脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及除塵裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭資源是我國最重要的化石燃料之一，儲量豐富，短時期以火電為主的能源結(jié)構(gòu)不會改變，燃煤產(chǎn)生的含塵煙氣是大氣中懸浮顆粒物的主要來源之一。這些顆粒物從傳統(tǒng)設(shè)備(靜電除塵器、濕式除塵器、機械除塵器等)中飄散到大氣中，對人體和大氣環(huán)境有很大的危害性。我國大部分燃煤電廠都裝備了高效的除塵裝置，對煙塵的質(zhì)量脫除效率能達至Ij99%以上，對于大于ΙΟμπι的顆粒物基本都可以除去，但是對于PMiq尤其是PM2.5這樣的細(xì)顆粒物脫除效率特別低，這部分細(xì)顆粒物以數(shù)量計可達到煙氣中顆粒數(shù)量總數(shù)的90%以上。以PM2.5為主的超細(xì)顆粒具有粒徑小、數(shù)量多、具有很強的吸附能力，能夠使重金屬(As、Se、Pb、Cr等)和有機污染物(二惡英類和多環(huán)芳香烴等)富集起來，除對人體健康有嚴(yán)重威脅夕卜，也是導(dǎo)致酸雨、霧霾天氣等環(huán)境問題的主要原因。
[0003]申請?zhí)枮?013106676615的中國專利公開了一種協(xié)同脫除燃煤鍋爐煙氣超細(xì)顆粒和微量污染物的裝置和方法，該方法在脫硫設(shè)備前設(shè)置有吸附劑預(yù)噴射裝置、超細(xì)顆粒團聚裝置、吸附劑加入裝置和布袋除塵裝置，在脫硫設(shè)備后依次設(shè)置有噴淋清洗裝置、反應(yīng)劑加入裝置和濕式電除塵裝置，該方法增設(shè)的設(shè)備較多，沒能充分利用脫硫設(shè)備來脫除部分大顆粒和增加煙氣相對濕度的有利條件，使吸附劑用量較大，成本較高，實際操作復(fù)雜，推廣不易。
[0004]申請?zhí)枮?015104361111的中國專利公開了一種濕式脫硫塔脫硫除塵除霧節(jié)水工藝，該工藝主要采用撞擊冷卻室、凝并室等裝置，采用兩股含塵煙氣撞擊的方法，阻力較大，各個設(shè)備連接繁瑣，成本較高，實際操作復(fù)雜，推廣不易。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置及方法。該裝置主要用于脫除燃煤煙氣中的超細(xì)顆粒物，在脫硫設(shè)備后沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来芜B接煙氣蒸汽引射器、蒸汽相變團聚室、湍流團聚室、除霧器，之后連接靜電除塵器，該裝置可有效脫除PM2.5等超細(xì)顆粒物，且該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，運行成本低廉等優(yōu)點。
[0006]該方法采用湍流團聚協(xié)同蒸汽相變團聚的機理，在蒸汽相變團聚過程中，通過增加煙氣的濕度破壞顆粒物表面的氣膜，為湍流團聚創(chuàng)造條件;湍流團聚采用擾流構(gòu)件控制煙氣的湍流度，增加細(xì)顆粒物的碰撞幾率，阻力損失小，多組擾流構(gòu)件組合優(yōu)化煙氣的流場分布，有效增加細(xì)顆粒物團聚效率。通過蒸汽相變團聚和湍流團聚技術(shù)使細(xì)顆粒物粒徑達到除塵器可以脫除的范圍；該方法不需要對電廠已有設(shè)備做較大的變動，適應(yīng)性強，運行成本低，具有實際推廣應(yīng)用的價值。
[0007]本發(fā)明解決所述裝置技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，設(shè)計一種脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置，其特征在于該裝置沿?zé)煔饬鲃臃较虬凑展に嚵鞒淘诿摿蛟O(shè)備之后依次設(shè)置煙氣蒸汽引射器、蒸汽相變團聚室、湍流團聚室和除霧器，除霧器的出口處與靜電除塵器連接;所述煙氣蒸汽引射器與脫硫設(shè)備連接的一端設(shè)有煙氣入口，在煙氣蒸汽引射器的上部設(shè)有水蒸汽入口；所述湍流團聚室內(nèi)設(shè)有擾流圓柱和擾流渦片，擾流圓柱布置在湍流團聚室的前部，在擾流圓柱后等間距錯列布置若干數(shù)量的擾流渦片;所述湍流團聚室一端與蒸汽相變團聚室的出口連接，另一端與除霧器的入口連接。
[0008]本發(fā)明解決所述方法技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，設(shè)計一種脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的方法，該方法使用本發(fā)明所述的脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置，該方法的工藝步驟如下:
[0009]I)蒸汽相變團聚
[0010]脫硫設(shè)備處理后的煙氣經(jīng)過煙氣入口進入煙氣蒸汽引射器，根據(jù)煙氣流量引射器從水蒸汽入口自動引射相應(yīng)的水蒸汽流量，控制蒸汽相變團聚室內(nèi)過飽和度在1.05?1.2之間；煙氣和水蒸汽充分混合后流入到蒸汽相變團聚室中，煙氣中的細(xì)顆粒物在蒸汽相變團聚室內(nèi)發(fā)生蒸汽相變團聚；
[0011]2)湍流團聚
[0012]經(jīng)過蒸汽相變團聚室團聚后的煙氣，進入湍流團聚室中，煙氣經(jīng)過湍流團聚室內(nèi)擾流圓柱和擾流渦片后，實現(xiàn)煙氣中的細(xì)顆粒物的湍流團聚；
[0013]3)除霧
[0014]煙氣流經(jīng)除霧器，為靜電除塵器除去多余的水分；
[0015]4)靜電除塵器脫除團聚后的細(xì)顆粒物
[0016]經(jīng)過上述蒸汽相變團聚、湍流團聚之后，粒徑為2?6μπι的細(xì)顆粒由靜電除塵器脫除。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述裝置和方法具有以下有益效果:
[0018]I)本發(fā)明增設(shè)煙氣蒸汽引射器，在蒸汽相變團聚室中創(chuàng)造一個使超細(xì)顆粒物凝結(jié)長大的過飽和蒸汽環(huán)境。一般脫硫后煙氣的相對濕度在70%?95%之間，根據(jù)煙氣流量引射水蒸汽流量的比值關(guān)系，調(diào)節(jié)水蒸汽流量，控制煙氣中水蒸汽的過飽和度在1.05?1.2之間。在建立的過飽和水汽場中，水蒸汽凝結(jié)在細(xì)顆粒物表面，發(fā)生相變，促使顆粒運動，使細(xì)顆粒粒徑變大，為湍流碰撞團聚形成較好的條件;煙氣蒸汽引射器所引射的蒸汽量與燃煤鍋爐負(fù)荷的變化相適應(yīng)，蒸汽用量較少，易于操作。
[0019]2)本發(fā)明在增設(shè)的湍流團聚室內(nèi)部布置自行設(shè)計的擾流構(gòu)件，即擾流圓柱和擾流渦片，作為縱向渦流發(fā)生器，前端布置的并聯(lián)擾流圓柱可起到很好的分流作用，與后端布置的擾流渦片可以產(chǎn)生不同尺度的渦街，對不同粒徑的顆粒物在不同區(qū)域形成選擇性卷吸，增加不同顆粒物的碰撞機會，促使煙氣中的細(xì)顆粒物團聚成大顆粒，來增強細(xì)顆粒物團聚的效率。
[0020]3)本發(fā)明在湍流團聚室布置的擾流圓柱并聯(lián)排列，可以很好的起到分流作用；在湍流團聚室布置的“Τ”字?jǐn)_流渦片，采用相互交錯布置，可以產(chǎn)生大小不同的渦街，促使不同的細(xì)顆粒物發(fā)生碰撞，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，易操作。
[0021]本發(fā)明采取的顆粒團聚技術(shù)因不需要對現(xiàn)有除塵設(shè)備做任何改變，且對電廠固有布局改動不大，適應(yīng)性強，投資、運行成本較低，脫除效率高，具有很好的應(yīng)用發(fā)展前景。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置一種實施例的設(shè)備組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置一種實施例的湍流團聚室4的模型圖；
[0024]圖3是本發(fā)明脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置一種實施例的湍流團聚室中擾流渦片42的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的方法一種實施例的湍流團聚室內(nèi)含塵煙氣的速度矢量圖；
[0026]圖5是經(jīng)本發(fā)明裝置及方法團聚前后的顆粒數(shù)密度百分比圖。
[0027]圖1中:I脫硫設(shè)備、2煙氣蒸汽引射器(或引射器)、3蒸汽相變團聚室、4湍流團聚室、5除霧器、6靜電除塵器，21煙氣入口、22水蒸汽入口、41擾流圓柱、42擾流渦片。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，但并不以此作為對本申請權(quán)利要求保護范圍的限定。
[0029]本發(fā)明脫除燃煤鍋爐煙氣中超細(xì)顆粒物的裝置(簡稱裝置，參見圖1和圖2)位于燃煤鍋爐尾部煙道脫硫設(shè)備I之后，且位于鍋爐靜電除塵器6之前，沿?zé)煔饬鲃臃较虬凑展に嚵鞒淘诿摿蛟O(shè)備I之后依次設(shè)置煙氣蒸汽引射器2、蒸汽相變團聚室3、湍流團聚室4和除霧器5，除霧器5的出口處與靜電除塵器6連接;所述煙氣蒸汽引射器2與脫硫設(shè)備I連接的一端設(shè)有煙氣入口 21，在煙氣蒸汽引射器2的上部設(shè)有水蒸汽入口 22;所述湍流團聚室4內(nèi)設(shè)有擾流圓柱41和擾流渦片42，擾流圓柱41布置在湍流團聚室的前部，在擾流圓柱41后等間距錯列布置若干數(shù)量的擾流渦片42;所述湍流團聚室4 一端與蒸汽相變團聚室3的出口連接，另一端與除霧器5的入口連接。
[0030]本發(fā)明裝置的進一步特征在于所述擾流渦片42的形狀為“T”字柱形(參見圖3)，相鄰擾流渦片42的中心行間距17與湍流團聚室的寬度w滿足h/w= 1:2。
[0031]本發(fā)明裝置的進一步特征在于所述擾流圓柱41的數(shù)量為偶數(shù)，且并聯(lián)排列，相鄰擾流圓柱41的中心間距11、擾流圓柱的直徑d與瑞流團聚室的寬度w的比為11: d: w = 2:1:5;第一個擾流渦片前端到擾流圓柱的中心連線的距離I2和湍流團聚室4的總長I滿足12/1 = 1:8。
[003