[发明专利]燃煤烟气脱硫工艺中提高细颗粒物脱除的装置及方法

说明书

一、技术领域

本发明属于一种提高燃煤烟道气中细颗粒物脱除的技术，特别涉及一种燃煤 喷雾干燥和炉内喷钙尾部增湿活化烟气脱硫中应用蒸汽相变原理提高细颗粒物 脱除的装置及方法。

二、背景技术

可吸入颗粒物(PM₁₀)特别是空气动力学直径小于2.5μm的细颗粒物(PM_2.5) 污染已成为我国突出的大气环境问题，并日益引起世界各国的高度重视。主要原 因在于PM_2.5细颗粒物比表面积大，易富集各种重金属及化学致癌物质，而常规 除尘技术对其难以有效捕集，造成大量细颗粒物排入大气环境。如静电除尘装置 的总除尘效率虽可达99％以上，但对PM_2.5细颗粒物的脱除效率并不高，且随粒 径减小脱除效率显著下降。燃煤是细颗粒物的主要一次来源，且在今后相当长的 时期内，细颗粒物作为我国大气污染的首要污染物的基本状况不会改变。因此， 控制燃煤细颗粒物的污染是国家节能减排战略的重大需求。技术发展的主要途径 是通过物理或化学作用使细颗粒物长大成较大颗粒后加以清除，运用新颖合理的 技术措施提高现有燃煤烟气污染物控制装置对细颗粒物的脱除性能，是控制细颗 粒物的重要技术发展方向；其中，将蒸汽相变预处理技术与现有燃煤锅炉烟气脱 硫技术结合是最有可能实现工程应用的重要途径之一。蒸汽相变促使细颗粒物长 大的机理是：在过饱和水汽环境中，水汽以细颗粒物为凝结核发生相变，使颗粒 粒度增大、质量增加，并同时产生扩散泳和热泳的作用，促使细颗粒物迁移运动， 相互碰撞接触，进一步促使细颗粒凝并长大。为此，应用蒸汽相变预调节技术， 首先应建立过饱和水汽环境，但单纯依靠添加蒸汽使原始水汽含量低、烟温高的 燃煤烟气达到过饱和能耗过高，只有与烟气水汽含量较高、烟温较低的过程结合 才有实用价值。目前，燃煤电厂喷雾干燥、炉内喷钙尾部增湿活化烟气脱硫技术 已越来越成熟与普及，喷雾干燥烟气脱硫是利用喷雾干燥的原理，将Ca(OH)₂浆液雾化成细小雾滴喷入脱硫反应塔，与热烟气接触后，一方面Ca(OH)₂雾滴与 烟气中的SO₂发生反应生成亚硫酸钙达到脱硫目的；另一方面，烟气将热量传递 给浆液雾滴，使之不断蒸发干燥，同时烟气温度由140～160℃降至50～65℃，含 湿量显著增加，脱硫塔出口烟气相对湿度可达50～60％以上。炉内喷钙尾部增湿 活化烟气脱硫技术分两步进行，首先石灰石粉喷入炉膛尾部热烟气中，CaCO₃热解生成CaO与烟气中SO₂反应脱除部分SO₂；然后，烟气进入锅炉后部的增 湿活化器，通过在活化器内喷入雾化水，使尚未反应的CaO转变成具有较高反 应活性的Ca(OH)₂，继续与烟气中SO₂反应，完成脱硫全过程，同时烟气增湿降 温，从活化器出来的增湿后的烟气温度在55～60℃，相对湿度可达50～60％以上。 脱硫后的烟气均经电除尘器、烟气再热器、引风机进入烟囱排放；因此，对细颗 粒物的脱除效果取决于脱硫反应塔或活化器后续的静电除尘装置，捕集效率较 低，造成大量细颗粒物排入大气环境。

三、发明内容

发明目的：本发明针对燃煤烟气经喷雾干燥、炉内喷钙尾部增湿活化脱硫后 相对湿度较高的特点，提供一种应用蒸汽相变原理实现有效脱除SO₂的同时，促 使细颗粒物凝并长大并高效脱除的装置及方法。

技术方案：燃煤烟气脱硫工艺中提高细颗粒物脱除的装置，包括脱硫塔或增 湿活化器，以及与脱硫塔或增湿活化器依次管道连接的静电除尘器、烟气再热器 和引风机，该装置在静电除尘器与烟气再热器之间设有蒸汽相变室，所述蒸汽相 变室设有冲洗废液出口、烟气进口和烟气出口，所述烟气进口与静电除尘器出口 连接，烟气出口与烟气再热器连接，蒸汽相变室的烟气进口与烟气出口之间依次 设有蒸汽喷嘴、除雾器和冲洗水喷嘴，蒸汽相变室尺寸(体积)以烟气在相变室 中的停留时间不少于水汽在细颗粒表面核化凝结长大所需时间50～200ms确定。

燃煤烟气脱硫工艺中提高细颗粒物脱除的装置，所述蒸汽相变室内衬具有增 进相变效果和防腐双重功效的低表面能材料，所述材料为聚四氟乙烯、四氟乙烯 乙烯基醚共聚物或氟乙烯乙烯基醚共聚物涂料。

燃煤烟气脱硫工艺中提高细颗粒物脱除的装置，所述除雾器为丝网除雾器、 板波纹除雾器或旋流板除雾器。