本发明属于基于水汽相变促进烟气细颗粒物长大技术研究领域，特别涉及一种基于水汽相变强化细颗粒长大的装置。
背景技术：
细颗粒物PM2.5污染已成为突出的大气环境问题，PM2.5不仅能通过呼吸系统进入人体，沉积在肺部对人体健康造成严重危害，也是导致大气能见度降低、光化学烟雾等环境问题的重要因素之一。然而常规除尘技术对PM2.5的捕集效率很低，数量上，占有飞灰数量90％以上的细颗粒因不能有效脱除而直接排入大气。目前对PM2.5排放处理方式主要是采取在除尘器或洗涤器前设置预处理设施，使其通过物理或化学作用长大成较大颗粒后再加以脱除，其中利用水汽相变促进细颗粒物长大成为脱除PM2.5预处理技术的重要研究路线之一。应用水汽相变促使细颗粒物长大机理是：在过饱和环境中，水蒸汽以细颗粒为核心形成胚胎液滴，并在胚胎液滴进一步凝结长大成更大的含尘液滴。但研究表明，对于0.1-1um的细颗粒在常规的过饱和条件下很难被激活长大，而且相对大粒径的细颗粒和小粒径的颗粒之间还存在水汽竞争的问题，这使得小颗粒的水汽长大条件更为困难。而且单纯的提高过饱和度激活水汽在小粒径颗粒表面的凝结长大能耗是很大的。
技术实现要素：
本发明为解决水汽相变促进细颗粒物长大过程中小粒径范围颗粒因过饱和度不够和大颗粒与其争夺水汽而使得小颗粒长大受阻的问题，提出一种基于水汽相变强化细颗粒长大的装置。
本发明采用的技术方案为：一种基于水汽相变强化细颗粒长大的装置，包括一级水汽相变室，双极荷电区，大颗粒收集区，二级水汽相变与凝并室；
所述一级水汽相变室底部设有烟气进口一，烟气进口一的上方设有布风板一；一级水汽相变室的上部设有喷淋装置一，喷淋装置一与进水阀门一连接；一级水汽相变室的顶部设有烟气出口一；
所述烟气出口一通过布风板二与双极荷电区连接，双极荷电区与大颗粒收集区连接；所述双极荷电区的上端和下端设有相互分离的阴阳两级电极荷电区；所述大颗粒收集区设有相互分离的颗粒收集极板；
所述二级水汽相变与凝并室的侧面设有烟气进口二，烟气进口二与大颗粒收集区连接，烟气进口二的上方设有布风板三；二级水汽相变与凝并室上部设有喷淋装置二，喷淋装置二与进水阀门二连接；二级水汽相变与凝并室顶部设有烟气出口二，二级水汽相变与凝并室侧壁设有电极板，二级水汽相变与凝并室底部设有排水阀门；
所述布风板一、布风板二和布风板三的横截面积分别与一级水汽相变室横截面积、双极荷电区入口横截面积、二级水汽相变与凝并室横截面积相同。
本发明所采用的烟气的性质为高温高湿或低温高湿含尘气体。
作为优选，一级水汽相变室、二级水汽相变与凝并室的形状为圆柱体。
作为优选，一级水汽相变室、二级水汽相变与凝并室外层均采用良好的保温绝热材料，保证不与外界发生热量交换。
作为优选，所述喷淋装置一所产生的雾滴粒径范围为1-5um，所述喷淋装置二所产生的雾滴粒径范围为0.05-2um。
有益效果：本发明提供的一种基于水汽相变强化细颗粒长大的装置可以针对不同的粒径范围的细颗粒分级采用不同的过饱和和度和方式促进其长大，一定程度上降低了大粒径颗粒对小粒径颗粒的水汽争夺，同是采用对小颗粒荷电增加极性，有利于水汽在小颗粒表面的凝结长大；并且还采用水汽相变耦合电凝并方式联合促进小粒径细颗粒的长大，降低水汽能耗。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种基于水汽相变强化细颗粒长大的装置，包括一级水汽相变室1，双极荷电区8，大颗粒收集区9，二级水汽相变与凝并室10；
所述一级水汽相变室1底部设有烟气进口一2，烟气进口一2的上方设有布风板一3；一级水汽相变室1的上部设有喷淋装置一5，喷淋装置一5与进水阀门一4连接；一级水汽相变室1的顶部设有烟气出口一6；所述烟气出口一6通过布风板二7与双极荷电区8连接，双极荷电区8与大颗粒收集区9连接；所述双极荷电区8的上端和下端设有相互分离的阴阳两级电极荷电区；所述大颗粒收集区9设有相互分离的颗粒收集极板；所述二级水汽相变与凝并室10的侧面设有烟气进口二11，烟气进口二11与大颗粒收集区9连接，烟气进口二11的上方设有布风板三12；二级水汽相变与凝并室10上部设有喷淋装置二14，喷淋装置二14与进水阀门二13连接；二级水汽相变与凝并室10顶部设有烟气出口二15，二级水汽相变与凝并室10侧壁设有电极板，二级水汽相变与凝并室10底部设有排水阀门16；所述布风板一3、布风板二7和布风板三12的横截面积分别与一级水汽相变室1横截面积、双极荷电区8入口横截面积、二级水汽相变与凝并室9横截面积相同。
所述一级水汽相变室1和二级水汽相变与凝并室10的形状为圆柱体；所述一级水汽相变室1和二级水汽相变与凝并室10外层均采用良好的保温绝热材料，保证不与外界发生热量交换；所述一级水汽相变室1的喷淋装置一5所产生的雾滴粒径范围为1-5um；所述二级水汽相变与凝并室10的喷淋装置二14所产生的雾滴粒径范围为0.05-2um。
以高温高湿烟气为例，利用本发明装置说明强化细颗粒长大的方法。烟气从烟气进口一2进入一级水汽相变室1，打开进水阀门一4向喷淋装置一5通入低于烟气温度的冷水，高温烟气迅速向低温小雾滴传热，烟气迅速冷却达到过饱和(过饱和度：1.1-2)；一方面，水汽在颗粒表面凝结促进细颗粒长大，另一方面，由于小雾滴的粒径与细颗粒粒径大小相近，增强了与细颗粒之间的碰并作用也能促进细颗粒的长大。
随后烟气经烟气出口一6进入到双极荷电区8，烟气均匀到进入到双极荷电区8的阴阳两级电极荷电区，分别使经过一级水汽相变室1长大的颗粒群带负电和正电；随即，附上电荷的颗粒群进入到大颗粒收集区9，颗粒群中较大的颗粒分别牵引到收尘板上沉积下来，对于小粒径范围的颗粒仍无法捕集。
含有小粒径范围的颗粒的烟气通过烟气入口二11进入到二级水汽相变与凝并室10，打开进水阀门二13向喷淋装置二14通入高温热水或蒸汽，冷却后的烟气与高温热水或蒸汽传热传质，继续向气相补给水蒸气分子，使烟气进一步达到过饱和(过饱和度：2-4)；同时向二级水汽相变与凝并室10侧壁的电极板通入直流电源，使带有正负电荷的小粒径颗粒发生电凝并；一方面，小粒径颗粒表面带电增强了表面极性更加有利于水汽在其表面的凝结长大；另一方面电凝并促进了小粒径颗粒的碰并作用促进小粒径颗粒间的团聚使粒径增加，根据开尔文方程，粒径越小的颗粒长大所需过饱和度越大，如此便可减小喷入热水或蒸汽的量，二级水汽相变与凝并室10的过饱和度不需要太高；小粒径颗粒在二级水汽相变与凝并室10便可强化长大成可脱除的粒径范围的颗粒。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。