燃煤锅炉烟气细颗粒物的脱除装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于脱除锅炉烟气中超细颗粒物的技术领域，尤其涉及燃煤锅炉烟气细颗粒物的脱除装置及工艺。
【背景技术】
[0002]PM2.5直径小、比表面积大、易于富集重金属等有毒物质，其悬浮在大气中，对大气能见度、人的身心健康均可造成影响。最近几年出现的雾霾天气就是由这种细颗粒物引起的，成为空气的首要污染物。因此，大力推进细颗粒物的排放控制，不仅是国家节能减排战略的重大需求，也是解决全球环境问题的必然要求。传统的除尘器对燃煤烟气中烟尘颗粒的脱除效率可以达到99 %以上，但对以亚微米为主的细颗粒物PM2.5的捕集效率却很低，这部分细颗粒物以数量计可达到排放烟气中细颗粒物总数的90%以上。目前国内外正在开发研究的主要为燃烧后控制技术，通过外加条件作用使较小粒径的颗粒长大为粒径较大的颗粒之后，再采用传统除尘技术加以脱除。
[0003]颗粒物团聚的方式有声聚并、电聚并、湍流聚并和化学聚并，以及蒸汽相变团聚，单独利用其中一种聚并技术耗能较多，而且脱除细颗粒的效果有限。其中蒸汽相变团聚技术是目前工业中应用的技术，可有效促进颗粒物团聚;通常蒸汽相变团聚在一空腔中进行，相变室内水汽和细颗粒物混合不均匀，导致不少水汽直接由烟气带走，但单靠过饱和水汽在颗粒物表面的凝结作用，长大至3?5μπι以上有一定难度，且过高的蒸汽添加量，会显著增大能耗。
[0004]申请号为2007101322500的实用新型专利公开了一种烟气湿法脱硫中协同脱除ΡΜ2.5的方法及其装置，该方法应用蒸汽相变来促进ΡΜ2.5的脱除，采用两种方式添加蒸气:I)在脱硫塔入口添加蒸汽，使烟气在脱硫洗涤过程中达到过饱和；2)在脱硫塔出口处添加蒸汽，使净烟气达到过饱和;细颗粒物在过饱和状态下发生蒸汽相变，团聚长大成较大颗粒。单靠添加蒸汽方式使颗粒团聚长大，所需的蒸汽量较多，造成能耗较大，且颗粒碰撞团聚效果也不明显，导致颗粒脱除效率低。
[0005]颜金培等人于2014年在《中国环境科学学会学术年会光大环保优秀论文集(2014)》发表的声波与相变耦合促进燃煤细颗粒脱除的实验研究中，提到了基于声波和相变耦合作用强化细颗粒长大的方法，并建立了在相变室中加入声波振动与蒸汽相变团聚联合作用下燃煤细颗粒物长大脱除的实验装置，但是声聚并技术需要解决高能耗和消除噪声等危害，对于工业应用推广困难。
[0006]熊桂龙提出了一种高湿烟气中细颗粒物的脱除方法及其装置(熊桂龙.水汽相变耦合撞击流促进细颗粒物脱除的研究[D].东南大学，2012.)，该装置是对旋风除尘器进行的改进，将一个入口改为两个对喷入口，而入口管道由蒸汽管道和烟气管道嵌套而成，入口流出的烟气在旋风除尘器上部形成撞击流，增强颗粒物的碰撞，使细颗粒物凝并长大，继而利用旋风除尘器的惯性脱除细颗粒，其不足之处在于采用撞击流技术，导管较多，烟气导管需调节不同角度，工艺复杂。【实用新型内容】
[0007]针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是:提出一种燃煤锅炉烟气细颗粒物的脱除装置及工艺。该装置在烟气导管中设置蒸汽添加喷嘴，使烟气过饱和度达到1.02?1.2，流动过程中过饱和蒸汽逐渐凝结于细颗粒物表面，发生蒸汽相变团聚使细颗粒物长大，同时在碰撞区后设置扰流柱，可形成漩涡，更利于颗粒的团聚长大，且装置结构简单，易于操作。该工艺以利用蒸汽相变聚并为主，结合撞击流和湍流聚并的机理来脱除烟气中的细颗粒物，再利用高效除雾器脱除细颗粒物，脱除效果明显，能耗较低，易于工业推广。
[0008]本实用新型解决所述装置技术问题采用的技术方案是:
[0009]一种燃煤锅炉烟气细颗粒物的脱除装置，其特征在于该装置包括2η个烟气蒸汽引射器、撞击流相变室和高效除雾器，2η个烟气蒸汽引射器沿撞击流相变室的主体的中心呈中心对称布置，且位于撞击流相变室的前部，在撞击流相变室的出口处连接有高效除雾器；所述烟气蒸汽引射器包括烟气导管和蒸汽添加喷嘴，蒸汽添加喷嘴设置在烟气导管的入口处;所述撞击流相变室的水平方向和竖直方向的长度比为1-1.6:1，撞击流相变室内设置有扰流柱，在高效除雾器的尾部设有烟气出口。
[0010]—种燃煤锅炉烟气细颗粒物的脱除工艺，该工艺利用上述的燃煤锅炉烟气细颗粒物的脱除装置，该工艺的具体步骤是:
[0011]I)烟气与蒸汽预混合
[0012]在烟气蒸汽引射器中，烟气引射蒸汽，控制烟气和蒸汽的流量比例，使烟气过饱和度S增至S = 1.02?1.2，得到蒸汽烟气混合物；
[0013]2)撞击流细颗粒团聚
[0014]经过步骤I)预混合后，来自对称设置的烟气导管中的两股蒸汽烟气混合物进入撞击流相变室中，以10?20m/s的速率相向进入撞击流相变室的主体中，烟气与蒸汽混合物相互撞击，使细颗粒物粒度进一步增大；
[0015]3)湍流聚并，脱除大颗粒
[0016]经过步骤2)撞击流细颗粒团聚后，在撞击区后设置扰流柱，形成漩涡，增强颗粒的团聚效果;经团聚得到的大颗粒在离心作用下随气流流向撞击流相变室的出口，凝并长大的颗粒物再经高效除雾器脱除，由烟气出口排出。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0018]1.本实用新型工艺简单，易于操作。采用烟气混合管路，使烟气与水蒸气混合均匀，烟气导管中加入少量水蒸汽就可达到异质核化的过饱和度条件;采用对称分布来实现烟气对喷，颗粒团聚室内仅加入了一个扰流柱作为漩涡发生器，整体结构简单，运行阻力小。
[0019]2.由于采用撞击流技术，可有效解决水汽和含细颗粒物烟气混合不均匀的现象，避免不少水汽直接由烟气带走的问题；以及单独使用蒸汽相变团聚时，颗粒不易长大至常规除尘(除雾)技术可脱除粒径大小的问题。
[0020]3.本实用新型采用圆柱形扰流柱作为漩涡发生器，圆柱形结构运行阻力小，形成的漩涡可以增加颗粒在团聚室主体的停留时间，且增加颗粒碰撞概率，为颗粒团聚长大提供有利条件。
[0021 ] 4.利用过饱和水汽在细颗粒物表面核化凝结是促使细颗粒粒径增大的重要措施，特别适合于烟气水汽含量较高、烟温较低的团聚过程。本实用新型装置连接在脱硫装置之后，烟气经吸收处理、湿式洗涤除尘后，烟气相对湿度接近或达到饱和状态，烟温降低，在以上条件下，添加少量蒸汽即可达到蒸汽相变团聚所需要的过饱和度条件，减少混合室水蒸汽的添加量，减少能耗。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型燃煤锅炉烟气细颗粒物的脱除装置一种实施例的结构示意图；
[0023]图2是本实用新型装置中扰流柱位于撞击流相变室水平中心线3/8位置处的烟气与蒸汽混合物的速度矢量图；
[0024]图3是本实用新型中扰流柱位置相比于图2向流体上游移动得到的烟气与蒸汽混合物的速度矢量图；
[0025]图4是本实用新型中扰流柱位置相比于图2向流体下游移动得到的烟气与蒸汽混合物的速度矢量图；
[0026]图5是经过图2的装置团聚前后的粒径分布对比图。
[0027]图1中:I一烟气蒸汽引射器；2—撞击流相变室；3—高效除雾器；4一烟气出口；
11—烟气导管；12 —蒸汽添加喷嘴;21—扰流柱。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例及其附图进一步详细说明本实用新型，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。
[0029]本实用新型燃煤锅炉烟气细颗粒物的脱除装置(简称装置，参见图1)包括2n(ngI)个烟气蒸汽引射器1、撞击流相变室2和高效除雾器3，2n个烟气蒸汽引射器I沿撞击流相变室2的主体的中心呈中心对称布置，且位于撞击流相变室2的前部，在撞击流相变室2的出口处连接有高效除雾器3;所述烟气蒸汽引射器I包括烟气导管11和蒸汽添加喷嘴12，蒸汽添加喷嘴12设置在烟气导管11的入口处;所述撞击流相变室2的水平方向和竖直方向的长度比为1-1.6:1，撞击流相变室2内设置有扰流柱21，扰流柱作为漩涡发生器，撞击后的气流经过扰流柱后产生漩涡，增加颗粒的碰撞几率和在相变室内的停留时间，在高效除雾器3的尾部设有烟气出口 4。
[0030]本实用新型装置的进一步特征在于所述扰流柱21设置于撞击流相变室2的沿水平方向中心线5/16-5/8位置处，扰流柱的位置影响漩涡的位置、大小和数量，影响颗粒的团聚效果，经优化得到扰流柱的较佳位置，且在该位置处，扰流柱形成的漩涡能够比较均匀地布