CN105413439A - 一种用于烟气脱硫脱氮的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气净化设备领域。用于烟气脱硫脱氮的设备，包括第一多相反应器系统、水循环系统、浆料池、料浆排出装置、出气管道、第二多相反应器系统和水淋装置；第一多相反应器系统与浆料池之间设有缩径圈，缩径圈底部设有辅助多相反应器，辅助多相反应器与浆料池之间设有除雾器，出气管道的进气端处于在除雾器与缩径圈之间。该用于烟气脱硫脱氮的设备的优点是结构新颖，对燃烧产生的烟气脱硫脱氮及粉尘去除效果好，对烟气的脱硫率、脱氮率、对细颗粒物PM2.5的粉尘净化率都高。

Description

一种用于烟气脱硫脱氮的装置
技术领域
本发明涉及空气净化设备领域，尤其是一种用于净化工业燃烧产生的烟气，使烟气脱硫脱氮的设备。
背景技术
工业燃料燃烧产生的工业烟气主要是指工业锅炉的燃烧产生的大量烟气和粉尘，在我国，SO2主要来自燃煤燃烧排放的约占90％，NOx90％来自燃料燃烧，火电企业和金属冶炼企业生产过程中都会产生大量的烟气，因此脱硫脱氮是中国治理燃煤污染改善大气环境的最主要目标。例如金属冶炼中的炼钢厂，其排出的烟气中包含有硫氧化物、氮氧化物、碳化物钢渣及其它的废渣粉尘等；火力电厂排出的烟气中包含有碳化物、硫氧化物、氮氧化物和粉煤灰等。
申请人已经申请过用于烟气脱硫脱氮的装置，如中国专利CN201310562110.2，在使用的过程中发现了其它的问题，具体是:1.烟气主要的处理装置多相反应器结构不合理，影响了脱硫脱氮净化处理效果；2.通过多相反应器的部分颗粒状物体和高温烟气不落入浆料池会直接从出气管道排出；3.为了增加浆料池中废渣的氧化还原效率，会在浆料池中冲入空气，在浆料池中冲入空气回产生大量的气泡，水泵抽水量是很大的，气泡多容易降低水泵的使用寿命。另外，采用回流管结构的烟气脱硫脱氮设备处理的时间长。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有烟气脱硫脱氮的设备存在的不足，提供一种结构新颖，对烟气进行脱硫脱氮净化处理效果好的用于烟气脱硫脱氮的装置。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种用于烟气脱硫脱氮的装置，包括第一多相反应器系统、水循环系统、浆料池、料浆排出装置、出气管道、第二多相反应器系统和水淋装置；第一多相反应器系统的顶部是烟气进入口，第一多相反应器系统处于浆料池的上方，料浆排出装置与浆料池相连；浆料池与第二多相反应器系统之间通过出气管道连通，水淋装置设置在第二多相反应器系统上；第一多相反应器系统与浆料池之间设有缩径圈，缩径圈底部设有辅助多相反应器，辅助多相反应器与浆料池之间设有除雾器，出气管道的进气端处于在除雾器与缩径圈之间；第一多相反应器系统包括多个上下纵向固定排列的第一多相反应器，每个第一多相反应器均包括第一外壳及其内的第一椎体、第一锥形圈和多个椎体连接件，第一椎体通过多个椎体连接件固定在第一外壳的中心处，第一锥形圈固定在第一外壳的内侧壁上，第一锥形圈处于第一椎体的下方，第一椎体的锥底对着第一锥形圈；辅助多相反应器包括辅助外壳及其内的辅助椎体、辅助锥形圈和辅助椎体连接件，辅助锥形圈固定在辅助外壳的内侧壁上，辅助椎体通过辅助椎体连接件固定在辅助外壳的中心处，辅助锥形圈处于辅助椎体的下方，辅助椎体的锥底对着辅助锥形圈；除雾器的一端固定在辅助外壳的外侧壁上，除雾器的另一端固定在浆料池的内侧壁上；辅助外壳底部的出气口呈倾斜状，且远离出气管道进气端一侧的辅助外壳底部出气口高度高于出气管道进气端一侧的辅助外壳底部出气口高度；辅助外壳直径小于第一外壳直径。
作为优选，第二多相反应器系统包括第二外壳及其内的第二椎体、第二锥形圈和多个第二椎体连接件，第二椎体通过多个第二椎体连接件固定在第二外壳的中心处，第二椎体的锥顶对着第二锥形圈。
作为优选，水循环系统包括水泵和水管，连接水泵的水管进水端连通浆料池，水管出水端处于第一外壳的中心处，其位置处于第一椎体的上方；水管内设有进气管，即水管套在进气管外侧，进气管外端连接气泵，进气管的出气端位置处于水管出水端的下方，即进气管的出气端向下露出水管，且进气管的出气端位置处于第一锥形圈的上方，其目的是使用时通过气泵控制进气管内带压的空气将其上方的水管出水端流出的浆液充分雾化，充分雾化的浆液可以与烟气从上而下的反应，在第一级多相反应器内与烟气充分的接触，在压力的作用下，空气中的氧气、雾化浆液中的残渣与烟气充分反应，脱除烟气中的硫化物、氮氧化物和二氧化碳等。
作为优选，出气管道呈倒U形，出气管道中部的最高处位置高于的进气端和出气端的高度，且出气管道进气端的高度高于出气管道出气端的高度；出气管道出气端的位置处于第二椎体的下方。是为了延长烟气与空气中氧气及雾化浆液的反应过程，进而降低二氧化碳的排放量。
作为优选，通过水淋装置向第二多相反应器系统内喷水控制第二外壳内的温度不超过35摄氏度；通过第二外壳的直径和进入第一多相反应器系统的烟气量控制第二外壳内的烟气上升速度不超过每秒3.5立方米；通过气泵控制带压的空气将水管出水端流出的浆液雾化，雾化压力3000pa—800000pa，烟气与雾化浆液反应温度在50—90摄氏度，进一步的提升烟气的脱硫率、脱氮率和对细颗粒物PM2.5的粉尘净化率。
作为优选，第一锥形圈的锥面口径是从上往下缩径的，第一椎体最大直径不小于第一锥形圈小口直径；辅助锥形圈的锥面口径是从上往下缩径的，辅助椎体最大直径不小于辅助锥形圈小口直径；第二锥形圈的锥面口径是从下往上缩径的，第二椎体最大直径不小于第二锥形圈小口直径。
作为优选，第一锥形圈是双锥形锥形圈，第一锥形圈的锥面口径是从上往下缩径后再扩径，第一椎体是双锥形椎体，第一椎体最大直径不小于第一锥形圈小口直径；辅助锥形圈是双锥形锥形圈，辅助锥形圈的锥面口径是从上往下缩径后再扩径，辅助椎体是双锥形椎体，辅助椎体最大直径不小于辅助锥形圈小口直径；第二锥形圈是双锥形锥形圈，第二锥形圈的锥面口径是从下往上缩径后再扩径，第二椎体是双锥形椎体，第二椎体最大直径不小于第二锥形圈小口直径。
作为优选，浆料池内设有浆液，浆液包括炼铁炉渣、炼钢炉渣、粉煤灰、铁鳞中的一种或多种与水混合制成，浆液的浓度在5％-20％之间。
采用了上述的技术方案的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，缩径圈的作用是使经过第一多相反应器处理的烟气全部进入辅助多相反应器，辅助多相反应器的一个作用是防止烟气未经过浆料池反应直接从出气管道排出，辅助多相反应器的另一个作用是对烟气再次进行混合处理，尤其是辅助外壳底部的出气口呈倾斜状，且远离出气管道进气端一侧的外壳底部出气口高度高于出气管道进气端一侧的外壳底部出气口高度，因为出气管道进气口的存在，致使出气管道进气口附近区域的压力产生了变化，烟气容易向出气管道进气口方向移动，出气口呈倾斜状排列可以改善这一情况，尤其是配合除雾器的使用，可以防止未经浆料池反应的颗粒状的烟气直接通过出气管道，并且除雾器可以降低烟气的温度减缓了其运行的速度，除雾器的另一个作用是支撑辅助多相反应器，使其安装更加的稳固。综上所述，该用于烟气脱硫脱氮的装置的优点是结构新颖，对燃烧产生的烟气脱硫脱氮及粉尘去除效果好，对烟气的脱硫率、脱氮率、对细颗粒物PM2.5的粉尘净化率都高。
附图说明
图1：本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，包括第一多相反应器系统1、水循环系统5、浆料池4、料浆排出装置42、出气管道7、第二多相反应器系统9和水淋装置91。
第一多相反应器系统1的顶部是烟气进入口，第一多相反应器系统1处于浆料池4的上方，料浆排出装置42与浆料池4相连。浆料池4内设有浆液41，浆液41包括炼铁炉渣、炼钢炉渣、粉煤灰、铁鳞中的一种或多种与水混合制成，浆液41的浓度在5％-20％之间。
浆料池4与第二多相反应器系统9之间通过出气管道7连通，水淋装置91设置在第二多相反应器系统9上。第一多相反应器系统1与浆料池4之间设有缩径圈30，缩径圈30底部设有辅助多相反应器3，辅助多相反应器3与浆料池4之间设有除雾器8，出气管道7的进气端处于在除雾器8与缩径圈30之间。
第一多相反应器系统1包括多个上下纵向固定排列的第一多相反应器2，每个第一多相反应器2均包括第一外壳24及其内的第一椎体22、第一锥形圈21和多个椎体连接件23，第一椎体22通过多个椎体连接件23固定在第一外壳24的中心处，第一锥形圈21固定在第一外壳24的内侧壁上，第一锥形圈21处于第一椎体22的下方，第一椎体22的锥底对着第一锥形圈21。
辅助多相反应器3包括辅助外壳33及其内的辅助椎体32、辅助锥形圈31和辅助连接件34，辅助锥形圈31固定在辅助外壳33的内侧壁上，辅助椎体32通过辅助连接件34固定在辅助外壳33的中心处，辅助锥形圈31处于辅助椎体32的下方，辅助椎体32的锥底对着辅助锥形圈31。除雾器8的一端固定在辅助外壳33的外侧壁上，除雾器8的另一端固定在浆料池4的内侧壁上，辅助外壳33底部的出气口呈倾斜状，且远离出气管道7进气端一侧的辅助外壳33底部出气口高度高于出气管道7进气端一侧的辅助外壳33底部出气口高度，辅助外壳33直径小于第一外壳24直径。
第二多相反应器系统9包括第二外壳94及其内的第二椎体92、第二锥形圈93和多个第二椎体连接件5，第二椎体92通过多个第二椎体连接件95固定在第二外壳94的中心处，第二椎体92的锥顶对着第二锥形圈93。
缩径圈30的作用是使经过第一多相反应器2处理的烟气全部进入辅助多相反应器3，辅助多相反应器3的一个作用是防止烟气未经过浆料池4反应直接从出气管道7排出，辅助多相反应器3的另一个作用是通过辅助椎体32和辅助锥形圈31对烟气再次进行混合处理，由于出气管道7进气口的存在，致使出气管道7进气口附近区域的压力产生了变化，烟气容易向出气管道7进气口方向移动，辅助外壳33底部的出气口呈倾斜状排列可以改善这一情况，尤其是配合除雾器8的使用，可以防止未经浆料池4反应的颗粒状的烟气直接通过出气管道7，并且除雾器8可以降低烟气的温度减缓了其运行的速度，除雾器8的另一个作用是支撑辅助多相反应器3，使其安装更加的稳固。
水循环系统5包括水泵51和水管52，连接水泵51的水管52进水端连通浆料池4，水管52出水端处于第一外壳24中心处，其位置处于最上方的第一椎体的上方。
水管52内设有进气管6，即水管52套在进气管6外侧，进气管6外端连接气泵61，进气管6的出气端位置处于水管52出水端的下方，即进气管6的出气端向下露出水管52出水端之外，且进气管6的出气端位置处于最上方的第一椎体的上方。其目的是使用时通过气泵61控制进气管内带压的空气将其上方的水管出水端流出的浆液充分雾化，充分雾化的浆液可以与烟气从上而下的反应，在第一多相反应器系统1内与烟气充分的接触，在压力的作用下，空气中的氧气、雾化浆液中的残渣与烟气充分反应，脱除烟气中的硫化物、氮氧化物和二氧化碳等。通过水管52向第一多相反应器系统1内喷水控制第一多相反应器系统1内的温度不超过100摄氏度。
出气管道7呈倒U形，出气管道7中部的最高处位置高于的进气端和出气端的高度，且出气管道7进气端的高度高于出气管道出气端的高度。出气管道7出气端的位置处于第二椎体的下方。是为了延长烟气与空气中氧气及雾化浆液的反应过程，进而降低二氧化碳的排放量。
通过水淋装置91向第二多相反应器系统9内喷水控制第二外壳内的温度不超过35摄氏度；通过第二外壳94的直径和进入第一多相反应器系统1的烟气量控制第二外壳94内的烟气上升速度不超过每秒3.5立方米；通过气泵控制带压的空气将水管出水端流出的浆液雾化，雾化压力3000pa—800000pa，烟气与雾化浆液反应温度在50—90摄氏度，进一步的提升烟气的脱硫率、脱氮率和对细颗粒物PM2.5的粉尘净化率。
第一锥形圈21是双锥形锥形圈，第一锥形圈21的锥面口径是从上往下缩径后再扩径，第一椎体22是双锥形椎体，第一椎体22最大直径不小于第一锥形圈小口直径。辅助锥形圈31是双锥形锥形圈，辅助锥形圈31的锥面口径是从上往下缩径后再扩径，辅助椎体32是双锥形椎体，辅助椎体32最大直径不小于辅助锥形圈小口直径。第二锥形圈93是双锥形锥形圈，第二锥形圈93的锥面口径是从下往上缩径后再扩径，第二椎体92是双锥形椎体，第二椎体92最大直径不小于第二锥形圈93小口直径。
出气管道的进气端处于在除雾器与缩径圈之间，且位置处于辅助多相反应器出气口的上方，出气管道7的出气端连在第二多相反应器系统9上，其位置处于最底部的第二椎体的下方。第二多相反应器系统9的上方是烟囱管道，向第二多相反应器系统9内喷水的水淋装置91安装在第二多相反应器系统9上。水循环系统5包括水泵51和水管52，连接水泵51的水管52进水端连通浆料池4，水管52出水端处于第一级多相反应器1中心处，其位置处于最上方的第椎体的上方。
水管52内设有进气管6，即水管52套在进气管6外侧，进气管6外端连接气泵61，进气管6的出气端位置处于水管52出水端的下方，即进气管6的出气端向下露出水管52出水端之外，且进气管6的出气端位置处于最上方的第一椎体的上方。通过水管52向第一多相反应器内喷水控制第一多相反应器和辅助多相反应器内的温度不超过100摄氏度。
出气管道7呈倒U形，出气管道7中部的最高处位置高于的进气端和出气端的高度，且出气管道7进气端的高度高于出气管道出气端的高度。
通过水淋装置91向第二多相反应器系统9内喷水控制第二多相反应器系统内的温度不超过35摄氏度。通过第二外壳的直径和进入第一多相反应器系统的的烟气量控制第二外壳内的烟气上升速度不超过每秒3.5立方米，例如第二外壳的直径一般在1米至20米之间，按照具体的第二外壳直径放入相应量的烟气，控制烟气上升速度。
使用时，烟气进入第一多相反应器系统内，水泵51将浆料池4内的浆液41通过水管52输送到第一多相反应器系统内，通过气泵61将带压的含氧空气通过进气管6输送到第一多相反应器系统内，带压的空气将其上方落下的浆液41充分雾化，一般含氧空气量为所需要量的100—200％，具体是指烟气中SO2变SO3，NO变NO2等氧化需要的摩尔数的量的过剩系数，将浆液充分雾化的压力在3000Pa-800000Pa之间。充分雾化的浆液可以与烟气从上而下的反应，在第一多相反应器和辅助多相反应器内与烟气充分的接触，烟气与雾化浆液41反应温度在50-90度，烟气压力保持在3000Pa-10000Pa之间，在压力的作用下，空气中的氧气、雾化浆液中的残渣与烟气充分反应，烟气脱硫脱氮产生的H2SO4以及HNO3结合对残渣中的Fe、Al、Mg、SiO2、Mn、C以及其它元素发生强烈反应，这些元素对CO2产生还原和吸附络合反应，脱除烟气中CO2。固体颗粒物落入浆液池4中，从上方落下的烟气落入浆料池进行反应，由于缩径圈、辅助多相反应器和除雾器的存在，解决了现有的部分颗粒状物体和高温烟气直接从出气管道7排出的问题，净化后的烟气依次通过除雾器和出气管道7进入第二多相反应器系统9，由于出气管道7的形状和出气角度特殊，出气管道7的形状不仅延长了反应的过程而且将烟气冲落至第二多相反应器系统9的底部，再一次延长了反应的过程。净化后的烟气再次通过第二多相反应器系统9进行接触和反应，通过水淋装置91向第二多相反应器系统9内喷水控制第二多相反应器系统9内的温度不超过35摄氏度，其目的是为了降低经过净化的烟气的上升速度，配合第二多相反应器系统9，进一步的提升烟气的脱硫率、脱氮率和对细颗粒物PM2.5的粉尘净化率，最后通过烟囱管道排出。
通过含氧空气和结合雾化浆液有效的控制了二氧化碳的排放量，相对于传统的二氧化碳的排放量至少降低20％，对烟气的脱硫率可到98％，对烟气的脱氮率可到90％，对细颗粒物PM2.5的粉尘净化率达到95％。
上述实施例仅为本专利较佳的实施方式，例如上述第一锥形圈、第一椎体、辅助锥形圈、第二锥形圈和第二椎体还可以是其它的结构，例如第一锥形圈的锥面口径是从上往下缩径的，第一椎体最大直径不小于第一锥形圈小口直径。辅助锥形圈的锥面口径是从上往下缩径的，辅助椎体最大直径不小于辅助锥形圈小口直径；第二锥形圈的锥面口径是从下往上缩径的，第二椎体最大直径不小于第二锥形圈小口直径。第二锥形圈的锥面口径是从下往上缩径的，第二椎体最大直径不小于第二锥形圈的小口直径；另一种是第二锥形圈是双锥形锥形圈，第二锥形圈的锥面口径是从下往上缩径后再扩径，第二椎体是双锥形椎体，第二椎体最大直径不小于第二锥形圈小口直径。

Claims (8)

1.一种用于烟气脱硫脱氮的装置，包括第一多相反应器系统、水循环系统、浆料池、料浆排出装置、出气管道、第二多相反应器系统和水淋装置；第一多相反应器系统的顶部是烟气进入口，第一多相反应器系统处于浆料池的上方，料浆排出装置与浆料池相连；浆料池与第二多相反应器系统之间通过出气管道连通，水淋装置设置在第二多相反应器系统上；其特征在于第一多相反应器系统与浆料池之间设有缩径圈，缩径圈底部设有辅助多相反应器，辅助多相反应器与浆料池之间设有除雾器，出气管道的进气端处于在除雾器与缩径圈之间；
第一多相反应器系统包括多个上下纵向固定排列的第一多相反应器，每个第一多相反应器均包括第一外壳及其内的第一椎体、第一锥形圈和多个椎体连接件，第一椎体通过多个椎体连接件固定在第一外壳的中心处，第一锥形圈固定在第一外壳的内侧壁上，第一锥形圈处于第一椎体的下方，第一椎体的锥底对着第一锥形圈；
辅助多相反应器包括辅助外壳及其内的辅助椎体、辅助锥形圈和辅助椎体连接件，辅助锥形圈固定在辅助外壳的内侧壁上，辅助椎体通过辅助椎体连接件固定在辅助外壳的中心处，辅助锥形圈处于辅助椎体的下方，辅助椎体的锥底对着辅助锥形圈；除雾器的一端固定在辅助外壳的外侧壁上，除雾器的另一端固定在浆料池的内侧壁上；辅助外壳底部的出气口呈倾斜状，且远离出气管道进气端一侧的辅助外壳底部出气口高度高于出气管道进气端一侧的辅助外壳底部出气口高度；辅助外壳直径小于第一外壳直径。
2.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，其特征在于第二多相反应器系统包括第二外壳及其内的第二椎体、第二锥形圈和多个第二椎体连接件，第二椎体通过多个第二椎体连接件固定在第二外壳的中心处，第二椎体的锥顶对着第二锥形圈。
3.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，其特征在于水循环系统包括水泵和水管，连接水泵的水管进水端连通浆料池，水管出水端处于第一外壳的中心处，其位置处于第一椎体的上方；水管内设有进气管，即水管套在进气管外侧，进气管外端连接气泵，进气管的出气端位置处于水管出水端的下方，即进气管的出气端向下露出水管，且进气管的出气端位置处于第一锥形圈的上方。
4.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，其特征在于出气管道呈倒U形，出气管道中部的最高处位置高于的进气端和出气端的高度，且出气管道进气端的高度高于出气管道出气端的高度；出气管道出气端的位置处于第二椎体的下方。
5.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，其特征在于通过水淋装置向第二多相反应器系统内喷水控制第二外壳内的温度不超过35摄氏度；通过第二外壳的直径和进入第一多相反应器系统的烟气量控制第二外壳内的烟气上升速度不超过每秒3.5立方米；通过气泵控制带压的空气将水管出水端流出的浆液雾化，雾化压力3000pa—800000pa，烟气与雾化浆液反应温度在50—90摄氏度。
6.根据权利要求2所述的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，其特征在于第一锥形圈的锥面口径是从上往下缩径的，第一椎体最大直径不小于第一锥形圈小口直径；辅助锥形圈的锥面口径是从上往下缩径的，辅助椎体最大直径不小于辅助锥形圈小口直径；第二锥形圈的锥面口径是从下往上缩径的，第二椎体最大直径不小于第二锥形圈小口直径。
7.根据权利要求2所述的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，其特征在于第一锥形圈是双锥形锥形圈，第一锥形圈的锥面口径是从上往下缩径后再扩径，第一椎体是双锥形椎体，第一椎体最大直径不小于第一锥形圈小口直径；辅助锥形圈是双锥形锥形圈，辅助锥形圈的锥面口径是从上往下缩径后再扩径，辅助椎体是双锥形椎体，辅助椎体最大直径不小于辅助锥形圈小口直径；第二锥形圈是双锥形锥形圈，第二锥形圈的锥面口径是从下往上缩径后再扩径，第二椎体是双锥形椎体，第二椎体最大直径不小于第二锥形圈小口直径。
8.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱硫脱氮的装置，其特征在于浆料池内设有浆液，浆液包括炼铁炉渣、炼钢炉渣、粉煤灰、铁鳞中的一种或多种与水混合制成，浆液的浓度在5％-20％之间。
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