CN107020006A - 一种烟气净化反应器及烟气净化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种烟气净化反应器及烟气净化系统，烟气净化反应器包括壳体、浆液管及锥状分散器；所述壳体上方设置有烟气入口；所述浆液管的内端伸入所述壳体内，形成开口朝下的浆液入口；所述锥状分散器安装在所述壳体内，且其尖端向上，与所述浆液入口相对。烟气净化系统包括吸收剂浆液池、吸收剂循环管路及上述烟气净化反应器；其中，吸收剂循环管路的进液口与吸收剂浆液池相通，吸收剂循环管路的出液口与烟气净化反应器中浆液管的外端相通。利用烟气净化反应器及烟气净化系统能够提高对烟气中污染物进行吸收的效果。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种烟气净化反应器及包括该烟气净化反应器的烟气净化系统。
背景技术
当前，火力发电、金属冶炼、化工等企业生产中会由于燃烧燃料或生产而产生烟气；这些烟气中含有SO2及NOX等污染物，这些污染物已经成为大气污染的主要根源。
目前，有多种对烟气进行净化方法，根据原理不同，有吸收法、吸附法、催化转化法、生物法及等离子法等。其中，吸收法是最常用的方式，其主要原理是通过吸收将烟气中的污染物分离出来，进而达到除去SO2及NOX等污染物的目的。
现有利用吸收法净化烟气的系统包括烟气净化反应器，利用烟气净化反应器可以通过吸收剂对烟气中污染物进行吸收，实现对烟气进行净化，然后将净化后的烟气再排出或进行其他处理；被吸收的污染物可以进行无害化处理或进行相应的回收。
本专利申请人首先提出利用企业产生的废渣与水制成吸收剂浆液，用吸收剂浆液作为吸收剂来吸收烟气污染物的技术方案，基于该技术方案，在美国专利文献US8,119,083B2提出一种可以实现气、液、固三相接触的烟气净化反应器(多相反应器)。该烟气净化反应器利用配合的锥形圈与锥体形成锥体结构件；吸收剂浆液自上而下流动过程中，会在锥形圈内口和锥体周边形成不同直径的多道环形水幕墙；烟气在自上而下的流动中会在锥体结构件的引导下改变流速和方向并穿过水幕墙，实现吸收剂浆液和烟气的充分接触，保证吸收剂对烟气中污染物的吸收。在该反应器的基础，本专利申请人在中国专利文献CN103566728 B中提出一种烟气净化反应器，该烟气净化反应器包括壳体，壳体内设置配合的锥形圈与锥体形成锥体结构件，还设置用于供给吸收剂浆液的浆液管，浆液管从顶部伸入壳体内，浆液管内端形成浆液入口。从浆液入口供给的吸收剂浆液与烟气混合，再流向配合的锥形圈与锥体形成锥体结构件，使吸收剂浆液与烟气进行接触，以实现对烟气中污染物的吸收。
在上述壳体基础上，如何进一步强化吸收剂浆液与烟气的接触混合，提高对污染物的吸收效果，是本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明提供一种烟气净化反应器，该烟气净化反应器可以进一步强化吸收剂浆液与烟气的接触混合，提高对烟气中污染物的吸收。
本发明还提供一种包括该烟气净化反应器的烟气净化系统，利用该烟气净化系统可以提高对烟气进行处理的效率。
本发明提供了烟气净化反应器，包括壳体、浆液管及锥状分散器；所述壳体上方设置有烟气入口；所述浆液管的内端伸入所述壳体内，形成开口朝下的浆液入口；所述锥状分散器安装在所述壳体内，且其尖端向上，与所述浆液入口相对。在浆液管的浆液入口处设置有锥状分散器，且锥状分散器的尖端与浆液入口相对。利用该烟气净化反应器，当浆液管输出吸收剂浆液时，在锥状分散器的作用下，吸收剂浆液以发散状进入壳体内部，使从壳体上方烟气入口进入的烟气与吸收剂浆液接触，通过吸收剂吸收烟气中包括的污染物。由此可见，通过在浆液管的浆液入口处设置锥状分散器，使吸收剂浆液以发散状进入壳体内部，增大了吸收剂浆液与烟气之间的接触面积，能够对烟气中包括的污染物进行更加有效的吸收，从而提高对烟气中污染物的吸收效果。
优选的技术方案中，在所述锥状分散器中，沿所述锥状分散器的竖向中心线方向上设置有通孔。吸收剂浆液可以通过锥状分散器中竖向中心线方向上的通孔进入，提供更充分的吸收剂浆液，满足烟气净化反应器大型化的需要。
进一步的技术方案中，该烟气净化反应器进一步包括套装于所述浆液管内的进气管，所述进气管的外端与气泵相通。通过在浆液管中设置进气管，可以使吸收剂浆液与烟气混合更加均匀，保证吸收剂浆液的吸收效果。
优选的技术方案中，所述进气管的内端与所述锥状分散器的尖端相对。这样可以使通过进气管进入的气体在锥状分散器作用下向四周分散，以有利于吸收剂浆液，进而有利于吸收剂浆液与烟气的接触，保证烟气净化效果。
可选技术方案中，所述进气管的内端与所述锥状分散器中的通孔相对。
优选技术方案中，所述进气管的外径小于所述锥状分散器中通孔的内径。这们可以保证至少有一部分吸收剂浆液通过锥状分散器中通孔通流，保证吸收剂浆液的供给。
可选技术方案中，可以使所述进气管的内端高于所述浆液入口的端面，以使通过进气管进入的气体在浆液管中鼓胀，保持吸收剂浆液的分散效果，为吸收剂浆液和烟气混合和接触提供良好前提。
可选技术方案中，可以使所述锥状分散器的尖端低于所述浆液入口的端面。
可选技术方案中，使所述锥状分散器的最大横截面大于所述浆液入口的横截面。
本发明提供的烟气净化系统包括烟气净化反应器、吸收剂浆液池和吸收剂循环管路，其中，所述吸收剂循环管路中设置有循环泵，且所述烟气净化反应器为上述任意一种烟气净化反应器，所述吸收剂循环管路的进液口与所述吸收剂浆液池相通，所述吸收剂循环管路的出液口与所述浆液管的外端相通。由于包括上述任一种烟气净化反应器，该烟气净化系统也具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明一个实施例提供的一种烟气净化反应器工作原理的示意图；
图2是本发明另一个实施例提供的一种烟气净化反应器工作原理的示意图；
图3是本发明又一个实施例提供的一种烟气净化反应器工作原理的示意图；
图4是本发明再一个实施例提供的一种烟气净化反应器工作原理的示意图；
图5是本发明一个实施例提供的一种烟气净化系统工作原理的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一个实施例提供的烟气净化反应器包括壳体101、浆液管102和锥状分散器103。壳体101内部形成相应空间，用于吸收剂浆液与烟气接触及混合，使烟气中的固体粉尘与烟气分离，同时吸收烟气中的污染物。壳体101上方设置有与烟道相通的烟气入口1011，使烟气进入反应器内。浆液管102横向延伸，内端伸入所述壳体101内，形成开口朝下的浆液入口。
锥状分散器103为锥状结构，可以为圆锥体，也可以为其他锥形体，其可以通过适当的支架(图中未示出)固定在壳体101内壁或浆液管102上，进而使锥状分散器103位于壳体101中。为了保证吸收剂浆液均匀分布，锥状分散器103位于壳体101的中间(横向方向上)位置。其中，锥状分散器103的尖端向上，并与浆液入口相对。
利用该实施例提供了的烟气净化反应器时，当浆液管102输出吸收剂浆液时，在锥状分散器103锥面的作用下，吸收剂浆液会以发散状进入在壳体101内部流动或运动；同时，从壳体101上方烟气入口1011进入的烟气与发散的吸收剂浆液接触并混合，可以这样可以使烟气与吸收剂浆液更充分接触，增加二者接触面积，进而促进吸收剂浆液对烟气净化，也有利于吸收剂浆液与烟气中污染物反应，促进对污染物的吸收。由此可见，通过在浆液管102的浆液入口处设置锥状分散器，可以促进吸收剂浆液对烟气中包括的污染物更加有效地吸收，从而提高对烟气中污染物进行吸收的效果。
在本发明实施例中，如图1所示，将浆液管102设置在壳体101的顶部，这样增加了吸收剂浆液从壳体101上部流动到壳体101下部的行程，从而使从烟气入口1011进入的烟气有更长的距离与吸收剂浆液进行接触，保证吸收剂浆液可以对烟气中所包含的污染物进行更加充分的吸收，进一步提升对烟气进行净化的效果。
本领域技术人员可以理解，如果烟气净化反应器的规格尺寸较大，吸收剂浆液在锥状分散器作用下会以发散状向壳体101的内壁侧流动，进而会在锥状分散器下方、靠近壳体101竖向中心线的区域内部分形成较大的浆液屏蔽区。吸收剂浆液不会或很难达到达该区域，而气态的烟气仍会进入该区域，进而导致部分烟气无法被有效净化。为此，在如图2所示的本发明一个实施例中，可以在锥状分散器203上设置通孔，所设置的通孔可以位于锥状分散器203的竖向中心线方向上；优选使通孔位于锥状分散器203的中间位置。当锥状分散器203上设置通孔时，部分吸收剂浆液在被锥状分散器203锥面作用下，以分散状向壳体的内壁侧流动，部分吸收剂浆液通过锥状分散器203上的通孔沿壳体101的竖向中心线方向朝下流动。这样，从锥状分散器203上通孔流下的吸收剂浆液将通过上述浆液屏蔽区，与进入浆液屏蔽区内的烟气进行接触，吸收烟气中的污染物，保证烟气的净化效果。为了保证通过通孔向下流动吸收剂浆液与烟气的混合效果，可以将通孔设置为由上向下半径逐渐加大的结构。
如图3所示的本发明另一个实施例中，该烟气净化反应器还可以包括套装于浆液管102内的进气管304，进气管304的外端与气泵305相连，进而在气泵305作用下，可以向浆液管102及反应器内充入回缩的空气(压缩空气)。设置进气管304可以使吸收剂浆液与烟气混合更加均匀，保证吸收剂浆液的吸收效果
在本发明一个实施例中，如图3所示，套装于浆液管102内的进气管304的内端位于浆液管102内部。优选技术方案中，浆液管102的内端可以与锥状分散器203的尖端相对。使进气管304的内端与锥状分散器203的尖端相对，当进气管304在气泵305的作用下向壳体101中充入空气时，吸收剂浆液在高速气流的作用下以较快的速率喷射到锥状分散器203的锥面上，高速吸收剂浆液被喷射到锥状分散器203的锥面上之后，可以使部分吸收剂浆液雾化，雾化后的吸收剂浆液会充斥到壳体101的整个内部空间，与壳体101内部的烟气进行接触，从而可以进一步增大吸收剂浆液与烟气的接触面积以及接触时间，使吸收剂浆液可以充分地对烟气中污染物进行吸收，进一步提升该烟气净化反应器对烟气进行净化的效果。利用该方式可以实现浆液中液体的部分雾化，同时避免喷嘴式雾化的堵塞现象。
如图3所示实施例中，进气管304的内端可以与锥状分散器203上的通孔相对。一方面，将进气管304的内端与锥状分散器203上的通孔相对，进气管304喷射出的高速气体可以使部分吸收剂浆液以较快的速度通过锥状分散器203上的通孔，吸收剂浆液以较快的速度从锥状分散器203上的通孔射出时，会有部分吸收剂浆液发生雾化，雾化的吸收剂浆液相对于液态的吸收剂浆液能够更加均匀地与烟气进行混合，增加吸收剂浆液与烟气之间的接触面积，促进吸收剂浆液对烟气中包含的污染物进行吸收。另一方面，由于锥状分散器203为圆锥体结构，圆锥体为轴对称结构，而锥状分散器203上的通孔沿其轴线竖向中心线方向设置，将进气管304的内端与锥状分散器203上的通孔相对时，进气管304喷射出的气流沿锥状分散器203的轴线竖向中心线方向，这样，吸收剂浆液在进气管304所喷出气流的作用下，能够被较为均匀地喷射到锥状分散器203上锥面的各个位置，进而可以使吸收剂浆液在壳体101内沿径向方向较为均匀的分布，保证烟气在壳体101被各个区域都能够与吸收剂浆液进行有效的接触，提升壳体101内部空间的有效利用率。当然，根据实际需要，也可以改变进气管304的内端可以与锥状分散器203上的通孔之间位置关系，以适应净化不同烟气的需要。
根据上述描述，本领域技术人员可以理解，在设置套装于所述浆液管内的进气管304的情况下，锥状分散器203不限于具有通孔的结构，进气管304与未设置通孔的锥状分散器203配合，也可以强化烟气与吸收剂浆液的有效接触及混合。
如图3所示的实施例中，当进气管304的内端与锥状分散器203上的通孔相对时，可以根据实际需要选择使进气管304、锥状分散器203及锥状分散器203通孔的尺寸，以便于在不同工况下，吸收剂浆液、压缩空气及烟气的接触及混合，比如：可以使进气管304的外径小于锥状分散器203上通孔的内径。这样，从浆液管102输出的部分吸收剂浆液可以顺着进气管304的外壁进入锥状分散器203上的通孔，保证有足够量的吸收剂浆液从锥状分散器203上的通孔进入壳体101中，保证吸收剂浆液与烟气接触混合的效果。
如图3所示，进气管304套装与浆液管102内部，可以使进气管304的内端应当高于浆液入口的端面。这样，从进气管304的内端喷射出的气流在浆液管102内部对吸收剂浆液进行加压，吸收剂浆液在浆液管102管壁的约束下以较快的速度喷射到锥状分散器203的锥面上，沿锥状分散器203的锥面形成吸收剂浆液水幕，当烟气从烟气入口1011进入向下流动时，需要穿过该吸收剂浆液水幕，从而增加烟气与吸收剂浆液之间的接触面积，促进吸收剂浆液对烟气中的污染物进行吸收。同时，使进气管304的内端高于浆液入口的端面，可以使进气管304输出的空气沿锥状分散器203的锥面与吸收剂浆液一同进入壳体101内部，改善吸收剂浆液在反应器中的分布均匀性。
当然，根据实际需要，也可以使多个进气管304套装于浆液管102内部，还可以根据实际需要发，使进气管304的内端低于浆液入口的端面或者与浆液入口的端面平齐，以实现调节吸收剂浆液状态的目的。
吸收剂浆液可以为炼铁炉渣、炼钢炉渣、粉煤灰、铁鳞等与水的混合物，因此吸收剂浆液中会含有炼铁炉渣、炼钢炉渣、粉煤灰、铁鳞等固体颗粒。如图4所示的本发明另一个实施例中，可以使锥状分散器203的尖端低于浆液入口的端面，进而会增大浆液入口与锥状分散器203上锥面之间的距离，防止浆液管102被堵塞，避免该烟气净化反应器由于堵塞而产生故障。
如图4所示的实施例中，锥状分散器203的最大横截面大于浆液入口的横截面。浆液入口的横截面即为浆液管102的管内横截面，由于锥状分散器203的尖端与浆液入口相对，当锥状分散器203的最大横截面大于浆液入口的横截面时，吸收剂浆液从浆液入口输出后能够全部被喷射到锥状分散器203上，依靠锥状分散器203的锥面，将浆液入口输出的部分吸收剂浆液形成吸收剂浆液水幕，促进吸收剂浆液与烟气的接触和混合，从而提高对烟气进行净化的效果。
当然，根据实际净化需要，也可以使锥状分散器203的最大横截面小于浆液入口的横截面，以形成相应的吸收剂浆液水幕，在保证烟气与吸收剂浆液的接触和混合的同时，减少烟气阻力或实现其他目的。
基于上述烟气净化反应器，本发明实施例还提供了一种烟气净化系统，该系统包括：吸收剂浆液池、吸收剂循环管路和上述任一实施例提供的烟气净化反应器。以图4所示的烟气净化反应器为例，可以组成如图5所示的烟气净化系统。吸收剂循环管路中设置有循环泵506，吸收剂循环管路的进液口与吸收剂浆液池507相通，吸收剂循环管路的出液口与浆液管102的外端相通，循环泵506位于吸收剂循环管路的进液口与出液口之间。
下面以图5所示的烟气净化系统为例，对本发明实施例提供的烟气净化反应器及烟气净化系统的工作流程做进一步详细说明。
循环泵506从吸收剂浆液池507中抽取吸收剂浆液，循环泵506将抽取的吸收剂浆液传输给浆液管102，浆液管102将循环泵506传输的吸收剂浆液输入壳体101中。
气泵305通过进气管304向壳体101中输入空气，空气在浆液管102中对吸收剂浆液进行加压后，使吸收剂浆液以较快的速度喷射到锥状分散器203的锥面上及其上设置的通孔中。喷射到锥面上吸收将浆液部分雾化，部分沿锥状分散器203的锥面形成吸收剂浆液水幕，向壳体101的下部运动。喷射到锥状分散器203上通孔内的吸收剂浆液部分被雾化，部分直接穿过通孔向壳体101的下部运动。
这样，吸收剂浆液通过锥形分散器203锥面及通孔导流，再经压缩空气膨胀作用雾化后与从烟气入口1011进入的烟气相接触，吸收烟气中包含的污染物(当然，烟气固体粉尘与烟气也分离)。吸收剂浆液向壳体101的下部运动最终回归至吸收剂浆液池507，在吸收剂浆液池507沉淀处理后，可以循环利用。经吸收剂浆液吸收污染物后的烟气通过壳体101下部的烟气出口1012排出进行相应处理。
本领域技术人员可以理解，烟气净化系统中烟气净化反应器不限于上述一种，也可以是上述任一种烟气净化反应器。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种烟气净化反应器，其特征在于，包括壳体、浆液管及锥状分散器；所述壳体上方设置有烟气入口；所述浆液管的内端伸入所述壳体内，形成开口朝下的浆液入口；所述锥状分散器安装在所述壳体内，且其尖端向上，与所述浆液入口相对。
2.根据权利要求1所述的烟气净化反应器，其特征在于，
在所述锥状分散器中，沿所述锥状分散器的竖向中心线方向上设置有通孔。
3.根据权利要求2所述的烟气净化反应器，其特征在于，
还包括套装于所述浆液管内的进气管，所述进气管的外端与气泵相通。
4.根据权利要求3所述的烟气净化反应器，其特征在于，
所述进气管的内端与所述锥状分散器的尖端相对。
5.根据权利要求4所述的烟气净化反应器，其特征在于，
所述进气管的内端与所述锥状分散器中的通孔相对。
6.根据权利要求5所述的烟气净化反应器，其特征在于，
所述进气管的外径小于所述锥状分散器中通孔的内径。
7.根据权利要求3至6中任一所述的烟气净化反应器，其特征在于，
所述进气管的内端高于所述浆液入口的端面。
8.根据权利要求2至6中任一所述的烟气净化反应器，其特征在于，
所述锥状分散器的尖端低于所述浆液入口的端面。
9.根据权利要求1至6中任一所述的烟气净化反应器，其特征在于，
所述锥状分散器的最大横截面大于所述浆液入口的横截面。
10.一种烟气净化系统，包括烟气净化反应器、吸收剂浆液池和吸收剂循环管路，所述吸收剂循环管路中设置有循环泵，其特征在于，所述烟气净化反应器为权利要求1至9中任一项所述的烟气净化反应器，所述吸收剂循环管路的进液口与所述吸收剂浆液池相通，所述吸收剂循环管路的出液口与所述浆液管的外端相通。
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