CN103537169B - 用于吸附气体中各成分的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于吸附气体中各成分的设备和方法。在用于吸附气体中，尤其是烟气中的各成分，如有害物质或可回收物质的设备（1）中，吸附溶液（5）在吸附室（3）中与气体接触，其中，吸附溶液（5）通过喷嘴（8、8a、8b）来带入吸附室（3）中。吸附室（3）在此在气体入口（6）上方具有气体分布平面（7），通过该气体分布平面在输送的气流中引起紊流。根据本发明，气体分布平面（7）具有喷嘴（8、8a、8b），吸附溶液（5）通过这些喷嘴输送。一种用于吸附气体中的有害物质和可回收物质的方法也形成了本发明的主题。

Description

用于吸附气体中各成分的设备和方法
技术领域
一种用于吸附气体中各成分（例如有害物质或可回收物质）的设备形成了本发明的主题，在该设备中，吸附溶液在吸附室内与气体接触。吸附溶液在此通过喷嘴来带入吸附室中，其中，吸附室在气体的输入口上方具有气体分布平面，通过该气体分布平面在所输送的气流中引起紊流或涡流。
本发明也涉及一种用于吸附气体中有害物质的方法。
背景技术
在许多工业过程中，尤其在燃烧过程中，产生了废气或废空气，它们含有酸性成分，如二氧化硫（SO2）、盐酸（HCl），氟化氢（HF）和/或氧化氮（NO、NO2），这些酸性成分由于它们对生态系统的危害性而被称为有害物质，所述废气或废空气或也含有可回收物质，例如金属氧化物，它们通过所述处理过程而置于气态状态下。
因此为了保护环境，公布了针对废气中物质的允许的极限值的法规。为了能够遵守这些极限值，在很多情况下都需要对废气进行清洁。
由现有技术公知各种用于所谓的湿式废气处理的技术，这些技术已使用在工业中。在使用在发电厂领域的这些方法中，为了分离有害物质（SO2、HCl、HF）而使用吸附溶液。在此大多涉及钙吸附剂（石灰石、煅石灰、氢氧化钙）。这些钙化合物与水混合，之后作为悬浮液存在并且在吸附室内与烟气中的酸性气体接触，从而可以发生有害物质从气相到液相的吸附。被吸附到液相中的酸性有害物质之后经溶解以离子形式存在，并且与钙吸附剂的溶解在悬浮液中的钙离子反应。
由此获得的反应产物可以根据进一步的过程控制保持溶解在悬浮液中，在相应的过饱和的情形中结晶，并且最后甚至以固体形态析出。来自发电厂部门的废气中的主要有害物质，尤其是在燃烧石油和煤的燃烧过程中，为二氧化硫SO2。
在所谓的烟气脱硫设备中，SO2用前述方法被从烟气中分离，其中，主要使用形式为石灰石悬浮液的石灰石作为吸附溶液。在这些设备中，从被吸附的二氧化硫SO2和在悬浮液中溶解的石灰石中产生了在氧化和结晶过程之后可利用的生石膏（CaSO4·2H2O）。
由现有技术公知如下，将用于烟气脱硫的吸附室实施成形式为滴柱的喷射塔。在这个喷射塔中，石灰石悬浮液通过多个通常水平布置的、具有喷嘴的喷射平面，在垂直烟气穿流的机构中喷射。从喷嘴出来的石灰石悬浮液滴与流动的烟气接触并且产生了热量和物质运输过程。这些设备通常也在气体入口上方具有气体分布平面（例如REA-Plus平面或托盘（Tray）），一方面，通过该气体分布平面使输送的气体均匀化，并且另一方面，通过该气体分布平面产生了多紊流的悬浮液区域（液体层）。气体分布平面例如由多个相互连接的管构成。
包含在烟气中的二氧化硫SO2通过吸附来溶解在悬浮液滴中并且因此与同样已溶解的钙离子（Ca++）通过中间阶段反应成为亚硫酸钙并且在通过在液滴中溶解存在的氧气在进一步氧化之后成为硫酸钙。
悬浮液滴向下落且沿其路径连续地吸收二氧化硫。在接触机构的下部区域中，这些悬浮液滴在所谓的槽中被收集并且为了提高接触时间而通过循环系统重新经由喷射平面与烟气接触。
通过相应的调节和控制回路，连续地将石灰石悬浮液、过程水（液滴的蒸发损失）以及氧化空气按计量输送给吸附室，以及从槽中取出悬浮液，从而出现了一种稳定的状态。从槽中取出的悬浮液通常被输送给连接在后面的脱水装置以获取生石膏。
借助喷射塔进行所述烟气洗涤的缺点在于，为了具有20-40m高的塔的设备所需的尺寸和较高的能耗。
在其他如在US6,051,055中描述的实施方案中，吸附溶液通过向上取向的喷嘴被喷射到吸附室内。在吸附室内除了喷嘴外不存在任何其他导致气流均匀化的配件。
作为对此的备选，由WO2010/006848公知了一种设备，在该设备中，气体在第一阶段作为分散相导引通过悬浮液层并且在第二阶段作为连续相导引，悬浮液作为分散相被喷射到该设备中，并且其中，这两个阶段在单个洗涤塔中在结构上被统一。在此通过将这两种方法组合在一个共同的接触机构中而利用了滴柱和气泡柱的优势。
在这种设备中，缺点在于，第一阶段的悬浮液输送通过单独的悬浮液分布平面完成，该悬浮液分布平面提高了接触机构的总结构高度。由于悬浮液分布平面的结构高度，通过使用子结构和单独的用于第一阶段的喷射平面而产生了在能量需求和材料需求上的缺点。
发明内容
本发明所基于的任务在于改善所述方法。
该任务用一种用于吸附气体中的各成分（如有害物质或可回收物质）的设备解决，在该设备中，气体分布平面具有喷嘴，吸附溶液通过这些喷嘴输送。也就是说根据本发明的设备具有气体分布平面，其具有集成的悬浮液输送装置。气体分布平面因此具有这样的功能，即，分布和均匀化所输送的气体、构造有紊流的吸附区域并且输送吸附溶液。
本发明的优势在于需要很小的、对于吸附液的循环是必需的泵送压差。一方面，一个较小的喷嘴预压（0.2至0.4bar；比较标准喷嘴0.5至1bar）就足够将吸附溶液带入，不过大部分的节能都由于泵必须克服的较小的测地学高度差而实现，这是因为吸附溶液的添加在气体分布平面（REA Plus平面）高度上进行。通过这种方案，总体上在不同的负荷情况下实现了良好的能量充分利用。
喷嘴优选构造成回弹式喷嘴（Pralldüse），由此可以在气体分布平面中精细地分布吸附溶液。
喷嘴在此优选向上取向，也就是说沿着气体的流动方向。
在设备的一种实施形式中，从气体分布平面出来的吸附溶液也可以额外通过其他向下取向的喷嘴被喷射，由此在气体分布平面下方创造了一种额外的骤冷效应。
有利的是，在气体分布平面上方布置着一个或多个喷射平面，吸附溶液同样通过这些喷射平面来带入吸附室中。由此进一步提高了设备的清洁效率。
气体分布平面例如由一个承载结构或通过多个自承载式的管形成，其中，喷嘴被布置在这些管上并且吸附溶液可以通过这些管来输送。
在管中可以布置各一个挤压心轴，挤压心轴的横截面沿着吸附溶液的流动方向变大。由此实现了悬浮液通过喷嘴均匀地分布到分布平面上。
通过挤压心轴也可以为了清洁该设备而输送喷水。
本发明也涉及一种用于吸附气体中的有害物质的方法，在该方法中，吸附溶液在吸附室内与气体接触，其中，所输送的气体通过气体分布平面而被分布和搅动。根据本发明，吸附溶液被输送给气体分布平面并且通过喷嘴来带入吸附室中。
附图说明
接下来借助附图来描述本发明。其中：
图1示出根据本发明的设备的示例性实施方案；
图2a示出气体分布平面的俯视图；
图2b示出气体分布平面的一个片段；
图3示出穿过气体分布平面的管的纵剖面图，带有挤压心轴；
图4示出用于输送吸附溶液的回弹式喷嘴；
图5示出回弹式喷嘴的另一种实施形式；
各图中相同的附图标记分别表示相同的特征。
具体实施方式
图1示出了穿过根据本发明的烟气清洁设备1的横截面图。在此，烟气穿过气体入口6流入柱体形的吸附室3中并且转向为垂直的上升流。烟气从下往上穿流吸附室3并且通过烟气出口2离开这个吸附室。气体分布平面7直接位于气体入口6上方。气体分布平面7由多个单独的管11构成，这些管通过连接管18或连接元件相互连接。通过气体分布平面7，烟气在吸附室3内部被更为均匀地分布并且此外由此在烟气中引起紊流，紊流导致气体与吸附溶液5的更为深入的混合。烟气分布装置7通过容器壁16承载。
气体分布装置7的管11具有喷嘴8，吸附溶液5通过这些喷嘴来带入吸附室3中。喷嘴8在此被实施成向上取向的回弹式喷嘴8a。此外，此处也设置有另一些向下取向的回弹式喷嘴8b，吸附溶液5同样通过这些喷嘴喷入。
在吸附室3的上部区域中，同样有吸附溶液5通过喷射平面4的喷嘴带入，吸附溶液以液滴形式与烟气接触。
洗涤槽13处在气体入口6下方。通过搅拌器9防止固体微粒在洗涤槽13中的沉淀，搅拌器此外还确保充分的混合。通过单独的氧化空气输送装置19来确保氧化。为了将整个洗涤系统保持在稳定的运行中，通过管路10输送新鲜的石灰石悬浮液（吸附溶液）并且相应的悬浮液流12为了获得生石膏而被从洗涤系统中提取出来。
再分散板17直接布置在气体入口6上方。这块板17捕集从上面来的吸附溶液5并且将其作为幕帘导入到洗涤槽13中。所输送的气体在进入吸附室3时横穿这个幕帘并且在此被冷却。
在图2a中示出了气体分布平面7的俯视图。气体分布平面7在此由多根管11构成，这些管通过连接管18或连接元件相互连接。也就是说在此涉及一种栅架形的结构，气体通过这种结构被搅动和均匀化。气体分布平面在专业领域内也被称为REA-Plus平面。
吸附溶液5也通过管11输送并且通过向上取向的回弹式喷嘴8a分布。
图2b示出了气体分布平面7的一个片段，其中，在此与图2a相反的是，连接管18平行于管11布置。在管11中布置有挤压心轴14，喷水15可以通过该挤压心轴输送。
图3中示出了穿过气体分布平面7的管11的剖面图。在此挤压心轴14被清楚地识别出，它的横截面沿吸附溶液5的流动方向20变宽并且促成了溶液到回弹式喷嘴8a、8b的输送的均匀化。回弹式喷嘴8b在此向下与气体的流动方向相反地取向。通过喷水输送15可以清洁管11。
图4示出了一种可能的回弹式喷嘴8a、8b的实施例，此时，在喷口21上方有一块回弹板22，吸附溶液5通过该回弹板发生转向。如在图5中所示那样，回弹锥体23也可以取代回弹板22而被使用。

Claims (9)

1.一种用于吸附气体中的各成分的设备(1)，在所述设备中，吸附溶液(5)在吸附室(3)中与气体接触，其中，吸附溶液(5)通过喷嘴(8、8a、8b)来带入所述吸附室(3)中，并且其中，所述吸附室(3)在气体的气体入口(6)上方具有气体分布平面(7)，通过所述气体分布平面在输送的气流中引起紊流，
其特征在于，所述气体分布平面(7)具有喷嘴(8、8a、8b)，吸附溶液(5)通过这些喷嘴输送，
所述气体分布平面(7)由多根管(11)形成，其中，所述喷嘴(8、8a、8b)布置在这些管(11)上且吸附溶液(5)能通过这些管(11)输送给所述吸附室(3)，并且
在所述管(11)中布置有各一个挤压心轴(14)，所述挤压心轴的横截面沿吸附溶液(5)的流动方向(20)变大。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述气体分布平面(7)的喷嘴(8、8a、8b)至少部分构造成回弹式喷嘴(8a、8b)。
3.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述喷嘴(8、8a、8b)向上，也就是说沿气体的流动方向取向。
4.按权利要求3所述的设备，其特征在于，设置有另一些喷嘴(8b)，它们向下，也就是说与气体的流动方向相反地取向。
5.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述气体分布平面(7)上方布置有至少一个喷射平面(4)，通过所述喷射平面同样有吸附溶液(5)被带入所述吸附室(3)中。
6.按权利要求1所述的设备，其特征在于，能通过所述挤压心轴(14)输送喷水(15)。
7.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述吸附气体中的所述成分是有害物质或可回收物质。
8.一种用于吸附气体中的各成分的方法，在所述方法中，吸附溶液(5)在吸附室(3)内与气体接触，其中，所输送的气体通过气体分布平面(7)来分布和搅动，
其特征在于，吸附溶液(5)被输送给所述气体分布平面(7)并且通过喷嘴(8、8a、8b)来带入吸附室(3)中，
所述气体分布平面(7)由多根管(11)形成，其中，所述喷嘴(8、8a、8b)布置在这些管(11)上且吸附溶液(5)能通过这些管(11)输送给所述吸附室(3)，并且
在所述管(11)中布置有各一个挤压心轴(14)，所述挤压心轴的横截面沿吸附溶液(5)的流动方向(20)变大。
9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，所述吸附气体中的所述成分是有害物质或可回收物质。
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