[实用新型]一种用于燃煤飞灰微珠高效脱除的表面凝膜装置

说明书

一、技术领域

本实用新型属于大气污染物治理领域，特别是涉及一种用于燃煤飞灰玻璃微珠细颗粒物高效脱除的表面凝膜装置。

二、背景技术

目前国内热电厂大多采用燃煤机组，由于国家对大气污染物治理要求越来越严，燃煤机组在保证煤机发电成本低、热效率高的前提下，促进燃煤各项排放指标逐步向燃机靠拢成为环保治理发展的趋势。然而，要达到燃煤机组超净排放指标的要求，其主要的难点之一在于对烟尘中细颗粒物排放控制。目前燃煤电站静电除尘器(ESP)出口，排出的细颗粒物粒径在0.1～3μm之间，其中粒径小于2.5μm的玻璃微珠类微细颗粒占逃逸颗粒总数的90％以上，其原因归结于锅炉炉型、燃烧方式、炉温以及煤的化学组成等因素，就燃煤锅炉电除尘器后排出的漂珠而言，其质量浓度介于3～20mg/m³，成份以SiO₂和Al₂O₃为主，具有颗粒细小、表面光滑疏水、电绝缘强度高、阻燃、耐温隔热等特点，但因其比电阻高(100～120℃，比电阻值为5×10¹¹～10¹²Ω·cm)，荷电性能差，常规电除尘技术对其脱除效率非常有限。换言之，对于采用磨细煤粉和低氮燃烧方式的燃煤锅炉，仅因微珠自身的贡献，采用传统的除尘技术手段实现燃煤烟尘＜4.5mg/m³排放目标的可能性极小。因此，燃煤电站飞灰微珠的深度排放控制是实现燃煤机组达到燃机烟尘排放标准的关键。

相关研究表明：将燃煤微珠表面金属化或化学镀膜后，可将燃煤飞灰微珠用于航空、航天、建筑材料、车辆、兵器等领域，表面改性后的微珠且具有密度小、导电性能良好等优点。更进一步，在冷凝条件下一些超疏水材料表面(如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅片、玻璃等)，冷凝液滴渗入表面的均匀性差异均会直接对疏水特性改变的程度和均匀性产生影响，从此意义上分析，对于荷电能力较差导致脱除效率低的微珠而言，若采用合适的表面凝膜工艺，其比电阻数值势必呈现数量积的下降，在静电场存在的条件下有利于被荷电和捕集，而这将对燃煤烟尘实现超净排放具有重大的意义。

三、发明内容

本实用新型以燃煤烟尘微珠的物化特性为基础，对于燃煤飞灰粒径<1μm微珠，其存在于燃煤烟气中的颗粒形态近于球形，具有粒径小、中空薄壁结构，呈现的比表面积较大(>10⁵cm²/g)，具有高吸附性、高粘附性以及高表面能等特点。本实用新型针对上述微珠的主要物化特性，提出了一种用于燃煤飞灰高效脱除的微珠表面凝膜工艺，并设计与之相应的凝膜装置。本实用新型采用特定的高温液滴发生方法，通过控制雾化颗粒凝结速度与液滴停留时间，诱导微珠外表面、表面微凸起内以及微珠内表面发生核凝结，实现微珠比电阻的降低，然后被静电除尘器高效捕集

本实用新型是通过如下方式实现：

1、一种用于燃煤飞灰微珠高效脱除的表面凝膜工艺，其特征在于该工艺：

(1)利用超声波将高温水雾化为10～20μm单分散液滴颗粒物，提升烟气的饱和度至超饱和状态饱和度，饱和度SR>1.3；

(2)液滴控制为80～90℃，与脱硫烟气产生30～40℃的温差；

(3)雾化液滴经雾化头尾部拉法尔扩散管加速后，高速错流混入燃煤烟气，使液滴与微珠以及微珠间的碰撞、凝聚、吸附，微珠物长大；

(4)在超饱和状态下，控制烟气管道外冷凝套管内液体的温度(20℃)，使烟气降温1～5℃，利用微珠表面高吸附性能，烟气中的水蒸气被吸附在微珠外表面，以微珠物表面微凸起为核，快速形成“珠”状凝结，使微珠比电阻下降1～2个数量积；

(5)雾化液滴进入电除尘器前，在烟气中的停留时间控制在300ms～1s，然后随烟气进入静电除尘器