[发明专利]一种烟气节水协同多污染物脱除装置及其工作方法

权利要求书

1.一种烟气节水协同多污染物脱除装置，其特征在于，包括依次连接的烟气进气管、筒体和脱水烟气通道(8)，所述烟气进气管的出口至所述筒体之间的进口过渡段的截面积渐扩，所述筒体至脱水烟气通道(8)的进口之间的出口过渡段的截面积渐缩；所述筒体外壁设有强化辐射冷却涂层(4)；所述烟气进气管的前段内交替设有若干排高压电极柱(12)和接地电极柱(13)；脱水烟气通道(8)外嵌套有冷凝水收集装置(7)，且冷凝水收集装置(7)与所述筒体连接；所述出口过渡段设有若干冷凝水收集口(5)，冷凝水收集口(5)与冷凝水收集装置(7)连通；脱水烟气通道(8)内设有振弦栅(9)，且振弦栅(9)下方的脱水烟气通道(8)上开设有若干排水孔(10)。

2.根据权利要求1所述的烟气节水协同多污染物脱除装置，其特征在于，强化辐射冷却涂层(4)由内至外依次包括胶合剂(16)、镀银层(15)和超聚合物混合膜(14)；胶合剂(16)与所述筒体外壁胶合；超聚合物混合膜(14)的厚度≥20μm。

3.根据权利要求1所述的烟气节水协同多污染物脱除装置，其特征在于，所述筒体外壁为波形，内壁设有疏水层。

4.根据权利要求1所述的烟气节水协同多污染物脱除装置，其特征在于，冷凝水收集装置(7)底部设有出水口，所述出水口和排水孔(10)的下方设有冷凝水收集水箱(11)。

5.根据权利要求1所述的烟气节水协同多污染物脱除装置，其特征在于，所述烟气进气管前段的末端至所述进口过渡段起始端之间的距离为所述烟气进气管前段长度的1/4～1/3。

6.根据权利要求1所述的烟气节水协同多污染物脱除装置，其特征在于，高压电极柱(12)和接地电极柱(13)的表面粗糙度等级高于Ra12.5；高压电极柱(12)和接地电极柱(13)的直径D满足：

2D≤L≤4D

其中，L为沿烟气流动方向相邻高压电极柱(12)与接地电极柱(13)的圆心的距离。

7.根据权利要求1所述的烟气节水协同多污染物脱除装置，其特征在于，脱水烟气通道(8)与冷凝水收集装置(7)的连接处低于脱水烟气通道(8)的入口。

8.根据权利要求1所述的烟气节水协同多污染物脱除装置，其特征在于，所述烟气进气管与所述筒体垂直设置，所述筒体与脱水烟气通道(8)垂直设置，所述筒体与所述烟气进气管和脱水烟气通道(8)的连接处内壁圆滑过渡。

9.权利要求1～8所述的烟气节水协同多污染物脱除装置的工作方法，其特征在于，包括：

脱硫塔出口的含尘湿烟气进入烟气进气管的前段后，在高压电极柱(12)和接地电极柱(13)的电凝并和湍流凝并的协同作用下，烟气中的颗粒物凝并团聚，粒径增大，部分颗粒物被高压电极柱(12)和接地电极柱(13)拦截、捕捉；随后进入烟气进气管的后段，利用剩余较强的湍流凝并作用，进一步强化凝并效果；进入筒体以后，强化辐射冷却涂层(4)对筒体的内壁面进行冷却换热；被冷却的筒体内壁面与筒体内部的含尘湿烟气间的温差产生的热泳力使颗粒向筒体壁面的边界层扩散，并使烟气中的水蒸气在筒体的内壁凝结，与脱水烟气分离，烟气中已经凝并、粒径增大的颗粒物，以及溶于水的污染物溶解于冷凝水中，在重力的作用下，冷凝水携带多污染物经冷凝水收集口(5)流入冷凝水收集装置(7)后被收集；携带部分残余凝结水和少量颗粒物的烟气被脱水烟气通道(8)内的振弦栅(9)拦截，经除尘、脱水的烟气最终排出装置。

10.根据权利要求9所述的烟气节水协同多污染物脱除装置的工作方法，其特征在于，所述热泳力F_T由下式得到：

式中，Kn为克努森数，R_g为空气的气体常数，其值为287J/(kg·K)，d_m为氮气与二氧化碳混合气体粒子的平均直径，其值为0.161nm，d_p为碰撞后的颗粒粒径，为气体分子的平均自由程，γ为气体比热容，计算中取其值为1.4，c_v为定容比热容，S_n与S_t分别为垂直方向与切向方向的动量调节系数，计算中均取其值为1.0，T为烟气温度，p为绝对压力；a、π₁为简化计算引入的计算参数；

通过控制高压电极柱(12)和接地电极柱(13)的电压，进而控制碰撞后的颗粒粒径d_p，使热泳力F_T对碰撞后的颗粒粒径d_p的导数等于0，即使热泳力F_T取得极大值，达到最优的污染物颗粒脱除的效率。