CN109173685A - 提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率的方法。方法采用基于钙基吸收剂的喷雾干燥吸收系统，通过将块状生石灰在搅拌池中加水反应，利用反应热制备微米级颗粒吸收剂浆液。由于显著增加了反应颗粒的表面积，可大幅提高吸收剂利用率。同时通过添加碱性添加剂，进一步促进吸收反应正向移动，提高污染物脱除效率，实现低成本脱除气体中污染物的目的。本发明具有吸收剂利用率高、实施简单及运行维护费用低的优点，可用于工业锅炉、钢铁行业等的烟气净化。

Description

提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率的方法
技术领域
本发明涉及一种气体净化方法，特别涉及一种提高喷雾干燥吸收系统对污染物脱除效率的方法，属于污染物净化技术领域。
背景技术
喷雾干燥吸收(Spray Drying Absorption,简称SDA)是一种投资与运行费用均较低的气体净化系统，多用于小型工业锅炉、钢铁行业的制焦与烧结过程等。
SDA系统喷雾液滴中，当采用钙基吸收剂时，由于其溶解度低，多以颗粒状态存在。在污染物脱除过程中，这些颗粒表面形成的产物层会阻碍污染物组分向其内部的扩散传质过程，造成颗粒内部的吸收剂难以充分利用的问题。现有SDA系统为提升钙基吸收剂对污染物的脱除效率，多采用增加吸收剂用量的方式，造成吸收剂的浪费以及副产物量的增加。
因此，如何提升SDA方法的吸收剂利用率，在不提高吸收剂用量的前提下提高SDA系统对污染物脱除效率，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种系统结构简单、吸收剂利用率高的喷雾干燥吸收方法，从而提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率的方法，所述喷雾干燥吸收系统包括脱污剂制备装置和喷雾干燥吸收反应器，所述脱污剂制备装置包括石灰仓、输送装置、搅拌池、浆液过滤器和浆液储罐，所述浆液储罐与所述喷雾干燥吸收反应器顶部通过浆液管道连接，所述浆液管道上设置浆液泵，所述浆液管道出口设置有雾化器，其特征在于，所述方法包括：
将平均粒径大于等于5mm的块状生石灰装入所述石灰仓，通过所述输送装置将生石灰送入所述搅拌池；
在所述搅拌池中加入适量水使生石灰与水的质量比大于等于1:5，同时使所述搅拌池保持静置状态，使生石灰脱硫剂与水充分反应成为浆液；
使搅拌池处于搅拌状态，使浆液中固体颗粒物保持悬浮状态；
在搅拌池的浆液中加入添加剂搅拌均匀成为脱污浆液，所述添加剂与生石灰的质量比例不高于1:1；
将脱污浆液通过浆液过滤器过滤后送入所述浆液储罐；
通过浆液泵将所述浆液储罐中的脱污浆液输送至喷雾干燥吸收反应器，脱污浆液被雾化器雾化成脱污浆液微小液滴，并与进入喷雾干燥吸收反应器的烟气中污染物发生反应。
上述技术方案中，所述生石灰中CaO含量至少为80％。
上述技术方案中，所述浆液中含有Ca(OH)2，所述Ca(OH)2平均粒径小于15微米。
上述技术方案中，所述添加剂选用氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化镁、碳酸镁的其中一种或多种混合物。
本发明具有以下优点及有益效果：①采用块状生石灰制备污染物吸收剂浆液，由于生石灰与水反应为放热反应，有助于将反应产物—消石灰破碎成平均粒径为微米量级的微小颗粒，相比于原有钙基喷雾干燥吸收方法，采用本方法可有效增加该吸收剂的表面积，从而实现在喷雾干燥吸收反应器内的高效利用目的；②本方法在浆液中加入少量添加剂后，可在短时间内提高污染物在浆液中的溶解度，进一步提高钙基吸收剂的利用率。
总之，本发明与现有喷雾干燥吸收(SDA)方法相比，本发明具有钙基吸收剂利用率高、实施简单及运行维护费用低的优点，可用于工业锅炉、钢铁行业的烟气净化。
附图说明
图1为本发明所涉及的喷雾干燥吸收系统示意图。
图2为采用4种不同产地生石灰制备的脱污剂浆液中Ca(OH)2颗粒粒径分布。
图中：1-喷雾干燥吸收反应器；2-雾化器；3-石灰仓；4-输送装置；5-搅拌池；6-加水管；7-浆液过滤器；8-浆液储罐；9-浆液泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示，本发明所涉及的喷雾干燥吸收系统包括脱污剂制备装置和喷雾干燥吸收反应器1，所述脱污剂制备装置包括石灰仓3、输送装置4、搅拌池5、浆液过滤器7和浆液储罐8，所述浆液储罐8与所述喷雾干燥吸收反应器1顶部通过浆液管道连接，所述浆液管道上设置浆液泵9，所述浆液管道出口设置有雾化器2。
将平均粒径大于等于5mm的块状生石灰装入石灰仓3，通过输送装置4将生石灰送入搅拌池5。生石灰中CaO含量至少为80％。
通过加水管6在搅拌池5中加入适量水使生石灰与水的质量比不低于1:5(即大于等于1:5)，同时使搅拌池5保持静置状态，使生石灰脱硫剂与水充分反应，制成含平均粒径小于15微米Ca(OH)2的浆液。
使搅拌池5处于搅拌状态，使浆液中固体颗粒物保持悬浮状态。
在搅拌池5的浆液中加入添加剂并搅拌均匀成为脱污浆液，添加剂与生石灰的质量比例小于等于1:1。添加剂选用氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化镁、碳酸镁的其中一种或多种混合物。
由于喷雾干燥吸收法运行温度低，污染物脱除过程主要依靠离子反应进行。添加剂的加入提高了脱污浆液的pH值。烟气中的SO2、NO2和含氯组分等污染物在脱污浆液中的溶解度随脱污浆液pH值增加而增加，由此提高了这些污染组分扩散至浆液中钙基吸收剂颗粒表面的通量，可显著提高钙基吸收剂与污染物组分的接触效率，进而提高钙基吸收剂的利用率。此外，这些添加剂在液滴干燥后，也会与污染组分生成固体产物，本身也具有脱除污染物的效果。
本发明中，添加剂的作用主要在于提升污染组分在浆液中的溶解度，因此，添加剂加入量优选小于生石灰加入量的20％。
将脱污浆液通过浆液过滤器7过滤，过滤器可采用300-500μm的筛网。过滤后的脱污浆液送入浆液储罐8。
通过浆液泵9将浆液储罐8中的脱污浆液输送至喷雾干燥吸收反应器1，脱污浆液被雾化器2雾化成平均粒径小于200μm的脱污浆液液滴，并与进入喷雾干燥吸收反应器1的烟气中的SO2、NO2和含氯组分等污染物发生反应。
现有钙基喷雾干燥吸收法由于浆液中颗粒物的粒度较大(多高于100μm)，故其雾化粒径选取均较大(多高于500μm)，甚至为毫米级，必然影响脱污浆液液滴与烟气的混合效果，带来吸收剂利用率低的问题。而由于本发明所制备的脱污浆液中，颗粒物的粒度小(微米级)，可便于采用雾化效果好的雾化装置。
实施例：分别从北京首钢建材化工厂、河北易县、河北涞水县和北京房山区获取块状生石灰原料，4种块状生石灰制浆前的粒径分布为10～30mm，平均粒径约为20mm。制备脱污浆液过程中，块状生石灰与水的比例为1:5.7。浆液中颗粒粒径采用马尔文粒度仪测量得到，如图2所示。可以看到，浆液中颗粒平均粒径约为10μm。
这是因为利用平均粒径大于等于5mm的块状生石灰制备浆液时，由于生石灰与水反应为放热反应，有助于将反应产物—消石灰Ca(OH)2破碎成平均粒径为微米量级的微小颗粒，从而增加吸收剂的反应表面积，实现高效利用目的。如果采用的生石灰粒径小于5mm时，生石灰与水反应所放出的热量不集中，难以形成细小的微米级吸收剂颗粒。
由于制备得到的浆液含有的颗粒粒径较小，不容易发生沉积，采用本方法还可避免浆液输送管道的堵塞问题，保证系统稳定运行。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率的方法，所述喷雾干燥吸收系统包括脱污剂制备装置和喷雾干燥吸收反应器(1)，所述脱污剂制备装置包括石灰仓(3)、输送装置(4)、搅拌池(5)、浆液过滤器(7)和浆液储罐(8)，所述浆液储罐(8)与所述喷雾干燥吸收反应器(1)顶部通过浆液管道连接，所述浆液管道上设置浆液泵(9)，所述浆液管道出口设置有雾化器(2)，其特征在于，所述方法包括：
将平均粒径大于等于5mm的块状生石灰装入所述石灰仓(3)，通过所述输送装置(4)将生石灰送入所述搅拌池(5)；
在所述搅拌池(5)中加入适量水使生石灰与水的质量比不低于1:5，同时使所述搅拌池(5)保持静置状态，使生石灰脱硫剂与水充分反应成为浆液；
使搅拌池(5)处于搅拌状态，使浆液中固体颗粒物保持悬浮状态；
在搅拌池(5)的浆液中加入添加剂搅拌均匀成为脱污浆液，所述添加剂与生石灰的质量比例不高于1:1；
将脱污浆液通过浆液过滤器(7)过滤后送入所述浆液储罐(8)；
通过浆液泵(9)将所述浆液储罐(8)中的脱污浆液输送至喷雾干燥吸收反应器(1)，脱污浆液被雾化器(2)雾化成脱污浆液微小液滴，并与进入喷雾干燥吸收反应器(1)的烟气中污染物发生反应。
2.根据权利要求1所述的提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率的方法，其特征在于，所述生石灰中CaO含量至少为80％。
3.根据权利要求1所述的提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率的方法，其特征在于，所述浆液中含有Ca(OH)2，所述Ca(OH)2平均粒径小于15微米。
4.根据权利要求1所述的提高喷雾干燥吸收系统污染物脱除效率的方法，其特征在于，所述添加剂选用氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化镁、碳酸镁的其中一种或多种混合物。
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