CN107096341A - 燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统。包括烟气氧化段、洗涤塔、气液分离装置，其特征在于，洗涤塔为多相气动旋流洗涤塔，烟气入口处设有洗涤剂喷嘴，塔体内部、洗涤剂喷嘴下方设有水膜水幕形成装置，所述水膜水幕形成装置包括圆锥体形的均液帽、均液帽下方设有设置在内芯筒侧壁上的旋流片，旋流片纵向倾斜设置、环形分布在内芯筒侧壁上。本发明采用了烟气氧化段、多相气动旋流洗涤塔、脱水除雾塔多级连续组合协同净化装置，所用的洗涤塔通过形成多重水膜水幕，提高了吸收净化效率。

Description

燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉烟气净化领域，具体来说是一种燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统。
背景技术
燃煤锅炉产生大量含有粉尘、SO2、氮氧化物的燃煤烟气，对于大气污染极大，对燃煤锅炉烟气净化是亟待解决的问题。目前，国家现行《锅炉大气污染物排放标准》中明确规定，重点地区锅炉按大气污染物特别排放限值执行，而北方地区现有燃煤供热锅炉由于烟气环保设施投入使用时间较长，工艺落后且效率不高，面临着烟气排放不达标的问题。烟气除尘技术常用有机械式旋风离心除尘、静电式除尘、过滤式布袋除尘等，脱硫技术有炉内喷钙法、石灰／石灰石-石膏法、双碱法、旋转喷雾干燥法等，脱硝技术有选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR），上述方法在独立使用时对于相应的污染物具有较好的脱除效率，但对于含有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等多污染物的燃煤锅炉烟气来说，将上述方法组合起来使用，后端环保系统比较复杂和庞大，改造费用高，运行成本高，而且降低了对各污染物脱除效率，占地面积大，尤其对处于城市内部的供热公司来说，可供改造的空间有限。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种具有高净化率的燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统，包括烟气氧化段、洗涤塔、气液分离装置，烟气氧化段后部设置洗涤塔，洗涤塔后部设置气液分离装置，烟气氧化段内部设有氧化剂喷嘴，其特征在于，洗涤塔为多相气动旋流洗涤塔，洗涤塔主体为塔体，塔体上部为烟气入口，烟气入口处设有洗涤剂喷嘴，塔体下部为烟气出口，塔体内部、洗涤剂喷嘴下方设有水膜水幕形成装置，所述水膜水幕形成装置包括圆锥体形的均液帽、均液帽下方设置在内芯筒侧壁上的旋流片，内芯筒呈圆柱体形，旋流片纵向倾斜设置、环形分布在内芯筒侧壁上，旋流片另一侧与塔体内壁固定连接。
本发明的优化，水膜水幕形成装置下方设置上、下开口的圆锥体形集液斗，集液斗上开口直径与塔体直径一致，集液斗下开口相对上开口直径小。
进一步优化，塔体内部从上到下交错设置多层的水膜水幕形成装置和集液斗。
进一步优化，气液分离装置为双旋流旋风分离器，包括筒体、筒体中下部的进气口和螺旋离心涡壳式进气烟道、筒体上方的出气口、筒体下方的液体回收部、液体回收部底部的回收液外排口，筒体中心设有竖直设置的内旋板，内旋板上端连接筒体顶壁，内旋板下端连接液体回收部底部，内旋板沿筒体径向弯曲，若干数量的内旋板弯曲方向一致，并环状布置，内旋板弯曲方向与进气烟道螺旋方向一致。
进一步优化，液体回收部底部呈正圆锥体形，中心向外周由上往下倾斜，回收液外排口设于液体回收部底部边缘处。
本发明的工作原理为：
烟气氧化段：在烟气强氧化段水平段通过喷嘴喷入强氧化剂，强氧化剂可以为臭氧气体、双氧水、含有次氯酸根或其他具有强氧化性离子的盐类，控制烟气在强氧化段流速在5m/s内，停留时间大于1秒，使烟气有足够的时间被强氧化剂氧化，烟气中低价氮氧化物被氧化成可以被洗涤液吸收的高价氮氧化物。
多相气动旋流洗涤塔：烟气从洗涤塔塔顶进入塔内，洗涤塔入口喷嘴喷入洗涤液，烟气在喷淋区与洗涤液初步混合，烟气中的颗粒物被洗涤液捕捉，二氧化硫和高价氮发生中和反应被吸收；洗涤液喷向圆锥型均液帽，在均液帽表面形成一层水膜，向下的烟气到达均液帽时，与均液帽表面的水膜接触，烟气与水膜在均液帽表面发生化学反应，同时向下运动的烟气对均液帽有冲击作用，使烟气与水膜更好的接触。洗涤液由于有一定的压力和流速，离开均液帽时在惯性作用下冲向塔壁形成水幕，烟气穿过水幕时使洗涤液分散雾化，增大气液接触的比表面积，再次与洗涤液接触混合反应。洗涤液到达旋流片时，由于各个旋流片是倾斜布置，洗涤液在离开旋流片时在惯性作用下再次形成水幕，使洗涤液再次分散雾化，而且烟气经过旋流片时流动方式变为旋转，带动液体流动，加强气、液、固三相间的传质作用，提高了烟气与洗涤剂接触的表面积，提高了净化效率。
气液分离装置通过冷却、离心分离气液混合物，以使冷凝成分冷凝、分离，然后在旋风分离器中从该冷凝的液体成分中分离该气体成分。
本发明的有益效果为：
（1）本发明所用的洗涤塔通过形成多重水膜水幕，使洗涤液分散雾化，增大气液接触的比表面积，通过改变烟气流速，与洗涤液产生流速差，强化传质作用，进一步提高吸收净化效率；
（2）本发明采用了烟气氧化段、多相气动旋流洗涤塔、脱水除雾塔多级连续组合协同净化装置，排放烟气颗粒物≤20mg/m3，二氧化硫≤30mg/m3，氮氧化物≤150mg/m3，林格曼黑度小于1级。
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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统的结构示意图；
图2为本发明燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统的俯视结构示意图；
图3为本发明洗涤塔的结构示意图；
图4为本发明气液分离装置的结构示意图；
附图标记说明：烟气氧化段-1、横向氧化段-11、竖向氧化段-12、氧化剂喷嘴-13、洗涤塔-2、塔体-21、烟气入口-22、洗涤剂喷嘴-23、水膜水幕形成装置-24、均液帽241、内芯筒-242、旋流片-243、烟气出口-25、集液斗-26、气液分离装置-3、筒体-31、进气口-32、进气烟道-33、出气口-34、液体回收部-35、回收液外排口-36、内旋板-37。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅说明书附图1至图3所示，本发明提供燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统，包括烟气氧化段1、洗涤塔2、气液分离装置3，烟气氧化段1后部设置洗涤塔2，洗涤塔2后部设置气液分离装置3，烟气氧化段1内部设有氧化剂喷嘴13，烟气氧化段1分为横向氧化段11和竖向氧化段12，竖向氧化段12呈螺旋型分布，此结构的烟气氧化段1有助于氧化剂与烟气充分接触，并且占地面积小；其特征在于，洗涤塔2为多相气动旋流洗涤塔，洗涤塔2主体为塔体21，塔体21上部为烟气入口22，烟气入口22处设有洗涤剂喷嘴23，塔体21下部为烟气出口25，塔体21内部、洗涤剂喷嘴23下方设有水膜水幕形成装置24，所述水膜水幕形成装置24包括圆锥体形的均液帽241、均液帽241下方设置在内芯筒242侧壁上的旋流片243，内芯筒242呈圆柱体形，旋流片243纵向倾斜设置、环形分布在内芯筒242侧壁上，旋流片243另一侧与塔体21内壁固定连接。
本具体实施方式中的氧化剂喷嘴13与氧化剂储罐4通过打料泵连接。洗涤剂喷嘴23与洗涤剂储罐5通过打料泵连接，洗涤剂储罐5进口与气液分离装置3的外排口连接，洗涤剂储罐5底部设有洗涤剂外排口51。
本具体实施方式的有益效果为：
（1）本发明所用的洗涤塔通过形成多重水膜水幕，使洗涤液分散雾化，增大气液接触的比表面积，通过改变烟气流速，与洗涤液产生流速差，强化传质作用，进一步提高吸收净化效率。
（2）本发明采用了烟气氧化段、多相气动旋流洗涤塔、脱水除雾塔多级连续组合协同净化装置，排放烟气颗粒物≤20mg/m3，二氧化硫≤30mg/m3，氮氧化物≤150mg/m3，林格曼黑度小于1级。
（3）设备可以紧凑排列，占地面积小，非常适合处于城市内部可供改造的空间有限的供热公司。
（4）改造费用低，运行成本低，维护工作量少，大部分燃煤锅炉在燃料煤中掺入石灰一起进入炉膛燃烧，锅炉冲渣水的PH值为碱性，完全可作为本发明系统中的洗涤液实用，减少脱硫剂的消耗。
（5）系统能耗低、水消耗量少。用锅炉冲渣水作为洗涤液用水，减少实现以废治废，减少自来水的消耗。
上述具体实施方式的优化，水膜水幕形成装置24下方设置上、下开口的圆锥体形集液斗26，集液斗26上开口直径与塔体直径一致，集液斗26下开口相对上开口直径小。集液斗是收口椎体结构，烟气和洗涤液在集液斗汇聚，洗涤液在惯性作用下在集液斗内部再次形成水膜。旋流片间的通道面积小于主塔体截面积，烟气在通过旋流片间隙时流速变快，而到达内芯筒与集液斗中间区域时截面积变大，烟气流速变慢，再通过集液斗出口时，由于截面积变小，烟气流速再次加快，流速不断变化的烟气和由于重力作用流速加快的洗涤液不断接触混合，强化传质作用，进一步提高吸收净化效率。
进一步优化，塔体21内部从上到下交错设置多层的水膜水幕形成装置24和集液斗26。多重水膜有利于烟气与洗涤剂的充分接触、净化。
参阅说明书附图4所示，进一步优化，气液分离装置3为双旋流旋风分离器，包括筒体31、筒体中下部的进气口32和螺旋离心涡壳式进气烟道33、筒体上方的出气口34、筒体下方的液体回收部35、液体回收部35底部的回收液外排口36，筒体中心设有竖直设置的内旋板37，内旋板37上端连接筒体顶壁，内旋板37下端连接液体回收部底部，内旋板37沿筒体径向弯曲，若干数量的内旋板弯曲方向一致，并环状布置，内旋板37弯曲方向与进气烟道螺旋方向一致。筒体和内旋板外部之间形成外旋烟道，内旋板之间形成内旋烟道，烟气在螺旋离心涡壳式进气烟道中形成涡旋离心运动，在外旋烟道中烟气离心运行过程中冷凝，冷凝出的液体在离心力下分离出。当烟气运行至筒体内部时，烟气碰到内旋板，进一步降温冷凝，并在在内旋板形成的内旋烟道的导向下再次离心分离，因此本发明进一步提高了旋风分离器脱水除雾效果，脱除烟气中的液滴降低烟气湿度，进一步提高烟气净化效率。
为了便于收集外排回收液，进一步优化，液体回收部底部35呈正圆锥体形，中心向外周由上往下倾斜，回收液外排口设于液体回收部底部边缘处。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述仅为本发明的优选例，本发明并不受上述优选例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统，包括烟气氧化段、洗涤塔、气液分离装置，烟气氧化段后部设置洗涤塔，洗涤塔后部设置气液分离装置，烟气氧化段内部设有氧化剂喷嘴，其特征在于，洗涤塔为多相气动旋流洗涤塔，洗涤塔主体为塔体，塔体上部为烟气入口，烟气入口处设有洗涤剂喷嘴，塔体下部为烟气出口，塔体内部、洗涤剂喷嘴下方设有水膜水幕形成装置，所述水膜水幕形成装置包括圆锥体形的均液帽、均液帽下方设置在内芯筒侧壁上的旋流片，内芯筒呈圆柱体形，旋流片纵向倾斜设置、环形分布在内芯筒侧壁上，旋流片另一侧与塔体内壁固定连接。
2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统，其特征在于，水膜水幕形成装置下方设置上、下开口的圆锥体形集液斗，集液斗上开口直径与塔体直径一致，集液斗下开口相对上开口直径小。
3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统，其特征在于，塔体内部从上到下交错设置多层的水膜水幕形成装置和集液斗。
4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统，其特征在于，气液分离装置为双旋流旋风分离器，包括筒体、筒体中下部的进气口和螺旋离心涡壳式进气烟道、筒体上方的出气口、筒体下方的液体回收部、液体回收部底部的回收液外排口，筒体中心设有竖直设置的内旋板，内旋板上端连接筒体顶壁，内旋板下端连接液体回收部底部，内旋板沿筒体径向弯曲，若干数量的内旋板弯曲方向一致，并环状布置，内旋板弯曲方向与进气烟道螺旋方向一致。
5.根据权利要求4所述的燃煤锅炉烟气湿法多级洗涤多污染物净化设备集成系统，其特征在于，液体回收部底部呈正圆锥体形，中心向外周由上往下倾斜，回收液外排口设于液体回收部底部边缘处。
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