一种蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除系统

技术领域

本发明涉及除尘领域，尤其涉及一种蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除系统。

背景技术

近年来，人们认为通过预处理方法可以增大微细颗粒的粒径，获得更高的去除效率。其中水蒸汽在微细颗粒上的异相形核，是一种有行之有效的方法。有人提出在饱和蒸汽环境可以通过在脱硫塔顶部的微细颗粒生长区域添加蒸汽。在过饱和蒸汽环境下，细小颗粒通过蒸汽凝结而长大，增大的液滴可被除雾器有效分离。然而，该过程需要大量的蒸汽，这是不实际的工业应用。

目前，许多燃煤电厂为提高锅炉的能量利用效率，在电除尘器与脱硫系统之间设置了低温换热器。在热交换器中，烟气温度降低，而烟气相对湿度增加。但是由于燃煤烟气中的水分含量较少，SO

为此，本领域的技术人员致力于开发一种蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除系统。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何避免了大量水蒸汽额外的喷入，同时回收烟气中的余热，对烟气进行除尘。

为实现上述目的，本发明的一方面提供了一种蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除系统，包括通过管道依次连接的蒸发室、电除尘装置、第一段换热器、WFGD脱硫系统、第二段换热器；所述WFGD脱硫系统的WFGD水池与所述蒸发室连接，所述WFGD水池中的水对所述蒸发室以及所述WFGD脱硫系统内的烟气进行加湿，所述电除尘装置过滤烟气中的颗粒，所述第一换热器的冷却介质水出口与热泵连接回收烟气中的余热，所述第二换热器的管道的冷凝水出口与所述WFGD水池连接收集冷凝水并补充至所述WFGD水池。

在本发明的一些实施方式中，所述WFGD水池中的水通过雾化喷嘴喷洒到所述蒸发室以及所述WFGD脱硫系统内的烟气中，通过水分的蒸发对烟气进行加湿。

在本发明的一些实施方式中，所述第一换热器和所述第二换热器均为错位式管束换热器。

在本发明的一些实施方式中，所述第一换热器和所述第二换热器的管束上安装有自清洁装置。

在本发明的一些实施方式中，第一段换热器适于将烟气中水蒸汽的温度降低到露点以下，为其和WFGD脱硫系统中的SO

在本发明的一些实施方式中，颗粒在微细颗粒过饱和蒸汽环境里凝结成核并长大后形成较大的颗粒，所述电除尘装置过滤烟气中较大的颗粒。

在本发明的一些实施方式中，所述第一段换热器竖直放置在竖直管道的中央，冷凝水通过坡型管道流入WFGD水池。

在本发明的一些实施方式中，所述第二段换热器的管道正下方为凹型槽，在凹型槽的中间有出水管道，所述第二换热器的管道的冷凝水出口出水管道与所述WFGD水池连接，凹型槽适于冷凝水收集并用于WFGD水池的补水。

在本发明的一些实施方式中，还包括网状除雾器，所述网状除雾器连接于所述第二段换热器的末端，所述网状除雾器对烟气中剩余的水蒸汽进行捕集。

本发明的另一方面提供了一种蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除方法，应用上述蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除系统，包括如下步骤：

S1、在蒸发室内，喷洒在烟气中的水分蒸发，烟气被加湿，加湿烟气进入电除尘装置，烟气中的大颗粒被去除，剩余微细颗粒随着烟气进入第一段换热器；

S2、管壁温度低于烟气中水蒸汽的露点温度，在换热管壁附近形成水蒸汽的过饱和区，在该区域内，水蒸汽分别在换热管壁和颗粒上凝结，换热管壁附近的水蒸汽浓度梯度和烟气温度梯度产生的扩散泳和热泳作用，使得微细颗粒向换热管壁移动，同时烟气的旋流扰动加速微细颗粒与管壁的碰撞，管壁上有强粘附力冷凝液膜阻止颗粒的反弹，对部分微细颗粒进行捕集脱除；

S3、烟气携带者异相成核的冷凝核和部分微细颗粒进入WFGD脱硫系统，在WFGD脱硫系统中的SO

S4、团聚的颗粒进入第二段换热器，团聚体及成核颗粒的尺寸通过水蒸汽冷凝作用长大，长大后的团聚体及成核颗粒与换热器管壁的惯性撞击，脱除微细颗粒。

本发明具有如下有益效果：

在电除尘器进口处通过喷雾水的蒸发实现加湿，在湿法脱硫进口处安装低温换热器实现冷却。在过饱和蒸汽环境中，烟气中的细颗粒被活化，成为成核中心，促进液滴生长，然后湿法脱硫出口处安装第二段低温换热器将凝结生长的液滴除去。本发明避免了大量水蒸汽额外的喷入，即回收了烟气中的余热，又加强了对烟气中微细颗粒的去除，具有良好的工业实用性。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明实施例中蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除系统的结构示意图。

附图标记：

1、蒸发室；2、电除尘装置；3、冷却介质水入口；4、第一段换热器；5、冷却介质水出口；6、坡型管道；7、WFGD水池；8、WFGD脱硫系统；9、第二段换热器；10、冷凝水出口；11、网状除雾器。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如1图所示，本发明的实施例提供了一种蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除系统，包括通过管道依次连接的蒸发室1、电除尘装置2、第一段换热器4、WFGD脱硫系统8(湿式石灰石—石膏烟气脱硫系统)、第二段换热器9、网状除雾器11。

WFGD水池7的水通过雾化喷嘴喷洒到烟气中，通过水分的蒸发实现烟气的加湿。电除尘装置能有效的去除烟气中较大的颗粒，实现烟气的初步净化。第一段换热器4和第二段换热器9均为错位式管束换热器，换热器(第一段换热器4和第二段换热器9)的管束上安装有自清扫装置。第一段换热器4的冷却介质水出口5与热泵相连，能将低品质的热量转化为高品质的热量，实现烟气余热的回收和利用。

第一段换热器4竖直放置在竖直管道的中央，冷凝水通过坡型管道6流入WFGD水池7。第二段换热器的管道正下方为凹型槽，在凹型槽的中间有冷凝水出口，利于冷凝水收集用于WFGD水池7的补水。

在蒸发室1内，由于喷洒在烟气中的水分的蒸发，烟气被加湿。加湿烟气进入电除尘装置2，烟气中的大颗粒被有效去除。剩余微细颗粒随着烟气进入第一段换热器4。

由于管壁温度低于烟气中水蒸汽的露点温度，于是在换热管壁附近形成水蒸汽的过饱和区。在该区域内，水蒸汽分别在换热管壁和颗粒上凝结。此时，换热管壁附近的水蒸汽浓度梯度和烟气温度梯度产生的扩散泳和热泳作用，使得微细颗粒向换热管壁移动。同时烟气的旋流扰动加速了微细颗粒与管壁的碰撞。管壁上有强粘附力冷凝液膜阻止颗粒的反弹，实现了对部分微细颗粒的捕集脱除。

烟气携带者异相成核的冷凝核和部分微细颗粒进入WFGD脱硫系统8，在WFGD脱硫系统8中的SO

团聚的颗粒进入第二段换热器9，团聚体及成核颗粒的尺寸通过水蒸汽冷凝作用得到了进一步的长大，强化了与换热器管壁的惯性撞击，实现了微细颗粒的进一步脱除。

烟气中剩余的水蒸汽网状除雾器11捕集。

在电除尘器进口处通过喷雾水的蒸发实现加湿，在湿法脱硫进口处安装低温换热器实现冷却。在过饱和蒸汽环境中，烟气中的细颗粒被活化，成为成核中心，促进液滴生长，然后湿法脱硫出口处安装第二段换热器9(低温换热器)将凝结生长的液滴除去。本发明避免了大量水蒸汽额外的喷入，即回收了烟气中的余热，又加强了对烟气中微细颗粒的去除，具有良好的工业实用性。

在本发明中，使用蒸汽自循环非均相冷凝式微细颗粒去除系统实现烟气中的余热、水分循环和微细颗粒捕集方法的流程包括以下步骤：

S1、在蒸发室1内，由于喷洒在烟气中的水分的蒸发，烟气被加湿。加湿烟气进入电除尘装置2，烟气中的大颗粒被有效去除。剩余微细颗粒随着烟气进入第一段换热器4。

S2、由于管壁温度低于烟气中水蒸汽的露点温度，于是在换热管壁附近形成水蒸汽的过饱和区。在该区域内，水蒸汽分别在换热管壁和颗粒上凝结。此时，换热管壁附近的水蒸汽浓度梯度和烟气温度梯度产生的扩散泳和热泳作用，使得微细颗粒向换热管壁移动。同时烟气的旋流扰动加速了微细颗粒与管壁的碰撞。管壁上有强粘附力冷凝液膜阻止颗粒的反弹，实现了对部分微细颗粒的捕集脱除。

S3、烟气携带者异相成核的冷凝核和部分微细颗粒进入WFGD脱硫系统8，在WFGD脱硫系统8中的SO

S4、团聚的颗粒进入第二段换热器9，团聚体及成核颗粒的尺寸通过水蒸汽冷凝作用得到了进一步的长大，强化了与换热器管壁的惯性撞击，实现了微细颗粒的进一步脱除。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。