CN107198935A - 一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法 - Google Patents

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李玉然
王斌
范朝伟
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Abstract

本发明提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，所述装置包括圆筒形塔体，圆筒形塔体由上至下依次包括出气区、进料区、吸附剂层和卸料区，出气区与出气烟道连接，进料区与进料通道连接，吸附剂层与进气烟道连接，出气区、进料区、吸附剂层和卸料区之间通过塔板连接；吸附剂层中设置至少1组同心双圆筒，同心双圆筒由内圆筒与外圆筒组成，内圆筒比外圆筒高，内圆筒高出外圆筒的部分伸入进料区且与出气区相连通，同心双圆筒之间填充吸附剂，内圆筒与外圆筒上均设有气孔，同心双圆筒的底部与卸料区连通。本发明所述圆筒形烟气净化装置占地面积小、塔内活性炭与烟气接触面积大、活性炭利用率很高，可显著提高脱除效率，具有可观的经济效益。

Description

一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，涉及一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，尤其涉及一种圆筒形活性炭烟气净化装置及其处理方法。
背景技术
活性炭法作为一种固相干法吸附脱除污染物技术，具有广谱吸收性，可同时净化烟气中的SO2、NOx、有机物、焦油、重金属和粉尘等污染物，净化效率较高且系统无需耗水，不产生二次污染，且通过活性炭的再生可回收硫资源，同时这种紧凑的一体化净化工艺还大大缩短了净化流程。
目前活性炭法烟气净化工艺在工业上应用已经不少，其吸收塔设备一般为固定床和移动床。吸收塔主体大部分为长方体，占地面积较大，为了达到较高的净化效率，填充的活性炭量都较大，其内部活性炭层一般较厚，不利于烟气穿透，阻力较大，且与烟气接触面积小，活性炭利用率并不高。
CN 104226077A公开了一种塔体模块单元、吸附塔体及吸附塔，其中包括模块化的活性炭吸收塔，所述活性炭自吸附塔顶部进入吸附塔内部，塔体内的活性炭由多孔板分隔形成并列下行的活性炭层。待处理的烟气自中部向两侧流经左右对称的塔体，并分别横向依次流经各活性炭层后排出；活性炭吸附饱合后从吸附塔底部排出。该专利公布的吸收塔虽是模块化设计，但是塔占地较大，碳层较厚且存在死角，气流场分布不均匀，阻力较大。
CN 104190244A公开了一种小颗粒活性焦多级悬浮式烟气脱硫装置及其烟气脱硫方法，其中含SO2的原烟气进入脱硫装置，自下而上穿过多级悬浮床，在多级悬浮床内与各级小颗粒活性焦床层内的活性焦接触，通过活性焦的物理吸附和化学吸附作用脱除原烟气中的SO2，该装置结构复杂，且对布气装置要求很高，也不能同时脱除多种污染物，无法发挥活性炭的全部优势。
CN 101810981A公开了一种高效低阻的错流式移动床脱硫塔，烟气自烟道经弧形直边导流板导向后向上流动进入进气室，分流后侧向穿越两侧对称的活性焦层，活性焦受重力作用从加料口经堆料区以一定速度向下移动，与侧向流入的烟气形成错流接触，发生吸附反应脱除其中绝大部分有害气体SO2，该装置内活性炭层较厚，塔内阻力较大，且烟气与活性炭接触面较小，活性炭有效利用率并不高。
由于要达到一定的净化效率，现有技术中设计的活性炭层厚度都比较厚，表层与烟气先接触的活性炭很快达到饱和，内部的活性炭相对吸附饱和较慢，以至于活性炭的有效利用率并不是很高。
发明内容
针对现有烟气净化装置中填充的吸附剂尤其是活性炭吸附剂的厚度较厚，烟气净化装置塔内阻力较大，烟气与吸附剂接触面较小，吸附剂有效利用率较低等问题，本发明提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法。本发明所述的圆筒形烟气净化装置极大地增加了烟气与活性炭的接触面，可显著提高净化效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种圆筒形烟气净化装置，所述装置包括圆筒形塔体，圆筒形塔体由上至下依次包括出气区、进料区、吸附剂层和卸料区，所述出气区与出气烟道连接，进料区与进料通道连接，所述吸附剂层与进气烟道连接，所述出气区、进料区、吸附剂层和卸料区之间通过塔板连接；所述吸附剂层中设置至少1组同心双圆筒，同心双圆筒由内圆筒与外圆筒组成，内圆筒比外圆筒高，内圆筒高出外圆筒的部分伸入进料区且与出气区相连通，同心双圆筒之间填充吸附剂，内圆筒与外圆筒上均设有气孔，同心双圆筒的底部与卸料区连通。
其中，同心双圆筒的组数可为1组、2组、3组、7组、10组、15组、20组、25组、30组、35组、40组、50组或60组等以及更多组，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。其可根据实际生产需要进行调整。
本发明通过待处理烟气从进气烟道进入吸附剂层，与吸附剂层中的同心双圆筒之间填充的吸附剂接触，进行气体的净化。
吸附剂层中，通过设置同心双圆筒可以增大烟气与吸附剂的接触面积，且吸附剂在吸附剂层中运行通畅，烟气流动阻力小，进而提供了吸附剂的利用率，从而提高吸附效率。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述进料通道倾斜设置。所述进料通道倾斜设置有利于吸附剂的加入，使其可以快速进入进料区。
优选地，所述进料通道为两路或四路。此处，是指进料通道有两个进料口或者四个进料口
优选地，所述进料通道以圆筒形塔体中轴线为轴对称设置。
作为本发明优选的技术方案，所述进气烟道为两路或四路。此处，是指进料通道有两个进气口或者四个进气口。
优选地，所述进气烟道以圆筒形塔体中轴线为轴对称设置。
作为本发明优选的技术方案，所述圆筒形塔体的直径为4m～12m，例如4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m或12m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述内圆筒的直径为50mm～100mm，例如50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm或100mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述外圆筒的直径比内圆筒的直径大100mm～150mm，例如100mm、110mm、120mm、130mm、140mm或150mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述外圆筒与内圆筒之间的空隙用于填充吸附剂，故外圆筒与内圆筒之间的间隙宽度决定了填充的吸附剂的厚度，其可根据实际生产需要进行调整。
同时，外圆筒与内圆筒之间的间隙宽度也不是越大越好或者越小越好，若外圆筒与内圆筒之间的距离过大，即填充的吸附剂厚度过厚，会使吸附剂利用率下降，塔内阻力变大；若外圆筒与内圆筒之间的距离过小，即填充的吸附剂的厚度过小，会使系统净化效率降低；均不利于烟气的吸收净化。
优选地，所述外圆筒的高度为4m～12m，例如4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m或12m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述内圆筒比外圆筒高1.5m～2.5m，例如1.5m、1.7m、2m、2.3m或2.5m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述同心双圆筒之间填充吸附剂的高度不高于外圆筒的高度。
优选地，所述内圆筒高出外圆筒的部分不设气孔。
优选地，所述内圆筒与外圆筒上开设气孔的孔径为5mm～7mm，例如5mm、5.5mm、6mm、6.5mm或7mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述内圆筒的开孔率为43％～52％，例如43％、45％、47％、50％或52％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述外圆筒的开孔率为43％～52％，例如43％、45％、47％、50％或52％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述吸附剂为活性炭、活性半焦或兰炭等中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实施例有：活性炭和活性半焦的组合，活性半焦和兰炭的组合，活性炭、活性半焦和兰炭的组合，优选为活性炭。
作为本发明优选的技术方案，所述进料通道和出气烟道中均设置闸阀。所述闸阀中阀片边缘可为耐高温的软质材料，如：掺杂金属的石棉材料等，以防止更换活性焦模块造成污染气体泄露。
优选地，所述卸料区内设置活性炭料仓。
优选地，所述卸料区底部设置卸料装置。
优选地，所述卸料装置为旋转卸料器。
第二方面，本发明提供了上述装置的处理方法，其特征在于，所述方法为：
(a)通过进料通道向进料区中加入吸附剂，吸附剂从进料区进入吸附剂层，填充于同心双圆筒之间；
(b)待处理烟气通过进气烟道进入吸附剂层，与吸附剂层中同心双圆筒之间填充的吸附剂错流接触，烟气穿过吸附剂进入内圆筒中，并从内圆筒的顶部进入出气区，通过出气烟道排出；同心双圆筒之间的吸附剂吸附后自上而下移动，进入卸料区排出。
作为本发明优选的技术方案，步骤(b)所述吸附剂自上而下移动的速度通过卸料区底部的卸料装置进行调节。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述烟气净化装置，通过对塔内结构进行合理布局，使吸收塔占地面积小；在塔内吸附层内设置带有气孔的同心双圆筒，并于圆通内填充吸附剂，可以增大塔内吸附剂(如活性炭等)与烟气接触面积、使吸附剂(如活性炭等)运行通畅，烟气流动阻力小，吸附剂利用率高，使吸附剂利用率可达96％以上，可显著提高烟气净化效率。
附图说明
图1是本发明所述圆筒形烟气净化装置的立体结构示意图；
图2是本发明所述圆筒形烟气净化装置的正面剖视图；
图3是图1所示圆筒形烟气净化装置从A-A’截面的俯视图；
其中，1-进气烟道，2-吸附剂层，3-进料区，4-进料通道，5-出气区，6-出气烟道，7-卸料区，8-卸料装置。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，如图1和图2所示，所述装置包括圆筒形塔体，圆筒形塔体由上至下依次包括出气区5、进料区3、吸附剂层2和卸料区7，所述出气区5与出气烟道6连接，进料区3与进料通道4连接，所述吸附剂层2与进气烟道1连接，所述吸附剂层2中设置至少1组同心双圆筒(其俯视如图3所示)，同心双圆筒由内圆筒与外圆筒组成，内圆筒比外圆筒高，内圆筒高出外圆筒的部分伸入进料区3且与出气区5相连通，同心双圆筒之间填充吸附剂，内圆筒与外圆筒上均设有气孔，同心双圆筒的底部与卸料区7连通。
所述装置的处理方法为：
(a)通过进料通道4向进料区3中加入吸附剂，吸附剂从进料区3进入吸附剂层2，填充于同心双圆筒之间；
(b)待处理烟气通过进气烟道1进入吸附剂层2，与吸附剂层2中同心双圆筒之间填充的吸附剂错流接触，烟气穿过吸附剂进入内圆筒中，并从内圆筒的顶部进入出气区5，通过出气烟道6排出；同心双圆筒之间的吸附剂吸附后自上而下移动，进入卸料区7排出。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，所述装置包括圆筒形塔体，圆筒形塔体由上至下依次包括出气区5、进料区3、吸附剂层2和卸料区7，所述出气区5与出气烟道6连接，进料区3与倾斜设置的进料通道4连接，所述吸附剂层2与进气烟道1连接，所述吸附剂层2中设置至少2组同心双圆筒，同心双圆筒由内圆筒与外圆筒组成，内圆筒比外圆筒高，内圆筒高出外圆筒的部分伸入进料区3且与出气区5相连通，同心双圆筒之间填充吸附剂活性炭，填充活性炭的高度不高于外圆筒的高度，内圆筒与外圆筒上均设有气孔，内圆筒高出外圆筒的部分不设气孔，同心双圆筒的底部与卸料区7连通。
其中，所述进料通道4为两路，进料通道4以圆筒形塔体中轴线为轴对称设置；进气烟道1为两路，进气烟道1以圆筒形塔体中轴线为轴对称设置；圆筒形塔体的直径为8m；内圆筒的直径为70mm；外圆筒的直径比内圆筒的直径大120mm；外圆筒的高度为8m，内圆筒比外圆筒高2m；内圆筒与外圆筒上开设气孔的孔径为6mm；内圆筒的开孔率为50％，外圆筒的开孔率为50％；进料通道4和出气烟道6中均设置闸阀；卸料区7内设置活性炭料仓；卸料区7底部设置卸料装置8，所述卸料装置8为旋转卸料器。
采用上述装置处理工业烟气，所述工业烟气中SO2浓度为260mg/m3，NOx浓度为560mg/m3，所述处理方法具体为：
待处理烟气通过进气烟道1进入吸附剂层2，与吸附剂层2中同心双圆筒之间填充的活性炭错流接触，烟气穿过活性炭进入内圆筒中，并从内圆筒的顶部进入出气区5，通过出气烟道6排出；同心双圆筒之间的活性炭吸附后自上而下移动，进入卸料区7排出。
经本实施例所述装置处理后，烟气中SO2浓度降为5mg/m3，NOx浓度降为80mg/m3，所述活性炭利用率为96％，烟气脱硫率为98％，脱硝率为86％。
实施例2：
本实施例提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，所述圆筒形烟气净化装置的结构参照实施例1中装置结构，区别在于：进料通道4为四路；进气烟道1为四路；圆筒形塔体的直径为4m；内圆筒的直径为50mm；外圆筒的直径比内圆筒的直径大100mm；外圆筒的高度为4m，内圆筒比外圆筒高1.5m；内圆筒与外圆筒上开设气孔的孔径为5mm，内圆筒的开孔率为43％，外圆筒的开孔率为52％；填充的吸附剂为活性半焦。
采用上述装置处理工业烟气，所述工业烟气中SO2浓度为350mg/m3，NOx浓度为610mg/m3，所述处理方法参照实施例1中方法。
经本实施例所述装置处理后，烟气中SO2浓度降为15mg/m3，NOx浓度降为85mg/m3，所述活性炭利用率为97％，烟气脱硫率为96％，脱硝率为86％。。
实施例3：
本实施例提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，所述圆筒形烟气净化装置的结构参照实施例1中装置结构，区别在于：圆筒形塔体的直径为100m；内圆筒的直径为100mm；外圆筒的直径比内圆筒的直径大150mm；外圆筒的高度为12m，内圆筒比外圆筒高2.5m；内圆筒与外圆筒上开设气孔的孔径为7mm，内圆筒的开孔率为52％，外圆筒的开孔率为43％；填充的吸附剂为兰炭。
采用上述装置处理工业烟气，所述工业烟气中SO2浓度为150mg/m3，NOx浓度为750mg/m3，所述处理方法参照实施例1中方法。
经本实施例所述装置处理后，烟气中SO2浓度降为5mg/m3，NOx浓度降为75mg/m3，所述活性炭利用率为96％，烟气脱硫率为96％，脱硝率为90％。
对比例1：
本实施例提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，所述圆筒形烟气净化装置的结构参照实施例1中装置结构，区别在于：吸附剂层2中不设置同心双圆筒，而是将吸附剂层2中填满活性炭吸附剂。
采用上述装置处理工业烟气，工业烟气的组成与实施例1中相同，所述处理方法为：
待处理烟气通过进气烟道1进入吸附剂层2，与吸附剂层2中活性炭直接接触，烟气穿过活性炭进入内圆筒中，并从内圆筒的顶部进入出气区5，通过出气烟道6排出。
经本实施例所述装置处理后，烟气中SO2浓度降为50mg/m3，NOx浓度降为350mg/m3，所述活性炭利用率为51％，烟气脱硫率为80％，脱硝率为37.5％。
对比例2：
本实施例提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，所述圆筒形烟气净化装置的结构参照实施例1中装置结构，区别在于：外圆筒的直径比内圆筒的直径为50mm，即外圆筒与内圆筒之间的距离过小，即填充的吸附剂的厚度过小。
采用上述装置处理工业烟气，工业烟气的组成与实施例1中相同，所述处理方法参照实施例1中的方法。
经本实施例所述装置处理后，烟气中SO2浓度降为26mg/m3，NOx浓度降为140mg/m3，所述活性炭利用率为98％，烟气脱硫率为90％，脱硝率为75％。
对比例3：
本实施例提供了一种圆筒形烟气净化装置及其处理方法，所述圆筒形烟气净化装置的结构参照实施例1中装置结构，区别在于：外圆筒的直径比内圆筒的直径为200mm，即外圆筒与内圆筒之间的距离过大，即填充的吸附剂的厚度过厚。
采用上述装置处理工业烟气，工业烟气的组成与实施例1中相同，所述处理方法参照实施例1中的方法。
经本实施例所述装置处理后，烟气中SO2浓度降为4mg/m3，NOx浓度降为78mg/m3，所述活性炭利用率为81％，烟气脱硫率为98％，脱硝率为86％。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述烟气净化装置，通过对塔内结构进行合理布局，使吸收塔占地面积小；在塔内吸附层内设置带有气孔的同心双圆筒，并于圆通内填充吸附剂，可以增大塔内吸附剂(如活性炭等)与烟气接触面积、使吸附剂(如活性炭等)运行通畅，烟气流动阻力小，吸附剂利用率高，使吸附剂利用率可达96％以上，可显著提高烟气净化效率。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种圆筒形烟气净化装置，其特征在于，所述装置包括圆筒形塔体，圆筒形塔体由上至下依次包括出气区(5)、进料区(3)、吸附剂层(2)和卸料区(7)，所述出气区(5)与出气烟道(6)连接，进料区(3)与进料通道(4)连接，所述吸附剂层(2)与进气烟道(1)连接，所述出气区(5)、进料区(3)、吸附剂层(2)和卸料区(7)之间通过塔板连接；所述吸附剂层(2)中设置至少1组同心双圆筒，同心双圆筒由内圆筒与外圆筒组成，内圆筒比外圆筒高，内圆筒高出外圆筒的部分伸入进料区(3)且与出气区(5)相连通，同心双圆筒之间填充吸附剂，内圆筒与外圆筒上均设有气孔，同心双圆筒的底部与卸料区(7)连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料通道(4)倾斜设置；
优选地，所述进料通道(4)为两路或四路；
优选地，所述进料通道(4)以圆筒形塔体中轴线为轴对称设置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述进气烟道(1)为两路或四路；
优选地，所述进气烟道(1)以圆筒形塔体中轴线为轴对称设置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述圆筒形塔体的直径为4m～12m。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述内圆筒的直径为50mm～100mm；
优选地，所述外圆筒的直径比内圆筒的直径大100mm～150mm；
优选地，所述外圆筒的高度为4m～12m；
优选地，所述内圆筒比外圆筒高1.5m～2.5m；
优选地，所述同心双圆筒之间填充吸附剂的高度不高于外圆筒的高度；
优选地，所述内圆筒高出外圆筒的部分不设气孔；
优选地，所述内圆筒与外圆筒上开设气孔的孔径为5mm～7mm；
优选地，所述内圆筒的开孔率为43％～52％；
优选地，所述外圆筒的开孔率为43％～52％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述吸附剂为活性炭、活性半焦或兰炭中任意一种或至少两种的组合，优选为活性炭。
7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，所述进料通道(4)和出气烟道(6)中均设置闸阀；
优选地，所述卸料区(7)内设置活性炭料仓；
优选地，所述卸料区(7)底部设置卸料装置(8)；
优选地，所述卸料装置(8)为旋转卸料器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的装置的处理方法，其特征在于，所述方法为：
(a)通过进料通道(4)向进料区(3)中加入吸附剂，吸附剂从进料区(3)进入吸附剂层(2)，填充于同心双圆筒之间；
(b)待处理烟气通过进气烟道(1)进入吸附剂层(2)，与吸附剂层(2)中同心双圆筒之间填充的吸附剂错流接触，烟气穿过吸附剂进入内圆筒中，并从内圆筒的顶部进入出气区(5)，通过出气烟道(6)排出；同心双圆筒之间的吸附剂吸附后自上而下移动，进入卸料区(7)排出。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述吸附剂自上而下移动的速度通过卸料区(7)底部的卸料装置进行调节。
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