CN104136096B - 烟气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有也称为洗气塔、清洗塔或吸收塔的洗涤塔（10）的烟气净化装置。

Description

烟气净化装置

技术领域

本发明涉及一种带有也称为洗气塔、清洗塔或吸收塔的洗涤塔的烟气净化装置。

本发明特别得涉及一种气体净化装置以及用海水作为液体从烟气吸收不期望组分进行操作的相应洗涤塔。这就是为什么所述液体（液体）也被称为吸收剂。

背景技术

可来源于发电站的烟气通常在洗涤塔的下部被引入到洗涤塔—经由相应的入口—并且进一步向上被引导到烟气出口。沿着该路径通过洗涤塔，烟气与通常为逆流形式的所述流体吸收剂接触。相应地吸收剂在烟气入口上方（如在洗涤塔的上端）被引入到洗涤塔，因此将在烟气入口和吸收剂入口之间的部分限定为吸收区域，其表示所述液体和所述烟气的接触区域。

进一步已知的是将喷嘴布置在吸收区域的上端，通过该喷嘴流体吸收剂作为精细颗粒（滴）被喷洒到吸收区域内以提供与待净化的烟气反应的优选较大的反应表面。

吸收剂，也被称为洗涤流体，例如海水，可吸收和/或与烟气的各种组分/杂质化学地反应，如硫氧化物和二氧化碳。

在下文中，术语“新鲜液体”用于被引入到洗涤塔的流体吸收剂（pH值约7.5到8.5），而术语“用过的液体”表征在与烟气接触后的流体（pH值下降到约3 到4），至于下文提及的海水作为这种液体，应该理解的是，这只是合适液体的一个实施例，尽管是优选的。

如上所述的装置和洗涤塔从EP 0756 890 B1中已知。

从EP 0756 890 B1中进一步已知的是，在洗涤塔的下部或在洗涤塔的下方布置所谓的集水槽。用过的液体（海水）被收集在该集水槽中并在其停留于集水槽内的时间内被充气，然后在被重新定向到大海之前转移到更远（后）的沉淀槽内用于后续处理。

尽管上述类型的装置在过去的多年已经得到了验证，但是仍然存在改善工艺的连续需求，包括烟气的净化度和吸收剂在返回到大海之前的品质。

发明内容

本发明从以下的认知开始：

通常地，喷嘴布置成遍布所述洗涤塔的内截面，液体通过该喷嘴喷射到洗涤塔中。烟气被吹进相同的空间内，这样洗涤塔的或多或少全部的内容积可用作吸收区域。以下将进一步描述该实施例，尽管在本发明的含义内，术语喷嘴代表任何种类的装置，通过该装置液体可被分配在洗涤塔内。

此外：本发明并不局限于液体在该处被喷射的吸收器（如以下所述），而且也用于通过其他方法使流体吸收剂接触烟气的吸收器，如所谓的填充床。

在大多数情况下，烟气的入口布置在洗涤塔的一侧，因此在烟气被引导向上之前导致强的水平空气流分量。

相应地，向下运行的流体吸收剂至少部分地被所述强大的烟气流推动远离，主要地在洗涤塔的下端。

换句话说：虽然在吸收部分的上部，液体遍布于洗涤塔的内截面和容积或多或少地均匀地分布，烟气可使流体流特别地围绕烟气（未净化气体）入口并进一步向下地移动。这在类似的方式中确实如此，如果烟气入口不同地设计，例如相对于洗涤塔在圆周上。

由于这种流动特性，在现有技术装置中进入集水槽的用过的液体的浓度在集水槽的不同区域是不同的，且具体是任意的。换句话说：在集水槽内的用过的吸收剂的成分在集水槽的不同区域是不同的，并且是无法确定的。相应地，处理装置（例如充气装置）的效率是随即的并且目前为止并不总是令人满意。由于来自集水槽内不同区域的液体在离开集水槽之前已被不同地处理，同样在液体已经在集水槽内充气后也是如此，意味着液体的后处理装置相对于在液体（海水）被返回大海之前的液体质量是相当重要的。对于这种进一步处理步骤来说复杂的技术设备和额外成本是不利的。

这对于一种包括贯穿通过所述集水槽的通道的装置也是如此，通过该通道新鲜海水被引入到并与集水槽内的用过的吸收剂流体混合。

为了克服这个缺点，本发明请求保护一种带有洗涤塔的烟气净化装置，所述洗涤塔包括：

·烟气入口和烟气出口

·液体入口和液体出口，

·用于所述烟气和所述液体在所述烟气入口和所述液体入口之间的接触区域，

·在所述接触区域下方的所述液体的集水盆，其中

·所述集水盆配备有充气装置以及所述液体可渗透的底部或侧壁。

虽然集水盆放置在类似于根据现有技术装置的集水槽的装置内，但是现在它可完成许多不同的任务，因此改进了充气步骤。

已知的集水槽或者为

—离散的集水槽，充气的液体从其经由管道或类似设施被泵送到进一步的处理步骤，所述管道或类似设施从集水槽的壁部延伸，或者

—“运行通道”的一部分，新鲜海水穿过集水槽。

新的装置提供了带有充气装置的收集槽，其中该收集槽具有在所述槽内处理的所述液体可渗透的底部。换句话说：收集槽的底部（部分地或全部地）用作所述流体的流出区域。这允许实现液体在槽内或多或少地的均一致的垂直流动方向以及在这个范围内在所述槽的水平横截面上非常均匀的充气处理，与会产生任意水流的已知集水槽的第一替代方案相比提高了液体的均匀性和品质。

现有技术集水槽的第二替代方案具有以下缺点, 所添加的新鲜液体和已经存在于集水槽内遍布集水槽容积的用过的液体以及集水槽内的连续流的不规则分布。新的设计设置了收集槽的至少一个壁部是可渗透液体的，从而降低了流速并避免了所述液体的不希望流。

这些效果特别地通过根据至少一个以下结构来设计的底部或侧壁实现：穿孔板，具有流通开口的三维型面，球形填充等。所述液体可渗透的区域越大，所描述的效果可被最大化。最合适的实施例将整个底部设置为所述液体可渗透的或相应地所述槽的通过其该结构允许液体流动的整个壁部。

本发明明显地将液体可渗透的作为流出区域的屏障（壁、底部）与由一个开口、管子、通道等表征的已知装置区分开。换句话说，本发明提供了一种带有大量出口开口的明显更大的流出区域（底部，壁），每个开口的截面与现有技术的集水槽在大部分情况下的一个相对较大的出口开口相比小得多。

通常，根据本发明的流通开口中的每一个都具有小于1m²的截面，特别地< 0.7或< 0.5或< 0.3或甚至< 0.1m2，这与现有技术的集水槽的出口开口相比少约10-1000倍（在若干平方米的范围内）。根据本发明的装置的流出开口可由帽部覆盖，该帽部布置在相应开口上方一定距离处，从而为所述用过的海水通过帽部和开口之间留下空间。

所述装置的洗涤塔可进一步包括至少一个分配器，通过该分配器或与邻近该分配器（旁边）液体可向下流动，该分配器布置在所述液体入口下方一定距离处并在所述洗涤塔的对应内水平截面的至少50%上延伸。

一个重要特征是在液体的入口区域下方的至少一个分配器的设计和布置。例如，液体可通过许多喷嘴喷射到洗涤塔的接触区域内，所述喷嘴并排布置横跨在清洗塔内的水平面上。

液体入口和分配器之间的距离可根据装置的具体尺寸而选择。

分配器具有在其朝液体出口的路径上转移（偏转）液体流（主要是作为液滴或作为悬浮微粒出现）的任务，即朝清洗塔的下端和/或后续的处理装置。在这方面，分配器布置在洗涤塔的下部的装置是优选地，例如在洗涤塔下部处的烟气入口下方。

分配器应该放置在所述收集槽（收集区域）上方。

术语“清洗塔的下端”包括以下的实施例，其中收集区域不是清洗塔的整体一部分，而是布置为清洗塔下方的单独组件。

该分配器可以是一设施，其为

·（A）至少显著地不可渗透液体和/或

·（B）至少显著地可渗透液体。

“显著地不可渗透”意味着> 50%，例如> 75% 或>90%的总液体量将流过分配器的边界区域或在分配器的外缘与洗涤塔的相应内壁之间。“显著地可渗透”意味着> 50%，例如> 75%或>90%的总液体量将渗透过整个分配器。

根据（A），液体沿分配器的表面运行到其边缘（外周边），布置在距清洗塔的相应内壁一定距离处，从而为液体提供相应的流通开口，然后进一步经由所述开口进入收集区域。同样的技术效果可通过具有一个或多个较大通孔的分配器来实现，这些通孔偏心地布置，即在该分配器的限制边界部分内。这两个实施例允许将用过的吸收剂液体朝一个或几个较大开口引导，这些开口布置为靠近洗涤塔的内壁并且液体通过所述开口可作为（一个）或多或少地共同的流体分别流进该装置或处理步骤的后续部分内。

从该分配器的这种偏心布置的流通开口开始，用过液体的共同流可在其返回大海的途中被均匀地处理，这将通过配备有充气装置的集水盆来进一步解释，该充气装置因此起到充气盆（充气槽）的功能。由于所有用过的液体可采取相同的方式通过充气盆，所述用过的液体以非常统一的方式被充气/处理。充气步骤且因此所述液体的品质得到了改善。这些优点可在所述充气盆的一个实施例中特别地实现，其中所述液体流或多或少是水平的。

根据（B），所述分配器液体可渗透的，例如它配备了遍布其主体分布的大量流体通过孔。用过的海水在穿过这些孔并渗透到下面的充气盆内之前，遍布于该分配器的上表面散布。当这些孔以或多或少均匀的方式遍布在分配器上布置时，用过的海水以非常均匀的方式通过该洗涤塔的截面进入充气盆（或其他处理装置）。相应地，液体在所述充气盆内被均匀地处理，特别是在以下的实施例中，在该实施例中该盆被设计成使得液体例如经由可渗透底部向下地离开该盆，即液体流或多或少是垂直的。

在任何情况下，目的是在所述至少一个分配器以下或以后的任何处理步骤内对用过的海水实现改进的且均匀一致的处理。

分配器有助于

·沿着所述分配器区域和/或在所述分配器区域下方，在任何地方提供具有或多或少均匀成分的用过的液体

·在进入所述装置的在该处发生充气的部分之前，释放存在于吸收剂中的气泡，

·减缓液流的速度，从而避免所述液体的任何不希望的流（流动剖面）

·实现用过的吸收剂与空气的大部分均匀的反应，从海水（流体吸收剂）中更有效地去除二氧化碳以移除碳酸并提高液体的pH值

·使充气的吸收剂的成分和质量均匀（因此减少额外处理装置的必要性或强度）

·提高以后要释放到大海的海水的总体品质。

可以并排地和/或一个在另一个上方地布置几个分配器。

液体的渗透性是设计根据（B）的分配器的决定性因素。一种选择是使用穿孔板，其中术语“穿孔”表征供液体（海水）流过的孔，狭缝等。该板或者可以是平面的或具有型面的。该具有型面的实施例导致具有流通开口的三维剖面。

另一种可能性是设计根据球体填充物的分配器。该设计增加了液体在坐标系的所有三维内的分布（散布）。

如上所解释，在洗涤塔内向下流动的液体吸收剂可被所述强的烟气流推开（移动）。在这种情况下，液体会首先接触分配器的仅非常有限的部分（区域）。尽管随后的液体流将致使液体遍布分配器的其他部分分布，其在分配器倾斜和/或可移动时也可支撑液体沿分配器的分布，包括带有振动分配器的实施例在内。

根据本发明，所述分配器应该延伸超过所述洗涤塔的内截面的至少50%以最佳地实现所述优点（但是任何分配器都将改善该工艺）。根据实施例（B），它通常会延伸超过> 60%，> 75%，> 90%或完全地遍布洗涤塔，而根据实施例（A）最大值将是约90%，通常的值< 85%，< 80%，< 75%，以允许必要量的液体经过。

在这方面，典型装置应注意以下尺寸：

—洗涤塔的高度：15-40m

—洗涤塔的内径：5-25m

—流经洗涤塔的烟气：10.000—4.000.000 m³/h

—流经洗涤塔的液体（吸收剂）：5.000—80.000 m³/h

所有实施例为液体内的任何气泡提供了在液体进入充气区域和/或进一步处理步骤之前逃离的可能性。分配器分别地撕裂液体或液滴，因此释放了任何不期望的气体夹附物。这是该分配器的一个重要方面。

通过将所述分配器（分流器，散布装置）安装到液体流内可实现的另一重要优点是液体流的速度被降低了，即分配器用作减速器。

与现有技术相比，液体可以限定程度更大的且恒定的速度进入分配器下方的部分。

在穿过所述至少一个分配器之后，液体流入所述收集槽内，所述收集槽配备有充气装置以将空气（氧气）供给到该液体内。

该具体设计，包括单独的和总的截面以及在所述可渗透底部或壁内的出口开口的数量，将会根据当该装置处于操作中时通过该盆的液体量来计算。

可以这种方式选择对应的参数，使得液体水平面（在盆内液体的自由的上表面）被布置在分配器下方，但是其中水位到达分配器或分配器变得被液体浸没的情况并不会特定地影响所述装置的效率。

根据本发明，充气装置可布置在盆的靠近其底部一部分或在其底部内。充气装置可浸没在流过所述盆的液体中。

充气装置的结构和设计不是决定性的。可以使用穿孔管，空气喷嘴，板式充气装置等。

从上述内容可以明白的是，在本发明的装置内的充气盆的布置和功能取代了已知装置内的所谓集水槽。

在这个充气处理后，在海水用作液体的情况下，液体可被前送至其他处理或回到大海。

在这方面，本发明提供了一实施例，根据该实施例集水盆（收集区域）被布置为与一通道流体连接，该通道将流体从与所述盆的第一侧相邻的第一部分运送到邻近与所述第一侧相对的第二侧的第二部分。该流体可以是洗涤塔内用于吸收目的的新鲜液体。

从现有技术装置中已知的是，吸收剂液体可从通道流体获取并向上泵送到所述喷嘴，而在用过的和处理过的（净化的）吸收剂液体重新导向到通道内之前，剩余的通道流体穿过洗涤塔。

根据本发明的另一个实施例，所述盆（通常：收集区域）被布置在所述通道上方，允许充气的液体仅通过重力和/或在由流过所述通道的流体所导致的压力/吸力下返回到通道内。在这种情况下，分配器优选地根据B来设计。

该设计包括一实施例，其中通道在所述盆下方具有与其第一和第二部分相比加深的底部延伸部。换句话说：通道的底部在所述盆下方以曲折形状的方式倾斜。

这些新设计的特点是一种旁路通道，从该旁路通道可获取新鲜液体并朝着洗涤塔将新鲜液体泵送到该洗涤塔中，所述新鲜液体随后返回该通道，但其不经过该装置的充气区域。

现有技术装置披露了一种具有由运行通过集水槽的通道所表征的所谓“运行通道”的设计。该设计具有结构简单的优点，但缺点是新鲜液体（海水）被添加到集水槽内用过的液体中，使得量大得多的所述（混合）液体必须由所述充气装置来处理，这导致进一步的能源需求和成本，并减少了充气步骤的效率。本发明可减少或克服这些缺点，而不用考虑分配器的具体设计和布置。这个技术在与A型分配器结合并以以下这种方式布置时具有特别的优点，用过的海水被所述分配器朝所述通道的入口区域重新引导至在洗涤塔的下端或在所述塔下方的液体收集区域。在这种情况下，集水盆/收集槽可设置有液体可渗透的相应壁部或在所述壁部设置有出口门，这样液体可沿或多或少地水平流动方向流动通过该盆。换句话说：收集区域成为该通道的一部分。

用过的液体（吸收剂海水）仍然包含硫化物和大量的二氧化碳。后者可通过吹入空气而被消除以去除碳酸并由此提高液体的pH值。氧气会被液体吸收，且因此有助于硫化物的氧化过程（直到SO₄）。

充气过程通过分配器得以改进，因为其在液体进入充气步骤之前已经减少了液体中的二氧化碳浓度。相应地，可以减少用于致动充气装置的能量，这意味着需要更少的空气来实现被处理液体（海水）的相同净化品质。

新鲜海水的添加进一步增加了所述液体的整体pH值。

也可以通过其他设计的装置来实现一个或多个分配器布置在洗涤塔内位于液体入口下方并且通常在烟气入口下方的总体思想。

所述装置可通过用于液体的进一步后处理装置而得以完成，例如与所提到的有一定距离的进一步充气区域。由于根据本发明的在洗涤塔内和/或在洗涤塔下良好的海水处理，存在对进一步后处理装置的更少需求。

附图说明

在从属权利要求和其他申请文件中描述了本发明的其他特征。如果合适的话，本发明包括这些特征的组合，并且不被特定地排除。

现在将通过两个示例描述本发明。附图以示意的方式描述，其中，

图1：通过根据本发明的装置的第一实施例的纵向截面；

图2：通过根据本发明的装置的第二实施例的纵向截面。

在全部附图中相同结构元件或具有类似功能的结构元件用相同的标记表示。

具体实施方式

图1示出了具有圆柱形洗涤塔10的烟气净化的一部分。它包括：在其下部（端）10l的烟气入口12以及在所述烟气入口12上方，即在其上部10u的烟气出口14。进入的烟气流由箭头F1表示，而离开的烟气流由箭头F2表示。

新鲜海水从通道50（将在以下更详细描述的）经由进给管16被泵送到喷射喷嘴18，该喷射喷嘴在烟气出口14下方沿水平截面布置在洗涤塔10的上部10u。

新鲜海水经由所述喷嘴18向下喷射到烟气流内，烟气流向上经过洗涤塔10，即相对于所述海水液滴为逆流的形式，海水用作吸收剂以净化烟气。朝所述喷嘴18的运输方向由箭头S1示出，离开所述喷嘴18的海水吸收剂的流动方向由箭头S2表示。

进入洗涤塔10的强烟气流动负责—至少部分地—朝与所述烟气入口12相对的洗涤塔10的一部分被推动的海水吸收剂。换句话说：由所述喷嘴18遍布洗涤塔10的截面释放的海水液滴在其向下的路径上被引导朝向与烟气入口14相对的区域，在图1中由标号10p表示，而相应的海水流用箭头S3表征。

在洗涤塔10的下部10l中的海水经过了由标记10a表示的吸收区域，并且因此被称为用过的海水。该用过的海水在洗涤塔的下端离开洗涤塔，即液体出口位于其入口下方一定距离处。

洗涤塔10在烟气入口12下方配备有分配器20。分配器20在所述洗涤塔10的整个内水平截面上延伸，使得海水吸收剂（用过的海水）在到达分配器20时，在继续其向下定向的流动并流过所述分配器20的开口（未示出但由箭头S4表示）进入布置在分配器20下方的离散盆30内之前，被所述分配器阻止并沿着其表面分布。该离散盆30也可布置在洗涤塔10的下部10l内，即为其一部分。

分配器20负责用过的海水吸收剂在其向下的过程中独立于其方向或多或少均匀的分布。分配器以可移动方式（箭头D）布置并支撑在振动轴承上。

盆30临时地收集用过的海水并通过充气装置32对所述用过的海水充气，所述充气装置在整个底部区域30b相对于彼此布置在较短距离处。

充气装置32浸入在垂直向下流过所述盆30的液体中。

在这个空气处理之后，海水经由盆30的可渗透底部34离开盆30（再次以垂直的流动方向，由箭头S5表示）并进入通道50。这个底部34对应于分配器20设计但也可具有其他的设计。重要的是，海水可以所需的量并以均匀的方式通过相应的开口和/或管道（众多管道之一由标记37所示）离开盆30。这些管道36伸入到通道50内的液体流内。

在所述盆30内用过的和处理过的（充气的）海水的表面用虚线36表示。

充气海水的表面，正在通道50（没有上盖）内水平地流动，用虚线56表示。

通道50通向用于在被引导回到大海之前的所述海水的后处理装置（是可选的并且因此没有进一步说明）。

存在新鲜的海水沿所述通道50在通过下面的中间部分50b之前从第一部分50f到分别在所述洗涤塔10和盆30后方的第二部分50s的连续流动。在中间部分50c中，添加经充气处理的海水。沿通道50的水平海水流动用箭头C示出。

这个设计提供了以下的优点，与现有技术装置相比，在所述盆30内对用过的海水均匀地进行充气并且就此而言用大大减少的能源并具有大大增加的效率，根据现有技术装置，新鲜海水流与在充气之前或充气期间与用过的海水进行混合。根据该新设计，吸收剂液体与新鲜海水仅在充气处理后混合。

离散的柱体40在底部34和分配器20之间延伸以支撑该结构。

完整的结构（洗涤塔10及其盆30）建立在离散的底座42上。

图2示出了包括如上所述类型的分配器20的气体净化装置的实施例。

布置在分配器20上方的装置的所有部件都与目前参考的图1的实施例一致。

图2的分配器20由切除了椭圆形部分20a的圆形固体金属板制成，如在俯视图（A-A）所示。分配器20的总表面积对应于洗涤塔10在这个区域中的对应截面的大约80%。

虽然分配器20沿其外缘紧固于洗涤塔10的内壁，椭圆形切口20a提供了与液体的主流（区域10p）相对（在图2右侧）的流通开口，从而在全部量的用过的液体穿过所述开口20a并流入收集槽30之前，使得用过的液体沿分配器20的斜面散开。

在替代方案中，开口20a可设计成管道的一个开口端，其朝盆30延伸并在液体水平面56上方结束，或者甚至渗透到盆30内的液池内，以便于将液体非常精确地供给到所述盆30。

换句话说：在通道50的第一部分50f附近，由所述分配器致使全部液体流进入收集槽30。

这是确定的，因为这允许提供用过的和新鲜液体的恒定/限定的混合以在继续进入所述通道的第二部分50s（图2左侧所示）之前沿所述通道50的中间部分50b（在洗涤塔10下方）穿过整个收集槽30。这也允许以明确定义的方式在所述收集槽30内通过经由所述充气装置32引入空气来处理新鲜和用过的液体的该混合物。这在图2中用箭头P示出，在收集槽30的整个水平直径（长度）上延伸。

为了允许通道50内的新鲜海水进入收集区域30，洗涤塔10配备有所述液体可渗透的相应第一下壁部34f。相同类型的可渗透壁与第一壁部34a相对地安装作为所述液体可渗透的第二壁部34s。

充气装置32布置在槽30的底部，其在这个实施例中对应于通道部分50b的底部。

Claims (9)

1.一种带有洗涤塔（10）的烟气净化装置，所述洗涤塔（10）包括：

1.1 烟气入口（12）和烟气出口（14），

1.2 液体入口（18）和液体出口，

1.3在所述烟气入口和所述液体入口（18）之间用于所述烟气和所述液体的接触区域（10a），

1.4在所述接触区域（10a）下方用于所述液体的收集盆（30），所述收集盆（30）配备有底部（34）、侧壁（34f，34s）以及充气装置（32），其中，

1.5所述底部（34）或侧壁（34f，34s）中的至少一个对于所述液体是可渗透的并且被设计成穿孔板或具有流通开口的球体填充，所述流通开口中的每一个具有小于0.5m²的截面。

2.根据权利要求1所述的烟气净化装置，进一步包括至少一个分配器（20），所述分配器布置在所述收集盆（30）上方并且所述液体穿过所述分配器或邻近所述分配器可向下流到所述收集盆（30）内。

3.根据权利要求2所述的烟气净化装置，其中，所述分配器（20）延伸超过在所述洗涤塔（10）的对应内水平截面的至少50%。

4.根据权利要求2所述的烟气净化装置，其中，所述分配器（20）在其边界区域或端部内在距所述洗涤塔（10）的内壁一定距离的位置处具有一个或多个通孔，因此形成一个或多个用于所述液体的流通开口（20a）。

5.根据权利要求2所述的烟气净化装置，其中，所述分配器（20）布置在所述烟气入口（12）下方。

6.根据权利要求1所述的烟气净化装置，其中，所述收集盆（30）布置成与通道（50）流体连接，所述通道（50）将液体从与所述盆（30）的第一侧相邻的第一部分（50f）运送到邻近与所述盆（30）的所述第一侧相对的所述盆（30）的第二侧的第二部分（50s）。

7.根据权利要求6所述的烟气净化装置，其中，所述收集盆（30）布置在所述通道（50）上方。

8.根据权利要求6所述的烟气净化装置，其中，所述通道（50）在所述收集区域下方具有与其第一和第二部分（50f，50s）相比加深的底部延伸部。

9.根据权利要求6所述的烟气净化装置，其中，所述收集盆（30）是所述通道（50）的一部分。