CN103143223A - 烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法与装置，提供了一种烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法，该方法包括：（a）烟囱外排烟雾经一级洗尘之后，进入分离塔中，其中洗涤液沉降之后，从分离塔下段的出口排出，经水质处理净化、冷凝降温后，循环利用；（b）一级洗尘之后的烟气经烟气出口排出后进行二级洗尘，洗涤液在分离塔中段沉降后从分离塔中段的出口排出，经水质处理净化后，循环利用；（c）二级洗尘之后的烟气经气-液微旋流分离净化之后，外排至大气中。还提供了一种烟囱外排烟雾旋流净化处理的装置。

Description

烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法与装置

技术领域

本发明涉及用于烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法与装置，适用于石油、化工、火电、冶金等工业上需要对烟气进行净化处理的领域。

背景技术

在石油、化工、冶金、电厂等工业领域中，存在着严重的烟气污染问题。烟气中成分复杂，如石化行业烟气中含有高浓度的尘埃粒子、硫化物、氮化物以及各种重金属离子等污染成分，污染了周围大气的环境，并且焚烧之后的烟气经过急冷塔会产生大量雾滴，造成了水资源的严重浪费。

当前，关于烟囱外排烟雾的处理成为了行业的研究热点和难点之一。例如，石化行业废碱液含有中性油、有机酸及硫醇、硫酚等多种有机硫化物，具有强烈恶臭和较大的生物毒性。目前对于废碱液的处理主要从除臭、脱酚、降低碱度和COD（化学需氧量）入手，根据处理过程中是否对污染物质进行回收分为达标处理工艺和综合利用处理工艺两种。焚烧法是炼化中较常采用的达标处理工艺，该方法通过添加一定量助燃剂，在高温条件下将待处理对象中大部分有机污染物氧化分解，转化为无毒无害的产物（CO₂、H₂O等）。焚烧处理方法工艺简单，效果较好，且投资费用较低，但会产生大量的高温废碱液烟气，因此后续需要增加对废碱液烟气的净化处理。废碱液焚烧之后，烟气温度高达900℃，需要通过急冷塔进行降温处理。经过急冷罐之后，废碱液烟气温度降到了90℃左右。在此过程中，大量的急冷水转化为了水蒸气，同时由于烟气在急冷罐中的鼓泡作用也产生了大量雾滴。这些雾滴随着气流，会被带出烟囱排入大气中。由于水蒸气和液相雾滴的存在，使得烟囱排出的尾气浓烟滚滚，并且浪费大量的急冷水。在实际生产过程中，需要不断地对急冷塔中的水给予补充，每小时需要增加约40吨的水。

从急冷塔塔顶出来的烟气在烟囱下部需要经过两级的喷雾洗涤，以去除烟气中的微细固体颗粒，经过处理后的烟气直接排入大气中，在喷雾洗涤阶段烟道气温度从90℃降至75℃，同时损失大量的洗涤用水，在工业装置中每小时需要补充约10吨的新鲜洗涤用水。这些烟道气中含有大量的雾滴，排出之后颜色极深，烟气滚滚，造成一种“人造云朵”的不良景象，很不符合现代环保理念。该项技术难题也成为了当前环保领域研究的热点，亟待解决。因此，国内外很多科研院所、高校与企业展开了卓有成效的联合研究。

CN02113073.6公开了一种湿织丝网除沫器，主要由丝网、格栅组成丝网块和固定丝网块的支撑装置构成，丝网为混织丝网，混织丝网由金属丝和非金属丝组成。该丝网除沫器对于气液介质雾滴的捕获虽效果明显，但是捕集的精度较低，仅能滤除悬浮于气流中的较大液沫，而对于那些粒径在5μm以下的雾滴却无能为力。

另有，CN2305241Y公开了波形丝网除沫器，它主要由丝网格栅、丝网经模压后组合成的波形丝网块组成，可使除沫器除下的液体迅速汇流到波形丝网块的底谷集中，形成大液滴后下滴。这样就形成了气走气路、液走液路的分流方式，减少了二次夹带；增加了除沫液量以及除沫面积。但同时也存在两个问题：一是压降较高，能耗大；二是在气体中固态或者液态颗粒含量高的情况下，丝网极易堵塞，缩短了连续运转周期。

迄今为止，本领域尚未开发出能够解决现有技术中存在的上述问题的新颖、高效、适合长周期运转的方法与装置，该方法与装置能够有效地实现液体的回收再利用，防止烟囱外排烟雾对周围环境的污染，解决困扰企业多年的难题。

发明内容

本发明提供了一种新颖的烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法与装置，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法，该方法包括：

（a）烟囱外排烟雾经一级洗尘之后，进入分离塔中，其中洗涤液沉降之后，从分离塔下段的出口排出，经水质处理净化、冷凝降温后，循环利用；

（b）一级洗尘之后的烟气经分离塔的烟气出口排出后进行二级洗尘，之后再进入分离塔中，其中洗涤液在分离塔中段沉降后从分离塔中段的出口排出，经水质处理净化后，循环利用；

（c）二级洗尘之后的烟气经气-液微旋流分离净化之后，外排至大气中。

在一个优选的实施方式中，烟囱外排烟雾经二级洗尘之后，烟气中含有的水分体积含量高达50-90%；二级洗尘之后的烟气经气-液微旋流分离净化之后，烟气的含水率降至5体积％。

在另一个优选的实施方式中，烟囱外排烟雾在分离塔内的温度为40-90℃，压力为0.001-0.005MPa；烟囱外排烟雾中含有污染物质。

在另一个优选的实施方式中，二级洗尘之后的烟气经气-液微旋流分离净化之后，其雾滴含量降至20ppm或更低，烟气中含有的污染物质被捕集。

另一方面，本发明提供了一种烟囱外排烟雾旋流净化处理的装置，该装置包括：

Ⅰ级文丘里洗涤器，用于对烟囱外排烟雾进行一级洗尘；

与Ⅰ级文丘里洗涤器连接的分离塔，用于沉降洗涤液，并将沉降之后的洗涤液从分离塔下段的出口排出；

与分离塔下段的出口连接的水质处理系统I，用于对排出的洗涤液进行水质处理净化、冷凝降温后循环利用；

与分离塔连接的Ⅱ级文丘里洗涤器，用于对从分离塔的烟气出口排出的一级洗尘之后的烟气进行二级洗尘；

与分离塔中段的出口连接的水质处理系统Ⅱ，用于对在分离塔中段沉降后从分离塔中段的出口排出的洗涤液进行水质处理净化后循环利用；

均布在分离塔上段内的气-液微旋流分离器，用于对二级洗尘之后的烟气进行气-液微旋流分离净化之后外排至大气中。

在一个优选的实施方式中，该装置还包括位于分离塔顶端的烟囱，用于将气-液微旋流分离净化之后的烟气外排至大气中。

在另一个优选的实施方式中，所述气-液微旋流分离器以并联方式均布在分离塔上段通道中，其数量由烟囱外排烟雾量决定。

在另一个优选的实施方式中，所述气-液微旋流分离器连接的锥形管板为下凹型或者上突型式，由塔内空间决定。

在另一个优选的实施方式中，所述气-液微旋流分离器在锥形管板上是同心圆布置，或者为方形或正三角形布置。

在另一个优选的实施方式中，所述气-液微旋流分离器的分离精度为3μm，压降低于15mm水柱，分离效率高达99%。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方式的烟囱外排烟雾旋流净化处理流程的示意图。

具体实施方式

本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，分离塔上段内安装的丝网除沫器使用效果较差，致使从烟囱排出的烟气中仍然含有大量的雾滴，烟雾滚滚，浪费了大量的水资源，污染了周围的环境；基于此，发明人设计了在分离塔上段（烟囱下部）通道内置一层或多层多管并联式气-液微旋流分离器，将烟气所夹带的雾滴以及所含的污染物质捕集下来，水分经净化处理后重新循环利用，净化后的烟气再外排至大气中；这样便解决了上述问题，不仅实现了节水防污的目的，而且在较低的能耗下，实现了分离设备的长周期稳定运行。基于上述发现，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：

1、烟囱外排烟雾经Ⅰ级文丘里洗涤器洗尘之后，进入分离塔中，洗涤液沉降之后，在分离塔下段依次经出口、水质处理系统净化、冷凝器降温后，循环利用；

2、一级洗尘之后的烟气经烟气出口，进入Ⅱ级文丘里洗涤器进行二级洗尘，洗涤液在分离塔中段沉降后，再依次经出口、水质处理系统净化后，循环利用；

3、经二级洗尘之后的烟气中，夹带着大量的雾滴以及污染物离子，经气-液微旋流分离器旋流净化之后，经由烟囱外排至大气中。

在本发明的第一方面，提供了一种烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法，该方法包括：

烟囱外排烟雾经Ⅰ级文丘里洗涤器洗尘之后，进入分离塔中，洗涤液沉降之后，在分离塔下段依次经出口、水质处理系统净化、冷凝器降温后，循环利用；

一级洗尘之后的烟气经烟气出口，进入Ⅱ级文丘里洗涤器进行二级洗尘，洗涤液在分离塔中段沉降后，再依次经出口、水质处理系统净化后，循环利用；

经二级洗尘之后的烟气中，夹带着大量的雾滴以及污染物离子，经气-液微旋流分离器旋流净化之后，经由烟囱外排至大气中。

在本发明中，烟囱外排烟雾经急冷塔以及二级文丘里洗尘之后，烟气中含有的水分体积含量高达50-90%；二级洗尘之后的烟气经气-液微旋流分离净化之后，烟气的含水率降至5体积％。

在本发明中，烟囱外排烟雾在分离塔内的温度为40-90℃，压力为0.001-0.005MPa，外排烟雾中含有硫离子、氮离子、重金属离子等污染物质。

在本发明中，在分离塔上段内均布一层气-液微旋流分离器，其数量由烟囱外排烟雾量决定。

在本发明中，经二级洗尘之后的烟气经微旋流净化处理后，其雾滴含量降至20ppm以内，烟气中含有的硫离子、氮离子、重金属离子等污染物质被有效捕集下来，回收了大量的水资源，减轻了对大气的污染。

在本发明的第二方面，提供了一种烟囱外排烟雾旋流净化处理的装置，该装置包括：

Ⅰ级文丘里洗涤器、分离塔、水质处理系统I、水质处理系统II、Ⅱ级文丘里洗涤器和烟囱，其中，所述分离塔包括下段、中段和上段，下段和中段用于烟气中洗涤液的沉降，上段通道中均布气-液微旋流分离器。

在本发明中，烟囱外排烟雾的净化处理主要包含用于Ⅰ、Ⅱ级文丘里洗涤器中的烟气洗尘，以及用于并联式气-液微旋流分离器中的烟气旋流脱液。

在本发明中，所用的气-液微旋流分离器均布在分离塔上段通道中，其连接的锥形管板可以为下凹型或者上突型式，由塔内空间决定。

在本发明中，所用的气-液微旋流分离器在锥形管板上可以是同心圆布置，也可以为方形或正三角形布置。

在本发明中，烟气脱液所用的气-液微旋流分离器的分离精度为3μm，压降低于15mm水柱，分离效率高达99%。

以下参看附图。

图1是根据本发明一个实施方式的烟囱外排烟雾旋流净化处理流程的示意图。如图1所示，焚烧烟气与新鲜洗涤水一同进入Ⅰ级文丘里洗涤器1进行一级洗尘，之后进入分离塔2中，在其中洗涤液沉降之后，从分离塔2下段的出口排出，经水质处理系统I3净化、冷凝降温后，循环利用；一级洗尘之后的烟气经分离塔2的烟气出口4排出后，与新鲜洗涤水一同进入II级文丘里洗涤器6进行二级洗尘，之后再进入分离塔2中，在其中洗涤液在分离塔2中段沉降后，从分离塔2中段的出口排出，经水质处理II5净化后，循环利用；二级洗尘之后的烟气进入置于分离塔2上端内的气-液微旋流分离器7净化之后，经烟囱8外排至大气中。

本发明的主要优点在于：

本发明的方法和装置对烟气中夹带的以水相为主的雾滴进行了有效的收集，所收集的水资源经过水质处理后循环利用，净化后的烟气则外排至大气中，有效地实现了液体的回收再利用；使外排烟气的雾滴含量降至20ppm以内，烟气中含有的硫离子、氮离子、重金属离子等也被有效捕集，为企业节省大量的水资源，消除了烟气外排过程中造成的浓烟滚滚现象，减轻了对大气环境的污染；适用于工业领域中外排废气的场合。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：某化学工业股份有限公司采用本申请的方法与装置

工艺流程：

下表1为工作参数表，下表2为气-液分离系统设备设计参数，其烟囱、分离塔设备一体化装置改造为如图1所示。

表1：废碱液烟气成分表

废碱液是工业原料生产过程中产生的一种高浓度难降解废水，其成分复杂，含有高浓度硫化物、杂酚等难降解有机物以及碱洗过程中带入的部分油类物质，其COD高达几十万mg/l。焚烧法是处理废碱液的一种较常见的方法，该方法通过添加一定助燃剂，在高温条件下将其中大部分有机污染物氧化分解，并转化为其他无毒无害的产物。焚烧过程中产生的烟气温度高达900℃，经过急冷塔进行降温处理之后，温度降到了91℃左右。在此过程中，产生了大量的水蒸气以及由此产生的大量雾滴。其烟气成分中，水成分经检测占到了64.5%，夹带的尘埃量也高达3860-4120mg/Nm³。另外，经焚烧、急冷之后，烟气中也存在着很多硫化物、氮化物、重金属离子等成分，需要对其净化处理后，方可排至大气中。

为此，采用了本申请的方法与装置对废碱液烟气进行了相应分离与净化。首先对废碱液烟气进行一、二级文丘里洗涤，除去其中所夹带的尘埃颗粒、硫化物、氮化物等，另在分离塔上段设置一层或多层气-液微旋流分离器，捕集烟气中所夹带的水成分以及包含在其中的重金属离子等。根据废碱液烟气处理量以及分离塔内操作参数，拟选用上海华畅环保设备发展有限公司开发的HL/G75型气-液微旋流分离器。经核算，需要在分离塔上段布置2200根旋流分离器。另依据分离塔内空间大小，发现需要将微旋流分离器布置在锥形管板上，本装置采用下凹型锥形管板，其设备主要参数见下表2所示。

表2气-液分离系统设备主要参数表

项目

层数

旋流管数

布置方式

压降

分离精度

分离效率

参数

1

2200

同心圆型式

＜150Pa

3μm

95%

效果：

该装置运行之后，烟囱的外排气不再呈现浓烟滚滚的现象。在烟囱排气口对外排气进行了连续的采样分析，其水成分含量降到了5%以下，重金属离子含量也微乎其微，粉尘含量经过了二次的文丘里洗涤，也降到了20mg/Nm³以内，大大减轻了烟囱外排烟气对大气环境的不良影响。回收的水资源经过净化处理达标后，继续做文丘里洗涤液循环利用。其用于烟气洗涤的水部分来自新鲜水溶液，装置经过改造之后，新鲜水溶液补给量由之前的50t/h也降到了现在的2t/h以内。外排烟气中雾滴含量降至16.5ppm，水资源回收率达到了95%以上，单台烟气处理系统每年可为企业节省水资源高达6.0×10⁴吨，为企业节省了一笔不小的开支。因此，该实施例为本申请所述的方法与装置在工业上的应用起到了极大的推广价值。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种烟囱外排烟雾旋流净化处理的方法，该方法包括：

（a）烟囱外排烟雾经一级洗尘之后，进入分离塔中，其中洗涤液沉降之后，从分离塔下段的出口排出，经水质处理净化、冷凝降温后，循环利用；

（b）一级洗尘之后的烟气经分离塔的烟气出口排出后进行二级洗尘，之后再进入分离塔中，其中洗涤液在分离塔中段沉降后从分离塔中段的出口排出，经水质处理净化后，循环利用；

（c）二级洗尘之后的烟气经气-液微旋流分离净化之后，外排至大气中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，烟囱外排烟雾经二级洗尘之后，烟气中含有的水分体积含量高达50-90%；二级洗尘之后的烟气经气-液微旋流分离净化之后，烟气的含水率降至5体积％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，烟囱外排烟雾在分离塔内的温度为40-90℃，压力为0.001-0.005MPa；烟囱外排烟雾中含有污染物质。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，二级洗尘之后的烟气经气-液微旋流分离净化之后，其雾滴含量降至20ppm或更低，烟气中含有的污染物质被捕集。

5.一种烟囱外排烟雾旋流净化处理的装置，该装置包括：

Ⅰ级文丘里洗涤器（1），用于对烟囱外排烟雾进行一级洗尘；

与Ⅰ级文丘里洗涤器（1）连接的分离塔（2），用于沉降洗涤液，并将沉降之后的洗涤液从分离塔下段的出口排出；

与分离塔（2）下段的出口连接的水质处理系统I（3），用于对排出的洗涤液进行水质处理净化、冷凝降温后循环利用；

与分离塔（2）连接的Ⅱ级文丘里洗涤器（6），用于对从分离塔（2）的烟气出口（4）排出的一级洗尘之后的烟气进行二级洗尘；

与分离塔（2）中段的出口连接的水质处理系统Ⅱ（5），用于对在分离塔中段沉降后从分离塔（2）中段的出口排出的洗涤液进行水质处理净化后循环利用；

均布在分离塔（2）上段内的气-液微旋流分离器（7），用于对二级洗尘之后的烟气进行气-液微旋流分离净化之后外排至大气中。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括位于分离塔（2）顶端的烟囱（8），用于将气-液微旋流分离净化之后的烟气外排至大气中。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述气-液微旋流分离器（7）以并联方式均布在分离塔（2）上段通道中，其数量由烟囱外排烟雾量决定。

8.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述气-液微旋流分离器（7）连接的锥形管板为下凹型或者上突型式，由塔内空间决定。

9.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述气-液微旋流分离器（7）在锥形管板上是同心圆布置，或者为方形或正三角形布置。

10.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述气-液微旋流分离器（7）的分离精度为3μm，压降低于15mm水柱，分离效率高达99%。