一種多級濕法脫除工業(yè)尾氣中pm2.5的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體PM2.5治理，具體指一種多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，屬于氣體凈化技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]動力學(xué)直徑小于2.5 μπι的可吸入顆粒物(PM2.5)已成為當(dāng)前城市大氣環(huán)境的主要污染物，同時(shí)也是霧霾產(chǎn)生的主要因素之一。因此2012年新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布時(shí)，ΡΜ2.5首次被納入，新增了 ΡΜ2.5指標(biāo)。由于ΡΜ2.5顆粒粒徑小，不能采用傳統(tǒng)的氣固分離技術(shù)脫除。
[0004]而現(xiàn)有脫除ΡΜ2.5的技術(shù)主要有干法脫除ΡΜ2.5技術(shù)和濕法脫除ΡΜ2.5技術(shù)。干法技術(shù)中纖維過程雖有較高的脫除率，存在過濾阻力損失大、纖維再生性差的不足，而靜電過濾技術(shù)也存在高電能消耗的弊端。濕法技術(shù)主要有鼓泡塔洗滌、噴淋塔洗滌以及氣液交叉流洗滌。鼓泡塔洗滌主要存在流動阻力損失大，霧沫夾帶大的缺點(diǎn)，噴淋塔洗滌雖然有較大的氣液接觸面積，但是由于吸收液被分散為若干液滴后亦存在霧沫夾帶大的缺點(diǎn)，氣液交叉流洗滌雖然有較大的氣液接觸面積，同時(shí)可以減小霧沫夾帶，但是由于高溫氣體與冷吸收液接觸后氣體溫度和濕度皆降低，使得在后段位置氣液相間溫度差和濕度差推動力不足，導(dǎo)致ΡΜ2.5脫除率降低。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提出一種多級濕法脫除工業(yè)尾氣中ΡΜ2.5的方法，本方法可以大大提高ΡΜ2.5脫除率。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種多級濕法脫除工業(yè)尾氣中ΡΜ2.5的方法，將工業(yè)尾氣依次通過多級洗氣單元，每級洗氣單元由加熱增濕室和冷凝室構(gòu)成；在每級洗氣單元中，工業(yè)尾氣先通過加熱增濕室，再進(jìn)入冷凝室；其中每級加熱增濕室用于將進(jìn)入前溫度低于100°C的工業(yè)尾氣加熱至100C以上，并通過加濕使工業(yè)尾氣中水蒸汽的質(zhì)量分率達(dá)20-50%，使其濕度高于該級冷凝室中冷吸收液所對應(yīng)飽和濕度；每級洗氣單元冷凝室中通入有降膜流動的冷吸收液，以與工業(yè)尾氣形成橫掠流動，使得在冷吸收液液面附近形成驅(qū)動需要的溫度、濕度梯度，工業(yè)尾氣中ΡΜ2.5在該溫度、濕度梯度驅(qū)動下，定向向冷吸收液表面迀移，并被冷吸收液捕獲，從而實(shí)現(xiàn)對ΡΜ2.5的脫除。
[0008]工業(yè)尾氣在每級冷凝室出口溫度比進(jìn)入該級冷凝室的冷吸收液的溫度高5°C以上。
[0009]工業(yè)尾氣在每一級加熱增濕室出口溫度為100~180°C。
[0010]工業(yè)尾氣在進(jìn)入每級加熱增濕室的流量為200~220Nm3/h，冷吸收液用量為0.01-0.3m3/Nm3，工業(yè)尾氣在每一級冷凝室內(nèi)流速為0.l~3m/s。
[0011 ] 每級加濕使工業(yè)尾氣中水蒸汽的質(zhì)量分率優(yōu)選控制在20%~30%。
[0012]冷吸收液從后一級洗氣單元中冷凝室出來后依次進(jìn)入前一級洗氣單元中冷凝室，以與工業(yè)尾氣形成逆流，或者冷吸收液以并聯(lián)的方式同時(shí)進(jìn)入每級洗氣單元中冷凝室以形成錯(cuò)流。
[0013]洗氣單元為3-7級。
[0014]冷吸收液經(jīng)冷凝室上方布液器分散，在引流桿引流下形成降膜流動，進(jìn)入冷凝室。
[0015]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明由多個(gè)單元構(gòu)成多級脫除PM2.5系統(tǒng)，每一級加熱增濕室和冷凝室為一個(gè)洗氣單元。含PM2.5的工業(yè)尾氣先通過每一單元的加熱增濕室以升溫增濕，再通過冷凝室，在降膜流動冷吸收液的作用下，使得在冷吸收液液面附近形成極高的溫度、濕度梯度，PM2.5在該溫度、濕度梯度驅(qū)動下，定向向冷吸收液表面迀移，并被吸收液捕獲。同時(shí)受冷吸收液的影響，在冷吸收液液面附近亦形成濕蒸汽過飽和區(qū)，并發(fā)生霧狀冷凝，有利于細(xì)小顆粒的團(tuán)聚，從而提高細(xì)小顆粒的脫除率。
[0016]本方法通過采用多級加熱、增濕、冷凝手段，能彌補(bǔ)單級洗氣過程在后段位置因工業(yè)尾氣與冷吸收液間溫度差和濕度差推動力不足，導(dǎo)致PM2.5脫除率不高的弊端。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1-本發(fā)明實(shí)施例一處理示意圖。
[0019]圖2-本發(fā)明實(shí)施例二處理示意圖。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，是將工業(yè)尾氣依次通過多級洗氣單元，每級洗氣單元由加熱增濕室和冷凝室構(gòu)成；在每級洗氣單元中，工業(yè)尾氣先通過加熱增濕室，再進(jìn)入冷凝室。加熱增濕室的目的是對氣體加熱到需要的溫度和濕度，使之在進(jìn)入冷凝室時(shí)，在冷吸收液液面附近形成需要的溫度、濕度梯度，PM2.5在該溫度、濕度梯度驅(qū)動下，定向向冷吸收液表面迀移，并被吸收液捕獲。同時(shí)受冷吸收液的影響，在冷吸收液液面附近亦形成濕蒸汽過飽和區(qū)，并發(fā)生霧狀冷凝，有利于細(xì)小顆粒的團(tuán)聚，提高細(xì)小顆粒的脫除率。其具體步驟和要求為:
O溫度低于100°C的含PM2.5的工業(yè)尾氣進(jìn)入每級加熱增濕室加熱使氣體溫度升至100°C以上，同時(shí)通入一定量的蒸汽或霧化水滴加濕，使工業(yè)尾氣中水蒸汽的質(zhì)量分率達(dá)20-50% ;其濕度高于冷凝室中冷吸收液所對應(yīng)飽和濕度；若工業(yè)尾氣的溫度高于100°C，可省去加熱過程，僅在加熱增濕室中通入蒸汽使工業(yè)尾氣中水蒸汽的質(zhì)量分率達(dá)到要求即可。
[0022]2)被加熱增濕后的工業(yè)尾氣進(jìn)入該級冷凝室，冷凝室通入有冷吸收液，冷吸收液通常為常溫，可用如脫鹽水站的脫鹽濃水等工業(yè)廢水，冷吸收液經(jīng)冷凝室上方布液器分散(布液器排布結(jié)構(gòu)可參見尾花英朗熱交換器設(shè)計(jì)手冊(下冊))后，在引流桿引流下形成降膜流動，進(jìn)入冷凝室，其流動方式類似于液體在垂直圓形細(xì)管外的附壁流動，工業(yè)尾氣與冷吸收液間形成橫掠流動結(jié)構(gòu)，氣體在冷凝室內(nèi)流速控制在0.l~3m/S范圍。
[0023]3)為使工業(yè)尾氣與吸收液間維持較高的溫差推動力，工業(yè)尾氣在每級冷凝室出口溫度比進(jìn)入該級冷凝室的冷吸收液的溫度高5°C以上。雖然該溫差越小，表明氣體和冷吸收液的熱交換越充分，即氣體熱利用率越高，但考慮到較低溫差對PM2.5脫除率的影響，以及后續(xù)加熱升溫的能耗，同時(shí)設(shè)備尺寸等多方面因素，所以實(shí)際優(yōu)選工業(yè)尾氣在每級冷凝室出口溫度比進(jìn)入該級冷凝室的冷吸收液的溫度高5~30°C。
[0024]4)視處理工藝情況，該方法總洗氣單元數(shù)，即總級數(shù)可以設(shè)置為3?7級。
[0025]5)冷吸收液與氣體總體流動可呈如附圖1給出的逆流或附圖2給出的錯(cuò)流方式。如果是逆流，在多級逆流后，冷吸收液從最開始進(jìn)入到最后從系統(tǒng)出來的溫升控制在5~2(TC0
[0026]6)工業(yè)尾氣在每一級加熱增濕室出口溫度控制為100~180°C。
[0027]7)工業(yè)尾氣在進(jìn)入每級加熱增濕室的流量為200~220Nm3/h，冷吸收液用量為0.01-0.3m3/Nm3，工業(yè)尾氣在每一級冷凝室內(nèi)流速為0.l~3m/s。
[0028]本發(fā)明的特點(diǎn):利用多級的升溫、增濕、冷凝過程，可多次提高冷凝室內(nèi)，PM2.5向冷吸收液面迀移的溫度差及濕度差推動力，同時(shí)利用冷吸收液面附近蒸汽的熱力學(xué)過飽和狀態(tài)，使蒸汽發(fā)生霧狀冷凝，有助于部分PM2.5的團(tuán)聚，從而提高PM2.5的脫除率。
[0029]實(shí)施例1:煙道氣處理PM2.5中試項(xiàng)目，采用三級PM2.5脫除系統(tǒng)，煙道氣流量為200~220Nm3/h，進(jìn)口溫度為120~180°C，冷吸收液用量為:0.01-0.3m3/Nm3，冷吸收液與煙道氣流向采用如圖1所示的逆流方式，控制氣體在每一級加熱室出口溫度為120~180°C，氣體在每一級冷凝室內(nèi)流速為0.5~3m/s，該實(shí)施例中氣體在每級冷凝室出口溫度比進(jìn)入該級冷凝室的冷吸收液的溫度高5~30°C。水蒸汽的質(zhì)量分率在20%~30%范圍。第三級冷凝室出口氣體中PM2.5總質(zhì)量脫除率達(dá)90%以上。
[0030]實(shí)施例2:吸收液與煙道氣流向采用如圖2所示的錯(cuò)流方式，其余同實(shí)施例1，第三級冷凝室出口氣體中PM2.5總質(zhì)量脫除率達(dá)92%以上。
[0031]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，其特征在于:將工業(yè)尾氣依次通過多級洗氣單元，每級洗氣單元由加熱增濕室和冷凝室構(gòu)成；在每級洗氣單元中，工業(yè)尾氣先通過加熱增濕室，再進(jìn)入冷凝室；其中每級加熱增濕室用于將進(jìn)入前溫度低于100°C的工業(yè)尾氣加熱至100°C以上，并通過加濕使工業(yè)尾氣中水蒸汽的質(zhì)量分率達(dá)20-50%，使其濕度高于該級冷凝室中冷吸收液所對應(yīng)飽和濕度；每級洗氣單元冷凝室中通入有降膜流動的冷吸收液，以與工業(yè)尾氣形成橫掠流動，使得在冷吸收液液面附近形成驅(qū)動需要的溫度、濕度梯度，工業(yè)尾氣中PM2.5在該溫度、濕度梯度驅(qū)動下，定向向冷吸收液表面迀移，并被冷吸收液捕獲，從而實(shí)現(xiàn)對PM2.5的脫除。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，其特征在于:工業(yè)尾氣在每級冷凝室出口溫度比進(jìn)入該級冷凝室的冷吸收液的溫度高5°C以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，其特征在于:工業(yè)尾氣在每一級加熱增濕室出口溫度為100~180°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，其特征在于:工業(yè)尾氣在進(jìn)入每級加熱增濕室的流量為200~220Nm3/h，冷吸收液用量為0.01-0.3m3/Nm3，工業(yè)尾氣在每一級冷凝室內(nèi)流速為0.l~3m/sο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，其特征在于:每級加濕使工業(yè)尾氣中水蒸汽的質(zhì)量分率優(yōu)選控制在20%~30%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，其特征在于:冷吸收液從后一級洗氣單元中冷凝室出來后依次進(jìn)入前一級洗氣單元中冷凝室，以與工業(yè)尾氣形成逆流，或者冷吸收液以并聯(lián)的方式同時(shí)進(jìn)入每級洗氣單元中冷凝室以形成錯(cuò)流。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，其特征在于:洗氣單元為3-7級。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，其特征在于:冷吸收液經(jīng)冷凝室上方布液器分散，在引流桿引流下形成降膜流動，進(jìn)入冷凝室。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多級濕法脫除工業(yè)尾氣中PM2.5的方法，將工業(yè)尾氣依次通過多級洗氣單元，在每級洗氣單元中，工業(yè)尾氣先通過加熱增濕室，再進(jìn)入冷凝室；其中每級加熱增濕室用于將進(jìn)入前溫度低于100℃的工業(yè)尾氣加熱至100℃以上，并通過加濕使工業(yè)尾氣中水蒸汽的質(zhì)量分率達(dá)20-50%；每級洗氣單元冷凝室中通入有降膜流動的冷吸收液，以與工業(yè)尾氣形成橫掠流動，工業(yè)尾氣中PM2.5在形成的溫度、濕度梯度驅(qū)動下，定向向冷吸收液表面遷移，并被冷吸收液捕獲，從而實(shí)現(xiàn)對PM2.5的脫除。本方法采用多級加熱、增濕、冷凝手段，能彌補(bǔ)單級洗氣過程在后段位置因工業(yè)尾氣與冷吸收液間溫度差和濕度差推動力不足，從而提高PM2.5脫除率。
【IPC分類】B01D47/12
【公開號】CN105013270
【申請?zhí)枴緾N201510352336
【發(fā)明人】張峰榛, 劉興勇, 楊虎, 袁基剛, 王成端, 王海
【申請人】四川理工學(xué)院
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年6月24日