一种烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置和方法

本发明涉及烟气净化，具体是一种烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置和方法。

背景技术：

1、工业烟气中存在大量的超细颗粒物，由于粒径小导致传统的除尘方法难以有效捕集，采用一定的预处理手段使细颗粒的粒径变大是强化其脱除效率的重要途径。通过烟气加湿，水汽在颗粒表面凝结从而使颗粒粒径变大是其中的技术途径之一。

2、现阶段，烟气的加湿主要有两大类，一类是烟气与液滴或液膜等直接接触，比如喷雾加湿、旋转加湿器、气泡塔或填料塔、湿膜加湿器和直接水喷淋等都属于该类范畴，由于烟气直接接触的是液相水，所以水进入烟气后要发生蒸发气化后才会使烟气湿度增加，且最多只能将烟气加湿到饱和状态。该类方法的主要缺点在于加湿量要求非常大。另一类加湿技术则是直接通过喷嘴或者管道向烟气中添加蒸汽，烟气直接与气态的水进行相互作用，因此蒸汽加湿可以在较少的用水量条件下，取得较好的加湿效果。该类方法的主要缺点在于蒸汽温度比烟气温度通常要高，蒸汽添加到烟气中后自身会迅速发生自发凝结形成液滴，因此加湿效果也受到限制。

3、除此之外，这两种直接加湿方式都需要将烟气加湿到较大的过饱和度(如过饱和度大于2)才能使水汽在颗粒表面有效凝结。

4、总结来看，目前的烟气加湿方法都比较粗放，水滴或者蒸汽直接加入烟气，未能通过调节烟气状态实现最高效的烟气加湿，不利于水汽在细颗粒物表面凝结，以促进细颗粒物有效长大。

5、因此，亟需提供一种能够大幅改善水汽凝结效果，促进水汽在颗粒表面凝结的装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过改变烟气压力的方式调整烟气饱和度，使水汽更易在烟气内混杂的细颗粒物表面凝结，使得水汽凝结效果得以改善，进而促进了细颗粒物的长大。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，包括烟气通道，所述烟气通道包括用于对烟气进行增压的渐扩段、用于对烟气进行减压的渐缩段和用于加湿烟气的增湿段，所述渐扩段、增湿段和渐缩段依次连通，所述渐扩段的入口端与所述烟气通道的烟气入口管道相连通，所述渐扩段的截面积沿烟气流动方向逐渐增大；所述渐缩段的出口端与所述烟气通道的烟气出口相连通，所述渐缩段的截面积沿烟气流动方向逐渐缩小；所述增湿段的截面积不小于所述渐扩段和所述渐缩段的最大截面积。

4、优选的，所述渐扩段包括设置于渐扩段内壁的接地电极板和延伸至所述接地电极板之间的高压电极；所述接地电极板的轴向长度不大于所述渐扩段的轴向长度。

5、优选的，所述高压电极设置于所述渐扩段的入口端，所述高压电极延伸至所述接地电极板之间的部分与所述接地电极板同轴设置，所述高压电极远离所述接地电极板的一端呈弯折状，弯折部分与外部高压电源电连接，并通过绝缘装置固定于所述渐扩段前端。

6、优选的，所述高压电极延伸至所述接地电极板之间的部分设置有向所述接地电极板延伸的尖刺，所述尖刺的延伸方向与所述接地电极板相垂直，全部所述尖刺的延伸端与所述接地电极板的间距保持一致。

7、优选的，所述增湿段连通设置有蒸汽发生器。

8、优选的，所述渐扩段的锥角小于所述渐缩段的锥角。

9、优选的，所述渐扩段的锥角取8°～15°，所述渐缩段的锥角取19°～23°。

10、优选的，所述渐扩段的轴向长度为所述烟气入口管道直径的4～6倍，所述渐缩段的轴向长度为所述烟气入口管道直径的2～4倍。

11、优选的，所述渐扩段与所述渐缩段设置有温度控制装置，所述温度控制装置沿所述烟气通道的轴向分布，所述温度控制装置包括多个沿所述烟气通道的轴向依次排列的温控模块，所述温控模块均能够独立进行升温和降温，所述烟气通道内还设置有温度检测装置和压力检测装置。

12、进一步的，本发明还提供了一种烟气加湿强化细颗粒物凝结长大方法，包括以下步骤：

13、s1)对待处理的烟气进行增压；

14、s2)完成所述烟气的增压处理后向所述烟气内添加水蒸气；

15、s3)对携带有水蒸气的所述烟气进行降压处理，以使水蒸汽在所述烟气中的细颗粒物表面发生凝结，从而促进细颗粒物的长大。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

17、本发明提供的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置中，通过渐扩段能够对烟气进行增压，当烟气压力达到最大值时烟气饱和度达到最小值，再通过增湿段向烟气添加水汽，此时烟气可吸收更多的蒸汽而不产生凝结，使得烟气湿度显著提高，最后通过渐缩段降低烟气压力，提高烟气饱和度，促使水汽在细颗粒物表面凝结，进而大幅改善了水汽凝结效果，使得细颗粒物粒径更易增大。

18、本发明所公开的方法，首先对待处理的烟气进行增压，当烟气压力达到最大值时烟气饱和度达到最小值，然后再向烟气内添加水蒸气，此时烟气可吸收更多的蒸汽而不产生凝结，使得烟气湿度显著提高，最后再降低烟气压力，提高烟气饱和度，促使水汽在细颗粒物表面凝结，进而大幅改善了水汽凝结效果，使得细颗粒物粒径更易增大。

技术特征：

1.一种烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于，包括烟气通道，所述烟气通道包括用于对烟气进行增压的渐扩段(5)、用于对烟气进行减压的渐缩段(9)和用于加湿烟气的增湿段(7)，所述渐扩段(5)、增湿段(7)和渐缩段(9)依次连通，所述渐扩段(5)的入口端与所述烟气通道的烟气入口管道(1)相连通，所述渐扩段(5)的截面积沿烟气流动方向逐渐增大；所述渐缩段(9)的出口端与所述烟气通道的烟气出口相连通，所述渐缩段(9)的截面积沿烟气流动方向逐渐缩小；所述增湿段(7)的截面积不小于所述渐扩段(5)和所述渐缩段(9)的最大截面积。

2.根据权利要求1所述的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于：所述渐扩段(5)包括设置于渐扩段(5)内壁的接地电极板(6)和延伸至所述接地电极板(6)之间的高压电极(4)；所述接地电极板(6)的轴向长度不大于所述渐扩段(5)的轴向长度。

3.根据权利要求2所述的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于：所述高压电极(4)设置于所述渐扩段(5)的入口端，所述高压电极(4)延伸至所述接地电极板(6)之间的部分与所述接地电极板(6)同轴设置，所述高压电极(4)远离所述接地电极板(6)的一端呈弯折状，弯折部分与外部高压电源(2)电连接，并通过绝缘装置(3)固定于所述渐扩段(5)前端。

4.根据权利要求3所述的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于：所述高压电极(4)延伸至所述接地电极板(6)之间的部分设置有向所述接地电极板(6)延伸的尖刺(10)，所述尖刺(10)的延伸方向与所述接地电极板(6)相垂直，全部所述尖刺(10)的延伸端与所述接地电极板(6)的间距保持一致。

5.根据权利要求1所述的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于：所述增湿段(7)连通设置有蒸汽发生器(8)。

6.根据权利要求1所述的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于：所述渐扩段(5)的锥角小于所述渐缩段(9)的锥角。

7.根据权利要求6所述的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于：所述渐扩段(5)的锥角取8°～15°，所述渐缩段(9)的锥角取19°～23°。

8.根据权利要求1所述的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于：所述渐扩段(5)的轴向长度为所述烟气入口管道(1)直径的4～6倍，所述渐缩段(9)的轴向长度为所述烟气入口管道(1)直径的2～4倍。

9.根据权利要求1所述的烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，其特征在于：所述渐扩段(5)与所述渐缩段(9)设置有温度控制装置，所述温度控制装置沿所述烟气通道的轴向分布，所述温度控制装置包括多个沿所述烟气通道的轴向依次排列的温控模块，所述温控模块均能够独立进行升温和降温，所述烟气通道内还设置有温度检测装置和压力检测装置。

10.一种烟气加湿强化细颗粒物凝结长大方法，其特征在于，包括步骤：

技术总结
本发明公开一种烟气加湿强化细颗粒物凝结长大装置，包括烟气通道，烟气通道包括用于对烟气进行增压的渐扩段、用于对烟气进行减压的渐缩段和用于加湿烟气的增湿段，渐扩段、增湿段和渐缩段依次连通，渐扩段的入口端与烟气通道的烟气入口管道相连通，渐缩段的出口端与烟气通道的烟气出口相连通，通过设置渐扩段和渐缩段使得烟气压力能够先增加后减小，并在烟气压力最大时向烟气内添加水汽，大幅改善了水汽凝结效果，使得细颗粒物粒径更易增大。

技术研发人员：杨正大,贤振楠,郑成航,高翔,周灿,姜烨,林日亿,王新伟,张立强,仇洪波,孙德山
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15