湿式相变凝聚器协同多污染物脱除研究

（2）2012—2013年,在内蒙古某电厂600MW机组上进行了中试实验,烟气量为50000m3/h,且经过1年（包括冬天极冷天气下）的安全性检验,2013年年底,通过了中国电机工程学会的技术成果的鉴定。中试实验装置如图1b）所示。

（3）2014年,在国电常州发电有限公司660MW机组上设计安装了1套全烟气量的湿式相变凝聚装置（见图1c）和d））,并在2014年年底投入应用。湿式相变凝聚器单元完全由改性氟塑料加工制造。

1.2、WPTA微细颗粒物脱除理论分析

WPTA主要应用于复杂高湿烟气中,其设计主要来自“相变凝聚+热泳力效应”与“雨室洗涤+荷电”两关键思路。所谓相变凝聚原理是烟气冷却至饱和蒸汽温度以下,由于水蒸气分压力大于该温度下饱和压力,大量水蒸气凝结成水雾,极大强化了气溶胶凝聚碰撞概率,有效提高细颗粒物间的团聚长大。

同时,错列布置的凝聚器柔性管束可高效脱除凝聚颗粒。此外,WPTA也可回收烟气中大量凝结水和汽化潜热。烟气中凝结雾滴与颗粒物的撞击效率与颗粒粒径存在密切关系,本文采用无量纲半经验公式评价不同尺度雾滴与颗粒物的碰撞效率,从而更好理解凝结雾滴对细颗粒物的脱除特性,碰撞效率表达式[9]为

将液滴直径为0.5mm和1.5mm代入式（1）,碰撞效率E的计算结果分别如图2的虚线与实线所示。由图2可知,对于凝结雾滴与颗粒碰撞效率,颗粒粒径越小,布朗扩散作用的影响越占主导;颗粒粒径越大,惯性碰撞所起作用越大。但对颗粒尺度在0.01~1μm范围,布朗扩散与惯性碰撞机制对凝结雾滴与颗粒的碰撞效率贡献量均较小,且雾滴拦截效应也无显著作用,因此该范围内颗粒物较难脱除。

同时,该粒径尺度颗粒也是目前国内各脱除设备颗粒逃逸的范围,亦是未来研究亚微米颗粒物高效脱除的重点。

图2碰撞效率随颗粒与雾滴尺度的关系

众所周知, 颗粒受到的热泳力源于烟气与壁面的温度梯度, 其对亚微米级细颗粒的扩散影响显著。烟气流经WPTA时由于管壁温度低于烟气温度, 该温度梯度产生的热泳力迫使亚微米级细颗粒向管壁边界层内扩散, 热泳力FT计算公式[10 ]为

经无量纲处理后,热泳力与颗粒粒径的关系如图3所示。由图3可见,热泳扩散对粒径在0.01~1μm范围的颗粒作用显著,在此粒径范围内的颗粒热泳扩散速度较高。无量纲热泳力在粒径0.15μm处存在1个峰值,其变化存在先增加后减小的趋势,热泳力对粒径大于3μm的颗粒作用较小。因此,亚微米颗粒物脱除应重视热泳扩散的贡献。

图3热泳力与颗粒粒径的关系

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