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

背景技術：
隨著全國各地空氣出現(xiàn)嚴重污染，PM2.5屢屢爆表，PM是指細顆粒物，PM2.5是指大氣中空氣動力學直徑小于或等于2.5μm的顆粒物，人們日常所見的霧霾大多都是因為PM2.5引起的?？諝庵械腜M2.5主要來源于火力發(fā)電、工業(yè)生產、汽車尾氣排放等過程中經過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，PM2.5顆粒粒徑小、表面積大攜帶重金屬多樣且傳輸距離長，對人體健康帶來很大的傷害。現(xiàn)有除塵設備針對PM2.5顆粒的脫除效率極低，造成大量的PM2.5顆粒進入大氣環(huán)境。如靜電除塵器的脫除效率可達到99％，但是該脫除效率僅針對大顆粒物而言，對細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。當前脫除細顆粒的研究方向主要在顆粒的團聚技術，目前主要的研究方向有：聲團聚、電凝并、化學團聚、水汽相變等技術。水汽相變促進細顆粒脫除技術的原理是：含細顆粒的煙氣進入水汽過飽和環(huán)境，水汽以細顆粒為核心在顆粒的表面凝結，促使細顆粒長大成含塵液滴，然后利用傳統(tǒng)的除塵設備對含塵液滴進行脫除。水汽相變技術促進細顆粒長大技術的研究已經有將近一個世紀，但是經過水汽相變長大的細顆粒粒徑仍然有一部分較小而不能被除塵設備捕集，目前針對水汽相變促進細顆粒長大技術研究的主要集中在如何促進水汽在細顆粒表面的凝結長大，而針對凝結后含塵液滴凝并的促進方法尚未見文獻報道。

技術實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種回流混合促進水汽凝結脫除煙氣細顆粒的裝置及方法，可以強化水汽相變促進煙氣中細顆粒凝并，促進細顆粒物的長大進而可以高效脫除。技術方案：本發(fā)明的目的通過以下方案實現(xiàn)：一種回流混合促進水汽凝結脫除煙氣細顆粒的裝置，其特征在于，包括脫除塔，脫除塔底部設有煙氣進口1，煙氣進口1一端伸出脫除塔底部，另一端位于脫除塔內且高度高于脫除塔底部，脫除塔頂部設有凈煙氣出口2，煙氣進口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下方設有絲網除霧器4，絲網除霧器4對于3μm以上的霧滴脫除效率高達98％，絲網除霧器4的橫截面積與脫除塔橫截面積相等；脫除塔外壁一側設有煙氣回流管，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通過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的中點位置設有回流控制閥門11，控制煙氣回流流量為煙氣進口進煙量的5-20％，煙氣回流段8的下端口通過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設置在脫除塔中下部側壁上；煙氣回流管位于脫除塔外的部分其外表面設有保溫層10，用于防止凝結在顆粒表面的水滴蒸發(fā)到壁面；脫除塔外壁兩側均設有蒸汽入口5，蒸汽入口5設置在回流出口14下方，與回流出口14的垂直距離為30～50㎝；煙氣進口1與蒸汽入口5之間設有廢液排放管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水汽凝結脫除煙氣細顆粒的方法，包括以下步驟：(1)水蒸氣從脫除塔兩側的蒸汽入口5進入，使脫除塔內達到蒸汽過飽和條件；(2)在蒸汽形成的過飽和條件下，含細顆粒的煙氣從煙氣進口1進入脫除塔，蒸汽在細顆粒的表面凝結形成含顆粒的液滴；(3)在步驟2實施的同時，通過調整回流控制閥門11使煙氣回流管中的煙氣回流流量約為煙氣進口進煙量的5-20％，通過煙氣回流管的回流作用，脫除塔內的一部分的含顆粒液滴通過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絲網除霧器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對絲網除霧器4中的顆粒進行沖洗，沖洗的廢液流入到脫除塔的底部通過廢液排放閥門13排出。具體的，所述含細顆粒的煙氣包括含有PM2.5的煙氣。有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：(1)本發(fā)明工藝簡單，在脫除塔的外部兩側設置蒸汽入口和煙氣回流管即可實現(xiàn)細顆粒物的增大和高效脫除。(2)采用了煙氣回流管，可以有效的促進水汽相變條件下含細顆粒液滴的凝并，提高水汽相變條件下細顆粒的長大效果，克服水汽相變條件下細顆粒長大的最終直徑不足以被脫除的缺陷。附圖說明圖1為本發(fā)明提出的一種回流混合促進水汽凝結脫除煙氣細顆粒的裝置的結構圖；圖2為本發(fā)明煙氣回流管的結構圖；圖3為本發(fā)明的凝并作用機理示意圖。圖中，1、煙氣進口，2、凈煙氣出口，3、沖洗水系統(tǒng)，4、絲網除霧器，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、顆粒表面凝結的滴液。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。如圖1所示為本發(fā)明提出的一種回流混合促進水汽凝結脫除煙氣細顆粒的裝置的結構圖，圖2所示為本發(fā)明煙氣回流管的結構圖，由圖1、圖2可知，本發(fā)明提出的一種回流混合促進水汽凝結脫除煙氣細顆粒的裝置，該裝置包括脫除塔，脫除塔底部設有煙氣進口1，煙氣進口1一端伸出脫除塔底部，另一端位于脫除塔內且高度高于脫除塔底部，脫除塔頂部設有凈煙氣出口2，煙氣進口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下方設有絲網除霧器4，絲網除霧器4對于3um以上的霧滴脫除效率高達98％，絲網除霧器4的橫截面積與脫除塔橫截面積相等；脫除塔外壁一側設有煙氣回流管，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位于脫除塔內絲網除霧器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通過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的中點位置設有回流控制閥門11，控制煙氣回流流量為煙氣進口進煙量的5-20％，煙氣回流段8的下端口通過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設置在脫除塔中下部側壁上；煙氣回流管位于脫除塔外的部分其外表面設有保溫層10，用于防止凝結在顆粒表面的水滴蒸發(fā)到壁面；脫除塔外壁兩側均設有蒸汽入口5，蒸汽入口5設置在回流出口14下方，與回流出口14的垂直距離為30～50㎝；煙氣進口1與蒸汽入口5之間設有廢液排放管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)選實施例，上述裝置中的保溫層10包括巖棉內襯和鋁皮外包；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水汽凝結脫除煙氣細顆粒的裝置對煙氣中細顆粒的脫除過程如下：含細顆粒的煙氣從煙氣進口1進入脫除塔后，在注入的蒸汽形成的過飽和環(huán)境作用下，蒸汽會以顆粒為核心形成含有顆粒的液滴，如附圖3左側圖所示；為使脫除塔內形成蒸汽過飽和的條件，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飽和度為1.2左右。含塵液滴一部分從回流入口6進入煙氣回流管，沿著煙氣回流段從回流出口14進入脫除塔，與新生成的含顆粒液滴之間的碰撞凝并長大，其機理如附圖3所示；另一部分含塵液滴隨著煙氣經絲網除霧器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對絲網除霧器4中的顆粒進行定期的沖洗，沖洗的廢液流入到脫除塔的底部。煙氣進口1在脫除塔內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口1，在脫除塔的底部設置有廢液排放管12和廢液排放閥門13，可排放沖洗的廢液。煙氣回流管的結構如圖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阻力，同時在煙氣回流管位于脫除塔外的管道外部設置保溫層以防止凝結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設置在脫除塔內部中心軸線上，回流出口14設置在脫除塔的中下部側壁面上，回流的煙氣進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量來進行回流從而無需增加添加泵來使煙氣回流，改變煙氣壓力狀態(tài)導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量，煙氣回流流量約為煙氣進口進煙量的5-20％，可通過回流控制閥門11進行煙氣流量調節(jié)。為了增強保溫效果，所述保溫層包括巖棉內襯和鋁皮外包。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。