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    撞擊流相變室實驗平臺

    撞擊流相變室實驗平臺

    (脫除高濕煙氣中細顆粒物PM2.5的裝置)

    撞擊流相變室實驗平臺:脫除經吸收處理、半干法脫硫或濕式洗滌除塵的高濕煙氣中細顆粒物的裝置。

    空氣動力學直徑小于2.5mm的細顆粒物(PM2.5)污染已成為我國突出的大氣環境問題,主要原因在于細顆粒物比表面積大,易富集各種重金屬及化學致癌物質,而常規除塵技術對其難以有效捕集,造成大量細顆粒物排入大氣環境。如靜電除塵裝置的總除塵效率雖可達99%以上,但對細顆粒物的脫除效率并不高,且隨粒徑減小脫除效率顯著下降;濕法脫硫裝置、濕式洗滌除塵器也難以有效捕集細顆粒物,在部分濕法脫硫工藝(如氨法脫硫)中,由于無機鹽氣溶膠和硫酸霧滴的形成,脫硫后細顆粒物濃度反而增加。目前,細顆粒物控制技術發展的主要途徑是通過物理或化學作用使細顆粒物長大成較大顆粒后加以清除,運用新穎合理的技術措施提高現有煙氣污染物控制裝置對細顆粒物的脫除性能;其中,將蒸汽相變預處理技術與現有煙氣污染物治理技術結合是最有可能實現工程應用的重要途徑之一。依據蒸汽相變促使細顆粒物長大的機理,利用該預調節技術,首先應建立過飽和水汽環境;因此,該技術只有與煙氣水汽含量較高、煙溫較低的過程結合才有實用價值。在吸收法凈化氣態污染物(如濕法脫硫)及濕式洗滌除塵中,高溫煙氣與中低溫洗滌吸收液相接觸,發生強烈的傳熱傳質過程,高溫煙氣使部分洗滌吸收液汽化,煙氣相對濕度增大并可接近或達到飽和狀態,煙溫可降至50~60℃以下。在噴霧干燥、爐內噴鈣尾部增濕活化等半干法煙氣脫硫技術中,由于脫硫過程中需在高溫煙氣噴入Ca(OH)2漿液或霧化水,煙氣將熱量傳遞給漿液或霧化水滴,使之不斷蒸發干燥,同時煙氣溫度由140~160℃降至50~65℃,含濕量顯著增加,脫硫后煙氣相對濕度可達50~60%以上。

    目前,應用蒸汽相變促進細顆粒物長大通常在一空的腔體(相變室)中進行,相變室內水汽和含細顆粒物煙氣混合不均勻,導致不少水汽未能在細顆粒物表面凝結而直接由煙氣帶走。同時,鑒于細顆粒物凝結長大后成為外表面覆蓋一層液膜的含塵霧滴,需與可脫除霧滴的除塵設備配套,如濕式除塵器、高效除霧器、旋風分離器等,其中高效除霧器是最適宜的設備之一,上述除塵設備對于粒徑3~5mm以上的霧滴才有較佳的脫除效果。雖理論上,提高蒸汽添加量,可使細顆粒物凝結長大至更大的尺寸,但由于蒸汽相變潛熱的釋放、加入蒸汽后煙溫的上升及其過高水汽過飽和度下的均相成核作用,對于PM2.5中的亞微米級微粒,單靠過飽和水汽在顆粒物表面的凝結作用,長大至3~5mm以上有一定難度,且過高的蒸汽添加量會導致能耗過大。撞擊流是強化相間傳遞和促進混合(尤其是微觀混合)最有效的方法之一,但撞擊流技術在蒸汽相變促進細顆粒物長大中未見應用。

    撞擊流相變室實驗平臺針對煙氣經吸收處理、半干法脫硫或濕式洗滌除塵后相對濕度較高的特點,提供一種耦合應用蒸汽相變與撞擊流技術促使細顆粒物凝并長大并高效脫除的裝置。

    該裝置由上到下依次設有凈煙氣出口、除霧器沖洗水系統、高效除霧器、撞擊流相變室主體、沖洗水廢液貯槽和沖洗水廢液出口組成;煙氣導管沿撞擊流相變室主體的周壁呈中心對稱布置,煙氣導管內設有蒸汽噴嘴。

    煙氣導管根據待處理高濕煙氣量的大小設置為一對或二對。當煙氣導管為二對時,煙氣導管沿撞擊流相變室主體的周壁的在同一橫截面或者兩個不同橫截面水平或傾斜呈中心對稱的布置。當在同一橫截面傾斜布置時,煙氣導管均向下傾斜,傾斜角度≤45°;當在兩個不同橫截面傾斜布置時,上層煙氣導管向下傾斜,下層煙氣導管向上傾斜,傾斜角度均≤45°。 

                                            


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