專(zhuān)利名稱(chēng)：工業(yè)煙氣綜合凈化和除塵的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種工業(yè)煙氣綜合凈化和除塵的方法及設(shè)備，它可以消除由燃煤鍋爐以及其它一切燃煤裝置放出的煙氣中的化學(xué)污染物(如氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物)和煙塵。
目前，國(guó)內(nèi)用于燃燒燃料品種大都是采用煤，而國(guó)外也正由重油改變?yōu)槊鹤魅剂希@是由于重油供應(yīng)緊張，為減少對(duì)石油的依賴(lài)性而代之以煤。但是作為燃料，和石油燃料相比，煤具有較差的可燃性，而且氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物以及未燃燒的物質(zhì)很容易進(jìn)入燃煤鍋爐的煙煙道中，盡管?chē)?guó)內(nèi)多年以來(lái)對(duì)煙道氣中的煙氣一直采取了除塵措施，具有代表性的是旋風(fēng)或水冷旋風(fēng)加布袋兩級(jí)除塵系統(tǒng)，但對(duì)化學(xué)污染物多數(shù)是采取加高煙筒擴(kuò)散的辦法。近年來(lái)環(huán)境污染的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，要求減少工業(yè)煙氣對(duì)環(huán)境污染的呼聲也越來(lái)越高，對(duì)防止大氣污染的條例更為嚴(yán)格，因而從煙道氣中消除氣態(tài)化學(xué)污染物已變得至關(guān)重要。根據(jù)已發(fā)表的文獻(xiàn)介紹，國(guó)外對(duì)這方面的工作很重視，作了不少工作，但它們的煙氣脫硫技術(shù)、脫氮技術(shù)、除塵，一般都是各自分開(kāi)的單一系統(tǒng)。如八十年代美國(guó)JOY公司與丹麥NiroAtomizeer公司共同開(kāi)發(fā)的噴霧干燥法，國(guó)外多稱(chēng)JOY/Niro法。這種方法應(yīng)用于煙氣脫硫，它采用石乳作為吸收液使之霧化，在噴霧干燥器內(nèi)完成，也可以用堿、氨作為吸收液。其第二級(jí)用布袋除塵器除去煙氣中的煙氣和脫硫后的固體產(chǎn)物。見(jiàn)

圖1。從圖中看出這套裝置的脫硫與除塵是分開(kāi)的。這樣，在一個(gè)鍋爐或窯爐上就需要多套凈化裝置，各套凈化裝置在運(yùn)行中互相影響干擾，阻力損失很大，能耗高，設(shè)備宏大復(fù)雜，投資大。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，旨在提供一種集除塵、脫硫、脫氮、脫炭氧化物于一體的工業(yè)煙氣綜合凈化和除塵的方法及設(shè)備，這一方法的確能提高除塵和凈化的效率，降低系統(tǒng)阻力，具有多種凈化功能，投資少，能耗低，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
為了滿(mǎn)足上述目的，本發(fā)明采用如下工藝流程
在一級(jí)凈化塔和二級(jí)凈化器內(nèi)可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行除塵和對(duì)化學(xué)污染物進(jìn)行凈化。其中，一級(jí)凈化塔由下列幾部分組成，一個(gè)垂直安裝的園筒形或園錐形塔體，在塔體下面裝有一個(gè)集灰斗，煙氣進(jìn)口位于塔體上部的側(cè)面，塔體內(nèi)上部空間裝有堿水噴咀和旋轉(zhuǎn)裝置，旋轉(zhuǎn)裝置位于塔體的軸線(xiàn)位置，堿水噴咀位于旋轉(zhuǎn)裝置的上部。在塔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)裝置下部裝有一元錐形內(nèi)膽，煙氣出口位于內(nèi)膽下部一側(cè)。旋轉(zhuǎn)裝置是旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇是由位于塔體頂部的電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，轉(zhuǎn)軸外面套有一水冷夾層護(hù)套。二級(jí)凈化器主要由殼體、堿水槽、汽水分離器、進(jìn)氣導(dǎo)流管和S型噴口組成，其中，進(jìn)汽導(dǎo)流管的一端與煙氣進(jìn)口相通，進(jìn)汽導(dǎo)流管的一側(cè)是敞開(kāi)的，并浸沒(méi)在堿水溶液中，汽水分離器位于進(jìn)汽導(dǎo)流管外堿水液面上部，煙氣出口位于殼體頂部，堿水槽底部裝有閥門(mén)。
本發(fā)明的原理是這樣的，高溫氣通過(guò)耐火煙管進(jìn)入一級(jí)凈化塔后，與噴咀噴出的霧狀堿液相遇，煙氣中的煙塵被濕潤(rùn)，顆粒粘附水滴，加上碰撞變粗，使其流速下降，當(dāng)它通過(guò)凈化塔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇葉片時(shí)，受到機(jī)械離心力作用，使固體顆粒從煙氣中分離出來(lái)。由于凈化塔中塔體與內(nèi)膽之間煙氣流速特低，而使這部分煙塵沉降到下方集灰斗內(nèi)并排出塔外。與此同時(shí)煙氣中的多種化學(xué)污染物與堿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成固體或液體隨煙塵從集灰斗排出，其化學(xué)反應(yīng)式如下與燒堿溶液(NaOH)的反應(yīng)與純堿溶液(Na2CO3)的反應(yīng)高溫?zé)煔庥鏊F發(fā)生熱交換，使水汽化吸熱面使煙氣降溫。堿加入量根據(jù)煙氣量，煙氣成份和化學(xué)反應(yīng)式計(jì)算求得，噴水量按煙量和煙氣溫度進(jìn)行熱平衡計(jì)算求得，按計(jì)算結(jié)果適當(dāng)加系數(shù)，兩相結(jié)合配成堿吸收液，噴咀噴出的堿液通過(guò)流量計(jì)加以控制調(diào)整，使其達(dá)到即凈化煙氣又不產(chǎn)生廢水。
煙氣從第一級(jí)凈化塔凈化后進(jìn)入第二級(jí)自激式凈化器，以20～30m/S的速度通過(guò)凈化器內(nèi)被堿水淹沒(méi)的S型噴口，激起細(xì)微堿霧與煙氣充分混合，從而使煙塵和化學(xué)污染物再次得到除塵和凈化，溫度也進(jìn)一步降低，其反應(yīng)原理與上相同。所分離出來(lái)的細(xì)微煙塵和其它生成物在堿液中沉集于錐斗下部被定期以污泥形式排出。凈化器內(nèi)需保持一定水位，由外部定期補(bǔ)充堿液從而使內(nèi)部堿液不至變成糊狀液體。煙氣在凈化器內(nèi)上升，經(jīng)汽水分離器從凈化器上部的出口排出，不帶水的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)從煙筒排出。
從上述分析可以看出，本發(fā)明突破了除塵、脫硫、脫氮分離的范例，既非濕式也非干式，而是介于二者之間的半濕式堿性?xún)艋到y(tǒng)，它集脫硫、脫氮、脫碳氧化物和除塵于一體，投資少，能耗低，大大降低了系統(tǒng)阻力，即可消除工業(yè)煙氣中的SO2、NOX、CO、F總化學(xué)污染物，又可除塵。經(jīng)對(duì)在沖天爐上使用情況進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果見(jiàn)下表
測(cè)試項(xiàng)目 凈化前濃度 凈化后濃度 凈化效率煙塵 2149.5mg/M397.2mg/M395.5%SO28.58mg/M32.01mg/M376.57%NOX4.409mg/M30 近100%CO 925mg/M30 近100%F總- 0.3649mg/M3-溫度 290℃ 30～50℃說(shuō)明凈化前煙氣各種成份是由沖天爐加料門(mén)上方測(cè)得的，若在煙管內(nèi)側(cè)濃度肯定要高些，因?yàn)榧恿祥T(mén)面積比煙道面積大得多，關(guān)于氟化物(F總)凈化前濃度未測(cè)，但據(jù)有關(guān)資料介紹，沖天爐煙氣氟化物含量在50mg/M3左右。NOX是氮氧化物的總稱(chēng)。
本套設(shè)備維護(hù)操作簡(jiǎn)便，由于降低了煙氣的酸度，減少了鋼材的腐蝕性，特別是一級(jí)凈化塔，若不噴霧可作除塵器用，效率與一般旋風(fēng)除塵器相當(dāng)，最大優(yōu)點(diǎn)是幾乎沒(méi)有阻力損失。
圖1是美國(guó)、丹麥JOY/Niro噴霧干燥法系統(tǒng)圖。
圖2是本發(fā)明系統(tǒng)圖。
圖3是圖2中1-1剖視圖。
圖4是一級(jí)凈化塔結(jié)構(gòu)圖。
圖5是水冷夾層護(hù)套24的結(jié)構(gòu)圖。
從上述附圖中可以看出，在堿水箱1中濃度為1～3%(重量)的鈉堿化合物溶液(尤以NaOH和Na2CO3溶液最佳)，通過(guò)流量計(jì)2、噴霧器4和噴咀22進(jìn)入一級(jí)凈化塔5，在一級(jí)凈化塔內(nèi)，煙氣以16～18m/S的速度，290～800℃的溫度從煙氣進(jìn)口3切向進(jìn)入一級(jí)凈化塔5的頂部，噴咀22向煙氣噴射堿霧，對(duì)煙氣進(jìn)行凈化處理，凈化處理后的煙氣在風(fēng)扇27的作用下在塔體31內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，煙塵和顆粒在離心力的作用下被拋向塔體31的邊緣，降落到集灰斗30內(nèi)，干凈的煙氣從內(nèi)膽28內(nèi)徑煙氣出口29排出。風(fēng)扇27由位于塔體31頂上的電機(jī)19通過(guò)軸20帶動(dòng)的，在軸20外面套有一水冷夾層護(hù)套24，它由支承26支承，進(jìn)水管25與水冷夾層護(hù)套下部相接，排水管21與水冷夾層護(hù)套上部相接，通過(guò)熱水回路排出。噴咀22向煙氣噴堿霧量根據(jù)煙氣成份，溫度、煙氣量核算，并在運(yùn)行中調(diào)整至凈化塔出渣口不流水為宜。經(jīng)一級(jí)凈化塔凈化的煙氣從二級(jí)凈化器7的煙氣進(jìn)口14處進(jìn)入二級(jí)凈化器中的導(dǎo)流管內(nèi)，又從導(dǎo)流管敞開(kāi)的一側(cè)進(jìn)入堿液17中，然后從被鈉堿化合物溶液淹沒(méi)的S型噴口16噴出，產(chǎn)生堿霧，該堿霧對(duì)煙氣中的化學(xué)污染物和煙塵進(jìn)行進(jìn)一步的凈化和除塵，塵顆從堿液中下沉，經(jīng)閥門(mén)18排出，二級(jí)凈化后的煙氣上升經(jīng)氣水分離器15分離，被引風(fēng)機(jī)9抽出從煙筒11排入大氣。8為二級(jí)凈化器補(bǔ)充堿液供給箱，補(bǔ)充堿液濃度為1～1.5%(重量)。
權(quán)利要求
1.一種利用鈉堿化合物溶液對(duì)工業(yè)煙氣中的化學(xué)污染物和煙塵進(jìn)行綜合凈化和除塵的方法，其特征在于該方法的凈化和除塵是同時(shí)完成的，它采用二級(jí)凈化和除塵工藝，第一級(jí)在凈化塔內(nèi)向煙氣中噴鈉堿化合物溶液，對(duì)煙氣中的化學(xué)污染物進(jìn)行凈化，同時(shí)凈化塔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)裝置對(duì)煙氣除塵，第二級(jí)在凈化器內(nèi)，使煙氣通過(guò)被鈉堿化合物溶液淹沒(méi)的噴口，產(chǎn)生堿霧，該堿霧對(duì)煙氣中的化學(xué)污染物和煙塵進(jìn)行進(jìn)一步的凈化和除塵。
2.按照權(quán)利要求1所述的第一級(jí)凈化塔，其特征在于凈化塔包括下列幾部分組成一個(gè)垂直安裝的園筒形或園錐形塔體;一個(gè)集灰斗位于塔體的下部;煙氣進(jìn)口位于塔體上部側(cè)面切向;堿水噴嘴和旋轉(zhuǎn)裝置位于塔體內(nèi)上部空間;堿水噴嘴位于旋轉(zhuǎn)裝置的上部;旋轉(zhuǎn)裝置位于塔體內(nèi)的軸線(xiàn)位置;在塔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)裝置下部有一園錐形內(nèi)膽;煙氣出口位于園錐形內(nèi)膽內(nèi)下部一側(cè)，并穿到塔體外。
3.按照權(quán)利要求2所述的凈化塔，其特征在于旋轉(zhuǎn)裝置是一旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇，它由位于塔體頂部的電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，轉(zhuǎn)軸外面套有水冷夾層護(hù)套。
4.按照權(quán)利要求1所述的第二級(jí)凈化器，其特征在于該凈化器由殼體、堿水槽、汽水分離器、進(jìn)汽導(dǎo)流管和S型噴口組成，其中進(jìn)汽導(dǎo)流管的一端與煙氣進(jìn)口相通，進(jìn)汽導(dǎo)流管的一側(cè)是敞開(kāi)的，并浸沒(méi)在堿水溶液中，汽水分離器位于進(jìn)汽導(dǎo)流管外堿水液面上部，煙氣出口位于殼體頂部，堿水槽底部裝有閥門(mén)。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第一級(jí)在凈化塔內(nèi)通過(guò)噴嘴向煙氣中噴射堿水的濃度為1～3%(重量%)，第二級(jí)向凈化器內(nèi)補(bǔ)充堿水濃度為1～1.5%(重量%)。
6.按照權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于第一級(jí)凈化和第二級(jí)凈化所用的鈉堿化合物溶液最好采用NaOH溶液和Na2CO3溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用鈉堿化合物溶液對(duì)工業(yè)煙氣進(jìn)行綜合凈化和除塵的方法及設(shè)備。該方法采用兩級(jí)凈化和除塵工藝，它的凈化和除塵是同時(shí)完成的，本發(fā)明集脫硫、脫氮、脫碳氧化物和除塵于一體，投資少、能耗低、大大降低了系統(tǒng)阻力。本發(fā)明可消除由燃煤鍋爐以及其它一切燃煤裝置放出的煙氣中的化學(xué)污染物和煙塵。
文檔編號(hào)B01D53/34GK1049616SQ8910651
公開(kāi)日1991年3月6日 申請(qǐng)日期1989年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月19日
發(fā)明者蒲順志 申請(qǐng)人:武漢汽輪發(fā)電機(jī)廠