[发明专利]基于多场促进的颗粒物凝并团聚强化装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于燃煤电厂等工业烟气净化领域，具体涉及一种基于多场促进的颗粒物凝并团聚强化装置及方法。

背景技术

随着工业的发展，我国目前面临的大气污染问题日益严重，其中颗粒物排放引起的雾霾现象引起了广泛重视，其浓度是重要的大气污染指标。燃煤电厂等工业排放源是我国细颗粒(PM_2.5)的主要来源之一，PM_2.5体积小、重量轻，会随着大气运动而不断扩散并长时间停留，对人类生活环境及身体健康造成持续影响，因此进一步加强燃煤电厂等工业源颗粒物尤其是细颗粒(PM_2.5)脱除刻不容缓。

静电除尘器是大气颗粒物治理的常用方法之一，它在燃煤电厂应用中的除尘效率可达99.99％，然而由于亚微米级颗粒荷电量与流体曳力相当，在电场中的迁移速率低，对亚微米级的颗粒脱除效果却不够理想。颗粒在运动和碰撞的过程中会由于颗粒之间的粘性力(电场力、范德华力、液桥力等)作用而发生凝并和团聚，附着在大颗粒上的小颗粒迁移速率和脱除效果都会明显提高。因此，凝并后的小粒径颗粒数目浓度降低，颗粒平均粒径增大。布置在静电除尘设备上游的颗粒物凝并团聚装置，使亚微米级小颗粒产生团聚并附着在大颗粒上，可有效提高颗粒在颗粒捕集装置中的运动速率和脱除效果。

目前针对颗粒凝并团聚技术，有利用带不同电荷的颗粒之间吸引力碰撞产生的电凝并、利用不同尺寸颗粒在声波中震动碰撞产生的声凝并、以及利用化学团聚剂喷射于烟气中吸收颗粒并增加颗粒间粘性的化学团聚等方法，然而这些方法单独作用时效果不够理想。本发明在传统电凝并的基础上，结合相变凝结和喷雾增湿长大，同时利用电除尘器中离子风对流场的作用提高颗粒碰撞凝并概率，在同一设备中综合电场力、液桥力、范德华力等粘性力等多场作用强化颗粒凝并团聚效果，使颗粒平均粒径明显增大，是进一步提高除尘设备的脱除效果，降低烟气中颗粒物排放浓度的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多场作用强化颗粒凝并团聚的装置和方法，该装置能够有效降低PM_1.0(直径在1.0μm以下的颗粒)的数目浓度40～50％，提高颗粒平均直径30～45％以上，从而提升传统除尘设备的颗粒物脱除效率，实现多场凝并装置与除尘设备联用颗粒排放浓度降低至1mg/m³以下。

为了实现上述功能，本发明采用的技术方案为：

一种基于多场促进的颗粒物凝并团聚强化装置，所述装置包括凝聚器，沿凝聚器进口至凝聚器出口方向，所述凝聚器内顺次设置有换热降温冷凝器、离子风协助的孔板式电凝并系统和凝并混合器，所述离子风协助的孔板式电凝并系统包括阳极、孔板式极板和阴极，所述阳极、孔板式极板和阴极均平行于烟气流向设置，阳极和阴极分别设置在两个相邻的孔板式极板之间，且阳极和阴极之间至少有一个孔板式极板，所述阳极与正电源相连，阴极与负电源相连；所述凝聚器内还设有喷雾增湿器，所述喷雾增湿器设置在离子风协助的孔板式电凝并系统之前或之后；所述喷雾增湿器包括若干喷嘴，所述喷嘴平行于烟气流向，且并排设置在凝聚器内，所述喷嘴与液滴发生装置相连通。

作为优选，沿垂直于烟气流向的方向，阳极、孔板式极板和阴极并排布置。

作为优选，所述孔板式极板开孔率为10％～20％。孔板开孔率20％以上会对不同通道间的放电及流场稳定性产生影响。

作为优选，凝并凝聚器出口与电除尘器进口相连通。

作为优选，凝并混合器采用30～60°对角倾斜式叶片，所述喷嘴采用双流体喷嘴。采用30～60°对角倾斜式叶片，使烟气产生旋流，促进不同通道颗粒的混合与碰撞；采用双流体喷嘴向烟气中喷射雾滴，在冷凝的基础上进一步增加烟气中的湿度，促进颗粒表面形成液膜，进一步提高颗粒荷电量，并可增加颗粒间毛细作用产生的液桥力，从而大大增加颗粒间粘性力，促进颗粒团聚。此外，通过控制喷嘴布置、流量控制，防止烟道中结垢。

凝并混合器叶片可采用不锈钢或PVC材质，使其具有坚固耐磨防腐蚀性。颗粒在凝并混合器中进行充分混合后进一步电凝并、团聚长大，有利于进入静电除尘器后脱除效率的提高。

本发明喷雾增湿器可选择脱硫废水、化学添加剂等，利用液桥力及化学键的作用增加颗粒间粘性力，强化颗粒凝并团聚效果，且实现脱硫废水、SO₃等污染物协同脱除。

作为优选，所述正电源为基波叠加脉冲正电源或高频电源正电源，负电源为基波叠加脉冲负电源或高频电源负电源；阴极采用不锈钢材质，采用鱼骨线或芒刺线。