一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方法，屬于鐵礦燒結(jié)過程污染物減排技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明具體步驟為：(A)將聚丙烯酰胺20?40份，將聚合氯化鋁0?20份，羧甲基纖維素鈉20?40份，聚丙烯酰胺20?40份混合均勻，得混合物A；(B)按質(zhì)量份稱取添加劑2?5份，加入混合物A中，混合均勻，得復(fù)合團聚劑；(C)將步驟(B)中的復(fù)合團聚劑與水混合，且團聚劑與水的質(zhì)量之比為1:2000?10000，制備得到團聚液。本發(fā)明的使得吸附有微細顆粒物的團聚液霧滴在低壓情況下成核、碰撞、長大，形成的大顆粒團聚物，并采用除塵裝置除去團聚長大的微細顆粒物，從而抑制污染物的排放，為鐵礦燒結(jié)過程微細顆粒物的減排提供了全新的減排途徑。
【專利說明】
一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及鐵礦燒結(jié)過程污染物減排技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種抑制鐵礦 燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 可吸入顆粒物是指可通過鼻和嘴進入人體呼吸道的顆粒物的總稱，用PMlO表示 (環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)直徑小于10微米的顆粒KPM2.5指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直 徑小于等于2.5微米的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就 代表空氣污染越嚴重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和 能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶 有毒、有害物質(zhì)（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對 人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大，而且，它能夠進入人體肺泡甚至血液循環(huán)系統(tǒng)，直接 導(dǎo)致心血管病等疾病。當(dāng)前可吸入顆粒物污染己經(jīng)成為突出的大氣環(huán)境問題，引起世界各 國的高度重視。它對人體健康有嚴重危害，也是導(dǎo)致大氣能見度降低、酸沉降、全球氣候變 化、光化學(xué)煙霧等重大環(huán)境問題的重要因素。美國、歐盟、英國等的空氣質(zhì)量標準先后均對 中PM2.5進行了明確的要求;2012年2月，中國環(huán)境保護部頒布了新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》 (GB3095-2012)，增設(shè)了 PM2.5平均濃度限值。
[0003] 鋼鐵工業(yè)既是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，又是耗能和污染大戶。目前我國粗鋼年 產(chǎn)量已經(jīng)超過8億噸，接近全球產(chǎn)量的50%。根據(jù)《2012年中國環(huán)境統(tǒng)計年報》，黑色金屬冶 煉及壓延加工業(yè)煙(粉)塵排放量為181.3萬t，占重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)排放量的18.9%，位于 第三位。PMlO(粒徑< ΙΟμπι的顆粒物）和ΡΜ2·5(粒徑< 2·5μπι的顆粒物）的源解析表明，鋼鐵 冶金工業(yè)已經(jīng)成為我國大氣中PMlO和ΡΜ2.5的主要來源之一。燒結(jié)工序是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)流 程中必不可少的環(huán)節(jié)，但又是鋼鐵工業(yè)最大的PMlO和ΡΜ2.5排放源，占其總排放量的40 %左 右[n]。由于鐵礦燒結(jié)是抽風(fēng)過程且煙氣濕度大，目前燒結(jié)廠主要采用靜靜電除塵器來凈化 燒結(jié)煙氣中的顆粒物，靜靜電除塵器對煙氣中的粗顆粒物去除效果較好，但對于粒徑小于 1〇μπι的微細顆粒物，由于其比電阻高、荷電能力差，除塵效率顯著降低。燒結(jié)煙氣經(jīng)過靜電 除塵后，煙氣中90%以上的顆粒物為PM10,80%以上的顆粒物為PM2.5 [4]。
[0004] 燒結(jié)煙氣是在抽風(fēng)燒結(jié)過程中空氣穿過燒結(jié)料層，經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變 化形成的。由于受到原料條件、混合料配比、工藝參數(shù)等因素的影響，使得燒結(jié)煙氣的化學(xué) 成分復(fù)雜多變，煙氣流量、溫度及各污染物濃度波動很大。歸納起來，燒結(jié)煙氣有如下典型 的特點 [5<:
[0005] (1)燒結(jié)過程漏風(fēng)率可達40-50%，使得產(chǎn)生煙氣量很大，據(jù)統(tǒng)計生產(chǎn)It燒結(jié)礦能 產(chǎn)生4000-6000m 3的煙氣量;而且煙氣量根據(jù)原料成分、工藝參數(shù)的差異發(fā)生變化，使得煙 氣量波動較大；
[0006] (2)煙氣溫度波動范圍大，隨工藝條件、燃料配比而發(fā)生變化，煙氣溫度在:80-160 °C波動；
[0007] (3)煙氣含濕量較大，水分含量為10%左右。燒結(jié)混料過程中需要加入適量的水分 進行混合、制粒，從而保證料層的透氣性；
[0008] (4)煙氣中含粉塵量大，其中包含大量微細顆粒物，每噸燒結(jié)礦產(chǎn)生20-40kg的粉 塵；
[0009] (5)煙氣成分復(fù)雜，其包含多種污染物，如:微細顆粒物，SO2，COx，NOx，HCl，HF和二 嚼英類等。
[0010] 正是由于燒結(jié)煙氣成分復(fù)雜、流量大以及污染物濃度低等特點，盡管燒結(jié)煙氣采 取了較高凈化效率的除塵設(shè)備，但對微細顆粒物的去除效果并不理想。
[0011] 燒結(jié)煙氣中微細顆粒物由于比表面積大、表面活性強，能富集燒結(jié)過程生成的堿 金屬(K、Na)、重金屬(取、？13、0、〇1、0(1^8)和有機物污染物(￥(^8、？000/^8)等有毒有害物 質(zhì) [8]，具有強致癌、致突變和致畸作用，排放到大氣形成的氣溶膠，是誘發(fā)霧霾、酸雨、臭氧 層破壞等的重要因素，其污染問題直接關(guān)系到國民的生存環(huán)境和生存質(zhì)量。實現(xiàn)燒結(jié)過程 的微細顆粒物減排已迫在眉睫。
[0012] 經(jīng)檢索，已有關(guān)于煙氣微細顆粒物的減排技術(shù)方案。如：發(fā)明創(chuàng)造的名稱:工業(yè)窯 爐煙氣PM2.5粉塵及重金屬治理去除裝置 [9]，（中國專利號：ZL201220721358.X，申請日： 2012-12-24)，通過在煙氣通路上設(shè)置濾袋，并將袋籠在濾袋內(nèi)部，對煙氣PM 2.5粉塵進行減 排;該技術(shù)對大顆粒的污染物具有較好的就減排效果，但是煙氣中的PM 2.5的減排效果有限。 此外，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為：一種鐵礦燒結(jié)煙氣分段循環(huán)的方法[1()](中國專利號： ZL201310443223.0，申請日：2013-09-26)、一種鐵礦燒結(jié)節(jié)能減排的方法[11](中國專利號： ZL201510137762.0，申請日：2015-03-27)等，這些技術(shù)方案可實現(xiàn)燒結(jié)煙氣中的多種污染 物的協(xié)同減排，雖然可以減少煙氣中大顆粒粉塵的排放;但是對燒結(jié)煙氣中的微細顆粒物 的減排效果極其有限。再加之燒結(jié)煙氣相比其他廢氣，具有成分復(fù)雜、煙氣流量巨大等特 性，使得適用于燒結(jié)煙氣微細顆粒物的有效減排技術(shù)還未開發(fā)出來。迫切的需要尋求適宜 的減排途徑，實現(xiàn)燒結(jié)過程的微細顆粒的減排。
[0013] 參考文獻：
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0025] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0026]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中，鐵礦燒結(jié)過程是微細顆粒物的主要排放源 頭，現(xiàn)有的減排方法難以有效脫出燒結(jié)煙氣中的微細顆粒物的不足，提供一種抑制鐵礦燒 結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方法，從而通過團聚液對微細顆粒物進行團聚，再 通過除塵設(shè)備除塵，實現(xiàn)燒結(jié)過程微細顆粒物的有效脫除。
[0027] 2.技術(shù)方案
[0028] 為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0029] 本發(fā)明的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方法，將羧甲基 纖維素鈉，聚丙烯酰胺和添加劑等組分混合均勻，制備得到團聚劑，將團聚劑與水混合制備 得到團聚液。
[0030] 更進一步地，將團聚劑包括聚合氯化鋁、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺和添加劑混 合均勻，制備得到團聚劑，將團聚劑與水混合制備得到團聚液。
[0031] 更進一步地，制備方法如下：
[0032] (A)將聚合氯化鋁，羧甲基纖維素鈉，聚丙烯酰胺混合均勻，得混合物A;
[0033] (B)將添加劑加入混合物A中，混合均勻，得復(fù)合團聚劑；
[0034] (C)將步驟(B)中的復(fù)合團聚劑與水混合，并攪拌混合均勻，制備得到團聚液。
[0035]更進一步地，具體步驟為：
[0036] (A)按質(zhì)量份稱取聚合氯化鋁0-20份，羧甲基纖維素鈉20-40份，聚丙烯酰胺20-40 份，將聚合氯化鋁0-20份，羧甲基纖維素鈉20-40份，聚丙烯酰胺20-40份混合均勻，得混合 物A;
[0037] (B)按質(zhì)量份稱取添加劑2-5份，加入混合物A中，混合均勻，得復(fù)合團聚劑；
[0038] (C)將步驟(B)中的復(fù)合團聚劑與水混合，并攪拌混合均勻，且團聚劑與水的質(zhì)量 之比為1:2000-10000,制備得到團聚液。
[0039]更進一步地，在團聚液中加入Ca (0H) 2粉末，調(diào)節(jié)團聚液的PH值為8-9。
[0040] 更進一步地，所述的添加劑為固體添加劑。
[0041] 更進一步地，所述的添加劑由活性炭和焦粉組成，添加劑的按如下質(zhì)量百分比組 成:活性炭70-90 %，焦粉10-30 %。
[0042] 更進一步地，所述的活性炭粒徑要求:74μπι《活性炭粒徑< 100μπι，焦粉粒徑要求： 74μπι < 焦粉粒徑 < 100μπι。
[0043] 更進一步地，所述的添加劑由活性炭和沸石組成，添加劑按如下質(zhì)量百分比組成： 活性炭85-95 %，沸石5-15 %。
[0044] 更進一步地，所述的活性炭粒徑要求:74μπι <活性炭粒徑< 100μπι，沸石粒徑要求： 74μηι < 沸石粒徑 < 100μπι。
[0045] 3.有益效果
[0046]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0047] 本發(fā)明創(chuàng)造性的提出了在團聚劑中添加少量添加劑，顯著提高了團聚液的團聚效 率，從而省去了微細顆粒物粘附形核的過程，加快了顆粒物的團聚速度，且高速的微細顆粒 物難以穿透團聚液霧滴，提高了有效碰撞概率。
[0048] 由于活性炭和焦炭具有多孔結(jié)構(gòu)，對微細顆粒物有吸附作用，當(dāng)微細顆粒物與團 聚液霧滴碰撞進入團聚液后，會被吸附在活性炭和焦炭上，使得團聚液霧滴表層的液面暴 露出來，新的顆粒物能與團聚液霧滴液面充分接觸，從而提高了團聚效率。添加了少量的添 加劑，就使得PMlO和ΡΜ2.5減排效率顯著提高，PMlO減排效率達到了65.9%，ΡΜ2.5減排效率 達到了 53.6%，取得了顯著的減排效果。而且，在減排微細顆粒物的同時，燒結(jié)煙氣中S02、 NOx的排放濃度也顯著降低，實現(xiàn)了多種污染物的協(xié)同控制。
【附圖說明】
[0049] 圖1為實施例1-9應(yīng)用的減排系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖2為實施例1-9應(yīng)用的減排系統(tǒng)的收縮管的團聚液噴頭的布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖3為實施例1-9應(yīng)用的燒結(jié)機及減排系統(tǒng)示意圖；
[0052] 圖4為本發(fā)明微細顆粒物減排方法的流程圖；
[0053]圖5為本發(fā)明團聚液制備方法的流程圖。
[0054] 示意圖中的標號說明：
[0055] 1、主煙道;2、霧化團聚裝置;21、收縮管;22、圓柱連接管；23、擴張管;3、團聚液加 入裝置;31、團聚液儲存部件；32、空壓機;33、團聚液噴頭;4、除塵裝置;5、風(fēng)機;6、燒結(jié)臺 車;7、風(fēng)箱;8、環(huán)形管道;9、攪拌裝置。
【具體實施方式】
[0056] 為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0057] 實施例1
[0058]結(jié)合圖4和圖5所示，本實施例一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的 制備方法:煙氣微細顆粒物減排復(fù)合團聚劑，各組分按照如下質(zhì)量組成:聚合氯化鋁IOg，羧 甲基纖維素鈉30g，聚丙烯酰胺30g，添加劑2g。其添加劑為固體添加劑，所述的添加劑由活 性炭和焦粉組成，所述的添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性炭90%，焦粉10%，所述的活 性炭粒徑要求:74μηι <活性炭粒徑< 100μπι，焦粉粒徑要求:74μηι <焦粉粒徑< 100μπι。
[0059]本實施例團聚液的制備方法為：
[0060] (A)按質(zhì)量份稱取聚合氯化鋁10g，羧甲基纖維素鈉30g，聚丙烯酰胺30g，將固體顆 粒聚合氯化鋁l〇g，羧甲基纖維素鈉30g，聚丙烯酰胺30g混合均勻，得混合物A;
[0061 ] (B)按質(zhì)量份稱取添加劑2g，所述的添加劑為固體添加劑，加入混合物A中，混合均 勻，得復(fù)合團聚劑；
[0062] (C)將步驟(B)中的復(fù)合團聚劑與水混合，并攪拌混合均勻，且團聚劑與水的質(zhì)量 之比為1:5000，而后加入Ca(OH)2粉末調(diào)節(jié)溶液PH為8.5，制備得到團聚液。
[0063] 鐵礦燒結(jié)過程中，在燒結(jié)煙氣的煙氣通道中噴入團聚液，燒結(jié)煙氣中的微細顆粒 物在團聚液的作用下團聚長大，并采用除塵裝置4除去團聚長大的微細顆粒物。所述的煙氣 通道為燒結(jié)煙氣的主煙道1，在主煙道1上安裝有霧化團聚裝置2,在霧化團聚裝置2中噴入 霧狀的團聚液霧滴，煙氣中的微細顆粒物與團聚液在霧化團聚裝置2團聚成核、碰撞長大。 [0064]應(yīng)用本實施例的團聚劑減排微細顆粒物的具體步驟為：
[0065]步驟一:制備團聚液:按照上述方法制備團聚液；
[0066] 步驟二:微細顆粒團聚
[0067]鐵礦燒結(jié)過程中，將團聚液加入團聚液儲存部件31中，在主煙道1上安裝有霧化團 聚裝置2，團聚液儲存部件31中的團聚液經(jīng)空壓機32輸送到團聚液噴頭33，團聚液噴頭33在 霧化團聚裝置2的收縮管21中噴入霧狀的團聚液，煙氣中的顆粒物與團聚液在霧化團聚裝 置2團聚接觸、潤濕、粘附、成核、碰撞、長大。其中：噴入的團聚液的霧滴粒徑為30-150μπι，每 立方米燒結(jié)煙氣中團聚液的噴入量為15ml。
[0068]霧化團聚裝置2包括收縮管21、圓柱連接管22和擴張管23,煙氣由收縮管21入口端 進入霧化團聚裝置2,再由圓柱連接管22流入擴張管23,主煙道1中的煙氣由收縮管21入口 端流入收縮管21，由于收縮管21管徑迅速變小，使得收縮管21中的煙氣流速迅速增大，團聚 液噴頭33在霧化團聚裝置2的收縮管21中噴入霧狀的團聚液，使得團聚液與煙氣中的微細 顆粒和接觸、潤濕、粘附，由于煙氣通過圓柱連接管22時速度增大，在圓柱連接管22和擴張 管23產(chǎn)生低壓，使得吸附有微細顆粒物的團聚液霧滴在低壓情況下成核、碰撞、長大，形成 的大顆粒團聚物。
[0069]步驟三:除塵裝置捕集
[0070] 采用靜電除塵器將團聚長大形成的大顆粒團聚物去除，即利用靜電除塵器中的強 電場使氣體電離，即產(chǎn)生電暈放電，進而使顆粒團聚物從氣體中分離出來，從而抑制微細顆 粒物的排放，實現(xiàn)煙氣中微細顆粒的減排。
[0071] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中PM2.5和PMlO的排放濃度，記錄如表1。檢測除塵裝置 4后燒結(jié)煙氣中SO2、Ν0χ的排放濃度，記錄如表2。
[0072] 對比例1
[0073] 本對比例是作為基準試驗，本對比例的基本過程同實施例1，不同之處在于：主煙 道上沒有安裝霧化團聚裝置2，也沒有在主煙道1中噴入團聚液，檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣 中PM2.5和PMlO的排放濃度，記錄如表1。檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中S0 2、N0x的排放濃度， 記錄如表2。
[0074] 對比例2
[0075] 本對比例的減排過程同實施例1，不同之處在于:主煙道上沒有安裝霧化團聚裝置 2,但在主煙道1中噴入團聚液，團聚劑僅僅由聚合氯化鋁、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺組 成，團聚劑中不含固體添加劑，檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中PM2.5和PMlO的排放濃度，記錄 如表1。
[0076] 對比例3
[0077] 本對比例的減排過程同實施例1，聚合氯化鋁、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺的質(zhì) 量百分含量與實施例1相同，不同之處在于：團聚劑僅僅由聚合氯化鋁、羧甲基纖維素鈉和 聚丙烯酰胺組成，團聚劑中不含固體添加劑，檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中PM2.5和PMlO的 排放濃度，記錄如表1。
[0078] 實驗以團聚效率評價PM10(PM2.5)的團聚效果，將其定義為煙氣中PM10(PM2.5)經(jīng) 過團聚后其濃度減少的百分比，即：
[0079] q=(l-Nl/N0) X100%
[0080] 其中NO為初始煙氣中ΡΜ10(ΡΜ2·5)濃度(mg/m3)，Nl為團聚后煙氣中ΡΜ10(ΡΜ2·5) 濃度(mg/m 3)。
[0081 ] 表1燒結(jié)試驗的煙氣中PMlO、PM2.5排放濃度
[0083] (1)通過對比例1、對比例2、對比例3和實施例1對比可知，無論團聚液以何種方式 加入到煙氣中，都可以減少煙氣中的微細顆粒物的排放。
[0084] (2)對比例2相比對比例1，PM10減排效率為27.0%，PM2.5減排效率為15.9%，微細 顆粒物的減排效率較差，其原因在于燒結(jié)過程煙氣流量大，采用一般的方式加入團聚液，使 得團聚液難以與煙氣中的顆粒物充分接觸、潤濕，也難以實現(xiàn)顆粒物的形核長大，再加之燒 結(jié)煙氣成分復(fù)雜，煙氣流量和成分波動大，使得微細顆粒物的減排效果非常有限。
[0085] (3)對比例3的PMlO減排效率為45.2%，PM2.5減排效率為30.4%，相比對比例2， PMlO和PM2.5減排效率均顯著提高，霧化團聚裝置2顯著的提高了團聚液的團聚效率。機理 分析其原因在于:霧化團聚裝置2包括收縮管21、圓柱連接管22和擴張管23,煙氣由收縮管 21入口端進入霧化團聚裝置2,由于收縮管21管徑迅速變小，使得收縮管21中的煙氣流速迅 速增大，團聚液噴頭33在霧化團聚裝置2的收縮管21中噴入霧狀的團聚液，使得團聚液與煙 氣中的微細顆粒和接觸、潤濕、粘附，由于煙氣通過圓柱連接管22時速度增大，在圓柱連接 管22和擴張管23產(chǎn)生低壓，使得吸附有微細顆粒物的團聚液霧滴在低壓情況下成核、碰撞、 長大，形成的大顆粒團聚物。采用靜電除塵器將團聚長大形成的大顆粒團聚物去除，使得煙 氣中微細顆粒物的排放濃度顯著降低。
[0086]此處需要明確說明的是，現(xiàn)有的研究人員普遍認為文氏管對微細顆粒物的減排效 果較差，而且由于文氏管的阻力損失較大，使文氏管應(yīng)用于燒結(jié)煙氣微細顆粒物減排的研 究鮮有報道，本
【申請人】采用文丘里效應(yīng)設(shè)計了霧化團聚裝置2,使得煙氣中微細顆粒物的排 放濃度顯著降低。打破了現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)偏見。
[0087] (4)相比對比例3，實施例1的PM 10減排效率達到了 6 5.9 %，PM 2.5減排效率為 53.6%，團聚劑中的固體添加劑顯著提高了團聚液的團聚效率，采用靜電除塵器將團聚長 大形成的大顆粒團聚物去除，使得煙氣中微細顆粒物的排放濃度顯著降低，這使得
【申請人】 非常詫異;但是其動力學(xué)碰撞、粘附機理尚不明確。通過數(shù)次研討會討論其反應(yīng)機理，并認 為其原因可能是：
[0088] 1)煙氣通過圓柱連接管22時速度增大，形成低壓環(huán)境，使得團聚液在低壓情況下 與微細顆粒物碰撞、長大，當(dāng)團聚液霧滴中包含有固體添加劑時，使得固體添加劑在團聚液 霧滴內(nèi)部形成一個穩(wěn)定的形核母體，微細顆粒物與團聚液霧滴表面接觸后，直接形成的大 顆粒團聚物，省去了微細顆粒物粘附形核的過程，從而加快了顆粒物的團聚速度。
[0089] 2)微細顆粒物團聚主要是依靠團聚液霧滴與微細顆粒物接觸、碰撞而長大，但是 在收縮管21中的煙氣流速迅速增大，雖然提高了團聚液霧滴與微細顆粒物碰撞的概率，但 是由于煙氣中微細顆粒物和團聚液霧滴的速度較大，在接觸碰撞的過程中，有部分微細顆 粒物直接穿透團聚液霧滴，使得團聚液難以有效吸附微細顆粒物，形成大量無效碰撞；當(dāng)團 聚液霧滴中包含有固體添加劑時，高速的微細顆粒物難以穿透團聚液霧滴，提高了有效碰 撞概率。
[0090] 3)當(dāng)微細顆粒物與團聚液霧滴碰撞進入團聚液后，由于受到團聚液霧滴中的黏性 阻力的影響，微細顆粒物會再次停留在團聚液霧滴表層，而不會在團聚液霧滴內(nèi)部;而團聚 液霧滴對顆粒物的黏附主要依靠團聚液霧滴的表面層，當(dāng)聚液霧滴表層不斷被占滿，新的 顆粒物與團聚液霧滴碰撞時由于接觸不到霧滴的液面而不能被黏附；當(dāng)團聚液霧滴中包含 有固體添加劑時，由于固體添加劑具有多孔結(jié)構(gòu)，對微細顆粒物有吸附作用，當(dāng)微細顆粒物 與團聚液霧滴碰撞進入團聚液后，會被吸附在活性炭和焦炭上，使得團聚液霧滴表層的液 面暴露出來，新的顆粒物能與團聚液霧滴液面充分接觸，從而提高了團聚效率。
[0091] 本發(fā)明的霧化團聚裝置2包括收縮管21、圓柱連接管22和擴張管23,煙氣由收縮管 21入口端進入霧化團聚裝置2,再由圓柱連接管22流入擴張管23,主煙道1中的煙氣由收縮 管21入口端流入收縮管21，由于收縮管21管徑迅速變小，使得收縮管21中的煙氣流速迅速 增大，團聚液噴頭33在霧化團聚裝置2的收縮管21中噴入霧狀的團聚液，使得團聚液與煙氣 中的微細顆粒和接觸、潤濕、粘附，由于煙氣通過圓柱連接管22時速度增大，在圓柱連接管 22和擴張管23產(chǎn)生低壓，使得吸附有微細顆粒物的團聚液霧滴在低壓情況下成核、碰撞、長 大，形成的大顆粒團聚物。并采用除塵裝置除去團聚長大的微細顆粒物，實現(xiàn)了微細顆粒物 的高效減排，為鐵礦燒結(jié)過程微細顆粒物的減排提供了全新的減排途徑。
[0092] 本發(fā)明創(chuàng)造性的提出了在團聚劑中添加少量添加劑，顯著提高了團聚液的團聚效 率，從而省去了微細顆粒物粘附形核的過程，加快了顆粒物的團聚速度，且高速的微細顆粒 物難以穿透團聚液霧滴，提高了有效碰撞概率。
[0093]由于活性炭和焦炭具有多孔結(jié)構(gòu)，對微細顆粒物有吸附作用，當(dāng)微細顆粒物與團 聚液霧滴碰撞進入團聚液后，會被吸附在活性炭和焦炭上，使得團聚液霧滴表層的液面暴 露出來，新的顆粒物能與團聚液霧滴液面充分接觸，從而提高了團聚效率。添加了少量的添 加劑，就使得PMlO和PM2.5減排效率顯著提高，PMlO減排效率達到了65.9%，PM2.5減排效率 達到了53.6%，取得了顯著的減排效果。
[0094] S02、N0x的減排效率采用以下公式進行計算：
[0095] φ= (I-Cl/CD) xlQO：%
[0096] 其中CO為初始煙氣中ΡΜ10(ΡΜ2·5)濃度(mg/m3)，Cl為團聚后煙氣中ΡΜ10(ΡΜ2·5) 濃度(mg/m 3)。
[0097] 表2燒結(jié)試驗的煙氣中SO2、Ν0χ的排放濃度
378mg/m3，NOx的排放濃度由322mg/m3下降到256mg/m3，不僅對微細顆粒物有吸附作用，還對 煙氣中的S02，N0x，二噁英具有吸附作用，從而實現(xiàn)多種污染物的協(xié)同控制。其原因在于:噴 入的團聚劑溶液中包含有活性炭和焦炭具有多孔結(jié)構(gòu)，不僅對微細顆粒物有吸附作用，還 對煙氣中的SO 2，NOx，二噁英具有吸附作用，且團聚液中加入Ca(0H)2粉末，可以吸附煙氣中 的S0 2，N0x等酸性氣體;并促進微細顆粒物與團聚液霧滴接觸、潤濕、粘附，從而提高團聚效 率。
[0100] 結(jié)合圖1、2和3所示，本發(fā)明應(yīng)用的減排系統(tǒng)，包括微細顆粒物霧化團聚裝置2、團 聚液加入裝置3和除塵裝置4,燒結(jié)混合料經(jīng)混合、制粒后由布料裝置，裝鋪在燒結(jié)燒結(jié)臺車 6上，燒結(jié)混合料經(jīng)點火后進行抽風(fēng)燒結(jié)，燒結(jié)煙氣穿過燒結(jié)料層，燒結(jié)臺車6底部通過風(fēng)箱 7與主煙道1相連，抽風(fēng)煙氣由燒結(jié)臺車6底部經(jīng)風(fēng)箱7匯入主煙道1中，主煙道1上設(shè)置霧化 團聚裝置2、團聚液加入裝置3和除塵裝置4,煙氣由主煙道1流入霧化團聚裝置2,經(jīng)除塵裝 置4除塵后由風(fēng)機5排入煙囪；煙氣中的微細顆粒物在霧化團聚裝置2中團聚形核，成核長 大，并在后部的除塵裝置4中除去團聚長大的微細顆粒物。
[0101] 上述的霧化團聚裝置2包括收縮管21、圓柱連接管22和擴張管23;其中：收縮管21 和擴張管23是兩端內(nèi)徑不同的錐形管，所述的收縮管21與主煙道1相連的一端為收縮管21 入口端，收縮管21入口端的內(nèi)徑與主煙道1的內(nèi)徑相同，收縮管21靠近擴張管23的一端為收 縮管21出口端，收縮管21出口端與擴張管23入口端內(nèi)徑相同；收縮管21出口端與擴張管23 入口端通過圓柱連接管22相連，所述的擴張管23遠離收縮管21的一端為擴張管23出口端， 擴張管23出口端內(nèi)徑與主煙道1的內(nèi)徑相同，并與主煙道1相連;上述的收縮管21、圓柱連接 管22和擴張管23的中心線在同一條直線上;煙氣由收縮管21入口端進入霧化團聚裝置2，再 由圓柱連接管22流入擴張管23,并由擴張管23出口端流出霧化團聚裝置2。主煙道1中的煙 氣由收縮管21入口端流入收縮管21，由于收縮管21管徑迅速變小，使得收縮管21中的煙氣 流速迅速增大，煙氣通過圓柱連接管22時速度增大，在其附近產(chǎn)生低壓，使得煙氣中的顆粒 物碰撞更加劇烈。
[0102] 所述的團聚液加入裝置3包括團聚液儲存部件31、空壓機32和團聚液噴頭33,其中 團聚液儲存部件31中設(shè)置有攪拌裝置9,使得團聚液儲存部件31中的團聚液成分均一穩(wěn)定， 防止配成的團聚液發(fā)生成分偏析，從而影響微細顆粒物的減排效果。團聚液儲存部件31通 過管道與空壓機32的進口端相連，空壓機32出口端通過管道與團聚液噴頭33相連，其中：團 聚液儲存部件31用于儲存團聚液，空壓機32為團聚液進入團聚液噴頭33提供動力，團聚液 噴頭33用于將團聚液霧化，并噴入霧化團聚裝置2,所述的團聚液噴頭33設(shè)置在收縮管21 上。含有團聚劑的團聚液在空壓機32的驅(qū)動下，由團聚液儲存部件31中流入團聚液噴頭33， 團聚液噴頭33將霧化團聚液噴入霧化團聚裝置2,霧化后的霧滴粒徑為30-150μπι;霧化團聚 裝置2的收縮管21管徑迅速變小，使得煙氣通過圓柱連接管22時速度增大，在其附近產(chǎn)生低 壓，從而使得團聚液對微細顆粒產(chǎn)生吸附作用，煙氣中的顆粒物與霧化后的團聚液充分接 觸、潤濕、粘附、成核，不斷團聚碰撞長大，使得微細顆粒不斷團聚長大。
[0103] 團聚液噴頭33均勻的布置于收縮管21橫截面的圓周切線上，收縮管21中的煙氣流 速不斷增大，團聚液噴頭33霧化后的團聚液霧滴可在收縮管21中與煙氣充分、均勻混合;該 橫截面為垂直于收縮管21的中心線的豎直切面，團聚液噴頭33所在平面與收縮管21入口端 的水平距離為L1，團聚液噴頭33所在平面與收縮管21出口端的水平距離為L2，L2 = 0.5L1， 即團聚液噴頭33所在平面與收縮管21入口端的水平距離大于團聚液噴頭33所在平面與收 縮管21出口端的水平距離，使得煙氣在進入收縮管21后，煙氣流速增大的過程中與霧化后 的團聚液霧滴混合、接觸。
[0104] 收縮管21的外部布置有環(huán)形管道8，環(huán)形管道8進口端與空壓機32出口端相連，環(huán) 形管道8上設(shè)置有16個出口，且環(huán)形管道8的出口與團聚液噴頭33相連，團聚液由環(huán)形管道8 流入團聚液噴頭3 3;環(huán)形管道8上設(shè)置有16個出口，可將團聚液均勻穩(wěn)定的從團聚液儲存部 件31輸送到團聚液噴頭33中，使得團聚液噴頭33均勻、穩(wěn)定的噴入團聚液。
[0105] 所述的除塵裝置4為靜電除塵器，煙氣中的微細顆粒物在霧化團聚裝置2與團聚液 霧滴潤濕、粘附，進一步形核、長大后，通過靜電除塵器將長大后的顆粒物去除，即可實現(xiàn)燒 結(jié)過程微細顆粒物的團聚減排。
[0106] 實施例2
[0107] 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于:所述的添加劑由活性炭和沸石 組成，添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性炭85%，沸石15%，所述的活性炭粒徑要求:74μπι 仝活性炭粒徑< IOOwn，沸石粒徑要求:74μηι <沸石粒徑< 100μπι。
[0108] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中ΡΜ2.5和PMlO的排放濃度，并計算ΡΜ2.5和PMlO的減 排效率，ΡΜ2.5的減排效率為56.4%，ΡΜ10的減排效率為49.0%。
[0109] 實施例3
[0110] 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于:所述的添加劑由活性炭和沸石 組成，添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性炭95%，沸石5%。
[0111] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中ΡΜ2.5和PMlO的排放濃度，并計算ΡΜ2.5和PMlO的減 排效率，ΡΜ2.5的減排效率為60.2%，ΡΜ10的減排效率為48.8%。
[0112] 實施例4
[0113] 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于:所述的添加劑由活性炭和沸石 組成，添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性炭90%，沸石10%。
[0114] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中ΡΜ2.5和PMlO的排放濃度，并計算ΡΜ2.5和PMlO的減 排效率，ΡΜ2.5的減排效率為55.9%，PMlO的減排效率為48.6%。
[0115] 實施例5
[0116] 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于:所述的添加劑由活性炭、焦粉、 膨潤土和蘇州土組成，所述的添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性炭90%，焦粉8%，膨潤土 1%，蘇州土 1%，所述膨潤土粒徑要求:74μηι《膨潤土粒徑< 100μL?，蘇州土粒徑要求:74μηι 仝蘇州土粒徑< IOOym。
[0117] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中ΡΜ2.5和PMlO的排放濃度，并計算ΡΜ2.5和PMlO的減 排效率，ΡΜ2.5的減排效率為63.8%，PMlO的減排效率為54.2%。
[0118] 實施例6
[0119] 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于:所述的添加劑由活性炭、焦粉 和高嶺土組成，所述的添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性炭90%，焦粉7%，高嶺土3%，所 述高嶺土粒徑要求:74μηι <高嶺土粒徑< 100μπι。
[0120] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中ΡΜ2.5和PMlO的排放濃度，并計算ΡΜ2.5和PMlO的減 排效率，ΡΜ2.5的減排效率為64.2%，ΡΜ10的減排效率為51.1 %。
[0121] 實施例7
[0122] 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于:所述的添加劑由活性炭、焦粉、 高嶺土和沸石組成，所述的添加劑按如下質(zhì)量百分比組成：活性炭90%，焦粉7%，高嶺土 2%，沸石1%。
[0123] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中ΡΜ2.5和PMlO的排放濃度，并計算ΡΜ2.5和PMlO的減 排效率，ΡΜ2.5的減排效率為62.6%，ΡΜ10的減排效率為51.7%。
[0124] 實施例8
[0125] 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于:煙氣微細顆粒物減排復(fù)合團聚 劑，各組分按照如下質(zhì)量組成:羧甲基纖維素鈉20g，聚丙烯酰胺20g，聚丙烯酰胺20g，添加 劑4g。應(yīng)用本實施例的團聚劑減排微細顆粒物的具體步驟為：
[0126] 步驟一:制備團聚液
[0127] (A)按質(zhì)量份稱取羧甲基纖維素鈉20g，聚丙烯酰胺20g，將固體顆粒羧甲基纖維素 鈉20g，聚丙烯酰胺20g混合均勻，得混合物A;
[0128] (B)按質(zhì)量份稱取添加劑4g，加入混合物A中，混合均勻，得復(fù)合團聚劑；
[0129] (C)將步驟(B)中的復(fù)合團聚劑與水混合，并攪拌混合均勻，且團聚劑與水的質(zhì)量 之比為1:2000，而后加入Ca(OH) 2粉末調(diào)節(jié)溶液PH為8，制備得到團聚液；
[0130] 步驟二:微細顆粒團聚
[0131]鐵礦燒結(jié)過程中，將團聚液加入團聚液儲存部件31中，在主煙道1上安裝有霧化團 聚裝置2，團聚液儲存部件31中的團聚液經(jīng)空壓機32輸送到團聚液噴頭33，團聚液噴頭33在 霧化團聚裝置2的收縮管21中噴入霧狀的團聚液，煙氣中的顆粒物與團聚液在霧化團聚裝 置2團聚接觸、潤濕、粘附、成核、碰撞、長大。其中：噴入的團聚液的霧滴粒徑為30-150μπι，每 立方米燒結(jié)煙氣中團聚液的噴入量為20ml。
[0132]霧化團聚裝置2包括收縮管21、圓柱連接管22和擴張管23，煙氣由收縮管21入口端 進入霧化團聚裝置2,再由圓柱連接管22流入擴張管23,主煙道1中的煙氣由收縮管21入口 端流入收縮管21，由于收縮管21管徑迅速變小，使得收縮管21中的煙氣流速迅速增大，團聚 液噴頭33在霧化團聚裝置2的收縮管21中噴入霧狀的團聚液，使得團聚液與煙氣中的微細 顆粒和接觸、潤濕、粘附，由于煙氣通過圓柱連接管22時速度增大，在圓柱連接管22和擴張 管23產(chǎn)生低壓，使得吸附有微細顆粒物的團聚液霧滴在低壓情況下成核、碰撞、長大，形成 的大顆粒團聚物。
[0133] 步驟三:除塵裝置捕集
[0134] 采用布袋除塵器將團聚長大形成的大顆粒團聚物去除，即利用布袋除塵器，進而 使顆粒團聚物從氣體中分離出來，實現(xiàn)煙氣中微細顆粒的減排。
[0135] 添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性炭70%，焦粉30%。
[0136] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中PM2.5和PMlO的排放濃度，并計算PM2.5和PMlO的減 排效率，PM2.5的減排效率為60.7%，PM10的減排效率為43.5%。
[0137] 實施例9
[0138] 本實施例的基本內(nèi)容同實施例1，其不同之處在于:煙氣微細顆粒物減排復(fù)合團聚 劑，各組分按照如下質(zhì)量組成：聚合氯化鋁20g，羧甲基纖維素鈉40g，聚丙烯酰胺40g，添加 劑5g。應(yīng)用本實施例的團聚劑減排微細顆粒物的具體步驟為：
[0139] 步驟一:制備團聚液
[0140] (A)按質(zhì)量份稱取聚合氯化鋁20g，羧甲基纖維素鈉40g，聚丙烯酰胺40g，將固體顆 粒聚合氯化鋁20g，羧甲基纖維素鈉40g，聚丙烯酰胺40g混合均勻，得混合物A;
[0141] (B)按質(zhì)量份稱取添加劑5g，加入混合物A中，混合均勻，得復(fù)合團聚劑；
[0142] (C)將步驟(B)中的復(fù)合團聚劑與水混合，并攪拌混合均勻，且團聚劑與水的質(zhì)量 之比為1:1 〇〇〇〇，而后加入Ca(0H)2粉末調(diào)節(jié)溶液PH為9，制備得到團聚液；
[0143] 步驟二:微細顆粒團聚
[0144] 鐵礦燒結(jié)過程中，將團聚液加入團聚液儲存部件31中，在主煙道1上安裝有霧化團 聚裝置2，團聚液儲存部件31中的團聚液經(jīng)空壓機32輸送到團聚液噴頭33，團聚液噴頭33在 霧化團聚裝置2收縮管21中噴入霧狀的團聚液，煙氣中的顆粒物與團聚液在霧化團聚裝置2 團聚接觸、潤濕、粘附、成核、碰撞、長大。其中：噴入的團聚液的霧滴粒徑為30-150μπι，每立 方米燒結(jié)煙氣中團聚液的噴入量為l〇ml。
[0145] 霧化團聚裝置2包括收縮管21、圓柱連接管22和擴張管23,煙氣由收縮管21入口端 進入霧化團聚裝置2,再由圓柱連接管22流入擴張管23,主煙道1中的煙氣由收縮管21入口 端流入收縮管21，由于收縮管21管徑迅速變小，使得收縮管21中的煙氣流速迅速增大，團聚 液噴頭33在霧化團聚裝置2的收縮管21中噴入霧狀的團聚液，使得團聚液與煙氣中的微細 顆粒和接觸、潤濕、粘附，由于煙氣通過圓柱連接管22時速度增大，在圓柱連接管22和擴張 管23產(chǎn)生低壓，使得吸附有微細顆粒物的團聚液霧滴在低壓情況下成核、碰撞、長大，形成 的大顆粒團聚物。
[0146] 步驟三:除塵裝置捕集
[0147] 采用布袋除塵器將團聚長大形成的大顆粒團聚物去除，即利用布袋除塵器，進而 使顆粒團聚物從氣體中分離出來，實現(xiàn)煙氣中微細顆粒的減排。
[0148] 添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性炭85%，焦粉15%。
[0149] 檢測除塵裝置4后燒結(jié)煙氣中PM2.5和PMlO的排放濃度，并計算PM2.5和PMlO的減 排效率，PM2.5的減排效率為61.9%，PMlO的減排效率為52.6%。
[0150] 以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所 示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案 相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方法，其特征在于:將羧甲 基纖維素鈉、聚丙烯酰胺和添加劑等組分混合均勻，制備得到團聚劑，將團聚劑與水混合制 備得到團聚液。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方 法，其特征在于:將團聚劑包括聚合氯化鋁、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺和添加劑混合均 勻，制備得到團聚劑，將團聚劑與水混合制備得到團聚液。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方 法，其特征在于:制備方法如下： (A) 將聚合氯化鋁，羧甲基纖維素鈉，聚丙烯酰胺混合均勻，得混合物A; (B) 將添加劑加入混合物A中，混合均勻，得復(fù)合團聚劑； (C) 將步驟(B)中的復(fù)合團聚劑與水混合，并攪拌混合均勻，制備得到團聚液。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方 法，其特征在于:具體步驟為： (A) 按質(zhì)量份稱取聚合氯化鋁0-20份，羧甲基纖維素鈉20-40份，聚丙烯酰胺20-40份， 將聚合氯化鋁0-20份，羧甲基纖維素鈉20-40份，聚丙烯酰胺20-40份混合均勻，得混合物A; (B) 按質(zhì)量份稱取添加劑2-5份，加入混合物A中，混合均勻，得復(fù)合團聚劑； (C) 將步驟(B)中的復(fù)合團聚劑與水混合，并攪拌混合均勻，且團聚劑與水的質(zhì)量之比 為1:2000-10000,制備得到團聚液。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方 法，其特征在于:在團聚液中加入Ca(OH)2粉末，調(diào)節(jié)團聚液的PH值為8-9。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液 的制備方法，其特征在于:所述的添加劑為固體添加劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方 法，其特征在于:所述的添加劑由活性炭和焦粉組成，添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性 炭 70-90%，焦粉 10-30 %。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方 法，其特征在于:所述的活性炭粒徑要求:74μηι <活性炭粒徑< 100μπι，焦粉粒徑要求:74μπι <焦粉粒徑< 100μπι。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方 法，其特征在于:所述的添加劑由活性炭和沸石組成，添加劑按如下質(zhì)量百分比組成:活性 炭85-95%，沸石5-15%。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種抑制鐵礦燒結(jié)煙氣微細顆粒物排放的團聚液的制備方 法，其特征在于:所述的活性炭粒徑要求:74μηι <活性炭粒徑< 100μπι，沸石粒徑要求:74μπι 仝沸石粒徑< lOOwn。
【文檔編號】B01D51/02GK105833655SQ201610288686
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】春鐵軍, 吳雪健, 狄瞻霞, 龍紅明, 李家新, 王平, 孟慶民, 寧超, 錢立新, 李東升
【申請人】安徽工業(yè)大學(xué)