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烟气湿法脱硫中协同脱除PMSUB25/SUB的方法及其装置.pdf

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烟气 湿法 脱硫 协同 脱除 PMSUB25 SUB 方法 及其 装置
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摘要
申请专利号:

CN200710132250.0

申请日:

2007.09.14

公开号:

CN101219333A

公开日:

2008.07.16

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):B01D 53/78公开日:20080716|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: B01D53/78 主分类号: B01D53/78
申请人: 东南大学
发明人: 杨林军; 颜金培; 沈湘林
地址: 210096江苏省南京市四牌楼2号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 南京经纬专利商标代理有限公司 代理人: 陆志斌
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法律状态
申请(专利)号:

CN200710132250.0

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2011.09.14|||2008.09.10|||2008.07.16

法律状态类型:

发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

摘要

提供一种充分利用现有湿法脱硫技术中烟气含湿量较高的特点,应用蒸汽相变原理实现WFGD有效脱除SO2的同时,促使PM2.5凝结长大并高效脱除的方法及其装置。本发明工艺简单,只要在现有烟气湿法脱硫装置中增设烟气湿度调节室和相变凝结室,并辅以添加适量雾化热水或蒸汽,即可使湿法脱硫装置具有同时促进PM2.5粒度增大并脱除的功效,可广泛应用于现有电厂烟气湿法脱硫装置。

权利要求书

权利要求书
1.  一种烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法,其特征在于步骤为:
a.一次脱除PM2.5:温度120-180℃、湿度5-12%的含尘烟气在脱除粒径≥2.5μm的粗颗粒后,经湿度调节相对湿度增至20~50%,调节湿度后的烟气进入脱硫塔与脱硫吸收液逆流接触,PM2.5微粒发生凝结长大并被部分脱除,一次质量脱除效率为40~60%;
b.二次脱除PM2.5:烟气经上步处理后,由脱硫塔进入相变凝结室,烟气在相变凝结室中的停留时间≥50~200毫秒,促使未脱除的PM2.5微粒发生二次凝结长大并被高效除雾器脱除,得净化烟气,二次质量脱除效率为40~60%,总PM2.5质量脱除效率80%以上。

2.  根据权利要求1所述的一种烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法,其特征在于采用喷雾化热水或添加蒸汽的方式调节烟气含湿量,雾化热水的粒径为20~30μm,经调节后脱硫塔进口烟气相对湿度20~50%,温度70~120℃。

3.  根据权利要求1所述的一种烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法,其特征在于进口脱硫液温度为20~50℃,比进口烟气温度低30~80℃。

4.  根据权利要求1所述的一种烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法,其特征在于相变凝结室通过添加适量蒸汽或使烟气冷却5~10℃达到过饱和状态,过饱和度为1.10~1.25。

5.  根据权利要求1所述的一种烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法,其特征在于所述雾化热水或水汽中添加可?#26723;?#27700;汽核化临界过饱和度,提高PM2.5脱除效果的润湿?#31890;?#22914;十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚,润湿剂中添加有增效剂或助?#31890;?#22914;氯化镁、硫酸钠,润湿剂添加量为溶液或水汽重量的0.001~0.01%。

6.  一种实现权利要求1所述烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5方法的装置,包括脱硫塔(5)、除尘器(1)、烟气再热器(4)、引风机(12),其特征在于还包括烟气湿度调节室(2)、相变凝结室(9),烟气湿度调节室设置于除尘器(1)出口与脱硫塔(5)烟气进口之间,相变凝结室(9)设于脱硫塔(5)烟气出口和烟气再热器(4)进口间,也可?#23454;?#22686;加脱硫塔高度,以脱硫塔顶部空间作相变凝结室,引风机(12)设于烟气再热器(4)出口处。

7.  根据权利要求6所述的烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5方法的装置,其特征在于所述相变凝结室内衬具有增进相变效果和防腐双重功效的低表面能材料,如聚四氟乙烯。

8.  根据权利要求6所述的烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5方法的装置,其特征在于所述脱硫塔和相变凝结室内分别设有脱硫塔除雾器(7)和相变凝结室除雾器(11)。

9.  根据权利要求8所述的烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5方法的装置,其特征在于所述除雾器为丝网除雾器、挡板除雾器或旋流板除雾器,优选丝网除雾器。

说明书

说明书烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法及其装置
一、技术领域
本发明属于烟道气中PM2.5微粒脱除技术,特别涉及一种烟气湿法脱硫中应用蒸汽相变原理协同脱除PM2.5的方法及其装置。
二、?#23576;?#25216;术
可吸入颗粒物是目前我国城市大气?#32938;?#30340;首要污染物,尤其是其中空气动力学?#26412;?#23567;于2.5μm的PM2.5污染问题十分?#29616;兀?#20027;要原因在于PM2.5微粒比表面积大,易富集各种重金属及化学致癌物?#21097;?#32780;常规除尘技术对其难以有效捕集,如湿法脱硫塔(包括除雾器、洗涤塔)对PM2.5的捕集效率很?#20572;?#20294;对于3~5μm以上的微粒脱除效率可达70~90%以上;清华大学王珲等测试某300MW燃煤电厂湿法脱硫?#20302;砏FGD对烟气中细颗粒的脱除作用发现,WFGD对PM10有74.5%的质量脱除效?#21097;?#20294;对PM2.5的脱除效率并不高,且随粒径减小脱除效率显著下降(《中国电机工程学报》2007年第27卷)。燃煤是引起我国大气?#32938;?#20013;PM2.5含量增加的主要原因。因此,控制燃煤PM2.5排放是迫切需要解决的关键问题,技术发展的主要途径是在除尘设备前设置预处理措施,使其通过物理或化学作用长大成较大颗粒后加以清除;其中,将蒸汽相变预处理技术与现有燃煤锅炉烟气湿法脱硫技术结合是最有可能实现工程应用的重要途径之一。蒸汽相变促使微粒增大的机理是:在过饱和水汽?#32938;?#20013;,水汽以PM2.5微粒为凝结核发生相变,使微粒粒度增大、质量增加,并同时产生扩散泳和热泳的作用,促使微粒迁移运动,相互碰?#27493;?#35302;,进一步促使PM2.5微粒凝并长大。目前,烟气湿法脱硫技术已越来越成熟与普及,在脱硫塔内高温烟气与中低温脱硫液相接触,发生强烈的传热传?#20351;?#31243;,高温烟气使部分脱硫吸收液汽化,烟气相对湿度增大,烟?#38470;档?#24182;可接近饱和状态,但在现有烟气湿法脱硫技术中,达不到实现蒸汽相变所需的过饱和水汽?#32938;場?#22240;此,现有烟气湿法脱硫技术虽可有效脱除SO2和?#22336;?#23576;,但对PM2.5的捕集效率很?#20572;?#36896;成大量PM2.5排入大气?#32938;場?
三、发明内容
本发明针对上述技术问题,提供一种充分利用现有湿法脱硫技术中烟气含湿量较高的特点,应用蒸汽相变原理实现WFGD有效脱除SO2的同时,促使PM2.5凝结长大并高效脱除的方法及其装置。
本发明的技术解决方案为:一种烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法,步骤为:
(1)一次脱除PM2.5:含尘烟气(温度:120-180℃、湿度:5-12%)在脱除粒径≥2.5μm的粗颗粒后,经湿度调节相对湿度增至20~50%,调节湿度后的烟气进入脱硫塔与脱硫吸收液逆流接触,PM2.5微粒发生凝结长大并被部分脱除,一次质量脱除效率为40~60%;
(2)二次脱除PM2.5:烟气经上步处理后,由脱硫塔进入相变凝结室,烟气在相变凝结室中的停留时间≥50~200毫秒,注入蒸汽或使烟气冷却5~10℃,促使未脱除的PM2.5微粒发生二次凝结长大,由高效除雾器除去凝结长大的含尘液滴,二次质量脱除效率为40~60%,总质量脱除效率80%以上。
一种实现烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5方法的装置,包括脱硫塔、除尘器、烟气再热器、引风机,还包括烟气湿度调节室、相变凝结室,烟气湿度调节室设置于除尘器出口与脱硫塔烟气进口之间,相变凝结室设于脱硫塔顶部出口处,也可?#23454;?#22686;加脱硫塔高度,以脱硫塔顶部空间作相变凝结室,相变凝结室出口与烟气再热器相连,引风机设于烟气再热器出口处;脱硫塔和相变凝结室内分别设有脱硫塔除雾器和相变凝结室除雾器。相变凝结室除雾器为丝网除雾器、挡板除雾器或旋流板除雾器,优选丝网除雾器。脱硫塔为喷淋塔、填料塔或板式塔。
本发明的技术方案是通过对现有燃煤烟气湿法脱硫装置进行改进,增设烟气湿度调节室和相变凝结室,使其同时具有脱除SO2和促进PM2.5凝结长大并高效脱除的功效;其特征在于烟气湿度调节室设置于除尘器出口与脱硫塔烟气进口之间,相变凝结室设于脱硫塔烟气出口和烟气再热器间,也可?#23454;?#22686;加脱硫塔高度,以脱硫塔顶部空间作相变凝结室;在相变凝结室烟气出口处设置高效除雾器,相变凝结室内衬具有增进相变效果和防腐双重功效的低表面能材料。
根据本发明,烟气湿法脱硫中应用蒸汽相变原理协同脱除PM2.5的方法为:来自燃煤锅炉的含尘烟气经除尘器(如静电除尘器)脱除粗颗粒后进入烟气湿度调节室,喷入粒径为20~30μm微细热水雾,利用烟气热量使水雾汽化或直接注入适量水蒸汽使烟气湿度由5~12%增至20~50%,然后从脱硫塔底部进入脱硫塔,在脱硫塔内高温湿烟气与中低温吸收液逆流接触,烟气被增湿冷却,在脱硫塔中上部达到过饱和状态,过饱和水汽以PM2.5微粒为凝结核发生相变,使PM2.5微粒粒度增大、质量增加,然后由脱硫液及脱硫塔除雾器捕集凝结长大的含尘液滴。烟气经脱硫及部分PM2.5后进入相变凝结室,在相变凝结室内注入适量水蒸汽或设置冷却装置调节烟气过饱和度,使未脱除的PM2.5发生相变凝结长大,由相变凝结室除雾器脱除凝结长大的含尘液滴;净化烟气经烟气再热器加热升温至70-80℃,由烟?#38597;?#25918;。
脱硫塔进口烟气温度为70~120℃,脱硫塔进口吸收液温度为20~50℃,比进口烟气温度低30~80℃。
相变凝结室除雾器可以是丝网除雾器、折流板除雾器、旋流板除雾器,优选丝网除雾器;脱硫塔是喷淋塔、填料塔、板式塔;烟气湿法脱硫技术可以是石灰石-石膏法、双碱法、氨法等。
为了提高PM2.5的脱除效果,可在雾化热水、水汽或脱硫吸收液中添加微量能显著?#26723;?#27700;汽核化临界过饱和度及水溶液的表面张力,使微粒易被水润湿的润湿?#31890;?#28070;湿剂一般而言属于表面活性?#31890;?#22914;十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚,也可直接采用市售润湿?#31890;?#28070;湿剂中可含有多种增效剂或助?#31890;?#22914;氯化镁、硫酸钠等,润湿剂添加量一般为溶液或水汽重量的0.001~0.01%。
本发明产生的有益效果为:以蒸汽相变作为脱除PM2.5的预处理技术,首先应建立过饱和水汽?#32938;常?#20294;单纯依靠添加蒸汽或冷?#35789;?#27573;使烟气达到过饱和能耗过高,本发明充分利用现有烟气湿法脱硫装置中烟气含湿量较高的特点(如脱硫净化气相对湿度可达90~95%以上,温度为40~60℃),在脱硫塔前设置烟气湿度调节室,通过喷雾化热水或直接注入适量蒸汽提高烟气含湿量,促使部分PM2.5在脱硫塔内发生相变凝结长大并被脱硫液、脱硫塔除雾器捕集。在脱硫塔出口与烟气再热器间或脱硫塔顶部空间设置相变凝结室,注入少量蒸汽或将烟气冷却5~10℃使未脱除的PM2.5微粒在相变凝结室发生凝结长大,并由除雾器脱除凝结长大的含尘液滴。以耐蚀的低表面能材料作相变凝结室内壁面或壁面衬里、涂料,一方面可促进水汽在PM2.5微粒表面凝结而?#31181;?#20854;在相变凝结室壁面凝结,进而增进相变效果,同时还可解决因酸性污染物结露而导致的腐?#27425;?#39064;。添加微量润湿剂以?#26723;蚉M2.5凝结长大所需的水汽过饱和度,最终实现PM2.5的高效脱除。本发明工艺简单,只要在现有烟气湿法脱硫装置中增设烟气湿度调节室和相变凝结室,并辅以添加适量雾化热水或蒸汽,即可使湿法脱硫装置具有同时促进PM2.5粒度增大并脱除的功效,可广泛应用于现有电厂烟气湿法脱硫装置。
四、附图说明
图1是本发明的工艺流程图;
图2是本发明实施例1的装置结构示意图;
图3是本发明实施例2的装置结构示意图。
图中:1-除尘器;2-烟气湿度调节室;3-雾化水喷嘴;4-烟气再热器;5-脱硫塔;6-脱硫?#21495;?#22068;;7-脱硫塔除雾器;8-脱硫液循环泵;9-相变凝结室;10-蒸汽喷嘴;11-相变凝结室除雾器;12-引风机。
五、具体实施方式
实施例1:
本发明的烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法如图1所示:燃煤锅炉产生的含尘烟气经除尘器(如静电除尘器)1脱除粒径≥2.5μm的粗颗粒后,进入烟气湿度调节室2,经雾化水喷嘴3喷入粒径为20~30μm的雾化水滴,利用烟气热量使雾化水滴在湿度调节室2内完全蒸发,雾化水添加量以烟气经调节后相对湿度由5~12%增至20~50%确定。经湿度调节的烟气从脱硫塔下部进入脱硫塔5,在脱硫塔5内高温湿烟气(温度:70~120℃)与中低温脱硫吸收液(温度:20~50℃)逆流接触,高温烟气使部分吸收液汽化,烟气相对湿度增大,烟?#38470;档停?#24182;在脱硫塔5中上部达到过饱和状态,在完成脱硫的同时,过饱和水汽以PM2.5微粒为凝结核发生相变,使PM2.5微粒粒度增大、质量增加,并由脱硫液、脱硫塔除雾器7捕集凝结长大的含尘液滴,除去约40~60%的PM2.5微粒;这一过程的特点是脱硫和PM2.5的凝结长大及脱除同时进行,但水汽在PM2.5微粒表面凝结的同时,也会凝结于脱硫液滴表面而损耗。烟气经脱硫及部分PM2.5后,由脱硫塔5进入相变凝结室9,经蒸汽喷嘴10注入适量蒸汽促使未脱除的PM2.5微粒发生相变凝结长大,并由除雾器11脱除凝结长大的含尘液滴,除去约40~60%的PM2.5。在雾化热水及水汽中添加0.001~0.01%的润湿?#31890;?#20197;促进水汽在微粒表面凝结,?#26723;?#21457;生相变的水汽临界过饱和度。净化烟气经烟气再热器4加热升温至70~80℃,然后通过引风机12引入烟?#38597;?#25918;到大气中。
如图2所示,本发明的烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5方法的装置,主要由烟气湿度调节室2、脱硫塔5、相变凝结室9组成;烟气湿度调节室2设置于除尘器1出口与烟气再热器4之间,内设雾化水喷嘴3,烟气湿度调节室2尺寸以烟气在调节室中的停留时间大于雾化水滴完全蒸发所需时间确定;相变凝结室9置于脱硫塔5出口与烟气再热器4之间,内设蒸汽喷嘴10,相变凝结室9出口设置高效除雾器11,内层衬以耐蚀的低表面能材料,相变凝结室9尺寸以烟气在凝结室中的停留时间大于水汽在PM2.5微粒表面核化凝结长大所需时间(约50~200ms)确定。
实施例2:
如图3所示,与实施例1不同的是,不专门设置相变凝结室,而是?#23454;?#22686;加脱硫塔高度,以脱硫塔5顶部空间(即脱硫塔除雾器7以上部位)作相变凝结室9,并注入适量蒸汽,塔顶部设置高效除雾器11,塔出口净化烟气经烟气再热器4加热升温后由烟?#38597;?#25918;。
实施例3:
烟气湿度调节室2内设置蒸汽喷嘴,直接注入适量蒸汽调节烟气含湿量,其余同实施例1或2。
实施例4:
烟气湿度调节室2置于烟气再热器4之后,即烟气再热器4出口与脱硫塔5烟气进口之间,其余同实施例3。
实施例5:
相变凝结室9内设置烟气冷却装置,将脱硫净化烟气冷却5~10℃,使其达到过饱和状态,其余同实施例1。
实施例6:
烟气由全自动燃煤锅炉产生,烟气量为100Nm3/h,脱硫塔采用?#26412;?50mm、高1500mm的喷淋塔,湿法脱硫技术为石灰石-石膏法,相变凝结室置于脱硫塔出口,脱硫塔、相变凝结室内分别安装旋流板除雾器、丝网除雾器。燃煤锅炉产生的含尘烟气经旋风除尘器脱除粗颗粒后,进入湿度调节室,由雾化喷嘴喷入温度70℃、粒径约为20~30μm的微细水雾,喷入量为0.025kg/Nm3烟气,经调节后,脱硫塔进口烟气温度为80℃,相对湿度为35%;石灰石脱硫悬浮液温度为20℃,液气比2.5L/Nm3,脱硫塔内烟气与石灰石悬浮液逆流接触;经电称?#33073;?#20914;击器ELPI在线测试,一次PM2.5质量脱除效率为42%;烟气经脱硫及部分PM2.5后进入相变凝结室,每Nm3烟气注入0.015kg蒸汽,二次脱除PM2.5,PM2.5总质量脱除效率达到86%。
实施例7:
脱硫塔为?#26412;?50mm,高2000mm的旋流板塔,相变凝结室置于脱硫塔顶部空间,烟气湿法脱硫技术为双碱法,其余同实施例6;经电称?#33073;?#20914;击器ELPI在线测试,PM2.5总质量脱除效率达到82%。
对比例1:
采用实施例6试验?#20302;?#21450;石灰石-石膏法脱硫技术,但烟气湿度调节室中不添加水汽及雾化水,相变凝结室不注入蒸汽,经电称?#33073;?#20914;击器ELPI在线测试对PM2.5的质量脱除效率为12%。
对比例2:
采用实施例7试验?#20302;?#21450;双碱法脱硫技术,但烟气湿度调节室中不添加水汽及雾化水,相变凝结室不注入蒸汽,经电称?#33073;?#20914;击器ELPI在线测试对PM2.5的质量脱除效率为17%。

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