[发明专利]一种基于水汽荷电相变的除尘预处理装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于水汽荷电相变的除尘预处理装置，包括除尘预处理塔，其底部设有气流进口，顶部设有气流出口，气流进出口的中心线与除尘预处理塔的中心线重合；在气流进口与气流出口之间、除尘预处理塔的内部由下至上分为异相水汽凝结室和颗粒聚并区，异相水汽凝结室通过中间绝缘挡板分为正、负电水汽凝结室；除尘预处理塔的外部左右两侧设有水蒸汽荷电系统，水蒸汽荷电系统包括高压电源、蒸汽产生装置、水蒸汽荷电腔及蒸汽喷嘴，高压电源和蒸汽产生装置分别与水蒸汽荷电腔连接，水蒸汽荷电腔通过蒸汽喷嘴与正负电水汽凝结室连接。本发明利用水汽荷电相变促使气体中的细颗粒长大至传统除尘设备有效脱除粒径，有效提高了预除尘效率。

技术领域

本发明涉及除尘预处理装置及方法，尤其涉及一种基于水汽荷电相变的除尘预处理装置及方法。

背景技术

中国能源的来源主要以燃煤为主，在充分利用其热能的同时也向大气中排放了大量的污染物。尽管在燃烧装置后加装了尾气处理装置，但是细颗粒物(指PM2.5，即空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)仍然难以完全去除。细颗粒物的大量排放不但造成了空气质量的日益恶化，而且给人类带来各种心肺疾病，严重危害了人类生存环境。因此，有效脱除燃煤尾气中存在的PM2.5已经成为当前大气环境治理中需要解决的重要技术问题。

据统计，现有的除尘设备可以除去燃煤尾气中99％以上的颗粒物，但是对于PM2.5的脱除效率仅为25％左右。对于提高PM2.5的脱除效率，目前主要采用在现有除尘装置前安装除尘预处理系统。目前常有的除尘预处理装置主要包括：电聚并、磁场聚并、声聚并、化学团聚以及水汽相变长大等。其中，水汽相变促使细颗粒长大是被认为最具有前景的除尘预处理技术之一。水汽相变促使细颗粒长大的原理是，水汽过饱和的条件下，细颗粒物作为核化凝结的中心，水汽在细颗粒物表面形成晶胚，并进一步长大成为含尘液滴。研究表明水汽相变可以促使大部分细颗粒物长大，但仍有将近30％细颗粒物在预处理装置中难以长大到被后续装置脱除的尺寸。这与颗粒的性质、水汽的过饱和程度、颗粒的驻留时间等都紧密相关。如何在有限的驻留时间内，实现更多的颗粒物长大，实现颗粒物长得更大，是亟需解决的问题，单纯地通过水汽核化凝结显然难以实现所有细颗粒物的脱除。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于水汽荷电相变的除尘预处理装置，该装置利用水汽荷电相变促使气体中的细颗粒长大至传统除尘设备有效脱除粒径，有效提高了预除尘效率。本发明的另一目的是提供基于该装置的除尘预处理方法。

技术方案：本发明所述的一种基于水汽荷电相变的除尘预处理装置，包括一竖直放置的除尘预处理塔，所述除尘预处理塔的底部设有气流进口，其顶部设有气流出口，所述气流进出口的中心线与除尘预处理塔的中心线重合；在所述气流进口与气流出口之间、除尘预处理塔的内部由下至上分为异相水汽凝结室和颗粒聚并区，所述异相水汽凝结室通过中间绝缘挡板分为正电水汽凝结室和负电水汽凝结室；所述除尘预处理塔的外部左右两侧分别设有水蒸汽荷电系统，所述水蒸汽荷电系统包括高压电源、蒸汽产生装置、水蒸汽荷电腔及蒸汽喷嘴，所述高压电源和蒸汽产生装置分别与水蒸汽荷电腔连接，所述水蒸汽荷电腔分别通过蒸汽喷嘴与正负电水汽凝结室连接。

优选的，所述水蒸汽荷电腔的腔内设有放电电极和接地电极，所述放电电极为芒刺电极，且与所述水蒸汽荷电腔绝缘，所述接地电极与所述水蒸汽荷电腔、蒸汽喷嘴均绝缘；所述放电电极通过导线与高压电源连接，所述接地电极通过导线接地或连接在除尘预处理塔的外部。

优选的，为了保证产生稳定的荷电效果，芒刺电极必须获得足够的电压，因此所述高压电源提供的电压控制在起晕电压以上。

优选的，所述蒸汽喷嘴的中线垂直于除尘预处理塔的中心线，所述蒸汽喷嘴具有流线型结构。

优选的，所述蒸汽产生装置通过水蒸汽输入管与水蒸汽荷电腔连接。

优选的，所述水蒸汽输入管上还设有用于测量水蒸汽流量的流量计。