CN101342458B - 带有独立减温塔的半干法烟气净化装置 - Google Patents

带有独立减温塔的半干法烟气净化装置 Download PDF

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Abstract

带有独立减温塔的半干法烟气净化装置。它包括带进口烟箱、烟气出口且塔底设有文丘里管形塔壁、塔壁上设有喷水装置、石灰干粉和返料灰的喷口的反应塔,且烟气出口连接惯性分离器,活性炭混合器、布袋除尘器和引风机,其特征是:它还带有一个其上设有锅炉烟气进管、一级喷水装置、带出灰口的灰斗和出口烟道的减温塔,该塔的出口烟道与反应塔的进口烟箱连为一体。从而锅炉烟气分散在两个塔内降温,系统对负荷的适应性提高,特别是锅炉烟气在减温塔内即可急降至设定温度,而反应塔只须以少量水的迅速蒸发增湿即可完成脱酸反应与二噁暎的去除,故有效排除现有反应塔内壁结垢与布袋除尘器糊袋等弊病,确保烟气净化过程的持续稳定且净化效果好、能耗低。

Description

带有独立减温塔的半干法烟气净化装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种半干法烟气净化装置,特别是一种能有效防止它的反应塔内壁结 垢及布袋除尘器糊袋,从而确保烟气净化过程持续稳定、净化效果好且能耗低的带有独立 减温塔的半干法烟气净化装置。
[0002] 技术背景
[0003] 目前,用于生活垃圾焚烧烟气的净化装置是一种包括烟气脱酸的反应塔和去尘的 布袋除尘器在内的半干法烟气净化装置,如中国专利中的申请号为2006100521¾. 9的《生 活垃圾焚烧炉的烟气净化装置》,它包含一个带有烟气进管、排渣口、石灰干粉与返料灰的 喷口和烟气出口的反应塔,及一组依次连接在反应塔烟气出口通道上的预除尘器、布袋除 尘器、引风机;其中反应塔的底部带有能使烟气以低阻射入并即时转为高速的文丘里管,石 灰干粉与返料灰的喷口设置在文丘里管扩散段所在的塔壁上,其特征是:反应塔在文丘里 管扩散段所在的塔壁上还设有水和浆液以及雾化空气的喷口、在预除尘器与布袋除尘器之 间设有活性炭混合器,且在烟气出口的通道上装有热电偶和在布袋除尘器出口烟道上装有 酸性气体检测仪。现有该烟气净化装置在反应塔内同时喷入减温水和石灰干粉或浆液,通 过中和反应去除HCL、SOx, HF,再通过降低温度以活性碳吸附去除重金属和二噁暎,故已取 得较好的烟气净化效果;但它在使用中还出现以下的问题:1)目前的垃圾焚烧锅炉为了防 止其余热锅炉尾部受热面腐蚀,而只能采用较高的排烟温度,致使进入烟气净化装置的温 度很高;可是从相关理论及试验得到证实,无论是烟气的中和脱酸反应,还是去除烟气中的 二噁暎和重金属,它们的效果都是随着烟气温度的提高而降低。因此,对于现有烟气净化装 置中的中和脱酸的反应塔,必须加入大量的减温水进行降温;但是进入反应塔的大量水会 即时与烟气中的粉尘、中和反应的生成物等混合,并随着气流旋转而甩向塔壁、在反应塔内 壁飞灰搭桥或粘结成垢;其结果不仅影响到烟气净化的质量,而且还加大烟气运行的阻力, 从而烟气净化的能耗量增加;幻进反应塔的大量减温水也加大了从反应塔出来的烟气湿 度、造成其后的布袋除尘器糊袋、烟气净化的阻力进一步增加,甚至还会因布袋除尘器的严 重糊袋而使净化过程无法继续下去。
发明内容
[0004] 本发明是要克服上述现有技术中所存在的不足,提供一种既能有效去除垃圾焚烧 烟气中的HCL、SO2, HF等酸性气体及重金属、二噁暎等,又能避免在反应塔内壁飞灰搭桥或 结垢、布袋除尘器糊袋,从而确保烟气净化过程能持续可靠地进行,且烟气的净化效果好、 所需的能耗量少的带有独立减温塔的半干法烟气净化装置,并还使它具有结构简单合理、 使用寿命长等特点。
[0005] 本发明带有独立减温塔的半干法式烟气净化装置,它包含一个带有入口烟箱、烟 气出口的反应塔,其塔底设有能使烟气以低阻高速进塔的带收缩段和扩散段的文丘里管形 的塔壁、在扩散段下方和上方的塔壁上分别设有二级喷水装置、石灰干粉和返料灰的喷管, 它的烟气出口连接惯性分离器,又通过烟道依次连接活性炭混合器、布袋除尘器、引风机,
3以及能在线测温、测酸度的检测仪,其特征是:它还带有一个其上设有锅炉烟气进管、一级 喷水装置、带出灰口的灰斗和出口烟道的减温塔,且该塔通过出口烟道与反应塔的入口烟 箱连为一体。
[0006] 本发明带有独立减温塔的半干法烟气净化装置,它在减温塔的烟气进口端内设有 均流装置,该装置包括一个装在减温塔的烟气进口端内的与锅炉烟气进管以切向连接的圆 形的壳体,及该壳体内装有的一组沿圆周方向均勻间隔设置的径向的叶片。
[0007] 上述的均流装置的另一种实施方式是:它包括一个装在减温塔的烟气进口端内的 与锅炉烟气进管以切向连接且其形状呈一种可减少烟气入口阻力的蜗形的壳体,以及该壳 体内装有的一组自中心作切向向外发散的叶片。
[0008] 本发明带有独立减温塔的半干法烟气净化装置,它的反应塔在收缩段和扩散段之 间的塔壁内还设有一组与反应塔的中轴线相平行的内喷管。
[0009] 本发明的有益效果:1)本发明在现有的半干法烟气净化装置中增加了减温塔之 后,锅炉烟气的降温便可分散在两个塔内进行,以利对操作温度、石灰干粉的用量及喷水量 等进行控制,从而提高净化系统对负荷的适应性;例如锅炉烟气在减温塔内急剧降至设定 温度,可确保气化和脱硫的效果,同时还通过在线检测并自动控制使烟气温度在较短的时 间内降至接近露点的温度、有效防止二噁暎的再合成且二噁暎的去除率也因此提高,并且 反应塔内也因只须喷入少量的水便可迅速蒸发增湿、达到脱酸的要求,还能有效排除反应 塔粘壁结垢与布袋除尘器糊袋的可能性;幻本发明烟气净化装置因能持续平稳地运行,故 系统内各组件的日常维修量大减,且使用寿命延长;幻在反应塔的收缩段和扩散段之间的 塔壁内设有一组与圆筒形的反应塔中心线平行的直管式的内喷管之后,可增强烟气整流及 均流的效果、提高烟气与中和剂的混合度,从而能降低喷嘴区的安装高度、提高设备的处理 能力;4)本发明装置是对现有的半干法烟气净化装置的一种改进,因此它仍继续保留了现 有半干法烟气净化装置的众多特点:例如使料灰返回到反应塔内循环再利用,还可增加对 中和脱酸反应的催化作用、加大反应面,从而提高脱酸效率、减少石灰干粉的用量、进一步 降低净化的成本;它的惯性分离器能降低布袋除尘器的负荷并提高布袋的使用寿命;反应 塔内的脱酸过程是在喷动流化状态下进行,故其高速传质且传热反应的频率加快;以石灰 干粉进行脱酸而减少反应塔壁面及喷头等的易堵问题,使运行可靠、维护简单等。
附图说明
[0010] 图1是本发明带有独立减温塔的半干法烟气净化装置的主视简图;
[0011] 图2是本发明带有独立减温塔的半干法烟气净化装置的另一种实施方式的主视 简图;
[0012] 图3是图1中的A-A剖视图;
[0013] 图4是图2中的B-B剖面图;
[0014] 图5和图6分别是图4中的G-G剖视图和E-E剖视图;
[0015] 图7是图2中的C-C剖面图;
[0016] 图8是图7中的D-D剖视图;
[0017] 图9是二级喷水装置2c的结构图;
[0018] 图10是图3中的F-F剖视图;[0019] 图11是图1中的活性碳混合器5的结构示意图;
[0020] 图12是一级喷水装置Ic的结构示意图;
[0021] 图13是图12中的节点I放大图。
[0022] 图中的标号说明:1-减温塔;Ia-锅炉烟气进管;Ib-叶片;lc_ 一级喷水装置; Id-出灰口 ;Ie-出口烟道;If-灰斗;Ig—壳体;Ih—减温塔的烟气进口端;2-反应塔; 2a_入口烟箱;2b_收缩段;2c-二级喷水装置;2d—烟气出口 ;2e_石灰干粉和返料灰的喷 管;2f_扩散段;2g-内喷管;3-惯性分离器;4-烟道;5-活性碳混合器;5a-活性碳喷嘴; 6-返料收集装置;6a-机械输送装置;7-布袋除尘器;8-引风机;9-供水系统;a_压缩空气 进口 ;b-浆液进口 ; C-减温水进口 ; d-喷头。
[0023] 实施例1、本实施例带有独立减温塔的半干法烟气净化装置的结构可参阅图1中, 它包含一个带有底部的入口烟箱加、顶部的烟气出口 2d的反应塔2,在反应塔塔底带有的 能使烟气以低阻、高速射入的带收缩段2b和扩散段2f的文丘里管形的塔壁、在扩散段2f 下方的塔壁上设置二级喷水装置2c、在扩散段2f上方的塔壁上设有石灰干粉和返料灰的 喷管加,且它的烟气出口 2d至引风机5之间依次连接惯性分离器3、活性炭混合器5、布袋 除尘器7,以及能在线测温和测酸度的检测仪(图中未予以表示);与现有的半干法烟气净 化装置所不同的是:本实施例半干法烟气净化装置还带有一个其上设有锅炉烟气进管la、 一级喷水装置lc、带出灰口 Id的灰斗If和出口烟道Ie的减温塔1,且该减温塔通过出口 烟道Ie与反应塔2的入口烟箱加连接。
[0024] 本实施例中的灰斗If和一级喷水装置Ic分别设置在减温塔的底部,其中的一级 喷水装置Ic是一根与水泵、压缩空气管道、水或浆液管道以及相关阀门仪表等供水系统9 连接的空气雾化喷枪;该空气雾化喷枪的结构可从图12和图13中看到,它包括位于下端的 三个流体的进管,即压缩空气进口 a、浆液进口 b和减温水进口 c,及一个位于顶端的喷头d, 它可同时喷射浆液、水以及压缩空气。如无须喷浆时,则只需接入水管和压缩空气管或关闭 浆液进管b上的阀门即可。供水系统9可根据减温塔入口处和出口处上设置的在线测温装 置,通过自动调节供水系统上的调节阀控制减温水的喷入量,以满足减温塔出口烟道Ie的 烟气温度在露点以上、20°C以下。减温塔1和反应塔2的设计高度均应能确保水分吸热蒸 发及中和反应所必须的时间,且减温塔1则还应具有足够大的塔径,以使其内的烟气速度 低于2m/s、确保烟气冷却时有足够大的减温水的气化空间,以利于锅炉烟气的温度快速降 低、脱酸效果提高和防止二噁暎的再合成。
[0025] 使用本实施例带有独立减温塔的半干法烟气净化装置时,高温烟气从减温塔1的 锅炉烟气进管Ia进入;与此同时,从供水系统9供出的减温水经一级喷水装置Ic喷入减温 塔,减温水在塔内即时快速气化,使烟气中的粉尘均勻沉降而不粘壁,此后烟气通过出口烟 道Ie经入口烟箱加进入反应塔2 ;进入反应塔的烟气在通过其文丘里管形的塔壁时被加 速,且与二次喷水装置2c喷出来的减温水接触气化,且与石灰干粉和返料灰的喷管2e喷出 的石灰干粉和返料灰充分混合,它们在接触混合中完成烟气脱酸的中和反应;此后,烟气通 过顶部的惯性分离器3、出口烟道4、活性碳混合器5进入布袋除尘器7,分别完成重金属和 二噁暎的去除及除尘后,由引风机8排入大气。
[0026] 本实施例中的二级喷水装置2c和石灰干粉和返料灰的喷管2e的结构可从图9和 图13中看到,它也是空气雾化喷枪,且与图12和图13中的一级喷水装置Ic的结构相同,所不同的只是安装的方向,一级喷水装置Ic是水平式的空气雾化喷枪,二级喷水装置2c和 石灰干粉和返料灰的喷管2e是垂直式的空气雾化喷枪,它也同时带有压缩空气进口 a、浆 液进口 b、减温水进口 c和喷头d,且除了喷头d插进反应塔2之外,其它的压缩空气进口 a、 浆液进口 b、减温水进口 c和喷头d则分别连接在图1中的供水系统9上。
[0027] 上述的二次喷水装置2c喷出的减温水由供水系统9供出,其水量多少是根据设置 在布袋除尘器前的烟气出口通道上装有的热电偶和在布袋除尘器出口烟道上装有的酸性 气体检测仪(图中未予以表示)测得的烟气温度和酸性气体的含量对烟气温度进行微调, 并且使所选温度在满足高于露点的条件下尽可能地取低值,以使脱酸过程在最佳的烟气湿 度下进行,实现以较少的石灰干粉取得最佳的脱酸效果;由于锅炉烟气已在减温塔中降过 温,故反应塔中的喷水量因此而大大缩减,这样不仅有效避免反应塔2内的飞灰搭桥或粘 结成垢的现象,而且还因喷入的水量在进布袋除尘器之前已全部气化,而能有效地防止除 尘器的布袋糊化。
[0028] 在反应塔内完成烟气中和反应所需的Ca(OH)2,包括由外界气力输送系统(图中未 予以表示)供出的石灰干粉,以及从惯性分离器3和布袋除尘器7的底部收集且由机械输 送装置6a输入返料收集装置6内储存的返料灰。该返料灰是经反应塔脱酸的烟气在进入 惯性分离器3后被分离出来的内含的未经反应的石灰或包裹着较大颗粒粉尘,它们从惯性 分离器3底部进入返料收集装置6 ;如有多余返料灰则通过溢流绞笼排出至外界的输灰装 置。从惯性分离器3出来的烟气通过烟道4进入活性碳混合器5 ;活性碳混合器5的结构 可从图11中看到;活性碳喷嘴如直接插入活性碳混合器5内,由活性碳喷嘴fe喷射出来 的活性碳粉末与进入活性碳混合器5的烟气接触混合中即时吸附去除烟气中的二噁暎和 重金属。此后,去除二噁暎和重金属的烟气依次通过布袋除尘器7进一步被除尘、烟气达到 相关的排放标准而排入大气。
[0029] 烟气与中和剂Ca(OH)2反应进行脱酸的最终化学反应方程式如下:
[0030] S02+Ca (OH) 2+H20 = CaS03+2H20
[0031] 2HCl+Ca(0H)2 = CaCl2+2H20
[0032] 2HF+Ca (OH) 2 = CaF2+2H20
[0033] 本实施例还通过在布袋除尘器前的烟气通道和在布袋除尘器出口烟道上装有的 酸性气体检测仪(图中未予以表示)即时测得的酸性气体的含量,并以此自动控制Ca(OH)2 的喷入量。
[0034] 本实施例中的减温塔1的锅炉烟气进管Ia和一级喷水装置Ic均设置在减温塔的 底部,但也可以根据实际的需要,将锅炉烟气进管Ia和一级喷水装置Ic设置在减温塔1的 顶部、如图2中所示,它们两者的净化效果相同。设置在减温塔的顶部的一级喷水装置Ic 的结构与图12和图13所示的结构相同;与图1中设置在减温塔1的底部的一级喷水装置 Ic相比较,只是安装的方向不同,此时只要按照图12的位置旋转180°即可。
[0035] 实施例2、本实施例带有独立减温塔的半干法烟气净化装置的结构可从图1和图 3中看到,它与实施例1所不同的是:本实施例带有独立减温塔的半干法烟气净化装置在减 温塔的烟气进口端内壁Ih上设有均流装置,该装置包括一个装在烟气进口端Ih端内壁的 与锅炉烟气进管Ia以切向连通的圆形的壳体lg,及该壳体内的一组沿圆周方向均勻间隔 分布的径向的叶片lb。从减温塔1的烟气进口端Ih进入的高温锅炉烟气从相邻两叶片Ib的间隙中通过,烟气即被均勻分散到减温塔中、不产生偏流;因此烟气与减温水的热交换均 勻而又充分,其降温效果提高。除此之外,均流装置还能使烟气中的飞灰即时分离至底部灰 斗If,故能对锅炉烟气起到初始分离飞灰的效果。经测试,烟气粉尘的浓度可因此而降低 5〜10%,分离下来的飞灰则直接进入灰斗lf,并从出灰口 Id排入外界的飞灰收集系统。
[0036] 实施例3、本实施例带有独立减温塔的半干法烟气净化装置中的均流装置还可采 用如图2和图4〜图6中所示的结构,它与实施例2所不同的是:它包括一个装在减温塔的 烟气进口端Ih内壁的与锅炉烟气进管Ia以切向连通的蜗形的壳体lg,及在壳体内带有的 一组自中心作切向向外发散的叶片lb。从减温塔1的烟气进口端Ih进入的高温锅炉烟气 也从相邻两叶片Ib的间隙中通过,且沿叶片的切向旋转进入减温塔中,在与减温水进行充 分的热交换后降温,其降温效果好,同时也使烟气中的飞灰即时分离、烟气粉尘的浓度也因 此而降低5〜10%。分离下来的飞灰在塔内下沉、进入底部的灰斗lf,并从出灰口 Id排入 外界的飞灰收集系统。除此之外,它的蜗形的壳体Ig还可减少烟气入口的阻力、进一步减 少净化所需的能量。
[0037] 实施例4、本实施例带有独立减温塔的半干法烟气净化装置的结构可从图2和图 7、图8中看到,在反应塔2的塔壁收缩段2b和扩散段2f之间的过渡段内设有一组内喷管 2g,本实施例中的该组内喷管共设有七个;它们可对进入的烟气,特别是烟气进量较大的烟 气时,能对烟气起到整流、均流的作用,从而进一步提高烟气与中和剂的混合度。内喷管2g 的数量可根据烟气量的大小进行选择。
[0038] 本发明还通过对带有独立减温塔的半干法烟气净化装置的试用,测出其所排放烟 气中的烟尘、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、氯化氢、汞、镉、铅、二噁暎等的排放浓度,且将 它们列于以下的表1中(其中两例是以两次测定出来);与此同时,表1中还将该装置在设 计时对上述各组分排放浓度的设定值和国家排放标准的许可值列入表1内。
[0039] 从表1中可以证明,本发明烟气净化装置排放烟气中的污染物的含量完全达到设 计要求,且远低于国家标准。
[0040] 表 1
[0041](表中除了二噁暎之外,其它组分的排放浓度的单位均为mg/nm3)
[0042]
Figure CN101342458BD00081

Claims (4)

1. 一种带有独立减温塔的半干法式烟气净化装置,它包括一个带有入口烟箱(¾)、烟 气出口 Od)的反应塔O),其塔底设有能使烟气以低阻高速进塔的带收缩段Ob)和扩散 段Of)的文丘里管形的塔壁、在扩散段Of)下方和上方的塔壁上分别设有二级喷水装置 (2c)、石灰干粉和返料灰的喷管(加),它的烟气出口 Od)连接惯性分离器(3),又通过烟 道⑷依次连接活性炭混合器(5)、布袋除尘器(7)、引风机(8),以及能在线测温、测酸度 的检测仪,其特征是:它还带有一个减温塔(1),其上设有锅炉烟气进管(la)、一级喷水装 置(Ic)、带出灰口(Id)的灰斗(If)和出口烟道(Ie),且该塔通过出口烟道(Ie)与反应塔 (2)的入口烟箱Oa)连为一体。
2.根据权利要求1所述的带有独立减温塔的半干法式烟气净化装置,其特征是:所说 的减温塔的进口端(Ih)内设有勻流装置,该装置包括一个装在减温塔的烟气进口端(Ih) 内的与锅炉烟气进管(Ia)以切向连接的圆形的壳体(Ig),及该壳体内装有的一组沿圆周 方向均勻间隔设置的径向的叶片(lb)。
3.根据权利要求1所述的带有独立减温塔的半干法式烟气净化装置,其特征是:所说 的减温塔的进口端(Ih)内设有勻流装置,该装置包括一个装在减温塔的烟气进口端(Ih) 内的与锅炉烟气进管(Ia)以切向连接且其形状呈一种可减少烟气入口阻力的蜗形的壳体 (Ig),及该壳体内装有的一组自中心作切向向外发散的叶片(Ib)。
4.根据权利要求1或2或3所述的带有独立减温塔的半干法式烟气净化装置,其特征 是:它的反应塔(2)在收缩段Ob)和扩散段Of)之间的塔壁内还设有一组与反应塔的中 轴线相平行的内喷管Og)。
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