CN102626577A

CN102626577A - 一种脱除可吸入颗粒物的方法及系统

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Publication number: CN102626577A
Application number: CN2012101009254A
Authority: CN
Inventors: 潘良明; 邓佳佳; 陈德奇
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2032-04-09
Also published as: CN102626577B

Abstract

本发明公开了一种脱除可吸入颗粒物的方法，包括以下步骤：1）在除尘器出口安装颗粒物浓淡分离装置；2）将含尘浓度高的部分烟气经风机抽吸至可吸入颗粒物团聚装置，可吸入颗粒物在团聚装置中聚合、长大成体积较大的颗粒物；3）将含有长大后颗粒物的烟气送回至脱硫塔（FGD）入口（或直接进入脱硫塔内），与含尘浓度较低的烟气一起进入脱硫塔脱硫、除尘后经烟囱排至大气；4）经脱硫塔脱除的可吸入颗粒物经浆液，最终进入石膏产品。本系统只需要处理燃煤锅炉的一部分烟气，能够有效的进行可吸入颗粒物的脱除处理，节约能源且提高粉尘脱除率；.本发明的系统结构紧凑，实施简单，节约能源，节省投资，且能够提高可吸入颗粒物的脱除效率，具有推广价值。

Description

一种脱除可吸入颗粒物的方法及系统

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，涉及燃煤锅炉所排放烟气的净化处理，特别涉及一种控制可吸入颗粒物排放的方法及系统。

背景技术

可吸入颗粒物(Inhalable particle简称IP，又称PM₁₀)。可吸入颗粒物可以分为细颗粒和粗颗粒，其中粒径小于2.5um段的颗粒称为细颗粒PM_2.5(fine fraction)，2.5- 10um段颗粒称为粗颗粒段（coarse fraction）。可吸入颗粒物的来源分为自然来源和人为来源，其中自然来源包括植物花粉和孢子、土壤扬尘等，人为源分为固定源和交通运输流动源。固定来源主要是燃料燃烧、工业生产过程(如燃煤锅炉的生产过程)等。

研究表明，燃煤电厂排放废气经过除尘器和脱硫设备后，废气中PM₁₀和PM_2.5在烟尘中的比例平均值分别为91. 57% 和46. 14%；其中PM_2. 5占PM₁₀的含量平均值为50. 45%。

煤燃烧排放的可吸入颗粒物，通常富集各种金属元素和多环芳烃（PAHs）、发挥性有机物（VOCs）等污染物。由于燃煤锅炉内燃烧温度高，氧化充分和停留时间长，粉炉燃烧产生的细颗粒物中几乎不含元素碳和有机碳，细颗粒主要由灰分和凝结的挥发性物质组成。细颗粒主要由Sb、As、Be、Cd、Cr、Co、Pb、Mn、Hg、Ni、和Se等痕量金属组成，有些元素富集在细颗粒上如Cd、Pb等。可吸入颗粒物的化学组成复杂，其中有如元素镍、铬、铁、钒、铅、砷的有毒化合物，特别是致癌物质3、4-苯并芘、苯芘葱等，通过呼吸道或皮肤进入人体，引起肺癌或皮肤癌。可吸入颗粒物的危害程度与尘粒的大小及性质密切相关。粒径在0.5-5.0 um飘尘对人体的危害最大，这是因为粒径大于5 um的飘尘能被鼻毛与呼吸道粘液挡住而排除；粒径小于0.5 um的飘尘，能被粘附在上呼吸道表面随痰而排出，只有粒径在0.5~5.0 um的飘尘能直接深入肺部，在肺泡内沉积、并可能进入血液输往全身，在身体各个部位累积产生病变。

目前我国大多数电厂都是采用电除尘器(ESP)收集烟气中的飞灰颗粒。为达到提高除尘效率的目的，通常采用增加电场的方式，这样虽然体积增大了许多，但效率却提高得很少。由于常规电除尘器对小颗粒缺乏足够的荷电，造成在亚微米级颗粒区的脱除效率的低下，特别是对PM_2.5的脱除作用很弱。

本发明公开了一种脱除可吸入颗粒物处理方法，包括以下步骤：1）在除尘器出口安装颗粒物浓淡分离装置（百叶窗分离器等），浓淡分离器的布置方式可以选择水平布置和垂直布置，具体情况根据除尘器出口烟道的特征进行布置；2）将含尘浓度高的烟气（约占整个烟气流量的10%）经风机抽吸至可吸入颗粒物团聚装置，可吸入颗粒物在团聚装置（团聚装置可选的有加湿团聚、电团聚、声团聚等）中团聚、长大成体积较大的颗粒物；3）将含有长大后颗粒物的烟气送回至湿法脱硫塔（FGD）入口（或直接进入脱硫塔内），与含尘浓度较低的烟气（约90%）一起进入脱硫塔脱硫、除尘后随烟囱排至大气；4）经脱硫塔脱除的可吸入颗粒物最终被浆液吸收，进入脱硫副产品中；同时，本发明还公开了一种系统，通过本发明只需要处理全部烟气的一部分烟气而不是全部烟气，能够非常方便有效的进行常规除尘处理难度非常大的可吸入颗粒物的脱除处理，节约能源且提高燃煤锅炉尾气PM₁₀脱除率，减少大气污染；.本发明的系统结构紧凑，方法实施简单，节约能源，节省投资，且能够提高可吸入颗粒物的脱除效率，具有推广价值。

授权号为CN 100562366C的中国发明专利公开了一种复合静电除尘器，它具有4个高压放电收尘电场，第一直流放电电场与有害烟气管道相连，作为预收尘极；第一脉冲放电电场与第一直流电场相连，作为荷电极；第二直流放电电场和第三直流放电电场依次位于第一脉冲放电电场后，作为凝并收尘极。该发明通过采用电凝并与普通除尘器复合方法，以提高对可吸入颗粒物的脱除能力。该专利是对全部烟气量进行凝并处理，烟气量非常大，耗电量非常大；且没有进行浓淡分离，烟气中的颗粒浓度低会导致凝并效果低，以致影响IP颗粒的脱除效果。

申请号为200910112432.0的中国专利公开了一种可高效捕捉可吸入颗粒物并同时脱硫的净化装置和方法，通过在反应凝并区喷水，同时进行脱硫和可吸入颗粒物凝并反应，然后通过布袋除尘器捕捉烟气中的颗粒物来达到除尘的目的。该项专利是对全部烟气量进行凝并处理，烟气量非常大，耗水量非常巨大，不适用于北方缺水地区建设，即使丰水地区也不经济；同时由于烟气中的大量水蒸气存在使得脱硫后续设备的防腐成本增加；由于烟气中含有大量的脱硫颗粒会吸收大部分的水分，而使得IP颗粒物的凝并效果低，以致影响IP颗粒的脱除效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供脱除可吸入颗粒物的方法，该方法具有结构紧凑，方法实施简单，节约能源，节省投资，且能够提高可吸入颗粒物的脱除效率的特点；本发明的目的之二是提供一种脱除可吸入颗粒物的系统。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：该脱除可吸入颗粒物方法，包括以下步骤：

1）将经除尘器除尘后的烟气引入可吸入颗粒物浓淡分离器，在浓淡分离器中进行颗粒物浓度分离，将分离出的含尘浓度低的干净烟气直接引入脱硫塔中；

2）将分离出的含尘浓度高的烟气（约占总烟气量的10%）经风机引入可吸入颗粒物团聚区域，在可吸入颗粒物团聚装置中布置有加湿喷嘴和/或电团聚发生器（和/或声团聚发生器）等装置，含尘浓度高的烟气经过颗粒物团聚装置后烟气中的颗粒物团聚、长大到颗粒粒径足够大，一部分大颗粒在重力的作用下沉降至团聚装置灰斗；

3）将颗粒物团聚完成后的烟气通过管道引入至脱硫塔中除尘和脱硫，与含尘浓度较低的干净烟气一起脱硫；

4）将除尘和脱硫后的干净烟气经烟囱排入大气。

2.根据权利要求1所述的有效脱除可吸入颗粒物的方法，其特征在于：还包括步骤3），将颗粒物团聚完成后的烟气通过管道引入至脱硫塔中进行除尘和脱硫，在与脱硫塔相连的部分安装有浆液防倒灌装置，避免脱硫塔内浆液倒灌至颗粒物团聚装置。

3.根据权利要求1或2所述的脱除可吸入颗粒物的方法，其特征在于：所述步骤2）中，含尘浓度高的烟气经风机加压进入可吸入颗粒物团聚装置，颗粒物在团聚装置中团聚、长大，一部分大颗粒在重力的作用下沉降至团聚装置灰斗；在团聚装置前安装有烟气分析仪，监测烟气温度、含尘量、湿度等参数；在团聚装置的出口安装有烟气分析仪，监测烟气温度、含尘量、湿度等参数；通过连接团聚装置前和出口烟气分析仪的终端控制器，分析处理烟气分析数据，并实时调控团聚发生器的参数；在团聚装置下部安装有灰斗，以便收集沉降的大颗粒粉尘以及未完全蒸发的水滴；

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

脱除可吸入颗粒物的系统，其特征在于：所述系统包括除尘器、浓淡分离器和颗粒物团聚装置；所述浓淡分离器与除尘器出口烟道相连；所述颗粒物团聚装置入口与浓淡分离器出口相连；所述颗粒物团聚装置入口安装有增压风机和烟气分析仪，下部安装有灰斗，顶部安装有加湿喷嘴或电团聚发生器或声团聚发生器和烟气分析仪；

所述团聚装置入口烟气分析仪与团聚装置烟气分析仪通过导线与终端控制器相连，通过终端控制器来控制团聚发生器的喷水量或脉冲电压或声波强度等，以保证团聚装置出口颗粒足够大；

所述加湿喷嘴通过水泵与废水箱相连；所述颗粒物团聚装置出口安装有防浆液倒灌装置；所述防浆液倒灌装置布置有阀门和防浆液倒灌挡板；

所述颗粒物团聚装置出口与脱硫塔通过烟道相连；所述脱硫塔出口与烟囱入口相连，所述脱硫塔下部有浆液灌，中部安装有浆液喷淋层和除雾器，出口安装有烟气分析仪，以监测脱硫塔出口处烟气成分和粉尘含量。

本发明的有益效果是：

1.通过本发明的系统能够有效地进行可吸入颗粒物排放处理，且工艺简单，烟气量少，电耗水耗低，节约能源；

2.充分利用烟气余热和电厂废水，脱除可吸入颗粒物并改善含尘烟气进入脱硫塔前的湿度，有利于减少脱硫塔的用水量；

3.本发明的系统结构紧凑，方法实施简单，且能够实现有效地脱除可吸入颗粒物，既环保又安全，具有推广价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施例一的系统结构示意图；

图2为本发明实施例二的系统结构示意图；

图3为本发明实施例三的系统结构示意图；

图4为本发明实施例四的系统结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例一

如图1所示，有效脱除可吸入颗粒物的系统，包括除尘器1、浓淡分离器2和颗粒物团聚装置6；所述浓淡分离器2入口与除尘器1出口相连；所述颗粒物团聚装置6入口与浓淡分离器2出口相连；所述颗粒物团聚装置6入口安装有增压风机3和烟气分析仪4，下部安装有灰斗，顶部安装有加湿喷嘴5和烟气分析仪7；

所述颗粒物团聚装置入口烟气分析仪4与团聚装置烟气分析仪7通过导线与终端控制器8相连，终端控制器用于分析烟气参数，并实时调控加湿喷嘴5的喷水量和喷雾粒径等，以保证团聚装置出口颗粒足够大且水耗最小；

加湿喷嘴5通过水泵10与废水箱9相连，加湿喷嘴5喷雾液滴使烟气湿度达到饱和，饱和水蒸气在可吸入颗粒表面凝结，促使颗粒物长大；所述颗粒物团聚装置6出口安装有防浆液倒灌装置11；所述防浆液倒灌装置11下部布置有阀门12和出口不只有防浆液倒灌挡板13；

所述颗粒物团聚装置6出口与脱硫塔14通过烟道相连；所述脱硫塔14出口与烟囱20入口相连，所述脱硫塔14中部安装有浆液喷淋层15和除雾器16，下部有浆液灌17，出口安装有烟气分析仪18，以监测脱硫塔14出口处烟气成分和粉尘含量；

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：颗粒物团聚发生器不同。

本实施例中，颗粒物团聚发生器为电凝发生器。这种方式的好处在于省掉了一个加湿喷嘴系统，适合于缺水的场合使用。

如图2所示，脱除可吸入颗粒物的系统，包括除尘器1、浓淡分离器2和颗粒物团聚装置6；所述浓淡分离器2入口与除尘器1出口相连；所述颗粒物团聚装置6入口与浓淡分离器2出口相连；所述颗粒物团聚装置6入口安装有增压风机3和烟气分析仪4，下部安装有灰斗，顶部安装有电团聚发生器5和烟气分析仪7；

团聚装置入口烟气分析仪4与团聚装置顶部烟气分析仪7通过导线与终端控制器8相连，终端控制器用于分析烟气参数并实时调控团聚发生器的脉冲频率等参数，以保证团聚装置出口颗粒足够大且电耗最小；

团聚发生器5通过导线与电源9相连，电团聚发生器5通过电场作用改变颗粒物上的力以及颗粒的带电极化，增加颗粒接触的可能性使在极性的作用下相互结合；所述颗粒物团聚装置6内部安装有放电极和收尘电极10；所述颗粒物团聚装置6出口安装有防浆液倒灌装置11；所述防浆液倒灌装置11布置有阀门12和防浆液倒灌挡板13；

实施例三

如图3所示，本实施例与实施例一、二的不同之处在于：颗粒物团聚发生器不同。

本实施例中，颗粒物团聚发生器为声团聚发生器。这种方式的好处在于省掉了一个加湿喷嘴系统，适合于缺水的场合使用。

如图2所示，有效脱除可吸入颗粒物的系统，包括除尘器1、浓淡分离器2和颗粒物团聚装置6；所述浓淡分离器2入口与除尘器1出口相连；所述颗粒物团聚装置6入口与浓淡分离器2出口相连；所述颗粒物团聚装置6入口安装有增压风机3和烟气分析仪4，下部安装有灰斗，顶部安装有声团聚发生器5和烟气分析仪7；

团聚装置入口烟气分析仪4与团聚装置顶部烟气分析仪7通过导线与终端控制器8相连，终端控制器用于分析烟气参数并实时调控团聚发生器的声波强度等，以保证团聚装置出口颗粒足够大且能耗最低；

声团聚发生器5与声波发生器9相连，声团聚发生器5通过声场作用使改变颗粒物上的力和声致湍流，增加颗粒接触的可能性使颗粒相互结合；所述颗粒物团聚装置6内部安装有噪音吸收装置10，以免对环境产生噪声污染；所述颗粒物团聚装置6出口安装有防浆液倒灌装置11；所述防浆液倒灌装置11布置有阀门12和防浆液倒灌挡板13；

实施例四

如图4所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：浓淡分离器不同。

如图4所示，脱除可吸入颗粒物的系统，包括除尘器1、浓淡分离器2和颗粒物团聚装置6；所述浓淡分离器2入口与除尘器1出口相连；所述浓淡分离器2布置在烟道的垂直转角处；所述颗粒物团聚装置6入口与浓淡分离器2出口相连；所述颗粒物团聚装置6入口安装有增压风机3和烟气分析仪4，下部安装有灰斗，顶部安装有加湿喷嘴5和烟气分析仪7；

入口烟气分析仪4与团聚装置烟气分析仪7通过导线与终端控制器8相连，终端控制器用于分析烟气参数并实时调控团聚发生器的喷水量和喷雾粒径等，以保证团聚装置出口颗粒足够大且水耗最小；

加湿喷嘴5通过水泵10与废水箱9相连，加湿喷嘴5喷雾液滴使烟气湿度达到饱和，饱和水蒸气在粉尘颗粒表面张力作用下在粉尘表面凝结，促使颗粒物长大；所述颗粒物团聚装置6出口安装有防浆液倒灌装置11；所述防浆液倒灌装置11布置有阀门12和防浆液倒灌挡板14；

基于以上所述系统，本发明的脱除可吸入颗粒物的方法，包括以下步骤：

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.脱除可吸入颗粒物的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将经除尘器除尘后的烟气引入粉尘浓淡分离器，在浓淡分离器中进行粉尘浓度分离，将分离出的含尘浓度低的干净烟气直接引入脱硫塔中；

2）将分离出的含尘浓度高的烟气（约占总烟气量的10%）经风机引入可吸入颗粒物团聚装置，在可吸入颗粒物团聚装置中布置有加湿喷嘴和/或电团聚（和/或声团聚）等装置，含尘浓度高的烟气经过颗粒物团聚装置后，烟气中的颗粒物团聚、长大到颗粒粒径足够大，一部分大颗粒在重力的作用下沉降至团聚装置灰斗；

3）将完成颗粒物团聚后的烟气通过管道引入至脱硫塔中除尘和脱硫，与含尘浓度低的干净烟气一起脱硫；

4）将除尘和脱硫后的干净烟气经烟囱排入大气。

2.根据权利要求1所述的脱除可吸入颗粒物的方法，其特征在于：还包括步骤3），将颗粒物团聚完成后的烟气通过管道引入至脱硫塔中进行除尘和脱硫，在与脱硫塔相连的部分安装有浆液防倒灌装置，避免脱硫塔内浆液倒灌至颗粒物团聚装置。

3.根据权利要求1或2所述的脱除可吸入颗粒物的方法，其特征在于：所述步骤2）中，含尘浓度高的烟气经风机加压进入可吸入颗粒物团聚装置，颗粒物在团聚装置中团聚、长大，一部分大颗粒在重力的作用下沉降至灰斗，在团聚装置前安装有烟气分析仪，监测烟气温度、含尘量、湿度等参数；在团聚装置的出口安装有烟气分析仪，监测烟气温度、含尘量、湿度等参数；通过连接团聚装置前后的烟气分析仪的终端控制器，分析并控制团聚发生器的喷水量或脉冲电压或声波强度等；在团聚装置下部安装有灰斗，以便收集沉降的大颗粒粉尘以及未完全蒸发的水滴。

4.一种脱除可吸入颗粒物的系统，其特征在于：所述系统包括除尘器（1）、浓淡分离器（2）和颗粒物团聚装置（6）；所述颗粒物团聚装置（6）入口与浓淡分离器（2）出口相连；所述颗粒物团聚装置（6）入口安装有增压风机（3）和烟气分析仪（4），下部安装有灰斗，顶部安装有加湿喷嘴或电团聚发生器或声团聚发生器（5）和烟气分析仪（7）。

5.根据权利要求4所述的一种脱除可吸入颗粒物的系统，其特征在于：所述入口烟气分析仪（4）与团聚装置烟气分析仪（7）通过导线与终端控制器（8）相连，通过终端控制器分析团聚发生器的工作状态并实时控制团聚发生器的喷水量或脉冲电压或声波强度等，以保证团聚装置出口颗粒足够大。

6.根据权利要求4或5所述的一种脱除可吸入颗粒物的系统，其特征在于：所述加湿喷嘴（5）通过水泵（10）与废水箱（9）相连；所述颗粒物团聚装置（6）出口安装有防浆液倒灌装置（11）；所述防浆液倒灌装置（11）布置有阀门（12）和防浆液倒灌挡板（13）。

7.根据权利要求4或5或6所述的有效脱除可吸入颗粒物的系统，其特征在于：所述颗粒物团聚装置（6）出口与脱硫塔（14）通过烟道相连；所述脱硫塔（14）出口与烟囱（20）入口相连，所述脱硫塔（14）中部安装有浆液喷淋层（15）和除雾器（16），下部有浆液灌（17），出口安装有烟气分析仪（18），以监测脱硫塔（14）出口处烟气成分和粉尘含量。