CN113546496B - 烟气颗粒物超净过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气颗粒物超净过滤器，包括深度除尘洗涤层、气液均布拦截层、干湿分界拦截层以及补偿拦截层；所述深度除尘洗涤层设有气动乳化过滤元件，所述气动乳化过滤元件的上方设有第一给水组件；所述气液均布拦截层设有并联的旋流器组，并在所述旋流器组的上方设有第二给水组件；所述干湿分界拦截层的底部设有由多个多程旋流器并联组成的第一除雾器组，所述第一除雾器组的上方设有冲洗装置，所述冲洗装置的上方设有第三给水组件，所述干湿分界拦截层的顶部设有由多个多程旋流器并联组成的第二除雾器组；补偿拦截层，所述补偿拦截层设有用于对烟气进行除雾的除雾器。该过滤器可以解决现有技术微米级颗粒物、亚微米级颗粒物深度脱除率低、以及维护周期短的问题。

Description

烟气颗粒物超净过滤器

技术领域

本发明涉及烟气净化技术领域，尤其是用于对工业窑炉、锅炉产生的烟气进行深度净化处理，以使处理后烟气满足超低排放要求的过滤器。

背景技术

颗粒物不仅会对大气环境造成污染，使大气能见度降低，造成雾霾、光化学污染等现象，严重影响人类健康。特别是细颗粒物，其比表面积相对较大，且能长期稳定悬浮在空气中，细菌和有毒有害无质极易黏附在其表面上，对大气环境和人类健康的危害远比粗颗粒物大。其中，钢铁冶金、有色冶炼、化工、水泥、玻璃、陶瓷、焦化等行业工业窑炉和热电厂燃煤锅炉运行是细颗粒物的主要排放源之一。现阶段国家将进一步把颗粒物质量浓度限值在5mg/m³以内。

干法或半干法脱硫，其最大的优势是颗粒物排放控制得好，烟囱不会产生拖尾现象。但是存在脱硫剂及副产物问题：如采用氧化钙(石灰)、碳酸钙 (石灰石)作为脱硫剂，WFGD的副产物是石膏(CaSO4·2H2O)，石灰或石灰石是地球上最便宜的脱硫剂，经过40余年的发展，湿法脱硫产业链已经非常成熟，脱硫石膏也有多种综合利用手段，如作为水泥厂缓凝剂，或深加工为石膏制品建材等。在钢铁烧结机、球团竖炉烟气治理领域，现市场的主流工艺技术除湿法外，有活性碳吸附技术、半干法循环流化床技术。活性炭技术主要是将低浓度的二氧化硫烟气通过活性炭吸附后解析为高硫烟气，通过制酸工艺将富硫气体制成硫酸。硫酸是危险品，安全管理要求高，储存运输负担责任重；循环流化床技术使用氧化钙作为脱硫剂，工艺原因，脱硫剂耗费大，实际运行中，副产物中60％的成分依旧为未反应完的氢氧化钙，造成巨大的资源浪费，且副产物处置需要额外支出。

同样规模的活性炭脱硫设备，其投资比湿法脱硫高7-8倍；同样规模的循环流化床脱硫设备，其投资比湿法脱硫高3倍。而活性炭与循环流化床技术运行费比WFGD高6-7倍，因此，投资及综合运行成本，湿法依旧有其优势。

目前，湿法脱硫***依然是工业窑炉与锅炉排放污染物治理的主流技术。

一般工业窑炉污染物为以下三种，二氧化硫、氮氧化物、颗粒物。燃煤热电厂、钢厂、火法冶炼厂在原湿法脱硫***(wetfluegasdesulfurization， WFGD)的基础上，增设选择性催化还原装置(selectivecatalyticreduction， SCR)进行脱硝(氮氧化物)，并在脱硫装置后增设湿式静电除尘器 (wetelectrostaticprecipitator，WESP)进行颗粒物的深度去除，经过WESP 净化后的烟气，升温后进入SCR脱硝。大量案例表明，湿法脱硫对颗粒物的脱除效率为80～90％，脱硫出口出的颗粒物包含10％的石膏颗粒以及脱硫浆液蒸发析出的化合物。传统湿法脱硫塔内，通常设置折板除雾器作为拦截石膏液滴的主要手段，进过除雾后直接进入WESP进行深度除雾。WESP采用下进气立式布置，采用水冲洗极板除灰，不产生二次扬尘，WESP对微米级颗粒物与液滴核电效果好，脱除效率随着颗粒物粒径增大从60～80％。但亚微米级颗粒物脱除效率显著低于微米级。

烟气颗粒物浓度测定方法主要为在线连续监测和现场监测。在线连续监测即采用烟气排放连续监测***(CEMS)对外排烟气污染物进行连续、实时的在线自动监测，并将监测数据和信息传送至环保主管部门。现场监测是根据国家标准采用参比方法对烟气中的颗粒物浓度进行手工采样监测，用于与CEMS测定结果相比，并根据现场监测数据对CEMS进行校准。目前国内颗粒物浓度的CEMS测定主要采用光散射法。，测定得到的颗粒物质量浓度只是烟气中固体微粒的质量浓度。现场监测采用GB/T16157-1996(滤筒法) 和HJ836-2017(滤膜法)。测定固定污染源中可过滤颗粒物的质量浓度。在实践中，上述两种现场监测方法测得的颗粒物参数均高于CEMS的数据。其原因在于：

滤筒法：滤筒吸收烟气中携带的雾滴中含有可溶性盐，采样完毕后玻璃纤维滤筒经烘箱烘烤后水分蒸发，可溶性盐留在滤筒中，增大了滤筒的称重值；滤筒被雾滴湿润后，除了捕集标准要求的可过滤颗粒物外，还将烟气中的(NH₄)₂SO₄与NH₄HSO₄气溶胶捕集下来，采样后处理时烘烤温度低于 (NH₄)₂SO₄与NH₄HSO₄的分解温度，因而(NH₄)₂SO₄与NH₄HSO₄以晶体颗粒形式留在滤筒中，增大了滤筒的称重值。

滤膜法：湿法脱硫烟气中雾滴含量较高，加热器不足以将进入采样管的雾滴完全蒸发，烟气经采样管加热后的温度无法达到设定温度。石英滤膜具有吸水性，在采样过程中会逐渐被烟气中夹带的雾滴润湿，当滤膜被润湿后透气性变差，会将烟气中直径小于其过滤精度(0.3μm即pm0.3)的粒子捕集下来，石英滤膜除了捕集FPM(一次颗粒物，由污染源直接排放的，在烟道内为固态或液态，可在烟道采样过程中被过滤捕获的颗粒物)外，还会捕集未纳入环保检测范围的CPM(可凝结颗粒物，在烟道内为气态，离开烟道后在环境空气的冷凝和稀释作用下迅速形成液态或固态的颗粒物)，从而出现现场监测数据高于在线监测数据的情况。SO₄ ^2-为湿法脱硫外排烟气中主要特征例子，主要来源于烟气中携带的雾滴、急冷降温段形成的盐雾气溶胶和SO₃气溶胶、SCR逃逸氨形成的铵盐气溶胶。

湿法脱硫的典型工况下，石灰/石灰石石膏法脱硫工艺对颗粒物的总质量脱除率可达80％以上，但颗粒物质量浓度反而增加20％～100％，且钙元素含量明显增高。湿法烟气脱硫复杂的气液相传质反应过程对细颗粒物影响有两个：通过脱硫浆液的洗涤作用(惯性碰撞、布朗扩散、黏附)可协同脱除烟气中的部分PM2.5；由于存在脱硫产物结晶析出、脱硫浆液雾化夹带等物化过程，本身又可能形成细颗粒物。因此，湿法脱硫过程中形成的细颗粒物存在关联，主要源于脱硫浆液的夹带蒸发作用，存在于脱硫浆液中的原始石膏、亚硫酸钙及未反应的脱硫剂Ca(OH)₂/CaCO₃被烟气夹带出脱硫***，因此，现有湿法脱硫净化后烟气包含的带浆及含细颗粒物，对WESP设备增加运行压力，WESP设备对气溶胶等细颗粒物去除效率低，进一步导致SCR的正常运行，缩短维护周期，增加SCR催化剂的更换频率，提升使用成本，降低经济效益。

具体来讲，现有技术存在以下缺点：

1)WFGD-WESP技术路线无法满足颗粒物近零排放的要求。

WESP技术对亚微米颗粒物的去除效果显著低于PM2.5-10颗粒物的去除效率。针对国华寿光电厂1号1000mw近零排放燃煤机组WESP进出口的细颗粒物分布特征研究，WESP前后水溶性离子占比以Mg²⁺、SO₄ ^2-、NH⁴⁺为主，WESP前水溶性离子主要分布在1～2.5μm和＜0.2μm粒径段，WESP 后主要富集在＜0.2μm粒径段。而上述的现场监测机制，导致现有WESP 设备无法满足亚微米颗粒物的完全脱除需求。

2)WFGD-WESP后增加SCR设备的催化剂使用寿命问题。

业主在原有湿法脱硫上进行深度净化提效升级。在脱除氮氧化物的方案上，与电厂机组烟气污染物治理工艺不同，一般选择在WESP后设置SCR 脱硝设备。理论上，WESP厂商宣称经过WESP净化后的烟气以达到近零排放的要求，但在实践中，由于烟气中依旧存在大量水溶性离子与气溶胶脱除效率低，烟气升温后，经过SCR后PM1质量浓度会增加，主要原因是SCR 能将烟气中部分SO₂氧化为SO₃，同时NH₃作为SCR过程还原剂，与烟气中的SO₃反应生成(NH₄)₂SO₄或者NH₄HSO₄气溶胶。并且，SCR出口PM1-2.5、 PM2.5-10会降低，这是因为新生成的NH₄HSO₄气溶胶具有粘性，和微米级颗粒物堵塞催化剂孔道，造成SCR堵塞失效。

3)WESP自身的缺点。

湿法脱硫常规的深度净化手段是在脱硫塔后，加装WESP。WESP除尘效率在70-90％左右。进口颗粒物浓度高，WESP也同样达不到深度净化的效果，湿式电除雾作为二级除尘设备，其入口粉尘浓度要求低于18mg/Nm³，方能保证湿式电除尘器出口粉尘浓度低于5mg/Nm³，国内应用实践表明，一些出口达不到5mg或10mg的湿式电除尘器项目，因为入口尘浓度过高；WESP 建设成本高，是ESP的四分之三；运行成本方面，需要耗水(每小时2-10 吨)，耗电(烧结吨矿成本增加0.5元)；运行安全性问题，如为玻璃钢制WESP，则要注意操作时防止电火花引起WESP玻璃钢着火导致的生产安全事故。

申请人曾提出气动乳化处理装置的解决方案，这种处理装置在运行时，气动乳化脱硫与酸雾颗粒(气溶胶、亚微米颗粒物)脱除相互独立，二者互不影响，深度净化的循环液不进入湿法气动乳化脱硫***，在实践中取得了非常好的净化效果。但是，由于所使用的除雾膜采用致密的硅酸盐化合物、陶瓷纤维等材质，运行一段时间后，大量被除雾膜拦截的可溶性盐、气溶胶饱和结晶，导致***阻力增大，增加前端引风机功耗。除雾膜材质原因，可循环使用率低，检修过程中更换的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟气颗粒物超净过滤器，以解决现有技术微米级颗粒物、亚微米级颗粒物深度脱除率低、以及维护周期短的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种烟气颗粒物超净过滤器，包括由下至上布置的深度除尘洗涤层、气液均布拦截层、干湿分界拦截层以及补偿拦截层；

所述深度除尘洗涤层设有多个气动乳化过滤元件，所述气动乳化过滤元件的上方设有第一给水组件，所述第一给水组件连通各所述气动乳化过滤元件的进液口；

所述气液均布拦截层设有并联的旋流器组，并在所述旋流器组的上方设有用于对烟气喷洒清洗液的第二给水组件；

所述干湿分界拦截层的底部设有由多个多程旋流器并联组成的第一除雾器组，所述第一除雾器组的上方设有冲洗装置，所述冲洗装置的上方设有用于进行清水喷淋的第三给水组件，所述干湿分界拦截层的顶部设有由多个多程旋流器并联组成的第二除雾器组；

补偿拦截层，所述补偿拦截层设有用于对烟气进行除雾的除雾器。

优选地，所述气动乳化过滤元件包括外套筒、内套筒和设于所述内套筒的旋流部件；所述外套筒与内套筒之间形成有夹层空间，所述进液口从侧面连通至所述内套筒的内腔，所述内套筒在对应于所述旋流部件的侧壁上设有孔隙，所述内套筒在所述旋流部件之上的侧壁设有用于将乳化液层浆液从内套筒排至所述夹层空间的出浆结构，所述夹层空间设置流道通过管道将吸收液向外排出。

优选地，各所述气动乳化过滤元件的上方分别设有可上下活动的导流板，所述导流板下移后可关闭对应的所述气动乳化过滤元件，所述导流板上移后用于对烟气进行导流以均布烟气，所述导流板同时用于阻挡所述气液均布拦截层的吸收液落至所述深度除尘洗涤层内；或者，所述导流板为用于关闭所述气动乳化过滤元件的盖板，并设置在所述气动乳化过滤元件下部的进烟口处

优选地，所述导流板呈倒置的锥筒形，其下移后通过外锥面关闭所述气动乳化过滤元件的顶部开口，并在上移后通过外锥面对烟气进行导流以均布烟气，其内锥面用于盛接从所述气液均布拦截层下落的吸收液并向外排出。

优选地，所述导流板在其锥筒的锥尖处或接近锥尖的筒壁上设有吸收液排放口，以通过管道将吸收液向外排出。

优选地，所述孔隙均匀分布于所述内套筒与旋流部件相对应的侧壁，其形状为条状、带状、网状或片状。

优选地，所述气液均布拦截层的旋流器组和所述干湿分界拦截层的第一除雾器组分别设有用于向外排出清洗液的下水组件。

优选地，所述下水组件包括旋流器与旋流器边缘接壤处设置的导流孔或清洗液收集管。

优选地，所述除雾器包括纤维除雾器。

优选地，所述深度除尘洗涤层设置有多层气动乳化过滤元件；或者，所述气液均布拦截层设置有多段旋流器组；或者，所述干湿分界拦截层设置有多段的第一除雾器组和第二除雾器组。

本发明所提供的烟气颗粒物超净过滤器，由下至上设有四大功能层，分别为深度除尘洗涤层、气液均布拦截层、干湿分界拦截层以及补偿拦截层，每层清洗液所清洗的主要颗粒物不同，其中的深度除尘洗涤层利用气动乳化原理对烟气中的污染物进行洗涤、凝并及拦截，实现深度净化，气液均布拦截层的作用是作气体均布及进一步深度除尘，干湿分界拦截层进一步凝并并拦截亚微米颗粒物及气溶胶，使水汽彻底分离，补偿拦截层用于进一步增强除雾效果，四大功能层相互协调运作，能够根据颗粒物的粒径属性，对各类颗粒物进行有针对性的处理，且各层工艺(清洗液)独立运作，不影响湿法脱硫及除雾器自身水平衡，对比一般湿法脱硫除雾室，不会有除雾器堵塞现象，可显著提高WFGD后SCR的耐用性，解决现有技术阻力高，维护周期短的问题，达到湿法脱硫颗粒物近零排放的要求。

通过与湿法脱硫设备进行配套，尤其适配气动乳化脱硫设备，可扩大湿法脱硫技术的使用范围，让原湿法脱硫用户在不变更工艺的情况下满足国家最新的环保要求，其既可以单独设置，也可以直接置于各种湿法脱硫除雾室，若将WFGD与烟气颗粒物超净过滤器进行一体化设计，可降低颗粒物深度净化设备投资、节省厂区用地。

附图说明

图1为本发明实施例公开的一种烟气颗粒物超净过滤器的结构示意图；

图2为图1所示过滤元件的结构示意图；

图3为图1所示烟气颗粒物超净过滤器与气动乳化脱硫一体设置时的结构示意图。

图中：

1.深度除尘洗涤层 11.过滤元件 110.外套筒 111.内套筒 112. 进液口 113.夹层空间 114.孔隙 115.出浆结构 116.导流板 12.第一给水组件 13.下水组件 2.气液均布拦截层 21.旋流器组 22.第二给水组件 3.干湿分界拦截层 31.第一除雾器组 32.冲洗装置 33.第三给水组件 34.二除雾器组 35.下水组件 4.纤维拦截层 41.维除雾器 5.均气室 51.进烟口 6.气动乳化净化元件组 61.旋流筒 62.脱硫给水组件 10.烟气颗粒物超净过滤器

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

由于湿法脱硫拥有一定的除尘效率，对细尘及粗尘，根据不同脱硫塔形式不同，脱除率50～90％。但由于烟气流过湿法脱硫(WFGD)后，脱硫浆液的夹带导致颗粒物中SO4^2-、NH⁴⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量明显提高，尤其是经过WFGD 产生了更多的(NH₄)₂SO₄或者NH₄HSO₄气溶胶与水溶性离子，WFGD较高的烟气流速将部分浆液带出WFGD循环***进入WESP，导致深度净化设备需要同步处理不同粒径及不同形态(固态、液态、气溶胶)的颗粒物：粗尘40 μm、细尘10～40μm、微尘0.25～10μm、超微粉尘0.25μm。

由于WFGD-WESP需要处理多种粒径的颗粒物才能满足未来颗粒物近零排放的要求，在2016-2017年，我公司已研发出以气动乳化技术湿法脱硫- 除雾清洗并深度拦截的二氧化硫及颗粒物综合治理技术及产品，并推广向市场，具有良好的排放效果。在之前的专利中，我公司提出了气动乳化脱硫塔除雾室除雾喷淋单独循环的机制，使用喷淋液清洗烟气中携带的脱硫浆液颗粒及可依靠惯性碰撞被喷淋液滴拦截的微米级颗粒物，对于亚微米级颗粒物、气溶胶、可溶性离子等不受惯性作用(主要为做布朗运动扩散作用)的成分，依靠除雾膜中的硅酸盐化合物纤维进行拦截。除雾膜是一定厚度的、纤维压制加工而成的、致密的拦截层，在纤维膜充分润湿后，对亚微米级颗粒物、气溶胶、可溶性离子等具有良好脱除效果。烟气是有温度的，当操作不当时，除雾膜内层中被拦截下来的颗粒物会被烘干结晶，堵塞的除雾膜产生***阻力高的问题，影响窑炉生产。

由于近零排放的新的市场要求、国家对现场监测手段的变更及对产品的迭代，使其符合政策要求、市场要求和提高用户体验。通过项目实践，颗粒物被脱除，就需要根据WFGD产生的每种粒径颗粒物的特性出具应对方案。

而颗粒物脱除具备以下条件：

1.具备分离界面。要从含尘气体中分离出颗粒物需要具备一个分离界面式尘粒粘附在上面，容器壁面、固态表面、粉尘大颗粒表面及液膜液滴。

2.具备不同方向的作用力，重力、离心力、静电力、惯性力、布朗扩散及直接拦截。

3.具备充足的时间：分离设备具有比较大的空间，能够有足够的时间让粉尘可立运动到分离界面上，并要控制含尘气体速度。

4.粘附的尘粒不断除去。新的粉尘颗粒不断粘附于分离界面，是一个清灰与排灰过程。

对于微米级颗粒，惯性碰撞为主要的捕集机制，捕集效果相对较好，随着颗粒粒径的增加捕集效率增加；当携带颗粒物的气流速度增加时，对微米级颗粒物的捕集效率也会相应增加，但随速度增加捕集效率有上限。

对于亚微米级颗粒，其被捕集主要靠颗粒自身扩散作用，整体捕集效率相对较低，与微米级颗粒的变化规律大致相同，并不会随着气流速度增加而增加。而亚微米级颗粒物、气溶胶的去除，则需要依靠气溶胶颗粒物的凝并，由于气溶胶颗粒本身扩散级外力作用下产生相对运动进而碰撞凝并成粒径尺寸更大的颗粒。其最终结果是颗粒数浓度下降而颗粒的粒径尺寸增大。因此，通过物理或者化学方法使细颗粒物相互碰撞形成大粒径颗粒，即细颗粒物聚并后进行脱除脱除。而亚微米级颗粒物、气溶胶凝并的手段有湍流团聚、声团聚、磁团聚、相变团聚、热泳耦合团聚等方法。

以上方法中，湍流团聚方法简单、高效，易与其他团聚方法耦合。

请参考图1、图2，图1为图1为本发明实施例公开的一种烟气颗粒物超净过滤器的结构示意图；图2为图1所示过滤元件的结构示意图。

如图所示，烟气颗粒物超净过滤器为一个圆形或方形的腔室，最顶部链接外排烟道或者烟囱，根据以上原则，超净过滤器从下往上依次设置四个功能层，分别为深度除尘洗涤层1、气液均布拦截层2、干湿分界拦截层3、纤维拦截层4。

第一层为深度除尘洗涤层1。

深度除尘洗涤层1设有气动乳化过滤元件11，此气动乳化过滤元件11 的上方设有第一给水组件12，第一给水组件12连通气动乳化过滤元件11的进液口112。

具体地，气动乳化过滤元件11具有外套筒110、内套筒111和设于内套筒的旋流器(由于遮挡，图中未示出)，外套筒110与内套筒111之间形成有夹层空间113，进液口112从侧面连通至内套筒111的内腔，内套筒11在对应于旋流器的侧壁上设有孔隙114，以利用过滤元件11的旋流器产生的径向速度将粗颗粒粉尘及脱硫浆液液滴带出过滤元件11，孔隙114均匀分布于内套筒111与旋流器相对应的侧壁，其形状为条状、带状、网状或片状。

内套筒111在旋流器之上的侧壁设有出浆结构115，出浆结构115根据介质的不同可设置为孔状、网状、筛状、条状、带状、或片状等结构，通过出浆结构115可以将乳化液层浆液从内套筒111排至夹层空间113，夹层空间113设置流道并通过管道将吸收液向外排出。

各气动乳化过滤元件11的上方分别设有可上下活动的导流板116，导流板116主要有如下作用：1)气动乳化技术需要在过滤元件11内形成乳化液层，通过过滤元件11内的烟气量应有其上下限，因此需要控制气动乳化脱硫塔内实际工作的旋流筒个数，如烟气量减小，相应关闭该活动导流板116；2) 对从过滤元件11排出的烟气导流，在喷淋拦截层内均布烟气，提升洗涤效果，降低***及设备阻力；3)阻挡气液均布拦截层2的吸收液落至深度除尘洗涤层1内，保持深度除尘洗涤层1与气液均布拦截层2的吸收液互不影响的状态。

在本实施例中，导流板116呈倒置的锥筒形，其下移后通过外锥面关闭气动乳化过滤元件11的顶部开口，并在上移后通过外锥面对烟气进行导流以均布烟气，其内锥面用于盛接从气液均布拦截层2下落的吸收液，其锥筒的锥尖处或接近锥尖的筒壁上设有吸收液排放口，以通过下水组件13将吸收液向外排出，落至相应容器,导流板116下端的排水管可以设计为穿过过滤元件侧壁的形态，以避免压到排水管。

当然，如有需要，活动导流板116也可以设计呈用于关闭过滤元件11 的盖板，并设置在过滤元件11下部的进烟口处。

深度除尘洗涤层1的作用是脱除脱硫后被烟气带出的脱硫浆液滴、可通过惯性碰撞和直接拦截作用被截留的颗粒物(包含亚微米颗粒物和微米级颗粒物)。在此层，发生脱硫后烟气、烟气中的颗粒物、吸收液处于以下状态：烟气被加速后，获得较高径向速度的颗粒物被拦截并从孔隙114被甩出过滤元件11；过滤元件11内旋转上升的紊流气流与吸收液形成乳化液层，进一步吸收颗粒物；低阻力气动乳化技术使吸收颗粒物后的乳化液层的乳化液被内向外的气动力从出浆结构115带出过滤元件，净化后的烟气从过滤元件11 上部排出。

通过过滤元件11，烟气被加速，此时，气流中各种粒径的颗粒物、脱硫浆液液滴获得极大的径向流动速度，通过惯性分离与惯性碰撞，使颗粒物在过滤元件旋流器处筒壁的孔隙114被甩出；在过滤元件1上部给水，过滤元件1使气液相互持续碰撞旋切，液粒被粉碎得越来越细，气液充分混合，形成乳化液层作为障碍物及进行传质；烟气中的各式颗粒物与乳化液层中的微细液粒接触，液粒的比表面积比起水膜除尘、喷淋除尘方式中液滴要大数倍至数十倍，因而，单位液量捕集颗粒物的效率显著增大。

第二层为气液均布拦截层2。

气液均布拦截层2的作用是作气体均布及进一步深度除尘。深度除尘洗涤层1上部设立一组并联的旋流器组21，用于进一步气体均布，气液均布拦截层上部设置第二给水组件22，以形成喷淋***，由喷嘴等液体均布设施对流经气液均布拦截层的烟气喷洒清洗液，在该层腔室内，从过滤元件11排出的烟气通过旋流器组对流经腔室内的气体均布，通过喷淋水雾、液滴等湿润物撞击粉尘，对细颗粒物进行吸收拦截脱除，将粉尘从烟气中捕集分离出来。此过程中，也可通过加大烟气与雾化液滴的温差(热泳力作用)、附加超声波等手段促进亚微米颗粒物的凝并，形成大粒径颗粒物，加大被液滴惯性碰撞捕集的概率。

其旋流器与旋流器边缘接壤处设置导流孔或清洗液收集管，以形成相对独立的下水组件，使清洗液不蓄积在此层。

第三层为干湿分界拦截层3。

干湿分界拦截层3的底部设有由多个多程旋流器并联组成的第一除雾器组31，第一除雾器组31的上方设有冲洗装置32，不断地进行清灰与排灰，冲洗装置32的上方设有用于进行清水喷淋的第三给水组件33，有必要时开启清水喷淋，干湿分界拦截层3的顶部设有由多个多程旋流器并联组成的第二除雾器组34，形成拦截界面，并进一步聚并大颗粒水滴，由气动力与重力作用落至多程旋流器组的筒壁。

同理，其旋流器与旋流器边缘接壤处设置导流孔或清洗液收集管，以形成相对独立的下水组件35，使清洗液不蓄积在此层

第一除雾器组31和第二除雾器组34分别设置数层多程筒状旋流器(程数≥2)，根据烟气条件，设计合适形态的多程旋流器除雾器，多个多程旋流器并联组成除雾器组，进一步凝并并拦截亚微米颗粒物及气溶胶。

湍流团聚受以下因素影响：

a.在湍流射流流场中，超细颗粒物有明显的聚并现象；

b.湍流强度增加，聚并效果上升；

c.烟气流速增大，聚并室流场中湍动能耗散率增大，增加颗粒间的碰撞次数，增强聚并效果。

烟气通过旋流器，在叶片外部上方产生强烈的湍流，是传质反应最佳区域；相比于单程旋流器，多程旋流器增加内侧颗粒的动能，再从流程到壁面的液滴、气溶胶凝并团聚过程中，增加与外侧的颗粒碰撞聚合概率。根据颗粒物拦截原理，在旋流器除雾器层设置冲洗装置，不断地进行清灰与排灰。

对喷淋拦截层的带水烟气进行气水分离。多数的细颗粒物聚合后，根据前述的颗粒物拦截原理，需要拦截界面。上层第二除雾器组34的多程筒状旋流器除雾器组充当拦截界面，烟气中聚并呈大颗粒的上升颗粒物被多程筒状旋流器除雾器组拦截，通过多程筒状旋流器除雾器组产生与下层第一除雾器组31的旋流器除雾器组相同的现象，水汽彻底分离。

单个多程旋流器的内程或外程可为同向或反向，反向的湍流产生效果更好。

第四层为补偿拦截层4。

若使用场景为化工等领域，对于需要特殊除雾要求的，可最终设置纤维除雾器41，具体可根据***需求和阻力情况设置相应厚度的纤维除雾器41 或其他类型的除雾器，进一步增强其除雾效果。

净化后的烟气排向大气或接至下道工序。

由于每层清洗液所清洗的主要颗粒物不同，四大功能层各层清洗液、反冲洗水均要落至指定的容器或地点，对每层工艺水独立控制及监控，不相互影响。

这里需要说明的是，外排水管组形式可为多样，可为专用管道，如对下水管隐蔽，可利用在过滤器内直接设置排水池，排水池意思为隐去一个过滤元件，所有经过该故意略去的过滤元件口道排向指定地方。

请参考图3，图3为图1所示烟气颗粒物超净过滤器与气动乳化脱硫一体设置时的结构示意图。

如图所示，烟气颗粒物超净过滤器与气动乳化脱硫一体设置，则设备从下至上为均气室5、气动乳化净化元件组6、烟气颗粒物超净过滤器10，均气室5的一侧设有进烟口51，气动乳化净化元件组6设有旋流筒61和脱硫给水组件62，其中，烟气颗粒物超净过滤器10的深度除尘洗涤层1的过滤元件11与气动乳化净化元件组6的旋流筒61一一对应，且上下对接，这种一体化设计，可降低颗粒物深度净化设备投资、节省厂区用地。

本实施例将烟气颗粒物超净过滤器10安装于气动乳化脱硫塔除雾室内，为了保证脱硫段与除雾段的工艺控制稳定，除雾段的吸收液不落于气动乳化旋流筒内。过滤元件11捕集颗粒物后的乳化液层的吸收液不通过过滤元件 11下部的直通管去往相应的反应釜，过滤元件11内的旋流器使通过加速后旋转上升的紊流气流拥有较大的切向速度，加大在管状容器中气流内向外的气动力，由内向外的气动力将最早形成的乳化液层吸收液被甩入过滤元件11 的夹层空间113，夹层设置流道通过管道将吸收液排至指定的反应釜内。

其余结构与上述第一实施例基本相同，请参考上文，就不再重复描述。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，上述各功能层，可以根据设计需要，对每一层设施进行增加或减少。如在深度除尘洗涤层1，可设置多层过滤元件11及配备相应的给水组件，增强清洗效果，或者，内套筒111设有与出浆结构115相配合以调节出浆部位出浆量的挡浆部件。等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

本发明对比一般湿法脱硫除雾室，各层工艺(清洗液)独立运作，不影响湿法脱硫及除雾器自身水平衡问题，不会有除雾器堵塞现象，满足粉尘近零排放需求，且不存在WESP由于漏电着火等安全问题，可显著提高WFGD 后SCR的耐用性，适于对现有湿法脱硫***进行快速改造，结构简单、占地少。

以上对本发明所提供的烟气颗粒物超净过滤器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.烟气颗粒物超净过滤器，其特征在于，包括由下至上布置的深度除尘洗涤层、气液均布拦截层、干湿分界拦截层以及补偿拦截层；

所述深度除尘洗涤层设有多个气动乳化过滤元件，所述气动乳化过滤元件的上方设有第一给水组件，所述第一给水组件连通各所述气动乳化过滤元件的进液口；

所述气液均布拦截层设有并联的旋流器组，并在所述旋流器组的上方设有用于对烟气喷洒清洗液的第二给水组件；

所述干湿分界拦截层的底部设有由多个多程旋流器并联组成的第一除雾器组，所述第一除雾器组的上方设有冲洗装置，所述冲洗装置的上方设有用于进行清水喷淋的第三给水组件，所述干湿分界拦截层的顶部设有由多个多程旋流器并联组成的第二除雾器组；

补偿拦截层，所述补偿拦截层设有用于对烟气进行除雾的除雾器；

所述气动乳化过滤元件包括外套筒、内套筒和设于所述内套筒的旋流部件；所述外套筒与内套筒之间形成有夹层空间，所述进液口从侧面连通至所述内套筒的内腔，所述内套筒在对应于所述旋流部件的侧壁上设有孔隙，所述内套筒在所述旋流部件之上的侧壁设有用于将乳化液层浆液从内套筒排至所述夹层空间的出浆结构，所述夹层空间设置流道通过管道将吸收液向外排出；

各所述气动乳化过滤元件的上方分别设有可上下活动的导流板，所述导流板下移后可关闭对应的所述气动乳化过滤元件，所述导流板上移后用于对烟气进行导流以均布烟气，所述导流板同时用于阻挡所述气液均布拦截层的吸收液落至所述深度除尘洗涤层内；或者，所述导流板为用于关闭所述气动乳化过滤元件的盖板，并设置在所述气动乳化过滤元件下部的进烟口处。

2.根据权利要求1所述的烟气颗粒物超净过滤器，其特征在于，所述导流板呈倒置的锥筒形，其下移后通过外锥面关闭所述气动乳化过滤元件的顶部开口，并在上移后通过外锥面对烟气进行导流以均布烟气，其内锥面用于盛接从所述气液均布拦截层下落的吸收液并向外排出。

3.根据权利要求2所述的烟气颗粒物超净过滤器，其特征在于，所述导流板在其锥筒的锥尖处或接近锥尖的筒壁上设有吸收液排放口，以通过管道将吸收液向外排出。

4.根据权利要求1所述的烟气颗粒物超净过滤器，其特征在于，所述孔隙均匀分布于所述内套筒与旋流部件相对应的侧壁，其形状为条状、带状、网状或片状。

5.根据权利要求1所述的烟气颗粒物超净过滤器，其特征在于，所述气液均布拦截层的旋流器组和所述干湿分界拦截层的第一除雾器组分别设有用于向外排出清洗液的下水组件。

6.根据权利要求5所述的烟气颗粒物超净过滤器，其特征在于，所述下水组件包括旋流器与旋流器边缘接壤处设置的导流孔或清洗液收集管。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的烟气颗粒物超净过滤器，其特征在于，所述除雾器包括纤维除雾器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的烟气颗粒物超净过滤器，其特征在于，所述深度除尘洗涤层设置有多层气动乳化过滤元件；或者，所述气液均布拦截层设置有多段旋流器组；或者，所述干湿分界拦截层设置有多段的第一除雾器组和第二除雾器组。

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