CN104801420A - 一种湍流与化学团聚耦合促进pm2.5长大的装置及方法 - Google Patents

一种湍流与化学团聚耦合促进pm2.5长大的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种湍流与化学团聚耦合促进PM2.5长大的装置及方法，含尘烟气在烟道中依次流经化学团聚区、湍流发生区，最终进入静电除尘器；流经化学团聚区时烟气中PM2.5颗粒与经双流体雾化喷嘴喷入的团聚剂雾滴发生初步接触，团聚剂液滴发生蒸发，蒸发过程中PM2.5通过带有极性基团的高分子链相连接，促使PM2.5粒径增大，然后流经湍流区，由扰流棒产生的湍流扰动促进团聚剂雾滴与PM2.5及PM2.5与粗粉尘间的碰撞接触，PM2.5进一步聚并长大，同时延长团聚剂液滴在烟道的停留时间，在进入静电除尘器之前完全蒸发，团聚长大的颗粒最终由静电除尘器脱除。显著增强PM2.5团聚长大效果，节约团聚剂用量。

Description

一种湍流与化学团聚耦合促进PM2.5长大的装置及方法
技术领域
本发明属于燃煤烟气细颗粒物(PM2.5)排放控制的技术领域，特别涉及一种应用湍流与化学团聚耦合促进PM2.5长大的方法及装置。
背景技术
空气动力学直径小于2.5μm的PM2.5污染已成为我国突出的大气环境问题，是导致大气能见度降低、酸雨；主要原因在于PM2.5比表面积大，易富集各种重金属及化学致癌物质，而常规除尘技术对其难以有效捕集，造成大量PM2.5排入大气环境。燃煤是引起我国大气环境中PM2.5含量增加的主要原因。因此，控制燃煤PM2.5排放是迫切需要解决的关键问题。
目前，我国90％以上的大中型燃煤电站采用的除尘装置是静电除尘器。虽然静电除尘器的除尘效率可高达99％以上，但由于PM2.5荷电不充分，仍存在PM2.5难以有效脱除的技术瓶颈。PM2.5有效控制的技术发展方向主要为在常规除尘设备前设置预处理措施，使其通过物理或化学作用长大成较大颗粒后加以清除，包括声波团聚、电凝聚、湍流团聚、化学团聚、蒸汽相变等；这些措施中，蒸汽相变不适合与电除尘设备结合，电凝聚虽已基本具备工业应用的条件，但投资运行费用过高。化学团聚技术和湍流可以在既不改变正常生产条件，也不改变现有电除尘设备和操作参数的条件下，有效提高电除尘设备对细颗粒的脱除效率，单一使用化学团聚存在的主要问题是：喷入的团聚剂雾滴与颗粒的碰撞不充分、液滴在烟道中停留时间短，难以充分保证团聚剂液滴在进入电除尘前完全蒸发，进而将影响电除尘正常运行性能。而单一使用湍流团聚技术则细颗粒团聚长大效果有限。
发明内容
发明目的：本发明针对电除尘装置难以有效脱除PM2.5及现有化学团聚技术存在的不足，提供一种湍流与化学团聚耦合促进PM2.5长大的装置及方法，进而提高电除尘装置对PM2.5的脱除效率。
技术方案：一种湍流与化学团聚耦合促进PM2.5长大的方法，含尘烟气在烟道中依次流经化学团聚区、湍流发生区，最终进入静电除尘器；流经化学团聚区时烟气中PM2.5颗粒与经双流体雾化喷嘴喷入的团聚剂雾滴发生初步接触，团聚剂液滴发生蒸发，蒸发过程中PM2.5通过带有极性基团的高分子链相连接，促使PM2.5粒径增大，然后流经湍流区，由扰流棒产生的湍流扰动促进团聚剂雾滴与PM2.5及PM2.5与粗粉尘间的碰撞接触，PM2.5进一步聚并长大，同时延长团聚剂液滴在烟道的停留时间，在进入静电除尘器之前完全蒸发，团聚长大的颗粒最终由静电除尘器脱除。
所述的团聚剂溶液中按质量百分比含有0.005％～0.2％的高聚物粘结剂，团聚剂溶液的温度为30～60℃；团聚剂溶液的添加量为每Nm3烟气中添加0.005～0.025kg，团聚剂溶液喷入导致的烟气温度降低幅度≤20℃。
所述的双流体雾化喷嘴喷入团聚剂溶液的方向与烟气流动方向相反。
所述的湍流扰动由安装于湍流发生区的三角形和圆形扰流棒产生。
用于所述的湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法中的装置，包括团聚剂溶液配制槽、计量泵、空气压缩机、双流体雾化喷嘴、湍流发生装置、静电除尘器，团聚剂剂溶液配制槽、计量泵、双流体雾化喷嘴、湍流发生装置和静电除尘器依次串联，所述的计量泵还和空气压缩机连接，所述的湍流发生装置为三角形扰流棒和圆形扰流棒依次布置在烟道中形成。
所述的三角形扰流棒、圆形扰流棒材料为316不锈钢,表面进行防磨处理。
所述的三角形扰流棒边长为200mm，圆形扰流棒直径为300mm。
所述的双流体雾化喷嘴离三角形扰流棒的距离为4～7m，三角形扰流棒离圆形扰流棒的距离为2～4m，圆形扰流棒离静电除尘距离为4～6m。
所述的双流体雾化喷嘴喷出方向与烟气流动方向相反。
有益效果：
(1)本发明在化学团聚的基础上，耦合采用湍流团聚技术，可促进团聚剂雾滴与PM2.5及PM2.5与粗粉尘间的碰撞接触，增进PM2.5长大效果，同时延长团聚剂液滴在烟道的停留时间，促使其进入电除尘器之前完全蒸发，可有效避免液滴蒸发不完全对电除尘正常运行性能的影响。
(2)本发明在达到同样团聚长大效果前提下，可减少团聚剂喷入量。
(3)本发明工艺简单，只需在空气预热器与电除尘器间的烟道喷入团聚剂溶液、设置扰流棒；既不改变正常生产条件，也不改变现有电除尘设备结构和操作参数，就可促使PM2.5有效团聚长大，进而提高电除尘设备对PM2.5的脱除效率。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
图中：1-团聚剂溶液配制槽；2-计量泵；3-空压机；4-双流体雾化喷嘴；5-三角形扰流棒；6-圆形扰流棒；7-静电除尘器。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明作详细说明：
本发明的湍流与化学团聚耦合促进PM2.5长大的步骤如下：含尘烟气在烟道中依次流经化学团聚区、湍流发生区，最终进入静电除尘器。流经化学团聚区时烟气中PM2.5颗粒与经双流体雾化喷嘴喷入的团聚剂雾滴发生初步接触，团聚剂液滴发生蒸发，蒸发过程中PM2.5通过带有极性基团的高分子链相连接，促使PM2.5粒径增大。然后流经湍流区，由扰流棒产生的湍流扰动促进团聚剂雾滴与PM2.5及PM2.5与粗粉尘间的碰撞接触，PM2.5进一步聚集并长大，同时延长团聚剂液滴在烟道的停留时间，促使其进入静电除尘器之前完全蒸发，团聚长大的颗粒最终由电除尘器脱除。团聚剂溶液中按质量百分比含有0.005％～0.2％的高聚物粘结剂，团聚剂溶液的温度为30～60℃；团聚剂溶液的添加量为每Nm3烟气中添加0.005～0.025kg，团聚剂溶液喷入导致烟气温度降低≤20℃。含尘烟气中的细颗粒物浓度为3～5g/Nm3
所述的双流体雾化喷嘴喷入团聚剂溶液的方向与烟气流动方向相反。调节压缩空气与团聚剂溶液的压力与流量使团聚剂液滴粒径小于200μm，液滴在烟道中的停留时间大于1s。
一种湍流与化学团聚耦合促进PM2.5长大的装置，该装置由团聚剂溶液配制槽、计量泵、空气压缩机、双流体雾化喷嘴、湍流发生装置、静电除尘器，双流体雾化喷嘴4分别与计量泵2、空气压缩机3连接，计量泵的另一端与团聚剂溶液配制槽1连接。三角形扰流棒5、圆形扰流棒6依次布置在烟道中。
所述团聚剂溶液配制槽1内设有搅拌器。
所述的三角形扰流棒5、圆形扰流棒6材料为316不锈钢,表面进行防磨处理。
所述的三角形扰流棒5边长为200mm，圆形扰流棒6直径为300mm。
所述的双流体雾化喷嘴4离三角扰流棒5的距离为4～7m，三角形扰流棒5离圆形扰流棒6的距离为2～4m，圆形扰流棒6离电除尘7距离为4～6m。不同形状的扰流棒产生不同程度的扰动,设置两种不同形状扰流棒原因是：前端希望产生强烈扰动，提高细颗粒碰撞机率，此时颗粒长大，圆形用于产生小扰动，如果在发生强烈扰动会使长大后的颗粒破碎，所以强烈扰动后，后面设置小扰动，这样可以更好的促进细颗粒长大。
实施例1
含尘烟气由全自动燃煤锅炉产生，烟气量300Nm3/h，同时利用气溶胶发生装置加入飞灰，保证装置入口含尘烟气中的细颗粒物浓度为3g/Nm3。含尘烟气在烟道中依次流经化学团聚区、湍流发生区，最终进入静电除尘器。流经化学团聚区时烟气中PM2.5颗粒与经双流体雾化喷嘴喷入的团聚剂雾滴发生初步接触，团聚剂液滴发生蒸发，蒸发过程中PM2.5通过带有极性基团的高分子链相连接，促使PM2.5粒径增大。然后流经湍流区，由扰流棒产生的湍流扰动促进团聚剂雾滴与PM2.5及PM2.5与粗粉尘间的碰撞接触，PM2.5进一步聚集并长大，同时延长团聚剂液滴在烟道的停留时间，促使其进入静电除尘器之前完全蒸发，团聚长大的颗粒最终由电除尘器脱除。除尘器出口处细颗粒物浓度降低到50mg/Nm3。此例中采用的团聚剂是质量百分比0.2％的果胶溶液，溶液的温度为30～60℃；团聚剂溶液的添加量为每Nm3烟气中添加0.02kg，溶液喷入导致烟气温度降低15℃。

Claims (9)

1.一种湍流与化学团聚耦合促进PM2.5长大的方法，其特征在于，含尘烟气在烟道中依次流经化学团聚区、湍流发生区，最终进入静电除尘器；流经化学团聚区时烟气中PM2.5颗粒与经双流体雾化喷嘴喷入的团聚剂雾滴发生初步接触，团聚剂液滴发生蒸发，蒸发过程中PM2.5通过带有极性基团的高分子链相连接，促使PM2.5粒径增大，然后流经湍流区，由扰流棒产生的湍流扰动促进团聚剂雾滴与PM2.5及PM2.5与粗粉尘间的碰撞接触，PM2.5进一步聚并长大，同时延长团聚剂液滴在烟道的停留时间，在进入静电除尘器之前完全蒸发，团聚长大的颗粒最终由静电除尘器脱除。
2.根据权利要求1所述的湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法，其特征在于，所述的团聚剂溶液中按质量百分比含有0.005%~0.2%的高聚物粘结剂，团聚剂溶液的温度为30~60℃；团聚剂溶液的添加量为每Nm3烟气中添加0.005~0.025kg，团聚剂溶液喷入导致的烟气温度降低幅度≤20℃。
3.根据权利要求1所述的湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法，其特征在于，所述的双流体雾化喷嘴喷入团聚剂溶液的方向与烟气流动方向相反。
4.根据权利要求1所述的湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法，其特征在于，所述的湍流扰动由安装于湍流发生区的三角形和圆形扰流棒产生。
5.用于权利要求1~4任一所述的湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法中的装置，包括团聚剂溶液配制槽、计量泵、空气压缩机、双流体雾化喷嘴、湍流发生装置、静电除尘器，其特征在于，团聚剂剂溶液配制槽（1）、计量泵（2）、双流体雾化喷嘴（4）、湍流发生装置和静电除尘器依次串联，所述的计量泵（2）还和空气压缩机（3）连接，所述的湍流发生装置为三角形扰流棒（5）和圆形扰流棒（6）依次布置在烟道中形成。
6.根据权利要求5所述的用于湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法中的装置，其特征在于，所述的三角形扰流棒（5）、圆形扰流棒（6）材料为316不锈钢,表面进行防磨处理。
7.根据权利要求5所述的用于湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法中的装置，其特征在于，所述的三角形扰流棒（5）边长为200mm，圆形扰流棒（6）直径为300mm。
8.根据权利要求5所述的用于湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法中的装置，其特征在于，所述的双流体雾化喷嘴（4）离三角形扰流棒（5）的距离为4~7m，三角形扰流棒（5）离圆形扰流棒（6）的距离为2~4m，圆形扰流棒（6）离静电除尘（7）距离为4~6m。
9.根据权利要求1所述的湍流与化学团聚耦合促进PM2.5团聚长大的方法，其特征在于，所述的双流体雾化喷嘴（4）喷出方向与烟气流动方向相反。
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