CN110652787A - 一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法 - Google Patents

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Abstract

发明中使用分子筛空心颗粒球组成的除雾载体，使含水尾气进入除雾器内与除雾载体接触时，通过该载体内负载着硅铝酸钠亲水介质的作用，使除雾载体在吸水过程中产生极性基团，在极性基团亲和力的作用下，将烟气除雾由物理脱除上升至化学脱除，并使水分子团经由分子筛球壁通道进入球体空心，使球体空心变为聚集水分的聚水囊，从而加快了尾气除雾脱水的速度，大大提升了尾气除雾效率。

Description

一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法
技术领域
本发明涉及大气环境技术，特别涉及一种湿法脱硫烟气中水分的脱除方法。
背景技术
湿法脱硫尾气中的水分来自脱硫雾化工序，在湿法脱硫过程中，为了扩大气液接触面积，雾化喷嘴需要加大水流压力以产生大量粒径小于60um的细碎雾滴，在此工况条件下有大量脱硫水雾呈悬浮态与烟气混合并在烟气推动力的作用下被夹带而出排入大气，水分含量的大小根据脱硫效果的不同而不同，脱硫效果逾好，烟气中的水分逾大，一般含量在15％-25％之间。在脱硫水雾中，除水分外还含有硫酸钙、碳酸钙及三氧化硫等成分，这些成分随烟气进入空中，会对大气造成极大的危害，因此，脱硫水雾的治理是一项意义重大的环保课题。
常规的烟气除雾法有折流板式除雾法、旋流叶轮除雾法、复挡除雾法、丝网除雾法等，这些除雾法概括地说是根据液滴的惯性、离心力、撞击、重力等原理，烟气通过挡板、叶片、丝网，使含雾滴的气体与各种物质接触，经若干次的碰撞，雾滴在惯性和离心力的作用下被甩在物体界面，从而实现气液分离，物体界面上的小液滴汇集成大颗粒液滴，靠重力落下聚集于蓄液装置。
以上方法应用于湿法脱硫烟气中水分的脱除，虽然在不同程度上实现了烟气中的气液分离，但由于其技术层面的局限，导致除雾脱水效果不能发挥至理想水平，其弊端主要表现在以下几个方面：1、由于除雾组件布置方式的制约，导致了除雾组件界面此表面积存在局限性，无论上述哪一种结构，除雾组件各载体之间的空隙面积大，水汽与除雾界面的接触面窄，碰撞频率小，水分附着于物体的量少。2、汽固接触属物理接触，水汽与除雾载体在碰撞与摩擦中着附于除雾载体，着附量的大小取决于二者的碰撞频率和气体推动力的大小。3、大水滴易于着附，细碎水滴难以着附。4、气体流速高容易产生二次带水，流速低则雾滴的惯性、离心力、重力小，脱水效率低。
基于上述原因，目前工业化烟气除雾技术还不能够满足现实需要，脱硫水雾的治理还需要在技术上突破瓶颈。
发明内容
本发明是对单纯物理法除雾技术的一项革新，特别是对物理法与化学法结合除雾的一项创新。发明中使用分子筛空心颗粒球组成的除雾载体，通过该载体内负载着硅铝酸钠亲水介质的作用，使除雾载体在吸水过程中产生极性基团，在极性基团亲和力的作用下，将烟气除雾由物理脱除上升至化学脱除，并使水分子团经由分子筛球壁通道进入球体空心，使球体空心变为聚集水分的聚水囊，从而加快了烟气除雾脱水的速度，大大提升了烟气除雾效率。
为此，本发明提供一种湿法脱硫烟气中水分的脱除方法，该方法包括：(a)、将植入一定量硅铝酸钠的分子筛空心颗粒球装填于中空夹套式空气过滤器或经烧结制成中空蜂窝状筒形空气过滤器或任意形状的蜂窝载体；(b)、将空气过滤器单元分层布置，组合成逐节处理脱硫尾气的空气除雾塔；(c)、将脱硫后的尾气导入净化塔进行逐节净化。
根据本发明的一种实施方式，在步骤(a)中将植入一定量硅铝酸钠的分子筛空心颗粒球装填于由金属丝网或筛板制成的外筒与内筒套合形成一定夹层空间并由上下端盖固定的中空空气过滤器；或将植入一定量硅铝酸钠的分子筛空心颗粒球装填于外筒与内筒套合形成一定夹层空间的模具，使堆积的分子筛空心颗粒球经粘合剂粘结制成蜂窝状毛坯，再经高温烧结制成中空筒状空气过滤器。
根据本发明的一种实施方式，在步骤(b)中将步骤(a)制成的空气过滤器单元按组对叠，将除雾段分层布置，组合成逐节处理脱硫尾气的空气除雾塔。
根据本发明的一种实施方式，在步骤(c)中将脱硫后的含水尾气由下而上或由上而下导入步骤(b)制成的除雾塔，使湿尾气通过布风系统均布，分别吹入各组过滤器的中空通道，在风压推动力的作用下由内而外舒缓扩散，湿尾气在扩散过程中与滤墙内堆叠成蜂窝状的分子筛空心颗粒球表面接触，水分不断被球体表面吸附。根据尾气量的大小和水分含量的高低决定除雾段的层数，尾气经过缓冲段布风系统的分配进入吸附除雾段，尾气中的水分在穿越滤墙的过程中被吸附脱除，通过一节除雾后再经过缓冲段聚集、分布，进入下一节重复上述流程，尾气经过多层除雾系统进行逐节脱水，直至水分含量达到要求标准后排空。
实施本发明的方式
根据本发明的一种实施方式，本发明目的的实现是通过下述方式来完成的：
一、制作除雾单元，将除雾单元布置到多层除雾塔内。
将吸附孔大于50nm，空腔结构相对发达的，能使水分子团轻松贯通的，吸附剂材料中配入一定量硅铝酸钠的分子筛空心颗粒球装填于由金属丝网或筛板制成的夹套筒，夹套筒外筒与内筒套合形成一定夹层空间并由上下端盖固定的中空空气过滤器，使内装的空心颗粒球呈蜂窝状在夹层内堆叠；或将具有上述性能的空心颗粒球装填于外筒与内筒套合形成一定夹层空间的模具，使堆叠的空心颗粒球经粘合剂粘结制成蜂窝状毛坯，再经小于1000℃高温烧结制成中空筒状空气过滤器。
根据脱硫尾气气量的大小及含水量的高低设计除雾脱水器的横向直径和纵向层数，净化单元分组安嵌在每一层筒盘中按一定规格分布，若干个单元套装组成一组，若干组均匀分布组成一个净化层，净化层与净化层之间由缓冲层连接。
二、对脱硫尾气进行除雾治理。
脱硫尾气通过各中心筒穿越夹层内堆积的吸附剂向外扩散，在扩散中与错格叠置形成蜂窝状的分子筛空心球接触摩擦，在接触摩擦中实现水分的吸附脱除。扩散出来的尾气在装置外壁的圈合作用下穿越顶板排布的风孔向上一层上行进入上层缓冲层，继续上行重复上述流程完成尾气水分的逐节脱除。
具体地讲，湿尾气经过除雾段第一缓冲层进入第一除雾段，在除雾段内，湿尾气通过缓冲层顶部的布风系统均匀吹入各个除雾单元的中心筒，进入中心筒的尾气在后续风压的推动下向外扩散，在扩散中尾气中的水分子与罩滤墙内的分子筛空心颗粒球表面接触，由于分子筛空心颗粒球内含有硅铝酸钠亲水性材料，且含有硅铝酸钠制成的特殊材料具有优先吸附水分子的特性，因此在吸附水分子后球体表面形成了极性基团，极性基团对水分子产生更强的吸引力，更容易使水分子在球体表面聚合，聚合的水分子通过球壁孔腔向内渗透，使颗粒球空心成为聚集水分子团的聚水囊，当囊内的水分积累到一定量时，水分子团的渗透压大于壁外风压，水分子团渗透而出聚集成珠，延壁滑落后进入积水器。
三、对除雾单元的清洗。
当除雾器的脱水工作运行到一定时间段，空心颗粒球的球壁及空心内会产生结垢现象，不加以清洗会影响除雾器的脱水效率，因此需要定时开启清洗流程。
该工艺采用的清洗是通过水溶浸渍法和/或水蒸气溶解清洗法实现的，所述水溶浸渍法是通过液态水分子团冲淋溶解装置中心分层除雾系统内的结垢物质，其实现的步骤是将大于50℃的液态水经过高压水管的输送交替打入各节除雾层，通过清洗环管的喷射眼向对应的除雾单元喷洒，水分子浸入空心颗粒球壁的孔腔通道并渗入球体中心，在流动中溶解结垢成分，最后聚集于各节除雾层底盘经放液口排出。所述水蒸气溶解清洗法是通过气态水交替导入各层除雾系统，水蒸气随脱硫尾气穿越除雾层浸入空心球体溶解结垢物质，最后聚集于各节除雾层底盘经放液口排出。
综合上述说明可知，一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，克服了常规技术的不足和缺陷，使用分子筛空心颗粒球组成的除雾载体，扩大了气液接触面积，通过该载体内负载着硅铝酸钠亲水介质的作用，使除雾载体在吸水过程中产生极性基团，在极性基团亲和力的作用下，将烟气除雾由物理脱除上升至化学脱除，并使水分子团经由分子筛球壁通道进入球体空心，使球体空心变为聚集水分的聚水囊，从而加快了烟气除雾脱水的速度，大大提升了烟气除雾效率。

Claims (10)

1.一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，该方法包括：(a)、将植入一定量硅铝酸钠的分子筛空心颗粒球填于由金属丝网或筛板制成的外筒与内筒套合形成一定夹层空间并由上下端盖固定的中空空气过滤器；或将植入一定量硅铝酸钠的分子筛空心颗粒球装填于外筒与内筒套合形成一定夹层空间的模具，使堆积的分子筛空心颗粒球经粘合剂粘结制成蜂窝状毛坯，再经高温烧结制成中空筒状空气过滤器；(b)、将空气过滤器单元分层布置，组合成逐节处理脱硫尾气的空气除雾塔；(c)、将脱硫后的尾气导入除雾塔进行逐节净化。
2.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的蜂窝状空气过滤器是指：
(1)、将植入一定量硅铝酸钠的分子筛空心颗粒球装填于由金属丝网或筛板制成的外筒与内筒套合形成一定夹层空间并由上下端盖固定的中空空气过滤器，和/或：
(2)、将植入一定量硅铝酸钠的分子筛空心颗粒球装填于外筒与内筒套合形成一定夹层空间的模具，使堆积的分子筛空心颗粒球经粘合剂粘结制成蜂窝状毛坯，再经高温烧结制成中空筒状空气过滤器；
(3)、包括筒状、片状及块状等各种形状的蜂窝状载体。
3.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的分子筛空心颗粒球球体规格是：球体直径大于2mm小于5mm；和：
球体表面内外贯通，贯通孔腔直径大于50nm。
4.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的分子筛空心颗粒球植入一定量的硅铝酸钠，其中硅铝酸钠的成分小于15％。
5.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的将空气过滤器单元分层布置，组合成逐节处理脱硫尾气的空气除雾塔，所述的分层布置是根据处理气量的大小和尾气中水分浓度的高低决定除雾层数，使尾气在多层除雾系统内逐节处理以达到最佳脱水效果。
6.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的多层除雾装置是指通过上下叠置由若干节组装成的串联装置，进一步包括每节除雾层底部加装一节缓冲层。
7.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的将脱硫后的尾气导入净化塔进行逐节净化是指：脱硫尾气通过各中心筒穿越夹层内堆积的吸附剂向外扩散，在扩散中与错格叠置形成蜂窝状的分子筛空心球接触摩擦，在接触摩擦中实现水分的吸附脱除，扩散出来的尾气在装置外壁的圈合作用下穿越顶板均布的风孔向上一层上行进入上层缓冲层，继续上行重复上述流程完成尾气水分的逐节脱除。
8.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的缓冲层是连接上下除雾层并将下层尾气重新分配均匀进入上层除雾器各单元中心筒的缓冲装置。
9.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的脱水原理是：尾气中的水分子与过滤墙内的分子筛空心颗粒球表面接触，由于分子筛空心颗粒球内含有硅铝酸钠亲水性材料，且含有硅铝酸钠制成的特殊材料具有优先吸附水分子的特性，因此在吸附水分子后球体表面形成了极性基团，极性基团对水分子产生更强的吸引力，更容易使水分子在球体表面聚合，聚合的水分子通过球壁孔腔向内渗透，使颗粒球空心成为聚集水分子团的聚水囊，当囊内的水分积累到一定量时，水分子团的渗透压大于壁外风压，水分子团渗透而出聚集成珠，延壁滑落后进入积水器，以此实现脱硫水雾的脱水。
10.根据权利要求1所述的一种湿法脱硫尾气中水分的脱除方法，其中所述的对除雾单元的清洗是通过水溶浸渍法和/或水蒸气溶解清洗法实现的，所述水溶浸渍法是通过液态水分子团冲淋溶解除雾系统内的结垢物质，其实现的步骤是将大于50℃的液态水经过高压水管的输送交替打入各节除雾层，通过清洗环管的喷射眼向对应的除雾单元喷洒，水分子浸入空心颗粒球壁的孔腔通道并渗入球体中心，在流动中溶解结垢成分，最后聚集于各节除雾层底盘经放液口排出；所述水蒸气溶解清洗法是通过气态水交替导入各层除雾系统，水蒸气随脱硫尾气穿越除雾层浸入空心球体溶解结垢物质，最后聚集于各节除雾层底盘经放液口排出。
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