yīng)減弱均質(zhì)核化現(xiàn)象，使冷凝換熱器4內(nèi)主要 發(fā)生以PM2.5微粒為凝結(jié)核的異質(zhì)核化過程；熱交換產(chǎn)生的熱水一部分供煙氣濕 度調(diào)節(jié)室2作霧化水水源，其余回收利用。經(jīng)冷凝換熱器4的飽和或過飽和煙氣 由洗滌吸收塔5底部煙氣進口進入塔內(nèi)，與經(jīng)循環(huán)泵8、洗涂吸收液噴嘴6噴出 的中低溫Ca(OH)2、 CaC03、 NaOH、 Na2C03或氨水等堿性溶液逆流接觸，洗滌 吸收塔進口煙氣溫度控制在50~80°C，呈飽和或過飽和態(tài)(SSI) ， Ca(OH)2、 NaOH、 Na2C03或氨水等堿性溶液的進口溫度控制在20~50°C，比進口煙溫低 30~60°C ，使飽和煙氣與洗滌吸收液逆流接觸過程中#皮增濕冷卻，過飽和度進一 步增大，繼續(xù)發(fā)生以PM2.5為凝結(jié)核的蒸汽相變過程，操作液氣比控制在 1~5L/Nm3;凝結(jié)長大的含塵液滴和S02、 HC1、 HF等酸性氣態(tài)污染物由 Ca(OH)2、 CaC03、 NaOH、 Na2C03,或氨水等堿性洗滌吸收液及高效除霧器脫 除，凈化煙氣從塔頂煙氣出口排出。以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明不只限于此實施例。實施例1煙氣由全自動燃油鍋爐產(chǎn)生，煙氣量為65Nm3/h，煙氣中水蒸氣含量為 12%,排煙溫度282°C,煙塵濃度峰值粒徑為0.07pm,大部分在0.03~0.5|am之 間，煙氣中S02濃度為624mg/Nm3;濕式洗滌塔采用塔徑150mm、塔高1500mm 的噴'淋塔，噴'淋塔頂部安裝絲網(wǎng)除霧器，洗滌吸收液為Ca(OH)2懸浮液。燃油鍋 爐產(chǎn)生的含塵煙氣直接進入濕度調(diào)節(jié)室，由霧化噴嘴噴入溫度70°C、粒徑為 20~3(^m的微細水霧，噴入量為每Nm3煙氣0.01kg,經(jīng)調(diào)節(jié)后，出口煙氣水蒸氣 含量增至24%，溫度為235°C;然后進入內(nèi)襯聚四氟乙烯的列管式冷凝換熱器， 通過調(diào)節(jié)冷卻水量，冷凝換熱器內(nèi)煙氣過飽和度控制在1.2~1.3;洗滌吸收塔進口 煙溫為65°C，煙氣中水蒸氣處于飽和狀態(tài)，Ca(OH)2懸浮液進口溫度為30°C,與 煙氣逆流接觸，液氣比2.5L/Nm3。經(jīng)電稱j氐壓沖擊器ELPI在線測試，PM2.s質(zhì)量 濃度脫除效率為82%,數(shù)濃度脫除效率為67%,煙氣脫碌^效率為83%。實施例2除下述變化外，其余同實施例l。洗滌吸收塔釆用旋流板塔，內(nèi)置3塊旋流板，頂部安裝旋流板除霧器，洗滌 吸收液為Na2C03溶液，液氣比3.5L/Nm3;經(jīng)測試，PM2.5質(zhì)量濃度脫除效率為 86%,數(shù)濃度脫除效率為72%,煙氣脫辟u效率為89%。實施例3煙氣由垃圾焚燒產(chǎn)生，煙氣量為70Nm3/h,煙氣中水蒸氣含量為21%，溫度 243 °C ,煙氣中S02、 HC1、 HF濃度分別為729mg/Nm3 、 876mg/Nm3 、 21mg/Nm3,除塵器出口煙塵濃度峰值粒徑為0.7pm,數(shù)濃度為106個/cm3;洗滌 吸收塔為塔徑150mm、塔高1500mm的旋流板塔，內(nèi)置3塊旋流板，頂部安裝旋 流板除霧器，洗滌吸收液為Na2C03溶液。垃圾焚燒煙氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器脫除粗煙 塵后，進入濕度調(diào)節(jié)室，由霧化噴嘴噴入溫度65°C、粒徑為20 30pm的微細水 霧，噴入量為每Nm3煙氣0.008kg,經(jīng)調(diào)節(jié)后，出口煙氣中水蒸氣含量增至 27%,溫度為225°C,然后進入內(nèi)襯聚四氟乙烯的列管式冷凝換熱器，調(diào)節(jié)冷卻 水量控制冷凝換熱器內(nèi)煙氣過飽和度在1.2~1.3;洗滌吸收塔進口煙溫為67°C， 煙氣中水蒸汽處于飽和狀態(tài)，Na2C03溶液進口溫度為30°C,液氣比為 3.5L/Nm3，與煙氣逆流接觸。經(jīng)電稱低壓沖擊器ELPI在線測試，PM25質(zhì)量濃度 脫除效率為90%,數(shù)濃度脫除率為78%, S02脫除率為88%, HC1脫除率為 92%, HF脫除率為9P/。。實施例4:高溫高濕煙氣經(jīng)除塵器脫除粒徑大于2.5|xm的粗煙塵后進入煙氣 濕度調(diào)節(jié)室，噴入霧化熱水，利用高溫?zé)煔馐轨F化水蒸發(fā)，提高煙氣含濕量，經(jīng)濕度調(diào)節(jié)的煙氣引入冷凝換熱器，以常溫水為熱交換媒質(zhì)，使煙氣達到過飽和 態(tài)，過飽和水汽以PM2.5微粒為凝結(jié)核發(fā)生相變，使PM2.5微粒粒度增大；經(jīng)冷 凝換熱器的煙氣由洗滌吸收塔下部煙氣進口進入塔內(nèi)，與中低溫堿性洗滌吸收液 逆流接觸，煙氣被增濕冷卻，繼續(xù)發(fā)生以PM2.5為凝結(jié)核的蒸汽相變過程，由堿 性洗滌吸收液和高效除霧器脫除凝結(jié)長大的含塵液滴和氣態(tài)污染物。高溫高濕煙 氣指燃油鍋爐、天然氣鍋爐及垃圾、污泥等固體廢棄物焚燒產(chǎn)生的煙氣，煙氣中 水蒸汽含量為10~25%,溫度為200~500°C，氣態(tài)污染物為酸性氣態(tài)污染物。霧化 熱水來自冷凝換熱器，霧化熱水的粒徑為20~30|xm，經(jīng)調(diào)節(jié)后煙氣中水蒸汽含量 增至15~40%,溫度150~250°C。冷凝換熱器中煙氣過飽和度控制在1.1-1.5，以 主要發(fā)生PM2.5微粒為凝結(jié)核的異質(zhì)核化長大過程。洗涂吸收塔進口煙氣為飽和 或過飽和煙氣，煙氣溫度50~80°C，洗滌吸收液為堿性溶液，吸收液進口溫度為 20~50°C,比進口煙溫低30~60°C。堿性溶液為Ca(OH)2、 CaC03、 Na2C03、 NaOH或氨水，溶液中堿性物質(zhì)的重量百分比濃度為0.5-20%。實施例5: —種實施應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物方法的裝 置，該裝置包括除塵器l、煙氣濕度調(diào)節(jié)室2、冷凝換熱器4和洗涂吸收塔5，煙 氣濕度調(diào)節(jié)室2設(shè)置于除塵器1煙氣出口和冷凝換熱器4煙氣進口之間，冷凝換 熱器4煙氣出口與洗滌吸收塔5煙氣進口相連通，煙氣濕度調(diào)節(jié)室2內(nèi)設(shè)有霧化 水噴嘴3，洗滌吸收塔5內(nèi)設(shè)有洗滌吸收液噴嘴6，洗滌吸收液噴嘴上方設(shè)有高 效除霧器7，洗滌吸收液噴嘴6通過管道與設(shè)在洗滌吸收塔底的循環(huán)泵相連。以 具有增進相變效果和防腐雙重功效的耐蝕低表面能材料作冷凝換熱器內(nèi)壁面或壁 面襯里、涂料，優(yōu)選聚四氟乙烯。高效除霧器7為絲網(wǎng)除霧器、擋板除霧器或旋 流板除霧器，優(yōu)選絲網(wǎng)除霧器。洗滌吸收塔為噴淋塔、湍球塔、填料塔、旋流板 塔或篩板塔。對比例1除下述變化外，其余同實施例l。冷凝換熱器采用不銹鋼列管式冷凝換熱器，無聚四氟乙烯內(nèi)襯；經(jīng)測試， PM2.5質(zhì)量濃度脫除率為74%,數(shù)濃度脫除率為57%,煙氣脫硫效率為83%。對比例2煙氣由全自動燃油鍋爐產(chǎn)生，煙氣參數(shù)、洗滌吸收塔及吸收液同實施例1, 煙氣不經(jīng)濕度調(diào)節(jié)室和冷凝換熱器預(yù)處理，直接進入洗滌吸收塔；經(jīng)測試，PM25 質(zhì)量濃度脫除效率為31%,數(shù)濃度脫除效率為19%,煙氣脫硫效率為78%。對比例3煙氣由全自動燃油鍋爐產(chǎn)生，煙氣參數(shù)、洗滌吸收塔及吸收液同實施例1, 煙氣不經(jīng)濕度調(diào)節(jié)室預(yù)處理，而是直接進入冷凝換熱器，換熱器內(nèi)煙氣過飽和度 控制在1.2~1.3，洗滌吸收塔進口煙溫48°C,煙氣呈飽和態(tài)；經(jīng)測試，PM2.5質(zhì)量 濃度脫除率為68%,數(shù)濃度脫除率為51%,煙氣脫硫效率為85%。 對比例4煙氣由垃圾焚燒產(chǎn)生，煙氣參數(shù)、洗涂吸收塔及吸收液同實施例2，煙氣不 經(jīng)濕度調(diào)節(jié)室和冷凝換熱器預(yù)處理，而是經(jīng)旋風(fēng)除塵器脫除粗煙塵后，直接進入 洗滌吸收塔；經(jīng)測試，PM2.5質(zhì)量濃度脫除效率為38%,數(shù)濃度脫除率為28%, S02脫除率為830/。， HC1脫除率為87。/。， HF脫除率為890/0。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的方法，其特征在于高溫高濕煙氣經(jīng)除塵器脫除粒徑大于2.5μm的粗煙塵后進入煙氣濕度調(diào)節(jié)室，噴入霧化熱水，利用高溫?zé)煔馐轨F化水蒸發(fā)，提高煙氣含濕量，經(jīng)濕度調(diào)節(jié)的煙氣引入冷凝換熱器，以溫水為熱交換媒質(zhì)，使煙氣達到過飽和態(tài)，過飽和水汽以PM2.5微粒為凝結(jié)核發(fā)生相變，使PM2.5微粒粒度增大；經(jīng)冷凝換熱器的煙氣由洗滌吸收塔下部煙氣進口進入塔內(nèi)，與中低溫堿性洗滌吸收液逆流接觸，煙氣被增濕冷卻，繼續(xù)發(fā)生以PM2.5為凝結(jié)核的蒸汽相變過程，由堿性洗滌吸收液和高效除霧器脫除凝結(jié)長大的含塵液滴和氣態(tài)污染物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM25和氣態(tài)污染物的方 法，其特征在于所述高溫高濕煙氣指燃油鍋爐、天然氣鍋爐及垃圾、污泥等固體 廢棄物焚燒產(chǎn)生的煙氣，煙氣中水蒸汽含量為10~25%,溫度為200~500°C，氣態(tài) 污染物為酸性氣態(tài)污染物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的方 法，其特征在于所述霧化熱水來自冷凝換熱器，霧化熱水的粒徑為20~30^im，經(jīng) 調(diào)節(jié)后煙氣中水蒸汽含量增至15~40%，溫度150~250°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM25和氣態(tài)污染物的方 法，其特征在于所述冷凝換熱器中煙氣過飽和度控制在1.1~1.5,以主要發(fā)生 PM2.5微粒為凝結(jié)核的異質(zhì)核化長大過程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的方 法，其特征在于所述洗滌吸收塔進口煙氣為飽和或過飽和煙氣，煙氣溫度 50~80°C，洗滌吸收液為堿性溶液，液相進口溫度為20~50°C,比進口煙溫低 30~60°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的方 法，其特征在于所述堿性溶液為Ca(OH)2、 CaC03、 Na2C03、 NaOH或氨水。
7. —種實施權(quán)利要求1所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物方法的裝置，其特征在于該裝置包括除塵器(1)、煙氣濕度調(diào)節(jié)室(2)、冷凝換 熱器(4)和洗滌吸收塔(5)，煙氣濕度調(diào)節(jié)室(2)設(shè)置于除塵器(1)煙氣出 口和冷凝換熱器(4)煙氣進口之間，冷凝換熱器(4)煙氣出口與洗滌吸收塔(5)煙氣進口相連通，煙氣濕度調(diào)節(jié)室(2)內(nèi)設(shè)有霧化水噴嘴(3),洗滌吸 收塔(5)頂部設(shè)有洗滌吸收液噴嘴(6),洗滌吸收液噴嘴上方設(shè)有高效除霧器(7)，洗滌吸收液噴嘴(6)通過管道與設(shè)在洗滌吸收塔底的循環(huán)泵相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的裝 置，其特征在于以具有增進相變效果和防腐雙重功效的耐蝕低表面能材料作冷凝 換熱器內(nèi)壁面或壁面襯里涂料，優(yōu)選聚四氟乙烯。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的裝 置，其特征在于所述高效除霧器(7)為絲網(wǎng)除霧器、擋板除霧器或旋流板除霧 器，優(yōu)選絲網(wǎng)除霧器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除PM2.5和氣態(tài)污染物的裝 置，其特征在于所述洗滌吸收塔為噴淋塔、瑞球塔、填料塔、旋流板塔或篩板 塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用蒸汽相變協(xié)同脫除高溫高濕煙氣中PM_2.5和氣態(tài)污染物的方法及裝置，它由除塵器、煙氣濕度調(diào)節(jié)室、冷凝換熱器、洗滌吸收塔組成；其方法于煙氣經(jīng)除塵器脫除粗煙塵后進入煙氣濕度調(diào)節(jié)室，噴入霧化熱水調(diào)節(jié)煙氣含濕量；經(jīng)濕度調(diào)節(jié)的煙氣引入冷凝換熱器達到過飽和，過飽和水汽以PM_2.5為凝結(jié)核發(fā)生相變，使PM_2.5粒度增大，然后進入洗滌吸收塔，在塔內(nèi)煙氣與中低溫堿性洗滌吸收液逆流接觸，并繼續(xù)發(fā)生以PM_2.5為凝結(jié)核的蒸汽相變過程，由堿性洗滌吸收液脫除凝結(jié)長大的含塵液滴和氣態(tài)污染物。本發(fā)明結(jié)合高溫高濕煙氣特點，應(yīng)用蒸汽相變原理促使PM_2.5凝結(jié)長大，不僅可協(xié)同脫除PM_2.5和氣態(tài)污染物，還可回收水蒸汽冷凝放出的汽化潛熱及煙氣降溫顯熱。
文檔編號B01D51/02GK101224367SQ20071013398
公開日2008年7月23日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者霞 張, 楊林軍, 沈湘林, 顏金培 申請人:東南大學(xué)