專利名稱：一種含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境污染防治與潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃煤煙氣中含有大量的超細(xì)顆粒物，研究表明，城市空氣中總懸浮顆粒物中由燃煤生成的占33%，其中超細(xì)顆粒物占35%。據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站對國內(nèi)四城市進(jìn)行了為期兩年的超細(xì)顆粒物監(jiān)測表明，我國的超細(xì)顆粒物排放年、日均濃度都嚴(yán)重超標(biāo)。煙氣凈化的主要設(shè)備是各種型式的除塵器，目前工業(yè)上應(yīng)用廣泛的除塵器主要有機(jī)械式除塵器、靜電除塵器和過濾式除塵器等。盡管上述設(shè)備除塵效率已經(jīng)達(dá)到很高的水 平——除塵效率達(dá)95%以上，甚至99%以上，但是它們對煙塵中數(shù)量眾多的PM2. 5等超細(xì)顆粒物的捕集效率卻很低，導(dǎo)致大量的超細(xì)顆粒物排入到大氣中，造成環(huán)境污染。機(jī)械式除塵器有重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器。機(jī)械式除塵器由于其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、維護(hù)管理方便且適用面寬而在各工業(yè)領(lǐng)域被普遍使用，由于分離機(jī)理主要利用重力沉降和顆粒慣性分離，所以機(jī)械式除塵器處理粗粉塵顆粒沒有任何問題，而對于微米級和亞微米級粒子，其分離能力很低。靜電除塵器是在高電壓情況下對粉塵荷電，而后使荷電粒子在電場力作用下被捕獲。靜電除塵效果不但和顆粒粒徑有關(guān)，而且還和顆粒的比電阻有關(guān)，比電阻過高和過低都不利于顆粒的清除。盡管靜電除塵的除塵效率較高，但對于微米級的超細(xì)顆粒物，由于不能使其有效荷電，使靜電除塵器不能有效地對其進(jìn)行脫除。過濾式除塵器是借助于多孔介質(zhì)將粒子從氣流中分離的過程，用纖維層(濾布、濾紙，金屬絨、袋式除塵器等)或顆粒層(礦渣、石英砂、活性炭等)對氣體進(jìn)行凈化都屬于同樣的過濾機(jī)理。但是過濾式除塵器壓力損失較大，濾料抗腐蝕性差，需定期清潔和更換，維護(hù)成本較高，在我國應(yīng)用不多。機(jī)械式除塵器、靜電除塵器和過濾式除塵器，它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合，對50 μ m以上的粉塵顆粒，這些除塵設(shè)備的除塵效率都較高，但它們對O. 01 10 μ m的超細(xì)顆粒物——這些超細(xì)顆粒物的粒徑很小，且質(zhì)量濃度占總體份額很少，但數(shù)量很大，清除效率都很低。因此，要從根本上控制超細(xì)顆粒物的排放，必須尋找新的控制方法。所謂造粒，是指將物料制成便于使用的粒狀物或細(xì)微成型物的操作。流化床造粒是利用流化床層底部氣流的吹動使粉料保持懸浮的流化狀態(tài)，再把水或其它粘結(jié)劑霧化后噴入床層中，粉料經(jīng)過流化翻滾逐漸聚結(jié)成較大顆粒的方法，目前在食品、醫(yī)藥、化工、種子處理等行業(yè)中得到了較好的應(yīng)用。流化床造粒技術(shù)在一個設(shè)備內(nèi)可完成混合、造粒、干燥過程。造粒過程中，粒子間的結(jié)合力有五種形式1)固體粒子間引力；2)可自由流動液體產(chǎn)生的界面張力和毛細(xì)管力；3)不可流動液體產(chǎn)生的粘結(jié)力；4)粒子間固體橋；5)粒子間機(jī)械鑲嵌等。通過對流化床造粒的認(rèn)識以及對影響顆粒團(tuán)聚因素的分析，可以認(rèn)為，流化床作為反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)超細(xì)顆粒造粒長大進(jìn)而脫除是可能的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述技術(shù)存在的不足，提供一種含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物的系統(tǒng)，通過煙塵流化床造粒技術(shù)實(shí)現(xiàn)顆粒長大或團(tuán)聚后，再進(jìn)行除塵，從而減少常規(guī)除塵器的超細(xì)顆粒物排放濃度。本實(shí)用新型是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的一種含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物方法用系統(tǒng)，它包括流化床反應(yīng)器，流化床反應(yīng)器為豎直設(shè)置，其下部與入口煙道連接，在流化床反應(yīng)器的進(jìn)氣口處設(shè)有煙氣分布裝置，在流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有料液霧化裝置；流化床反應(yīng)器的出口與除塵設(shè)備連接。所述流化床反應(yīng)器截面形狀為方形或圓柱形。 所述料液霧化裝置包括置于流化床反應(yīng)器內(nèi)的料液霧化噴嘴，該料液霧化噴嘴與漿液管道連接，漿液管道與漿液泵連接，漿液泵與攪拌器連接。所述料液霧化噴嘴還與空氣壓縮機(jī)連接。所述除塵設(shè)備為機(jī)械除塵裝置或靜電除塵裝置或?yàn)檫^濾式除塵裝置。所述流化床反應(yīng)器底部設(shè)有灰斗。一種含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物的方法，含塵煙氣先流經(jīng)一豎直設(shè)立的流化床造粒反應(yīng)器，在流化床造粒反應(yīng)器內(nèi)以煙氣攜帶的煙塵為原料顆粒，以煙氣為流化介質(zhì)，通過噴入料液的形式，實(shí)現(xiàn)煙塵顆粒的造粒長大，長大后的顆粒落入流化床造粒反應(yīng)器底部的灰斗，剩余含塵煙氣則再進(jìn)入常規(guī)除塵設(shè)備進(jìn)行除塵。所述造粒長大過程為在流化床內(nèi)噴入料液，煙氣由下部經(jīng)煙氣分布裝置向上進(jìn)入流化床，與由料液霧化裝置噴出的料液滴碰撞，造粒后煙氣向上流經(jīng)流化床主體后進(jìn)入下游的常規(guī)除塵設(shè)備除塵。所述流化床造粒反應(yīng)器的流化速度為5 20m/s。所述料液為水或濃度為濃度小于15%的熟石灰漿液，噴入的量使煙氣相對濕度不能超過80%。本實(shí)用新型主要是利用了造粒原理進(jìn)行煙氣的凈化，它不僅僅依賴電除塵器或機(jī)械除塵器等的除塵，而是將流化床技術(shù)與造粒技術(shù)兩者進(jìn)行有效的結(jié)合，在流化床反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)顆粒的聚集長大，長大后的顆粒將克服煙氣上升的托力而落入流化床反應(yīng)器底部的灰斗，實(shí)現(xiàn)主要的凈化作用，而剩余的含塵煙氣則可以通過常規(guī)的除塵設(shè)備除塵。本實(shí)用新型的優(yōu)勢體現(xiàn)在I)將流化床造粒過程與常規(guī)除塵設(shè)備串聯(lián)運(yùn)行，大幅度提高了現(xiàn)有除塵設(shè)備對超細(xì)顆粒物的脫除效率；2)流化床造粒反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，團(tuán)聚料液為易得的水或熟石灰漿液，投資少、運(yùn)行成本低；3)利用本實(shí)用新型的方法，常規(guī)除塵設(shè)備無須改造其結(jié)構(gòu)，就可以降低各污染源的超細(xì)顆粒物排放濃度。4)整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，維護(hù)非常方便。
圖I為利用水進(jìn)行造粒的含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物的示意圖。圖2為利用熟石灰衆(zhòng)液進(jìn)行造粒的含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物的不意圖。圖中，I為煙氣分布裝置，2為料液霧化噴嘴,3為流化床反應(yīng)器,4為煙道,5為靜電除塵器，6為引風(fēng)機(jī)，7為水槽或攪拌器，8為漿液泵，9為漿液管道，10為空氣壓縮機(jī)，11為灰斗，12為入口煙道。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。實(shí)施例I : 含塵煙氣由入口煙道12向上經(jīng)過煙氣分布裝置I進(jìn)入流化床反應(yīng)器3內(nèi)。同時，漿液泵8抽自水槽7的水流經(jīng)管道8，送入流化床反應(yīng)器3內(nèi)部的料液霧化噴嘴2中，將水進(jìn)行霧化，超細(xì)顆粒物通過鏈狀團(tuán)聚、表面粘附或包衣方式等被液滴或顆粒捕捉，從而使粉塵顆粒在流化床反應(yīng)器3內(nèi)實(shí)現(xiàn)流化造粒長大,較大顆粒落入灰斗11內(nèi)。在造粒過程中，往往要加入一定量的粘結(jié)劑，顆粒物主要靠粘結(jié)劑的架橋作用相互粘結(jié)成粒。在本實(shí)施例中，采用的粘結(jié)劑是水。水霧化后均勻噴入到流化床內(nèi)的粉塵顆粒上，首先，液滴使碰撞接觸的顆粒物濕潤并聚集在自己周圍形成粒子核，即超細(xì)顆粒團(tuán)聚體；同時，液滴在粒子核的表面沉積粘附大量的細(xì)小顆粒并干燥固結(jié)，形成較大顆粒為載體的團(tuán)聚體；隨著液滴的繼續(xù)沉積，團(tuán)聚體以中心顆粒為核，層層粘附形成包衣結(jié)構(gòu)。流化床造粒過程中，流化速度的大小決定了造粒后的顆粒大小，可根據(jù)煙塵粒度分布及其它不同要求選擇不同的流化速度。完成造粒過程的煙氣攜帶粉塵經(jīng)過煙道4進(jìn)入靜電除塵器5中進(jìn)行除塵，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)6送入煙囪排放。實(shí)施例2 利用熟石灰漿液作為粘結(jié)劑進(jìn)行造粒的含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物工藝。含塵煙氣由入口煙道12向上經(jīng)過煙氣分布裝置I進(jìn)入流化床反應(yīng)器3內(nèi)。將水與一定量的熟石灰粉混合，在攪拌器7內(nèi)制成漿液濃度為I 15%的石灰漿液，漿液泵8抽自攪拌器7的石灰漿液流經(jīng)管道8，送入流化床反應(yīng)器3內(nèi)部的料液霧化噴嘴2中，由來自空氣壓縮機(jī)10的壓縮空氣將其霧化，超細(xì)顆粒物通過鏈狀團(tuán)聚、表面粘附或包衣方式等被液滴或顆粒捕捉，從而使粉塵顆粒在流化床反應(yīng)器3內(nèi)實(shí)現(xiàn)流化造粒長大，較大顆粒落入灰斗10內(nèi)。在本實(shí)施例中，采用的粘結(jié)劑是具有一定粘性的石灰漿液。石灰漿液霧化后均勻噴入到流化床內(nèi)，每個石灰漿液滴形成“種子顆?！保紫?，“種子顆粒”使接觸的顆粒物濕潤并聚集在自己周圍，形成顆粒團(tuán)聚體；同時，再由繼續(xù)噴入的石灰漿液滴落在“種子顆?！北砻嫔袭a(chǎn)生架橋作用，使“種子顆?！敝g、“種子顆粒”與流化床內(nèi)顆粒之間相互結(jié)合，逐漸長大成較大的顆粒。干燥后，顆粒間的液體架橋變成固體架橋，形成多孔性、比表面積較大的顆粒。完成造粒過程的煙氣攜帶粉塵經(jīng)過煙道4進(jìn)入靜電除塵器5中進(jìn)行除塵，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)6送入煙囪排放。
權(quán)利要求1.一種含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物的系統(tǒng)，其特征在于，它包括流化床反應(yīng)器，流化床反應(yīng)器為豎直設(shè)置，其下部與入口煙道連接，在流化床反應(yīng)器的進(jìn)氣口處設(shè)有煙氣分布裝置，在流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有料液霧化裝置，；流化床反應(yīng)器的出口與常規(guī)的除塵設(shè)備連接；流化床造粒反應(yīng)器內(nèi)以煙氣攜帶的煙塵為原料顆粒，以煙氣為流化介質(zhì)，通過噴入的料液使煙塵顆粒造粒長大，長大后的顆粒落入流化床造粒反應(yīng)器底部的灰斗，剩余含塵煙氣則再進(jìn)入常規(guī)除塵設(shè)備進(jìn)行除塵。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流化床反應(yīng)器截面形狀為方形或圓柱形。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述料液霧化裝置包括至于流化床反應(yīng)器內(nèi)的料液霧化噴嘴，該料液霧化噴嘴與漿液管道連接，漿液管道與漿液泵連接，漿液泵與攪拌器連接。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述料液霧化噴嘴還與空氣壓縮機(jī)連接。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述除塵設(shè)備為機(jī)械除塵裝置或靜電除塵裝置或?yàn)檫^濾式除塵裝置。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流化床反應(yīng)器底部設(shè)有灰斗。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種含塵煙氣減排超細(xì)顆粒物的方法及其系統(tǒng)，通過煙塵流化床造粒實(shí)現(xiàn)顆粒長大或團(tuán)聚進(jìn)而控制超細(xì)顆粒物排放，屬于環(huán)境污染防治與潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域。含塵煙氣先流經(jīng)一豎直設(shè)立的流化床造粒反應(yīng)器，在流化床造粒反應(yīng)器內(nèi)以煙氣攜帶的煙塵為原料顆粒，以煙氣為流化介質(zhì)，通過噴入料液的形式，實(shí)現(xiàn)煙塵顆粒的造粒長大，長大后的顆粒落入流化床造粒反應(yīng)器底部的灰斗，剩余含塵煙氣則再進(jìn)入常規(guī)除塵設(shè)備進(jìn)行除塵。本方法能顯著提高常規(guī)除塵器捕捉超細(xì)顆粒物的能力，具有占地面積少、投資少、運(yùn)行成本低，無須改造現(xiàn)有除塵器等優(yōu)點(diǎn)，對現(xiàn)有除塵器的增效改造具有重要意義。
文檔編號B01D50/00GK202605937SQ201220100938
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者董勇, 韓道汶, 杜世勇, 葉新強(qiáng), 崔琳, 王鵬, 杜謙 申請人:山東大學(xué)