一种水汽相变促进细颗粒长大并脱除的装置和方法与流程

技术领域
本发明涉及烟气中细颗粒物脱除技术，尤其是一种水汽相变促进细颗粒长大并脱除
的装置和方法。


背景技术：

现有除尘设备针对PM2.5颗粒的脱除效率极低，造成大量的PM2.5颗粒进入大气环
境。如静电除尘器的脱除效率可达到99％，但是该脱除效率仅针对大颗粒物而言，对细
颗粒的脱除效率并不高，并且随着粒径的减小其脱除效率急剧下降。当前脱除细颗粒的
研究方向主要在颗粒的团聚技术，目前主要的研究有：声团聚、电凝并、化学团聚、水
汽相变等技术。水汽相变促进细颗粒脱除技术的原理是：含细颗粒的烟气进入水汽过饱
和环境，水汽以细颗粒为核心在颗粒的表面凝结，促使细颗粒长大成含尘液滴，然后利
用传统的除尘设备对含尘液滴进行脱除。水汽相变技术促进细颗粒长大技术的研究已经
有将近一个世纪，而脱除塔内的过饱和是促进水汽在细颗粒表面凝结的驱动力，因此过
饱和水平直接关系到水汽相变作用促进细颗粒脱除的效率。杨林军等提出了一种高湿烟
气中细颗粒物的脱除方法及装置，但是原来的脱除塔(参见申请号为：201010557868.3
的专利)内构建的过饱和水平不高，尤其是在脱除塔的中上部，由于蒸汽在颗粒表面凝
结造成的耗散作用和蒸汽添加使得烟气温度升高都抑制了塔内过饱和水平。


技术实现要素：

发明目的：为解决上述脱除塔内过饱和水平较低的问题，本发明提出一种水汽相变
促进细颗粒长大并脱除的装置和方法。
技术方案：本发明提出的技术方案为：
一种水汽相变促进细颗粒长大并脱除的装置，包括脱除塔，脱除塔底部设有烟气
入口1，顶部设有烟气出口2；脱除塔中下部侧壁上设有一组蒸汽入口3；脱除塔中上部
侧壁上设有冷水入口4，冷水入口4上接有冷水输入管，冷水输入管的一端水平伸入脱
除塔内且端口密封，另一端伸出脱除塔外并与外接冷水输入设备相连；冷水输入管伸入
脱除塔内的部分，其长度与脱除塔横截面的直径相等；冷水输入管朝向脱除塔底部一侧
的侧壁上，沿冷水输入管长度方向间隔均匀的设有雾化喷嘴7，雾化喷嘴7的喷水面朝
向脱除塔底部；脱除塔内，冷水输入管上方设有丝网除雾器5，丝网除雾器5上方设有

冲洗水系统6；脱除塔底部还设有废液排放口8。
具体的，所述烟气入口1与烟气出口2的中心轴线与脱除塔的中心轴线相重合。
具体的，所述丝网除雾器5的横截面积与脱除塔的横截面的面积相等。
具体的，所述冲洗水系统6的布水面朝向脱除塔底部且布水面面积与脱除塔的横截
面的面积相等。
进一步的，所述蒸汽入口3上接有蒸汽输入管，蒸汽输入管一端水平伸入脱除塔内，
另一端露出脱除塔外。
本发明还提出一种水汽相变促进细颗粒长大并脱除的方法，该方法包括步骤：
(1)构建上述水汽相变促进细颗粒长大并脱除的装置；
(2)将含有细颗粒的湿烟气从烟气入口1送入脱除塔内，同时向蒸汽入口3输入
蒸汽，湿烟气与蒸汽接触在脱除塔中下部形成过饱和环境；
(3)在步骤2中向蒸汽入口3输入蒸汽的同时向冷水入口4中输入冷水，输入的
冷水通过雾化喷嘴7喷出形成雾化冷却水；雾化冷却水与过饱和的湿烟气相接触，使湿
烟气的饱和蒸汽浓度降低，同时雾化冷却水表面的蒸汽向湿烟气扩散，增加湿烟气的含
湿量，使得烟气的过饱和度提升。
(4)在过饱和环境中，蒸汽中的水汽在湿烟气中的细颗粒表面凝结，形成含有细
颗粒的含尘液滴；含尘液滴随湿烟气上升并在丝网除雾器5中被捕集；
(5)冲洗水系统6间歇性地对丝网除雾器5中的细颗粒进行冲洗，冲洗的废液流
入到脱除塔的底部通过废液排放口8排出。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
通过在脱除塔内向湿烟气与蒸汽形成的过饱和环境中喷洒雾化冷却水，使湿烟气的
饱和蒸汽浓度降低，同时雾化冷却水表面的蒸汽向湿烟气扩散，增加湿烟气的含湿量，
使得烟气的过饱和度提升，可提高脱除塔内过饱和水平，更高效的促进细颗粒的长大。
附图说明
图1为本发明的实施例结构图；
图2为现有技术中脱除塔的结构图；
图3为现有技术中脱除塔内的过饱和水平与实施例中的脱除塔内的过饱和水平对比
图。
图中：1、烟气入口，2、烟气出口，3、蒸汽入口，4、冷水入口，5、丝网除雾器，

6、冲洗水系统，7、雾化喷嘴，8、废液排放口，9、现有技术中脱除塔的烟气进口，10、
现有技术中脱除塔的蒸汽进口，11、现有技术中脱除塔内的丝网除雾器，12、现有技术
中脱除塔的冲洗水系统，13、现有技术中脱除塔的烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为本发明的实施例结构图，包括：脱除塔，脱除塔底部设有烟气入口1，
顶部设有烟气出口2，烟气入口1与烟气出口2的中心轴线与脱除塔的中心轴线相重合；
脱除塔中下部侧壁上设有一组蒸汽入口3，蒸汽入口3上接有蒸汽输入管，蒸汽输入管
一端水平伸入脱除塔内，另一端露出脱除塔外，使得蒸汽的输入方向与烟气的输入方向
垂直；脱除塔中上部侧壁上设有冷水入口4，冷水入口4上接有冷水输入管，冷水输入
管的一端水平伸入脱除塔内且端口密封，另一端伸出脱除塔外并与外接冷水输入设备相
连；冷水输入管伸入脱除塔内的部分，其长度与脱除塔横截面的直径相等；冷水输入管
朝向脱除塔底部一侧的侧壁上，沿冷水输入管长度方向间隔均匀的设有雾化喷嘴7，雾
化喷嘴7的喷水面朝向脱除塔底部；脱除塔内，冷水输入管上方设有丝网除雾器5，丝
网除雾器5的横截面积与脱除塔的横截面的面积相等；丝网除雾器5上方设有冲洗水系
统6，冲洗水系统6的布水面朝向脱除塔底部且布水面面积与脱除塔的横截面的面积相
等；脱除塔底部还设有废液排放口8。
本实施例的工作原理如下：
(1)含有细颗粒的湿烟气从烟气入口1进入脱除塔内，烟气与蒸汽入口3喷入的
蒸汽接触形成过饱和环境；
(2)在过饱和环境条件下，水汽在烟气中的细颗粒表面凝结，使得细颗粒的尺寸
变大；
(3)为了提高脱除塔中的过饱和度，在喷入蒸汽的同时在塔体中上部喷入雾化冷
却水，冷却水与过饱和的烟气相接触，烟气向雾化水传热，自身的温度降低(导致烟气
的饱和蒸汽浓度下降)，同时雾化水表面的蒸汽向烟气扩散，增加烟气的含湿量(提高
了烟气的蒸汽浓度)，在这两方面的作用下，烟气的过饱和度得到提升。不使用冷却水
与使用冷却水两种情况下的塔内平均过饱和分布如图3所示。可以看出添加冷却雾化水
之后，脱除塔内的过饱和度在塔体中上部有上升的趋势，有利于细颗粒在脱除塔内的继
续长大。
(3)长大后的含尘液滴在丝网除雾器5中被捕集，丝网除雾器对于3μm以上的雾
滴脱除效率高达98％，达到净化烟气的目的。
(4)冲洗水系统6间歇性地对丝网除雾器5中的颗粒进行冲洗，冲洗的废液流入
到脱除塔的底部通过废液排放口8排出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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。