协同去除烟气中粉尘与可凝结颗粒物的系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气治理技术领域，尤其涉及协同去除烟气中粉尘和可凝结颗粒物的系统与方法。
【背景技术】
[0002]电力、冶金、矿山、化工、水泥等行业产生的燃煤烟气及石油、天然气、垃圾等燃料焚烧所得烟气中，除含有固态的颗粒物与气态的S02、NOx等常规污染物外，还存在一类在烟气状态下呈气态，离开烟道后在环境状况下降温几秒内凝结为液态或固态的物质，此类物质包括SO3、铵盐、硝酸盐、亚硫酸盐、挥发性有机物及重金属物质等，被统称为可凝结颗粒物。
[0003]以电力行业为例，常规的污染物去除工艺路线包括:在空气预热器前设置脱硝设备去除大部分NOx，然后在空气预热器后设置除尘器去除烟气中大部分的粉尘；除尘器后设置脱硫系统去除S02。其中脱硫系统主体设备通常为喷淋塔。喷淋塔设有浆液池、浆液泵、喷淋管、喷淋层，可实现脱硫剂石灰石-石膏浆液或其他碱性物质的喷淋洗气，将SO2从烟气中去除；喷淋塔出口设有除雾器，用来拦截被烟气携带的部分石膏浆液颗粒与粉尘，经喷淋塔喷淋净化后的烟气通过除雾器后再经一段净烟道进入烟囱，排入大气。而由于可凝结颗粒物的特性，传统的除尘设备，如静电除尘器或袋式除尘器对其无能为力，至今尚无任何处理可凝结颗粒物的措施和设施，国内也未曾制定专门的可凝结颗粒物排放标准，但此类物质粒径小，毒性大，对于人群健康危害极大，急需开发出相应的去除方法与处理装置。
[0004]研宄发现，在低温高湿环境下，例如喷淋塔内40?60°C的饱和或近饱和湿烟气环境下，可凝结颗粒物会在此湿烟气中发生凝结，所形成的颗粒物被称为冷凝核，冷凝核最初只有I?20nm(l(T9m)左右，随时间增长冷凝核会逐步从粒径小于20nm的核模态颗粒物经过凝结、碰并长大为20?10nm的爱根核模态颗粒物，再长大到0.1?I ym(10_6m)之间的积聚模态颗粒物。如果烟气中仅有冷凝核，这个积聚过程速度缓慢，需要几小时甚至几天的时间，不可能在喷淋塔内完成。但当湿烟气内存在其他颗粒物如粉尘时，这些颗粒物会与冷凝核相互碰撞，由于烟气中的粉尘的粒径基本在200nm以上，较冷凝核大很多，大部份的冷凝核被吸附于粉尘外表面。
[0005]如以数浓度来统计，燃煤烟气中粒径在200nm-1000nm的粉尘数目最多，且这部分粉尘粒径较小，较粒径Iym以上的粒子有更强的分子热运动，因此，可凝结颗粒物形成的冷凝核主要是与粒径在200nm-1000nm范围，也就是粒径小于Iym的粉尘发生碰撞并被其吸附。
[0006]对于传统湿法脱硫系统，由于粉尘和可凝结颗粒物在其喷淋塔内都是以固态或者液态颗粒物形式存在的，只能靠浆液喷淋，除雾器拦截等物理方式被去除。通常浆液喷淋只能对3 μπι以上的颗粒物有效去除，除雾器只能对20 μm以上颗粒物全部去除，10-20 μπι范围内的颗粒物部分去除，所以其对I μπι以下的粉尘及附着其上的可凝结颗粒物基本没有去除效果。
[0007]申请号为200710132250.0的中国专利公布了一种先去除原烟气中粒径大于2.5 μ m粒子，再通过增湿来实现粒径小于2.5 μ m粒子(简称PM2.5粒子)吸湿长大而被去除的方法，简称蒸汽相变除尘方法。该方法虽提到通过将烟气降低5?10°C，可实现对PM2.5粒子的高效去除，但是考虑到饱和湿烟气降温过程需要放出大量的气化潜热，饱和湿烟气降低1°C，相当于常规烟气降低10°C。该专利发明人在其后申请号为201410022770.6的中国专利中也认识到，通过降温使水汽凝结在颗粒物表面来实现颗粒物长大能耗较高，并不具实施价值，选择了采用了在湿烟气中增加蒸气的方法来加速PM2.5粒子的成长。同时此方法增湿过程，烟气中含有大量粒径大于I μπι的粉尘，这些粉尘表面积较大，会率先吸湿长大，而抑制粒径小于I μπι的粉尘(简称PMl)的吸湿成长。通常燃煤粉尘中PMl在ΡΜ2.5中所占比重为17?19%，该方法虽然对于ΡΜ2.5粉尘有80%左右的去除效率，大部分PMl粉尘仍然没有被去除，可凝结颗粒物也随之排入空气中；并且该方法也没有涉及可凝结颗粒物的去除，应用此方法去除可凝结颗粒物的能力也较弱。
【发明内容】
[0008]本发明解决的技术问题在于提供了协同去除烟气中粉尘和可凝结颗粒物的系统与方法，本申请提供的系统能够实现对烟气中粉尘和可凝结颗粒物的去除，并且去除效率较高。
[0009]有鉴于此，本申请提供了一种协同去除烟气中粉尘与可凝结颗粒物的系统，包括:
[0010]除尘器，所述除尘器的出口与喷淋塔的入口相连，所述喷淋塔的出口与净烟道的入口相连；
[0011]设置于喷淋塔下部的喷淋塔入口，所述喷淋塔入口处设置有喷水降温装置，设置于所述喷淋塔入口下部的浆液池，设置于喷淋塔顶部的除雾器，通过设置于喷淋塔外部的浆液管与所述浆液池相连的喷淋层，浆液管上设置有循环泵，设置于浆液管上的换热器，且所述换热器的入口与所述循环泵的出口相连，所述换热器的出口与所述浆液管相连。
[0012]优选的，所述除雾器与喷淋层之间还设置有第一换热器。
[0013]本申请还提供了一种协同去除烟气中粉尘与可凝结颗粒物的系统，包括:
[0014]除尘器，所述除尘器的出口与喷淋塔的入口相连，所述喷淋塔的出口与净烟道的入口相连；
[0015]设置于喷淋塔下部的喷淋塔入口，所述喷淋塔入口处设置有喷水降温装置，设置于所述喷淋塔入口下部的浆液池，设置于喷淋塔顶部的除雾器，通过设置于喷淋塔外部的浆液管与所述浆液池相连的喷淋层，浆液管上设置有循环泵，入口与喷淋塔出口相连的净烟道，设置于所述除雾器和喷淋层之间的第一换热器。
[0016]优选的，所述净烟道内设置有第二换热器与第一除雾器，且所述第二换热器的出口与所述第一除雾器的入口相连。
[0017]优选的，所述除雾器之前还设置有发音器，且所述发音器的出口与所述除雾器的入口相连。
[0018]本申请还提供了一种协同去除烟气中粉尘与可凝结颗粒物的系统，包括:
[0019]除尘器，所述除尘器的出口与喷淋塔的入口相连，所述喷淋塔的出口与净烟道的入口相连；
[0020]设置于喷淋塔下部的喷淋塔入口，所述喷淋塔入口处设置有喷水降温装置，设置于所述喷淋塔入口下部的浆液池，设置于喷淋塔顶部的除雾器，通过设置于喷淋塔外部的浆液管与所述浆液池相连的喷淋层，浆液管上设置有循环泵，入口与喷淋塔出口相连的净烟道，净烟道内设置有第二换热器与第一除雾器，且所述第二换热器的出口与所述第一除雾器的入口相连。
[0021]优选的，所述除雾器之前设置有发音器，且所述发音器的出口与所述除雾器的入口相连；或所述第一除雾器之前设置有发音器，且所述发音器的出口与所述第一除雾器的入口相连。
[0022]优选的，所述喷淋塔之前还设置电凝并装置，且所述电凝并装置的入口与所述除尘器的出口相连，所述电凝并装置的出口与所述喷淋塔的入口相连。
[0023]本申请还提供了一种协同去除烟气中粉尘与可凝结颗粒物的方法，包括以下步骤:
[0024]A)，将烟气进行除尘处理，使所述烟气中PM2.5粒子的去除率为90%以上，或所述烟气中PMl粒子的去除率为75%以上，然后进行喷淋，得到增湿烟气；
[0025]B)，将浆液降温后喷淋所述增湿烟气；
[0026]C)，将步骤B)得到的增湿烟气中凝结长大的液滴去除，得到净化烟气。
[0027]优选的，步骤B)中喷淋所述增湿烟气后还包括:
[0028]将喷淋后的增湿烟气进行换热降温。
[0029]本申请还提供了一种协同去除烟气中粉尘与可凝结颗粒物的方法，包括以下步骤:
[0030]A)，将烟气进行除尘处理，使所述烟气中PM2.5粒子的去除率为90%以上，或使所述烟气中PMl粒子的去除率为75%以上，然后进行喷淋，得到增湿烟气；
[0031]B)，将所述增湿烟气再次喷淋后进行换热降温；
[0032]C)，将步骤B)得到的增湿烟气中凝结长大的液滴去除，得到净化烟气。
[0033]优选的，步骤C)中所述增湿烟气中凝结长大的液滴去除之后还包括:
[0034]将去除凝结长大的液滴后的烟气再次进行降温，然后去除凝结长大的液滴，得到净化烟气。
[0035]优选的，步骤C)之前还包括:
[0036]将步骤B)得到的烟气进行声波处理。
[0037]优选的，所述增湿烟气的降温幅度为O?4°C。
[0038]优选的，步骤C)之前还包括:
[0039]在步骤B)得到的烟气中加入水蒸气、氧化物质与氯化物质中的一种或多种。
[0040]本申请还提供了一种协同去除烟气中粉尘与可凝结颗粒物的方法，包括以下步骤:
[0041]A)，将烟气进行除尘处理，使烟气中PM2.5粒子的去除率