湿法烟气脱硫中促进汞和细颗粒物协同脱除的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种促进燃煤烟气中汞和细颗粒物协同脱除的技术，特别涉及一种湿法烟气脱硫中应用水汽相变原理促进汞和细颗粒物协同脱除的方法及装置。
【背景技术】
[0002]空气动力学直径小于等于2.5微米的细颗粒物PM2.5污染已成为我国突出的大气环境问题，是导致大气能见度降低、酸雨、雾霾天气和全球气候变化等重大环境问题的重要因素，并日益引起世界各国的高度重视；其主要原因在于，pm2.5比表面积较大，易富集各种重金属污染物(如As、Se、Hg、Cr、Pb、Cd等)，成为重金属污染物的运载体和反应床，据报道，约75 %?90 %的重金属分布在细颗粒物中，且颗粒越小，重金属含量越高。其中，由于汞元素及其化合物在浓度很低的情况下也具有极大毒性，并具有易挥发、不可降解等特性，以气溶胶、粉尘或蒸汽的形式通过呼吸作用进入人体后可长期积蓄，导致身体发育迟缓，弓丨发各种癌症和心脏病，对生态环境和人体健康构成极大危害。燃煤电厂是引起我国大气环境中PM2.5和汞含量增加的主要污染源，控制燃煤电厂PM2.5以及汞污染排放是迫切需要解决的关键冋题。
[0003]鉴于传统污染物控制设施(如除尘、湿法脱硫)本身具有脱除颗粒物的功效，只因pm2.5粒径过小或污染物控制设施本身存在一定缺陷，捕集效果不佳。因此，目前有效控制PM2.5的技术发展方向包括以下几个方面:(1)结合传统污染物控制设施进行过程优化以提高其对PM2.5的脱除效果，如电袋复合除尘、新型电除尘等；(2)通过不同技术途径使PM2.5粒径增大后采用传统污染物控制设施脱除，如利用电、声、化学、水汽相变等外场作用促使PM2.5粒径增大。其中，水汽相变技术是利用过饱和水蒸汽在PM2.5表面异相凝结，使其质量增加、粒度增大，从而被常规除尘设备有效捕集，尤其适合与湿法脱硫等烟气中水汽含量较高的过程相结合。
[0004]目前，燃煤湿法烟气脱硫(WFGD)技术已越来越成熟与普及，大中型燃煤电厂普遍在除尘器后安装WFGD系统。烟气脱硫过程中，高温烟气与中温洗涤液相接触，发生强烈的传热传质过程，高温烟气使部分洗涤液汽化，脱硫塔出口烟气相对湿度大大增加并接近或达到饱和状态，添加少量水蒸气即可实现水汽相变所需要的过饱和条件，实现PM2.5凝结并长大并脱除。但是，现有湿法烟气脱硫工艺中应用水汽相变技术仅考虑SO2和细颗粒物的脱除，未涉及烟气中汞的协同脱除。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有湿法烟气脱硫(WFGD)方法不能有效脱除PM2.5、汞及脱硫净烟气中水汽含量较高等缺点，本发明的目的是提供一种湿法烟气脱硫中促进汞和细颗粒物协同脱除的方法，采用水汽相变技术促进细颗粒物凝结长大以及气态汞和颗粒态汞在细颗粒物表面凝结，实现细颗粒物和汞的协同高效脱除的效果。本发明的另一个目的是提供一种湿法烟气脱硫中促进汞和细颗粒物协同脱除的装置。
[0006]本发明采用的具体技术方案如下:
[0007]湿法烟气脱硫中促进汞和细颗粒物协同脱除的方法，具体过程如下:燃煤烟气经湿法脱硫后进入水汽相变室，在水汽相变室内通过注入常压饱和蒸汽使烟气达到过饱和状态，过饱和水汽以细颗粒物为凝结核在其表面发生核化凝结，凝结并长大后的含尘液滴被除雾器捕集；同时，过饱和水汽富集汞在细颗粒物表面，过饱和水汽在含汞细颗粒物表面发生核化凝结，凝结并长大后的含尘液滴最后由除雾器脱除，从而实现燃煤烟气中细颗粒物和汞的协同脱除。
[0008]所述湿法脱硫后的烟气温度为45?65°C、相对湿度多90%。
[0009]所述水汽相变室的过饱和度为1.10?1.25。
[0010]所述细颗粒物为空气动力学直径小于或等于2.5 μπι的PM2.5，包括原始燃煤烟气中的飞灰、硫酸雾滴和湿法脱硫过程形成的无机盐气溶胶微粒。
[0011 ] 所述湿法脱硫的工艺为石灰石-石膏法、氨法、双碱法、钠碱法、海水法中的一种。
[0012]一种湿法烟气脱硫中促进汞和细颗粒物协同脱除的装置，包括湿法脱硫塔、水汽相变室、蒸汽系统、除雾器、冲洗水系统和冲洗废液出口 ；所述湿法脱硫塔的烟气出口与水汽相变室的烟气进口连接，水汽相变室独立地设置在湿法脱硫塔的外部或者位于湿法脱硫塔的内部；所述蒸汽系统、除雾器和冲洗水系统位于水汽相变室内，蒸汽系统向水汽相变室内注入常压饱和蒸汽，除雾器设在水汽相变室的烟气出口处，冲洗水系统用于对除雾器进行冲洗；所述冲洗废液出口位于水汽相变室的底部。
[0013]所述水汽相变室为圆柱或方形结构，其内衬为耐腐蚀低表面能材料。
[0014]所述除雾器为丝网除雾器或板波纹除雾器。
[0015]所述蒸汽系统为蒸汽喷嘴；所述冲洗水系统为冲洗水喷嘴。
[0016]所述水汽相变室的尺寸以烟气在水汽相变室内停留时间不少于过饱和水汽在细颗粒物表面核化凝结长大所需时间确定；所述凝结长大所需时间为50?200ms。
[0017]本发明应用水汽相变原理促进细颗粒物和汞脱除，首先应建立过饱和水汽环境，但单纯依靠添加蒸汽使原始水汽含量低(5?8% )、烟温高(100?150°C )的燃煤烟气达到过饱和能耗过高，该技术只有与水汽含量较高、烟温较低的过程结合才有实用价值。在湿法烟气脱硫过程中，高温烟气与中低温洗涤液相接触，发生强烈的传热传质过程，高温烟气使部分洗涤液汽化，脱硫塔出口烟气相对湿度大大增加并接近或达到饱和状态，且烟温降至45?65°C，只需添加少量水蒸气即可实现水汽相变所需要的过饱和条件，实现PM2.5凝结并长大并高效脱除。
[0018]本发明充分利用上述工艺特点，在湿法烟气脱硫后设置水汽相变室，通过注入常压饱和蒸汽使高湿烟气达到过饱和状态，过饱和水汽一方面通过热泳和扩散泳作用拖曳气态汞富集在细颗粒物表面；另一方面以富集颗粒态汞的细颗粒物为凝结核在其表面发生核化凝结，使细颗粒物粒径增大、质量增加，凝结并长大后的含尘液滴汞含量大大增加，由置于水汽相变室出口处的高效除雾器脱除，进而实现协同高效脱除细颗粒物和汞。
[0019]此外，本发明工艺简单，仅需对现有燃煤湿法烟气脱硫装置进行改进，在脱硫塔后增设水汽相变室，添加少量蒸汽即可使现有燃煤烟气湿法脱硫装置具有协同脱除细颗粒物和汞的功效，可广泛应用于燃煤电厂湿法烟气脱硫装置，可望产生巨大的经济效益和社会效益，具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的装置结构示意图；
[0021]图2为本发明的工艺方法流程框图；
[0022]图3为本发明实施例2的装置结构示意图；
[0023]其中，1-湿法脱硫塔；2_脱硫液喷嘴；3_脱硫塔除雾器；4_水汽相变室；5_蒸汽喷嘴；6_水汽相变室除雾器；7_冲洗水喷嘴;A-原始燃煤烟气；B-脱硫废液；C-脱硫液；D-蒸汽；E-冲洗废液；F-冲洗水；G-净化烟气。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0025]一种湿法烟气脱硫中促进汞和细颗粒物协同脱除装置(如图1所示)，包括湿法脱硫塔1、水汽相变室主体、蒸汽喷嘴5、水汽相变室除雾器6和冲洗水喷嘴7，蒸汽喷嘴5、水汽相变室除雾器6和冲洗水喷嘴7设置在水汽相变室主体内。
[0026]其中，湿法脱硫塔I设置有原始燃煤烟气入口、高湿烟气出口、脱硫液入口、脱硫废液出口、脱硫液喷嘴2和脱硫塔除雾器3，脱硫