CN101259371B - 洗涤塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于烟气净化设备的洗涤塔，包括烟气进口、烟气出口和反应区，用于使流经所述反应区的烟气与海水基试剂反应。本发明还涉及一种操作洗涤塔的方法。本发明的一个目的是提高通用技术的烟气净化设备。本发明提出一种解决方案，其中所述洗涤塔设置在海水流经的管道之上。

Description

洗涤塔

本发明涉及一种用于烟气净化设备的洗涤塔，包括烟气进口、烟气出口和反应区，该反应区用于使流经所述反应区的烟气与基于海水的试剂反应。本发明还涉及一种操作洗涤塔的方法。

当使用化石燃料时，特别是在发电领域中，会产生经常含有毒性材料的废气，特别是烟气。除了有害的并因此不希望有的灰尘之外，还产生例如硫的氧化物、氮的氧化物等，出于对健康和环保的考虑，其向外部大气的排放受到法律的限制。因此，在将气体作为废气释放到空气中之前，对化石燃料燃烧过程中产生的烟气进行净化。为此，现有技术使用上述种类的洗涤塔，通过其可以滤掉大部分有害物质，例如氮的氧化物和硫的氧化物、毒性灰尘等。这种烟气净化设备特别应用于发电厂、化工厂等。

烟气净化设备的主要部分由洗涤塔构成，烟气被引入到该洗涤塔的下部。烟气相对抗重力垂直向上流经洗涤塔，并且通过洗涤塔上部中的出口开口离开洗涤塔。在所述开口之间，在洗涤塔中提供反应区，在该反应区中通过相应的喷嘴装置注入通常为液态的试剂，所述液态试剂与废气反应。在反应过程中，有毒物质变为被溶解或中和，并且在很多情况下随同该试剂一起被运送。在所述种类的洗涤塔中，试剂落入与烟气流垂直方向相逆的贮槽中，该贮槽设置在烟气入口下。试剂在那里被部分再使用并且部分地移出以丢弃。添加与预计要废弃的试剂部分相应的新鲜试剂。除了烟气垂直流经洗涤塔之外，同时净化设备是已知的，其中烟气被引导通过基本处于水平方向的净化系统。但是用和上述一样的方式提供这些系统中的必要功能。

在上述净化方法中，试剂优选含有类似氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、其混合物等的物质。特别是这些物质会与已经从废气进入溶解的试剂中的酸性组分发生反应，该试剂用于中和它们。

另外，洗涤塔和方法是已知的，其中主要使用海水或者仅使用海水作为试剂。众所周知，海水已经含有大量类似碳酸氢盐等的碱或碱土金属物质。因此，海水本身已合适作为用于烟气净化的试剂。如果海水用作试剂，将需要从塔的贮槽中取出用过的海水并且用新鲜海水加以置换。但是，在可以再次排放用过的海水之前，其必须在单独的中和盆中加以处理，以这样的方式使其可以无须担心的进行排放。除化学处理之外，另外考虑与新鲜海水混合，以便可以实现用于任选的后续处理例如放气的最佳条件。

上述现有技术的缺点是需要昂贵的装置用于处理海水，特别是在其排放之前。这样不仅增加了维护时间和成本，而且其还将使得在其中涉及安全操作的要求和要观察的极限值很高的位置中使用烟气净化设备更加困难。

因此，本发明的一个目的是以这样的方式加强上述种类的烟气净化设备，该方式使得可以对上述缺点加以改进。

关于该设备，提出一种解决方案，其中洗涤塔在由海水流经的管道之上。

本发明保留现有技术原理，即在洗涤塔中包括贮槽，并且第一次提出用由海水流经的管道代替该贮槽。由此使得从烟气净化设备，特别是从洗涤塔去除与贮槽相关的所有单元，例如循环泵、过滤器等成为可能。去除这些装置，优选从贮槽到反应区的再循环，已经导致安全性的明显改进，特别是还因为该系统在技术上可以更加简化。离开反应区的试剂将直接落入由海水流经的洗涤塔管道，并在那里与新鲜海水直接混合，由此为所需的海水的进一步处理提供最佳条件。体积流量或质量流量的适当测量将为相应的处理和后续进一步处理的最佳条件做准备。由于这种结构，另外可以省去技术复杂的过滤器装置，因为允许海水没有阻碍地流经管道。优选，来自洗涤塔区域的其中已经添加试剂的海水可以基本经由管道直接去除。

优选，管道设置在反应区下方。可以提供的是管道直接设置在洗涤塔的烟气入口下。用这种方法，可以得到仅需要很少空间的洗涤塔。如已经在开始所述的，烟气相对于重力从下到上流经洗涤塔。在洗涤塔的上部，海水基试剂例如经由一个或若干个水平上的喷嘴进料，并在反应区内与烟气互相反应。设定该方法的条件，使得海水基试剂在反应区中具有一定的停留时间。其后，其由于重力作用从反应区下落，并且进料到流经管道的海水中。因此，在反应区中不需要用于试剂的驱动装置。随着进入流经管道的海水中，该试剂被立即从洗涤塔区域中去除。因此，可以根据其实际净化作用确定洗涤塔的最佳尺寸。

当洗涤塔区域中管道的宽度基本相当于洗涤塔直径时，是特别有利的。这样，洗涤塔可以直接置于管道上，借此可以得到具有简单结构的装置。当然，人们也可以使得管道连续经过若干洗涤塔，其可以例如彼此紧挨着或者一个接一个地设置在管道上。根据要求，当然可以使得烟气流向以串联形式连续流通设置的一系列洗涤塔，所述洗涤塔被来自若干管道的一个管道的海水同等地流过。例如根据需求，通过仅调整级联排列，就可以达到对不同的污染烟气的便利的调整。另外，对于根据需求调整净化能力，已经存在已知的控制和调节方案。

进一步提出的是管道在离开反应区的海水基试剂入口的流体连通下游扩大为盆状。由此可以实现管道中的流量速率下降。这一点使得不希望的悬浮颗粒可以沉积在管道底部。这些有时可以借助于推杆等去除，以便可以实现对待再循环的海水的进一步净化。可以提供的是例如盆状扩大(basin-shaped enlargement)超过管道宽度大约2到15倍。如果需要，盆状扩大可以包括沉积悬浮颗粒的区域，该区域被以流体连通形式最佳化，以便可以容易地在优选的位置从管道去除相应的沉积物，例如以泥浆等形式。

为提供用于观察极限值的更好的条件，新鲜海水的供给源可以设置在管道的盆状扩大的区域中。另外，通过至少暂时可得到的相当强烈的流量，可以避免盆状扩大区域中的沉积物。用这种方法，可以进一步改善安全性和操作便利性。

根据进一步有利的结构，提出管道包括设置在离开反应区的海水基试剂入口的流体连通下游的催化剂单元。可以设置所述催化剂单元用于中和或转化另外的不希望有的化合物，以便该化合物可以作为悬浮颗粒从海水中去除，特别是在盆状扩大区域中，或者可以被转化成化学无害的物质。

特别提出将催化剂单元设置在盆状扩大区域中的情况。优选，将催化剂单元设置在盆状扩大的壁或底部的区域。毫无疑问，也可以提供设置在盆状扩大中的支架、立柱等形式的催化剂单元，以便能够形成尽可能大的接触海水的表面。

根据其它的结构，提出管道包括设置在离开反应区的海水基试剂入口的流体连通下游的氧化剂供给单元。对于所述氧化剂供给单元，可以向海水供给氧化剂，用于氧化海水中的不希望有的物质。例如可以供给空气、氧气等作为氧化剂。氧化剂供给单元可以例如为管道系统的形式，其设置在盆状扩大的底部区域并且包括相应的孔，通过所述孔可以向海水中供给氧化剂。在一种特别有利的方式中，氧化剂供给单元设置在盆状扩大区域中，使得如果适当设定工艺参数，可以实现例如气态氧化剂在海水内尽可能长的停留时间。

根据本发明的进一步研发，提出管道包括设置在离开反应区的海水基试剂入口的流体连通上游的海水抽取装置。所述抽取装置可以例如由泵形成，该泵经由相应的抽取过滤器吸取进料射入管道中。已经取得的海水可以作为试剂供给到烟气净化设备。例如，已经取得的海水可以经由喷嘴注入反应区。毫无疑问，可以向已经取得的海水中加入其它物质，由此可以改善或延长反应区中的有效性。优选，这一点可以独立于烟气中所含的污染物而进行。

此外，管道包括用于控制离开反应区的海水基试剂入口的流体连通上游管道中的流量的控制装置。这些控制装置可以例如由可调隔板、可控泵等形成。用这种方法，可以控制管道中的体积流率。优选，体积流率与烟气净化设备或洗涤塔的净化能力匹配。这样有助于节能。

在有利的进一步的研发中，洗涤塔包括新鲜海水的供给管，该供给管排入管道中。基于该供给管，新鲜海水可以另外供给到管道中，以便可以降低污染物浓度和pH值等。供给管可以另外包括控制新鲜海水的供给体积流率的控制装置。所述控制装置可以连接到调节装置，该调节装置根据管道中测量的实际值适当地设定体积流率。这里，可以提供标称值作为校准的设定参数。

优选，供给管向管道的排入设置在洗涤塔和扩大部分之间。这一点使在所述扩大部分中，在进一步处理步骤之前，减少所需pH值或所需污染物值，以便能够更加有效地执行所述处理步骤成为可能。另外，可以减少有关管道或扩大部分的设计的要求。

根据有利的进一步的研发，在排放区域中提供用于产生湍流的装置。由此可以实现管道中载有试剂的海水与供给的新鲜海水的均匀混合。可以进一步改善海水中pH值或污染物的均匀性。该装置可以例如由供给管的隔板、阻挡物、特殊的汇流连接器等形成。

根据进一步的研发，洗涤塔可以包括分水管道，通过其海水可以由洗涤塔流体连通上游的管道分流，并且可以至少部分再次返回到洗涤塔的流体连通下游。因此，可以以一种简单的方法实现海水在维护期间短期不会流经洗涤塔，使得所述管可以接入洗涤塔区域中。用这种方法，可以容易地去除沉积物，并且修复损坏、渗漏等。

管道中的流量可以根据需要分配到分水管道和引入洗涤塔的管道。例如当另外的试剂与流经洗涤塔的海水一起供给时，这一点可能是有利的，以便能够将这些试剂的浓度保持在预定有利的范围内。

本发明进一步提出一种操作烟气净化设备，特别是洗涤塔的方法，其中将海水基试剂供给到烟气净化设备的反应区，并经由烟气净化设备引入到烟气流中，其中所述试剂被引入到海水在离开反应区后流经的管道中。

不同于现有技术，本发明首次提供了一种方法，其中离开反应区的试剂直接被供给到流经烟气净化设备的海水，并直接随着海水从烟气净化设备基本去除。因此，不提供再循环。为此，显然可以简化烟气净化设备或洗涤塔的结构，由此节省成本和时间。另外，离开反应区的试剂与流经所述装置的海水的直接混合为任何必要的进一步处理提供了最佳条件。本发明另外提供新鲜试剂，其被永久加入到反应区中，以便可以获得均匀一致且同等有效的反应条件。另外可以获得便利的工艺控制。

当反应区中的试剂借助于重力作用被推进时，得到该方法的特别简单的形式，借此可以节省某些驱动装置，这样使得成本和维修减少。

优选，以新鲜海水供给管道。该实施方案可以进一步改善均匀工艺条件的形成，以便可以进一步简化工艺管理成为可能。可以节省昂贵和复杂的再循环系统等以及相应的配件。

根据进一步有利的提议，从离开反应区的海水基试剂入口上游的流体连通管道流出的海水被用作试剂。由于这一事实，可以在很大程度上避免或可以至少减少不仅产生额外费用而且有关其废弃问题的化学品等的使用。总而言之，由于低成本和简单的结构，可以获得一种在发展中国家也可以实施的非常简单的方法。

本发明的进一步实施方案中，在离开反应区的海水基试剂入口区域中，在流经管道的海水中产生湍流。由于这一事实，可以得到试剂与海水的均匀混合。湍流可以例如由管道中，优选洗涤塔等区域中的障碍物产生。

进一步提出的是将新鲜海水供给到离开反应区的海水基试剂入口的流体连通下游管道中。用这种方法，可以形成进一步改善的条件，以便可以更容易地观察到规定的极限值。

优选，控制新鲜海水的供给。用这种方法，仅添加观察规定极限值所需的新鲜海水量。由此可以节省能量。

当通过新鲜海水供给调节pH值时，这是特别有利的。将会把处理过的海水返回到例如从中取得其的海中。根据一个提议，混合之后海水的pH值不应低于pH6。这种规定可以调节例如要供给到反应区的试剂的输送速率以及流经管道的新鲜海水的体积流率。该方法的效率可以进一步得到改善。

通过混合载有试剂的海水和新鲜海水，可以得到进一步改进，借此可以在一方面实现pH值的增加，以及在另一方面实现进一步处理的条件优化。所述混合可以通过在海水中产生湍流来改善。所述湍流可以例如通过向管道中适当供给新鲜海水来产生。

优选，海水基试剂经由喷嘴供给到反应区。这一点使得可以以精细分散的形式将试剂引入待净化的烟气中，同时形成相对于烟气尽可能大的表面，以便可以得到尽可能有效的净化。该方法的有效性可以得到进一步改善。

有利地，进一步提出向离开反应区的海水基试剂入口的流体连通下游的海水中添加氧化剂，借此可以实现将海水中含有的不希望有的物质氧化成无害物质。

在一个实施方案中，提出在添加氧化剂的流体连通的上游供给新鲜海水，这使在添加氧化剂之前已经增加pH值、以便能够改善氧化剂的有效性成为可能。这使得可以减少氧化剂的总添加量。

另外，可以提供一种催化反应，其在海水中离开反应区的海水基试剂入口的流体连通下游进行。用这种方法，也可以将海水中不希望有的物质转化成无害或可以沉淀的物质。毫无疑问，也可以提供的是经由该催化反应，物质以与用氧化剂的氧化反应协同的这种方式加以转化，该物质可以转化成无害物质。

毫无疑问，可以提供的是，特别在进行催化反应之前，同样首先供给新鲜海水，借此可以优化工艺参数，使得工艺管理成本更低。

此外，如果一部分海水借助于分水管道从洗涤塔的流体连通上游的管道分流并返回到洗涤塔的流体连通下游的管道，那么事实表明是有利的。这一点使得可以根据需要和临时调整流经洗涤塔的海水的体积流率，以便可以抵消例如烟气中的污染物波动或还有烟气量的波动。工艺管理得到进一步简化。

特别提出部分在洗涤塔外进行的至少一个工艺步骤。优选，特别是海水的二级处理步骤在洗涤塔外进行，以便可以得到结构简单的系统。

从以下说明结合示意图，进一步的优点和特征将变得显而易见，所述示意图给出一个实施方案，其仅用作解释本发明且并不意味着对本发明范围在任何方面的限制。

根据所示

图1  用于无烟煤燃烧的燃烧炉的烟气净化设备的示意图，和

图2  包括本发明洗涤塔的布局的透视图。

图1中，示意性示出如所述用于烟气净化的一种结构，其中没有进一步说明从燃烧炉去除烟气的管线34。管线34导入洗涤塔12的烟气进口14。烟气进口14设置在洗涤塔12的底部。在洗涤塔12的上部，以与烟道22流动连接的形式设置烟气出口，净化的烟气经由该烟道22释放到空气中。

在其烟气进口14和其烟气出口16之间，所述洗涤塔12包括具有设置在其上部的喷嘴进料系统36的反应区18，借助于喷嘴进料系统36，作为试剂的海水经由喷嘴被进料到从底部到顶部流经洗涤塔12的烟气中。由于重力作用，在已经离开反应区18之后，经由喷嘴进料的海水被供给到设置在洗涤塔12中烟气进口14下的管道20中。通过所述管道20，海水被供给到洗涤塔12并从其中去除。因此，海水流经洗涤塔12下部。为此，洗涤塔12被设置在管道20上。

经由泵30(图2)，新鲜海水被供给到喷嘴进料系统36。进一步地，在洗涤塔12的流体连通下游，管道20被扩大以形成中和盆38，其除了来自管道20的用过的海水之外还接收新鲜海水。中和盆38连接到海水回路(未进一步说明)，经由此中和的海水返回到水中。

图2显示烟气净化设备的详细透视图，该设备包括根据本发明的洗涤塔12和海水管道20的配置。管道20在其部分24向烟气净化设备10供给来自未进一步描述的水的新鲜海水。管道20穿过在烟气进口14下的洗涤塔12的下部。在部分24的相对侧，载有海水的试剂的排出口26设置在洗涤塔12上。排出口26由管道20的盆状扩大40连接，管道20包括中和盆38。扩大40包括设置在扩大40底部的氧化剂供给单元32。借助于供气系统42，空气以精细分散的形式供给到载有试剂的海水中。标号44表示海水流经管道20。

烟气进口14之上，洗涤塔12包括在上面连接有烟气出口16的反应区18。因此，烟气对抗引力作用从底部到顶部流经洗涤塔12。喷嘴进料系统36设置在反应区18中并经由通道46以流体连通形式连接到泵30。泵30经由通道46从部分24流体连通上游的部分28泵送新鲜海水到喷嘴进料系统38。在本发明的实施方案中，仅使用新鲜海水作为烟气净化的试剂。

经由喷嘴供给到反应区18的海水与流经洗涤塔12的烟气互相反应，并且在该作用过程中从烟气中去除污染物。所述污染物在经由喷嘴排放的海水中积累，海水落入管道20中。试剂到达管道20，在这种情况下经由喷嘴排放的海水与流经管道20的新鲜海水混合，并且进入扩大40。在那里，空气以精细分散的形式经由氧化剂供给单元32供给到载有试剂的海水中。

借助于控制阀(未进一步示出)，可以控制海水的体积流率。为此，在扩大40中提供实际的pH值检测(未进一步示出)，用于测量pH值。将该pH值与标称pH值进行比较。因为离开反应区18的试剂的pH值大约为3，在管道20中与新鲜海水混合将引起pH值增加。这种增加取决于相对于试剂，如何调整供给到管道20的新鲜海水的体积流率。

如可以从图2看到的，提供供给管48作为分水管道，其导入到洗涤塔12的下游管道20内，但是仍然在扩大40之前。通过供给管48供给预先已经从洗涤塔12上游的管道20取得的新鲜海水。随着另外供给的新鲜海水，扩大40内，即添加氧化剂之前的pH值进一步增加，借此可以改善氧化剂的有效性。以得到湍流的方式设计引入管道20的排放50，借此可以进行载有试剂的海水与新鲜水的均匀混合。

本实施方案进一步使得可以控制供给管48中的新鲜海水的体积流量，以便可以实现pH值的微调。

众所周知，海水的pH值为大约7.5到8.5。现在，随着调节，通过调整流速，排出口25区域中的pH值可以达到6。具有这样的pH值的试剂和新鲜海水的混合物可被提供到扩大40。

附图中所示实施方案仅用来更好地理解本发明，并非用于限制本发明。

标号列表

10 烟气净化设备

12 洗涤塔

14 烟气进口

16 烟气出口

18 反应区

20 管道

22 烟道

24 部分

26 排出口

28 部分

30 泵

32 氧化剂供给单元

34 管道

36 喷嘴进料系统

38 中和剂

40 扩大(enlargement)

42 供气系统

44 流动方向

48 供水管道

50 排放

Claims (29)

1.一种用于烟气净化设备(10)的洗涤塔(12)，包括烟气进口(14)、烟气出口(16)和反应区(18)，用于使流经由反应区(18)的烟气与海水基试剂反应，其特征在于所述洗涤塔(12)包括海水流经的管道(20)，其中所述管道(20)设置在所述反应区(18)下方，从而所述海水基试剂由于重力作用从所述反应区(18)下落，并且进料到流经所述管道(20)的海水中。

2.根据权利要求1的洗涤塔，其特征在于所述洗涤塔(12)区域中所述管道(20)的宽度与所述洗涤塔(12)的直径基本相当。

3.根据权利要求1或2的洗涤塔，其特征在于所述管道(20)在离开反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通下游扩大成为盆状。

4.根据权利要求3的洗涤塔，其特征在于在所述管道(20)的盆状扩大(40)区域中设置有新鲜海水的供给源。

5.根据权利要求1的洗涤塔，其特征在于所述管道(20)包括在离开所述反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通下游的催化剂单元。

6.根据权利要求5的洗涤塔，其特征在于所述催化剂单元设置在盆状扩大(40)区域中。

7.根据权利要求1的洗涤塔，其特征在于所述管道(20)包括在离开反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通下游的氧化剂供给单元(32)。

8.根据权利要求7的洗涤塔，其特征在于所述氧化剂供给单元(32)设置在盆状扩大(40)的底部区域。

9.根据权利要求1的洗涤塔，其特征在于所述管道(20)包括在离开所述反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通上游的海水抽取装置(30)。

10.根据权利要求1的洗涤塔，其特征在于所述管道(20)包括用于控制在离开反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通上游的所述管道(20)中的流量的控制装置。

11.根据权利要求4的洗涤塔，其特征在于用于新鲜海水的供水管道(48)，其被排放进所述管道(20)中。

12.根据权利要求11的洗涤塔，其特征在于所述供水管道(48)的排放(50)设置在所述洗涤塔(12)和所述盆状扩大(40)之间。

13.根据权利要求12的洗涤塔，其特征在于用于在所述排放(50)的区域中产生湍流的装置。

14.根据权利要求1的洗涤塔，其特征在于分水管道，通过该分水管道海水可以由洗涤塔(12)的流体连通上游的管道(20)被分流，并且可以至少部分地再次返回到洗涤塔(12)的流体连通下游。

15.一种用于操作具有洗涤塔的烟气净化设备的方法，其中海水基试剂被供给到烟气净化设备的反应区并被引入到流经烟气净化设备的烟气中，其中所述试剂被引入到离开反应区(18)之后海水流经的管道(20)中。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于所述反应区(18)中的试剂借助于重力作用被推进。

17.根据权利要求15或16的方法，其特征在于所述管道(20)被供应新鲜海水。

18.根据权利要求15的方法，其特征在于将在离开反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通上游的管道(20)流出的海水用作试剂。

19.根据权利要求15的方法，其特征在于在离开反应区(18)的海水基试剂的入口区域中，在流经所述管道(20)的海水中产生湍流。

20.根据权利要求15的方法，其特征在于将新鲜海水供给到在离开反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通下游的管道(20)。

21.根据权利要求20的方法，其特征在于新鲜海水的供给被控制。

22.根据权利要求20的方法，其特征在于通过新鲜海水的供给调节pH值。

23.根据权利要求20的方法，其特征在于将载有试剂的海水与所述新鲜海水混合。

24.根据权利要求15的方法，其特征在于将所述海水基试剂经由喷嘴供给到所述反应区(18)中。

25.根据权利要求15的方法，其特征在于将氧化剂加入到在离开反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通下游的海水中。

26.根据权利要求25的方法，其特征在于在添加氧化剂的流体连通上游供给新鲜海水。

27.根据权利要求15的方法，其特征在于催化反应在离开反应区(18)的海水基试剂入口的流体连通下游，在海水中进行。

28.根据权利要求15的方法，其特征在于一部分海水借助于分水管道由洗涤塔(12)的流体连通上游的管道(20)分流并且至少部分地再次返回到洗涤塔(12)的流体连通下游的管道(20)。

29.根据权利要求15的方法，其特征在于至少部分地在洗涤塔(12)外部进行权利要求15到28之一的方法的至少一个步骤。

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