本申請(qǐng)屬于污染物控制領(lǐng)域，更具體地，涉及低溫冷凝耦合吸附的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、煤燃料過(guò)程中排放的污染物是造成我國(guó)嚴(yán)重大氣污染的重要原因之一。近年來(lái)，我國(guó)在燃煤固定源污染物脫除理論與技術(shù)方面均取得了重大突破，常規(guī)污染物，如可過(guò)濾顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等分別達(dá)到了低于10mg/m3、35mg/m3和50mg/m3的超低排放標(biāo)準(zhǔn)?？赡Y(jié)顆粒物，被定義為在煙道中處于氣態(tài)，排放到大氣中經(jīng)降溫冷凝或反應(yīng)形成的液態(tài)或固態(tài)顆粒物(一般<2.5μm)。因其復(fù)雜的形成機(jī)制，可凝結(jié)顆粒物中含有豐富的有害物質(zhì)，主要為so3等無(wú)機(jī)組分和烴類等有機(jī)組分，嚴(yán)重危害自然環(huán)境與人體健康。研究表明，固定源的可凝結(jié)顆粒物的實(shí)際排放濃度遠(yuǎn)超針對(duì)可過(guò)濾顆粒物提出的排放標(biāo)準(zhǔn)，目前排放到大氣中的可凝結(jié)顆粒物占比已高于可過(guò)濾顆粒物。

2、現(xiàn)有的顆粒物控制技術(shù)可分為聯(lián)合控制和吸附脫除兩類，均是針對(duì)可過(guò)濾顆粒物開發(fā)的，對(duì)于可凝結(jié)顆粒物僅能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同脫除。其中，聯(lián)合控制包括電除塵器、布袋除塵器、濕法脫硫裝置等，其主要依靠負(fù)載電荷、慣性抽濾、噴淋漿液等方法，針對(duì)性脫除粒徑較大的可過(guò)濾顆粒物，對(duì)可凝結(jié)顆粒物脫除效率有限；吸附脫除，如活性炭吸附，對(duì)可凝結(jié)顆粒物的脫除效率低，現(xiàn)有研究表明，90℃時(shí)，活性碳對(duì)可凝結(jié)顆粒物的吸附脫除效率僅為19～22％。因可凝結(jié)顆粒物和可過(guò)濾顆粒物在化學(xué)組分和物理形態(tài)等方面存在巨大差異，導(dǎo)致現(xiàn)有的顆粒物控制技術(shù)對(duì)于可凝結(jié)顆粒物的脫除效率較低，亟需開發(fā)專門針對(duì)可凝結(jié)顆粒物的排放控制技術(shù)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，cn115715921a公開了一種燃煤電廠可凝結(jié)顆粒物高效脫除裝置及方法，該專利采用吸收溶液噴淋，減少scr處so3的生成，實(shí)現(xiàn)可凝結(jié)顆粒物的脫除，但是其脫除裝置位于聯(lián)合污染控制裝置前端，并未考慮聯(lián)合脫除過(guò)程中可凝結(jié)顆粒物其他組分的生成與控制問(wèn)題。cn113144867a公開了一種煙氣脫硫協(xié)同細(xì)顆粒物高效脫除的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)采用噴淋漿液循環(huán)利用，形成顆粒團(tuán)聚體，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠細(xì)顆粒物脫除，但是該專利的脫除策略并未考慮脫硫漿液隨煙氣排放至大氣中可能造成的污染問(wèn)題。cn111632764a公開了一種高效降溫耦合預(yù)荷電的so3強(qiáng)化團(tuán)聚裝置及其方法，該專利采用降溫荷電脫除so3，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠藍(lán)色煙羽減排。但該專利文件中的脫除對(duì)象僅針對(duì)可凝結(jié)顆粒物的部分氣態(tài)前驅(qū)體，對(duì)于其他的可凝結(jié)顆粒物前驅(qū)體脫除效率較低，并且未考慮降溫后煙氣的實(shí)際排放能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本申請(qǐng)?zhí)峁┝说蜏乩淠詈衔降目赡Y(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有顆粒物控制裝置對(duì)于可凝結(jié)顆粒物僅能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同脫除，并且脫除效率不高的問(wèn)題。

2、按照本申請(qǐng)的一方面，提供了低溫冷凝耦合吸附的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，具體包括低溫冷凝單元和載熱吸附單元，其中：

3、所述低溫冷凝單元用于構(gòu)建過(guò)飽和蒸汽環(huán)境，使得水汽以超細(xì)顆粒物為核冷凝形成胚胎液滴，以對(duì)待處理煙氣中的可凝結(jié)顆粒物進(jìn)行吸附以形成液態(tài)冷凝物，并將冷凝處理后的煙氣送入載熱吸附單元；

4、所述載熱吸附單元包括吸附室以及從下至上依次設(shè)置在所述吸附室內(nèi)部的引風(fēng)機(jī)、載熱體和吸附劑層，所述吸附室的煙氣入口開在引風(fēng)機(jī)與載熱體之間，用于將冷凝處理后的煙氣送入吸附室，并在引風(fēng)機(jī)的帶動(dòng)下向上流動(dòng)，經(jīng)過(guò)載熱體加熱后送至吸附劑層，以利用吸附劑對(duì)加熱后的煙氣中的可凝結(jié)顆粒物前驅(qū)體進(jìn)行吸附，并最終將吸附處理后的煙氣直接排出。

5、通過(guò)本申請(qǐng)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)通過(guò)設(shè)置低溫冷凝單元和載熱吸附單元，能夠?qū)Πo(wú)機(jī)組分、有機(jī)組分在內(nèi)的各類可凝結(jié)顆粒物進(jìn)行高效脫除，并且處理后的煙氣可以直接排放。

6、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述低溫冷凝單元包括冷凝室、至少一個(gè)水霧發(fā)生器和至少一個(gè)換熱器，所述冷凝室的左端開有煙氣入口，右端開有煙氣出口并通過(guò)煙氣管道與吸附室連接；各個(gè)所述水霧發(fā)生器沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向間隔設(shè)置在冷凝室的頂端并與換熱器連接，用于向冷凝室提供冷凝水或蒸汽以構(gòu)建過(guò)飽和蒸汽環(huán)境。

7、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)還包括儲(chǔ)液?jiǎn)卧鰞?chǔ)液?jiǎn)卧ㄖ辽僖粋€(gè)儲(chǔ)液罐，各個(gè)所述儲(chǔ)液罐沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向間隔設(shè)置，并且分別與低溫冷凝單元連接，用于收集低溫冷凝單元的液態(tài)冷凝物。

8、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述低溫冷凝單元還包括至少一個(gè)積液板，各個(gè)所述積液板沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向間隔設(shè)置在冷凝室的內(nèi)部，并且所述積液板設(shè)置在煙氣入口的下方，用于聚集液態(tài)冷凝物。

9、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述水霧發(fā)生器的噴射角度為45°～135°。

10、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述積液板的表面開孔，開孔率為25％～45％，孔洞的傾斜角度為30°～60°，孔洞的孔徑為10mm～30mm。

11、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述冷凝室的直徑從上至下逐漸縮小，所述吸附室的直徑從上至下逐漸增大。

12、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述吸附劑采用鈉基吸附劑、鈣基吸附劑、鎂基吸附劑或活性炭。

13、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述載熱吸附單元還包括風(fēng)量調(diào)節(jié)組件，所述風(fēng)量調(diào)節(jié)組件與引風(fēng)機(jī)連接，用于根據(jù)吸附室的溫度和流量調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的送風(fēng)流量。

14、按照本申請(qǐng)的另一方面，提供了低溫冷凝耦合吸附的可凝結(jié)顆粒物高效脫除方法，該方法采用上述可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，具體為：將煙氣送入低溫冷凝單元，利用水汽以超細(xì)顆粒物為核冷凝形成胚胎液滴，從而對(duì)待處理煙氣中的可凝結(jié)顆粒物進(jìn)行吸附，并將冷凝處理后的煙氣送入載熱吸附單元中進(jìn)行加熱，并通過(guò)吸附劑吸附后排出。

15、總體而言，通過(guò)本申請(qǐng)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

16、1.本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N專門針對(duì)可凝結(jié)顆粒物的脫除系統(tǒng)，其中通過(guò)設(shè)置低溫冷凝單元和載熱吸附單元，能夠利用低溫冷凝耦合吸附實(shí)現(xiàn)可凝結(jié)顆粒物的全面脫除，脫除對(duì)象除可凝結(jié)顆粒物的重要組成部分so3與各類無(wú)機(jī)鹽外，還涵蓋可凝結(jié)顆粒物有機(jī)組分如烴類、脂類以及實(shí)際排煙時(shí)殘留的脫硫漿液等，從而進(jìn)一步提高可凝結(jié)顆粒物的排放控制效果，并且利用載熱體對(duì)冷凝后的煙氣升溫，可以使其直接排放至大氣；

17、2.同時(shí)，本申請(qǐng)通過(guò)設(shè)置儲(chǔ)液?jiǎn)卧?，能夠收集低溫冷凝單元中的液態(tài)冷凝物，以實(shí)現(xiàn)水資源重復(fù)利用，進(jìn)而達(dá)到節(jié)水功效；

18、3.此外，本申請(qǐng)通過(guò)對(duì)低溫冷凝單元中各個(gè)組件的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠進(jìn)一步提高可凝結(jié)顆粒物的脫除效果。

技術(shù)特征：

1.低溫冷凝耦合吸附的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，包括低溫冷凝單元和載熱吸附單元，其中：

2.如權(quán)利要求1所述的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫冷凝單元包括冷凝室(3)、至少一個(gè)水霧發(fā)生器(2)和至少一個(gè)換熱器(1)，所述冷凝室(3)的左端開有煙氣入口，右端開有煙氣出口并通過(guò)煙氣管道(7)與吸附室(12)連接；各個(gè)所述水霧發(fā)生器(2)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向間隔設(shè)置在冷凝室(3)的頂端并與換熱器(1)連接，用于向冷凝室(12)提供冷凝水或蒸汽以構(gòu)建過(guò)飽和蒸汽環(huán)境。

3.如權(quán)利要求1所述的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，所述可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)還包括儲(chǔ)液?jiǎn)卧鰞?chǔ)液?jiǎn)卧ㄖ辽僖粋€(gè)儲(chǔ)液罐(6)，各個(gè)所述儲(chǔ)液罐(6)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向間隔設(shè)置，并且分別與低溫冷凝單元連接，用于收集低溫冷凝單元的液態(tài)冷凝物。

4.如權(quán)利要求1所述的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫冷凝單元還包括至少一個(gè)積液板(4)，各個(gè)所述積液板(4)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向間隔設(shè)置在冷凝室(3)的內(nèi)部，并且所述積液板(4)設(shè)置在煙氣入口的下方，用于聚集液態(tài)冷凝物。

5.如權(quán)利要求2所述的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，所述水霧發(fā)生器(2)的噴射角度為45°～135°。

6.如權(quán)利要求4所述的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，所述積液板(4)的表面開孔，開孔率為25％～45％，孔洞的傾斜角度為30°～60°，孔洞的孔徑為10mm～30mm。

7.如權(quán)利要求2所述的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝室(3)的直徑從上至下逐漸縮小，所述吸附室(12)的直徑從上至下逐漸增大。

8.如權(quán)利要求1所述的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附劑采用鈉基吸附劑、鈣基吸附劑、鎂基吸附劑或活性炭。

9.如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，其特征在于，所述載熱吸附單元還包括風(fēng)量調(diào)節(jié)組件，所述風(fēng)量調(diào)節(jié)組件(11)與引風(fēng)機(jī)(8)連接，用于根據(jù)吸附室(12)的溫度和流量調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)(8)的送風(fēng)流量。

10.低溫冷凝耦合吸附的可凝結(jié)顆粒物高效脫除方法，其特征在于，所述可凝結(jié)顆粒物高效脫除方法采用如權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)，具體為：將煙氣送入低溫冷凝單元，利用水汽以超細(xì)顆粒物為核冷凝形成胚胎液滴，從而對(duì)待處理煙氣中的可凝結(jié)顆粒物進(jìn)行吸附，并將冷凝處理后的煙氣送入載熱吸附單元中進(jìn)行加熱，并通過(guò)吸附劑吸附后排出。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于污染物控制領(lǐng)域，具體公開了低溫冷凝耦合吸附的可凝結(jié)顆粒物高效脫除系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括低溫冷凝單元和載熱吸附單元，其中低溫冷凝單元用于構(gòu)建過(guò)飽和蒸汽環(huán)境，以對(duì)待處理煙氣中的可凝結(jié)顆粒物進(jìn)行吸附以形成液態(tài)冷凝物；載熱吸附單元包括吸附室以及從下至上依次設(shè)置在吸附室內(nèi)部的引風(fēng)機(jī)、載熱體和吸附劑層，吸附室的煙氣入口開在引風(fēng)機(jī)與載熱體之間，用于將冷凝處理后的煙氣送入吸附室，并在引風(fēng)機(jī)的帶動(dòng)下向上流動(dòng)，經(jīng)過(guò)載熱體加熱后送至吸附劑層，以利用吸附劑對(duì)加熱后的煙氣中的可凝結(jié)顆粒物前驅(qū)體進(jìn)行吸附。本申請(qǐng)能夠利用低溫冷凝耦合吸附實(shí)現(xiàn)可凝結(jié)顆粒物的全面脫除，從而進(jìn)一步提高可凝結(jié)顆粒物的排放控制效果。

技術(shù)研發(fā)人員：劉小偉,鄒越,劉香麗,徐義書,徐明厚
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26