CN107073389B - 一种烟气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气净化装置，特别涉及一种所谓的湿式烟气净化装置，使用流体吸收剂，即液体，例如海水，对烟气进行处理。

Description

一种烟气净化装置
技术领域
本发明涉及一种烟气净化装置，特别涉及一种所谓的湿式烟气净化装置，烟气采用流体吸收剂例如液体、特别是碱性液体如海水进行处理。
背景技术
上述湿式烟气净化装置必须与使用浆料(如石灰石悬浮液)作为吸收剂的的装置区分开来。
后者在WO96/00122中公开。烟气通过多孔板，其上布置有吸收性石灰石悬浮液的流动层。US 4,099,925中公开了类似的装置。
在EP 2644252A1中公开了使用海水作为吸收剂液体的烟气净化装置。该装置包括洗气塔(也称为吸收塔)，烟气和海水在此接触。此后，使用的海水遵循重力并被收集在洗气塔下方的集水槽状区域中。根据EP2644252A1，集水槽状区域可以是用于海水的流通通道的一部分。
显然，流通通道不是(必然地)烟气净化装置的整体部分，其在洗气塔下面的部分，相对于现有技术和下文所述的本发明，被认为是所述装置的一部分。
基于海水的装置和方法相对于使用石灰石悬浮液作为烟气中的硫氧化物的吸收剂进行操作的装置和方法，具有多种优点，例如：
-像海水这样的液体吸收剂仅包含很少的固体成分，所以堵塞的风险显著降低，
-海水比较便宜，
-使用的吸收剂的处理[德语：调整]对海水来说更简单，
-可以省略海水的任何外部处置，
-重新调整其pH值后，海水可以返回海洋。
然而，仍然存在对上述基于海水的净化装置和方法的改进的持续需求。一个关键点在于整体结构的简化，特别是洗气塔以及吸收剂和烟气的接触区域。
发明内容
现在发现，通过根据权利要求1的烟气净化装置的设计，使用海水作为吸收剂液体的湿式烟气净化，不仅可以保持其优点而且可以实现另外的优点，根据所述烟气净化装置其包括：
-用于液体吸收剂的水平延伸的流通通道，
-沿着所述流通通道的纵向延伸部浸没在所述液体吸收剂内的烟气分配器，
-所述烟气分配器具有至少一个烟气入口和多个烟气出口，
-烟气收集器，其布置在所述烟气分配器的烟气出口的垂直上方的一定距离处。
另外的优点包括：
吸收剂液体和烟气接触(合并)的接触区域从集水槽区域上方的洗气塔转移到“集水槽区域中”；换而言之：烟气和海水在流通通道的至少一个部分接触，该通道还用于将新鲜海水输送到净化装置中并将使用过的(废弃的)海水从净化装置输送到后续的处理单元和/或回到海洋中。
可以避免用于将新鲜海水运送到洗气塔中的接触区域的管道和泵(以及相应的能量)。新鲜的吸收剂可以沿着所述流通通道朝向烟气分配器以自给自足的方式流动，通过和/或围绕所述分配器流动，并且对应于通道的纵向延伸还基本上都在一个共同的方向上。为了允许通道中的吸收剂的“自流动”，通道的底部可以稍微倾斜于水平面。
可以省略用于将新鲜海水分配在具有未处理烟气的相应洗气塔的接触区域内的任何喷嘴。
接触区域由烟气分配器在功能上提供，烟气分配器被布置(浸没)在海水流内。
与新鲜海水(例如pH在7-8范围之间)相比，使用过的海水(与烟气接触后)具有低得多的pH(例如在3-4范围之间)，其在与所述烟气接触之后立即与另外的新鲜海水(其pH在7-8范围之间)接触，即通过所述分配器释放的没有与烟气直接接触的那部分海水流。因此，这种海水混合物的pH再次增加，使得使海水回到或接近其原始pH的任何后处理变得更容易，并且需要较少的建设工程。本发明允许通过所述通道将更多的新鲜海水提供到接触区域，从而可以避免用于将海水提供至喷嘴的具有喷嘴和泵的洗气塔，并且相应地几乎不需要用于海水流的能量。新鲜海水的这种“过剩”具有进一步的优点，即海水和气体之间的关系(S/G)显著提高，从而使SO2去除效率更高。
根据EP 2644252A1的装置可以容易地进行调整(重建)。洗气塔中的喷嘴可以被去除或作为附加和/或辅助装置被保留从而将吸收剂和烟气带到一起。它们还可以用于在从气体分配器(接触区)经由所述气体收集器到气体出口的途中对预净化的烟气进行二次处理。洗气塔可以用作烟气收集器和/或烟气提取器。
由于沿着所述通道流动的吸收剂液体流由其来自海洋的本身进行定义，所以烟气分配器是实现最佳净化结果的重要组成部分。
烟气分配器布置在流动吸收剂中。原则上，烟气足以通过任何出口装置从所述分配器逸出到周围的液体中，并且分配器的设计乍一看并不太重要，但是：为了将硫氧化物，特别是SO2从处于最佳状态的烟气中移除，需要烟气与液体之间的有大的接触面积。这可以通过将进入分配器的烟气流转变(分裂)成单独的小气泡来实现。在这方面，应该知道，工业烟气净化装置的烟气容量为例如1,000,000至3,000,000m3/h，流体吸收剂需求为15,000至200,000m3/h。
因此，烟气分配器的实施例特征在于具有一个或多个以下特征：
烟气分配器在大的水平区域上延伸，以允许烟气在大的表面积上进入流体吸收剂流中，从而允许气体和吸收剂之间大的接触面积。在具有上述容量数据的装置中，分配器可以具有各为2-30m的尺寸(长/宽/高)。
烟气分配器被设计成使得液体吸收剂(海水)可以在接触空间之前和之后沿着基本上相对于液体吸收剂的主流动方向的方向流过所述烟气分配器。换句话说：烟气分配器对于所述流体吸收剂至少是部分可渗透的。
这种“渗透性”可以通过分配器的外壁中的开口实现，特别是在限定(垂直)上端的部分中以及与其相邻的部分中。在立方体分配器的情况下，所有6个壁部(或者在没有底部的分配器的情况下为5个壁部)可以实现这种开口。
开口可以具有任意横截面(形状)，例如矩形、椭圆形、圆形。开口的数量和尺寸取决于进料到分配器中的烟气体量以及通过这些开口离开分配器的烟气体量。在这样的工业净化装置中，各横截面在1和15cm2之间的开口被认为能够有效地实现烟气和吸收剂之间的高接触面积。筛子状的壁部也符合相同的要求。
烟气分配器的烟气入口(进口)被布置成使烟气以基本上水平的方向进入烟气分配器。这使得气体的传输成本低且分配器内的气体具有良好分布。烟气可以通过1、2个或更多个入口管进料到分配器中。基于所提及的容量数据，这种入口管道的横截面可以约为5×10m。
为了在分配器内均匀分布未经处理的烟气，入口管道的入口的中心位置(相对于整体分配器设计)是有利的。
烟气分配器具有朝向烟气分配器的外缘向下倾斜的壁。该设计使得分配器具有圆顶状形状，并且允许在气体经由所述开口释放到液体中之前在所述圆顶状空间内收集更大体积的气体。
这些开口的数量和尺寸以及每平方米壁部的这些开口的总横截面可以在不同的壁部上变化。在分配器的表面向下和向外倾斜的情况下，外壁部中的开口的总横截面可以高于在中心部中的开口的总横截面，以允许外壁部下方较大体积的烟气逸出。换句话说：每平方米的壁上的开口的总横截面随着距离分配器的中心点的距离的增加而增加，其中，中心点是指几何中心。
这些参数(尺寸、形状、数量、每个面的横截面积)可以以实现净化装置和分配器各自恒定和稳定的性能的方式进行组合。换句话说：这些参数可以调整为实现恒定且稳定的气体流入相应的分配器表面上的液体。
不仅对于紧急情况，如果气体体积变得意想不到的高，则使用没有底部的分配器，即朝向通道底部开放可能是有利的，使得过量的烟气可以通过这种方式逸出分配器。
为了允许液体和气体之间的最均匀接触，净化装置的另一实施例的特征在于在所述分配器内和/或沿着所述分配器的引导装置。如上所述，液体在通道中具有一个主流动方向，即在通道的纵向方向上。因此，引导装置遵循该纵向延伸，即它们基本上平行于通道轴线延伸。引导装置可以是金属板。金属板可以固定在分配器上。分配器可以由金属、混凝土等制成，耐受吸收剂液体和烟气。
当新鲜的海水在烟气通过在通道中流动的液体的途中从烟气中吸收SO2时，此后必须收集如此纯化的烟气。该装置包括烟气收集器，其布置在分配器上方一段距离处以收集这些气体并将它们引导到诸如除雾器、烟囱等的后续装置。烟气收集器应当在水平方向上突出分配器。
根据另一个实施例，烟气收集器的水平延伸与分配器的至少下游端重叠。这允许海水中的任何剩余烟气(或其他气体/空气)升高以离开海水流并作为主烟气流被收集。
烟气收集器的下端可以布置在通道中的液面上方或突出到通道流体中。
为了允许液体在通道中大部分连续且稳定地流动，在流通通道内进一步安装堰状体可能是有利的。通过该堰，流体吸收剂的流动横截面可以是变化的，特别是如果堰相对于流通通道的横截面是可调节的(例如可移动的)。
分配器的下游，可以在将海水流放入海洋之前对海水混合物进行曝气。再次：该曝气步骤可以根据接触步骤在流通通道内进行。
附图说明
本发明的进一步的特征源自于从属权利要求和如下描述和附图，其中示意性地公开
图1是烟气净化装置的侧视图。
图2是烟气分配器的俯视图。
图3是图2的烟气分配器的立体图。
具体实施方式
图1显示了具有以下特征的烟气净化装置：
用于液体吸收剂(即海水)的水平延伸的流通通道10。图1所示的部分被认为是烟气净化装置的一部分，而流通通道的下游和上游部分可以被认为是独立的部件。所述通道10内的海水水平由上边具有三角形的两条平行线表示。
金属烟气分配器12沿着所述流通通道10的纵向延伸L布置(浸没)在海水内，具有宽度W(未示出)和高度(从底部到液体表面)H。
烟气分配器12具有布置在分配器12的相对侧处的两个烟气入口14，由于布置在相对侧处使得在图1中只能看到一个烟气入口(烟气进口)14。
其长度为L的烟气分配器12具有稍小于通道10的对应宽度W的宽度(垂直于水平方向的长度L)，而其高度h约为通道10中的液体(海水)的高度H的一半。分配器的具体数据为：L＝20m，宽度＝10m，h＝5m。
烟气分配器12的特征还在于水平延伸的顶板16，四个壁部从该顶板16向外和向下延伸，其附图标记为18、20、22、24(图2)。
顶板16和壁部18、20、22、24对于吸收剂是可渗透的，吸收剂从左到右流过所述通道10(由箭头A1、A2表示)。通过所述分配器壁16、18、20、22、24中的每个直径为3cm的圆形孔(开口)26来实现对气体和水的渗透性。开口26的数量根据进入的烟气体积计算，以允许烟气通过入口14进入分配器12，经由开口26离开分配器12。
如图1所示，烟气分配器10完全浸没在吸收剂液体中。
烟气收集器30从通道10延伸并且沿着其整个周边与分配器12重叠。气体收集器30的下端30l通过突出到液体流11中而提供气体密封。
在其下端，收集器30在烟气分配器12的上游端12u以及其下游端12d处与烟气分配器12重叠，其中在所述下游端12d处的重叠比在其上游端12u处大得多。
这允许在分配器12的下游端12d的下游布置通道部11，其被所述收集器30覆盖，使得液体流中的任何剩余空气/气体都将被所述收集器30收集。
用虚线40表示的是所述装置的可选特征，即安装喷嘴，通过该喷嘴将另外的海水喷射到收集空间中，尽管在大多数情况下可以省略这些额外的喷嘴。
净化过程的工作原理如下：
新鲜的海水通过通道10输送到收集器30下方的通道部分(箭头1)。
由于分配器12没有底部，由顶板16和壁18、20、22、24所限定的空间填充有通过通道10的海水。
未经处理的(生的)烟气通过入口管道14进入分配器12，并且在通过所述开口26离开分配器12并流入到所述分配器12外部的海水吸收剂中之前，在由顶板16和壁18、20、22、24所限定的空间内分布。
在分配器12内部和周围的空间限定了吸收液体(海水)和烟气之间的接触区域。
这样处理(接触)的烟气在进入收集器30之前并且被进一步引导至诸如烟囱的后续装置中之前在海水中进一步升高。
从该描述中可以看出，只有部分海水与烟气接触。这样产生的优点是，在烟气和新鲜海水接触之后，随后使用过的(废的)海水立即进一步与新鲜的海水接触，相应的海水混合物在下游方向离开分配器。
图1还显示了布置在所述通道10的底部10b上的堰状装置50，该堰可膨胀，使得其垂直高度可以根据期望通过所述通道10的海水流进行调节。
进一步的下游(图1中未显示)，在海水释放到海洋之前，可伴有其他处理步骤，如曝气池(作为单个部件或作为流通通道的一部分)。
图2还显示了引导装置60：金属板，其在通道10中的吸收剂的流动方向上延伸并且布置在分配器12下方(或者额外的在分配器12上方)以支撑海水的流动方向。

Claims (11)

1.一种烟气净化装置，其特征在于：
1.1水平延伸的流通通道(10)，用于将作为液体吸收剂的新鲜海水输送到净化装置中并将使用过的液体吸收剂从净化装置输送到后续的处理单元和/或回到海洋中；
1.2在所述流通通道(10)中的烟气分配器(12)，沿着所述流通通道(10)的纵向延伸(L)浸没在液体吸收剂内；其中
1.3烟气分配器(12)具有至少一个烟气入口(14)和多个烟气出口(26)并被设计成使得所述液体吸收剂在接触区域之前和之后沿着所述流通通道(10)以对应于液体吸收剂的主流动方向的方向流过所述烟气分配器(12)，从而提供吸收剂液体和烟气接触的接触区域；
1.4烟气收集器(30)，布置于所述烟气分配器(12)的烟气出口(26)的垂直上方的一定距离处，并且在所述流通通道(10)内的液体吸收剂的垂直上方的一定距离处。
2.根据权利要求1所述的烟气净化装置，其中所述烟气分配器(12)的烟气入口(14)被布置成使得所述烟气以大致水平的方向进入所述烟气分配器(12)。
3.根据权利要求1所述的烟气净化装置，其中所述烟气分配器(12)具有朝向所述烟气分配器(12)的外缘向下倾斜的壁。
4.根据权利要求1所述的烟气净化装置，其特征在于，所述烟气分配器(12)具有圆顶状形状。
5.根据权利要求3所述的烟气净化装置，其中所述烟气分配器(12)的烟气出口(26)被设计为离散开口。
6.根据权利要求5所述的烟气净化装置，其中每平方米的离散开口(26)的总横截面随着距烟气入口(14)的距离增加而增加。
7.根据权利要求1所述的烟气净化装置，其中，所述烟气收集器(30)在所述烟气分配器(12)的上方水平延伸。
8.根据权利要求1所述的烟气净化装置，其中所述烟气收集器(30)水平地延伸越过所述烟气分配器(12)。
9.根据权利要求1所述的烟气净化装置，其中，所述烟气分配器(30)包括引导装置(60)，所述引导装置(60)在所述流通通道(10)的纵向方向上延伸并彼此以一定距离垂直于所述纵向方向。
10.根据权利要求1所述的烟气净化装置，其中所述烟气分配器(12)在其垂直下端是开放的。
11.根据权利要求1所述的烟气净化装置，在所述流通通道(10)内具有至少一个堰状装置(50)，以减少沿着所述流通通道(10)流动的液体吸收剂的流动横截面。
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