本發(fā)明涉及一種脫除煙氣中細(xì)顆粒物的裝置和方法，特別涉及一種回流混合促進(jìn)水汽凝結(jié)脫除煙氣細(xì)顆粒的裝置及方法。

背景技術(shù)：
隨著全國(guó)各地空氣出現(xiàn)嚴(yán)重污染，PM2.5屢屢爆表，PM是指細(xì)顆粒物，PM2.5是指大氣中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5μm的顆粒物，人們?nèi)粘Ｋ?jiàn)的霧霾大多都是因?yàn)镻M2.5引起的?？諝庵械腜M2.5主要來(lái)源于火力發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過(guò)程中經(jīng)過(guò)燃燒而排放的殘留物，這些殘留物大多含有重金屬等有毒物質(zhì)，PM2.5顆粒粒徑小、表面積大攜帶重金屬多樣且傳輸距離長(zhǎng)，對(duì)人體健康帶來(lái)很大的傷害?，F(xiàn)有除塵設(shè)備針對(duì)PM2.5顆粒的脫除效率極低，造成大量的PM2.5顆粒進(jìn)入大氣環(huán)境。如靜電除塵器的脫除效率可達(dá)到99％，但是該脫除效率僅針對(duì)大顆粒物而言，對(duì)細(xì)顆粒的脫除效率并不高，并且隨著粒徑的減小其脫除效率急劇下降。當(dāng)前脫除細(xì)顆粒的研究方向主要在顆粒的團(tuán)聚技術(shù)，目前主要的研究方向有：聲團(tuán)聚、電凝并、化學(xué)團(tuán)聚、水汽相變等技術(shù)。水汽相變促進(jìn)細(xì)顆粒脫除技術(shù)的原理是：含細(xì)顆粒的煙氣進(jìn)入水汽過(guò)飽和環(huán)境，水汽以細(xì)顆粒為核心在顆粒的表面凝結(jié)，促使細(xì)顆粒長(zhǎng)大成含塵液滴，然后利用傳統(tǒng)的除塵設(shè)備對(duì)含塵液滴進(jìn)行脫除。水汽相變技術(shù)促進(jìn)細(xì)顆粒長(zhǎng)大技術(shù)的研究已經(jīng)有將近一個(gè)世紀(jì)，但是經(jīng)過(guò)水汽相變長(zhǎng)大的細(xì)顆粒粒徑仍然有一部分較小而不能被除塵設(shè)備捕集，目前針對(duì)水汽相變促進(jìn)細(xì)顆粒長(zhǎng)大技術(shù)研究的主要集中在如何促進(jìn)水汽在細(xì)顆粒表面的凝結(jié)長(zhǎng)大，而針對(duì)凝結(jié)后含塵液滴凝并的促進(jìn)方法尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種回流混合促進(jìn)水汽凝結(jié)脫除煙氣細(xì)顆粒的裝置及方法，可以強(qiáng)化水汽相變促進(jìn)煙氣中細(xì)顆粒凝并，促進(jìn)細(xì)顆粒物的長(zhǎng)大進(jìn)而可以高效脫除。技術(shù)方案：本發(fā)明的目的通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)：一種回流混合促進(jìn)水汽凝結(jié)脫除煙氣細(xì)顆粒的裝置，其特征在于，包括脫除塔，脫除塔底部設(shè)有煙氣進(jìn)口1，煙氣進(jìn)口1一端伸出脫除塔底部，另一端位于脫除塔內(nèi)且高度高于脫除塔底部，脫除塔頂部設(shè)有凈煙氣出口2，煙氣進(jìn)口1和凈煙氣出口2的中心軸線與脫除塔中心軸線相重合；凈煙氣出口2下方設(shè)有沖洗水系統(tǒng)3，沖洗水系統(tǒng)3的布水面積與脫除塔橫截面積相等；沖洗水系統(tǒng)3下方設(shè)有絲網(wǎng)除霧器4，絲網(wǎng)除霧器4對(duì)于3μm以上的霧滴脫除效率高達(dá)98％，絲網(wǎng)除霧器4的橫截面積與脫除塔橫截面積相等；脫除塔外壁一側(cè)設(shè)有煙氣回流管，煙氣回流管由疏水材料制成，包括回流入口6、煙氣輸入段7、煙氣回流段8、煙氣輸出段9和回流出口14，回流入口6和煙氣回流段8為豎直管道，煙氣輸入段7和煙氣輸出段9為水平管道；回流入口6位于脫除塔內(nèi)除霧器4下方，其中心軸線與脫除塔中心軸線相重合；煙氣輸入段7的一端伸入脫除塔內(nèi)通過(guò)一圓形彎頭管道與回流入口6相連，另一端伸出脫除塔通過(guò)一圓形彎頭管道與煙氣回流段8的上端口相連；煙氣回流段8的中點(diǎn)位置設(shè)有回流控制閥門11，控制煙氣回流流量為煙氣進(jìn)口進(jìn)煙量的5-20％，煙氣回流段8的下端口通過(guò)一圓形彎頭管與煙氣輸出段9的一端相連，煙氣輸出段9的另一端與回流出口14相連,回流出口14設(shè)置在脫除塔中下部側(cè)壁上；煙氣回流管位于脫除塔外的部分其外表面設(shè)有保溫層10，用于防止凝結(jié)在顆粒表面的水滴蒸發(fā)到壁面；脫除塔外壁兩側(cè)均設(shè)有蒸汽入口5，蒸汽入口5設(shè)置在回流出口14下方，與回流出口14的垂直距離為30～50㎝；煙氣進(jìn)口1與蒸汽入口5之間設(shè)有廢液排放管12，廢液排放管12管口接有廢液排放閥門13。優(yōu)選的，所述保溫層10包括巖棉內(nèi)襯和鋁皮外包。優(yōu)選的，所述沖洗水系3包括沖洗水分布器、沖洗水進(jìn)水管和沖洗水排放閥，沖洗水分布器底部為圓形板，圓形板面積與脫除塔橫截面積相等，圓形板上均勻分布有布水孔，孔徑范圍為0.1～1mm。本發(fā)明還提出一種回流混合促進(jìn)水汽凝結(jié)脫除煙氣細(xì)顆粒的方法，包括以下步驟：(1)水蒸氣從脫除塔兩側(cè)的蒸汽入口5進(jìn)入，使脫除塔內(nèi)達(dá)到蒸汽過(guò)飽和條件；(2)在蒸汽形成的過(guò)飽和條件下，含細(xì)顆粒的煙氣從煙氣進(jìn)口1進(jìn)入脫除塔，蒸汽在細(xì)顆粒的表面凝結(jié)形成含顆粒的液滴；(3)在步驟2實(shí)施的同時(shí)，通過(guò)調(diào)整回流控制閥門11使煙氣回流管中的煙氣回流流量約為煙氣進(jìn)口進(jìn)煙量的5-20％，通過(guò)煙氣回流管的回流作用，脫除塔內(nèi)的一部分的含顆粒液滴通過(guò)煙氣回流管回到脫除塔的下部，與新生成的含顆粒液滴碰撞凝并，凝并后的含顆粒液體從廢液排放管12排出；另外一部分含顆粒液滴隨著煙氣經(jīng)絲網(wǎng)除霧器4脫除，最后凈煙氣從脫除塔的出口排出；(4)沖洗水系統(tǒng)3對(duì)絲網(wǎng)除霧器4中的顆粒進(jìn)行沖洗，沖洗的廢液流入到脫除塔的底部通過(guò)廢液排放閥門13排出。具體的，所述含細(xì)顆粒的煙氣包括含有PM2.5的煙氣。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，在脫除塔的外部?jī)蓚?cè)設(shè)置蒸汽入口和煙氣回流管即可實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒物的增大和高效脫除。(2)采用了煙氣回流管，可以有效的促進(jìn)水汽相變條件下含細(xì)顆粒液滴的凝并，提高水汽相變條件下細(xì)顆粒的長(zhǎng)大效果，克服水汽相變條件下細(xì)顆粒長(zhǎng)大的最終直徑不足以被脫除的缺陷。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明提出的一種回流混合促進(jìn)水汽凝結(jié)脫除煙氣細(xì)顆粒的裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明煙氣回流管的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的凝并作用機(jī)理示意圖。圖中，1、煙氣進(jìn)口，2、凈煙氣出口，3、沖洗水系統(tǒng)，4、絲網(wǎng)除霧器，5、蒸汽入口，6、回流入口，7、煙氣輸入段，8、煙氣回流段，9、煙氣輸出段，10、保溫層，11、回流控制閥門，12、廢液排放管，13、廢液排放閥門，14、回流出口,15、顆粒，16、顆粒表面凝結(jié)的滴液。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示為本發(fā)明提出的一種回流混合促進(jìn)水汽凝結(jié)脫除煙氣細(xì)顆粒的裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2所示為本發(fā)明煙氣回流管的結(jié)構(gòu)圖，由圖1、圖2可知，本發(fā)明提出的一種回流混合促進(jìn)水汽凝結(jié)脫除煙氣細(xì)顆粒的裝置，該裝置包括脫除塔，脫除塔底部設(shè)有煙氣進(jìn)口1，煙氣進(jìn)口1一端伸出脫除塔底部，另一端位于脫除塔內(nèi)且高度高于脫除塔底部，脫除塔頂部設(shè)有凈煙氣出口2，煙氣進(jìn)口1和凈煙氣出口2的中心軸線與脫除塔中心軸線相重合；凈煙氣出口2下方設(shè)有沖洗水系統(tǒng)3，沖洗水系統(tǒng)3的布水面積與脫除塔橫截面積相等；沖洗水系統(tǒng)3下方設(shè)有絲網(wǎng)除霧器4，絲網(wǎng)除霧器4對(duì)于3um以上的霧滴脫除效率高達(dá)98％，絲網(wǎng)除霧器4的橫截面積與脫除塔橫截面積相等；脫除塔外壁一側(cè)設(shè)有煙氣回流管，煙氣回流管由疏水材料制成，包括回流入口6、煙氣輸入段7、煙氣回流段8、煙氣輸出段9和回流出口14，回流入口6和煙氣回流段8為豎直管道，煙氣輸入段7和煙氣輸出段9為水平管道；回流入口6位于脫除塔內(nèi)絲網(wǎng)除霧器4下方，其中心軸線與脫除塔中心軸線相重合；煙氣輸入段7的一端伸入脫除塔內(nèi)通過(guò)一圓形彎頭管道與回流入口6相連，另一端伸出脫除塔通過(guò)一圓形彎頭管道與煙氣回流段8的上端口相連；煙氣回流段8的中點(diǎn)位置設(shè)有回流控制閥門11，控制煙氣回流流量為煙氣進(jìn)口進(jìn)煙量的5-20％，煙氣回流段8的下端口通過(guò)一圓形彎頭管與煙氣輸出段9的一端相連，煙氣輸出段9的另一端與回流出口14相連,回流出口14設(shè)置在脫除塔中下部側(cè)壁上；煙氣回流管位于脫除塔外的部分其外表面設(shè)有保溫層10，用于防止凝結(jié)在顆粒表面的水滴蒸發(fā)到壁面；脫除塔外壁兩側(cè)均設(shè)有蒸汽入口5，蒸汽入口5設(shè)置在回流出口14下方，與回流出口14的垂直距離為30～50㎝；煙氣進(jìn)口1與蒸汽入口5之間設(shè)有廢液排放管12，廢液排放管12管口接有廢液排放閥門13。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，上述裝置中的保溫層10包括巖棉內(nèi)襯和鋁皮外包；上述裝置中的沖洗水系3包括沖洗水分布器、沖洗水進(jìn)水管和沖洗水排放閥，沖洗水分布器底部為圓形板，圓形板面積與脫除塔橫截面積相等，圓形板上均勻分布有布水孔，孔徑范圍為0.1～1mm。本發(fā)明提出的回流混合促進(jìn)水汽凝結(jié)脫除煙氣細(xì)顆粒的裝置對(duì)煙氣中細(xì)顆粒的脫除過(guò)程如下：含細(xì)顆粒的煙氣從煙氣進(jìn)口1進(jìn)入脫除塔后，在注入的蒸汽形成的過(guò)飽和環(huán)境作用下，蒸汽會(huì)以顆粒為核心形成含有顆粒的液滴，如附圖3左側(cè)圖所示；為使脫除塔內(nèi)形成蒸汽過(guò)飽和的條件，從蒸汽入口5輸入的蒸汽添加量由煙氣量決定，蒸汽量的添加量為使得煙氣含水過(guò)飽和度為1.2左右。含塵液滴一部分從回流入口6進(jìn)入煙氣回流管，沿著煙氣回流段從回流出口14進(jìn)入脫除塔，與新生成的含顆粒液滴之間的碰撞凝并長(zhǎng)大，其機(jī)理如附圖3所示；另一部分含塵液滴隨著煙氣經(jīng)絲網(wǎng)除霧器4脫除，最后凈煙氣從脫除塔的凈煙氣出口2排出。沖洗水系統(tǒng)3對(duì)絲網(wǎng)除霧器4中的顆粒進(jìn)行定期的沖洗，沖洗的廢液流入到脫除塔的底部。煙氣進(jìn)口1在脫除塔內(nèi)的端口高度要比脫除塔的下邊緣高15～30cm，這樣可以防止廢液流入煙氣進(jìn)口1，在脫除塔的底部設(shè)置有廢液排放管12和廢液排放閥門13，可排放沖洗的廢液。煙氣回流管的結(jié)構(gòu)如圖2所示，煙氣回流管由疏水性好、耐溫度150℃的材料制成，煙氣回流管的3處彎頭都避免使用直角彎頭，采用圓角彎頭減小煙氣流動(dòng)阻力，同時(shí)在煙氣回流管位于脫除塔外的管道外部設(shè)置保溫層以防止凝結(jié)在顆粒表面的水滴蒸發(fā)到煙氣回流管壁面。煙氣回流管的回流入口6設(shè)置在脫除塔內(nèi)部中心軸線上，回流出口14設(shè)置在脫除塔的中下部側(cè)壁面上，回流的煙氣進(jìn)入脫除塔的方向與脫除塔軸線方向垂直，這樣可以利用煙氣本身的動(dòng)量來(lái)進(jìn)行回流從而無(wú)需增加添加泵來(lái)使煙氣回流，改變煙氣壓力狀態(tài)導(dǎo)致顆粒表面液滴的蒸發(fā)。為了使回流的煙氣具有足夠的動(dòng)量，煙氣回流流量約為煙氣進(jìn)口進(jìn)煙量的5-20％，可通過(guò)回流控制閥門11進(jìn)行煙氣流量調(diào)節(jié)。為了增強(qiáng)保溫效果，所述保溫層包括巖棉內(nèi)襯和鋁皮外包。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。