专利名称：燃煤可吸入颗粒物的脱除方法
技术领域：
本发明涉及燃煤可吸入颗粒物脱除的工艺，属于环境污染防治与洁净煤燃烧技术领域。
背景技术：
大气可吸入颗粒物已成为大气环境污染的突出问题，并且日益引起世界各国的高度重视。人们已经认识到大气可吸入颗粒物对人体健康的严重危害，大气中SO2、NOx和CO等污染物的含量与人类死亡率并没有紧密的联系，而可吸入颗粒物则成为导致人类死亡率上升的主要原因。同时，大气颗粒物也是导致大气能见度降低、酸雨、全球气候变化、烟雾事件、臭氧层破坏等重大问题的重要因素。燃烧排放的可吸入颗粒物是大气可吸入颗粒物的主要来源，同时在可吸入颗粒物中最有危害的物质通常也来自于燃烧源。因而，燃烧源可吸入颗粒物的脱除技术已被列为国家重点基础研究发展计划的研究内容之一。
目前，工业应用的除尘装置有湿法和干法两大类。
1.湿法除尘。采用水洗的方式洗涤含尘烟气，将颗粒物分离出来。该方法存在物料难以回收、易造成污染转移(由大气污染转变为水污染)以及高温环境下会造成能量浪费等缺点。
2.干法除尘主要包括旋风除尘器、布袋除尘器和静电除尘器。布袋除尘和静电除尘属于高效除尘器，但是布袋除尘器的阻力较大，滤料抗腐蚀性差，需定期清洁和更换，维护成本高，在我国应用不多。静电除尘器除尘效果不但和颗粒粒径有关，而且还和颗粒的比电阻有关，比电阻过高和过低都不利于颗粒的清除。旋风除尘器由于其结构简单、造价低廉、维护管理方便且适用面宽而在各工业领域被普遍使用。由于其分离机理基于惯性分离，对于粒径较大的颗粒分离效率较高，但对于微米级和亚微米级粒子，其分离能力很低。
尽管静电除尘和布袋除尘对小粒子的捕集效率较旋风除尘器高，但对于粒径为0.1μm-10μm的可吸入颗粒物清除效率很低。当前，高效静电除尘器的除尘效率可达99.9％，但是除尘器无法清除的0.1％粉尘主要是可吸入颗粒物。而正是这些可吸入颗粒物，其粒径很小，质量浓度占总体份额很低，但数量浓度却很高(占排放颗粒的90％以上)，对环境和人体造成巨大的危害。因此，要从源头上控制燃煤可吸入颗粒物的排放，必须采用新的控制方法。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，该方法能有效控制燃煤可吸入颗粒物的排放，降低对环境的污染，消除对人体的危害，解决传统工业除尘装置对燃煤可吸入颗粒物基本无法脱除的问题。
技术方案本发明的燃煤可吸入颗粒物的脱除方法1)添加磁种采用流化床气溶胶发生器将磁种均匀气溶胶化后连续、稳定、可控地加入到含尘烟气中，使磁种与含尘烟气中的燃煤可吸入颗粒物混合后进入高梯度磁场磁种聚并捕集装置，2)高梯度磁种聚并捕集含磁种的烟气进入高梯度磁场磁种聚并捕集装置中，磁种粒子和飞灰粒子在高梯度外磁场作用下被磁化，磁化后在粒子间磁偶极子力和外磁场力作用下相对运动并靠近磁介质，作相对运动的粒子碰撞后聚并在一起，形成粒径较大的颗粒，聚并形成的大颗粒在外磁场高梯度力的作用下加速靠近磁介质，最终吸附于磁介质表面，被净化后的烟气从通道排出，3)电磁振打采用电磁振打将吸附在磁性介质上的颗粒物聚并体振落，振落的颗粒物聚并体进入一级灰斗，4)高梯度磁选采用高梯度磁分离方法分离颗粒物聚并体中的磁种，对其进行回收再利用，添加的磁种为具有软磁特性的铁磁性颗粒。高梯度磁种聚并捕集装置中，磁介质为具有高磁导率的铁磁性柱状介质，直径小于0.2mm。高梯度磁种聚并捕集装置中，聚并通道内布置多排磁介质，采用错列布置方式，横向节距小于4倍磁介质直径。高梯度磁种聚并捕集装置中，外加背景磁场可由电磁铁或永磁体产生，两个磁极对称布置于通道两侧。高梯度磁种聚并捕集装置，气流速度方向、磁介质轴线方向、外加背景磁场方向在三维空间内相互垂直。电磁振打中，振打方式为间歇式振打。磁种回收，采用高梯度磁分离方式回收颗粒中的磁种。
有益效果1.采用高梯度磁场磁种聚并捕集装置，可有效脱除燃煤烟气中的可吸入颗粒物，脱除效率可以达到80％之上。
2.高梯度磁场磁选回收磁种，有效降低了投资和运行成本。
3.该工艺流程简单，设备少，占地面积小。
图1为高梯度磁场中添加磁种实现燃煤可吸入颗粒物聚并脱除工艺流程图；图2为高梯度磁场磁种聚并捕集装置布置示意图。其中有磁极1.通道2.磁介质3.磁极4。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行说明图1为本发明的工艺流程，煤燃烧产生的含尘烟气在进入高梯度磁场磁种聚并捕集装置前，采用流化床气溶胶发生装置将具有软磁特性的铁磁性颗粒气溶胶化后通入烟气中，充分混合后进入高梯度磁场磁种聚并装置。在高梯度磁场的作用下，磁种粒子和飞灰粒子发生碰撞聚并，粒径长大，最终被磁介质捕捉。脱除颗粒物的烟气直接排空。在颗粒物的捕集过程中，采用间歇式电磁振打方式，将吸附于磁介质表面的颗粒物振落，使其落入一级灰斗。由于一级灰斗中的灰中含有一定量的磁种，为有效降低运行成本，采用高梯度磁分离方式将磁种分离出来再利用，分离后的飞灰直接排入二级灰斗。
图2为高梯度磁场磁种聚并捕集装置布置示意图。该捕集装置由通道、磁极和磁介质组成，两个磁极对称布置于通道两侧，气流速度方向、磁介质轴线方向、外加背景磁场方向在三维空间内相互垂直。
采用流化床气溶胶发生器，将磁种颗粒气溶胶化后通入含尘烟气中，使磁种颗粒均匀分布于烟气中。含磁种的烟气进入高梯度磁场磁种聚并捕集装置中，磁种粒子和飞灰粒子在高梯度外磁场作用下被磁化，磁化后在粒子间磁偶极子力和外磁场力作用下相对运动并靠近磁介质。作相对运动的粒子碰撞后聚并在一起，形成粒径较大的颗粒，不仅加强了粒子间磁偶极子力，而且外磁场力也有所提高，从而促进了粒子的聚并，形成的粒径较大颗粒更易于被磁介质捕捉，吸附于磁介质表面。被净化后的烟气从通道排出。随着磁介质对粒子的捕捉，其表面的颗粒逐渐增多，采用间歇式电磁振打方式，将吸附于磁介质表面的颗粒振落，进入一级灰斗。由于脱除的飞灰中含有一定量的磁种，为降低运行成本，将一级灰斗中的灰通入高梯度磁选装置中，将其中的磁种粒子分离出来，进行再利用。分离后的飞灰直接排入二级灰斗。
采用该工艺处理燃煤烟气时，优选方案为高梯度磁场磁聚并捕集装置内气流速度为0.1m/s-0.5m/s；磁介质直径小于0.2mm，磁介质间距小于0.4mm，磁介质布置排数不少于20排；外加背景磁场磁通密度为4000-5000高斯；磁种添加质量比(磁种与飞灰质量浓度比值)为0.02-0.06。
权利要求
1.一种燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，其特征在于该脱除颗粒物的方法为1)添加磁种采用流化床气溶胶发生器将磁种均匀气溶胶化后连续、稳定、可控地加入到含尘烟气中，使磁种与含尘烟气中的燃煤可吸入颗粒物混合后进入高梯度磁场磁种聚并捕集装置，2)高梯度磁种聚并捕集含磁种的烟气进入高梯度磁场磁种聚并捕集装置中，磁种粒子和飞灰粒子在高梯度外磁场作用下被磁化，磁化后在粒子间磁偶极子力和外磁场力作用下相对运动并靠近磁介质，作相对运动的粒子碰撞后聚并在一起，形成粒径较大的颗粒，聚并形成的大颗粒在外磁场高梯度力的作用下加速靠近磁介质，最终吸附于磁介质表面，被净化后的烟气从通道排出，3)电磁振打采用电磁振打将吸附在磁性介质上的颗粒物聚并体振落，振落的颗粒物聚并体进入一级灰斗，4)高梯度磁选采用高梯度磁分离方法分离颗粒物聚并体中的磁种，对其进行回收再利用，
2.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，其特征在于添加的磁种为具有软磁特性的铁磁性颗粒。
3.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，其特征在于高梯度磁种聚并捕集装置中，磁介质为具有高磁导率的铁磁性柱状介质，直径小于0.2mm。
4.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，其特征在于高梯度磁种聚并捕集装置中，聚并通道内布置多排磁介质，采用错列布置方式，横向节距小于4倍磁介质直径。
5.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，其特征在于高梯度磁种聚并捕集装置中，外加背景磁场可由电磁铁或永磁体产生，两个磁极对称布置于通道两侧。
6.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，其特征在于高梯度磁种聚并捕集装置，气流速度方向、磁介质轴线方向、外加背景磁场方向在三维空间内相互垂直。
7.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，其特征在于电磁振打中，振打方式为间歇式振打。
8.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，其特征在于磁种回收，采用高梯度磁分离方式回收颗粒中的磁种。
全文摘要
燃煤可吸入颗粒物的脱除方法，解决现有的燃煤可吸入颗粒物对大气环境以及人体的巨大危害。该方法利用流化床气溶胶发生器将具有软磁特性的磁种气溶胶化，将其加入燃煤含尘烟气中。将添加磁种的含尘烟气引入高梯度磁种聚并捕集装置，飞灰可吸入颗粒物与磁种粒子在高梯度磁场的作用下发生碰撞聚并，聚并长大后被磁介质捕捉，吸附于磁介质表面。被净化后的烟气直接排空。在运行过程中，磁介质表面吸附的颗粒逐渐增多，采用间歇式电磁振打方式将颗粒振落。采用磁选的方式，将振落颗粒中的磁种粒子与飞灰粒子分离开来，磁种粒子回收后循环利用，飞灰粒子排入灰仓。本方法具有高效、节能，设施占地面积小，投资和处理成本低等特点。
文档编号B03C1/005GK101069872SQ20071002063
公开日2007年11月14日 申请日期2007年3月16日 优先权日2007年3月16日
发明者赵长遂, 李永旺, 鲁端峰, 吴新 申请人:东南大学