撞击流相变室实验平台

撞击流相变室实验平台

（脱除高湿烟气中细颗粒物PM2.5的装置）

撞击流相变室实验平台：脱除经吸收处理、半干法脱硫或湿式洗涤除尘的高湿烟气中细颗粒物的装置。

空气动力学直径小于2.5mm的细颗粒物（PM2.5）污染已成为我国突出的大气环境问题，主要原因在于细颗粒物比表面积大，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，造成大量细颗粒物排入大气环境。如静电除尘装置的总除尘效率虽可达99%以上，但对细颗粒物的脱除效率并不高，且随粒径减小脱除效率显著下降；湿法脱硫装置、湿式洗涤除尘器也难以有效捕集细颗粒物，在部分湿法脱硫工艺（如氨法脱硫）中，由于无机盐气溶胶和硫酸雾滴的形成，脱硫后细颗粒物浓度反而增加。目前，细颗粒物控制技术发展的主要途径是通过物理或化学作用使细颗粒物长大成较大颗粒后加以清除，运用新颖合理的技术措施提高现有烟气污染物控制装置对细颗粒物的脱除性能；其中，将蒸汽相变预处理技术与现有烟气污染物治理技术结合是最有可能实现工程应用的重要途径之一。依据蒸汽相变促使细颗粒物长大的机理，利用该预调节技术，首先应建立过饱和水汽环境；因此，该技术只有与烟气水汽含量较高、烟温较低的过程结合才有实用价值。在吸收法净化气态污染物（如湿法脱硫）及湿式洗涤除尘中，高温烟气与中低温洗涤吸收液相接触，发生强烈的传热传质过程，高温烟气使部分洗涤吸收液汽化，烟气相对湿度增大并可接近或达到饱和状态，烟温可降至50~60℃以下。在喷雾干燥、炉内喷钙尾部增湿活化等半干法烟气脱硫技术中，由于脱硫过程中需在高温烟气喷入Ca(OH)2浆液或雾化水，烟气将热量传递给浆液或雾化水滴，使之不断蒸发干燥，同时烟气温度由140~160℃降至50~65℃，含湿量显著增加，脱硫后烟气相对湿度可达50~60%以上。

目前，应用蒸汽相变促进细颗粒物长大通常在一空的腔体（相变室）中进行，相变室内水汽和含细颗粒物烟气混合不均匀，导致不少水汽未能在细颗粒物表面凝结而直接由烟气带走。同时，鉴于细颗粒物凝结长大后成为外表面覆盖一层液膜的含尘雾滴，需与可脱除雾滴的除尘设备配套，如湿式除尘器、高效除雾器、旋风分离器等，其中高效除雾器是最适宜的设备之一，上述除尘设备对于粒径3~5mm以上的雾滴才有较佳的脱除效果。虽理论上，提高蒸汽添加量，可使细颗粒物凝结长大至更大的尺寸，但由于蒸汽相变潜热的释放、加入蒸汽后烟温的上升及其过高水汽过饱和度下的均相成核作用，对于PM2.5中的亚微米级微粒，单靠过饱和水汽在颗粒物表面的凝结作用，长大至3~5mm以上有一定难度，且过高的蒸汽添加量会导致能耗过大。撞击流是强化相间传递和促进混合（尤其是微观混合）最有效的方法之一，但撞击流技术在蒸汽相变促进细颗粒物长大中未见应用。

撞击流相变室实验平台针对烟气经吸收处理、半干法脱硫或湿式洗涤除尘后相对湿度较高的特点，提供一种耦合应用蒸汽相变与撞击流技术促使细颗粒物凝并长大并高效脱除的装置。

该装置由上到下依次设有净烟气出口、除雾器冲洗水系统、高效除雾器、撞击流相变室主体、冲洗水废液贮槽和冲洗水废液出口组成；烟气导管沿撞击流相变室主体的周壁呈中心对称布置，烟气导管内设有蒸汽喷嘴。

烟气导管根据待处理高湿烟气量的大小设置为一对或二对。当烟气导管为二对时，烟气导管沿撞击流相变室主体的周壁的在同一横截面或者两个不同横截面水平或倾斜呈中心对称的布置。当在同一横截面倾斜布置时，烟气导管均向下倾斜，倾斜角度≤45°；当在两个不同横截面倾斜布置时，上层烟气导管向下倾斜，下层烟气导管向上倾斜，倾斜角度均≤45°。