CN104984651A - 超重力多效烟气回收及烟气净化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超重力多效烟气回收及烟气净化方法及装置，通过横向依次设置两级以上气体通道相连通的超重力反应区，各个超重力反应区的旋转机构的转轴水平设置，反应液输入机构各自独立，可输入相同或不同的反应液，输入的反应液只在该超重力反应区与经过的气体进行传质交换。本发明针对复杂烟气的回收净化，能一次性解决烟气回收净化问题，更进一步的，而且可以针对不同吸收反应液进行后续处理，有高的附加值如硫酸氨可以作肥料等，减少二次污染。

Description

超重力多效烟气回收及烟气净化方法及装置

技术领域

本发明涉及排放气体净化处理领域，特别是适用于所有需要燃煤、燃气、燃油、生物质等燃烧的锅炉、发电及化学反应产生有害气体等的行业的大气环境污染治理领域的技术。

背景技术

现在大多数针对排放烟气的处理都是第一级旋风加喷淋除尘然后吸收塔用石灰浆喷淋吸收反应。做得比较好的采取二级吸收塔吸收，第一级用石灰浆喷淋吸收反应、第二级用氨水喷淋吸收反应。通常这种用吸收塔的方法称为湿法处理。另外一种是利用高温SCR催化剂催化吸收剂直接对烟气进行吸收,这种方法称为干法。利用高温SCR催化对烟气直接催化吸收的干法很大程度解决氮氧化物的排放但是SCR催化剂非常昂贵，并且要定期更换。每更换一次都要停机费时费钱，不利于长期连续运行的的功放条件，平均下来的运作成本比较高。因此目前大多数烟气处理方法都是采取湿式，由于湿式法都是采用吸收反应塔来完成。众所周知的湿式吸收反应塔基本上都是吸收反应液从上往下喷淋而烟气从下往上走的过程达到传质交换进行吸收反应。由于在吸收反应过程是在自然的重力作用下进行，如果要做到去除有害烟气比较好的效果，则必须要把吸收反应塔做得很大很大，造成整个项目占地面积很大投资也很大，并需要过量吸收反应液才能达到比较好的效果。而进行反应后的吸收反应液也需另行处理，否则易成为二次污染源。

中国实用新型专利CN2650859Y“超重力脱硫除尘机”、实用新型专利CN201275461Y“旋转脱硫除尘消烟系统”等提出能有效地提高烟气脱硫效果，但是还是解决不了复杂的烟气系统的处理及净化问题，其基本还是采用吸收反应液从上往下移动而烟气从下往上移动的方式，每个吸收塔的功能依然是单一的，如果需要采用不同的吸收液进行不同的处理步骤则仍需要建立若干个吸收塔来实现。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的提供一种超重力多效烟气回收及烟气净化方法，其最有效地进行烟气回收及烟气净化，能耗小，损耗低，设备体积小，投资成本低。

本发明的另一个目的是实现上述方法的超重力多效烟气回收及烟气净化装置。

本发明的目的是这样实现的；一种超重力多效烟气回收及烟气净化方法，其特征在于：横向依次设置两级以上气体通道相连通的超重力反应区，各个超重力反应区用于产生超重力及传质交换的旋转机构的转轴水平设置，各个超重力反应区的反应液输入机构各自独立，可输入相同或不同的反应液，输入的反应液只在该超重力反应区与经过的气体进行传质交换。

传质交换中，反应液分散在跟转轴同步转动的旋转填料的表面与气体进行传质交换。

所述各个超重力反应区的反应液分别选自水、碱水、石灰水、氨水、尿素、次氯酸钠或氢氧化钠中的一种。

所述的转轴的转速为200-1400rpm。

各个所述的超重力反应区的反应液回收机构各自独立。

一种超重力多效烟气回收及烟气净化装置，其特征在于包括：横向依次设置的两级以上气体通道相连通的超重力反应区；各个超重力反应区中设有用于产生超重力及传质交换的旋转机构，该旋转机构的转轴水平设置；各个超重力反应区设有各自独立的反应液输入机构，输入的反应液只在该超重力反应区与经过的气体进行传质交换。

所述的旋转机构位于超重力反应区的气体通道中，旋转机构包括转轴以及与转轴连接并同步转动的旋转填料；旋转填料与下一级超重力反应区之间设有密封件。

所述的转轴为中空管状，管壁对应旋转填料中部位置上设有若干喷水孔，各级超重力反应区的转轴内不连通；反应液输入机构为与转轴内部连通的输液管；或者，所述的反应液输入机构为管状，与转轴分离各自独立，包括：支撑引流部分；与支撑引流部分连通并延伸至旋转填料中部位置的喷水部分，该喷水部分的管壁开设有多个喷水孔。

所述的反应液输入机构为用于支承转轴的轴承支座的其中一支固定支承柱，该固定支承柱中空构成所述输液管，固定支承柱径向相对的位置设有供转轴贯穿的两个支承孔，中空管状的转轴在位于两个支承孔之间的位置上径向设有两个以上的入水孔，两个支承柱孔与转轴外表面密封接触。

所述的各个超重力反应区的转轴之间通过相邻转轴端头的凹部和凸部互相嵌合而连接在一起同轴转动；或者，各个超重力反应区的转轴为一根一体化的转轴。

本发明能最有效地对烟气进行吸收及反应，特点在于针对复杂烟气的回收净化，能一次性解决烟气回收净化问题，更进一步的，通过设置各自独立的反应液回收机构，可以针对不同吸收反应液进行后续处理，有高的附加值如硫酸氨可以作肥料等，减少二次污染。由于烟气成分复杂现有的技术很难一次性解决烟气回收净化。本发明可以用不同的吸收反应液分别进行不同的吸收反应，能一次性解决复杂的烟气回收净化问题，处理同样的烟气情况可达到能耗低、资金投资少，设备占地面积小的效果。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是图1的左侧视图；

图3是本发明实施例1的旋转机构的结构示意图；

图4是本发明实施例1第一级超重力反应区Ⅰ中反应液输入机构与转轴的连接结构图；

图5是本发明实施例1相邻转轴的构件分解图；

图6是本发明实施例2的结构示意图；

图7是图6的K向视图；

其中：轴承支座1，转轴2，凹部21，凸部22，旋转填料3，转盘31，轴密封件4，壳体5，壳体进气口51，壳体出气口52，喷头6，喷水孔61，密封件7，输入轴8，电机9，固定支承柱18，密封件19，

第一级超重力反应区Ⅰ，第一级反应液输入机构10，第一级反应液回收机构11，第二级超重力反应区Ⅱ，第二级反应液输入机构12，第二级反应液回收机构13，第三级超重力反应区Ⅲ，第三级反应液输入机构14，第三级反应液回收机构15，第四级超重力反应区Ⅳ，第四级反应液输入机构16，支撑引流部分161，喷水部分162，分流管163，第四级反应液回收机构17。

具体实施方式

本发明是一种超重力多效烟气回收及烟气净化方法，通过横向依次设置两级以上气体通道相连通的超重力反应区，各个超重力反应区用于产生超重力及传质交换的旋转机构的转轴2水平设置，各个超重力反应区的反应液输入机构各自独立，可输入相同或不同的反应液，同时由于各超重力反应区是横向依次设置，因此输入的反应液只在本超重力反应区与经过的气体进行传质交换，反应后受到重力关系只能回流到本超重力反应区内通过该级反应液回收机构回收，不会影响其他超重力反应区，从而可以用不同的吸收反应液分别进行不同的吸收反应，能一次性解决复杂的烟气回收净化问题。

优选的，在传质交换中，可以将反应液分散在跟转轴2同步转动的旋转填料3的表面与气体进行传质交换，从而增大液体和气体的接触面积。烟气向旋转填料3中心运动，反应液则从旋转填料3中部向外运动分散在旋转填料3内部表面，按相反方向运动的烟气和反应液在旋转填料3进行充分的传质交换。反应液可以选自水、碱水、石灰水、氨水、尿素溶液、次氯酸钠溶液或氢氧化钠溶液，根据实际烟气处理要求设计。一般的，采用的碱水、石灰水、氨水或氢氧化钠溶液的pH约为7.5-9，尿素溶液或次氯酸钠溶液的质量浓度为1-5％。在传质交换中，转轴2的转速优选为200-1400rpm。优选的，各个超重力反应区的反应液回收机构各自独立，从而有利于吸收液再次回收利用。

实现上述方法的超重力多效烟气回收及烟气净化装置，包括：横向依次设置的两级以上气体通道相连通的超重力反应区；各个超重力反应区中设有用于产生超重力及传质交换的旋转机构，该旋转机构的转轴2水平设置；各个超重力反应区的反应液输入机构各自独立，输入的反应液只在该超重力反应区与经过的气体进行传质交换。旋转机构位于超重力反应区的气体通道中，旋转机构包括转轴2以及与转轴2连接并同步转动的旋转填料3。

上述方法处理的对象：在大多数燃烧过程中产生的烟气(如发电厂、蒸汽锅炉、导热油炉等需要燃烧的地方)和化学反应产生的反应气体，都能应用该方法进行烟气回收或减少烟气排放净化烟气。本发明一台设备能一次性解决烟气中的粉尘、SO₂、NOx等等的排放气体的回收或减排目的，可以用不同的吸收反应液分别进行不同的吸收反应能一次性解决复杂的烟气回收净化问题。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例中，依次设置有气体通道相连通的第一级～第四级超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，通过法兰连接成一个具有横向的壳体5的整体，结构紧凑、体积较小。各个超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ按水平方向依次排列，气体通道如图1中A至B的路径，由依次连通的壳体进气口51、各个超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、壳体出气口52组成。各个所述的超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ之间通过法兰连接。

各个超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中设有用于产生超重力及传质交换的旋转机构，该旋转机构的转轴2水平设置；各个超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的反应液输入机构10、12、14、16各自独立，输入的反应液只在该超重力反应区与经过的气体进行传质交换。旋转机构位于超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的气体通道中。各个超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的反应液回收机构11、13、15、17(在本实施例为集液口)各自独立，从而有利于吸收废液再次回收利用。

旋转机构包括转轴2以及与转轴2连接并同步转动的旋转填料3。优选的如图3所示，如本实施例，旋转填料3采用丝网旋转填料，呈环状设置于转轴2外围并与其同步转动，安装时可以先将旋转填料3固定于一转盘31上，然后再将转盘31中心与转轴2固定，由转轴2带动整体转动。转盘31位于旋转填料3靠近壳体进气口51的一侧。转盘3直径至少不小于环状旋转填料3的内径，从而挡住烟气直接通过环状旋转填料3的中空区域进入下一级超重力反应区。最好的，转盘3直径不小于环状旋转填料3的外径，如本实施例，使烟气进入超重力反应区后由于被转盘31阻挡，会逼使其从旋转填料3最外围的通孔进入旋转填料3内部，向旋转填料3中心运动的烟气与从旋转填料3中部向外运动的分散在旋转填料3内部表面的反应液进行充分的传质交换后，然后从旋转填料3内圈的通孔排出至环状的旋转填料3的中空区域，再进入下一级超重力反应区。

为避免烟气不经过旋转填料3而直接进入下一级超重力反应区，优选的，在旋转填料3与下一级超重力反应区之间的间隙设有密封件7。更优选的，该密封件7采用迷宫密封件。如本实施例，迷宫密封件为环状，包括相互啮合起到密封作用的两部分，其中一部分固定于旋转填料3靠近下一级超重力反应区的侧面，与旋转填料3同步转动；另一部分相应固定于下一级超重力反应区靠近旋转填料3的侧面。当进行净化处理时，喷出的反应液会渗透到迷宫密封件的缝隙中，进一步保证密封效果。

转轴2为中空管状，位于不同超重力反应区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的转轴2虽然联动，但相邻之间设有轴密封件4，使各自独立而不连通。各个超重力反应区的转轴2之间可以通过相邻转轴端头的凹部21和凸部22互相嵌合而连接在一起从而实现同轴转动(见图5)。然后再通过输入轴8与电机9连接联动。

管壁对应环状的旋转填料3中部中空位置上设有若干喷水孔61。例如在本实施例中，转轴2上设有若干个径向向外延伸的喷头6，喷头6端部为喷水孔61，从而令喷出的反应液更接近旋转填料3。各反应液输入机构10、12、14、16为与转轴2内部连通的输液管，在本实施例中，以第一级超重力反应区Ⅰ中为例，反应液输入机构10为用于支承转轴2的轴承支座1的其中一支固定支承柱18，该固定支承柱18中空构成输液管，反应液按C向箭头进入，固定支承柱18径向相对的位置设有供转轴2贯穿的两个支承孔，转轴2在位于两个支承孔之间的位置上径向设有两个以上的入水孔22，两个支承柱孔与转轴22外表面密封接触，密封件19位于支承柱孔孔壁，可以是机械密封也可以是填料密封。

实施例2

如图6所示，反应液输入机构10、12、14、16为管状，与转轴分离各自独立包括：竖直设置的支撑引流部分161；从支撑引流部分161顶端向环状旋转填料3中部中空位置延伸的喷水部分162，该喷水部分162的管壁开设有多个喷水孔。喷水部分162可以为一个，也可以设置3个，通过分流管163与支撑引流部分161顶端连通，例如图7，喷水部分162按圆周均匀设置3个，通过一段弧形的分流管163与支撑引流部分161顶端连通，此时反应液喷洒更为均匀。在本实施例中，反应液输入机构10、12、14、16不与转轴2连接连通，而是独立于转轴2旁侧进行喷洒反应液，因此各级超重力反应区的转轴可以为空心或实心，另外，可以直接采用一根同时贯穿各级超重力反应区的一体化的转轴2组成，如图6所示，同时转轴2与输入轴8也为同一根轴，因此直接与电机9连接联动。当然，也可以是四段短的转轴固接而成，然后通过输入轴再与电机9连接联动。实施例1虽然整体结构简化，但对反应液输入机构与转轴、各转轴之间的连接安装要求较高，维修维护较复杂。

其他同实施例1。

以采用实施例1设备为例，对处理净化方法进行进一步的描述：

烟气从壳体进气口51进入设备，第一级超重力反应区Ⅰ在旋转填料3转动时反应液例如水从第一级反应液输入机构10经过转轴3的中心、喷水孔61喷出，与烟气逆向流动，在旋转填料3产生超重力，强化了反应液与粉尘接触，进行对粉尘吸附，从而达到粉尘的脱除，然后在离心力的作用下吸附有粉尘的反应液会甩到第一级超重力反应区Ⅰ内壁上汇集在第一级反应液回收机构11；经过脱除粉尘的烟气直接进入第二级超重力反应区Ⅱ(在壳体5内部完成)，同样道理第二级的吸收液或反应液例如采用碱水或石灰水，从第二级反应液输入机构12进入经过转轴3喷出，与烟气逆向流动，在旋转填料3产生超重力，强化了液体与烟气接触进行对烟气吸附及反应，从而达到二氧化硫的脱除，最后吸收液或反应液在离心力的作用下甩到内壁上汇集在第二级反应液回收机构13；与此类推，烟气从第二级超重力反应区Ⅱ进入到第三级超重力反应区Ⅲ，第三级例如利用氨水作吸收液或反应液，从第三级反应液输入机构14进入经过转轴3喷出，与烟气逆向流动，在旋转填料3产生超重力，强化了液体与烟气接触进行对烟气吸附及反应，从而达到氮氧化物的脱除，这时的吸收液或反应液在离心力的作用下甩到内壁上汇集在第三级反应液回收机构15；为了更好地对烟气的净化再增加一级即烟气从第三级超重力反应区Ⅲ进入到第四级超重力反应区Ⅳ，第四级例如利用与第三级不同浓度的氨水作吸收液或反应液，从第四级反应液输入机构16进入经过转轴2喷出，与烟气逆向流动，在旋转填料3产生超重力，强化了液体与烟气接触进行对烟气吸附及反应，从而进一步脱除氮氧化物，这时的吸收液或反应液在离心力的作用下甩到内壁上汇集在第四级反应液回收机构17，净化后的气体从B处壳体出气口52排出。

采用两级超重力反应区，对来自惠州瑞涛环保有限公司炼炉产生的烟气和用于脱除硫组分与氮组分的各种吸收剂，包括工厂用自来水(做空白对照)、尿素、次氯酸钠、氢氧化钠等做对比实验。

实验例1

第一级超重力反应区Ⅰ，反应液采用自来水；第二级超重力反应区Ⅱ，反应液采用自来水；净化后的气体从B处壳体出气口52排出，达到脱硫、脱硝效果。检测结果脱硫率93.33％、脱硝率48.83％。

实验例2

第一级超重力反应区Ⅰ，反应液采用自来水；第二级超重力反应区Ⅱ，反应液采用pH约为8的NaOH水溶液；净化后的气体从B处壳体出气口52排出，达到脱硫、脱硝效果。检测结果脱硫率70.97％、脱硝率39.94％。

实验例3

第一级超重力反应区Ⅰ，反应液采用自来水；第二级超重力反应区Ⅱ，反应液采用尿素溶液(浓度约1.5％)；净化后的气体从B处壳体出气口52排出，达到脱硫、脱硝效果。检测结果脱硫率100％、脱硝率57.97％。

实验例4

第一级超重力反应区Ⅰ，反应液采用自来水；第二级超重力反应区Ⅱ，反应液采用NaClO水溶液(浓度约1.5％)；净化后的气体从B处壳体出气口52排出，达到脱硫、脱硝效果。检测结果脱硫率91.18％、脱硝率43.06％。

第一级采用水，第二级采用不同反应液在超重力下烟气脱硫脱硝率见表1。

表1.不同反应液在超重力下烟气脱硫脱硝率表

Claims (10)

1.一种超重力多效烟气回收及烟气净化方法，其特征在于：横向依次设置两级以上气体通道相连通的超重力反应区，各个超重力反应区用于产生超重力及传质交换的旋转机构的转轴水平设置，各个超重力反应区的反应液输入机构各自独立，可输入相同或不同的反应液，输入的反应液只在该超重力反应区与经过的气体进行传质交换。

2.根据权利要求1所述的超重力多效烟气回收及烟气净化方法，其特征在于：传质交换中，反应液分散在跟转轴同步转动的旋转填料的表面与气体进行传质交换。

3.根据权利要求1所述的超重力多效烟气回收及烟气净化方法，其特征在于：所述各个超重力反应区的反应液分别选自水、碱水、石灰水、氨水、尿素、次氯酸钠或氢氧化钠中的一种。

4.根据权利要求1所述的超重力多效烟气回收及烟气净化方法，其特征在于：所述的转轴的转速为200-1400rpm。

5.根据权利要求1所述的超重力多效烟气回收及烟气净化方法，其特征在于：各个所述的超重力反应区的反应液回收机构各自独立。

6.一种超重力多效烟气回收及烟气净化装置，其特征在于包括：横向依次设置的两级以上气体通道相连通的超重力反应区；各个超重力反应区中设有用于产生超重力及传质交换的旋转机构，该旋转机构的转轴水平设置；各个超重力反应区设有各自独立的反应液输入机构，输入的反应液只在该超重力反应区与经过的气体进行传质交换。

7.根据权利要求6所述的超重力多效烟气回收及烟气净化装置，其特征在于：所述的旋转机构位于超重力反应区的气体通道中，旋转机构包括转轴以及与转轴连接并同步转动的旋转填料；旋转填料与下一级超重力反应区之间设有密封件。

8.根据权利要求6所述的超重力多效烟气回收及烟气净化装置，其特征在于：所述的转轴为中空管状，管壁对应旋转填料中部位置上设有若干喷水孔，各级超重力反应区的转轴内不连通；反应液输入机构为与转轴内部连通的输液管；或者，所述的反应液输入机构为管状，与转轴分离各自独立，包括：支撑引流部分；与支撑引流部分连通并延伸至旋转填料中部位置的喷水部分，该喷水部分的管壁开设有多个喷水孔。

9.根据权利要求8所述的超重力多效烟气回收及烟气净化装置，其特征在于：所述的反应液输入机构为用于支承转轴的轴承支座的其中一支固定支承柱，该固定支承柱中空构成所述输液管，固定支承柱径向相对的位置设有供转轴贯穿的两个支承孔，中空管状的转轴在位于两个支承孔之间的位置上径向设有两个以上的入水孔，两个支承柱孔与转轴外表面密封接触。

10.根据权利要求6所述的超重力多效烟气回收及烟气净化装置，其特征在于：所述的各个超重力反应区的转轴之间通过相邻转轴端头的凹部和凸部互相嵌合而连接在一起同轴转动；或者，各个超重力反应区的转轴为一根一体化的转轴。