[發明專利]一種用于燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜工藝與裝置

有效

• 申請號: 201410307428.0
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104043527B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 常景彩;馬春元;陶愛平;孟鎮;徐純燕;高明峰
• 申請（專利權）人: 山東大學;華電環保系統工程有限公司
• 主分類號: B03C3/01
• 分類號: B03C3/01
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 李健康

一、技術領域

本發明屬于大氣污染物治理領域，特別是涉及一種用于燃煤飛灰玻璃微珠細顆粒物高效脫除的表面凝膜工藝及裝置。

二、背景技術

目前國內熱電廠大多采用燃煤機組，由于國家對大氣污染物治理要求越來越嚴，燃煤機組在保證煤機發電成本低、熱效率高的前提下，促進燃煤各項排放指標逐步向燃機靠攏成為環保治理發展的趨勢。然而，要達到燃煤機組超凈排放指標的要求，其主要的難點之一在于對煙塵中細顆粒物排放控制。目前燃煤電站靜電除塵器(ESP)出口，排出的細顆粒物粒徑在0.1～3μm之間，其中粒徑小于2.5μm的玻璃微珠類微細顆粒占逃逸顆粒總數的90％以上，其原因歸結于鍋爐爐型、燃燒方式、爐溫以及煤的化學組成等因素，就燃煤鍋爐靜電除塵器后排出的漂珠而言，其質量濃度介于3～20mg/m³，成份以SiO₂和Al₂O₃為主，具有顆粒細小、表面光滑疏水、電絕緣強度高、阻燃、耐溫隔熱等特點，但因其比電阻高(100～120℃，比電阻值為5×10¹¹～10¹²Ω·cm)，荷電性能差，常規電除塵技術對其脫除效率非常有限。換言之，對于采用磨細煤粉和低氮燃燒方式的燃煤鍋爐，僅因微珠自身的貢獻，采用傳統的除塵技術手段實現燃煤煙塵＜4.5mg/m³排放目標的可能性極小。因此，燃煤電站飛灰微珠的深度排放控制是實現燃煤機組達到燃機煙塵排放標準的關鍵。

相關研究表明：將燃煤微珠表面金屬化或化學鍍膜后，可將燃煤飛灰微珠用于航空、航天、建筑材料、車輛、兵器等領域，表面改性后的微珠且具有密度小、導電性能良好等優點。更進一步，在冷凝條件下一些超疏水材料表面(如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅片、玻璃等)，冷凝液滴滲入表面的均勻性差異均會直接對疏水特性改變的程度和均勻性產生影響，從此意義上分析，對于荷電能力較差導致脫除效率低的微珠而言，若采用合適的表面凝膜工藝，其比電阻數值勢必呈現數量級的下降，在靜電場存在的條件下有利于被荷電和捕集，而這將對燃煤煙塵實現超凈排放具有重大的意義。

三、發明內容

本發明以燃煤煙塵微珠的物化特性為基礎，對于燃煤飛灰粒徑<1μm微珠，其存在于燃煤煙氣中的顆粒形態近于球形，具有粒徑小、中空薄壁結構，呈現的比表面積較大(>10⁵cm²/g)，具有高吸附性、高粘附性以及高表面能等特點。本發明針對上述微珠的主要物化特性，提出了一種用于燃煤飛灰高效脫除的微珠表面凝膜工藝，并設計與之相應的凝膜裝置。本發明采用特定的高溫液滴發生方法，通過控制霧化顆粒凝結速度與液滴停留時間，誘導微珠外表面、表面微凸起內以及微珠內表面發生核凝結，實現微珠比電阻的降低，然后被靜電除塵器高效捕集

本發明是通過如下方式實現：

一種用于燃煤飛灰微珠高效脫除的表面凝膜工藝，其特征在于該工藝：

(1)利用超聲波將高溫水霧化為10～20μm單分散液滴顆粒物，提升煙氣的飽和度至超飽和狀態飽和度；

(2)液滴控制為80～90℃，與燃煤煙氣產生30～40℃的溫差；

(3)霧化液滴經霧化頭尾部拉法爾出口管加速后，高速錯流混入燃煤煙氣，液滴與微珠以及微珠間的碰撞、凝聚、吸附，使微珠長大；

(4)在超飽和狀態下，控制煙氣管道外冷凝套管內液體溫度為20℃，使煙氣降溫1～5℃，利用微珠表面高吸附性能，煙氣中的液滴被吸附在微珠外表面，以微珠表面微凸起為核，快速形成“珠”狀凝結，使微珠比電阻下降1～2個數量級；

(5)霧化液滴進入靜電除塵器前，在煙氣中的停留時間控制在300ms～1s，然后隨煙氣進入靜電除塵器。