一种大小气泡协同促进超细颗粒物团聚脱除的新工艺与装置

本发明涉及烟气预处理，尤其是一种大小气泡协同促进超细颗粒物团聚脱除的新工艺与装置。

背景技术：

1、现如今，火力发电仍是我国最主要的发电方式，而燃煤发电厂排放的飞灰，其引起的空气污染越来越受到人们的关注。飞灰中含有悬浮颗粒物不仅会污染环境，造成雾霾和毒雾等环境问题，还会被吸入人体，导致心血管和神经类的疾病，严重可导致人的死亡。在1987年正式通过，2015年第二次修订的中华人民共和国大气污染防治法中指出，国家鼓励燃煤单位采用先进的除尘技术和装置，减少大气污染物的排放。世界卫生组织和国际癌症研究机构将可吸入悬浮颗粒物列为一类致癌物。并且由于细颗粒物在大气中停留的时间比较长，输送的距离远，很容易就会造成毒雾和霾等环境问题，对于人体健康和环境的影响会更加的长久。

2、燃煤烟气颗粒物脱除技术及其颗粒物脱除器（中国专利申请号：cn201610212101.4）其在燃煤设备已经运用了现有的技术把燃煤产生的烟气中的so2，nox等主要污染物脱除达到排放标准以后（so2，50mg/m3，nox100 mg/m3），在排入烟囱前运用该创新技术，将还存在于燃煤烟气里的粉尘、污染物的各种颗粒物(pm2.5和pm10)，采用多管并联接入此“颗粒物脱除器”的容器里。将其各种颗粒物(pm2.5和pm10)一网打尽全部脱除，再进入烟囱排入大气中去。

3、一种基于脉冲放电脱除烧结烟气微细颗粒物的减排系统（中国专利申请号：cn201611260977.2）包括烟气管道和脱除装置，烟气管道与烧结台车下部的风箱相连，脱除装置设置于烟气管道上，该脱除装置用于脱除烟气中的微细颗粒物，该脱除装置包括脉冲荷电单元、团聚单元和捕集单元；脉冲荷电单元通过脉冲放电使颗粒物带有电荷，团聚单元向烟气中喷入团聚剂使得带电的颗粒物团聚，捕集单元用于捕集团聚后的颗粒物。通过脉冲电晕使微细颗粒物荷电，团聚单元喷入带电荷团聚剂强化了颗粒物的团聚效果，提高了微细颗粒物的团聚脱除效率，对烟气中的微细颗粒物进行有效地减排。

4、人们已经制定了严格的标准和方法来减少细颗粒物的排放，因此产生了许多减少细颗粒物排放的方法，并且脱除技术一直在不断发展和改进，以降低其对环境和健康的不利影响。在工业生产过程中，静电除尘器和布袋除尘器组合的方式已被广泛应用于烟气的过滤过程，虽然其捕集效率可以高达99%，但是对于10μm以下，尤其是对pm2.5的捕集效率相对较低。而烟气颗粒预处理技术可以有效的解决这个问题。

5、因此，为了提高对于超细颗粒物的脱除效率，我们提出了一种采用气泡来提高颗粒预处理效率的装置。

技术实现思路

1、根据上述内容，本发明是为了改善传统电除尘对于超细颗粒物的除尘效率，而提供了一种使烟气颗粒进入电除尘之前团聚增大的烟气预处理技术。

2、为了达到上述效果，本发明采用以下方案实现：一种使超细颗粒物团聚增大的装置，包括进气管道、团聚室和排气管道。在进气管道中，大小气泡管道和烟气管道由进气口控制器所控制，固定台用来稳定进气口控制器并且连接控制器终端。控制器用来控制气泡和烟气进入团聚室的顺序和进气量。团聚管道中包括两个部分，前面部分可以使气泡和烟气充分混合，后面部分包括包裹管道的加热板、加热板控制器和滤网，加热板负责给气泡-烟气混合物加热，滤网负责阻挡受热未破裂的气泡。随后烟气进入排气管道，通过排气扇被吹到esp中。

3、在上述进气管道中，分成若干圆环管道和圆心管道，最外圈的圆环负责生成和输送大气泡，最内圈的圆环管道负责生成和输送小气泡，圆心管道和中间的圆环管道负责输送烟气。

4、在上述进气口控制器中，在控制器的终端中，设计好程序来调节进气口的开闭，有选择性的决定不同管道的进气顺序。控制器的阀门主要是来应对管道堵塞的情况，在管道堵塞时，可以在阀门上外接强力鼓风机来疏通管道。

5、在上述团聚室管道中，先通入大气泡，先缓慢通入大气泡，由于大气泡的入口管道是在最外圈，因此在大气泡刚进入团聚管道时，会形成一个由大气泡靠近管壁围成的通路，紧接着通入小气泡，在小气泡也会形成类似于大气泡所围成的通路，最后在通入烟气，这样可以更好的保证烟气可以受到大小气泡的充分包裹。随后烟气在气泡的包裹下，进入管道后端的加热部分，在进入该部分后，将会同时发生以下三种情况：

6、①在温度升高之后，温差分法度烟气内超细颗粒物的布朗运动加剧，使得颗粒间的碰撞次数也大幅增加。颗粒碰撞可以有效的使大颗粒对小颗粒进行捕获，从而使小颗粒粘附在大颗粒上，从而增大整体的粒径。另外，颗粒之间的碰撞也可以使小颗粒之间相互粘附，结合成粒径更大颗粒。

7、②随着温度的升高，气泡受热膨胀，水层变薄，蒸发速度加快，加速了气泡的破裂。气泡在破裂时可以释放巨大的能量，可以给破裂气泡附近的颗粒提供一个巨大的初始速度，使其在布朗运动加剧的前提下，运动的更加剧烈，从而使颗粒之间的碰撞次数进一步增加。后续情况同①。

8、③在气泡受热破裂之后，其破裂四射的液滴可以对颗粒进行包衣，使颗粒变得湿润，湿颗粒和湿颗粒之间接触会产生液桥力，液桥力对于增强颗粒之间的粘性具有极强的促进作用，甚至使主导作用。因此气泡破裂可以间接的使颗粒之间的碰撞团聚更加有效。

9、在上述团聚室管道中，其中所述滤网为使用氨气等离子体处理的ptfe滤网，其制备方法如下：

10、将射频功率为100-200w，氨气流量为20-30毫升/分钟，处理时间为20-50分钟的条件下对ptfe滤网进行氨等离子体处理，获得富含羟胺基的亲水性表面。然后将处理后的滤网浸入1000-1300份纯化后的甲苯中，并向其中加入10-16份的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，0.04-0.4份1-丙烯基膦酸钛络合物，0.01-0.2份丙烯基三氟硼酸钾，3-5份甲醇钠，将反应混合物在70-80°c下搅拌30-70分钟，之后用乙醇和水依次清洗滤网以去除未反应物质，得到改性ptfe滤网。

11、进一步的，其中所述1-丙烯基膦酸钛络合物制备方法：

12、按重量份，将12-24份1-丙烯基膦酸和19-38份氯化钛，加入到500-600份甲醇，在室温下搅拌20-30小时，随后蒸馏除去甲苯得到1-丙烯基膦酸钛络合物。

13、氨基-烯烃加成反应的反应机理：

14、氨基-烯烃加成反应是一种亲核加成反应，其中含有活泼氢的化合物（如胺）与α，β-不饱和羰基化合物（如丙烯酸酯）反应，生成稳定的β-氨基羰基化合物。反应机理如下：首先，胺的氮原子上的孤对电子攻击α，β-不饱和羰基化合物的β-碳原子，形成一个中间体。然后，中间体失去一个质子，生成最终的β-氨基羰基化合物。

15、本发明相比较于传统的烟气预处理技术的优点在于：

16、1.在燃煤发电厂的废气排放中，不用额外采用额外的加热手段，利用燃煤发电的余温便可以对团聚室管道的加热段进行加热，可以实现资源利用的最大化。

17、2.本发明是在湍流团聚超细颗粒物层面的改进，相比于传统的湍流团聚，增加气泡可以使颗粒之间的碰撞震荡更加剧烈，并且该发明的流向一直是一个方向，避免了湍流团聚中的整体流向改变，不会产生低速回流死角。

18、3.气泡破裂使颗粒潮湿，相对于传统喷淋对颗粒包衣来说，覆盖更广泛，成本更低廉，对于水资源的利用更加充分，更加环保，不会造成浪费。而潮湿的颗粒之间碰撞，湿颗粒之间接触时产生的液桥力可以更加有效的使颗粒团聚增大。

19、4.本装置还对于管道堵塞风险进行了预防，通过在进气管控制器出增加物理阀门，有助于对管道的疏通和粘壁杂质的清除。