CN111359355A - 一种除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,包括壳体和颗粒层除尘器,所述的壳体上端设有进气口、下端设有积灰斗;所述的壳体内设有若干个固定在壳体内壁上的颗粒层除尘器,每个颗粒层除尘器上端面自下而上依次设有一稳流催化层、一重质颗粒层和一轻质颗粒层。本发明通过将颗粒层除尘器、脱硝、脱二噁英集成到一个壳体当中,不仅除尘、脱硝、脱二噁英效果好,可节约不少土地使用面积,除尘、脱硝、脱二噁英处理成本降低,在高温除尘、粘性或弱粘性粉尘捕集、及易爆易燃粉尘捕集等方面,有独特的优越性。
Description
技术领域
本发明属于环保除尘技术领域,涉及一种除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置。
背景技术
人类排放的NOX 90%以上来源于煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧过程,其中的NO约占90%,其余为NO2,燃烧过程生成的NO2主要有燃料NOX、热力NOX、快速NOX,后两者与燃烧状态有关。据统计,我国大气污染物中NOX的来源60%来自于煤的燃烧,其中,火电厂发电用煤又占了全国燃煤的70%,2004年,全国NOX排放总量达到1600万吨左右,电力行业排放量约占一半。单纯的低氮氧化物燃烧技术已无法满足氮氧化物的排放标准,在这种情况下,作为当前世界上最有效的脱硝工艺—烟气选择性催化还原技术,已经在我国电厂运用。
所谓脱硝,指的是除去烟气中的NOX,NOX主要是NO和NO2组成,而NO含量占90%以上。要除去烟气中的NO和NO2,就必须研究NO和NO2的性质。
NO是一种惰性氧化物,它虽然溶于水,但不能生成氮的含氧酸。在0℃时,一体积水可溶解0.07体积的NO。NO最特殊的化学性质是加合作用,在常温下能与空气中的氧化合,生成红棕色的NO2。NO是不稳定的,和O2相遇,能使O2分裂成氧原子,并和其中的一个氧原子结合成NO2。
NO2是红棕色有特殊臭味的气体,在-10℃左右聚合成N2O4,在120℃时N2O4全部分解成NO2,温度再高NO2开始分解成NO和O2。NO2是一种强氧化剂,它能把SO2氧化成SO3。NO2溶于水生成硝酸和亚硝酸。NO2的毒性是NO的5倍。
大气环境中的二噁英来源复杂,钢铁冶炼,有色金属冶炼,汽车尾气,焚烧生产(包括医药废水焚烧,化工厂的废物焚烧,生活垃圾焚烧,燃煤电厂等)。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二噁英。聚氯乙烯塑料、纸张、氯气以及某些农药的生产环节、钢铁冶炼、催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二噁英。二噁英还作为杂质存在于一些农药产品如五氯酚、2,4,5-T等中。
城市生活垃圾焚烧产生的二噁英受到的关注程度最高。
由于排放的烟气温度很高,且其中含有大量的各类粉尘,因此要求高温除尘、脱硝、脱二噁英一并进行。由于传统的除尘、脱硝、脱二噁英是分开进行的,因此占用的土地面积大,我国是一个人口众多,人均可使用土地面积少的国家,因此设备的小型化是今后的发展方向,这就要求除尘、脱硝、脱二噁英能够一体化。
另外,袋式除尘器和电除尘器的应用也存在很大局限性,对于很多高温、含粘性粉尘、易燃易爆粉尘等烟气情况,两者都不适用。电除尘器对烟气成分和粉尘比电阻很敏感,除尘效率受其影响大,不能用于净化要求高的地方,且由于粘性粒子会粘污放电线和收尘集板,使除尘效率严重下降,电除尘不适用于净化含有粘性粒子、吸湿性粉体的烟气,也不适合高温除尘。袋式除尘器对烟温和湿度很敏感,即使采用玻纤滤料,最高工作温度也不能超过280℃,否则会烧袋,也怕低温时结露糊袋,更怕粘性粒子堵塞滤袋。所以迫切需要开发新型高效干法除尘器,特别是高温除尘器,以满足以上所述袋式除尘器和电除尘器不适用的市场需求。高温除尘技术不仅是PM2.5减排的需要,也是节能的需要,是能源、化工、冶金、材料、焚烧等工业炉窑节能减排的共性技术,市场需求量很大,产业前景广阔。
发明内容
针对高温除尘、脱硝、脱二噁英这一国际性难题,鉴于颗粒层过滤的突出优点和现有颗粒床单层滤料单级过滤除尘效率低的问题,现公开了一种新颖高温除尘器——双层滤料颗粒层高温除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,该除尘器是利用颗粒状物料作填料层的内滤式除尘装置,滤尘机制与袋式除尘器相似,主要靠筛滤、惯性碰撞、截留及扩散作用等,使粉尘附着于颗粒滤料及尘粒表面上。过滤效率随颗粒层厚度及其上积附粉尘层厚度的增加而提高,压力损失亦随之提高,内壳体采用锅炉钢时可耐500℃;采用耐热钢,可耐850℃,具备了耐高温可靠性好、效率高、价格低、大气流量工业炉窑都能用得起的优异特性。
本发明的技术方案如下:
一种除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,包括:
壳体,所述壳体为中空的圆筒体,所述壳体的高度方向大于宽度方向;所述壳体的上方设置有进气口,所述进气口连接有进气管,所述壳体、进气口和进气管相互连通;所述壳体的下方设置有积灰斗,所述进气口和所述积灰斗在所述壳体的同一侧的一条轴线上;所述壳体另一侧的内壁上设置有若干个颗粒除尘器,任一所述颗粒除尘器在水平面上的投影与所述进气口在水平面上的投影不完全重合。
进一步的,在所述壳体内壁,同一轴线上至少设置两个颗粒除尘器。
进一步的,任一所述颗粒除尘器自下而上依次包括稳流催化层、重质颗粒层和轻质颗粒层。
具体的,所述稳流催化层为直径5~20mm的铁基球,所述重质颗粒层为直接0.5mm~0.8mm的陶瓷颗粒,所述轻质颗粒层为膨胀珍珠岩。
进一步的,所述颗粒除尘器下部与所述壳体内侧壁围成一空腔,所述壳体的外侧壁开设有出气口,所述出气口与所述空腔贯通。
进一步的,所述出气口并联设置有引风管和鼓风管,所述引风管上设置有引风机,用于将气流从所述壳体输出到引风管上,所述鼓风管上设置有鼓风机,用于将气流从鼓风管输入到所述壳体内。引风管上设置有阀门一,所述鼓风管上设置有阀门二。
进一步的,进气管分支出并列设置的管道一和管道二,分别用于向壳体内输入待处理气体和氨水。
本发明的有益效果为:
本发明装置的壳体轴向分为两部分,其中的一部分在壳体的上方设置有进气口、下方设置有积灰斗,另一侧壳体的内侧壁上设置有若干颗粒除尘器。当待处理气体从进气口输入到壳体时,较大颗粒的灰尘由于重力的作用直接掉落到积灰斗中,废气和微小颗粒的固体由于引风机的作用力被吸到颗粒除尘器一侧,依次经过颗粒除尘器的轻质颗粒层、重质颗粒层、稳流催化剂后,实现除尘、脱硝、脱二噁英,经处理后的气体再输出到壳体外。本发明通过将颗粒层除尘器与脱硝集成到一个壳体当中,不仅除尘、脱硝效果好,还可节约不少土地使用面积,除尘、脱硝、脱二噁英一体化处理,能有效降低成本。
附图说明
图1是本发明一种除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置的结构示意图;
图2是本本发明颗粒除尘器局部放大示意图。
具体实施方式
实施例1
一种除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,装置的主体为一中空的圆筒体作为壳体1,壳体具有一定的高度和宽度,优选的,壳体的高度大于壳体的宽度,壳体采用耐高温的金属材质,壳体内部的圆筒中,通过壳体的某一轴线将壳体分为左侧和右侧两部分,两部分的体积可以相等或者不相等,在其中一侧壳体的上方设置有进气口14,进气口优选为圆锥形,与壳体连接处的横截面大于进气口上方的横截面,进气口连通有进气管,进气管分支出并列设置的管道一4和管道二3,分别用于向壳体内输入待处理烟气和氨水。在圆锥形的进气口内部设置有气流均匀装置,当烟气通过管道一进入进气管,氨水通过管道二进入进气管,在进气管中,烟气和氨水初步混合后进入到进气口,在进气口中设置有气流均匀装置,对烟气和氨气进一步混合均匀,有利于提高脱硝的效率。在进气口下方设置物料分散喷淋装置,将混合后的物料细化后,均匀地喷淋到壳体内部。将烟气和氨水混合后,在高温下(330℃以上)反应,对烟气进行初步脱硝,该过程利用氨水对NOx的还原功能,将NOx(主要是NO)还原为对大气几乎没有影响的N2和水,还原剂为NH3,该方法为选择性非催化还原法脱硝,在分解炉内合适的温度窗口直接喷射还原剂,还原剂与NOx进行还原反应的脱硝技术,具有占地面积小,投资、运行成本较小,安装、操作较易的特点,脱硝效率可以达到50~70%。
壳体的下方设置有积灰斗2,进气口14和积灰斗2在壳体的同一侧的一条轴线上,积灰斗2优选为圆锥形,其中与壳体连接的部分横截面沿积灰斗下方逐渐变小,在积灰斗的下方设置有出料口,打开出料口,对积灰斗中的物料进行定期清理。
在该部分壳体中,一方面烟气和氨水进行混合后喷淋,用氨水作为还原剂将烟气进行初步脱硝,另一方面,在烟气中较大的颗粒,利用颗粒本身的重力作用,直接落入到积灰斗中。该部分壳体,同时达到初步脱硝和初步除尘的目的。
在另一部分壳体的内壁上设置有若干个颗粒除尘器10,任一所述颗粒除尘器在水平面上的投影与所述进气口在水平面上的投影不完全重合。也就是,颗粒除尘器不在进气口的正下方,颗粒除尘器设置在壳体另一侧的内壁上,其横截面与壳体的内壁垂直。在壳体内壁上,同一轴线上至少设置两个颗粒除尘器,有利于提高壳体内物料的处理效果。
具体的,在颗粒层除尘器10上端面均安装有一格栅板,在格栅板上自下而上依次包括稳流催化层13、重质颗粒层12和轻质颗粒层11。其中稳流催化层为直径5~20mm的铁基球,所述重质颗粒层为直经0.5mm~0.8mm的陶瓷颗粒,所述轻质颗粒层为膨胀珍珠岩。轻质颗粒层用于过滤掉较粗的粉尘颗粒、重质颗粒层用于过滤掉微细的粉尘颗粒、稳流催化层用于分解进一步NOX及二噁英。
具体的,膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热,瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料。珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂,经预热焙烧,急速加热(1000℃以上),矿砂中水分汽化,在软化的含有玻璃质的矿砂内部膨胀,形成多孔结构,体积膨胀10-30倍的非金属矿产品。膨胀珍珠岩可用作过滤剂、催化剂、分子筛,对烟气有较好的过滤效果,能有效过滤掉较粗的粉尘颗粒。
重质颗粒层为直经0.5mm~0.8mm的陶瓷颗粒,由于颗粒直径0.5mm~0.8mm,颗粒直径小,陶瓷颗粒表面光滑,能紧密堆积,可以有效过滤掉微细的粉尘颗粒。
稳流催化层为进一步分解NOX及二噁英的催化剂,二噁英催化剂,是指能将二噁英催化氧气分解,生成无害的水蒸汽、二氧化碳、氯化氢的活性催化剂。二噁英催化剂基体可以采用二氧化钛或者铁,通过修饰或掺杂其它成分进一步提高其活性。本发明为铁基催化剂,
催化降解二噁英能克服传统活性炭吸附法只实现污染物转移的弊端,彻底高效降解有机污染物而不造成二次污染,是最具潜力的一种污染物排放控制技术。与脱硝装置协同使用,不额外增加设备,降低成本,无二次污染的风险。
颗粒除尘器下部与壳体内侧壁围成一空腔,所述壳体的外侧壁开设有出气口9,所述出气口9与所述空腔贯通。出气口并联设置有引风管5和鼓风管6,引风管上设置有阀门一8,鼓风管6上设置有阀门二7。引风管上设置有引风机,用于将气流从所述壳体输出到引风管上,所述鼓风管6上设置有鼓风机,用于将气流从鼓风管输入到所述壳体内。
工作方式:关闭阀门二7,开启阀门一8,关闭积灰斗2的灰尘出料口,管道一4内的含尘、硝废气体与管道二3内的氨水混合后进入壳体1,直径较大的颗粒由于重力作用直接掉落到积灰斗中,其他物料在引风机的吸力作用下,依次通过颗粒层除尘器10上的轻质颗粒层11,过滤掉较粗的粉尘颗粒、重质颗粒层12过滤掉微细的分尘颗粒、稳流催化层13分解NOX及二噁英,向壳体外引出净化后洁净烟气。
粉尘在轻质颗粒层11、重质颗粒层12、稳流催化层13积累后,开启阀门二7,关闭阀门一8,通过鼓风机鼓风,经管道四6高压反吹轻质颗粒层11、重质颗粒层12,粉尘吹落至积灰斗2,开启积灰斗2出料口将灰尘排出并收集。
本发明与传统分开进行的除尘、脱硝、脱二噁英相比,不仅除尘、脱硝、脱二噁英效果好,可节约不少土地使用面积,除尘、脱硝、脱二噁英处理成本降低,而且耐高温(能达850℃)、耐腐蚀、对烟气成分不敏感,除尘效率也很高,PM2.5去除率99%。在高温除尘、粘性或弱粘性粉尘捕集、及易爆易燃粉尘捕集等方面,有独特的优越性。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体为中空的圆筒体,所述壳体的高度方向大于宽度方向;
所述壳体的上方设置有进气口,所述进气口连接有进气管,所述壳体、进气口和进气管相互连通;
所述壳体的下方设置有积灰斗,所述进气口和所述积灰斗在所述壳体的同一侧的一条轴线上;
所述壳体另一侧的内壁上设置有若干个颗粒除尘器,任一所述颗粒除尘器在水平面上的投影与所述进气口在水平面上的投影不完全重合。
2.根据权利要求1所述的除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,其特征在于,在所述壳体内壁,同一轴线上至少设置两个颗粒除尘器。
3.根据权利要求1所述的除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,其特征在于,任一所述颗粒除尘器自下而上依次包括稳流催化层、重质颗粒层和轻质颗粒层。
4.根据权利要求3所述的除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,其特征在于,所述稳流催化层为直径5~20mm的铁基球,所述重质颗粒层为直接0.5mm~0.8mm的陶瓷颗粒,所述轻质颗粒层为膨胀珍珠岩。
5.根据权利要求1所述的除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,其特征在于,所述颗粒除尘器下部与所述壳体内侧壁围成一空腔,所述壳体的外侧壁开设有出气口,所述出气口与所述空腔贯通。
6.根据权利要求4所述的除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,其特征在于,所述出气口并联设置有引风管和鼓风管,所述引风管上设置有引风机,用于将气流从所述壳体输出到引风管上,所述鼓风管上设置有鼓风机,用于将气流从鼓风管输入到所述壳体内。
7.根据权利要求6所述的除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,其特征在于,所述引风管上设置有阀门一,所述鼓风管上设置有阀门二。
8.根据权利要求1所述的除尘、脱硝、脱二噁英一体化装置,其特征在于,所述进气管分支出并列设置的管道一和管道二,分别用于向壳体内输入待处理气体和氨水。
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