CN107661681A - 一种烟气污染物净化塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟气污染物净化塔，包括净化塔塔体及塔内构件，净化塔塔体开设贯通主体的腔室，以该腔室作为通气区，所述通气区包括进气烟道、气室以及出气烟道，所述气室被气室隔板分隔为进气室和出气室；所述净化塔体内环绕气室设置净化剂区将塔体由内向外分隔为通气区，净化剂区以及烟道区；净化剂区包括多孔板，以及位于多孔板构成的夹层中的净化剂；所述净化剂区与进气室接触一侧的多孔板外侧设置斜向上的百叶窗翼板；所述多孔板形成的夹层内侧设置斜向下的翼板。本发明通过对净化塔的结构进行改进，使其结构简单、占地面积小，塔内烟气分散均匀、流动阻力小，净化剂与烟气接触面积大、利用率高，显著提高脱除效率，具有可观的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种烟气污染物净化塔，可用来净化烟气中的二噁英等污染物。
背景技术
目前有色金属冶炼、垃圾焚烧等过程中产生的烟气含有二噁英类污染物，二噁英作为一类剧毒物质，其毒性相当于氰化物的130倍、砒霜的900倍。二噁英可溶于脂肪，难以降解，半衰期长，一旦进入肌体，很难排出，是持久性的有机污染物。现有的对二噁英的治理主要有以下几种方法：烟道吹入吸收剂法、二噁英类催化剂分解法、活性焦/炭吸附法。
CN 201596445U公开了一种垃圾焚烧烟气中二噁英的脱除设备，其主要是先向烟道内喷入粉末状活性炭，吸附部分二噁英后，进入布袋除尘器被分离，除尘器出口的烟气再次经过活性炭纤维过滤设备进行二次脱除二噁英，从而达到极低的二噁英排放浓度，与吸附塔法相比，该工艺活性炭和气体接触不充分，根据污染物浓度不同，需喷入的活性炭量也不同，需不间断调节，另外吸附剂的使用量很大，运行成本很高。
CN 202778275U公开了一种二噁英去除设备，其主要是先烟气加热装置对烟气加热，使其达到催化分解过程所需要的温度范围，高温烟气在穿过碳纳米管催化剂板的过程中，烟气中所含的二噁英类污染物被催化分解为无毒无害的二氧化碳和水，之后排放到大气中，从而实现达标排放。此装置工作温度高，在270℃左右，较耗能，一般在进入设备之前烟气需除酸，除酸时温度越低，效率越高，而二噁英分解催化剂是温度越高，活性越高，通常都运行在200℃以上，在烟气进入分解催化装置前需重新把烟气温度提高，这样又存在热、电等能源的再投入问题。
活性焦/炭吸附法是烟气通过活性焦/炭层从而除去气体中的二噁英类的方式。活性焦/炭吸附塔主要有两种设置形式：移动床循环式和固定床式。移动床中活性焦/炭塔在运转中排出一部分活性焦/炭(与活性焦/炭混合的的烟尘/石炭灰等异物及活性焦/炭颗粒磨损后的焦/炭粉等)，活性焦/炭循环使用。固定床中活性焦/炭则不移动。活性焦/炭移动床式吸附塔法，若气体中含有烟尘/石炭灰的情况下，具有堵塞风险小的优点；另一方面，输送带和异物清除装置等附属设备较多，可靠性一般，出现高成本的问题。
固定床式吸附塔，其使用过程中主要存在以下问题：即固定床式吸附塔内，填充层的气体流速，空塔速度一般在0.5m/s以下进行(流速缓慢吸附效率比较好，压力损失很小)。相对而言，吸附塔的入口/出口管道内部流动的烟气流速为5-20m/s。因此吸附剂填充层的断面面积要比入口/出口管道大约10倍。断面面积大小不同，烟气均匀通过吸附剂层比较困难。若吸附剂的使用量最小化，吸附剂层在可能的范围内厚度做到最薄，与吸附剂层的通透抵抗下相互作用，气体的均布就更困难，且吸附剂层越薄，烟气通过时，壁面处的吸附剂越可能出现扰动。这样，吸附剂则不能被充分利用。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种烟气污染物净化塔，使烟气能均匀分散在吸附剂入口侧，且壁面净化剂不会出现扰动，因此能有效提高净化剂的使用率，可显著增强净化效果，二噁英的脱除效率可达到99％以上。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种烟气污染物净化塔，包括净化塔塔体及塔内构件，所述净化塔塔体开设贯通主体的腔室，以该腔室作为通气区，所述通气区包括进气烟道1、气室以及出气烟道7，所述气室被气室隔板3分隔为进气室2和出气室4；所述净化塔体内环绕气室设置净化剂区将塔体由内向外分隔为通气区，净化剂区以及烟道区6；所述净化剂区包括多孔板8，以及位于多孔板8构成的夹层中的净化剂5；所述净化剂区与进气室2接触一侧的多孔板8外侧设置斜向上的百叶窗翼板9；所述多孔板8形成的夹层内侧设置斜向下的翼板10。
根据本发明，所述净化塔塔体为正多边形结构，优选为正方体或长方体。
根据本发明，所述净化塔塔体为固定床结构或移动床结构；当净化塔塔体为移动床结构时，需要在净化剂区顶部与底部设置装/卸料机构。
根据本发明，所述净气室隔板3高于进气烟道1，且低于气室高度的一半。
本发明通过在气室内设置气室隔板3来改变烟气的流动方向，气室隔板3将气室分为进气室2和出气室4，气室隔板3与多孔板8垂直。
根据本发明，所述净化剂区为正多边形结构。
根据本发明，所述净化剂区的厚度为0.5-2.5m，例如可以是0.5m、0.8m、1.0m、1.2m、1.5m、1.8m、2m、2.3m或2.5m，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述净化剂区按高度分为顶部、中部和底部；所述中部的高度为净化剂区厚度的1.5-3.5倍，例如可以是1.5倍、1.7倍、2倍、2.3倍、2.5倍、2.7倍、3倍、3.3倍或3.5倍，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述净化剂区的顶部和底部等高。
根据本发明，所述净化剂区中部的多孔板8的开孔率为5-15％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述净化剂区顶部和底部的多孔板8的开孔率为45-55％，例如可以是45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％或55％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
上述净化剂区顶部和底部的多孔板8的开孔率可以相同也可以不同。
如图4所示，本发明通过设置净化剂区中部多孔板8的开孔率低于顶部和底部，能够使得烟气尽可能延长停留及净化时间，避免或者减少烟气短路。
根据本发明，所述多孔板8上的孔径为2-9mm，例如可以是2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或9mm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述净化剂5为粒状催化剂，优选为粒状的活性炭、活性焦、活性半焦或兰炭中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是活性炭、活性焦、活性半焦或兰炭中的任意一种，典型但非限定性的组合为：活性炭和活性焦；活性焦和活性半焦；活性炭和兰炭等，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述百叶窗翼板9的长度为10-20cm，例如可以是10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm或20cm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述百叶窗翼板9竖直向上方向的夹角为30-55°，例如可以是30°、33°、35°、38°、40°、43°、45°、48°、50°、52°或55°，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述翼板10的长度为5-10cm，例如可以是5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述翼板10与竖直向下方向的夹角为10-25°，例如可以是10°、11°、12°、13°、14°、15°、16°、17°、18°、19°、20°、21°、22°、23°、24°或25°，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
利用本发明提供的烟气污染物净化塔对烟气进行脱除时，烟气由进气烟道1进入净化塔中央底部进气室2，经过百叶窗翼板9调整气流方向后，通过多孔板8与净化剂5错流接触，烟气穿过净化剂区后进入烟气区6，再次穿过净化剂区后进入出气室4，经过净化后的洁净烟气从净化塔中央顶部进入出气烟道7流出。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明通过设置气室隔板来改变烟气的流动方向，使烟气能均匀分散在吸附剂入口侧。
(2)本发明通过在进气室侧多孔板设置斜向上的百叶窗翼板对烟气起到整流的作用，使得烟气可以均匀的进入净化剂区。
(3)本发明在净化剂侧的多孔板设置斜向下的翼板起到稳定壁面处净化剂的作用，若采用移动床还可利于卸料。
(4)本发明提供的净化塔占地面积小，塔内烟气分散均匀，净化剂与烟气接触面积大，烟气运行通畅、流动阻力小，净化剂利用率高，可显著提高烟气污染物脱除效率，二噁英的脱除效率可达到99％以上。
附图说明
图1为本发明一种具体实施方式提供的烟气污染物净化塔的正面剖视图(示意图)；
图2为本发明一种具体实施方式提供的烟气污染物净化塔的结构示意图；
图3为本发明一种具体实施方式提供的烟气污染物净化塔的顶部剖视图(示意图)；
图4为本发明一种具体实施方式提供的烟气污染物净化塔内多孔板的正面结构示意图；
图中：1-进气烟道，2-进气室，3-气室隔板，4-出气室，5-净化剂，6-烟道区，7-出气烟道，8-多孔板，9-百叶窗翼板，10-翼板；箭头为烟气流动方向。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实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，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1和图2所示，本发明在具体实施方式部分提供了一种烟气污染物净化塔，包括净化塔塔体及塔内构件，所述净化塔塔体开设贯通主体的腔室，以该腔室作为通气区，所述通气区包括进气烟道1、气室以及出气烟道7，所述气室被气室隔板3分隔为进气室2和出气室4；所述净化塔体内环绕气室设置净化剂区将塔体由内向外分隔为通气区，净化剂区以及烟道区6；所述净化剂区包括多孔板8，以及位于多孔板8构成的夹层中的净化剂5；所述净化剂区与进气室2接触一侧的多孔板8外侧设置斜向上的百叶窗翼板9；所述多孔板8形成的夹层内侧设置斜向下的翼板10。
优选地，所述净化塔塔体为正多边形结构，优选为正方体或长方体；所述净化塔塔体为固定床结构或在净化剂层顶部与底部设置装/卸料机构变为移动床结构。
优选地，所述净化剂区为正多边形结构。
优选地，所述净化剂区的厚度为0.5-2.5m；所述净化剂区按高度分为顶部、中部和底部，所述中部的高度为净化剂区厚度的1.5-3.5倍，所述顶部和底部等高。
优选地，所述净化剂区中部的多孔板8的开孔率为5-15％，所述顶部和底部的多孔板8开孔率为45-55％；所述多孔板8上的孔径为2-9mm。
优选地，所述净化剂5为粒状催化剂，优选为粒状的活性炭、活性焦、活性半焦或兰炭中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述百叶窗翼板9的长度为10-20cm，与竖直向上方向的夹角为30-55°；所述翼板10的长度为5-10cm，与竖直向下方向的夹角为10-25°。
利用本发明提供的烟气污染物净化塔对烟气进行脱除时，烟气由进气烟道1进入净化塔中央底部进气室2，经过百叶窗翼板9调整气流方向后，通过多孔板8与净化剂5错流接触，烟气穿过净化剂区后进入烟气区6，再次穿过净化剂区后进入出气室4，经过净化后的洁净烟气从净化塔中央顶部进入出气烟道7流出。烟气的流动方向如图1所示。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种烟气污染物净化塔，其结构如图1、图2和图3所示，所述净化塔塔体为长方体，采用固定床结构；所述净化剂区也为长方体结构，厚度为2m；所述净化剂区的中部高度为净化剂层厚度的2倍，顶部和底部的高度相同；顶部和底部的开孔率均为55％，中部的开孔率为8％；多孔板8上的孔径为4mm；所述百叶窗翼板9长度为20cm，与竖直向上方向夹角为35°；所述翼板10长度为10cm，与竖直向下方向夹角为15°；多孔板8夹层内净化剂5选用直径为5mm的圆柱形活性焦/炭。
利用上述烟气污染物净化塔实施对烟气中二噁英及汞的脱除，烟气量5000Nm3/h，空速6000h-1，塔内运行温度130℃，烟气由进气烟道1进入净化塔中央底部进气室2，经过百叶窗翼板9调整气流方向后，通过多孔板8与净化剂5错流接触，烟气穿过净化剂区后进入烟气区6，再次穿过净化剂区后进入出气室4，经过净化后的洁净烟气从净化塔中央顶部进入出气烟道7流出。烟气的流动方向如图1所示。
经过检测，本实施例中二噁英脱除效率达到99％以上，汞脱除效率达到93％以上。
实施例2
本实施例提供了一种烟气污染物净化塔，其结构如图1、图2和图3所示，所述净化塔塔体为长方体，采用固定床结构；所述净化剂区也为长方体结构，厚度为1.5m；所述净化剂区的中部高度为净化剂层厚度的3倍，顶部和底部的高度相同；顶部开孔率为45，底部开孔率为50％，中部的开孔率为10％；多孔板8上的孔径为3mm；所述百叶窗翼板9长度为15cm，与竖直向上方向夹角为40°；所述翼板10长度为8cm，与竖直向下方向夹角为18°；多孔板8夹层内净化剂5选用直径为5mm的圆柱形兰炭。
利用上述烟气污染物净化塔实施对烟气中二噁英及汞的脱除，烟气量8000Nm3/h，空速7000h-1，塔内运行温度125℃，烟气由进气烟道1进入净化塔中央底部进气室2，经过百叶窗翼板9调整气流方向后，通过多孔板8与净化剂5错流接触，烟气穿过净化剂区后进入烟气区6，再次穿过净化剂区后进入出气室4，经过净化后的洁净烟气从净化塔中央顶部进入出气烟道7流出。烟气的流动方向如图1所示。
经过检测，本实施例中二噁英脱除效率达到99％以上，汞脱除效率达到94％以上。
实施例3
本实施例提供了一种烟气污染物净化塔，其结构如图1、图2和图3所示，所述净化塔塔体为长方体，采用固定床结构；所述净化剂区也为长方体结构，厚度为2.5m；所述净化剂区的中部高度为净化剂层厚度的1.5倍，顶部和底部的高度相同；顶部的开孔率为55％，底部的开孔率为45％，中部的开孔率为15％；多孔板8上的孔径为5mm；所述百叶窗翼板9长度为12cm，与竖直向上方向夹角为45°；所述翼板10长度为5cm，与竖直向下方向夹角为25°；多孔板8夹层内净化剂5选用直径为7mm的圆柱形活性焦/炭。
利用上述烟气污染物净化塔实施对烟气中二噁英及汞的脱除，烟气量6000Nm3/h，空速6500h-1，塔内运行温度120℃，烟气由进气烟道1进入净化塔中央底部进气室2，经过百叶窗翼板9调整气流方向后，通过多孔板8与净化剂5错流接触，烟气穿过净化剂区后进入烟气区6，再次穿过净化剂区后进入出气室4，经过净化后的洁净烟气从净化塔中央顶部进入出气烟道7流出。烟气的流动方向如图1所示。
经过检测，本实施例中二噁英脱除效率达到99％以上，汞脱除效率达到93％以上。
对比例1
与实施例1相比，本对比例中除了不设置百叶窗翼板9外，即百叶窗翼板处为平面布孔，其他结构和塔内构件参数与实施1均完全相同，。
利用本对比例提供的净化塔实施对烟气中二噁英及汞的脱除，烟气量5000Nm3/h，空速6000h-1，塔内运行温度130℃，烟气由进气烟道1进入净化塔中央底部进气室2，通过多孔板8与净化剂5错流接触，烟气穿过净化剂区后进入烟气区6，再次穿过净化剂区后进入出气室4，经过净化后的洁净烟气从净化塔中央顶部进入出气烟道7流出。
经过检测，烟气的流动阻力增加，污染物脱除效率有所下降。
对比例2
与实施例1相比，本对比例中除了不设置翼板10外，即翼板处为平面布孔，其他结构和塔内构件参数与实施1均完全相同。
利用本对比例提供的净化塔实施对烟气中二噁英及汞的脱除，烟气量5000Nm3/h，空速6000h-1，塔内运行温度130℃，烟气由进气烟道1进入净化塔中央底部进气室2，经过百叶窗翼板9调整气流方向后，通过多孔板8与净化剂5错流接触，烟气穿过净化剂区后进入烟气区6，再次穿过净化剂区后进入出气室4，经过净化后的洁净烟气从净化塔中央顶部进入出气烟道7流出。
经过检测，烟气的流动阻力增加，污染物脱除效率有所下降。
对比例3
与实施例1相比，本对比例中除了多孔板8的开孔率为55％外，即净化剂区顶部、中部和底部的开孔率一致，其孔径大小及孔分布形式也相同，其他结构和塔内构件参数与实施1均完全相同。
利用本对比例提供的净化塔实施对烟气中二噁英及汞的脱除，烟气量5000Nm3/h，空速6000h-1，塔内运行温度130℃，烟气由进气烟道1进入净化塔中央底部进气室2，经过百叶窗翼板9调整气流方向后，通过多孔板8与净化剂5错流接触，烟气穿过净化剂区后进入烟气区6，再次穿过净化剂区后进入出气室4，经过净化后的洁净烟气从净化塔中央顶部进入出气烟道7流出。
经过检测，烟气的流动阻力增加，污染物脱除效率有所下降。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种烟气污染物净化塔，其特征在于，包括净化塔塔体及塔内构件，所述净化塔塔体开设贯通主体的腔室，以该腔室作为通气区，所述通气区包括进气烟道(1)、气室以及出气烟道(7)，所述气室被气室隔板(3)分隔为进气室(2)和出气室(4)；所述净化塔体内环绕气室设置净化剂区将塔体由内向外分隔为通气区，净化剂区以及烟道区(6)；所述净化剂区包括多孔板(8)，以及位于多孔板(8)构成的夹层中的净化剂(5)；所述净化剂区与进气室(2)接触一侧的多孔板(8)外侧设置斜向上的百叶窗翼板(9)；所述多孔板(8)形成的夹层内侧设置斜向下的翼板(10)。
2.如权利要求1所述的净化塔，其特征在于，所述净化塔塔体为正多边形结构，优选为正方体或长方体；
优选地，所述净化塔塔体为固定床结构或移动床结构。
3.如权利要求1或2所述的净化塔，其特征在于，所述净气室隔板(3)高于进气烟道(1)，且低于气室高度的一半。
4.如权利要求1-3任一项所述的净化塔，其特征在于，所述净化剂区为正多边形结构；
优选地，所述净化剂区的厚度为0.5-2.5m。
5.如权利要求1-4任一项所述的净化塔，其特征在于，所述净化剂区按高度分为顶部、中部和底部，所述中部的高度为净化剂区厚度的1.5-3.5倍，所述顶部和底部等高。
6.如权利要求1-5任一项所述的净化塔，其特征在于，所述净化剂区中部的多孔板(8)的开孔率为5-15％，所述顶部和底部的多孔板(8)开孔率为45-55％。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述多孔板(8)上的孔径为2-9mm。
8.如权利要求1-7任一项所述的净化塔，其特征在于，所述净化剂(5)为粒状催化剂，优选为粒状的活性炭、活性焦、活性半焦或兰炭中的任意一种或至少两种的组合。
9.如权利要求1-8任一项所述的净化塔，其特征在于，所述百叶窗翼板(9)的长度为10-20cm，与竖直向上方向的夹角为30-55°。
10.如权利要求1-9任一项所述的净化塔，其特征在于，所述翼板(10)的长度为5-10cm，与竖直向下方向的夹角为10-25°。
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