一种高湿含盐汽相雾滴脱除装置及方法与流程

本发明涉及气液分离与湿气体净化，具体为一种高湿含盐汽相雾滴脱除装置及方法。

背景技术：

1、盐废水的零排放处理多采用低温多效蒸发以及增湿除湿等热法浓缩工艺。在此类工艺流程中，蒸发器或增湿塔出口排出的汽相通常处于近饱和的高湿状态，并且汽相内部夹带了大量粒径小于十微米的微细含盐雾滴。这些微细雾滴随汽相进入后续的冷凝单元后，容易造成冷凝水的含盐量偏高，从而限制了冷凝水的回收利用途径。因此，对蒸发器或增湿塔出口的汽相进行除雾是热法浓缩工艺中的重要环节。

2、现有的热法浓缩系统常采用折流板式或丝网式等惯性除雾器对载湿含盐雾汽相进行净化处理。此类除雾设备主要依靠气液之间的惯性碰撞来捕集雾滴，在处理粒径大于十至二十微米的大尺寸雾滴时具备一定的脱除作用。微细雾滴由于自身质量较小且惯性参数偏低，较难脱离原有气流流线去撞击捕集表面，因而容易随着气流直接穿透除雾设备。当试图通过加密内部流道或增加处理级数来提高微细雾滴的捕集效率时，除雾设备的整体运行阻力会相应上升，并且狭窄的流道在处理高盐雾气时存在盐分结垢堵塞的风险，使得细小雾滴的除雾效率与设备的运行阻力较难兼顾。

3、现有惯性式除雾技术在处理近饱和高湿含盐雾汽相时，面临微细雾滴脱除能力受限的技术瓶颈。针对微小粒径雾滴难以被常规物理元件直接拦截的现状，亟需提出一种新的雾滴脱除结构及脱除逻辑。需要寻求一种能够在捕集阶段之前，将微细雾滴转化为易于捕集的较大雾滴的技术方案，以此弥补现有单纯依靠物理屏障进行除雾的缺陷，进而实现近饱和高湿含盐雾汽相中微细雾滴的深度脱除，保障后续冷凝水的水质，为此提供一种高湿含盐汽相雾滴脱除装置及方法对上述问题做出改善。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高湿含盐汽相雾滴脱除装置及方法，现有技术中，依靠惯性碰撞的物理除雾结构难以有效脱除近饱和高湿含盐雾汽相内部夹带的微细雾滴，而通过加密流道或增加除雾级数提升效率又会引发设备运行阻力升高以及面临流道结垢堵塞，导致微细雾滴的除雾效率、设备运行阻力与连续运行稳定性之间难以兼顾，最终造成后续冷凝水含盐量偏高影响回收利用的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、第一方面提出一种高湿含盐汽相雾滴脱除装置，包括筒体，所述筒体内沿汽相流向依次设置用于雾滴荷电的荷电段、用于雾滴长大的混合聚并段、用于雾滴进一步长大的换热凝结段和用于脱除雾滴的低阻捕集段；

4、所述荷电段包括由接地隔板分隔形成的至少两个并列的荷电通道以形成正电晕荷电区和负电晕荷电区，各所述荷电通道内分别设置电晕线和与所述电晕线配合的接地极板以及与所述电晕线连接的高频脉冲电源，所述高频脉冲电源向不同荷电通道的所述电晕线分别施加异号高压，以使流经不同荷电通道的汽相中的雾滴分别荷以异号电荷；

5、所述混合聚并段设置混合导向挡板，所述混合导向挡板使来自不同荷电通道的异号荷电雾滴流交汇，异号荷电雾滴在库仑引力作用下碰撞聚并长大；

6、所述换热凝结段设置微冷换热器，所述微冷换热器将混合聚并后的汽相冷却至露点以下的过冷状态，水汽以聚并后的雾滴为凝结核在雾滴表面凝结，以使雾滴进一步长大；

7、所述低阻捕集段设置除雾器，所述除雾器为不设电场的惯性式气液分离元件，所述除雾器通过惯性碰撞捕集长大后的雾滴，所述除雾器设置有集液槽，所述集液槽的排液出口与所述筒体的内壁连通，被捕集的高盐液体经所述集液槽汇集后沿所述筒体的内壁自流返回下方浓缩区。

8、优选的，所述电晕线悬吊设置并带有芒刺，所述接地极板沿所述筒体内壁及所述接地隔板的两侧设置，所述接地极板兼作所述荷电通道的边界壁面。

9、优选的，所述高频脉冲电源包括两路相互独立的输出，两路输出为固定极性且极性相反，各路输出的电压幅值可调且经脉冲调制。

10、优选的，所述微冷换热器为竖直管束式换热器，汽相沿管束轴向自管束间的间隙流过，冷却水自管内流过，所述微冷换热器连接有冷却水进水管和冷却水出水管，所述冷却水进水管上设置冷却水调节阀。

11、优选的，高湿含盐汽相雾滴脱除装置还包括正电侧温湿度传感器、负电侧温湿度传感器以及温度传感器，所述正电侧温湿度传感器和所述负电侧温湿度传感器分别设置于正电晕荷电区、负电晕荷电区下方入口侧，所述温度传感器设置于所述微冷换热器壁面。

12、优选的，所述微冷换热器将混合聚并后的汽相冷却至露点以下1-5℃。

13、第二方面提出一种高湿含盐汽相雾滴脱除方法，其特征在于，采用如权利要求至任一项的高湿含盐汽相雾滴脱除装置实施，高湿含盐汽相雾滴脱除方法包括如下步骤：

14、s1、将蒸发器或增湿塔出口的高湿含盐雾汽相分流为至少两股，所述高频脉冲电源向各所述荷电通道的所述电晕线分别施加异号高压，使各股汽相中的雾滴分别荷以异号电荷；

15、s2、荷电后的各股汽相流经所述混合导向挡板发生偏转、交汇，各股汽相中的异号荷电雾滴在库仑引力作用下相互碰撞并聚并长大；

16、s3、混合聚并后的汽相流经所述微冷换热器并被冷却至露点以下，汽相中的水汽在聚并后的雾滴表面凝结，以使雾滴进一步长大；

17、s4、长大后的雾滴随汽相流经不设电场的所述除雾器，长大后的雾滴被所述除雾器碰撞捕集，净化后的汽相排出所述筒体；

18、s5、被捕集的高盐液体汇入所述集液槽，被捕集的高盐液体经所述集液槽的排液出口沿所述筒体内壁自流返回下方浓缩区。

19、优选的，步骤s1中，所述正电晕荷电区的电晕线施加正极性高压50-60kv，负电晕荷电区的电晕线施加负极性高压60-70kv，两路高压均为固定极性，两路高压的电压幅值经脉冲调制，调制频率为1-10khz。

20、优选的，当采用权利要求5所述的高湿含盐汽相雾滴脱除装置实施时，步骤s3中，汽相被所述微冷换热器冷却至露点以下1-5℃，根据所述正电侧温湿度传感器和所述负电侧温湿度传感器测得的汽相温度和相对湿度的算术平均值计算汽相露点温度，并结合所述温度传感器测得的所述微冷换热器壁面温度，调节所述冷却水调节阀的开度，使汽相过冷度维持在1-5℃。

21、优选的，当采用权利要求5的高湿含盐汽相雾滴脱除装置实施时，根据所述正电侧温湿度传感器和所述负电侧温湿度传感器测得的汽相相对湿度的算术平均值，切换所述高频脉冲电源的运行模式：

22、当相对湿度的算术平均值低于85%时，采用直流基荷模式，直流基荷模式输出连续直流高压，输出电压取荷电工作窗口的下限，负极性输出为60kv、正极性输出为50kv，维持电晕电流略高于起晕电流；

23、当相对湿度的算术平均值为85%-95%时，采用脉冲增强模式，在直流基值上叠加幅值脉冲调制，脉冲频率1-10khz，输出电压峰值较直流基荷提高10%-30%，负极性峰值达65-70kv、正极性峰值达55-60kv；

24、当相对湿度的算术平均值高于95%时，采用高频脉冲并限制输出电流的模式，同时将输出电流限制在额定值的30%-50%以内，脉冲频率取5-10khz。

25、本发明提供了一种高湿含盐汽相雾滴脱除装置及方法。具备以下有益效果：

26、1、本发明通过在荷电段向汽相中的雾滴分别施加异号电荷，在混合聚并段使带有异性电荷的雾滴受库仑引力相互碰撞合并，并在换热凝结段将合并后的雾滴作为凝结核让水汽附着凝结，把难以被惯性元件拦截的微细雾滴转化为了易于捕集的较大雾滴。上述配合步骤实现了对高湿含盐汽相中微细雾滴的深度脱除，保障了后续冷凝水的水质。

27、2、本发明通过将荷电段、混合聚并段以及换热凝结段均设计为大通流截面结构，配合换热凝结段的竖直管束使汽相沿着管束轴向纵掠流动，并在捕集段设置低压降惯性式分离元件拦截雾滴。上述整体结构布局减少了除雾设备内部部件对汽相流动的物理阻挡面积，降低了汽相穿过脱除装置时的整体运行阻力。

28、3、本发明通过在脱除装置的整个汽相流通路径中避免设置狭窄流道，结合竖直方向布置的流通截面，使捕集到的高盐液体能够沿着筒体内壁和管壁向下自流。这种宽流道环境与液体自流冲刷相结合的物理设计降低了盐分在装置内部结晶堵塞的风险，使脱除装置能够适应高盐雾气环境的长周期连续运行。