CN102133501A - 脱除烟气或煤气中酸性气体的高效方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种脱除烟气或煤气中酸性气体的高效方法与装置，其特征在于：采用碱性Al(OH)3或Fe(OH)3作为脱酸剂脱除烟气或煤气中的HCl或HF气体，脱酸剂不会与烟气或煤气中的CO2发生副反应，保证了脱酸剂的高效利用；该脱除烟气或煤气中酸性气体的高效装置包括耐酸降温装置、耐酸布袋除尘系统、一级脱酸系统、二级脱酸系统、引风机；通过将烟气或煤气依次通过耐酸降温装置、耐酸布袋除尘系统、一级脱酸系统、二级脱酸系统，不但可以实现烟气或煤气的降温除尘，而且更重要的是高效脱除烟气或煤气中的HCl或HF气体，达到清洁排放和防止燃烧设备腐蚀的目的。

Description

脱除烟气或煤气中酸性气体的高效方法与装置
技术领域
本发明专利涉及一种酸性气体净化装置，特别是一种适用于焚烧炉和矿热炉等的烟气或煤气脱酸的高效净化装置，属于环保技术领域。
背景技术
现代工业装置(如焚烧炉和矿热炉等)在生产中，易产生含有一定量HCl、HF、SO2或H2S等酸性气体的烟气或煤气，通常同时含有CO、CO2，这些酸性气体如果直接排放至大气，将会造成严重的环境污染，在高温换热过程中还会腐蚀设备。为保护环境和防止设备腐蚀，必须对这些酸性气体进行净化处理。烟气通过脱酸装置后，就可以得到洁净的气体，从而达到排放标准；煤气经过脱酸处理后，就能够得到干净的可燃气体，可以实现洁净燃烧，不但保证排放清洁，而且不会腐蚀锅炉设备。
通常的酸性气体净化装置采用碱液脱酸方法，碱性溶液为NaOH或Ca(OH)2，这些加入的脱酸剂往往也可以与CO2反应，即发生：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O或Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O的副反应，消耗碱液中大量的有效脱酸成分，这些副反应减少了脱酸效率，导致脱酸剂消耗过大，而且碱液必须频繁更新，因此需要设计一种脱除烟气或煤气中酸性气体的高效装置，对焚烧炉和矿热炉等产生的烟气或煤气进行彻底脱酸处理。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种适用于焚烧炉和矿热炉等的烟气或煤气脱酸的高效净化装置，使得处理后的烟气达到国家排放标准，或者处理后的煤气能够实现清洁燃烧。
本发明专利的目的是通过以下技术方案来实现的：
脱除烟气或煤气中酸性气体的高效方法与装置，其特征在于：采用碱性Al(OH)3或Fe(OH)3作为脱酸剂脱除烟气或煤气中的HCl或HF气体，脱酸剂不会与烟气或煤气中的CO2发生副反应。
脱除烟气或煤气中酸性气体的高效方法与装置，其特征还在于：包括耐酸降温装置、耐酸布袋除尘系统、一级脱酸系统、二级脱酸系统、引风机。
所述耐酸降温装置、耐酸布袋除尘系统、一级脱酸系统、二级脱酸系统、引风机依次通过烟气或煤气管道串联连接。
所述耐酸降温装置由水冷、空冷装置或者换热器组成；由所述酸性气体源排放的烟气或煤气进入耐酸降温装置。
所述耐酸布袋除尘系统由耐酸布袋除尘器和灰斗组成；通过烟气或煤气管道与耐酸降温装置相连；所述耐酸布袋除尘器与灰斗相连，将过滤出的粉尘送入灰斗。
所述一级脱酸系统由一级脱酸填料塔、耐酸泵、水液池、富液处理装置组成；由所述耐酸布袋除尘系统排出的烟气或煤气通过管道进入一级脱酸系统，在该一级脱酸填料塔内通过水液吸收实现粗脱酸；
所述一级脱酸填料塔、耐酸泵、水液池、富液处理装置通过循环管路依次连接构成一循环系统，在该循环系统内有水液循环；所述水液池还与富液处理装置相连，在富液处理装置中通过加入碱性溶液处理富液。
所述二级脱酸系统由二级脱酸反应器、再生装置、氨水池、氨水泵和储液池组成；
所述二级脱酸反应器由二级脱酸固定床反应器或者二级脱酸液固反应器实现脱酸；所述二级脱酸固定床反应器由Al(OH)3或Fe(OH)3颗粒床组成；所述二级脱酸液固反应器由水液和Al(OH)3或Fe(OH)3颗粒形成液固反应器；由所述一级脱酸系统排出的烟气或煤气通过管道输送至二级脱酸系统，烟气或煤气中的HCl和HF与Al(OH)3或Fe(OH)3发生反应生成AlCl3、FeCl3、AlF3或FeF3以实现精脱酸。
以HCl为例，脱酸剂将发生以下反应：
2Al(OH)3+6HCl＝2AlCl3+6H2O
2Fe(OH)3+6HCl＝2FeCl3+6H2O
假设当碱性Al(OH)3或Fe(OH)3颗粒与烟气或煤气中的CO2反应生成Al2(CO3)3或Fe2(CO3)3时，Al2(CO3)3或Fe2(CO3)3会瞬间水解成Al(OH)3或Fe(OH)3，即发生以下水解反应：
3CO3 2-+2Al3++3H2O＝2Al(OH)3+3CO2
3CO3 2-+2Fe3++3H2O＝2Fe(OH)3+3CO2
可见，由于烟气或煤气中总存在一些水分，当Al(OH)3或Fe(OH)3颗粒吸收CO2生成Al2(CO3)3或Fe2(CO3)3时，它们将遇水瞬间分解，重新释放出CO2，因此碱性Al(OH)3或Fe(OH)3颗粒在吸收酸性气体HCl或HF时，不会同时吸收CO2，这保证了脱酸剂的高效利用。
当Al(OH)3或Fe(OH)3吸收酸性气体成为AlCl3、FeCl3、AlF3、FeF3后，在再生装置中采用氨水使Al(OH)3或Fe(OH)3再生(例如通过反应：AlCl3+3NH3·H2O＝Al(OH)3+3NH4Cl和AlF3+3NH3·H2O＝Al(OH)3+3NH4F)。
所述引风机通过管道与二级脱酸系统相连，将处理后的清洁烟气或煤气排出；清洁烟气通过烟囱排放，清洁煤气进入煤气管道用于燃烧或其它用途。
本发明专利的效果是：采用碱性Al(OH)3或Fe(OH)3作为脱酸剂脱除烟气或煤气中的HCl或HF气体，脱酸剂不会与烟气或煤气中的CO2发生副反应，保证了脱酸剂的高效利用；通过将烟气或煤气依次通过耐酸降温装置、耐酸布袋除尘系统、一级脱酸系统、二级脱酸系统，不但可以实现烟气或煤气的降温除尘，而且更重要的是高效脱除烟气或煤气中的HCl或HF气体，达到清洁排放和防止燃烧设备腐蚀的目的。
附图说明
图1为脱除烟气或煤气中酸性气体的高效装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利作进一步描述。
图1为脱除烟气或煤气中酸性气体的高效装置的示意图。图中，该脱除烟气或煤气中酸性气体的高效装置包括：耐酸降温装置1、耐酸布袋除尘系统2、一级脱酸系统3、二级脱酸系统4、引风机5。该耐酸降温装置1、耐酸布袋除尘系统2、一级脱酸系统3、二级脱酸系统4、引风机5依次通过烟气或煤气管道串联连接。该引风机5设置在烟气或煤气管道的末端，用于向外排出净化后的烟气或煤气。在引风机5的带动下，使得烟气或煤气从酸性气体源6进入该脱除烟气或煤气中酸性气体的高效装置，并且沿烟气或煤气管道依次通过上述耐酸降温装置1、耐酸布袋除尘系统2、一级脱酸系统3、二级脱酸系统4进行降温、除尘和脱酸处理。
该耐酸降温装置1通过水冷、空冷装置或者换热器，将烟气或煤气的温度降至150℃以下。该耐酸降温装置1可以产生蒸汽或热水，到达余热利用的目的。该耐酸降温装置1的换热器表面涂有防腐涂层，可以防止换热器的腐蚀。
该耐酸布袋除尘系统2由耐酸布袋除尘器和灰斗组成，可以脱除烟气或煤气中的灰尘，使得烟气或煤气中的灰尘浓度低于10mg/Nm3，达到烟气排放的环保标准或者煤气燃烧的技术要求。该耐酸布袋除尘器21采用耐酸布料制作布袋。该耐酸布袋除尘系统2下方布置有灰斗22，用于储存灰尘。
该一级脱酸系统3由一级脱酸填料塔31、耐酸泵32、水液池33和富液处理装置34组成。
所述烟气或煤气管道与一级脱酸填料塔31相连，将除尘后的烟气或煤气从一级脱酸填料塔31下方引入，与一级脱酸填料塔31上方流下的水液充分接触。由于HCl或HF气体很容易溶解于水，因此一级脱酸填料塔31可以达到初步脱酸的目的。脱酸后的水液进入水液池33，水液通过耐酸泵32打入一级脱酸填料塔31上方，实现水液的循环。当水液中的酸性气体浓度较高时，使得水液进入富液处理装置34，这时可以通过向富液处理装置34中加入NaOH或Ca(OH)2溶液来中和酸性溶液。
该二级脱酸系统4由二级脱酸反应器41、再生装置42、氨水池43、氨水泵44和储液池45组成。
所述烟气或煤气管道与二级脱酸反应器41相连，将初步脱酸后的烟气或煤气从二级脱酸反应器41下方引入，与二级脱酸反应器41内部的碱性Al(OH)3或Fe(OH)3发生反应，生成AlCl3或FeCl3(以脱除HCl为例)，达到高效脱酸的目的。当Al(OH)3或Fe(OH)3充分吸收酸性气体后，使得AlCl3或FeCl3进入再生装置42，将氨水池43中的氨水通过氨水泵44打入再生装置42中，通过反应(以AlCl3为例)：AlCl3+3NH3·H2O＝Al(OH)3+3NH4Cl，实现Al(OH)3的再生。再生后的Al(OH)3经过处理后可以重新加入二级脱酸反应器41，实现循环利用。从再生装置42流出的含NH4Cl富液进入储液池45中，可以经过处理实现NH4Cl的分离，NH4Cl可以用作肥料。
所述烟气或煤气管道与引风机5相连，将高效脱酸后的烟气或煤气从二级脱酸反应器41上方引出，排入大气。
综上所述，本发明专利所设计的脱除烟气或煤气中酸性气体的高效方法与装置，采用碱性Al(OH)3或Fe(OH)3作为脱酸剂脱除烟气或煤气中的HCl或HF气体，脱酸剂不会与烟气或煤气中的CO2发生副反应，保证了脱酸剂的高效利用；该装置通过将烟气或煤气依次通过耐酸降温装置1、耐酸布袋除尘系统2、一级脱酸系统3、二级脱酸系统4，不但可以实现烟气或煤气的降温除尘，而且更重要的是高效脱除烟气或煤气中的HCl或HF气体，达到清洁排放和防止燃烧设备腐蚀的目的。

Claims (9)

1.脱除烟气或煤气中酸性气体的高效方法与装置，其特征在于：采用碱性Al(OH)3或Fe(OH)3作为脱酸剂脱除烟气或煤气中的HCl或HF气体，脱酸剂不会与烟气或煤气中的CO2发生副反应；
脱除烟气或煤气中酸性气体的高效方法与装置，其特征还在于：包括耐酸降温装置、耐酸布袋除尘系统、一级脱酸系统、二级脱酸系统、引风机；
所述耐酸降温装置、耐酸布袋除尘系统、一级脱酸系统、二级脱酸系统、引风机依次通过烟气或煤气管道串联连接。
2.如权利要求1所述的酸性气体脱除装置，其特征在于：所述耐酸降温装置由水冷、空冷装置或者换热器组成；由所述酸性气体源排放的烟气或煤气进入耐酸降温装置。
3.如权利要求1所述的酸性气体脱除装置，其特征在于：所述耐酸布袋除尘系统通过烟气或煤气管道与耐酸降温装置相连；所述耐酸布袋除尘器与灰斗相连，将过滤出的粉尘送入灰斗。
4.如权利要求1所述的酸性气体脱除装置，其特征在于：所述一级脱酸系统由一级脱酸填料塔、耐酸泵、水液池、富液处理装置组成；由所述耐酸布袋除尘器排出的烟气或煤气通过管道进入一级脱酸填料塔，在该填料塔内通过水液吸收实现粗脱酸。
5.如权利要求4所述的酸性气体脱除装置，其特征在于：所述一级脱酸填料塔、耐酸泵、水液池、富液处理装置通过循环管路依次连接构成一循环系统，在该循环系统内有水液循环；所述水液池还与富液处理装置相连，在富液处理装置中通过加入碱性溶液处理富液。
6.如权利要求1所述的酸性气体脱除装置，其特征在于：所述二级脱酸系统由二级脱酸反应器、再生装置、氨水池、氨水泵和储液池组成。
7.如权利要求6所述的二级脱酸系统，其特征在于：所述二级脱酸反应器由二级脱酸固定床反应器或者二级脱酸液固反应器实现脱酸；所述二级脱酸固定床反应器由Al(OH)3或Fe(OH)3颗粒床组成；所述二级脱酸液固反应器由水液和Al(OH)3或Fe(OH)3颗粒形成液固反应器；由所述一级脱酸系统排出的烟气或煤气通过管道输送至二级脱酸系统，烟气或煤气中的HCl和HF与Al(OH)3或Fe(OH)3发生反应生成AlCl3、FeCl3、AlF3或FeF3以实现精脱酸。
8.如权利要求6所述的二级脱酸系统，其特征在于：当Al(OH)3或Fe(OH)3吸收酸性气体成为氯化物或氟化物后，在再生装置中采用氨水使Al(OH)3或Fe(OH)3再生。
9.如权利要求1所述的酸性气体脱除装置，其特征在于：所述引风机通过管道与二级脱酸反应器相连，将处理后的清洁烟气或煤气排出；清洁烟气通过烟囱排放，清洁煤气进入煤气管道用于燃烧或其它用途。 
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