CN111495156A - 一种采用湿法脱酸的湿法塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废气处理设备领域，尤其是涉及一种采用湿法脱酸的湿法塔，包括烟气进口、塔体、烟气冷却部及烟气减湿部，所述烟气冷却部包括冷却部喷淋装置、材料为PP的一级除雾层以及置于塔外的冷却液循环系统，所述冷却部喷淋装置包括碳化硅材质冷却部喷嘴；所述烟气减湿部从下到上依次设置冷凝液收集层、填料层、减湿部喷淋装置、二级除雾层、防飞散用网及置于塔体外部的减湿液循环系统，所述冷凝液收集层包括烟囱帽，所述烟囱帽为玻璃钢材质，所述减湿部喷淋装置包括碳化硅材质减湿部喷嘴，所述填料层、二级除雾层均为PP填料层，所述防飞散用网为PP材质。本发明塔体内采用一定的材质，提高了脱酸脱白的效果，达到更高的污染物排放要求。

Description

一种采用湿法脱酸的湿法塔
技术领域
本发明涉及废气处理设备领域，尤其是涉一种采用湿法脱酸的湿法塔。
背景技术
湿法脱酸后排放的烟气携带大量水蒸气，湿烟气进入温度较低的大气环境中，会形成“白烟”现象，产生视觉污染，为企业带来巨大的社会舆论压力。
当前，国内85%以上的燃煤厂和钢铁烧结采取了湿法脱酸工艺，排放的湿烟气温度在45~55℃之间，含湿量介乎饱和状态。低温饱和湿烟气直接经烟囱排放，与温度较低的大气环境混合，烟气中大量的水蒸气遇冷凝结为小液滴，经光线的折射或者散射作用，湿烟气呈现白色或者灰色，即所谓的“白烟”。近年来，无论是电力行业还是钢铁行业，普遍实施了烟气脱酸、脱硝、除尘等超低排放标准，主要污染物如颗粒物、SO2、NOx排放量都大幅度降低，而雾霾却比10年前更严重了。部分学者认为，雾霾出现的元凶是湿法脱酸后排放的高湿度烟气以及排烟水分中溶解性颗粒物。
烟气冷凝技术对脱酸后湿烟气冷却，使得烟气中大量的气态水冷凝为液滴，在此过程中能够捕捉微细颗粒物、SO2等多种污染物。烟气冷凝技术作为湿烟羽治理的手段，不仅能够对白烟消除有良好效果，还可以实现烟气多污染物联合脱除，冷凝水可作为脱酸补水使用，既能减排又能节水。现有技术中，塔体内的相关设备由于长期处于酸碱性的环境中，设备很容易受到酸碱腐蚀而老化，严重的影响了设备的使用寿命及使用效果，结合湿法系统，研发了本发明。
发明内容
本发明的目的是将塔体内的相关设备采用一定的材质，使其提高脱酸脱白的效果，以达到更高的污染物排放要求，避免对周边环境不良影响，同时通过材质的改善而延长设备的使用寿命。
上述的发明目的通过以下的技术方案实现的：一种采用湿法脱酸的湿法塔，包括烟气进口、塔体、烟气冷却部及烟气减湿部，所述烟气进口设置塔体上，所述烟气冷却部及烟气减湿部从下到上依次设置在塔体内，其特征在于：所述烟气冷却部包括冷却部喷淋装置、一级除雾层以及置于塔外的冷却液循环系统，所述冷却部喷淋装置包括冷却部喷嘴，所述喷嘴为碳化硅材质，所述一级除雾层为PP填料层，所述冷却部喷淋装置位于一级除雾层的下面；所述烟气减湿部从下到上依次设置冷凝液收集层、填料层、减湿部喷淋装置、二级除雾层、防飞散用网及置于塔体外部的减湿液循环系统、板换换热器系统，所述冷凝液收集层包括烟囱帽，所述烟囱帽为玻璃钢材质，所述减湿部喷淋装置包括减湿部喷嘴，所述减湿部喷嘴为碳化硅材质，所述二级除雾层、填料层均为PP填料层，所述防飞散用网为PP材质。
本发明进一步设置为：所述PP填料层中填料包括如下重量份的原料配方：聚丙烯100份，玻璃纤维20—30份，矿物填料10—25份，相容剂20—30份，润滑剂0.5—1份，抗氧化剂0.75—1.25份。
本发明进一步设置为：所述矿物填料为碳酸钙、云母粉与滑石粉中的一种或者几种的混合物，所述相容剂为马来酸酐接枝物或偶联剂，所述润滑剂为硬脂酸单甘油酯、油酸酰胺、硬脂酸酰胺或乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1024、抗氧剂1010 和抗氧剂168的一种或多种。
本发明进一步设置为：所述冷却部喷淋装置还包括冷却液进入管道，所述冷却部喷嘴设置在冷却液进入管道上。
本发明进一步设置为：所述冷却液循环系统包括位于塔体下部的冷却液池、冷却液吸入管道、冷却液循环泵以及冷却液循环管道，所述冷却吸入管道位于冷却液池的底部，所述冷却液循环管道与冷却进入管道连通。
本发明进一步设置为：所述减湿部喷淋装置还包括减湿液进入管道，所述减湿部喷嘴设置在减湿液进入管道上。
本发明进一步设置为：所述减湿液循环系统包括冷凝液回收管、减湿液箱、减湿液吸入管道、减湿液循环泵、板式热交换器及减湿液循环管道，所述冷凝液回收管一端与冷凝液收集层连通，另一端与减湿液箱连通，所述减湿液吸入管道位于减湿液箱的底部，所述减湿液循环管道与减湿部喷淋装置连通。
本发明进一步设置为：所述板式热交换器外设有冷却水进入管道。
本发明进一步设置为：所述冷却液循环系统及减湿液循环系统均设有吸收剂加入管，所述冷却液循环系统的吸收剂加入管与冷却液吸入管道连通，所述冷却液循环管道上设有冷却废液排出管道；所述减湿液循环系统的吸收剂加入管与减湿液吸入管道连通，所述减湿液循环管道上设有减湿废液排出管道。
本发明进一步设置为：所述吸收剂为烧碱溶液。
制备PP填料层填料的方法为：
步骤一、按照配比称取原料备用，其中将聚丙烯及矿物填料进行干燥，得到干燥混合物待用；
步骤二、将步骤一的混合物A与马来酸酐接枝物、相容剂、润滑剂和抗氧化剂依次加入到高速混合机中，使用高速混合机混料10min，然后将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出的同时，在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒。
双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度：190～200℃，二区温度：200～210℃，三区温度：210～220℃，四区温度：220～230℃，五区温度：230～240℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、除雾层为耐酸腐蚀的PP填料层、烟囱帽采用具有耐酸防腐的玻璃钢材质、喷嘴采用耐磨、防腐的碳化硅材质，材质的优选，延长了设备的使用寿命，有效的降低了企业的生产成本。
2、将PP填料组分中的玻璃纤维和聚丙烯材料共混改性，玻璃纤维对强酸碱具有有一定的耐受性，将玻璃纤维填充到聚丙烯基体中，可以缓解复合材料在酸碱环境下的组分被破坏，有效的保持了材料的完整性，使得复合材料不易发生分解和变形，使得制备的材料具有较强的防酸碱腐蚀的性能。
3、多层除雾层的设置，更大程度的除去了烟气中的水蒸气及酸性气体，降低了烟气的水蒸气及有酸性气体含量，减小了对环境的危害。
4、防飞散网可以有效阻止塔体内的填料散飞到后续系统中。
附图说明
图1为本发明应用在系统中的结构示意图。
图2为本发明塔体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的内容作进一步的说明：
如图1、图2所示为一种采用湿法脱酸的湿法塔，包括烟气进口1、塔体2、烟气冷却部3及烟气减湿部4，所述烟气进口1设置塔体2上，所述烟气冷却3部及烟气减湿部4从下到上依次设置在塔体内，所述烟气冷却部3包括冷却部喷淋装置31、一级除雾层32以及置于塔外的冷却液循环系统33，所述冷却部喷淋装置31包括冷却部喷嘴311，所述喷嘴311为碳化硅材质，所述冷却部喷淋装置31还包括冷却液进入管道312，所述冷却部喷嘴设置31在冷却液进入管道312上，所述一级除雾层32为PP填料层，所述冷却部喷淋装置31位于一级除雾层32的下面，所述冷却液循环系统33包括位于塔体下部的冷却液池331、冷却液吸入管道332、冷却液循环泵333以及冷却液循环管道334，所述冷却吸入管332道位于冷却液池331的底部，所述冷却液循环管道334与冷却进入管道312连通。
所述烟气减湿部4从下到上依次设置冷凝液收集层41、填料层42、减湿部喷淋装置43、二级除雾层44、防飞散用网45及置于塔体外部的减湿液循环系统46，所述冷凝液收集层41包括烟囱帽411，所述烟囱帽411为玻璃钢材质，所述减湿部喷淋装置43包括减湿部喷嘴431，所述减湿部喷嘴431为碳化硅材质，所述减湿部喷淋装置43还包括减湿液进入管道432，所述减湿部喷嘴431设置在减湿液进入管道432上；所述填料层42二级除雾层43均为PP填料层，所述防飞散用网45为PP材质；所述PP填料层中填料包括如下重量份的原料配方：聚丙烯100份，玻璃纤维20—30份，矿物填料10—25份，相容剂20—30份，润滑剂0.5—1份，抗氧化剂0.75—1.25份，所述矿物填料为碳酸钙、云母粉与滑石粉中的一种或者几种的混合物，所述相容剂为马来酸酐接枝物或偶联剂，所述润滑剂为硬脂酸单甘油酯、油酸酰胺、硬脂酸酰胺或乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种,所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1024、抗氧剂1010 和抗氧剂168的一种或多种；所述减湿液循环系统46包括冷凝液回收管461、减湿液箱462、减湿液吸入管道463、减湿液循环泵464、板式热交换器465及减湿液循环管道466，所述冷凝液回收管一端与冷凝液收集层连通，另一端与减湿液箱连通，所述减湿液吸入管道位于减湿液箱的底部，所述板式热交换器外设有冷却水进入管道，所述减湿液循环管道与减湿部喷淋装置连通。
为了维持冷却液的PH值以及减湿液的PH值，本发明的冷却液及减湿液均在循环系统开启前加入到冷却液池331中和减湿液箱462中，因此在所述冷却液循环系统33及减湿液循环系统46均设有吸收剂加入管5，所述冷却液循环系统33的吸收剂加入管5与冷却液吸入管道332连通，所述冷却液循环管道332上设有冷却废液排出管道6；所述减湿液循环系统46的吸收剂加入管5与减湿液吸入管道463连通，所述减湿液循环管道463上设有减湿废液排出管道7，所述吸收剂为烧碱溶液。
控制上述PP填料层填料各原料组分的不同含量探究填料的性能，具体如下：
实施例1
制备PP填料层填料由以下重量份的原料制备而成：聚丙烯100份，玻璃纤维20份，矿物填料15份，相容剂30份，润滑剂0.5份，抗氧化剂0.75份。
该填料的制备方法如下：
步骤一、按照配比称取原料备用，其中将聚丙烯及矿物填料进行干燥，得到干燥混合物待用；
步骤二、将步骤一的混合物A与马来酸酐接枝物、相容剂、润滑剂和抗氧化剂依次加入到高速混合机中，使用高速混合机混料10min，然后将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出的同时，在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒。
双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为230℃。转速300r/min，将步骤（2）得到的混炼物料挤出后冷却，切粒，即得。
实施例2
制备PP填料层填料由以下重量份的原料制备而成：聚丙烯100份，玻璃纤维25份，矿物填料17.5份，相容剂25份，润滑剂0.75份，抗氧化剂1份。
该填料的制备方法如下：
步骤一、按照配比称取原料备用，其中将聚丙烯及矿物填料进行干燥，得到干燥混合物待用；
步骤二、将步骤一的混合物A与马来酸酐接枝物、相容剂、润滑剂和抗氧化剂依次加入到高速混合机中，使用高速混合机混料10min，然后将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出的同时，在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒。
双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度为195℃，二区温度为205℃，三区温度为215℃，四区温度为225℃，五区温度为235℃。转速300r/min，将步骤（2）得到的混炼物料挤出后冷却，切粒，即得。
实施例3
制备PP填料层填料由以下重量份的原料制备而成：聚丙烯100份，玻璃纤维30份，矿物填料25份，相容剂30份，润滑剂1份，抗氧化剂1.25份。
该填料的制备方法如下：
步骤一、按照配比称取原料备用，其中将聚丙烯及矿物填料进行干燥，得到干燥混合物待用；
步骤二、将步骤一的混合物A与马来酸酐接枝物、相容剂、润滑剂和抗氧化剂依次加入到高速混合机中，使用高速混合机混料10min，然后将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出的同时，在双螺杆挤出机的排气口加入玻璃纤维，经熔融反应，挤出造粒。
双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度为200℃，二区温度为210℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃。转速300r/min，将步骤（2）得到的混炼物料挤出后冷却，切粒，即得。
对比例1
本对比例采用普通聚丙烯材料作为对比材料。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例不加入玻璃纤维。
对比例3
本对比例使用市售的玻纤增强聚丙烯材料作为对比材料。
性能测试
针对实施例1-3和对比例1-3所制备的聚丙烯材料，通过实验测定其原本的拉伸强度和缺口冲击强度，以此作为评定材料本身的力学性能，再通过将实施例和对比例浸泡在4mol/L的硫酸溶液和7mol/L的氢氧化钠溶液中24h后，再次测定材料的抗弯曲强度，以此来测试材料的抗腐蚀能力，具体测试的结果见表1。
表1
项目 拉伸强度/MPa 弯曲强度/MPa 硫酸浸泡24h后弯曲强度/MPa 氢氧化钠浸泡24h后弯曲强度/MPa
实施例1 68.2 75.3 73.2 72.5
实施例2 67.3 74.9 72.3 72.4
实施例3 67.6 74.3 71.2 71.8
对比例1 31.2 55.2 35.3 36.2
对比例2 49.7 69.7 58.6 57.3
对比例3 57.8 71.8 65.2 63.4
由上表可以看出，本发明的实施例的拉伸强度和弯曲强度远高于对比例1，且略微高于对比例3，表明本发明制得填料在原料的结合上比普通玻纤增强聚丙烯材料结合的更加紧密，因此力学性能优于普通的玻纤增强聚丙烯材料；本发明的实施例在经过酸碱浸泡后弯曲强度下降的程度在2.5％-4.5％之间，远远低于对比例弯曲强度下降的程度，表明本发明制得的填料的耐酸碱腐蚀能力强。
利用本发明除尘脱酸脱白的方法和步骤为：
在冷却部：热烟气通过塔体上的烟气入口烟道进入湿法塔，冷却液通过外部的冷却液循环泵不断的循环，以此来降低入口烟气的温度，冷却液通过冷却液进入管道进入到冷却部喷嘴，在冷却部喷嘴处形成均匀的小颗粒液滴，增大了冷却液与烟气的接触面积及停留时间，从而更有利于酸性气体吸收的目的，与此同时烟气中的粉尘也被冲洗下来，达到了除尘的效果；烧碱（NaOH）吸收剂在冷却液循环系统开启之前被加入到冷却液池中，然后启动冷却液循环泵，通过冷却液循环泵将烧碱吸收剂与冷却液充分地均匀混合；将冷却液的pH调节到指定值后来中和吸收下来的酸性气体；降温了的烟气通过一级除雾层将烟气中的液滴隔离下来，减少烟气中的水分，因为一级除雾层为耐酸腐蚀的PP填料层，所以能够很好的防止烟气中残留的部分酸性气体的腐蚀，此外，PP填料层具有较密集的空隙，能够很好的隔离处烟气的水蒸气，从而将烟气中的水蒸气初步隔离出来。冷却部产生的盐积累在冷却吸收液内，通过冷却废液排出管道的定期排放来达到冷却液PH的平衡，从而进一步提高了除酸效果，同时也可控制冷却液的液位，通过减湿液的补充，进一步实现系统内的水及PH平衡。
在减湿收部：通过冷却部的烟气进入减湿部的冷凝液收集层，烟气中的水蒸气经过冷却部的冷却形成冷凝液，冷凝液通过烟囱帽进行汽液分离，使得大部分冷却后的水蒸气被烟囱帽收集，并通过冷凝液流出管道进入到减湿液箱，与减湿液一同进入减湿液循环系统中；为了进一步降低烟气中的污染物，减湿液箱内的水通过减湿液循环泵不断的循环，同时利用板式换热器将烟气中的热量再次带出去，进一步降低了烟气温度，使得烟气中的含水量降低，从减湿部流入到减湿水箱；减湿液通过减湿液循环系统到达减湿部喷嘴，减湿部喷嘴将减湿液喷成均匀的小颗粒液滴喷，通过填料层，使得烟气与减湿液进行充分的接触，增加停留时间，从而进一步的吸收烟气中的酸性气体，同理，烧碱（NaOH）吸收剂在减湿液循环系统启动前之前加入到减湿液箱中，通过减湿液循环泵将烧碱吸收剂与减湿水充分地均匀混合，待减湿液调节到指定pH值时，用来中和被吸收在减湿液中的酸性气体，烟气中的酸性气体被进一步吸收去除，同时通过减湿液的喷淋，烟气的温度也再次得到了降低；往上的烟气通过二级除雾层将烟气中的液滴进一步分离出来，通过多级除雾层的吸收以及外部的循环系统的不断降温，大大减少了烟气中的水分、酸性气体及粉尘，而达到除尘脱酸脱白的作用，最后烟气通过防飞散用网排出塔体外，所述防飞散用网为耐酸腐蚀的PP材质，可有效阻止塔体内PP填料层飞散如后续系统中。此外在冷却部中，冷却液循环泵将塔底冷却液池中的冷却液送至冷却部上方的喷嘴，向下喷入与逆流的烟气充分接触，将烟气温度从约100℃冷却到约60℃，在冷却液中注入吸收剂（烧碱溶液），将冷却液调整并维持在合适pH值。同时，在此过程中烧碱溶液与烟气中部分的酸性气体HCl、SO2等进行反应，生成NaCl、NaF、Na2SO3、Na2SO4等盐类进入到冷却液或减湿液中，同时烟气中的粉尘被水滴打落后进入冷却液池中，有效的降低了粉尘含量，而在减湿部，烟气温度进一步降低，烟气中含水量也随之降低，既减少了烟囱出现冒“白烟”的状况，又由于低温有利于碱液对酸性气体的吸收，烟气中的酸性气体含量将进一步降低，从而达到烟气污染物的超低排放。
以上所述，仅为本发明的其中一个实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用湿法脱酸的湿法塔，包括烟气进口、塔体、烟气冷却部及烟气减湿部，所述烟气进口设置塔体上，其特征在于：所述烟气冷却部包括设置在塔体内的冷却部喷淋装置、一级除雾层以及置于塔体外的冷却液循环系统，所述冷却部喷淋装置包括冷却部喷嘴，所述冷却部喷嘴为碳化硅材质，所述一级除雾层为PP填料层，所述冷却部喷淋装置位于一级除雾层的下面；所述烟气减湿部包括从下到上依次设置在塔体内的冷凝液收集层、填料层、减湿部喷淋装置、二级除雾层、防飞散用网及置于塔体外部的减湿液循环系统，所述冷凝液收集层包括烟囱帽，所述烟囱帽为玻璃钢材质，所述减湿部喷淋装置包括减湿部喷嘴，所述减湿部喷嘴为碳化硅材质，所述二级除雾层、填料层均为PP填料层，所述防飞散用网为PP材质，塔体内的烟气冷却部位于塔体内的烟气减湿部的下方。
2.根据权利要求1所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述PP填料层中填料包括如下重量份的原料配方：聚丙烯100份，玻璃纤维20—30份，矿物填料10—25份，相容剂20—30份，润滑剂0.5—1份，抗氧化剂0.75—1.25份。
3.根据权利要求2所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述矿物填料为碳酸钙、云母粉与滑石粉中的一种或者几种的混合物，所述相容剂为马来酸酐接枝物或偶联剂，所述润滑剂为硬脂酸单甘油酯、油酸酰胺、硬脂酸酰胺或乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1024、抗氧剂1010 和抗氧剂168的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述冷却部喷淋装置还包括冷却液进入管道，所述冷却部喷嘴设置在冷却液进入管道上。
5.根据权利要求2所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述冷却液循环系统包括位于塔体下部的冷却液池、冷却液吸入管道、冷却液循环泵以及冷却液循环管道，所述冷却吸入管道位于冷却液池的底部，所述冷却液循环管道与冷却进入管道连通。
6.根据权利要求1所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述减湿部喷淋装置还包括减湿液进入管道，所述减湿部喷嘴设置在减湿液进入管道上。
7.根据权利要求4所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述减湿液循环系统包括冷凝液回收管、减湿液箱、减湿液吸入管道、减湿液循环泵、板式热交换器及减湿液循环管道，所述冷凝液回收管一端与冷凝液收集层连通，另一端与减湿液箱连通，所述减湿液吸入管道位于减湿液箱的底部，所述减湿液循环管道与减湿部喷淋装置连通。
8.根据权利要求5所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述板式热交换器外设有冷却水进入管道。
9.根据权利要求3或5所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述冷却液循环系统及减湿液循环系统均设有吸收剂加入管，所述冷却液循环系统的吸收剂加入管与冷却液吸入管道连通，所述冷却液循环管道上设有冷却废液排出管道；所述减湿液循环系统的吸收剂加入管与减湿液吸入管道连通，所述减湿液循环管道上设有减湿废液排出管道。
10.根据权利要求7所述的一种采用湿法脱酸的湿法塔，其特征在于：所述吸收剂为烧碱溶液。
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