CN103055693B - 烟气净化塔及其烟气净化方法 - Google Patents
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Abstract
一种烟气净化塔，包括净化塔壳体、烟气进口和烟气出口，烟气进口设于净化塔壳体下部，烟气出口设于净化塔壳体顶部，所述净化塔壳体内部上下分别设有净化剂粉反应区和净化剂溶液反应区；净化剂粉反应区内安装有布粉器，并设有至少一个与净化塔壳体连接的净化剂粉进口；净化剂溶液反应区内间隔分布有穿流筛板和降液管，穿流筛板上方设有一个与净化塔壳体连接的净化剂溶液进口。本发明的烟气净化塔投资省、运行费用低、烟气净化效果好、烟气处理的氯化钙液体可综合利用。本发明直接接入烟道即可有效工作，易于推广，有利于对现有烟气处理系统进行改造。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金清洁生产技术领域，特别是石煤提钒企业焙烧所使用的烟气净化设备，以及采用该设备的烟气净化方法。
背景技术
钒是重要的战略资源，钒以微合金化元素加入金属如钢中，可以提高钢材的强度，硬度和耐磨性，是发展新型微合金化钢材必不可少的元素之一，随着钒在冶金、化工、新能源等领域的广泛应用，开发含钒石煤矿产资源具有极大的经济和社会意义。
传统提钒工艺中，因为钒在矿石中赋存状况决定焙烧过程中必须添加一定量的氯化钠作为焙烧添加剂，致使焙烧烟气中含有氯气、氯化氢等有毒气体，烟气直接排放会严重污染环境。现行的烟气处理方法是用氢氧化钠水溶液喷淋烟气，起到除氯作用。但这种方法处理烟气费用高，生产每吨五氧化二钒所需费用近万元，且反应生成的盐和亚盐渣难以再利用，形成了新的污染源。
发明内容
本发明提供一种烟气净化塔及其烟气净化方法，要解决现有石煤提钒焙烧烟气处理设备运行成本高、有毒气体处理效果不好，反应生成的废渣无法再利用的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种烟气净化塔，包括净化塔壳体、烟气进口和烟气出口，烟气进口设于净化塔壳体下部，烟气出口设于净化塔壳体顶部；
所述净化塔壳体内部上下分别设有净化剂粉反应区和净化剂溶液反应区；
所述净化剂粉反应区中心位置安装有布粉器，布粉器主体为圆筒状，其上部设有至少一个与净化塔壳体连接的净化剂粉进口，其四周分布有净化剂粉喷嘴；
所述净化剂溶液反应区内间隔分布有穿流筛板和降液管，穿流筛板上方设有一个与净化塔壳体连接的净化剂溶液进口，降液管设于与净化剂溶液进口相对处，以及穿流筛板边缘处，各降液管上下交错布置；
所述净化塔壳体底部设有净化剂溶液池，净化剂溶液池底部连接排液管，排液管在净化塔外侧依次设有压力泵和阀门四，排液管还经压力泵与净化剂溶液循环管下端连接，净化剂溶液循环管上端一侧与净化剂溶液进口连接，净化剂溶液进口上设有阀门二，净化剂溶液循环管上端另一侧与进水口连接，进水口上设有阀门三，净化剂溶液循环管上端向上与喷洗管连接，喷洗管上设有阀门一，喷洗管的出水口设于布粉器内上部。
所述布粉器底部由布粉器下支架与净化塔壳体内壁固定，顶部由布粉器上支架与净化塔壳体内壁固定。
所述喷洗管的出水口设于净化剂粉进口下方。
所述降液管上端高于穿流筛板边缘，下端与下方的穿流筛板留有间距。
所述净化剂粉是由碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙中至少一种粉碎成的粉末。
所述净化剂溶液是由在净化剂粉反应区未参与反应的净化剂粉逐步落到净化剂溶液池后，与池中存放的水混合成的溶液。
所述净化剂粉的粉末直径小于100微米。
这种烟气净化塔的烟气净化方法，有如下步骤：
步骤1：烟气通过烟气进口进入净化塔内；
步骤2：将净化剂粉用喷粉机自净化剂粉进口送入布粉器，经净化粉喷嘴喷入净化塔上部；
步骤3：净化剂粉在净化塔上部的净化剂粉反应区与烟气接触并发生化学反应，净化烟气中的二氧化硫、氯化氢、氯气等有害气体反应生成的液体流入净化塔底部的净化剂溶液池，在净化剂粉反应区未参与反应的净化剂粉逐步落到净化剂溶液池；
步骤4：关闭阀门一、阀门二、阀门四，打开阀门三，将水自进水口送到净化剂溶液池，水与落入池内的净化剂粉混合形成净化剂溶液；
步骤5：关闭阀门四、阀门三、阀门一，打开阀门二，用压力泵将净化剂溶液泵入降液管一，净化剂溶液再经过下方的穿流筛板和降液管，流入净化剂溶液池，同时与从烟气进口进入净化塔的烟气接触并发生化学反应；
步骤6：通过观察窗观察布粉器，若发现有净化剂粉沉积在布粉器喷嘴上，则停止喷粉，关闭阀门二、阀门三、阀门四，打开阀门一，用压力泵将净化剂溶液经喷洗管送入布粉器，冲洗布粉器各喷嘴；
步骤7：待布粉器喷嘴冲洗干净后，恢复向净化塔内喷净化剂粉；
步骤8：当净化剂溶液池中的净化剂溶液含氯化钙接近饱和时，关闭阀门一、阀门二、阀门三，打开阀门四，用压力泵将溶液经排液管排出，送到暂存池待处理；
步骤9：经净化塔净化的烟气由烟气出口排出。
所述步骤9中经净化塔净化的烟气由烟气出口排入旋风除尘器，经除尘后，由烟囱排出进入大气，排出烟气符合GB26452-2011排放标准的要求。
所述步骤9中旋风除尘器收集的净化剂粉和烟气中的颗粒物作为净化剂回用。
本发明的有益效果如下：
本发明的烟气净化塔，烟气从塔底进入净化塔，依次经过净化剂溶剂反应区和净化剂粉剂反应区，与净化剂接触并发生化学反应，从而净化烟气，经净化的烟气由净化塔塔顶排出，接旋风除尘器除尘后，达到《钒工业污染物排放标准》（GB 26452-2011）经烟囱排出。
烟气净化剂粉用喷粉机自净化剂粉进口送入布粉器经喷嘴喷入净化塔内。烟气净化剂在净化塔内与由烟气进口进入塔内的烟气接触并发生化学反应，其主要化学反应式为：
CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2
CaCO3+2HCl = Ca(ClO)2+H2O+CO2
SO2+ H2O = H2SO3
CaCO3+ H2SO3 =CaSO3+ H2O+CO2
2CaSO3+ O2=2CaSO4
CaCl2和H2O通过穿流筛板上的孔流入净化剂溶液池。
净化剂溶液池中的液体由净化剂溶液进口泵入降液管，净化剂溶液经穿流筛板，降液管流入净化剂溶液池，循环使用，直至其中氯化钙接近饱和。
烟气由烟气进口进入塔内，穿过穿流筛板时与净化剂溶液接触，并发生化学反应，其主要反应式同上。
喷洗管可防止部分烟气净化剂粉在布粉器喷嘴上堆积，堵塞喷嘴。每工作一段时间，可停止喷粉，用喷洗管，向布粉器内喷射高压净化剂溶液，冲洗沉积在布粉器喷嘴上的净化剂粉，流入净化剂溶液池。
本发明所特别配制的净化剂粉末和净化剂溶液可以是碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙或者三者的混合物或任意两者的混合物。该净化剂具有成本低、反应效果好，净化液可回收利用的优点。
本发明的优点如下：
1、本烟气净化塔投资省、是传统烟气净化方法投资的50%，运行费用低，是传统方法运行费用的30%。
2、本发明烟气净化效果好，经本净化塔处理的烟气，接入旋风除尘器后，排出的烟气符合GB 26452-2011排放标准的要求。
3、本发明烟气处理的氯化钙液体可综合利用，可以蒸发水分后作工业干燥剂使用，也可以调整Ph值，生成硫酸钙用于建材，水可作焙烧矿球浸出剂使用。
4、本发明装置直接接入烟道即可有效工作，易于推广，有利于对现有烟气处理系统进行改造。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
附图标记：1-烟气出口、2-净化塔壳体、3-布粉器、4-布粉器上支架、5-净化剂粉进口，6-喷洗管，7-净化剂粉喷嘴组一，8-净化剂粉喷嘴组二，9-净化剂粉喷嘴组三、10-净化剂粉喷嘴组四、11-净化剂粉喷嘴组五、12-净化剂粉喷嘴组六、13-布粉器下支架，14-穿流筛板一、15-降液管二、16-穿流筛板二、17-穿流筛板三、18-降液管一、19-净化剂溶液进口、20-阀门一、21-阀门二、22-阀门三、23-进水口、24-烟气进口、25-降液管三、26-净化剂溶液池、27-净化剂溶液循环管、28-压力泵、29-阀门四、30-排液管、31-净化剂溶液反应区、32-净化剂粉反应区。
具体实施方式
实施例参见图1所示，这种烟气净化塔，包括净化塔壳体2、烟气进口24和烟气出口1，烟气进口24设于净化塔壳体2下部，烟气出口1设于净化塔壳体2顶部；所述净化塔壳体2内部上下分别设有净化剂粉反应区32和净化剂溶液反应区31。
所述净化剂粉反应区32中心位置安装有布粉器3，布粉器3底部由布粉器下支架13与净化塔壳体2内壁固定，顶部由布粉器上支架4与净化塔壳体2内壁固定。布粉器3主体为圆筒状，其上部设有至少一个与净化塔壳体2连接的净化剂粉进口5，其四周分布有净化剂粉喷嘴。净化剂粉喷嘴沿布粉器圆筒周边切线方向布置有喷嘴，竖向由上到下共六组，每组三个，同一组喷嘴，在同一圆周截面均匀布置（每个喷嘴与圆周相连的切点向圆心连线，其边线之间的夹角均为120°），分别为净化剂粉喷嘴组一7，净化剂粉喷嘴组二8，净化剂粉喷嘴组三9、净化剂粉喷嘴组四10、净化剂粉喷嘴组五11、净化剂粉喷嘴组六12。喷洗管6的出水口设于净化剂粉进口5下方。所述净化剂粉是由碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙中至少一种粉碎成的粉末。净化剂粉的粉末直径小于100微米。
所述净化剂溶液反应区31内间隔分布有穿流筛板和降液管，穿流筛板和降液管各有三个，分别为穿流筛板一14、穿流筛板二16、穿流筛板三17、降液管一18、降液管二15、降液管三25。穿流筛板一14上方设有一个与净化塔壳体2连接的净化剂溶液进口19，降液管一18设于与净化剂溶液进口19相对处，降液管二15、降液管三25分别设于穿流筛板一14、穿流筛板二16边缘处，各降液管上下交错布置。所述降液管上端高于穿流筛板边缘，下端与下方的穿流筛板留有间距。所述净化剂溶液是由在净化剂粉反应区32未参与反应的净化剂粉逐步落到净化剂溶液池26后，与池中存放的水混合成的溶液。
所述净化塔壳体2底部设有净化剂溶液池26，净化剂溶液池26底部连接排液管30，排液管30在净化塔外侧依次设有压力泵28和阀门四29，排液管30还经压力泵28与净化剂溶液循环管27下端连接，净化剂溶液循环管27上端一侧与净化剂溶液进口19连接，净化剂溶液进口19上设有阀门二21，净化剂溶液循环管27上端另一侧与进水口23连接，进水口23上设有阀门三22，净化剂溶液循环管27上端向上与喷洗管6连接，喷洗管6上设有阀门一20，喷洗管6的出水口设于布粉器3内上部。
这种烟气净化塔的烟气净化方法，有如下步骤：
步骤1：烟气通过烟气进口24进入净化塔内；
步骤2：将净化剂粉用喷粉机自净化剂粉进口5送入布粉器3，经净化粉喷嘴喷入净化塔上部；
步骤3：净化剂粉在净化塔上部的净化剂粉反应区32与烟气接触并发生化学反应，净化烟气中的二氧化硫、氯化氢、氯气等有害气体反应生成的液体流入净化塔底部的净化剂溶液池26，在净化剂粉反应区32未参与反应的净化剂粉逐步落到净化剂溶液池26；
步骤4：关闭阀门一20、阀门二21、阀门四29，打开阀门三22，将水自进水口23送到净化剂溶液池26，水与落入池内的净化剂粉混合形成净化剂溶液；
步骤5：关闭阀门四29、阀门三22、阀门一20，打开阀门二21，用压力泵28将净化剂溶液泵入降液管一18，净化剂溶液再经过下方的穿流筛板和降液管，流入净化剂溶液池26，同时与从烟气进口24进入净化塔的烟气接触并发生化学反应；
步骤6：通过观察窗观察布粉器3，若发现有净化剂粉沉积在布粉器喷嘴上，则停止喷粉，关闭阀门二21、阀门三22、阀门四29，打开阀门一20，用压力泵28将净化剂溶液经喷洗管6送入布粉器3，冲洗布粉器各喷嘴；
步骤7：待布粉器喷嘴冲洗干净后，恢复向净化塔内喷净化剂粉；
步骤8：当净化剂溶液池26中的净化剂溶液含氯化钙接近饱和时，关闭阀门一20、阀门二21、阀门三22、，打开阀门四29，用压力泵28将溶液经排液管30排出，送到暂存池待处理；
步骤9：经净化塔净化的烟气由烟气出口1排出。经净化塔净化的烟气由烟气出口1排入旋风除尘器，经除尘后，由烟囱排出进入大气，排出烟气符合GB26452-2011排放标准的要求。旋风除尘器收集的净化剂粉和烟气中的颗粒物作为净化剂回用。
Claims (10)
1.一种烟气净化塔，包括净化塔壳体（2）、烟气进口（24）和烟气出口（1），烟气进口（24）设于净化塔壳体（2）下部，烟气出口（1）设于净化塔壳体（2）顶部，其特征在于：
所述净化塔壳体（2）内部上下分别设有净化剂粉反应区（32）和净化剂溶液反应区（31）；
所述净化剂粉反应区（32）中心位置安装有布粉器（3），布粉器（3）主体为圆筒状，其上部设有至少一个与净化塔壳体（2）连接的净化剂粉进口（5），其周边分布有净化剂粉喷嘴；
所述净化剂溶液反应区（31）内间隔分布有穿流筛板和降液管，穿流筛板上方设有一个与净化塔壳体（2）连接的净化剂溶液进口（19），降液管设于与净化剂溶液进口（19）相对处，以及穿流筛板边缘处，各降液管上下交错布置；
所述净化塔壳体（2）底部设有净化剂溶液池（26），净化剂溶液池（26）底部连接排液管（30），排液管（30）在净化塔外侧依次设有压力泵（28）和阀门四（29），排液管（30）还经压力泵（28）与净化剂溶液循环管（27）下端连接，净化剂溶液循环管（27）上端一侧与净化剂溶液进口（19）连接，净化剂溶液进口（19）上设有阀门二（21），净化剂溶液循环管（27）上端另一侧与进水口（23）连接，进水口（23）上设有阀门三（22），净化剂溶液循环管（27）上端向上与喷洗管（6）连接，喷洗管（6）上设有阀门一（20），喷洗管（6）的出水口设于布粉器（3）内上部。
2.根据权利要求1所述的烟气净化塔，其特征在于：所述布粉器（3）底部由布粉器下支架（13）与净化塔壳体（2）内壁固定，顶部由布粉器上支架（4）与净化塔壳体（2）内壁固定。
3.根据权利要求1所述的烟气净化塔，其特征在于：所述喷洗管（6）的出水口设于净化剂粉进口（5）下方。
4.根据权利要求1所述的烟气净化塔，其特征在于：所述降液管上端高于穿流筛板边缘，下端与下方的穿流筛板留有间距。
5.根据权利要求1所述的烟气净化塔，其特征在于：所述净化剂粉是由碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙中至少一种粉碎成的粉末。
6.根据权利要求5所述的烟气净化塔，其特征在于：所述净化剂溶液是由在净化剂粉反应区（32）未参与反应的净化剂粉逐步落到净化剂溶液池（26）后，与池中存放的水混合成的溶液。
7.根据权利要求6所述的烟气净化塔，其特征在于：所述净化剂粉的粉末直径小于100微米。
8.一种采用权利要求1～7任意一项所述烟气净化塔的烟气净化方法，其特征在于有如下步骤：
步骤1：烟气通过烟气进口（24）进入净化塔内；
步骤2：将净化剂粉用喷粉机自净化剂粉进口（5）送入布粉器（3），经净化剂粉喷嘴喷入净化塔上部；
步骤3：净化剂粉在净化塔上部的净化剂粉反应区（32）与烟气接触并发生化学反应，净化烟气中的二氧化硫、氯化氢、氯气有害气体反应生成的液体流入净化塔底部的净化剂溶液池（26），在净化剂粉反应区（32）未参与反应的净化剂粉逐步落到净化剂溶液池（26）；
步骤4：关闭阀门一（20）、阀门二（21）、阀门四（29），打开阀门三（22），将水自进水口（23）送到净化剂溶液池（26），水与落入池内的净化剂粉混合形成净化剂溶液；
步骤5：关闭阀门四（29）、阀门三（22）、阀门一（20），打开阀门二（21），用压力泵（28）将净化剂溶液泵入降液管一（18），净化剂溶液再经过下方的穿流筛板和降液管，流入净化剂溶液池（26），同时与从烟气进口（24）进入净化塔的烟气接触并发生化学反应；
步骤6：通过观察窗观察布粉器（3），若发现有净化剂粉沉积在布粉器喷嘴上，则停止喷粉，关闭阀门二（21）、阀门三（22）、阀门四（29），打开阀门一（20），用压力泵（28）将净化剂溶液经喷洗管（6）送入布粉器（3），冲洗布粉器各喷嘴；
步骤7：待布粉器喷嘴冲洗干净后，恢复向净化塔内喷净化剂粉；
步骤8：当净化剂溶液池（26）中的净化剂溶液含氯化钙接近饱和时，关闭阀门一（20）、阀门二（21）、阀门三（22），打开阀门四（29），用压力泵（28）将溶液经排液管（30）排出，送到暂存池待处理；
步骤9：经净化塔净化的烟气由烟气出口（1）排出。
9.根据权利要求8所述的烟气净化方法，其特征在于：所述步骤9中经净化塔净化的烟气由烟气出口（1）排入旋风除尘器，经除尘后，由烟囱排出进入大气，排出烟气符合GB26452-2011排放标准的要求。
10.根据权利要求9所述的烟气净化塔的烟气净化方法，其特征在于：所述步骤9中旋风除尘器收集的净化剂粉和烟气中的颗粒物作为净化剂回用。
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