一种烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置与方法

摘要

本发明属于大气污染治理领域，具体涉及一种烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置与方法。本发明的装置包括通用除尘器、一级灰斗、高梯度磁式除尘器、二级灰斗和振打装置，在高梯度磁式除尘器内部的气体通道两侧安装有电磁铁，聚磁介质垂直于磁场方向和气体流动方向，进行颗粒物脱除时通用除尘器脱出粒径≥100微米的颗粒物，剩余的含有可吸入颗粒物和细颗粒物的烟气流入任意一台高梯度磁式除尘器中被聚磁介质捕获。利用本发明提供的装置和方法，克服了常规除尘器对可吸入颗粒物脱除效果不佳的问题，能够更有效地控制钢铁企业颗粒物对大气的污染。

权利要求

1.一种烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置，其特征在于包括通用除尘器、一级灰斗、高梯度磁式除尘器、二级灰斗和振打装置；其中，所述的通用除尘器的出尘口与一级灰斗相连，出气口通过连接管道与两台高梯度磁式除尘器相连，两台高梯度磁式除尘器并联设置，在连接管道上安装有切换阀门；

所述的高梯度磁式除尘器包括一个壳体，在壳体内部装有聚磁介质，所述的聚磁介质是低矫顽力高磁导率的铁磁性多孔介质板，其孔隙率大于90%，在壳体内部的气体通道两侧安装有电磁铁，聚磁介质垂直于磁场方向和气体流动方向；高梯度磁式除尘器的出尘口与二级灰斗相连，在其进气口处安装有进气口压力传感器，出气口处安装有出气口压力传感器，出气口与洁净烟气管道连接，所述的洁净烟气管道是开放式的；

所述的振打装置安装在高梯度磁式除尘器壳体上。

2.根据权利要求1所述的一种烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置，其特征在于所述的通用除尘器是过滤式除尘器或静电除尘器。

3.采用如权利要求1所述的脱除装置对烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物进行脱除的方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）使钢铁生产中各工序产生的含尘烟气经过通用除尘器，将含尘烟气中粒径≥100微米的颗粒物去除，被去除的颗粒物落入一级灰斗中；

（2）剩余的含有可吸入颗粒物和细颗粒物的烟气流入任意一台高梯度磁式除尘器中，颗粒物在高梯度磁场的作用下被磁化，被磁化的颗粒物在磁场的作用下不断向聚磁介质靠近，在靠近过程中不断凝聚成粒径较大的颗粒，并最终被聚磁介质捕获，被净化的烟气从洁净烟气管道排出；

（3）当步骤（2）中的高梯度磁式除尘器的进气口压力与出气口压力差恒定不变时，达到饱和捕集状态，给聚磁介质通入逐步增大的反向磁场，同时采用机械振打装置对聚磁介质进行振打，脱落的颗粒物落入二级灰斗中被捕集，同时启动切换阀门，将剩余的含有可吸入颗粒物和细颗粒物的烟气引入另一台高梯度磁式除尘器中，二者交替工作。

说明书

一种烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置与方法

技术领域

[0001] 本发明属于大气污染治理领域，具体涉及一种烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置与方法。

背景技术

[0002] 近年来我国大气环境问题日益凸显，雾霾天气多发，严重影响国民身心健康。大量研究表明，大气中可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）浓度高是造成雾霾天气的主要原因。虽然国家职能部门提高了对各个行业颗粒物排放的控制标准，全国年平均颗粒浓度水平有所下降，但是面临的问题依然严峻。

[0003] 钢铁企业颗粒物产生于钢铁生产的各个工艺过程中，其污染源分布广，且含尘气体排放量大、浓度高、粉尘成分复杂，是工业烟（粉）尘排放主要贡献者之一。已有研究成果表明，钢铁企业排放的PM10和PM2.5中，主要含有Fe、Si、Ca、K、Mn、Cu、Zn、Pb等金属元素，以及OC（有机碳）和EC（无机碳）等有害物质。

[0004] 常用的工业除尘器种类有很多，按照其捕集颗粒物的原理可分为机械式除尘器、湿式除尘器、静电除尘器、过滤式除尘器和电袋复合式除尘器等。这些工业除尘器作为保护生态环境和回收利用资源的重要设备，已经在各行各业得到了广泛利用。虽然这些除尘器对总尘（TSP）的去除效率很高甚至可以达到99%，但是对于PM10和PM2.5的去除效率却低得多，往往呈现去除效率ηTSP＞ηPM10 ＞ ηPM2.5的趋势。究其原因，主要是因为这些通用除尘器的除尘机理对于小粒径的颗粒物作用很弱。例如，静电除尘器主要是靠颗粒荷电被吸附而脱除，但是粒径在1μm附近的颗粒由于处在场荷电和扩散荷电混合区，其荷电能力很差，从而很难脱除；再如，布袋除尘器主要靠惯性碰撞、拦截和扩散脱除，同样，由于1μm附近的颗粒正好处于惯性和扩散控制混合区，布袋对其脱除效率同样很低。因此，对于小粒径颗粒物的去除需要研发新的除尘器。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置与方法，目的是有效脱除钢铁工厂烟气中的可吸入颗粒物，减小环境污染，解决工业除尘器对可吸入颗粒物脱除能力不足的问题。

[0006] 实现本发明目的烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置，包括通用除尘器、一级灰斗、高梯度磁式除尘器、二级灰斗和振打装置；其中，所述的通用除尘器的出尘口与一级灰斗相连，出气口通过连接管道与两台高梯度磁式除尘器相连，两台高梯度磁式除尘器并联设置，在连接管道上安装有切换阀门；

[0007] 所述的高梯度磁式除尘器包括一个壳体，在壳体内部装有聚磁介质，在壳体内部的气体通道两侧安装有电磁铁，聚磁介质垂直于磁场方向和气体流动方向；高梯度磁式除尘器的出尘口与二级灰斗相连，在其进气口处安装有进气口压力传感器，出气口处安装有出气口压力传感器，出气口与洁净烟气管道连接，所述的洁净烟气管道是开放式的；

[0008] 所述的振打装置安装在高梯度磁式除尘器壳体上。

[0009] 其中，所述的通用除尘器是过滤式除尘器或静电除尘器。

[0010] 所述的聚磁介质是低矫顽力高磁导率的铁磁性多孔介质板，其孔隙率大于90%。

[0011] 采用上述脱除装置对烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物进行脱除的方法，按照以下步骤进行：

[0012] （1）使钢铁生产中各工序产生的含尘烟气经过通用除尘器，将含尘烟气中粒径≥100微米的颗粒物去除，被去除的颗粒物落入一级灰斗中；

[0013] （2）剩余的含有可吸入颗粒物和细颗粒物的烟气流入任意一台高梯度磁式除尘器中，颗粒物在高梯度磁场的作用下被磁化，被磁化的颗粒物在磁场的作用下不断向聚磁介质靠近，在靠近过程中不断凝聚成粒径较大的颗粒，并最终被聚磁介质捕获，被净化的烟气从洁净烟气管道排出；

[0014] （3）当步骤（2）中的高梯度磁式除尘器的进气口压力与出气口压力差恒定不变时，达到饱和捕集状态，给聚磁介质通入逐步增大的反向磁场，同时采用机械振打装置对聚磁介质进行振打，脱落的颗粒物落入二级灰斗中被捕集，同时启动切换阀门，将剩余的含有可吸入颗粒物和细颗粒物的烟气引入另一台高梯度磁式除尘器中，二者交替工作。

[0015] 与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

[0016] 本发明的烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置的工作原理是首先利用常规通用的除尘器去除烟气中粒径较大的颗粒物，然后利用高梯度磁式除尘器中的电磁铁施加磁场，使可吸入颗粒物和细颗粒物被磁化，被磁化的颗粒物在磁场的作用下不断向聚磁介质靠近，在靠近过程中不断凝聚成粒径较大的颗粒，并最终被聚磁介质捕获。

[0017] 为提高除尘的工作效率，本发明中包含两个高梯度磁式除尘器，它们之间由管道连接并用阀门控制，可以切换交替工作，当一个高梯度磁式除尘器处理含尘烟气时，另一个高梯度磁式除尘器达到饱和捕集状态，进行去磁振打。

[0018] 利用本发明提供的除尘方法和装置，克服了常规除尘器对可吸入颗粒物脱除效果不佳的问题，能够更有效地控制钢铁企业颗粒物对大气的污染。

附图说明

[0019] 图1是本发明的工艺流程图；

[0020] 图2是本发明的烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置结构示意图；

[0021] 图3是图2的俯视图；

[0022] 其中：1：通用除尘器；2：一级灰斗；3：高梯度磁式除尘器；3-1：第一高梯度磁式除尘器；3-2：第二高梯度磁式除尘器；4：二级灰斗；5：振打装置；6：连接管道；7：切换阀门；8：聚磁介质；9：电磁铁；10：进气口压力传感器；11：出气口压力传感器；12：洁净烟气管道；

[0023] 图4是图2和图3中的高梯度磁式除尘器的结构示意图；

[0024] 其中：13：线圈；14：铁芯。

具体实施方式

[0025] 本实施例采用的进气口压力传感器10和出气口压力传感器11型号是ZNZ-PTB高精度气体压力传感器。

[0026] 本实施例的烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物的脱除装置，包括通用除尘器1、一级灰斗2、高梯度磁式除尘器3、二级灰斗4和振打装置5；其中，所述的通用除尘器1的出尘口与一级灰斗2相连，出气口通过连接管道6与两台高梯度磁式除尘器，即第一高梯度磁式除尘器3-1和第二高梯度磁式除尘器3-2相连，两台高梯度磁式除尘器并联设置，在连接管道6上安装有切换阀门7；

[0027] 所述的高梯度磁式除尘器3包括一个壳体，在壳体内部装有聚磁介质8，在壳体内部的气体通道两侧安装有电磁铁9，聚磁介质8垂直于磁场方向和气体流动方向；高梯度磁式除尘器3的出尘口与二级灰斗4相连，在其进气口处安装有进气口压力传感器10，出气口处安装有出气口压力传感器11，出气口与洁净烟气管道12连接，所述的洁净烟气管道12是开放式的；

[0028] 所述的振打装置5安装在高梯度磁式除尘器3壳体上。

[0029] 所述的通用除尘器1是过滤式除尘器或静电除尘器。

[0030] 所述的聚磁介质8是低矫顽力高磁导率的铁磁性多孔介质板，其孔隙率大于90%，工厂实际应用时聚磁介质宽度5 10mm，在气流通道内分布距离小于5mm，布置排数不小于20~排。

[0031] 所述的电磁铁9如图4所示，包括线圈13和铁芯14。

[0032] 采用本实施例的脱除装置对烟气中可吸入颗粒物和细颗粒物进行脱除的方法，按照以下步骤进行：

[0033] （1）使钢铁生产中各工序产生的含尘烟气经过通用除尘器，将含尘烟气中粒径≥100微米的颗粒物去除，被去除的颗粒物落入一级灰斗中；

[0034] （2）剩余的含有可吸入颗粒物和细颗粒物的烟气流入任意一台高梯度磁式除尘器中，控制气体通道内气体流速小于1.5m/s，背景磁场的磁通密度大于1.0T，颗粒物在高梯度磁场的作用下被磁化，被磁化的颗粒物在磁场的作用下不断向聚磁介质靠近，在靠近过程中不断凝聚成粒径较大的颗粒，并最终被聚磁介质捕获，被净化的烟气从洁净烟气管道排出；

[0035] （3）当步骤（2）中的高梯度磁式除尘器的进气口压力与出气口压力差恒定不变时，达到饱和捕集状态，给聚磁介质通入逐步增大的反向磁场，同时采用机械振打装置对聚磁介质进行振打，脱落的颗粒物落入二级灰斗中被捕集，同时启动切换阀门，将剩余的含有可吸入颗粒物和细颗粒物的烟气引入另一台高梯度磁式除尘器中，二者交替工作。