蒸汽相變促進燃煤細顆粒物脫除的研究.pdf

1、燃煤產生的可吸入顆粒物和SO2是主要的大氣污染物。目前，對可吸入顆粒物仍無有效的控制技術，導致大量細顆粒物排入大氣中，對環(huán)境和人類健康造成嚴重危害。利用蒸汽相變使細顆粒凝結長大后加以脫除是一項具有應用前景的新技術(簡稱蒸汽相變促進細顆粒脫除)。濕法煙氣脫硫(WFGD)是目前應用最廣的脫硫技術，其對大顆粒具有較好的脫除效果，但對細顆粒(＜2.5μm)脫除效率很低。將蒸汽相交與WFGD相結合，可實現(xiàn)多種污染物協(xié)同高效脫除，具有重要的實用價值

2、。本文針對燃煤細顆粒物微觀核化機理和宏觀相變脫除效果展開研究?；诩氼w粒異質核化特性，系統(tǒng)研究了蒸汽相變促進燃煤細顆粒物脫除的規(guī)律及WFGD系統(tǒng)中細顆粒的變化特性和相變協(xié)同脫除效果。
　　 對燃煤細顆粒微觀表面形態(tài)和元素組分進行分析，采用Washburn動態(tài)壓力法測定燃煤細顆粒的潤濕性能。在Fletcher異質核化理論基礎上，基于分形理論建立了針對水汽在燃煤細顆粒表面異質成核的理論模型。結果表明：燃煤細顆粒具有典型的分形結構，有

3、利于降低胚胎液滴形成的吉布斯自由能障，提高過飽和蒸汽在細顆粒表面的成核速率，降低異質核化所需的臨界過飽和度，提高過飽和水汽在細顆粒表面的成核能力。基于燃煤細顆粒的分形模型，使數(shù)值預測結果更接近實際。
　　 利用自行設計和搭建的實驗臺，對洗滌前、洗滌過程中和洗滌后相變三個不同工藝，燃煤細顆粒的脫除效果進行系統(tǒng)研究，結果表明：常規(guī)洗滌塔對細顆粒數(shù)濃度脫除效率很低，約為15％，粒徑介于0.1μm～1μm的細顆粒最難脫除。蒸汽在細顆粒表

4、面凝結長大可有效提高洗滌塔的捕集效率，分級脫除效率隨粒徑增大呈上升趨勢。脫除效率隨蒸汽添加量、液氣比和停留時間等的增大而提高。三種相變脫除工藝各有優(yōu)缺點及適用場合，洗滌前相變適合煙氣初始含濕量較高的情況；洗滌后相變更適合初始煙溫較高含濕量低的情況(如燃煤煙氣)；洗滌過程中相變系統(tǒng)最為簡單，能耗低，具有更為廣闊的應用前景?；谙礈焖葌髻|、傳熱機理，建立了洗滌過程中相交促進燃煤細顆粒脫除的理論模型，對洗滌塔內相變脫除特性進行預測，結果表明

5、：計算模型可較好地預測塔內相變促進細顆粒脫除規(guī)律，在蒸汽添加量為0.03kg/Nm3時，由于理論預測的臨界過飽和度偏高，模擬得到的脫除效率低估了實驗結果。實驗與模擬結果表明細顆粒脫除效率取決于塔內過飽和條件。
　　 針對石灰石-石膏、雙減法和氨法等典型WFGD工藝，系統(tǒng)分析了WFGD前后細顆粒的變化特性及氨法脫硫過程氣溶膠的形成機理；并對WFGD系統(tǒng)中利用蒸汽相變促進細顆粒脫除進行研究，建立脫硫后煙氣中細顆粒凝結長大與脫除的理論

6、模型。結果表明：WFGD系統(tǒng)對細顆粒的脫除效率很低，甚至由于脫硫過程中形成新的氣溶膠導致出口顆粒數(shù)濃度增大。脫硫過程中反應產物容易吸附于細顆粒表面使煙氣中細顆粒形態(tài)和組分均發(fā)生明顯變化，脫硫后細顆粒中S元素含量均明顯增大。理論預測表明：細顆粒凝結長大速率很快，可在數(shù)十毫秒時間內完成，脫除效率隨停留時間增大迅速提高，在很短時間內(50～150ms)達到穩(wěn)定，但實驗值滯后，實驗得到最佳停留時間約為1.5～2.5s。脫硫煙氣中細顆粒凝結長大脫