本发明专利技术涉及一种应用蒸汽相变协同脱除高温高湿烟气中ＰＭ↓［２．５］和气态污染物的方法及装置，它由除尘器、烟气湿度调节室、冷凝换热器、洗涤吸收塔组成；其方法于烟气经除尘器脱除粗烟尘后进入烟气湿度调节室，喷入雾化热水调节烟气含湿量；经湿度调节的烟气引入冷凝换热器达到过饱和，过饱和水汽以ＰＭ↓［２．５］为凝结核发生相变，使ＰＭ↓［２．５］粒度增大，然后进入洗涤吸收塔，在塔内烟气与中低温碱性洗涤吸收液逆流接触，并继续发生以ＰＭ↓［２．５］为凝结核的蒸汽相变过程，由碱性洗涤吸收液脱除凝结长大的含尘液滴和气态污染物。本发明专利技术结合高温高湿烟气特点，应用蒸汽相变原理促使ＰＭ↓［２．５］凝结长大，不仅可协同脱除ＰＭ↓［２．５］和气态污染物，还可回收水蒸汽冷凝放出的汽化潜热及烟气降温显热。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于烟道气中PM25微粒及气态污染物的脱除
，特别涉及一 种应用蒸汽相变原理协同脱除高温高湿烟气中PM2.5和气态污染物的方法及装置。二、
技术介绍
可吸入颗粒物是目前我国城市大气环境的首要污染物，尤其是其中空气动力 学直径小于2.5pm的PM25污染问题十分严重，主要原因在于PM25微粒比表面 积大、易富集各种重金属及化学致癌物质，而常规除尘技术对其难以有效捕集， 造成大量PM2.5排入大气环境。燃烧是引起大气环境中PM2.5含量增加的主要原 因，控制燃烧源PM25排放是迫切需要解决的关键问题，技术发表的主要途径是 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，其中应用过饱和水汽在PM2.5微粒表面核化凝结的特性是促使PM2.5粒度 增大的重要措施，特别适合于高温高湿烟气环境。目前，燃油锅炉、天然气锅 炉、焚烧法处理固体废弃物(如垃圾焚烧发电、污泥的焚烧处理等)已越来越普 及；因油、天然气燃料中氢元素含量高，垃圾、污泥等固体废物富含水分，导致 燃烧产生的烟气中水汽含量高，如天然气锅炉烟气中水蒸汽含量为15 19%(体 积百分含量，下同)，燃油锅炉烟气中水蒸汽含量为10~15%，垃圾焚烧烟气中 水汽含量可高达20%以上；同时，排烟温度大多在200。C以上。鉴于燃油、天然 气锅炉烟气中水蒸汽含量及排烟温度高，国外常设置冷凝换热器，回收利用烟气 中水蒸汽冷凝时放出的汽化潜热及烟气降温的显热，其目的是回收烟气热量，提高锅炉热效率，不属于PM2.5的控制
燃油、天然气锅炉烟气中污染物 主要有烟尘、S02、 NOx等，因烟尘浓度低，尚未引起足够重视，气态污染物的 脱除主要有湿法、干法，虽烟尘总质量浓度低于相应的燃煤烟气，但烟尘粒度细 小，烟气中PM2.5浓度与燃煤烟气相当，且富含有机组分，对环境危害更大。垃 圾、污泥等固体废弃物焚烧烟气中污染物主要有烟尘、重金属及S02、 HC1、 HF、 NOx等酸性气态污染物，烟尘的去除主要利用布袋除尘器、静电除尘器，虽 除尘效率可高于99%，但对于PM2.5的捕集率不高，S02、 HC1、 HF等气态污染 物的去除主要有湿法、干法、半干法三种，重金属如Cr、 Cd、 Ni、 Pb、 Se等主 要富集于细颗粒中，特别是PM2.5中，只有除掉烟气中的细颗粒，才能有效脱除重金属。目前，针对上述排放源，尚未有效的PM2.5脱除技术及协同脱除PM2.5 和气态污染物的技术。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是针对燃油锅炉、天然气锅炉及垃圾、污泥等固体废弃物焚烧 烟气中水蒸汽含量和排烟温度高的特点，提供一种应用蒸汽相变原理协同脱除 PM2.5和气态污染物的方法及装置。本专利技术的技术解决方案为 一种应用蒸汽相变协同脱除PM2.5和气态污染物 的方法，步骤为(1 ) PM2.5的凝并长大高温高湿烟气(温度200~500°C, H20: 10~25%) 经除尘器脱除粒径^2.5jam的粗烟尘后，进入烟气湿度调节室，喷入雾化热水，利 用高温烟气使雾化水蒸发，烟气中水汽含量增至15~40%,调节湿度后的烟气进 入冷凝换热器，水汽达到过饱和，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；(2)凝结长大含尘液滴及气态污染物的脱除经上步处理后，饱和或过饱和 烟气由冷凝换热器进入洗涤吸收塔，与中低温碱性洗涤吸收液逆流接触， 一方 面，烟气被增湿冷却，过饱和度进一步增大，继续发生以PM2.5为凝结核的蒸汽 相变过程，同时由碱性洗涤吸收液和高效除雾器脱除凝结长大的含尘液滴及其气 态污染物。一种应用蒸汽相变实现协同脱除PM25和气态污染物方法的装置，由除尘 器、烟气湿度调节室、冷凝换热器、洗涤吸收塔组成，烟气湿度调节室置于除尘 器烟气出口和冷凝换热器烟气进口之间，内置雾化水喷嘴，冷凝换热器烟气出口 与洗涤吸收塔烟气进口相连通，以具有增进相变效果和防腐双重功效的耐蚀^f氐表 面能材料作冷凝换热器内壁面或壁面衬里、涂料；洗涤吸收塔为喷淋塔、紫球 塔、填料塔或旋流板塔、筛板塔等板式塔，顶部设有高效除雾器，如丝网除雾 器、挡板除雾器、旋流板除雾器，优选丝网除雾器。本专利技术中的冷凝换热器主要 作为使PM2.5凝结长大的预处理设备，其作用相当于核化凝结室，同时，兼作烟 气余热回收设备，以回收利用烟气中水蒸汽冷凝放出的汽化潜热及烟气降温的显 热。才艮据本专利技术，应用蒸汽相变协同脱除PM2.5和气态污染物的方法为高温高 湿含尘烟气经除尘器(如布袋除尘器、静电除尘器)脱除粒径22.5pm的粗烟尘后 进入烟气湿度调节室，喷入粒径为20-30^un的微细热水雾，利用烟气热量使水雾 汽化，烟气中水蒸汽含量增至15~40%;经湿度调节的烟气进入冷凝换热器，以常温水作热交换介质，使烟气中水蒸汽达到过饱和态，过饱和水汽在PM2.5微粒 表面发生核化凝结，使PM2.5粒度增大、质量增加，热交换产生的热水一部分供 烟气湿度调节室作雾化水水源，其余回收利用；经冷凝换热器的饱和或过饱和烟气从洗涤吸收塔底部烟气进口进入塔内，与中低温碱性洗涂吸收液逆流接触，发生强烈的传热传质过程； 一方面，烟气被增湿冷却，过饱和度进一步增大，继续 发生以PM2.5微粒为凝结核的蒸汽相变过程，同时由碱性洗涤吸收液及高效除雾 器脱除凝结长大的含尘液滴及气态污染物。高温高湿烟气指燃油锅炉、天然气锅炉、垃圾、污泥等固体废弃物焚烧产生 的烟气，烟气中水蒸汽含量在10~25%以上，排烟温度在200-500。C以上，气态污 染物主要指S02、 HC1、 HF、 NOx等酸性气态污染物，洗涤吸收液指Ca(OH)2、 CaC03、 Na2C03、 NaOH、氨水等碱性溶液，溶液中碱性吸收剂的重量百分比浓 度为0.5-20%。洗涤吸收塔进口烟气温度50~80°C,烟气中水蒸气处于饱和或过饱和状态 (过饱和度S^l)，进口洗涤吸收液温度为20~50°C,比进口烟温低30~60°C, 以实现烟气和洗涤吸收液逆流接触过程中可继续发生水汽在PM25微粒表面的核 化凝结过程，使PM2.5粒度进一步增大，操作液气比控制在1~5L/Nm3,冷凝换热 器内烟气过饱和度控制在1.1-1.5,以主要发生PM2.5为凝结核的异质核化过程， 减弱均质核化现象。本专利技术的有益效果为利用过饱和水汽在微粒表面核化凝结是促使其粒度增 大的重要措施，但需首先建立过饱和水汽环境，而单纯依靠添加蒸汽或冷却手段 使烟气达到过饱和能耗过高，只有针对烟气原有水蒸气含量及烟温较高的过程才 有实用价值。本专利技术针对燃油及天然气锅炉、垃圾、污泥等固体废弃物焚烧烟气 中水蒸汽含量及排烟温度高的特点(水蒸气含量在10~25%以上，排烟温度 200 500。C以上)，在可同时实现除尘和吸收气态污染物的塔设备前设置烟气湿 度调节室和冷凝换热器，于烟气湿度调节室中喷入雾化热水，利用高温烟气使雾 化水蒸发，提高烟气含湿量，热水取自冷凝换热器，无需额外消耗能量；以常温 水作热交换介质，使烟气在冷凝换热器中达到过饱和态，利用过饱和水汽在 PM2.5孩i粒表面核化凝结促使PM2.5凝并长大，同时还可回收烟气中水蒸汽冷凝方文 出的汽化潜热及烟气降温显热，实现促使P本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用蒸汽相变协同脱除ＰＭ↓［２．５］和气态污染物的方法，其特征在于高温高湿烟气经除尘器脱除粒径大于２．５μｍ的粗烟尘后进入烟气湿度调节室，喷入雾化热水，利用高温烟气使雾化水蒸发，提高烟气含湿量，经湿度调节的烟气引入冷凝换热器，以温水为热交换媒质，使烟气达到过饱和态，过饱和水汽以ＰＭ↓［２．５］微粒为凝结核发生相变，使ＰＭ↓［２．５］微粒粒度增大；经冷凝换热器的烟气由洗涤吸收塔下部烟气进口进入塔内，与中低温碱性洗涤吸收液逆流接触，烟气被增湿冷却，继续发生以ＰＭ↓［２．５］为凝结核的蒸汽相变过程，由碱性洗涤吸收液和高效除雾器脱除凝结长大的含尘液滴和气态污染物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨林军，张霞，颜金培，沈湘林，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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