CN108939787A - 一种烟气声波湿电靶向除尘方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气声波湿电靶向除尘方法及系统，方法包括先在烟气中输入靶向聚合载体再对输入靶向聚合载体后的混合气体中不同粒径范围的粉尘和液滴进行声波团聚，最后将声波团聚后的混合气体通过湿式电除尘的方式进行除尘。系统包括在转炉的烟气管道上沿烟气流通方向依次设置的蒸汽发生器、声波发生器和湿式电除尘器。本发明提供的方法和系统通过引入靶向聚合载体，利用声波团聚过程定向地将烟气中微小颗粒，尤其是0.3‑0.6μm的微粒团聚变大后去除，实现烟气的完全净化排放。

Description

一种烟气声波湿电靶向除尘方法及系统

技术领域

本发明属于除尘技术领域，具体涉及一种烟气声波湿电靶向除尘方法及系统。

背景技术

目前针对转炉一次除尘有一种新型的所谓湿法湿电混合系统，这种除尘系统，主要利用目前广泛使用的湿法除尘系统。所谓湿法湿电混合除尘系统，是在原来的老OG和新OG系统的后端，风机前端增加一台湿法电除尘器，形成湿法湿电混合除尘系统。湿式电除尘器前端的老OG或者新OG系统，除了自身具有除尘能力外，还为湿式电除尘器提供除尘条件，这些条件包括，通过二文或者环缝，将烟气中的粉尘打入到雾化的水滴中，为后端的湿式电除尘器通过收水达到除尘效果做准备。由于文氏管的特点，烟气和水高速通过文氏管的喉口时，在喉口后端形成大量的雾化水滴，这些水滴随着烟气进入到湿式电除尘器中，成为湿式电除尘器调整功能的一部分。

湿法除尘系统即在粗除尘的基础上，通过文氏管原理将粉尘和水高速通过文氏管喉口，将粉尘打入水中，在文氏管后端，水形成大量的含有粉尘的雾滴，大的雾滴，利用自身重力落下，或者通过撞击挡板，水滴在挡板上流淌下，或者通过后面的脱水器，例如旋风脱水器，来除去水，达到除尘的目的。而由于旋风脱水器由于自身的长度或者高度收到局限，收集的水滴有限。细小的水滴逃逸出脱水器。脱水器后端的湿法电除尘器，在含有液态水滴的烟气通过时，通过荷电原理，通过在湿法电除尘器内部的极线极板之间加上高压，让通过的水滴带上电，然后去除带有粉尘的小水滴，达到除尘目的。

以上设备，有一个非常大的问题，如果粉尘太小，不能够打入水滴中，而这类粉尘如果不属于容易被荷电的粉尘，那么，这类粉尘极容易逃逸出整个湿法湿电混合除尘系统，排放到空气中。对于非常细小的粉尘，由于处于分子运动或者近似分子运动的范围，很难被打入水中，它们以干粉尘的形式，进入湿式电除尘器，如果粉尘本身属于很难荷电，或者，即使能够被荷电，由于粉尘太小，荷电量太低，使得湿式电除尘器难以对其施加力量，将其除去。随着国家对环保要求越来越严，需要有新的技术来达到要求。

发明内容

本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种烟气声波湿电靶向除尘方法及除尘系统，通过引入靶向聚合载体，定向地、有针对性去除烟气中不同范围粒径的粉尘微粒。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种烟气声波湿电靶向除尘方法，包括以下步骤：

步骤1，在烟气中输入靶向聚合载体，所述靶向聚合载体为粒径0.6μm以下的可通过声波实现团聚的微粒；

步骤2，对输入靶向聚合载体后的混合气体中不同粒径范围的粉尘和液滴进行声波团聚；

步骤3，将声波团聚后的混合气体通过湿式电除尘的方式进行除尘。

进一步地，所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，步骤1中所述烟气的温度低于70℃。

进一步地，所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，步骤1中所述靶向聚合载体为将蒸汽通入到烟气中得到，所述烟气温度低于蒸汽温度。

进一步地，以上所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，步骤1中还在烟气中输入粒径为1-10μm的液化雾滴。

进一步地，以上所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，步骤2中声波团聚采用高频、中频、低频声波的任意一种或几种的组合进行。

进一步地，所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，步骤3中湿式电除尘采用湿式电除尘器实现。

进一步地，以上所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，步骤2中声波团聚的频率小于1400HZ，声波强度大于130db。

本发明又提供了一种烟气声波湿电靶向除尘系统，包括在转炉的烟气管道上沿烟气流通方向依次设置的蒸汽发生器、声波发生器和湿式电除尘器；其中蒸汽发生器的蒸汽输出端与烟气管道相连通；声波发生器的声波输出端与烟气管道相连通或设置在烟气管道内壁，且声波输出口朝向烟气管道内部；湿式电除尘器的输入端与转炉烟气管道相连接。

本发明基于以上方式又提供了一种烟气声波湿电靶向除尘系统，包括带有烟气入口与烟气出口的内部中空的除尘室、蒸汽发生器、声波发生器和湿式电除尘器，其中蒸汽发生器的蒸汽出口设置于除尘室的烟气入口处，声波发生器的声波输出端设置于除尘室内部，烟气出口与湿式电除尘器的输入端连接。

进一步地，以上所述的烟气声波湿电靶向除尘系统，所述声波发生器设置一个以上，选自低频声波发生器、高频声波发生器或可调频声波发生器中任意一种或几种的组合。

进一步地，以上所述的烟气声波湿电靶向除尘系统，蒸汽发生器和声波发生器之间的烟气管道内部还设置雾化喷嘴或者除尘室内部的烟气入口处与声波输出端之间还设置雾化喷嘴。

进一步地，以上所述的烟气声波湿电靶向除尘系统，所述湿式电除尘器内部还设置有声波发生器。

目前传统的低温烟气（低于70℃）的除尘方法，通过湿式电除尘器配合文氏管进行，这种除尘方式能够去除绝大多数的尘粒，但是，对于烟气中携带的1μm以下的微粒，特别是0.3-0.6μm区间的微粒，由于其粒径小，在烟气除尘过程中，通过湿法除尘对其效果不明显，因此最终通处理后的气体排放至大气中。针对这一粒径区间的微粒，现有的手段，如利用声波团聚进行除尘，由于处于以上所述区间的微粒在声波场中不容易被捕捉，在声波团聚的过程中处于该粒径区间的微粒本身相互之间不容易团聚，而粒径较大的颗粒在声波团聚过程中，由于烟气流的作用，粒径为0.3-0.6μm区间的微粒很容易绕过大颗粒随气体快速运行，其与大颗粒碰撞团聚的可能性极小。另外，现有技术中有通过向烟气中通入雾化液滴的形式，增加声波团聚的几率，但是目前的技术手段中，喷入烟气中的雾化液滴的粒径一般在3-5微米以上，该液滴与烟气中0.3-0.6μm区间的微粒也会发生以上所述的效应而不容易被液滴捕捉，因此，目前的技术手段并不能很好的将低温烟气中的微小颗粒，尤其是0.3-0.6μm粒径区间的颗粒去除。

本发明提供的烟气声波湿电靶向除尘方法，通过在低温烟气中引入靶向聚合载体，该靶向聚合载体的粒径为0.6μm以下，能够很好的与烟气中0.3-0.6微米粒径区间的微粒进行结合，在声波团聚作用下迅速将烟气中0.3-0.6μm的颗粒碰撞捕捉，并进一步团聚增大，然后逐步将更大的颗粒碰撞捕捉形成进一步增大的团聚颗粒，最终通过湿式电除尘去除。

本发明通过在低温烟气中通入蒸汽，蒸汽在低温烟气环境中由于温度变化发生相转变，该相转变会产生极微小的液滴微粒，该微粒粒径能够达到0.6μm以下，更有部分微粒粒径达到了0.3μm以下，因此，巧妙的解决了向低温烟气中引入靶向聚合载体的问题，进而解决了粒径0.3-0.6μm的细微颗粒的捕捉问题，提供了针对低温烟气中粒径0.3-0.6μm的细微颗粒的靶向聚合载体,在声波团聚的氛围下，与烟气中0.3-0.6μm粒径的微粒粒径相似的异质液滴微粒能够与烟气中的微粒迅速碰撞团聚，并聚合增大，增大后的颗粒进一步与体积相似的灰尘继续碰撞团聚，并最终形成能够通过湿式电除尘器去除的颗粒。

本发明通过在湿式电除尘器的前一步，增加声波发射器和蒸汽作为靶向去除低温烟气中的不同范围粒径的尘粒，通过调制声波的频率，使得通过烟气中的微小颗粒快速振动，协同加入的蒸汽产生的相同粒径范围的液滴，从而使得粉尘颗粒和周围物质以及液滴之间迅速碰撞融合、团聚，产生以下效果：

1、颗粒变大；

2、粉尘和容易被荷电的物质结合，为后续的湿式电除尘器的除尘能力提升做好准备；

3、通过不同频率的声波有针对性的针对不同粉范围尘粒径进行声波振动，从而达到对于不同范围的粉尘进行团聚影响，而达到精准除尘的目的；

目前常用的湿式电除尘器，为了提升除尘效率，需要在烟气进入电场之前对烟气进行调质，调整的目的在于使得烟气中充满液态的雾化液滴，这样，在烟气携带液滴进入电场后，烟气中的粉尘裸露于被荷电的液滴环境中，极容易被荷电，同时，有一些液滴本身就包含粉尘颗粒，所以，当这些极其容易被荷电的液滴带上负电后，就会在高压的极线极板之间，被带正电的极板收集，达到除尘的目的。在实践中，湿电针对液滴的除去率要大大高于对干粉尘的去除率。

但是，如果粉尘太小了，那么被荷电的机会很小，即使被荷电了，电量又很少，不容易被捕捉。因此，通过本发明提供的方法，利用蒸汽通入到低温烟气中瞬间的温度和相转变，进而产生极小粒径的液滴，利用气溶胶学，相近粒径的颗粒，在前进过程中，因为受到到运动中周围运动的气体影响小，而容易发生碰撞或擦碰，同时由根据声波团聚的原理，即不同形状的颗粒在同向运动及来回振动时，通过声波的纵波作用，容易发生团聚，这样，使得液滴与烟气中微小粉尘容易聚合且变大，增大了体积，同时由达到水和粉尘的融合，很容易携带电荷，更有利于后期通过湿式电除尘器进行去除。

本发明提供的烟气声波湿电靶向除尘系统，是基于本发明提供的方法建立的除尘系统，其通过蒸汽发生器和声波发生器的配合，实现了烟气中针对不同粒径的（0.3-0.6μm）粉尘的定向去除。

本发明在蒸汽发生器后又引入了雾化喷嘴，通过雾化喷嘴可以喷入粒径1-10μm范围的液滴，该液滴的引入能够协同蒸汽雾化成的极小液滴，在声波作用下协同配合进一步加快烟气中携带的颗粒的团聚，能够使得烟气中粒径0.3-1.3μm范围内的微粒迅速团聚变大至能够通过湿式电除尘器去除。

为了更好地说明本发明的技术方案能够达到的技术效果，申请人对于利用声波团聚的效应对烟道中不同粒径微粒的团聚情况进行了研究，总结如下：

（1）相同或相近粒径的颗粒，在烟道中运动的过程中，在声波的作用下，相互撞击频率与几率增大，团聚效果明显。

（2）粒径相差太大的颗粒，由于两者之间的气流作用，使得小颗粒在与大颗粒即将碰撞的时刻，更倾向于顺着气流运动并绕过大颗粒，两者碰撞几率反而降低，不易团聚。

（3）相同或相近构成性质的微粒，其相互吸引碰撞的几率要明显小于构成性质相异的颗粒。

（4）粒径太小且粒径相同或相近的微粒，在气流场中不容易碰撞聚合。

（5）粒径太小且粒径相同或相近的微粒，构成性质相异，碰撞结合几率明显增大，聚合效果明显。

（6）在湿电除尘中，对液滴的除去效率大于对粉尘的除尘效率。但是对细小的干粉尘，由于自身获得的电荷大小非常有限，所以，不容易捕捉除去，当细小的干粉尘与液滴结合后，除尘效率显著增大。

基于以上可以看出，本发明提供的方法或系统正是巧妙地运用了蒸汽作为靶向聚合载体的发生源，或者通过高频声波发射器的作用，以及可以提供小于1到10μm粒径液滴的喷嘴，通过提供与烟气中粉尘不同粒径大小范围的近似液滴，能够将液滴与烟气中的微小尘粒进行很好的聚合，从而增加了聚合后颗粒的带电性，能够更容易地被湿式电除尘器除去。

附图说明

图1为本发明实施例2中所述的烟气声波湿电靶向除尘系统示意图；

图2为本发明实施例3中所述的烟气声波湿电靶向除尘系统示意图；

图3为本发明实施例4中所述的烟气声波湿电靶向除尘系统示意图；

以上图1-图3中，101为转炉，102为烟气管道，103为蒸汽发生器，104为声波发生器，105为湿式电除尘器，106为雾化喷嘴，107为烟气入口，108为烟气出口，109为除尘室。

具体实施方式：

实施例1

本实施例提供了一种烟气声波湿电靶向除尘方法，包括以下步骤：

步骤1，在烟气中输入靶向聚合载体，所述靶向聚合载体为粒径0.6μm以下的可通过声波实现团聚的微粒；

步骤2，对输入靶向聚合载体后的混合气体中不同粒径范围的粉尘和液滴进行声波团聚；

步骤3，将声波团聚后的混合气体通过湿式电除尘的方式进行除尘。

本实施例中对于烟气声波湿电靶向除尘方法适用于温度低于70℃的烟气，靶向聚合载体通过向烟气中通入蒸汽发生相转变得到。

以上步骤1中通过在低温烟气中输入针对不同粉尘粒径范围的靶向聚合载体，聚合载体选用细小的液滴。所述的载体为小于1μm的纤细液滴尤其是0.3-0.6μm的液滴，同时还在烟气中输入粒径为1-10μm的雾化液滴。纤细液滴由输入蒸汽获得，输入的蒸汽在低温烟气中发生相位变化，由气态水析出为纤细的液滴，在一定距离的行进途中，纤细的液滴相互碰撞成为粒径1μm以下的液滴群，而1- 10μm的细小液滴，由雾化喷嘴获得，例如双介质喷枪或者超声喷嘴等。

步骤2中利用声波对引入靶向聚合载体后的烟气进行声波团聚，声波频率可以选择低频、中频或高频声波中的一种或几种的组合。声波是在气体中以纵波形式传播的一种波，声波团聚是通过发射声波，利用纵波传递的原理，使得气体中的粉尘以纵波的形式在一定的范围内进行振动，这样，可以和周围的颗粒物发生碰擦，甚至融合团聚。步骤2的目的在于，利用气溶胶学和声波团聚理论，让类似粒径大小的液滴和粉尘颗粒之间发生团聚或者碰擦，使得粉尘中含有液态水，或者液滴中包含粉尘颗粒。为后续湿电的除尘做好准备。

另外，步骤2中产生和烟气中需要除去的粒径范围相似的液滴，声波在团聚的同时，也会产生一定范围粒径的细小的液滴，尤其在高频声波的作用下，例如20KHZ，145DB的情况下，针对纤细的粒径为小于0.2μm以下的液滴，可以聚合成0.3-0.6μm的液滴，而0.3-0.6μm的粉尘，在超低排放的检测中为最重要关注的和需要除去的粉尘，这样，再通过低频声波的作用，对0.3-0.6μm范围内，以及附近粒径的液滴和粉尘进行相互聚合，从而达到，让纤细的粉尘和液滴之间聚合在一起。通过步骤2的声波作用以及在其中引入的靶向聚合载体，能够产生大量的纤细液滴，并且通过声波聚合形成较宽粒径范围的聚合颗粒，作为对通过湿电的烟气进行调质。

步骤3中湿式电除尘采用湿式电除尘器实现，在湿电除尘的传统的理论和实践中，我们知晓，湿电对于液滴的除去率明显大于对于干粉尘的除去率。所以，如果大量的纤细的粉尘都和水之间发生了聚合，那么，对于湿电就可以通过对于水滴的高除去率来除去烟气中的粉尘。通过步骤1和步骤2处理后传递过来的烟气中，包含了聚合以后的水和粉尘的聚合体，以及一些纤细的水滴。一方面，湿电通过除去包含了粉尘的水滴，来提高除尘效率，另一方面，前方传递过来的未通过声波作用而团聚的纤细的液滴，例如0.02μm的液滴由于荷电量少，不容易被电场收集，因此，非常容易传导到电场的后半部，这样，这部分液滴可以影响到达电场尾部的烟气的湿度，从而协助提高除尘效率。

实施例2

本实施例基于实施例1提供的方法的基础上提供一种烟气声波湿电靶向除尘系统，该系统直接在现有的转炉基础上应用，如图1所示，包括在转炉101的烟气管道102上沿烟气流通方向依次设置的蒸汽发生器103、声波发生器104和湿式电除尘器105；其中蒸汽发生器103的蒸汽输出端与烟气管道102相连通；声波发生器104的声波输出端与烟气管道102相连通或设置在烟气管道内壁，且声波输出口朝向烟气管道102内部；湿式电除尘器105的输入端与烟气管道102相连接。

本实施例提供的烟气声波湿电靶向除尘系统是以现有的转炉烟气管道系统为基础，在烟气管道上分别设置蒸汽发生器、声波发生器和湿式电除尘器，转炉烟气在烟气管道中流通的过程中，首先通过蒸汽发生器输入蒸汽，蒸汽在进入烟气管道中与烟气接触的瞬间温度降低（转炉烟气温度一般不超过70℃），降温析出细小的液滴，最初析出的液滴粒径约在1μm以下，小至0.1μm，液滴随烟气流动，在声波发生器发出的声波作用下，液滴与其他粒径相似的颗粒迅速碰撞聚合，形成更大粒径的颗粒，更大粒径的颗粒再与类似粒径的颗粒碰撞聚合直至形成能够通过湿式电除尘器出去的颗粒。

实施例3

本实施例是在实施例2基础上的进一步改进，如图2所示，其中在蒸汽发生器103和声波发生器104之间的烟气管道102内部还设置雾化喷嘴106，通过雾化喷嘴106能够在烟气管道102中引入雾化液滴，该液化雾滴的温度的粒径一般在1-10μm，能够在声波作用下迅速与烟气中的粒径类似的尘粒聚合，与蒸汽发生器103输入蒸汽后转变成的细小液滴在声波团聚场中协同配合，使得烟气中的尘粒迅速被液滴捕捉、团聚，形成较大的颗粒，最终在气流的带动下进入湿式电除尘器105被除去。声波发生器104可以设置多台，并且可以通过低频、中频与高频的相互配合，更大程度地团聚去除烟气中的灰尘微粒。

本实施例在实际运用过程中，根据使用需要，可以在湿式电除尘器中设置声波发生器，能够在湿电除尘过程中进一步结合声波团聚提升除尘效果。

实施例4

本实施例是在实施例1基础上提供的又一种烟气声波湿电靶向除尘装置，如图3所示，包括带有烟气入口107与烟气出口108的内部中空的除尘室109、蒸汽发生器103、声波发生器104和湿式电除尘器105，其中蒸汽发生器103的蒸汽出口设置于除尘室109的烟气入口处，声波发生器104的声波输出端设置于除尘室109内部，烟气出口108与湿式电除尘器105的输入端连接。

以上除尘装置在使用过程中，只需要将烟气入口107和湿式电除尘器105的输出端与转炉烟气管道连接，在烟气进入除尘装置的过程中，通过蒸汽发生器103向除尘室109内部输入蒸汽，蒸汽与烟气混合的瞬间由于烟气温度低于蒸汽温度进而瞬间析出大量微小液滴，从而引入了靶向聚合载体，与实施例2中的过程相同，微小液滴粒径基本处于1μm以下，通过声波发生器104输入声波后能够使得微小液滴与烟气中粒径近似的微粒发生振动碰撞并聚合，聚合后的颗粒再和其粒径近似的颗粒进一步碰撞聚合，在不断碰撞与聚合的过程中，使得烟气中微小的颗粒，尤其是目前难以去除的粒径0.3-0.6μm的微粒通过引入靶向聚合载体后定向去除。

作为以上装置的进一步改进，可以在烟气入口处与声波输出端之间设置雾化喷嘴106，通过雾化喷嘴106引入雾化液滴，通过目前的雾化喷嘴引入的液滴粒径一般在1-10μm之间或者更大，其能够在声波场的作用下团聚去除烟气中更大的微粒，协同蒸汽引入的细小雾滴进而能够将烟气中不同粒径的尘粒在短时间内除去。声波发生器104可以设置多个，同时可以采用低频、中频、高频相互配合的形式，达到更好更快的团聚效果。进一步，可以在湿式电除尘器中设置声波发生器，通过声波团聚效果协同湿式电除尘器更好的实现除尘效果。

Claims (13)

1.一种烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在烟气中输入靶向聚合载体，所述靶向聚合载体为粒径0.6μm以下的可通过声波实现团聚的微粒；

步骤2，对输入靶向聚合载体后的混合气体中不同粒径范围的粉尘和液滴进行声波团聚；

步骤3，将声波团聚后的混合气体通过湿式电除尘的方式进行除尘。

2.根据权利要求1所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，步骤1中所述烟气的温度低于70℃。

3.根据权利要求1所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，步骤1中所述靶向聚合载体为将蒸汽通入到烟气中得到，所述烟气温度低于蒸汽温度。

4.根据权利要求1或2所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，步骤1中还在烟气中输入粒径为1-10μm的液化雾滴。

5.根据权利要求1或2所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，步骤2中声波团聚采用高频、中频、低频声波的任意一种或几种的组合进行。

6.根据权利要求1所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，步骤3中湿式电除尘采用湿式电除尘器实现。

7.根据权利要求1或2所述的烟气声波湿电靶向除尘方法，其特征在于，步骤2中声波团聚的频率小于1400HZ，声波强度大于130db。

8.一种烟气声波湿电靶向除尘系统，其特征在于，包括在转炉的烟气管道上沿烟气流通方向依次设置的蒸汽发生器、声波发生器和湿式电除尘器；其中蒸汽发生器的蒸汽输出端与烟气管道相连通；声波发生器的声波输出端与烟气管道相连通或设置在烟气管道壁上，且声波输出口朝向烟气管道内部；湿式电除尘器的输入端与转炉烟气管道相连接。

9.一种烟气声波湿电靶向除尘系统，其特征在于，包括带有烟气入口与烟气出口的内部中空的除尘室、蒸汽发生器、声波发生器和湿式电除尘器，其中蒸汽发生器的蒸汽出口设置于除尘室的烟气入口处，声波发生器的声波输出端设置于除尘室内部，烟气出口与湿式电除尘器的输入端连接。

10.根据权利要求8或9所述的烟气声波湿电靶向除尘系统，其特征在于，所述声波发生器设置一个以上，选自低频声波发生器、高频声波发生器或可调频声波发生器中任意一种或几种的组合。

11.根据权利要求8所述的烟气声波湿电靶向除尘系统，其特征在于，蒸汽发生器和声波发生器之间的烟气管道内部还设置雾化喷嘴。

12.根据权利要求8会9所述的烟气声波湿电靶向除尘系统，其特征在于，所述湿式电除尘器内部还设置有声波发生器。

13.根据权利要求9所述的烟气声波湿电靶向除尘装置，其特征在于，除尘室内部的烟气入口处与声波输出端之间还设置雾化喷嘴。