一种化学团聚联合声波团聚去除燃煤烟气细小颗粒物的方法与流程

本发明属于火电厂燃煤颗粒物去除技术领域，特别是涉及一种化学团聚联合声波团聚去除燃煤烟气细小颗粒物的方法。

背景技术：

2015年4月，国家出台了《水污染防治行动计划》力求全面控制水污染物排放，将水环境保护上升到了国家战略层面。燃煤电厂一直以来都是我国工业用水大户，电厂废水零排放是必然趋势，而纵观当前国内火电厂的废水处理现状，能实现废水“零排放”的电厂并不乐观。

传统的方法将废水进行中和、沉降、絮凝、浓缩和澄清等程序进行处理。处理方式比较简单，一般为加药沉淀处理后直接排放，废水中含大量溶解性盐类直接排入地表水，严重影响水体质量。使得水体含盐量增高、淡水生物种群死亡、土地盐碱化等生化池内微生物大量死亡，出水水质恶化。同时，pm2.5污染已经成为我国突出的大气环境问题，导致大气能见度低、灰霾天气，同时也是全球气候变化等重大环境问题的主要因素，pm2.5主要来源于燃煤排放。目前工业上常用的除尘设备主要有旋风分离器、静电除尘器、布袋除尘器和湿式洗涤器等。这些设备具有较高的总除尘效率，如静电除尘器可以达到99％以上，但是它们有共同的缺陷，即对粒径较大的颗粒的脱除效率很高，而对微米或亚微米级颗粒脱除效率很低。因此，这些除尘设备对pm10特别是对pm2.5的捕集效率很低。传统的除尘方法难以控制超细颗粒物的排放，但在传统除尘器前设置预处理阶段，使超细颗粒物通过物理或化学的作用团聚成较大的颗粒后再加以清除已成为除尘技术发展的一种趋势。

声波团聚作为一种有效的预处理技术，指粒径不同的细颗粒物在高强度声场作用下发生相对运动，进而提高它们的碰撞团聚效率，从而减少细颗粒物的浓度。大量实验研究表明，在现有声源条件下采用单一的声波团聚技术对细颗粒物的清除效率较低，且能耗较大.因此，有必要进一步探索开发高效、节能、环保型细颗粒脱除技术。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，目前，国内外学者进行了大量的实验研究，结果表明，废水经过处理后加入高聚物凝结剂可以成为有效的化学团聚剂，声波团聚联合其他除尘技术的细颗粒团聚效果显著高于单一声波团聚效果。声波团聚联合其他除尘技术中较常见的技术主要包括种子颗粒联合声波团聚技术、喷雾联合声波团聚技术、相变联合声波团聚技术。本发明在深入研究化学团聚联合声波团聚技术的基础上，将简单处理后的废水作为团聚剂来使用，如此不仅实现废水零排放，同时显著提高燃煤细小颗粒物的团聚效果，从而进行去除。

本发明采用的技术方案是：将废水进行中和，沉淀处理后的上清液加入高聚物凝结剂配置成化学团聚剂，同时将声波团聚和化学团聚技术进行耦合，在除尘器之前的尾部烟道中，将团聚剂进行雾化喷入烟道中，同时加入声场，其作用效果除了发挥各自的团聚作用以外，同时声波加剧了化学团聚过程中的碰撞概率、速率，团聚剂增强了声波团聚中大、小颗粒之间结合的强度，避免了破碎，长大后的颗粒作为种子颗粒与原烟气中的细颗粒，在声场中产生“双模态团聚”效应，又促进了细颗粒的碰撞团聚。

本发明的创新点主要有两点：

1)燃煤锅炉除尘器之前的温度在125-130℃，利用余温能源的同时降低了烟尘比电阻，浓缩后的物质经除尘装置捕集后进入灰库，进而实现废水“零排放”，废水蒸汽不会对烟道和电除尘器产生腐蚀。

2)通过化学团聚联合声波团聚技术，声波增强了颗粒间的碰撞概率和速率，同时化学团聚剂增强了声波团聚中大、小颗粒之间结合的强度，避免了破碎，长大后的颗粒作为种子颗粒与原烟气中的细颗粒，在声场中产生“双模态团聚”效应，又促进了细颗粒的碰撞团聚。

本发明的具体技术方案是，一种化学团聚联合声波团聚去除燃煤烟气细小颗粒物的方法，包括以下步骤：

1)将脱硫脱硝后的废水引入沉淀池中，经过絮凝沉淀后，取上清液引入团聚剂添加池中；

2)在团聚池中，添加表面活性剂和高聚物凝结剂，充分搅拌，以此作为化学团聚剂；

3)在计量泵和空气压缩机的作用下将化学团聚剂通过双流雾化喷嘴喷入除尘器前的烟道中；

4)在烟道两侧安装扬声器，通过声波导管导入声场；

5)化学团聚剂液滴在烟道中蒸发，团聚，并在声场的作用下进行化学和声波的“双模态团聚”；

6)团聚长大后的颗粒物通过常规除尘器去除。

进一步，步骤2)中所述表面活性剂是十二烷基硫酸钠，添加量为0.025％。

进一步，步骤2)中所述高聚物凝结剂是果胶，添加量为0.05％。

进一步，步骤3)中烟道中的烟气处理量与所述化学团聚剂的体积比为20m³/l。

进一步，步骤4)中所述扬声器的设定频率为1300hz,声压级为120db。

本发明作为传统除尘器前设置预处理措施，相较于现有的技术，本发明大大提高了团聚效果，减少了pm2.5的排放，由于化学团聚剂中的上清液为脱硫废水，利用余温能源的同时降低了烟尘比电阻，浓缩后的物质经除尘装置捕集后进入灰库，进而实现废水“零排放”，废水蒸汽不会对烟道和电除尘器产生腐蚀。这不仅解决了废水零排放问题，而且解决了燃煤细小颗粒物去除的问题，所以该联合技术具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明化学团聚联合声波团聚去除燃煤细小颗粒物的系统示意图。

图2为本发明方法声波团聚系统和喷嘴布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明方法进一步详细说明。

一种化学团聚联合声波团聚去除燃煤烟气细小颗粒物的方法，包括以下步骤：

1)将脱硫脱硝后的废水引入沉淀池中，经过絮凝沉淀后，取上清液引入团聚剂添加池中；

2)在团聚池中，添加表面活性剂和高聚物凝结剂，充分搅拌，以此作为化学团聚剂；

3)在计量泵和空气压缩机的作用下将化学团聚剂通过双流雾化喷嘴喷入除尘器前的烟道中；

4)在烟道两侧安装扬声器，通过声波导管导入声场；

5)化学团聚剂液滴在烟道中蒸发，团聚，并在声场的作用下进行化学和声波的“双模态团聚”；

6)团聚长大后的颗粒物通过常规除尘器去除。

图1为本发明化学团聚联合声波团聚去除燃煤细小颗粒物的系统示意图。图2为本发明方法声波团聚系统和喷嘴布置示意图。

图中的主体结构为锅炉尾部除尘器前后的烟道，在除尘器前烟道正上方布置双流雾化喷嘴，经过处理的废水配置成化学团聚剂，团聚剂在双流雾化喷嘴的作用下变为小液滴喷入烟道中。烟道两侧是扬声器，在声波导管的作用下，将声场导入烟道中，进行化学和声波的“双模态团聚”。团聚长大后的颗粒物经过除尘器后被去除。

上述实施方式对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施方式。基于本发明的实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种化学团聚联合声波团聚去除燃煤烟气细小颗粒物的方法，以解决燃煤电厂脱硫脱硝废水零排放，常规除尘设备难以去除烟气中细小颗粒物的难题。本发明方法取电厂脱硫脱硝废水经过处理后上清液，添加高聚物粘结剂和表面活性剂配置成化学团聚剂，通过雾化喷嘴喷入除尘器前的烟道中，同时加入低频声场，燃煤电厂细小颗粒物在化学和声波的联合作用下进行团聚，最后通过常规除尘器去除团聚后的颗粒物。在合适的条件下，10μm以下的细小颗粒物70％可经过团聚长大至10μm以上。这不仅解决了废水零排放问题，而且解决了燃煤烟气细小颗粒物去除的问题，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：吴瑞鹏;沈国清;杨宇辰;徐媛媛;何春龙;黄晓宇;张世平;安连锁
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2017.05.25
技术公布日：2017.09.15