CN108514807A - 一种逆流式移动床过滤器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种逆流式移动床过滤器装置。包括给料系统、催化吸附室和出渣系统,催化吸附室主要由烟气内腔流通室、床料填充室和烟气外腔流通室构成,催化吸附室呈双筒结构,内筒为烟气内腔流通室,外筒为烟气外腔流通室,外筒与内筒之间为床料填充室,催化吸附室的床料填充室上部配备连接给料系统,催化吸附室的床料填充室下端出口设置出渣系统;烟气外腔流通室底部开有烟气入口,顶部开有烟气出口。本发明具有结构简单,烟气流速均匀,适用范围广的优点,尤其对高温烟气可以直接净化,从而对余热利用和冷却设备提供有利条件。

Description

一种逆流式移动床过滤器装置

技术领域

[0001] 本发明涉及含尘烟气处理设备技术领域的一种过滤器,尤其是涉及了一种逆流式 移动床过滤器装置,适用于处理高温、腐蚀性强、污染物种类多、处理量变化大的各种含尘 烟气,尤其是复杂的生活垃圾焚烧烟气。

背景技术

[0002] 随着我国社会经济的高速发展,城市生活垃圾的产生量和清运量逐年增加,大量 垃圾不仅占用了大量宝贵的土地资源,而且对生态环境和人体健康产生了巨大的威胁。城 市化进程的加快使得城市生活垃圾处置已经成为了 一个十分棘手的问题,目前生活垃圾的 处置技术主要有填埋、发酵、堆肥和热处置,其中包括焚烧,热解,气化在内的热处置技术因 其在垃圾减量化和资源化方面的巨大优势而备受关注,也逐渐占到了大部分的市场份额。

[0003] 然而生活垃圾热处置技术存在严重的烟气排放污染问题,其中较为突出的是由于 城市生活垃圾成分复杂,与煤炭等传统燃料比较而言,含有大量以PVC类高氯树脂为主要有 机氯源的塑料橡胶类生活垃圾,和部分以氯化钠为主要无机氯源的厨余类生活垃圾,因此 在生活垃圾热处置过程中,除了氮、硫污染物之外,其原料中特有的含大量氯的特点还会导 致焚烧烟气排放中含有大量HC1,氯化氢的排放还会直接导致酸雨的形成,并且对生态系统 造成严重破坏,而且氯化氢污染物对炉体设备也有极强的酸性腐蚀作用,另外城市生活垃 圾热处置过程中会产生一定量的飞灰,其中含有的不完全燃烧的碳粒和金属催化剂(过渡 态金属),这些物质会和垃圾焚烧烟气中的氯化氢经过氯化和缩合反应催化生成二噁英,其 具有很强的持久性和半挥发性,对环境造成严重污染,达到一定量的二噁英后则会对生物 体造成不可逆的畸形,癌症甚至基因突变。城市生活垃圾热处置过程中排放的烟气还有另 一个重要的污染物是焦油,其主要发生在热解,气化等供氧量不足的热处置过程中,因其供 氧量不足会导致不完全燃烧,因而产生大量可凝结性焦油,其会与飞灰,水分等杂质结合粘 结成块堵塞管道,对塑料管道或金属材质的设备都有很强的腐蚀作用,而且焦油在垃圾焚 烧炉中的局部低温区容易燃烧不完全,从而产生不完全燃烧炭黑,损坏后续的电力设备;除 此之外,生活垃圾热解气化过程中产生的焦油占生活垃圾总能量的5%左右,如果不能将焦 油中的能量有效的利用起来,将会造成能量的巨大浪费。另外生活垃圾热处置过程中颗粒 物的排放也是一个重要的污染物,其大多含有重金属等有毒物质,多环芳烃则会吸附在颗 粒物表面,尤其是粒径5mm以下颗粒物上,与人体肺癌发病率和死亡率直接相关。

发明内容

[0004] 为了解决背景技术中存在的问题,本发明的目的是将生活垃圾热处置过程中排放 的含尘烟气通过一个自主设计的逆流式移动床过滤器,达到充分净化烟气中污染物的目 的。

[0005]本发明的技术方案如下:

[0006]本发明包括给料系统、催化吸附室和出渣系统,催化吸附室主要由烟气内腔流通 机俾构成,催化吸附室呈双筒结构,内筒为烟气内腔流通室, 备i接;卜!,筒之间为床料填充室,催化吸附室的床料填充室上部配 开有口床料填充室下端出口设置出澄系统;烟气外腔流通室底部 m腿n、螺旋给繼麵馳簡成,驗给料机的进口 ^ 口连接,螺旋^料机和驱动电机连接,螺旋给料机出口经输送物料管道与催化吸附 =床料填充室上端入口连接;床料颗粒物从进料口进入后被螺旋给料机驱动进入床料填 十‘ 〇 irri臓的出渣織傭孔板、催出a、織仓械馳麵置,藏位于催化吸 的床料填充室下端出□下方,孔板上开雜化綱口,孔板下方设有储灰仓和 集装置。 ^

[0009]、所述的烟气内腔流通室为主要由中部圆柱体和圆柱体上下端的两个等底圆锥体 构$的类纺锤体空间,床料填充室为包围在烟气内腔流通室外的环形类纺锤体空间,烟气 外腔流通室为包围在床料填充室外的空间;烟气外腔流通室仅和床料填充室外周面之间通 过过滤单元连通,床料填充室内周面和烟气内腔流通室之间通过过滤单元连通;烟气外腔 流通室内设置分别上下平行布置的两块第一密封隔板,烟气外腔流通室通过两块第一密封 隔板分隔为上中下三个腔室,烟气内腔流通室内设置分别一块第二密封隔板,烟气内腔流 通室通过第二密封隔板分隔为上下两个腔室,加上床料填充室使得催化吸附室共分隔成五 个腔室,使得含尘烟气按以下方式流经催化吸附室:含尘烟气从烟气入口首先进入催化吸 附室中的烟气外腔流通室里的下腔室,再穿过床料填充室最下区域进入烟气内腔流通室下 腔室,再穿过床料填充室中下区域进入烟气外腔流通室中腔室,再经过床料填充室中上区 域进入烟气内腔流通室上腔室,再通过床料填充室最上区域进入到烟气外腔流通室上腔 室,最后净化烟气从烟气出口流出形成多重过滤。

[0010]所述的烟气入口位于烟气外腔流通室的下腔室,烟气出口位于烟气外腔流通室的 上腔室。

[0011]所述的类纺锤体结构的烟气内腔流通室最大直径与环形类纺锤体结构的床料填 充室外环直径之比为1:2,烟气外腔流通室最大直径与烟气内腔流通室最大直径之比为3: 1〇

[0012] 所述的过滤单元采用百叶窗设计结构,倾角为5〇_6〇 °,通过百叶窗的固定倾角和 床料颗粒物的自然堆积角使得从给料系统投入到床料填充室中的床料颗粒物不会经过滤 单元进入烟气内腔流通室和烟气外腔流通室,同时使得含尘烟气在通过两侧百叶窗时不会 带走床料颗粒物。

[0013] 所述的催化吸附室外壁安装有电加热炉。

[0014] 所述床料颗粒物包括铁基催化剂、镍基催化剂、橄榄石、菱镁矿、沸石、煅烧白云 石、过渡金属催化剂和焦炭等焦油催化裂解剂。

[0015] 所述床料颗粒物包括氧化钙、石灰石、碳酸钠等脱氯剂和活性炭的一种或多种混 合物。

[0016] 本发明与现有的垃圾热处置烟气过滤装置相比具有的显著优势是:

[0017] 在现有的烟气过滤装置中,通常采用固定床吸附塔,烟气单流程通过固定的床料 层,反应器内,烟气在床料的停留时间短,同时经吸附后失活的催化剂或脱氯剂无法及时排 出,导致烟气中污染物的吸附效率低。

[0018] 本发明将床料填充室和烟气流通腔室相隔出来,形成内外双筒结构。通过在烟气 流通内外腔室钢板的设置将催化吸附室分成5个烟气流通腔室,迫使烟气在催化吸附室中 形成多流程的流通路线,大大提高了烟气污染物在过滤器中的脱除率。同时由一种或多种 焦油催化裂解剂,脱酸剂和活性炭吸附剂组成的床料,通过螺旋给料机给料均匀往下移动, 而烟气则从床体内外腔室中部周向的环形百叶窗进入移动床层,然后向上流动,与向下移 动的床料形成逆流,有效防止了含尘颗粒物的返混和携带。

[0019]本发明这种逆流式移动床烟道多流程式的设计在有效实现生活垃圾热处置烟气 中氯化氢等酸性污染物,焦油,二噁英等有机污染物和固体颗粒物的高脱除率的同时,也能 够节约能耗和最大程度地利用空间。

附图说明

[0020]图1是本发明过滤器装置的结构示意图。

[0021 ]图中:给料系统1,催化吸附室2、出渣系统3、烟气内腔流通室4、床料填充室5、进料 口 6,螺旋给料机7和驱动电机8、孔板9、催化剂出口 10、储灰仓11、灰渣收集装置12、电加热 炉13、第一密封隔板14、烟气外腔流通室15、第二密封隔板16、烟气入口 17、烟气出口18、^ 滤单元19、百叶窗20、床料颗粒物21。

具体实施方式

[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0023]如图1所示,本发明具体实施包括给料系统1、催化吸附室2和出渣系统3,催化吸附 室2主要由烟气内腔流通室4、床料填充室5和烟气外腔流通室15构成,催化吸附室2呈双 结构,内筒为烟气内腔流通室4,外筒为烟气外腔流通室丨5,外筒与内筒之间为床料填充含 5,催化吸附室2的床料填充室5上部配备连接给料系统1,催化吸附室2的床料填充室5 ^ 出口设置出渣系统3;烟气外腔流通室15底部开有烟气入口17,顶部开有烟气出口 18 吸附室2外壁(即床^斗填充室5外壁)安装有电加热炉1:5,电加热炉1;3用于加热床料填充室5 [0024]如图1所示,给料系统1主要由删口 6、螺旋给料机7和驱动电机s组成,螺旋 机7的进P和进料□ 6连接,螺旋给料机7和驱动电机8连接,螺旋给料机7出□经输送物料管 道与催化吸附室2的床料填充室5上端入口连接;床料颗粒物21从进料口 6进入被 料机7驱动进入床料填充室5。

[0025]如图1所示,出渣系统3包括孔板9、催化剂出口 1〇、储灰仓10P灰渣收集装置12 _ 板冲成的孔板9位于催化吸附室2的床料填充室5下端出口下方,孔板g上开有催化’= 10,孔板9下方设有储灰仓11和灰澄收集装置丨2,孔板9起到支撑床料的作用,催化吸 中污染物成分后的物料通过孔板9上的催化剂出口 10落入储灰仓直至灰濟收集^飞 []如图晰示,烟气内腔流通室4为主要由中部圆柱体麵柱体上下端麵 锥体构成酸体空间,床料填充室5为_在烟气_流通室4外的环形类纺 气夕床料填充室5外的空间;烟气内腔流通室4和烟气外腔^ 室1S的上下牺均封闭,烟'外fc流通室1;5通过外部包围壳体形成删封闭的结构,床料填 充室5上下端穿出于烟气外腔流通室15的壳体,使得烟气外腔流通室15仅和床料填充室5外 周面之间通过过滤单元19连通,床料填充室5内周面和烟气内腔流通室4之间通过过滤单元 19连通。

[0027]如图1所示,烟气外腔流通室15内设置分别上下平行布置的两块第一密封隔板14, 烟气外腔流通室15通过两块第一密封隔板14分隔为上中下三个腔室,烟气入口 17位于烟气 外腔流通室15的下腔室,烟气出口 18位于烟气外腔流通室15的上腔室。烟气内腔流通室4内 设置分别一块第二密封隔板16,烟气内腔流通室4通过第二密封隔板16分隔为上下两个腔 室,加上床料填充室5使得催化吸附室2共分隔成五个腔室,从而大大增加了含尘烟气在催 化吸附室2内的流程。

[0028]类纺锤体结构的烟气内腔流通室4最大直径与环形类纺锤体结构的床料填充室5 外环直径之比为1:2,烟气外腔流通室15最大直径与烟气内腔流通室4最大直径之比为3:1, 以此能够实现含尘烟气在催化吸附室2内充分的停留时间。

[0029]过滤单元I9采用百叶窗2〇设计结构,倾角为5〇-6〇。,是指百叶窗2〇的叶片平面和 水平面之间倾角,通过百叶窗2〇的固定倾角和床料颗粒物21的自然堆积角使得从给料系统 1投入到床料填充室5中的床料颗粒物21不会经过滤单元19进入烟气内腔流通室4和烟气外 腔流通室15,同时使得含尘烟气在通过两侧百叶窗20时不会带走床料颗粒物21,百叶窗20 从而起到使移动床内物料依靠自身重力向下移动,栅板和筛网的作用。

[0030]本发明具体实施例及其实施过程是:

[0031]含尘烟气按以下方式流经催化吸附室2:含尘烟气从烟气入口 17首先进入催化吸 附室2中的烟气外腔流通室15里的下腔室,再穿过床料填充室5最下区域进入烟气内腔流通 室4下腔室,再穿过床料填充室5中下区域进入烟气外腔流通室15中腔室,再经过床料填充 室5中上区域进入烟气内腔流通室4上腔室,再通过床料填充室5最上区域进入到烟气外腔 流通室15上腔室,最后经过多重过滤后的净化烟气从烟气出口 18流出形成多重过滤。

[0032]具体实施中,床料由给料系统1中的螺旋给料机7匀速输送进入催化吸附室2,并充 满整个床料填充室5,形成多个过滤单元ig,含尘烟气则从烟气入口 17进入催化吸附室2,向 上形成多流的流动路径(具体如下),其与向下移动的床料形成逆流,极大增加了含尘烟 气中污染物的脱除率。在前期的预实验中,采用粒径为1.5mm的氧化f丐作为移动床层的床 料,浓度为2000ppm的氯化氢气体模拟含尘烟气中的酸性污染物,烟气流速控制在丨.3L/ min,给料速度控制在7 • 5g/min,含尘烟气通过单个过滤单元的停留时间大致保持在〇.加左 右,经过该逆流式移动床过滤器装置后,在烟气出口检测到的氯化氢浓度为54ppm,脱除率 高达97.3%。

[0033]本发明过滤器通过在烟气内外腔室共三块钢板的设置,大大增加了烟气在过滤器 中的流程,过滤部分的每个单元都具有一定的过滤面积,根据处理烟气量以及处理污染物 对象,可以进行几个单元的叠加安装。含尘烟气从进气口进入过滤器罐体,均匀地往上流 动,而由一种或多种焦油催化裂解剂,脱酸剂和活性炭吸附剂组成的床料,通过螺旋给料机 给料均匀往下移动充满床料层,烟气从床体内外腔室中部周向的环形百叶窗进入移动床 层,然后向上流动,与向下移动的床料形成逆流。由于床料层的移动对烟气气流方向上的床 料层孔隙率影响较小,加之床料层沉积的含尘颗粒物在烟气气流方向上是逐渐减少的,并 且烟气在离开床料层之前遇到的总是干净的床料层,因此有效防止了含尘颗粒物的返混和 镌市,其去除烟气中污染物的效果相对较好。烟气中绝大多数的污染物被截留在了床料中。 在对烟气污染物进行吸附过滤的同时,截留了污染物的床料不断向下移动,新的床料由螺 旋给料机继续补入。该移动床过滤器具有结构简单,烟气流速均匀,适用范围广的优点,尤 其对高温烟气可以直接净化,从而对余热利用和冷却设备提供有利条件。

Claims (10)

1.一种逆流式移动床过滤器装置,其特征在于: 包括给料系统(1)、催化吸附室(2)和出渣系统(3),催化吸附室(2)主要由烟气内腔流 通室(4)、床料填充室(¾和烟气外腔流通室(is)构成,催化吸附室(幻呈双筒结构,内筒为 烟气内腔流通室(4),外筒为烟气外腔流通室(15),外筒与内筒之间为床料填充室(5),催化 吸附室(2)的床料填充室(5)上部配备连接给料系统(D,催化吸附室⑵的床料填充室(5) 下端出口设置出渣系统(3);烟气外腔流通室(15)底部开有烟气入口(17),顶部开有烟气出 口(18)。
2.根据权利要求1所述的一种逆流式移动床过滤器装置,其特征在于: 所述的给料系统(1)主要由进料口(6)、螺旋给料机⑺和驱动电机⑻组成,螺旋给料 机⑺的进口和进料口⑹连接,螺旋给料机⑺和驱动电机⑻连接,螺旋给料机⑺出口经 输送物料管道与催化吸附室⑵的床料填充室⑸上端入口连接;床料颗粒物(21)从进料口 (6)进入后被螺旋给料机(7)驱动进入床料填充室(5)。 3 _根据权利要求1所述的一种逆流式移动床过滤器装置,其特征在于: 所述的出渣系统(3)包括孔板⑼、催化剂出口(1〇)、储灰仓(11)和灰渣收集装置(12), 孔板⑼位于催化吸附室(2)的床料填充室(5)下端出口下方,孔板(9)上开有催化剂出口 (10),孔板⑼下方设有储灰仓(11)和灰渣收集装置Q 2)。
4.根据权利要求1所述的一种逆流式移动床过滤器装置,其特征在于: 所述的烟气内腔流通室(4)为主要由中部圆柱体和圆柱体上下端的两个等底圆锥体构 成的类纺锤体空间,床料填充室⑸为包围在烟气内腔流通室(4)外的环形类纺锤体空间, 烟气外腔流通室(15)为包围在床料填充室(5)外的空间;烟气外腔流通室(15)仅和床料填 充室⑸外周面之间通过过滤单元(19)连通,床料填充室(5)内周面和烟气内腔流通室(4) 之间通过过滤单元(19)连通; 烟气外腔流通室(15)内设置分别上下平行布置的两块第一密封隔板(14),烟气外腔流 通室(15)通过两块第一密封隔板(14)分隔为上中下三个腔室,烟气内腔流通室(4)内设置 分别一块第二密封隔板(16),烟气内腔流通室(4)通过第二密封隔板(16)分隔为上下两个 腔室,加上床料填充室(5)使得催化吸附室(2)共分隔成五个腔室,使得含尘烟气按以下方 式流经催化吸附室⑵: 含尘烟气从烟气入口(17)首先进入催化吸附室(2)中的烟气外腔流通室(15)里的下腔 室,再穿过床料填充室⑸最下区域进入烟气内腔流通室⑷下腔室,再穿过床料填充室(5) 中下区域进入烟气外腔流通室(I5)中腔室,再经过床料填充室(5)中上区域进入烟气内腔 流通室(4)上腔室,再通过床料填充室(5)最上区域进入到烟气外腔流通室(15)上腔室,最 后净化烟气从烟气出口(18)流出形成多重过滤。
5.根据权利要求4所述的一种逆流式移动床过滤器装置,其特征在于: 所述的烟气入口(17)位于烟气外腔流通室(15)的下腔室,烟气出口(18)位于烟气外腔 流通室(15)的上腔室。
6.根据权利要求1所述的一种逆流式移动床过滤器装置,其特征在于: 所述的类纺锤体结构的烟气内腔流通室(4)最大直径与环形类纺锤体结构的床料填充 室(5)外环直径之比为1:2,烟气外腔流通室(15)最大直径与烟气内腔流通室(4)最大直径 之比为3:1。
7.根据权利要求1所述的一种逆流式移动床过滤器装置,其特征在于: 所述的过滤单元(I9)采用百叶窗(2〇)设计结构,倾角为50-60。,通过百叶窗(2〇) 定倾角和床料颗粒物(21)的自然堆积角使得从给料系统(1)投入到床料填充室⑸中&固 料颗粒物(21)不会经过滤单元(1¾进入烟气内腔流通室⑷和烟气外於祐诵会r 0勺床 使得含尘烟气在通过两侧百叶窗⑽时不会带走床料颗(15) ’ _ 8.根据权利要求1所述的一种逆流式移动床过滤器奘复,其特征在于. 所述的催化吸附室⑵外壁安装有电加热炉(13)。 ”、、 '
9.根据权利要求1所述的一种逆流式移动床过滤器奘复其特征在于 所述床料颗粒物(2丨)包括铁基催化剂、镍基催化剂、橄^石芸样K 石、过渡金属催化剂和焦炭等焦油催化裂解剂。白云
10.根据权利要求1所述的一种逆流式移动床过滤器楚置其特征在于 所述床料颗粒物(2丨)包括氧化钙、石灰石、碳酸钠等脱氯/剂和活性炭的一种或多种混 合物。
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