一种烟气中细颗粒物及SO3酸雾脱除装置的制作方法

本发明涉及烟气排放控制技术领域，尤其是涉及一种烟气中细颗粒物及so3酸雾脱除装置。

背景技术：

煤炭是我国最主要的一次能源，煤炭燃烧过程中除了含有大量的气态污染物(如so2，nox等)外，还含有大量气溶胶污染物(如so3酸雾等)。其中，细颗粒物及so3酸雾污染问题已成为我国严重的大气污染问题，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，对环境及人体健康造成严重危害。截止2015年底，全国已投运火电厂烟气脱硫机组容量约为8.2亿千瓦，占全国煤电机组容量的91.20％，其中采用石灰石-石膏湿法工艺的占92％。据资料显示，石灰石石-膏湿法脱硫后，虽烟气中部分较大的颗粒物及so3酸雾被有效脱除，但脱硫净烟气中细颗粒物的浓度仍较高。主要由于脱硫中存在脱硫洗涤液雾化夹带、脱硫产物结晶析出，以及各种气-液、气-液-固脱硫反应等物化过程。因此湿法烟气脱硫系统对细颗粒物的脱除效率较低。由于大部分so3酸雾粒径较小，基本为亚微米级，脱硫过程的洗涤作用对其捕集效率仅为30-40％。我国于2012年颁布了新的环境空气质量标准，重点纳入了细颗粒物pm2.5为新指标，新标准于2016年1月1日实施。提高传统污染控制设施对细颗粒物及so3酸雾的脱除效率是目前亟待解决的问题，但传统污染物控制设施对细颗粒物及so3酸雾的脱除效率较低。

技术实现要素：

发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种烟气中细颗粒物及so3酸雾脱除装置，本装置采用水汽相变耦合撞击流的方式，使烟气中的细颗粒物和so3酸雾在建立的过饱和水气环境中充分地与水汽碰撞接触并凝结长大，进而被除雾器拦截脱除，实现细颗粒物及so3酸雾的高效脱除。

技术方案：本发明的烟气中细颗粒物及so3酸雾脱除装置，包括：

脱硫塔，所述脱硫塔底部装有脱硫浆液，同时开设烟气入口，所述脱硫塔内位于烟气入口上方的位置设有喷淋组件，所述喷淋组件通过浆液循环泵与脱硫浆液连通，所述喷淋组件上方设有第一除雾器；

撞击室，所述脱硫塔的出口连通撞击室，该出口处设置湿空气进口，烟气经过脱硫塔，由出口处混合湿空气并进入撞击室内，所述撞击室内出口前设有第二除雾器。

烟气经过脱硫塔，在喷淋脱硫后经第一除雾器，得到脱硫净烟气；脱硫净烟气通过管道连通进入撞击室，在进入撞击室前，由湿空气进口通入温度较低的湿空气，建立过饱和水汽环境，由于湿空气温度较低，与脱硫净烟气按照一定比例混合后使得烟气温度降低，相对湿度可进一步提高至过饱和，烟气中细颗粒物及so3酸雾在过饱和水汽环境中凝结长大，同时，湿空气的加入导致混合烟气中湍流度升高，细颗粒物及so3酸雾之间的碰撞概率加大，细颗粒物和so3酸雾可经过碰撞聚并成长为具有较大粒径的颗粒，经过第二除雾器时，有利于提高除雾器对其拦截效率，从而进一步降低燃煤烟气中细颗粒物及so3酸雾的排放。

进一步的，所述喷淋组件为由下至上间隔设置多层的喷淋头。烟气从进入到排出，在脱硫塔内经过层层喷淋，脱硫更为充分。

进一步的，所述脱硫塔的出口设置撞击流发生器，烟气和湿空气经撞击流发生器喷射至撞击室内。可以根据实际需要调整喷射速度。

进一步的，所述撞击流发生器在撞击室侧壁对称布设多个，所述撞击流发生器的喷射方向在撞击室内聚集。

考虑到直接向脱硫净烟气中添加湿空气会存在混合不均匀的情况，又提出了脱硫净烟气中水汽相变耦合撞击流促进细颗粒物及so3酸雾长大的方法。来自多个撞击流发生器的多股气固两相流在撞击室内撞击，在撞击面附近形成了一个高度揣动、颗粒数量浓度最高的撞击区，为强化颗粒(细颗粒物与so3酸雾)碰撞聚并及热质传递提供了极佳的条件。在撞击区附近既可以通过传热传质形成过饱和水汽环境，促进细颗粒物及so3酸雾凝结长大；又可通过颗粒间的碰撞聚并，进一步促进细颗粒物及so3酸雾粒径的增加。

进一步的，所述撞击流发生器向撞击室的底部喷射，其喷射方向与侧壁夹角为60°。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：首先，本装置在脱硫塔出口设置撞击室并通过撞击流发生器将通入撞击室内，同时引入适量湿空气，建立细颗粒物和so3酸雾凝结长大所需的过饱和水汽环境，配合除雾器，即可实现细颗粒物和so3酸雾的高效协同脱除，同时不会影响脱硫塔的脱硫效果；其中湿空气的加入，与添加蒸汽或设置热交换器使烟气冷却措施相比，可以显著降低建立细颗粒物和so3酸雾凝结长大所需过饱和水汽环境的能耗；其次，本装置采用水汽相变耦合撞击流的方法，在撞击流发生器出口强制一个高度湍动的撞击区，在撞击区内，烟气中的细颗粒物和so3酸雾更加充分地与水汽接触并凝结长大，扩大了水汽相变技术的效果。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示烟气中细颗粒物及so3酸雾脱除装置，包括：

脱硫塔1，所述脱硫塔1底部装有脱硫浆液2，同时开设烟气入口3，所述脱硫塔1内位于烟气入口3上方的位置设有喷淋组件4，该喷淋组件4为由下至上间隔设置多层的喷淋头，所述喷淋组件4通过浆液循环泵5与脱硫浆液2连通，所述喷淋组件4上方设有第一除雾器6，喷淋组件4将脱硫浆液2在浆液循环泵5的作用下在脱硫塔1内部分散并循环，对烟气进行脱硫，烟气经过喷淋组件4后通过第一除雾器6，最后由脱硫塔1的出口排出。

撞击室7，所述脱硫塔1的出口连通撞击室7，该出口处设置湿空气进口8，烟气经过脱硫塔1，由出口处混合湿空气并进入撞击室7内，该脱硫塔1的出口与湿空气进口8的混合处安装撞击流发生器10，烟气和湿空气经撞击流发生器10喷射至撞击室7内。该撞击流发生器10在撞击室7的侧壁对称设置两个，撞击流发生器10均朝着撞击室7的底部斜向下喷射，喷射方向与侧壁夹角为60°，这两个撞击流发生器10的喷射线路在撞击室7内汇集，形成撞击区。在所述撞击室7内出口前设有第二除雾器9。混合后的烟气和湿空气撞击后经第二除雾器9过滤，最后由撞击室7的出口排出。

其中，第一除雾器6为脱硫除雾器，采用低阻力除雾器，比如折流板除雾器、旋流板除雾器等；第二除雾器9为雾滴捕集除雾器，选用高效除雾器，如板波纹除雾器、丝网除雾器等。

本装置的使用方法及脱除原理：

先将烟气通入脱硫塔1，通过脱硫浆液2配合喷淋组件4和浆液循环泵5对进行脱硫，后经第一除雾器6过滤，得到脱硫净烟气并从脱硫塔1出口排出；其中，脱硫塔1采用石灰石-石膏法脱硫塔，脱硫液气比为15l/nm³，脱硫塔喷淋的脱硫浆液温度为30～35℃，湿法脱硫净烟气温度为50～60℃。

脱硫塔1出口与撞击室7进入连通，在脱硫塔1出口通入外部高湿压缩空气，与流经的脱硫净烟气混合，并通过撞击流发生器10喷射至撞击室7内，在撞击室7内形成撞击混合，再由第二除雾器9过滤后排出；其中，湿空气的温度为20℃，相对湿度为90％rh，湿空气与脱硫净烟气混合比为3.0:10～5.0:10，撞击流反应器出口撞击流对撞速度为30m/s。

由于湿空气温度较低，与脱硫净烟气按照一定比例混合后使得烟气温度降低，相对湿度可进一步提高至过饱和，烟气中细颗粒物及so3酸雾在过饱和水汽环境中凝结长大；同时，湿空气的加入导致混合烟气中湍流度升高，细颗粒物及so3酸雾之间的碰撞概率加大，细颗粒物和so3酸雾可经过碰撞聚并成长为具有较大粒径的颗粒，有利于提高除雾器对其拦截效率，从而进一步降低燃煤烟气中细颗粒物及so3酸雾的排放；考虑到直接向脱硫净烟气中添加湿空气会存在混合不均匀的情况，又提出了脱硫净烟气中水汽相变耦合撞击流促进细颗粒物及so3酸雾长大的方法，两股高速气固两相流撞击在撞击面附近形成了一个高度揣动、颗粒数量浓度最高的撞击区，为强化颗粒(细颗粒物与so3酸雾)碰撞聚并及热质传递提供了极佳的条件，在撞击区附近既可以通过传热传质形成过饱和水汽环境，促进细颗粒物及so3酸雾凝结长大，又可通过颗粒间的碰撞聚并，进一步促进细颗粒物及so3酸雾粒径的增加。

具体实施：

采用的烟气由全自动燃煤锅炉产生，烟气量为350nm³/h，辅以气溶胶发生器、so3发生器、蒸汽发生器在烟气中添加适量燃煤飞灰、so3、水蒸气，使脱硫塔出口脱硫净烟气中细颗粒物质量浓度约为27mg/nm³，细颗粒物数浓度为4.7×10⁶1/cm³，so3浓度为40mg/nm³。采用本申请的装置进行脱除，全自动燃煤锅炉产生的含尘烟气经电除尘器脱除粗粉尘后进入脱硫塔的脱硫洗涤区，脱硫塔采用石灰石/石膏法烟气脱硫，烟气与石灰石脱硫浆液逆流接触；烟气经脱硫洗涤区脱除so2后经脱硫除雾器进入撞击流发生器，与湿空气混合后高速喷入撞击室发生对撞，细颗粒物及so3酸雾在过饱和水汽环境中发生核化凝结和碰撞凝并，长大后的细颗粒物及so3酸雾经撞击室出口的除雾器被拦截捕集。经电称低压冲击器elpi在线测试，撞击室出口细颗粒物浓度为14.5mg/nm³，脱除效率为46.3％。采用控制冷凝法对撞击室出口so3酸雾浓度进行测试，撞击室出口so3酸雾浓度为25.4mg/nm³，脱除效率为36.5％。

对比例

开展单纯水汽相变试验和单纯撞击流实验，单纯水汽相变试验中，直接在脱硫塔出口烟气中添加湿空气，而后直接引入撞击室(未发生碰撞)；单纯撞击流试验中，两股脱硫净烟气倾斜对撞，其余同实施例。经测定，单纯水汽相变试验中，撞击室出口细颗粒物浓度为17.2mg/nm³，脱除效率为36.3％；so3酸雾浓度为29.1mg/nm³，脱除效率为27.3％；单纯撞击流试验中，撞击室出口细颗粒物浓度为20.1mg/nm³，脱除效率为25.6％；so3酸雾浓度为34.6mg/nm3，脱除效率为13.5％。其脱除效率远低于实施例中的脱除效率。