CN102657992B - 电气石团聚pm2.5颗粒的烟气净化装置及其净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置及其净化方法，所述装置包括电气石负氧离子产生器，水平的燃煤烟气进气管，电气石容腔，排渣管，电气石进料管，输烟管和电除尘器，电除尘器的出气口与烟囱底部的进气口连通。所述装置的净化方法包括以下步骤：燃煤烟气经脱硫脱硝后通过燃煤烟气进气管进入电气石负氧离子产生器，与负氧离子相结合，团聚成较大颗粒，经过电除尘器除尘后从烟囱排出。本发明能够脱除燃煤烟气中含有的大量微细颗粒，结构简单，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及PM2.5颗粒的净化装置，尤其是电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置，以及使用该装置的净化方法。
背景技术
目前，我国一次能源结构决定了以煤炭为主要发电燃料的格局近期不会变化。全国80％左右的电力来自火力发电站，煤炭燃烧产生的环境污染严重制约了我国能源工业乃至整个国民经济的更好更快发展。
燃煤烟气含有大量微细颗粒(粒径小于5O微米)，其中PMl0的比例可达40％，而PM10中超细颗粒PM2.5占到40％-70％。PM2.5主要来源于煤的高温燃烧，是烟气中毒害性最大的成分，能吸附多种有毒物质并通过呼吸道直达肺部，甚至进入血液系统，导致心血管病等疾病。因此细颗粒物(PM2.5)污染已成为我国突出的大气环境问题，燃煤电厂是引起我国大气环境中PM2.5含量增加的主要污染源，PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病，会损害血红蛋白输送氧的能力，丧失血液。对贫血和血液循环障碍的病人来说，可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。
大型燃煤电厂均装有除尘脱硫脱硝装置，对SO2、NOX和粉尘的排放控制取得了一定的效果．然而，对可吸入颗粒物PM2.5的排放却无有效的控制措施，导致大量细颗粒排入大气中，造成严重的环境问题。可吸入颗粒PM2.5的脱除技术主要有2种：一种是通过改进现有除尘设备提高对细颗粒的捕集效率，成本高，难度大；另一种是通过物理化学的方法，使其先团聚或长大成大颗粒再用电除尘器加以脱除。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置，能够脱除燃煤烟气中含有的大量微细颗粒，结构简单，成本较低。
本发明的另一目的在于：提供一种使用上述电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置对燃煤烟气进行净化的方法，能够脱除燃煤烟气中含有的大量微细颗粒。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明一种电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置，包括电气石负氧离子产生器，在所述电气石负氧离子产生器的顶部设有水平的燃煤烟气进气管，在所述电气石负氧离子产生器的底部设有电气石容腔，在所述电气石容腔的底端和上方分别设有排渣管、电气石进料管，还包括输烟管和电除尘器，所述输烟管的一端自所述电气石负氧离子产生器的顶端竖直向下延伸至所述燃煤烟气进气管以下、电气石容腔以上的位置，该输烟管的另一端与所述电除尘器的进气口连通，电除尘器的出气口与烟囱底部的进气口连通。
一种使用权利要求1所述的电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置对燃煤烟气进行净化的方法，包括以下步骤：
步骤一：
经脱硫脱硝装置除去了SO2、NOX后的燃煤烟气，通过所述水平设置的燃煤烟气进气管进入电气石负氧离子产生器；
步骤二：
在所述电气石容腔内，电气石与水反应产生大量负氧离子，大量负氧离子竖直向上，与水平和/或向下流动的燃煤烟气中的PM2.5颗粒相结合，团聚成较大颗粒；
水和电气石由所述电气石进料管补充，产生的废渣由所述排渣管排出；
步骤三：
经上述步二处理后的燃煤烟气，通过输烟管进入电除尘器，经过电除尘器除尘后进入烟囱底部的进气口，最后从烟囱排出。
步骤二所述的水中添加有润湿剂。
所述的润湿剂和/或洗涤剂随雾化水或蒸汽从所述电气石进料管加入。
与现有技术相比本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，在所述电气石负氧离子产生器的顶部设有水平的燃煤烟气进气管，在所述电气石负氧离子产生器的底部设有电气石容腔，在所述电气石容腔的底端和上方分别设有排渣管、电气石进料管，所述输烟管的一端自所述电气石负氧离子产生器的顶端竖直向下延伸至所述燃煤烟气进气管以下、电气石容腔以上的位置，该输烟管的另一端与所述电除尘器的进气口连通，电除尘器的出气口与烟囱底部的进气口连通，这种结构，水平运动的燃煤烟气气流和竖直向上运动的负氧离子流产生撞击，有利用提高PM2.5凝结并长大的效果，同时，表面凝结有水膜的含尘液滴受反向负氧离子流的作用来回振荡和相互渗透，可促使其进一步碰撞凝结并长大而被电除尘器捕集，从而实现脱除燃煤烟气中所含有的大量PM2.5颗粒的目的。本发明结构简单，仅仅需要增加电气石负氧离子产生器、电除尘器等主要部件，适用范围广泛，成本较低。
本发明的方法，给出了使用所述电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置对燃煤烟气进行净化的操作步骤，确保能够脱除燃煤烟气中含有的大量PM2.5颗粒。
燃煤烟气中含有的PM2.5颗粒属中等疏水性颗粒，在水中添加润湿剂，可以改善其润湿性，进而提高脱除效果。润湿剂随雾化水加入高温烟气或随蒸汽加入，可增进水汽在PM2.5表面的核化凝结能力；可减少水溶液的表面张力，使PM2.5颗粒容易与液滴产生水包颗粒而被电除尘器捕集。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是Fletcher理论的物理模型示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置，包括电气石负氧离子产生器1，在所述电气石负氧离子产生器1的顶部设有水平的燃煤烟气进气管2，在所述电气石负氧离子产生器1的底部设有电气石容腔8，在所述电气石容腔8的底端和上方分别设有排渣管5、电气石进料管3，还包括输烟管4和电除尘器6，所述输烟管4的一端自所述电气石负氧离子产生器1的顶端竖直向下延伸至所述燃煤烟气进气管2以下、电气石容腔8以上的位置，以使水平进入电气石负氧离子产生器1的燃煤烟气，还必须再向下流动，才能从输烟管4流出，该输烟管4的另一端与所述电除尘器6的进气口连通，电除尘器6的出气口与烟囱7底部的进气口连通。
一种使用上述电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置对燃煤烟气进行净化的方法，步骤如下：
步骤一：经脱硫脱硝装置除去了SO2、NOX后的燃煤烟气，通过所述水平设置的燃煤烟气进气管2进入电气石负氧离子产生器1；
步骤二：在所述电气石容腔8内，电气石与水反应产生大量负氧离子，大量负氧离子竖直向上，与水平和/或向下流动的燃煤烟气中的PM2.5颗粒相结合，团聚成较大颗粒；水和电气石由所述电气石进料管3补充，产生的废渣由所述排渣管5排出；
步骤三：经上述步二处理后的燃煤烟气，通过输烟管4进入电除尘器6，经过电除尘器6除尘后进入烟囱7底部的进气口，最后从烟囱7排出。
作为优选，所述的水中添加有脂肪酸盐(RCOO-M+)，添加比例为3%（重量），脂肪酸盐随雾化水从所述电气石进料管3加入。
电气石是以含硼为特征的镁、铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐矿物质，化学式为NaR3Al6Si6B3027(0H)4。其中Na可局部被K和Ca代替；OH可被F代替，但没有Al代替Si的现象。R位置同质多相广泛，主要有4种组分：R= Mg镁电气石。 R=Fe黑电气石、R=Li+A1锂电气石、R=Mn钠锰电气石，且随产地的不同，其特征和化学组成也不同。电气石产生负氧离子的机理为；空气负离子( 即负氧离子)的分子式是O2-(H20)n或OH(H 20)n或CO 4(H2 O)n。电气石永久释放负子的机理是归因于电气石对水的电解作用。电气石具有永久性自发电极，这种电极能使其中的水分子发生微弱的电解作用；H2 0电解为OH-和H+，氢离子在电气石电极之间的微弱电流中得到电子
H2 O—— H+ + OH-
2H+ + 2e ——H2
氢氧根离子与水分子结合形成空气负离子（即负氧离子）。
OH- + H2O —— (H302)-
如图2所示，根据Fletcher经典异质成核理论，水汽在细颗粒上凝结形成的液滴晶核是球形的一部分，核由2个球面组成，球核液体晶核的形成由2个球形表面和两者间的接触角决定，细颗粒可以看作光滑球形颗粒。
Claims (4)
1.一种电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置，其特征在于：包括电气石负氧离子产生器（1），在所述电气石负氧离子产生器（1）的顶部设有水平的燃煤烟气进气管（2），在所述电气石负氧离子产生器（1）的底部设有电气石容腔（8），在所述电气石容腔（8）的底端和上方分别设有排渣管（5）、电气石进料管（3），还包括输烟管（4）和电除尘器（6），所述输烟管（4）的一端自所述电气石负氧离子产生器（1）的顶端竖直向下延伸至所述燃煤烟气进气管（2）以下、电气石容腔（8）以上的位置，该输烟管（4）的另一端与所述电除尘器（6）的进气口连通，电除尘器（6）的出气口与烟囱（7）底部的进气口连通。
2.一种使用权利要求1所述的电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置对燃煤烟气进行净化的方法，其特征包括以下步骤：
步骤一：
经脱硫脱硝装置除去了SO2、NOX后的燃煤烟气，通过所述水平设置的燃煤烟气进气管（2）进入电气石负氧离子产生器（1）；
步骤二：
在所述电气石容腔（8）内，电气石与水反应产生大量负氧离子，大量负氧离子竖直向上，与水平和/或向下流动的燃煤烟气中的PM2.5颗粒相结合，团聚成较大颗粒；
水和电气石由所述电气石进料管（3）补充，产生的废渣由所述排渣管（5）排出；
步骤三：
经上述步二处理后的燃煤烟气，通过输烟管（4）进入电除尘器（6），经过电除尘器（6）除尘后进入烟囱（7）底部的进气口，最后从烟囱（7）排出。
3.根据权利要求2所述的使用电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置对燃煤烟气进行净化的方法，其特征在于：步骤二所述的水中添加有润湿剂。
4.根据权利要求3所述的使用电气石团聚PM2.5颗粒的烟气净化装置对燃煤烟气进行净化的方法，其特征在于：所述的润湿剂随雾化水或蒸汽从所述电气石进料管（3）加入。
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