[发明专利]烟气湿法脱硫中协同脱除PM2.5的方法及其装置

说明书

一、技术领域

本发明属于烟道气中PM_2.5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PM_2.5的方法及其装置。

二、背景技术

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2.5μm的PM_2.5污染问题十分严重，主要原因在于PM_2.5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，如湿法脱硫塔(包括除雾器、洗涤塔)对PM_2.5的捕集效率很低，但对于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燃煤电厂湿法脱硫系统WFGD对烟气中细颗粒的脱除作用发现，WFGD对PM₁₀有74.5％的质量脱除效率，但对PM_2.5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环境中PM_2.5含量增加的主要原因。因此，控制燃煤PM_2.5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：在过饱和水汽环境中，水汽以PM_2.5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，相互碰撞接触，进一步促使PM_2.5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，发生强烈的传热传质过程，高温烟气使部分脱硫吸收液汽化，烟气相对湿度增大，烟温降低并可接近饱和状态，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环境。因此，现有烟气湿法脱硫技术虽可有效脱除SO₂和粗粉尘，但对PM_2.5的捕集效率很低，造成大量PM_2.5排入大气环境。

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PM_2.5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PM_2.5的方法，步骤为：

(1)一次脱除PM_2.5：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，PM_2.5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PM_2.5：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PM_2.5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PM_2.5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，也可适当增加脱硫塔高度，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PM_2.5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，也可适当增加脱硫塔高度，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。