近年來中國部分城市霧霾天氣驟增,嚴(yán)重時城市能見度不足百米,這與各種污染源排入大氣的PM2.5（即空氣動力學(xué)直徑≤2.5μm的顆粒物）密切相關(guān)。其中,燃煤顆粒物排放是造成大氣霧霾的重要誘因之一。雖然煤燃燒過程中生成的亞微米顆粒質(zhì)量僅占飛灰總量的0.2%~2.2%[1],但其顆粒數(shù)量巨大,排放到大氣后將嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)貧夂蚺c環(huán)境,危害人體健康。那么相同條件下的絲網(wǎng)除沫器回達(dá)到怎樣的效率呢，下面來仔細(xì)看一下。

當(dāng)前中國已經(jīng)實施了世界上最嚴(yán)格的火電機(jī)組空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定燃煤火電機(jī)組空氣污染物超低排放限值為NOx≤50mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),下文與體積相關(guān)的數(shù)值均已換算至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）,SO2≤35mg/m3,粉塵≤5mg/m3或≤10mg/m3）[2]。雖然很多污染物脫除技術(shù)均能使排放物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),但各污染物脫除技術(shù)的協(xié)同脫除能力較弱,脫除成本相對較高,因此研究多污染物協(xié)同高效脫除技術(shù)具有重要意義。

實現(xiàn)細(xì)顆粒物超低排放,主要研究方向仍在于高效促進(jìn)亞微米顆粒凝聚長大。只有對亞微米顆粒實現(xiàn)凝聚,才能在后續(xù)除塵設(shè)備中將其有效脫除。目前細(xì)顆粒物凝聚技術(shù)主要包括化學(xué)團(tuán)聚、聲波團(tuán)聚、磁團(tuán)聚、相變凝聚、湍流聚并等[3,4,5,6,7,8]。研究不同細(xì)顆粒凝聚技術(shù)旨在掌握細(xì)顆粒物凝聚機(jī)理以及開發(fā)能夠應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)且達(dá)到PM2.5排放限值的裝置。

但上述顆粒物凝聚技術(shù)由于存在成本過高、噪聲污染、效果不佳等問題,尚未見大型工業(yè)應(yīng)用報道。文獻(xiàn)[7]所進(jìn)行的相變凝聚試驗,主要采用蒸汽噴入煙氣方式,噴射蒸汽溫度遠(yuǎn)高于煙氣中微細(xì)顆粒溫度,由于熱泳力的作用方向與溫度梯度方向相反,細(xì)顆粒不會在熱泳力作用下向熱蒸汽表面移動,熱泳力的作用反而會使微細(xì)顆粒離開熱蒸汽表面。

只有造成比微細(xì)顆粒溫度更低的霧滴,才有利于亞微米顆粒在熱泳力作用下向霧滴表面移動。本文提出的濕式相變凝聚技術(shù)正是基于此原理,在煙道中加裝冷卻換熱管束,使煙氣溫度降低,實現(xiàn)水蒸氣過飽和相變凝結(jié)而產(chǎn)生大量冷霧。冷霧及冷卻管束表面溫度低于微細(xì)顆粒溫度,有利于亞微米細(xì)顆粒在熱泳力作用下團(tuán)聚并向冷霧和冷卻管束表面移動,因而可在回收煙氣水分的同時協(xié)同脫除其他多種污染物。

下文詳細(xì)介紹濕式相變凝聚技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)計思路,以及顆粒物凝聚和多污染物脫除原理。此外,通過局部煙氣與全煙氣現(xiàn)場測試數(shù)據(jù),分析所研發(fā)設(shè)計的WPTA對不同粒徑顆粒物以及多種痕量元素的脫除效果。
在實驗研究基礎(chǔ)上,筆者首次開發(fā)設(shè)計了濕式相變凝聚器。根據(jù)中型實驗與660MW示范工程運行結(jié)果,所研發(fā)并設(shè)計的濕式相變凝聚器性能優(yōu)良,運行穩(wěn)定,主要功能為：

（1）具有高效微細(xì)粉塵團(tuán)聚與脫除能力;

（2）與濕式電除塵器配合使用,有助于脫除微細(xì)顆粒物,尤其是對脫除PM2.5、PM1.0有良好作用;

（3）明顯提高煙氣中Hg、As、Ba、Ga、Li、Mn、Sr、Ti元素的脫除倍率;

（4）可實現(xiàn)煙氣凝結(jié)水的高效回收,對于1臺600MW機(jī)組,煙氣溫度每降1℃,可回收凝結(jié)水近10t。由此可見,本文開發(fā)、設(shè)計的濕式相變凝聚器可實現(xiàn)燃煤電廠PM2.5、SO3及重金屬等多污染物高效聯(lián)合脫除。在當(dāng)前空氣污染的嚴(yán)峻形勢下,該設(shè)備的開發(fā)成功對降低污染物排放和減輕霧霾有重要意義。