专利名称：一种水汽相变凝结促进pm2.5细颗粒物脱除的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于脱除烟气中细颗粒物的技术领域，特别涉及一种通过水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置。
背景技术：
PM2.5指的是空气动力学直径小于2.5m的细颗粒，虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。已经证明，PM2.5是造成雾霾天气的重要原因。研究发现凡是遇到灰霾天气，病人的门诊数就增加10%到15%，钟南山院士表示PM2.5会通过呼吸道到达人的肺部，诱发肺部硬化、哮喘和支气管炎，甚至导致心血管疾病。更重要的是由于PM2.5中吸附了很多有害和有毒物质，通过肺泡进入血液，直接损害人体健康。而且由于PM2.5中的粒子很小，表面积大，吸附的有害物质多，对人体健康的危害非常严重。流行病学和毒理学的研究都证实PM2.5对人体健康的影响是非常明显的，已经有科学数据证明，PM2.5与肺癌、哮喘等疾病的发生密切相关。造成大气中PM2.5细颗粒物污染的主要原因是中国能源以煤炭为主，煤炭燃烧直接排出大量粒径较小的一次颗粒。所以如何高效，低能耗的脱除PM2.5的任务迫在眉睫。国内外很多研究表明蒸汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物的脱除是最有效的方式之一，然而现有利用蒸汽相变促进PM2.5的装置的脱除效果并不理想，并且耗费的蒸汽量较大。所以需要一种新的脱除装置 来提高利用蒸汽相变促进PM2.5脱除的效率。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种效率高的水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置。技术方案:本发明提供一种水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置，包括一组依次连接的脱除塔，所述脱除塔底部设有烟气入口、顶部设有烟气出口、侧壁设有蒸汽入口。作为优选，所述一组脱除塔的数量为两个，分别为第一脱除塔和第二脱除塔，所述第一脱除塔的烟气出口和第二脱除塔的烟气入口连接，每个脱除塔底部设有烟气入口、顶部设有烟气出口、侧壁设有蒸汽入口。作为进一步改进，每个脱除塔上蒸汽入口的数量为两个，相对设于脱除塔的侧壁上。作为进一步改进，蒸汽入口上设有阀门，以便于控制蒸汽的添加量。有益效果:本发明提供的水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置结构简单、成本低廉，通过设置一组依次连接的脱除塔，有效的控制脱除塔的过饱和度，从而逐步脱除气体中PM2.5细颗粒物，效率高、能耗低。
图1为本发明水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置的结构示意图。图2是第一脱除塔剖面图。图3是细颗粒物与蒸汽凝结之后的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置作出进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置，见图1和图2，包括互相连接的第一脱除塔I和第二脱除塔2 ;每个脱除塔底部均设有烟气入口(11，21)、顶部设有烟气出口(12，22)，每个脱除塔的侧壁上分别相对设有两个蒸汽入口( 13，23);每个脱除塔底部均设有烟气入口( 11，21 )、顶部设有烟气出口( 12，22)，每个脱除塔的侧壁上分别相对设有两个蒸汽入口(13，23);所述第一脱除塔I的烟气出口 12和第二脱除塔2的烟气入口 11连接；蒸汽入口上设有阀门。根据Fletcher异质成核理论和Kelvin方程可以计算出在一定的压力和温度下水汽在细颗粒表面凝结所需的非均相凝结临界饱和度和同相凝结临界饱和度Srah°m。提高饱和度可以提高非均相凝结的速率，但过高的饱和度则会引起水汽与水汽之间的同相凝结的速率，耗费更多的蒸汽量。本发明则有效的避免了这个问题。烟气在第一脱除塔I中进入较弱的过饱和环境(饱和度为SrahrtCSc^m)发生异相凝结；然后在第二脱除塔2中进入较强的过饱和环境(饱和度为S2>Srah°m)，发生同相凝结。其中，S1为第一脱除塔I内的饱和度，S2为第二脱除 塔2内的饱和度，Scrhet为一定的压力和温度下水汽在细颗粒表面凝结所需的非均相凝结临界饱和度，Scrhom 一定的压力和温度下水汽的同相凝结临界饱和度。具体而言，该装置在使用时，工厂(电厂)排放出来的烟气进入第一脱除塔1，第一脱除塔I的一对对冲的蒸汽入口 13中的蒸汽从两边进入塔内，在第一脱除塔I内构建饱和度为SrahYS1Gc^m的过饱和环境，蒸汽以烟气中的PM2.5细颗粒物为核心在其表面进行非均相相变凝结，形成外表有水壳包裹的细颗粒物水混合物(见图3)。在第一脱除塔I的顶部一部分PM2.5细颗粒物已经达到了传统除尘设备可以脱除的粒径范围，但是还有一部分细颗粒仍然比较小，需要进一步的增大其颗粒直径，而这些颗粒的表面都有水相的存在。将通过第一脱除塔I内的气体通入第二脱除塔2，第二脱除塔2的一对对冲的蒸汽入口 23中的蒸汽从两边进入塔内，进入的蒸汽量将会比进入第一脱除塔I的蒸汽量要多，也有利于蒸汽与烟气的充分接触，在第二脱除塔2内构建饱和度为S2>Srah°m的过饱和环境，构建一个比第一脱除塔I过饱和度大的环境是为了使在第一脱除塔I中进行了非均相相变但是颗粒直径并为达到传统除尘设备脱除范围的颗粒在该环境下进行均相相变从而增大其直径，最后通往传统除尘设备进行脱除；也就是说，第一脱除塔I的过饱和度低于第二脱除塔2，第一脱除塔的过饱和度在Sjrt和Srah°m之间，第二脱除塔2的过饱和度在Srah°m以上。采用对冲方式通入蒸汽，会在塔内构建一个两边平衡的过饱和环境，提高蒸汽与烟气的凝结机会，从而减少蒸汽的用量。本发明蒸汽的饱和度选择范围为1.1<S1<2.5，S2>2.5。
权利要求
1.一种水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置，其特征在于:包括一组依次连接的脱除塔，每个脱除塔底部设有烟气入口、顶部设有烟气出口、侧壁设有蒸汽入口。
2.根据权利要求2所述的一种水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置，其特征在于:所述一组脱除塔的数量为两个，分别为第一脱除塔(I)和第二脱除塔(2)，每个脱除塔底部设有烟气入口、顶部设有烟气出口、侧壁设有蒸汽入口，所述第一脱除塔(I)的烟气出口和第二脱除塔(2)的烟气入口连接。
3.根据权利要求3所述的一种水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置，其特征在于:每个脱除塔上蒸汽入口的数量为两个，相对设于脱除塔的侧壁上部。
4.根据权利要求3所述的一种水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置，其特征在于:蒸汽入口上设有 阀门。
全文摘要
本发明提供一种水汽相变凝结促进PM2.5细颗粒物脱除的装置，包括一组依次连接的脱除塔，所述脱除塔底部设有烟气入口、顶部设有烟气出口、侧壁设有蒸汽入口。该装置结构简单、成本低廉，通过设置一组依次连接的脱除塔，有效的控制脱除塔的过饱和度，从而逐步脱除气体中PM2.5细颗粒物，效率高、能耗低。
文档编号B01D47/12GK103230717SQ20131015055
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月26日 优先权日2013年4月26日
发明者张军, 徐俊超, 盛昌栋, 周璐璐 申请人:东南大学