申请日2017.08.07
公开(公告)日2017.12.08
IPC分类号B01D53/14; B01D51/02; B01D51/08; B01D50/00; C02F9/04; C02F103/18
摘要
本发明提供一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，包括以下步骤：将燃煤锅炉产生的烟气经脱硫液逆流接触脱硫，得到颗粒污染物;将废水脱硫脱硝后引入沉淀池中，经絮凝沉淀后，取含溶解性盐类的上清液，往上清液中添加十二烷基硫酸钠表面活性剂和高聚物凝结剂，用磷酸调节pH值和比电阻，充分搅拌，得到基于废水的化学团聚剂溶液;将基于废水的化学团聚剂溶液由精密雾化喷嘴以雾滴的形式喷入颗粒污染物中，导入声场，随着化学团聚剂雾滴中水分的蒸发，形成大的颗粒链或者颗粒团，经除尘器去除，得到处理后的气体。本发明的处理方法对颗粒的捕捉效率和去除率高，解决了废水零排放的问题，应用前景好。
权利要求书
1.一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将燃煤锅炉产生的烟气经脱硫液逆流接触脱硫，得到粒径为0.02-10μm，浓度为2.2-2.3×106个/cm3的颗粒污染物;
(2)将废水脱硫脱硝后引入沉淀池中，经絮凝沉淀后，取含溶解性盐类的上清液，往上清液中添加十二烷基硫酸钠表面活性剂和高聚物凝结剂，用磷酸调节pH值和比电阻，充分搅拌，得到基于废水的化学团聚剂溶液;
(3)将步骤(2)制备的基于废水的化学团聚剂溶液由精密雾化喷嘴以雾滴的形式喷入步骤(1)制备的颗粒污染物中，导入声场，随着化学团聚剂雾滴中水分的蒸发，形成大的颗粒链或者颗粒团，经除尘器去除，得到处理后的气体。
2.根据权利要求1所述的一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，脱硫液中含有海藻酸钠和聚合氯化铝，海藻酸钠和聚合氯化铝的总浓度为0.1g/L。
3.根据权利要求1所述的一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，脱硫液温度为45-50℃，三级淋喷，液气比为15-18L/m3。
4.根据权利要求1所述的一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，表面活性剂的浓度为0.025-0.03%。
5.根据权利要求1所述的一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，高聚物凝结剂为果胶或者黄原胶，高聚物凝结剂的浓度为0.05-0.1%。
6.根据权利要求1所述的一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，基于废水的化学团聚剂溶液与颗粒污染物的体积为15-20m3/L。
7.根据权利要求1所述的一种基于废水 的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，雾滴的粒径为30-50μm，雾滴的温度为125-130℃。
8.根据权利要求1所述的一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，声场的频率为1200-1500Hz，声压级为120dB。
9.根据权利要求1所述的一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，颗粒污染物经化学团聚剂与声场处理的时间为2-7s。
10.根据权利要求1所述的一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，处理后的气体与燃煤锅炉产生的烟气相比，颗粒污染物的捕捉效率不低于95%，颗粒数目减少65-80%。
说明书
一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法
技术领域
本发明属于燃煤颗粒污染物去除技术领域，具体涉及一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法。
背景技术
颗粒物污染是指总是悬浮在大气环境中的固体或液体颗粒物对人体健康和大气环境造成严重危害，随着经济的快速发展，能源的不断消耗，雾霾天气出现的频率越来越高，颗粒物污染已经成为各大城市的主要污染物，也对室内空气质量造成影响。目前，空气动力学直径小于等于10μm 的颗粒污染物也称为PM10，能随着呼吸系统进入人体，空气动力学直径小于等于2.5μm的颗粒污染物也称为PM2.5，可深入到肺泡，严重危害人体的人体健康，引起呼吸道，心血管等方面疾病，甚至有致癌风险。此外，颗粒物污染还会降低能见度，吸附污染物，加剧酸雨和光化学烟雾的形成，对空气质量造成严重影响。
有研究表明，颗粒物污染的主要来源是工业和民用煤等化石燃料的燃烧，以及机动车尾气的排放。现有的一些除尘设备，包括包括机械分离器、电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器，这些设备具有较高的除尘效率，但是对PM10特别是PM2.5的捕集效率很低。燃煤飞灰预处理技术可以团聚烟气中的细颗粒，提高气溶胶的平均粒径，然后利用传统的除尘技术就很容易将粒径较大的颗粒脱除，除尘效率提高。燃煤飞灰预处理技术包括声波团聚、电凝并、磁团聚、热团聚和化学团聚等。
声波团聚是利用高能量密度的声场，促进颗粒相互碰撞团聚，利用声波团聚的除尘装置一般由声波发生器、声波团聚室和顆粒分离器等组成。中国专利CN103706219B公开的声波团聚结合喷雾联合作用脱除细微颗粒物的装置及其方法，含尘气流经频率为1400-2000Hz，140-150dB的声波场作用，然后将水雾化后对含尘气流进行处理3-7s,使含尘气流在声波场和水喷雾的联合作用下发生团聚，形成粒径较大的颗粒后排出，达到脱除细微颗粒物的目的。中国专利CN106861352A公开的声波团聚联合湍流聚并技术脱除细颗粒物的装置及其方法，含尘气流经频率为1000-2000Hz， 120-150dB的声波场作用，声波场置于水平阵列布置有扰流圆柱的声波团聚室中，含尘气流经过扰流圆柱时会形成湍流，结合声场的作用团聚成较大颗粒。由上述现有技术可知，利用悬浮颗粒积聚在驻波节点上的现象解决细颗粒团聚成较大颗粒，但是单一的声波团聚技术对细颗粒物的清除效率有限，且能耗较大，因此，有必要进一步完善声波细颗粒团聚技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，本发明先将燃煤烟气中颗粒污染物先经海藻酸钠和聚合氯化铝脱硫处理后，然后将基于废水的果胶和 SDS的化学团聚剂与声波联合处理，使颗粒污染物进行双模态团聚，提高了对颗粒的捕捉效率和去除率，大大减少了PM10尤其是PM2.5的排放，不仅解决了燃煤细小颗粒物去除的问题，还解决了废水零排放的问题，将两种污染联合处理，经济性和环保性能提高，应用前景好。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于废水的化学团聚与声波团聚的高效去除燃煤烟气中颗粒污染物的方法，包括以下步骤：
(1)将燃煤锅炉产生的烟气经脱硫液逆流接触脱硫，得到粒径为 0.02-10μm，浓度为2.2-2.3×106个/cm3的颗粒污染物;
(2)将废水脱硫脱硝后引入沉淀池中，经絮凝沉淀后，取含溶解性盐类的上清液，往上清液中添加十二烷基硫酸钠表面活性剂和高聚物凝结剂，用磷酸调节pH值和比电阻，充分搅拌，得到基于废水的化学团聚剂溶液;
(3)将步骤(2)制备的基于废水的化学团聚剂溶液由精密雾化喷嘴以雾滴的形式喷入步骤(1)制备的颗粒污染物中，导入声场，随着化学团聚剂雾滴中水分的蒸发，形成大的颗粒链或者颗粒团，经除尘器去除，得到处理后的气体。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，脱硫液中含有海藻酸钠和聚合氯化铝，海藻酸钠和聚合氯化铝的总浓度为0.1g/L。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，脱硫液温度为 45-50℃，三级淋喷，液气比为15-18L/m3。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，表面活性剂的浓度为 0.025-0.03%。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，高聚物凝结剂为果胶或者黄原胶，高聚物凝结剂的浓度为0.05-0.1%。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，基于废水的化学团聚剂溶液与颗粒污染物的体积为15-20m3/L。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，雾滴的粒径为30-50μ m，雾滴的温度为125-130℃。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，声场的频率为 1200-1500Hz，声压级为120dB。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，颗粒污染物经化学团聚剂与声场处理的时间为2-7s。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，处理后的气体与燃煤锅炉产生的烟气相比，颗粒污染物的捕捉效率不低于95%，颗粒数目减少65-80%。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的处理方案中的化学团聚剂是以废水为主要原料，将废水脱硫脱硝沉淀中和后的上清液中加入果胶/黄原胶和SDS形成化学团聚剂，然后将化学团聚剂形成高温雾滴，雾滴表面具有高粘附性，可以吸附颗粒污染物，在颗粒污染物之间形成液态链接，随着雾滴中水分的蒸发，雾滴中的果胶/黄原胶固化使颗粒污染物之间的团聚力加强，形成大的颗粒链或者颗粒团，有效提高除尘器对颗粒的捕捉效率，使颗粒容易被除尘器去除，提高脱出细颗粒的效率。而且，将声波团聚技术与化学团聚技术相结合，在化学团聚剂雾滴对颗粒污染物作用的同时，声场的存在，增强了颗粒间的碰撞概率和速率，使颗粒污染物更容易被雾滴吸附，且形成的大的颗粒链或者颗粒团可以进一步吸附原烟气中的细颗粒，进一步提高颗粒的粒径，提高除尘器对颗粒的捕捉效率。
(2)本发明的处理方案中对燃煤锅炉产生的烟气经脱硫液逆流接触脱硫，脱硫液中含有海藻酸钠和聚合氯化铝，聚合氯化铝由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用，海藻酸钠水溶液的聚阴离子行为，具有一定的粘附性，可以优先对烟气中的颗粒物进行预处理，更有利于之后喷雾和声场的双重处理。
(3)本发明的处理方案中燃煤锅炉产生的烟气在除尘器之前的温度在 125-130℃，较高温度的存在不仅有利于颗粒污染物的运动，有利于化学团聚剂对颗粒污染物的作用，也有利于降低烟尘比电阻，浓缩后的物质经除尘器补集，实现了废水的零排放，不会对烟道和除尘器产生腐蚀。
(4)本发明的处理方案成本低廉，去除颗粒污染物效率高，同时解决废水零排放和空气污染问题，具有广阔的应用前景。
