[發(fā)明專利]基于多場(chǎng)促進(jìn)的顆粒物凝并團(tuán)聚強(qiáng)化裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710316895.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN107138016A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高翔;鄭成航;常倩云;張涌新;竺新波;翁衛(wèi)國;王毅;岑可法
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D51/02
• 分類號(hào): B01D51/02;B01D51/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 鄭芳,王桂名

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃煤電廠等工業(yè)煙氣凈化領(lǐng)域，具體涉及一種基于多場(chǎng)促進(jìn)的顆粒物凝并團(tuán)聚強(qiáng)化裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，我國目前面臨的大氣污染問題日益嚴(yán)重，其中顆粒物排放引起的霧霾現(xiàn)象引起了廣泛重視，其濃度是重要的大氣污染指標(biāo)。燃煤電廠等工業(yè)排放源是我國細(xì)顆粒(PM_2.5)的主要來源之一，PM_2.5體積小、重量輕，會(huì)隨著大氣運(yùn)動(dòng)而不斷擴(kuò)散并長時(shí)間停留，對(duì)人類生活環(huán)境及身體健康造成持續(xù)影響，因此進(jìn)一步加強(qiáng)燃煤電廠等工業(yè)源顆粒物尤其是細(xì)顆粒(PM_2.5)脫除刻不容緩。

靜電除塵器是大氣顆粒物治理的常用方法之一，它在燃煤電廠應(yīng)用中的除塵效率可達(dá)99.99％，然而由于亞微米級(jí)顆粒荷電量與流體曳力相當(dāng)，在電場(chǎng)中的遷移速率低，對(duì)亞微米級(jí)的顆粒脫除效果卻不夠理想。顆粒在運(yùn)動(dòng)和碰撞的過程中會(huì)由于顆粒之間的粘性力(電場(chǎng)力、范德華力、液橋力等)作用而發(fā)生凝并和團(tuán)聚，附著在大顆粒上的小顆粒遷移速率和脫除效果都會(huì)明顯提高。因此，凝并后的小粒徑顆粒數(shù)目濃度降低，顆粒平均粒徑增大。布置在靜電除塵設(shè)備上游的顆粒物凝并團(tuán)聚裝置，使亞微米級(jí)小顆粒產(chǎn)生團(tuán)聚并附著在大顆粒上，可有效提高顆粒在顆粒捕集裝置中的運(yùn)動(dòng)速率和脫除效果。

目前針對(duì)顆粒凝并團(tuán)聚技術(shù)，有利用帶不同電荷的顆粒之間吸引力碰撞產(chǎn)生的電凝并、利用不同尺寸顆粒在聲波中震動(dòng)碰撞產(chǎn)生的聲凝并、以及利用化學(xué)團(tuán)聚劑噴射于煙氣中吸收顆粒并增加顆粒間粘性的化學(xué)團(tuán)聚等方法，然而這些方法單獨(dú)作用時(shí)效果不夠理想。本發(fā)明在傳統(tǒng)電凝并的基礎(chǔ)上，結(jié)合相變凝結(jié)和噴霧增濕長大，同時(shí)利用電除塵器中離子風(fēng)對(duì)流場(chǎng)的作用提高顆粒碰撞凝并概率，在同一設(shè)備中綜合電場(chǎng)力、液橋力、范德華力等粘性力等多場(chǎng)作用強(qiáng)化顆粒凝并團(tuán)聚效果，使顆粒平均粒徑明顯增大，是進(jìn)一步提高除塵設(shè)備的脫除效果，降低煙氣中顆粒物排放濃度的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多場(chǎng)作用強(qiáng)化顆粒凝并團(tuán)聚的裝置和方法，該裝置能夠有效降低PM_1.0(直徑在1.0μm以下的顆粒)的數(shù)目濃度40～50％，提高顆粒平均直徑30～45％以上，從而提升傳統(tǒng)除塵設(shè)備的顆粒物脫除效率，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)凝并裝置與除塵設(shè)備聯(lián)用顆粒排放濃度降低至1mg/m³以下。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于多場(chǎng)促進(jìn)的顆粒物凝并團(tuán)聚強(qiáng)化裝置，所述裝置包括凝聚器，沿凝聚器進(jìn)口至凝聚器出口方向，所述凝聚器內(nèi)順次設(shè)置有換熱降溫冷凝器、離子風(fēng)協(xié)助的孔板式電凝并系統(tǒng)和凝并混合器，所述離子風(fēng)協(xié)助的孔板式電凝并系統(tǒng)包括陽極、孔板式極板和陰極，所述陽極、孔板式極板和陰極均平行于煙氣流向設(shè)置，陽極和陰極分別設(shè)置在兩個(gè)相鄰的孔板式極板之間，且陽極和陰極之間至少有一個(gè)孔板式極板，所述陽極與正電源相連，陰極與負(fù)電源相連；所述凝聚器內(nèi)還設(shè)有噴霧增濕器，所述噴霧增濕器設(shè)置在離子風(fēng)協(xié)助的孔板式電凝并系統(tǒng)之前或之后；所述噴霧增濕器包括若干噴嘴，所述噴嘴平行于煙氣流向，且并排設(shè)置在凝聚器內(nèi)，所述噴嘴與液滴發(fā)生裝置相連通。

作為優(yōu)選，沿垂直于煙氣流向的方向，陽極、孔板式極板和陰極并排布置。

作為優(yōu)選，所述孔板式極板開孔率為10％～20％。孔板開孔率20％以上會(huì)對(duì)不同通道間的放電及流場(chǎng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

作為優(yōu)選，凝并凝聚器出口與電除塵器進(jìn)口相連通。

作為優(yōu)選，凝并混合器采用30～60°對(duì)角傾斜式葉片，所述噴嘴采用雙流體噴嘴。采用30～60°對(duì)角傾斜式葉片，使煙氣產(chǎn)生旋流，促進(jìn)不同通道顆粒的混合與碰撞；采用雙流體噴嘴向煙氣中噴射霧滴，在冷凝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加煙氣中的濕度，促進(jìn)顆粒表面形成液膜，進(jìn)一步提高顆粒荷電量，并可增加顆粒間毛細(xì)作用產(chǎn)生的液橋力，從而大大增加顆粒間粘性力，促進(jìn)顆粒團(tuán)聚。此外，通過控制噴嘴布置、流量控制，防止煙道中結(jié)垢。

凝并混合器葉片可采用不銹鋼或PVC材質(zhì)，使其具有堅(jiān)固耐磨防腐蝕性。顆粒在凝并混合器中進(jìn)行充分混合后進(jìn)一步電凝并、團(tuán)聚長大，有利于進(jìn)入靜電除塵器后脫除效率的提高。

本發(fā)明噴霧增濕器可選擇脫硫廢水、化學(xué)添加劑等，利用液橋力及化學(xué)鍵的作用增加顆粒間粘性力，強(qiáng)化顆粒凝并團(tuán)聚效果，且實(shí)現(xiàn)脫硫廢水、SO₃等污染物協(xié)同脫除。

作為優(yōu)選，所述正電源為基波疊加脈沖正電源或高頻電源正電源，負(fù)電源為基波疊加脈沖負(fù)電源或高頻電源負(fù)電源；陰極采用不銹鋼材質(zhì)，采用魚骨線或芒刺線。