[发明专利]协同脱除烟气烟尘的冷凝相变型湿法脱硫系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及烟气中烟尘脱除技术，特别是涉及一种协同脱除烟气烟尘的冷凝相变型湿法脱硫系统及其方法。

背景技术

随着国家对环境保护越来越重视，微细颗粒物、SO₃酸雾、重金属(如汞)等以气溶胶形式存在的污染物的减排已被提到了议事日程，国家新的《环境空气质量标准》对原有排放标准要求大幅提高，同时将汞、PM2.5纳入环境空气质量标准。2013年1月28日，中国气象局首次将反映空气质量的PM2.5浓度与大气能见度、相对湿度等气象要素并列为预警分级的重要指标。

目前，燃煤电厂的烟气脱硫技术绝大部分采用湿法烟气脱硫技术，如何有效地减轻微细颗粒物、气溶胶，以及有效地减轻湿法脱硫净化所不能避免的石膏细颗粒(即“石膏雨”)及SO₃对环境的影响，有效地降低PM2.5细微颗粒物、重金属离子对人体健康带来的危害，已成为当今大气污染物治理行业的当务之急。

燃煤是引起我国大气环境中烟尘含量增加的主要原因。因此控制燃煤烟尘排放是迫切需要解决的关键问题。新的空气质量标准出台后，传统的烟气治理设备不能达到理想的治理效果。

1976年，美国Colorado矿业学校的斯考温格德和布朗在一份研究报告中提出，采用微细的水雾捕尘能解决呼吸性煤尘的除尘问题。文章指出，人们早就认识到，一般的喷雾对除呼吸性粉尘效果不佳是因为水雾的粒径太大(粒径200-600μm)。从空气动力学原理来说，更细的、与尘粒径相近的水雾更能有效地从气流中除去粉尘。因此，人们不断在改进喷雾器的结构，使水雾喷得更细。但是，随着水雾越来越细，担心水雾在捕捉到粉尘之前就会在相对湿度不到10％的空间迅速蒸发掉，从而阻止了人们对喷雾器的进一步研究。斯考温格德和布朗经过研究后提出了新见解，认为当水雾蒸发为蒸汽后就进入了云物理学范畴，这时另一种机理—冷凝核化的机理将起重要的作用，这就是当水雾不断大量蒸发，空气中湿度会迅速饱和，饱和后的水汽会直接在尘粒上凝聚，使粒径不断增大。虽然增大的速度与尘的亲水性温度、电荷等等因素有关，但是，这种增大不需要太多，只要到10～20μm就会落下或轻易地被一般水雾除去，显现出对控制微细的呼吸性粉尘的良好效果。

目前，烟气湿法脱硫技术已越来越成熟和普及，在脱硫塔内高温烟气与脱硫液相接触，发生强烈的传热传质过程，高温烟气使部分脱硫吸收液汽化，烟气相对湿度增大，烟温降低并可接近饱和状态，但是现有烟气湿法脱硫技术中，达不到饱和，因此没有水汽在尘粒上的凝聚，所以现有湿法烟气脱硫技术虽可有效脱除SO₂和粗粉尘，但对呼吸性粉尘的捕集效率很低，造成大量呼吸性粉尘排入大气环境。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种协同脱除烟气烟尘的冷凝相变型湿法脱硫系统及方法，用于解决现有技术中无法在脱硫过程中去除烟气中的呼吸性粉尘的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种协同脱除烟气烟尘的冷凝相变型湿法脱硫系统，其包括湿式脱硫塔以及置于湿式脱硫塔外部的冷却器，所述湿式脱硫塔底部设有吸收剂浆液池，湿式脱硫塔上部由下而上设置多层喷淋机构，喷淋机构的上方设有除雾器，其中顶部的至少一层喷淋机构构成相变凝结除尘区，所述冷却器的进口与所述吸收剂浆液池连通，冷却器的出口与所述喷淋机构相连，在吸收剂浆液池上方喷淋机构下方的湿式脱硫塔的塔壁上设有连接烟气进管的进口，湿式脱硫塔的最顶端连接烟气出管，在除雾器下方、烟气进管上方的湿式脱硫塔内部区域为相变凝结除尘层。

优选的，还包括置于所述湿式脱硫塔外部的吸收剂制备系统，所述吸收剂制备系统与所述吸收剂浆液池相连。

优选的，还包括置于所述湿式脱硫塔外部的吸收剂制备系统，所述吸收剂制备系统与位于下方的一层或多层所述喷淋机构相连。

优选的，还包括设在所述烟气进管和所述烟气出管上的烟气换热器或者烟气再热器。

本发明还提供一种能脱除烟气烟尘的冷凝相变型湿法脱硫方法，其包括以下步骤：

1)喷淋增湿脱硫过程：吸收剂浆液经过湿式脱硫塔外的冷却器降温变为低温浆液，然后经由多层喷淋机构喷出；烟气经烟气进管进入湿式脱硫塔，烟气上升过程中与由喷淋机构喷出的低温浆液接触，实现喷淋脱硫，烟气湿度迅速增大，而且烟温降低；

2)饱和过程：烟气继续上升进一步吸水，烟气湿度进一步增大，烟温进一步降低，并且达到相应温度下的饱和状态；