CN114733339A - 集成湿式洗涤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于从燃烧和非燃烧过程中去除空气污染物的先进系统，该系统产生由环境机构管理的空气污染物。污染物包括但不限于颗粒物质；酸性气体，包括二氧化硫，氯化氢和氟化氢；汞，二恶英，挥发性有机化合物（VOC）等金属和氨等试剂。该系统通过两种形式的湿法洗涤技术收集和处理污染的气流。首先使气体通过湿式洗涤反应器，该反应器能够在一个或多个接触面处完成气体与所选液体洗涤试剂之间的反应。根据与过程中的目标污染物的反应性，其成本和对环境的影响，选择洗涤介质。从洗涤反应器的出口，将气体引导通过湿式静电除尘器以去除剩余的目标污染物，以达到非常高的去除效率。
Description
发明领域
本发明涉及空气质量设备。特别地，本发明涉及从工业过程中去除空气排放物。
背景技术
随着越来越多的人了解到燃烧，化学和工业过程的排放对人类健康，环境和全球变暖造成的不利影响，环境机构正在制定和实施越来越严格的法规，以规范空气污染物允许的排放水平。为了不仅满足今天而且未来的监管标准，需要增强技术为全球工业提供空气排放控制系统。此外，这些技术必须是节能的并且有效地使用消耗品，以便最小化操作成本和对环境的影响。
由于公众对环境保护的需求增加以及污染减排技术的进步允许实施更严格的标准，因此煤炭，城市固体废物和生物质燃烧产生的排放越来越受到环境机构的限制。这些限制因国家，地区和燃烧源与人口中心的接近程度而异。该法规针对各种燃烧副产品，包括颗粒物质；二氧化硫，氯化氢和氟化氢等酸性气体；已知对健康有害的群体中的金属，如汞和温室气体，其中二氧化碳和氮氧化物是最重要的。公用事业和工业过程中用于减少污染物的许多设备具有可追溯到建立第一个环境法规的发展历史。这些装置使用已知的化学和机械过程，将受控污染成分从烟气中去除到可接受的水平。此外，使用替代方法引入了新技术以实现所需的排放浓度。今天生效的排放限制和正在实施的排放限制要求系统采用更集中的方法来满足标准。该方法需要通过改进现有技术，引入更有效的方法和组合系统来实现减排过程的每个步骤的优化，以实现去除效率的显着提高。
上述燃烧技术的排放技术可大致分为湿式系统和干式系统。干式系统利用不同的技术来解决酸性气体和微粒的去除问题。干燥烟气脱硫通常通过在喷雾干燥塔中上升时将水基石灰浆液控制喷射到气流中来实现。石灰基溶液与硫反应，并且控制该过程使得浆液的含水组分完全蒸发，留下干燥固体，其可以从塔底提取或通过所选择的颗粒去除技术去除。干燥颗粒系统中常见的是袋式过滤器和静电除尘器。
与燃烧烟气一起使用的湿式系统通常使用由碱性材料，如石灰石、石灰、熟石灰和/或增强石灰组成的水基浆液。基本的湿式系统利用喷雾器分配浆液以与烟气反应，通过形成固体钙基盐，如亚硫酸钙和硫酸钙，氯化钙和氟化钙，来去除硫，氯和氟的氧化物，这些固体钙基盐通过使用碱性试剂，当碱性试剂在喷雾塔或类似装置中上升反应产生的。
附图说明
参考以下附图，以下仅通过示例提供优选实施例的详细描述，其中：
图1是表示本发明的系统的示意图；
图2是本发明所表示的系统的另一个实施例的示意图；
图3是本发明所表示的系统的另一个实施例的示意图；
图4是本发明所表示的系统的另一个实施例的示意图；
图5是表示本发明的系统的另一个实施例的示意图。
在附图中，通过示例的方式示出了本发明的每个实施例。应该清楚地理解，说明书和附图仅用于说明的目的，并且有助于理解，但不旨在限制本发明。
具体实施方式
替代的湿式洗涤系统采用设计方法，其迫使烟气与碱性试剂反应，碱性试剂通常是石灰石、石灰、熟石灰或增强石灰中的一种或多种。通过迫使烟气/浆液反应，这些系统产生湍流反应区，其增加了反应时间，确保了烟气和碱性浆液之间的完全反应，这提高了酸性气体的去除效率。此外，湍流区产生了一种环境，用于将颗粒物质从烟气转移到洗涤溶液中。因此，某些形式的湿式系统具有在一次通过中去除多种污染物的能力。
改进的气体洗涤器具有多个反应水平，每个水平具有湍流反应区，其进一步处理100％的烟气。每个反应区能够使用不同的试剂，可以选择该试剂以提高目标污染物的去除效果或解决单程系统中额外污染物的去除问题。
船上柴油燃料的燃烧和发电的燃烧产生的排放也是受管制排放的来源。装载国际贸易货物的普通货物和集装箱船燃烧含有高达4.5％硫的燃料级燃料，但通常在2.5％至2.7％的范围内。此外，这些船用柴油发动机产生大量灰烬、烟灰和未燃烧的燃料，这些燃料被排放到世界海洋的大气中。硫和颗粒物含量超出了陆地作业的环境法规。陆地排放法规由区域和国家环境机构以及国际海洋组织在国际水域制定。内容包括添加洗涤技术或将船舶的燃料供应改为低硫燃料。
化学和工业过程产生的污染物可以通过与中和试剂的化学反应或在颗粒物质情况下的转移机理来去除。
工业过程中的酸性、有气味的和有害化学物质排放的范围需要能够在一次通过中有效去除多种污染物的洗涤技术。环境法规再次限制排放，控制有害气体和这些行业的工业粉尘排放，包括化学品生产，纸浆和纸张以及复合木制品面板生产。
对燃烧、工业和化学过程中的空气污染物施加的更严格的排放限制要求技术的进步和整合，以便提供满足工业未来要求的减排系统。
本发明的一个应用是去除颗粒物质；包括来自燃烧和工业过程的二氧化硫、氯化氢和氟化氢的酸性气体。该系统包括以下步骤：
（1）冷却热气体，并通过使烟气通过含有喷头的腔室来去除一部分酸性气体，所述喷头喷射水基浆液，水基浆液通过向水中添加碱性试剂，如石灰石、熟石灰、石灰或强化石灰而形成的；
（2）使用含有碱性试剂，如石灰石，熟石灰，石灰或强化石灰的相同含水浆液作为洗涤溶液将气体引入湿式洗涤器中，以去除残留的酸性气体和大量的颗粒物质；
（3）使洗涤溶液循环通过固体分离装置（如水力旋流器）以去除固体，以便在脱水装置中进一步处理，并在添加中和试剂后将循环流的还原固体组分引入洗涤器头；
（4）将气流通过湿式静电除尘器以去除残留的颗粒物质；
（5）将烟气输送到烟囱；
（6）将来自冷却装置，湿式洗涤器和湿式静电除尘器的流体废气引导至固体沉降槽；
（7）将高密度沉降固体从沉降槽转移到固体分离装置，如水力旋流器；
（8）在脱水装置（如真空带式过滤器或沉降式离心机）中处理高固体含量的底流。固体被送到垃圾填埋场，液体部分回流到沉淀池；以及
（9）在用中和试剂调节后，将固体分离装置的低固体溢流物引导至冷却装置。
本发明的另一个应用是去除颗粒物质；包括二氧化硫、氯化氢和氟化氢的酸性气体；二恶英，燃烧和工业过程中的挥发性有机化合物（VOC）和汞，如果需要，可再加热。该系统包括以下步骤：
（1）通过初始微粒去除装置，例如多管旋风分离器或类似物，处理受污染的烟气流，以去除大颗粒；
（2）将烟气引导至热交换装置；
（3）冷却热气体，并通过使烟气通过含有喷头的腔室来去除一部分酸性气体，所述喷头喷射水基浆液，水基浆液通过向水中添加碱性试剂，如石灰石、熟石灰、石灰或强化石灰而形成的；
（4）使用含有碱性试剂，如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰的含水浆液作为洗涤溶液，将气体引入湿式洗涤器中，以去除残留的酸性气体和大量的颗粒物质。
（5）使洗涤溶液循环通过固体分离装置（如水力旋流器）以去除固体用于进一步处理，并在添加中和试剂后将液体平衡引导至洗涤器头；
（6）将气体引入与颗粒活性炭反应的容器中，以去除二恶英，挥发性有机化合物和金属，其中主要目标是去除汞；
（7）将气流通过湿式静电除尘器以去除残留的颗粒物质；
（8）将烟气输送到热交换器
（9）将加热后的气体从热交换器输送到烟囱。
（10）将来自冷却装置，湿式洗涤器和湿式静电除尘器的流体废气引导至沉降槽。
（11）将高密度沉降固体从沉降槽转移到固体分离装置，如水力旋流器。
（12）在脱水装置（如真空带式过滤器或沉降式离心机）中处理高固体含量的底流，将固体送到垃圾填埋场，液体部分回流到沉淀池。
（13）在用中和试剂调节后，将固体分离装置的低固体溢流物引导至冷却装置。
本发明的设计目标包括以显着超过目标空气污染物的规定限制的方式集成兼容技术，同时保持成本效率和可扩展的。本发明提供了一种通过整合湿式洗涤和湿式静电除尘器气体清洁技术，从燃烧烟气和工业过程中去除包括颗粒物质，酸性气体和汞的目标污染物的系统。
首先参见图1，该系统包括一个气体调节室（GCC）（22）、湿式洗涤器（23）和湿式静电除尘器（25）。图1中的过程开始于来自燃烧或工业过程的气流（1），其产生需要去除的颗粒物质，酸性气体和金属。将气体（1）导入含有喷嘴或类似物的气体调节室（22），喷嘴或类似物喷射水基浆液（47），水基浆液（47）通过向水中添加碱性试剂，如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰而形成。在热烟气的情况下，气体调节室（22）将入口气体从120℃至200℃的温度冷却至50℃至60℃的范围，其中55℃是优选的出口温度。调节室（22）还用于去除一部分酸性气体，通常是二氧化硫、氯化氢和氟化氢，这是由于气体与碱性浆液（47）反应的结果。此外，调节室用于润湿颗粒物质，使其在湿式洗涤器（23）阶段中更重并且更具反应性。调节室废气（41）含有反应产物和颗粒物质。在使用通过添加碱性试剂，如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰形成的水基浆液（47）的情况下，反应产物是包括亚硫酸钙、硫酸钙、氯化钙和氟化钙的固体。将这些盐送至固体分离操作（26）进行处理和再循环。一旦经过调节和冷却的气体（4）被输送到具有颗粒、酸性气体和金属去除能力的湿式洗涤器（23）。湿式洗涤器的功能适用于有效去除这些目标污染物。由于其多个强制头设计，改进的气体洗涤器是优选的实施方案，其工艺将在工艺流程中描述。改进的气体洗涤器（23）的每个顶部水平被供应有水基浆液（47），其通过添加碱性试剂，例如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰而形成。在湿式洗涤器（23）内，气体（4）被迫向上通过包含一系列端口的洗涤器头，该端口为气体提供通过洗涤器头的通道。气体以高速穿过端口进入洗涤溶液（47），这在头部上方产生高度湍流的反应区。优选的湍流深度为300mm至400mm。在气体离开第一个头上的湍流区之后，它在洗涤器中上升，并在第二个头上重复该过程。该反应通过形成固体钙基化合物去除酸性气体，包括二氧化硫、氯化氢和氟化氢。反应进一步从气体中去除颗粒物质，并将其转移到洗涤液（47）中。具有夹带的盐和颗粒的洗涤流体作为废气蒸汽（41）不断地从洗涤器中排出。湿式洗涤器的操作温度反映入口气体（4）的温度约为55℃。当气体（5）离开湿式洗涤器时，气体（5）通过除雾装置（28），并被输送到湿式静电除尘器（25），以去除残留的颗粒物质，特别是聚焦于亚微米颗粒。当气体通过湿式静电除尘器（25）时，它经受高压电场，同时给予装置相反的电荷。运行功率水平和流动方向随对比性设计而异。由于静电荷，颗粒物质从气流中去除并保留在装置的带电壁上。来自湿式洗涤器的水分和定期清洗静电除尘器壁的组合将颗粒作为废气蒸汽（41）去除。气体（7）离开湿式静电除尘器并被导入烟囱。在出口时，气体（7）实际上不带目标污染物。
来自气体调节室，湿式洗涤器和湿式静电除尘器的废气蒸汽（41）被引导至能够从废气蒸汽（水力旋流器或类似物）中分离固体的过程，高固体含量底流（44）被转移到脱水装置，例如真空带式过滤器或沉降式离心机（27）。污泥饼（61）被送往垃圾填埋场。来自脱水装置（27）的液体组分（46）和来自固体分离过程的溢流（42）用碱性试剂（45）调节，并根据需要补充水（43）以将溶液pH保持在优选范围6.25至7.25内，得到的调节浆液（47）循环到湿式洗涤器和气体调节室中。来自脱水过程的一部分清洁过流（46）被排出，通常用于设施中的其他过程。冷却过程中的排出量和蒸发损失由添加水（43）补充，作为浆液调节过程的一部分。
参考图2，系统配置包括以下组件：固体去除装置（20）、气体调节室（22）、湿式洗涤器（23）和湿式静电除尘器（25）。图2中的过程开始于来自燃烧或工业过程的气流（1），其产生需要去除的颗粒物质、酸性气体和金属。在本发明的该迭代中，将气体（1）导入固体去除装置（20），例如多管旋风分离器，以去除基础量的大颗粒。将颗粒物质（61）收集在装置中并转移到垃圾填埋场。在离开固体去除装置（20）时，气体（2）被引导到含有喷嘴或类似物的气体调节室（22），该喷嘴或类似物喷射通过添加碱性试剂（例如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰水）形成的水基浆液（47）。在热烟气的情况下，气体调节室（22）将入口气体从120℃至200℃的温度冷却至50℃至60℃的范围，55℃是优选的出口温度。调节室（22）还用于去除一部分酸性气体，通常是二氧化硫、氯化氢和氟化氢，这是由于气体与碱性浆液（47）反应的结果。此外，调节室用于润湿颗粒物质，使其在湿式洗涤器（23）阶段中更重并且更具反应性。在形成水基浆液（47）的情况下，调节室废气（41）含有反应产物和颗粒物质，水基浆液（47）通过添加碱性试剂，例如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰。反应产物是固体，包括亚硫酸钙、硫酸钙、氯化钙和氟化钙。将这些盐送至固体分离操作（26）进行处理和再循环。一旦经过调节和冷却的气体（4）被输送到具有颗粒、酸性气体和金属去除能力的湿式洗涤器（23）。湿式洗涤器的功能适用于有效去除这些目标污染物。改进的气体洗涤器是优选的实施方案，因为其具有多个强制头设计，并且其工艺将在工艺流程中描述。改进的气体洗涤器（23）的每个顶部水平供应有水基浆液（47），其通过添加碱性试剂（例如石灰石，熟石灰，石灰或增强石灰）而形成。在湿式洗涤器（23）内，气体（4）被迫向上通过一个包含一系列端口的洗涤器头，这些端口为气体提供通过洗涤器头的通道。气体以高速穿过端口进入洗涤溶液（47），这在头部上方产生高度湍流的反应区。优选的湍流深度为300mm至400mm。在气体离开第一个头上的湍流区之后，它在洗涤器中上升并且在第二个头上重复该过程。该反应通过形成固体钙基化合物去除酸性气体，包括二氧化硫，氯化氢和氟化氢。反应进一步从气体中去除颗粒物质，并将其转移到洗涤液（47）中。具有夹带的盐和颗粒的洗涤流体作为废气蒸汽（41）不断地从洗涤器中排出。湿式洗涤器的操作温度反映入口气体（4）的温度约为55℃。当气体（5）离开湿式洗涤器时，气体（5）通过除雾装置（28），并被输送到湿式静电除尘器（25），以去除残留的颗粒物质，特别是聚焦于亚微米颗粒。当气体通过湿式静电除尘器（25）时，它经受高压电场，同时给予装置相反的电荷。运行功率水平和流动方向因对比性设计而异。由于静电荷，颗粒物质从气流中去除，并保留在装置的带电壁上。来自湿式洗涤器的水分和定期清洗静电除尘器壁的组合将颗粒作为废气蒸汽（41）去除。气体（7）离开湿式静电除尘器并被导入烟囱。在出口时，气体（7）实际上不带目标污染物。
来自气体调节室，湿式洗涤器和湿式静电除尘器的废气蒸汽（41）被引导至能够从废气蒸汽（水力旋流器或类似物）中分离固体的过程。将高固体含量底流（44）转移到脱水装置，例如真空带式过滤器或沉降式离心机（27）。污泥饼（61）被送到垃圾填埋场。来自脱水装置（27）的液体组分（46）和来自固体分离过程的溢流（42）用碱性试剂（45）调节，根据需要补充水（43）以将溶液pH保持在优选范围6.25至7.25内，得到的调节浆液（47）循环到湿式洗涤器和气体调节室中。来自脱水过程的一部分清洁过流（46）被排出，通常用于设施中的其他过程，冷却过程中的排出量和蒸发损失由添加水（43）补充，作为浆液调节过程的一部分。
参考图3，系统配置包括以下组件；固体去除装置（20）、换热器（21）、气体调节室（22）；湿式洗涤器（23）和湿式静电除尘器（25）。图3中的过程始于来自燃烧或工业过程的气流（1），其产生需要去除的颗粒物质、酸性气体和金属。图3还示出了烟气（7）再加热选项，用于最小化烟羽可见性的应用。在本发明的该迭代中，将气体（1）导入固体去除装置（20），例如多管旋风分离器，以去除基础量的大颗粒。将颗粒物质（61）收集在装置中并转移到垃圾填埋场。排出的气体（2）被导入热交换器（21），在那里进行冷却，因为它向冷却器逆流气体（7）放热。选择热交换器（21）类型和材料用于操作环境和热传递要求。气体（3）离开热交换器并被输送到包含喷嘴或类似物的气体调节室（22），喷嘴或类似物喷射通过向水添加碱性试剂（例如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰）形成的水基浆液（47）。在热烟气的情况下，气体调节室（22）将入口气体从120℃至200℃的温度冷却至50℃至60℃的范围，55℃是优选的出口温度。调节室（22）还用于去除一部分酸性气体，通常是二氧化硫、氯化氢和氟化氢，这是由于气体与碱性浆液（47）反应的结果。此外，调节室用于润湿颗粒物质，使其在湿式洗涤器（23）阶段中更重并且更具反应性。调节室废气（41）含有反应产物和颗粒物质。在使用通过添加碱性试剂如石灰石、熟石灰、石灰或强化石灰形成的水基浆液（47）的情况下，反应产物是包括亚硫酸钙、硫酸钙、氯化钙和氟化钙的固体，将这些盐送至固体分离操作（26）进行处理和再循环。一旦经过调节和冷却的气体（4）被输送到具有颗粒、酸性气体和金属去除能力的湿式洗涤器（23）。湿式洗涤器的功能适用于有效去除这些目标污染物。改进的气体洗涤器是优选的实施方案，因为其具有多个强制头设计，并且其工艺将在工艺流程中描述。改进的气体洗涤器（23）的每个顶部水平供应有水基浆液（47），其通过添加碱性试剂（例如石灰石，熟石灰，石灰或增强石灰）而形成。在湿式洗涤器（23）内，气体（4）被迫向上通过包含一系列端口的洗涤器头，该端口为气体提供通过洗涤器头的通道。气体以高速穿过端口进入洗涤溶液（47），这在头部上方产生高度湍流的反应区。优选的湍流深度为300mm至400mm。在气体离开第一个头上的湍流区之后，它在洗涤器中上升并且在第二个头上重复该过程。该反应通过形成固体钙基化合物去除酸性气体，包括二氧化硫，氯化氢和氟化氢。反应进一步从气体中去除颗粒物质，并将其转移到洗涤液（47）中。具有夹带的盐和颗粒的洗涤流体作为废气蒸汽（41）不断地从洗涤器中排出。湿式洗涤器的操作温度反映入口气体（4）的温度约为55℃。当气体（5）离开湿式洗涤器时，气体（5）通过除雾装置（28），并被输送到湿式静电除尘器（25），以去除剩余的颗粒物质，特别是聚焦于亚微米颗粒。当气体通过湿式静电除尘器（25）时，它经受高压电场，同时给予装置相反的电荷。运行功率水平和流动方向因对比性设计而异。由于静电荷，颗粒物质从气流中去除，并保留在装置的带电壁上。来自湿式洗涤器的水分和定期清洗静电除尘器壁的组合将颗粒作为废气蒸汽（41）去除。气体（7）离开湿式静电除尘器并被导入烟囱。在出口时，气体（7）实际上不带目标污染物。
来自气体调节室，湿式洗涤器和湿式静电除尘器的废气蒸汽（41）被引导至能够从废气蒸汽（水力旋流器或类似物）中分离固体的过程。将高固体含量底流（44）转移到脱水装置，例如真空带式过滤器或沉降式离心机（27）。污泥饼（61）被送到垃圾填埋场。来自脱水装置（27）的液体组分（46）和来自固体分离过程的溢流（42）用碱性试剂（45）调节，根据需要补充水（43）以将溶液pH保持在优选范围6.25至7.25内，得到的调节浆液（47）循环到湿式洗涤器和气体调节室中。来自脱水过程的一部分清洁过流（46）被排出，通常用于设施中的其他过程，冷却过程中的排出量和蒸发损失由添加水（43）补充，作为浆液调节过程的一部分。
参见图4，该系统包括一个气体调节室（GCC）（22）、湿式洗涤器（23）、粒状活性炭反应室（24）和湿式静电除尘器（25）。图4中的过程始于来自燃烧或工业过程的气流（1），其产生需要去除的颗粒物质、包括二氧化硫，氯化氢和氟化氢的酸性气体、二恶英，挥发性有机化合物和包括汞的金属。在本发明的该迭代中，气体（1）被引导至含有喷嘴或类似物的气体调节室（22），喷嘴或类似物喷射水基浆液（47），水基浆液（47）通过向水中添加碱性试剂如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰而形成。在热烟气的情况下，气体调节室（22）将入口气体从120℃至200℃的温度冷却至50℃至60℃的范围，55℃是优选的出口温度。调节室（22）还用于去除一部分酸性气体，通常是二氧化硫、氯化氢和氟化氢，这是由于气体与碱性浆液（47）反应的结果。此外，调节室用于润湿颗粒物质，使其在湿式洗涤器（23）阶段中更重并且更具反应性。调节室废气（41）含有反应产物和颗粒物质。在使用通过添加碱性试剂，如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰形成的水基浆液（47）的情况下，反应产物是包括亚硫酸钙、硫酸钙、氯化钙和氟化钙的固体。将这些盐送至固体分离操作（26）进行处理和再循环。一旦经过调节和冷却的气体（4）被输送到具有颗粒，酸性气体和金属去除能力的湿式洗涤器（23）。湿式洗涤器的功能适用于有效去除这些目标污染物。由于其多个强制头设计，改进的气体洗涤器是优选的实施方案，其过程将在流程中描述。改进的气体洗涤器（23）的每个顶部水平被供应有水基浆液（47），其通过添加碱性试剂，例如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰而形成。在湿式洗涤器（23）内，气体（4）被迫向上通过包含一系列端口的洗涤器头，该端口为气体提供通过洗涤器头的通道。气体以高速穿过端口进入洗涤溶液（47），这在头部上方产生高度湍流的反应区。优选的湍流深度为300mm至400mm。在气体离开第一个头上的湍流区之后，它在洗涤器中上升并且在第二个头上重复该过程。该反应通过形成固体钙基化合物去除酸性气体，包括二氧化硫、氯化氢和氟化氢。反应进一步从气体中去除颗粒物质，并将其转移到洗涤液（47）中。具有夹带的盐和颗粒的洗涤流体作为废气蒸汽（41）不断地从洗涤器中排出。湿式洗涤器的操作温度反映入口气体（4）的温度约为55℃。当气体（5）离开湿式洗涤器时，气体（5）通过除雾装置（28），并被输送到含有一层粒状活性炭的反应容器（24）。粒状活性炭吸附二恶英、挥发性有机化合物和金属，其中最重要的目标是汞。粒状活性炭的吸附能力有限，材料可以在垃圾填埋场中再生或处理。气体（6）离开反应容器，并输送到湿式静电除尘器（25）以去除残留的颗粒物质，特别聚焦于亚微米颗粒。当气体通过湿式静电除尘器（25）时，它经受高压电场，同时给予装置相反的电荷。运行功率水平和流动方向因对比性设计而异。由于静电荷，颗粒物质从气流中去除并保留在装置的带电壁上。来自湿式洗涤器的水分和定期清洗静电除尘器壁的组合将颗粒作为废气蒸汽（41）去除。气体（7）离开湿式静电除尘器并被导入烟囱。在出口时，气体（7）实际上不带目标污染物。
来自气体调节室，湿式洗涤器和湿式静电除尘器的废气蒸汽（41）被引导至能够从废气蒸汽（水力旋流器或类似物）中分离固体的过程。高固体含量底流（44）被转移至脱水装置，例如真空带式过滤器或沉降式离心机（27）。污泥饼（61）被送到垃圾填埋场。来自脱水装置（27）的液体组分（46）和来自固体分离过程的溢流（42）用碱性试剂（45）和补充水（43）按需维持溶液的pH值优选为6.25至6.75。将得到的经调节的浆液（47）循环至湿式洗涤器和气体调节室。来自脱水过程的一部分清洁过流（46）被排出，通常用于设施中的其他过程。作为浆液调节过程的一部分，通过添加水（43）来弥补冷却过程中的排出量和蒸发损失。
参见图5，该系统包括固体去除装置（20）、换热器（21）、气体调节室（22）、湿式洗涤器（23）、粒状活性炭反应室（24）和湿式静电除尘器（25）。图5中的过程开始于来自燃烧或工业过程的气流（1），其产生需要去除的颗粒物质；酸性气体，包括二氧化硫，氯化氢和氟化氢；二恶英，挥发性有机化合物和包括汞的金属。在本发明的该迭代中，将烟气（1）导入固体去除装置（20），例如多水杨酸，以去除基础量的大颗粒。将颗粒物质（61）收集在装置中并转移到垃圾填埋场。排出的气体（2）被导入热交换器（21），在那里进行冷却，因为它向冷却器逆流气体（7）放热。选择热交换器（21）类型和材料用于操作环境和热传递要求。气体（3）离开热交换器并被输送到含有喷嘴或类似物的气体调节室（22），该喷嘴或类似物喷射通过向水添加碱性试剂（例如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰）形成的水基浆液（47）。在热烟气的情况下，气体调节室（22）将气体从120℃至200℃的温度冷却至50℃至60℃的范围，55℃是优选的出口温度。调节室（22）还用于与碱性浆液（47）反应，去除一部分酸性气体，二氧化硫，氯化氢和氟化氢。此外，调节室用于润湿颗粒物质，使其在湿式洗涤器（23）阶段中更重并且更具反应性。调节室废气（41）含有反应产物和颗粒物质。在通过添加碱性试剂，如石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰形成的水基浆液（47）。反应产物是固体，包括亚硫酸钙、硫酸钙、氯化钙和氟化钙。将这些盐送至固体分离操作（26）进行处理和再循环。一旦经过调节和冷却的气体（4）被输送到具有颗粒、酸性气体和金属去除能力的湿式洗涤器（23）。湿式洗涤器的功能适用于有效去除这些目标污染物。改进的气体洗涤器是优选的实施方案，因为其具有多个强制头设计，并且其工艺将在工艺流程中描述。改进的气体洗涤器（23）的每个顶部水平被供应有水基浆液（47），其通过添加碱性试剂，例如石灰石，熟石灰，石灰或增强石灰而形成。在湿式洗涤器（23）内，气体（4）被迫向上通过包含一系列端口的洗涤器头，该端口为气体提供通过洗涤器头的通道。气体以高速穿过端口进入洗涤溶液（47），这在头部上方产生高度湍流的反应区。优选的湍流深度为300mm至400mm。在气体离开第一头上的湍流区之后，它在洗涤器（23）中上升并且在第二头上重复该过程。该反应通过形成固体钙基化合物去除酸性气体，包括二氧化硫，氯化氢和氟化氢。高度湍流的反应进一步从气体中去除颗粒物质，并将其转移到洗涤液（47）中。具有夹带的盐和颗粒的洗涤流体作为废气蒸汽（41）不断地从洗涤器中排出。湿式洗涤器的操作温度反映入口气体（4）的温度约为S5℃。当气体（5）离开湿式洗涤器时，气体（5）通过除雾装置（28），并被输送到含有一层粒状活性炭的反应容器（24）。粒状活性炭吸附二恶英、挥发性有机化合物和金属，其中最重要的目标是汞。粒状活性炭的吸附能力有限，材料可以在垃圾填埋场中再生或处理。气体（6）离开反应容器并输送到湿式静电除尘器（25），以去除残留的颗粒物质，特别聚焦于亚微米颗粒。当气体通过湿式静电除尘器（25）时，它经受高压电场，同时给予装置相反的电荷。运行功率水平和流动方向因对比性设计而异。由于静电荷的极性，颗粒物质从气流中去除并保留在装置的充电壁上。来自湿式洗涤器的水分和定期清洗静电除尘器的组合将颗粒作为废气蒸汽进行去除（41）。如果需要再加热，则气体（7）离开潮湿的静电除尘器，几乎不带目标污染物，并被导入烟囱或进一步送到热交换器（21）。在再加热选项中，将气体（8）加热到适合于烟囱设计和羽流可见度要求的水平。
来自气体调节室，湿式洗涤器和湿式静电除尘器的废气蒸汽（41）被引导至能够从废气蒸汽（水力旋流器或类似物）中分离固体的过程。将高固体下溢流（44）转移到脱水装置，例如真空带式过滤器或沉降式离心机（27）。污泥饼（61）被送到垃圾填埋场。来自脱水装置（27）的液体组分（46）和来自固体分离过程的溢流（42）用碱性试剂（45）调节，并根据需要补充水（43）以保持溶液的pH值，优选范围为6.25至6.75，将得到的调节浆液（47）循环到湿式洗涤器和气体调节室中。来自脱水过程的一部分清洁过流（46）排出，通常用于工艺中的其它部分。作为浆液调节过程的一部分，通过添加水（43）来弥补冷却过程中的排出量和蒸发损失。
本发明所体现的集成式湿式洗涤系统提供优于单一技术和现有技术设计的优点，其中兼容技术的布置提供的污染物去除效率远远超过对目标污染物、颗粒物质、酸性气体、二恶英，VOC、汞和其他金属的管理要求。该系统保持可扩展性，并且由于其效率可以操作以最小化消耗品的消耗和成本，同时继续去除在规定限度内的污染物。
从上述内容可以看出，本发明很好地适用于实现本文所述的所有目标和目的，以及其它显而易见且系统固有的优点。应当理解的是，某些特征和子组合是有用的，并且可以参考其他特征和子组合来使用。这是权利要求范围预期的，并且在权利要求范围内的。在不脱离权利要求范围的情况下，可以对本发明做出许多可能的实施例。应当理解的是，在附图中示出的本文所述的所有内容应被解释为说明性的而非限制性的。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，也可以实施优选实施例的其他变型。
Claims (15)
1.一种从热烟气流中去除污染物的方法，包括以下步骤：
a. 使烟气流通过含有水基浆液的气体调节室；
b. 将离开所述气体调节室的所述烟气流送到湿式洗涤器中，所述湿式洗涤器具有与所述气体调节室中的水基浆液相同的水基浆液；
c. 使离开所述湿式洗涤器的所述烟气流送到湿式静电除尘器，以去除残留的颗粒物质；
d. 将离开所述湿式静电除尘器的所述烟气流转移到烟囱中；
e. 将来自所述气体调节室、所述湿式洗涤器和所述湿式静电除尘器的流动废气引导至固体分离装置，以将高密度固体与固体底流分离；
f. 使离开所述固体分离装置的高固体底流通过脱水装置；
g. 将离开所述脱水装置的固体处理到垃圾填埋场；
h. 用碱性试剂调节离开所述固体分离装置的溢流和离开脱水装置的液体，以产生水基浆液；以及
i. 将步骤（h）中获得的所述水基浆液循环至所述湿式洗涤器和所述气体调节室。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体调节室包含喷射头，所述喷射头发射通过向水添加碱性试剂形成的水基浆液，所述碱性试剂包括石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰的碱性试剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其中通过将选自包括石灰石、熟石灰、石灰或增强石灰的碱性试剂组中的碱性试剂添加到水中来形成所述水基浆液。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述固体分离装置为水力旋流器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述脱水装置选自包括真空带式过滤器和沉降式离心机的脱水装置。
6.权利要求1-5任一项所述的方法，还包括步骤（a）之前的附加步骤（a1）：使所述烟气流通过所述固体去除装置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述固体去除装置是多管旋风分离器。
8.根据权利要求6或7所述的方法，还包括在步骤（a1）之后的附加步骤（a2）：使离开所述固体去除装置的所述烟气流通过所述热交换器。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，还包括在步骤（c）之后的附加步骤（c1）：使离开所述湿式洗涤器的所述烟气流通过粒状活性炭反应室。
10.一种根据权利要求1-5中任一项的方法从热烟气流中去除污染物的系统，包括：
a. 气体调节室；
b. 具有水基浆液的湿式洗涤器；
c. 固体分离装置；
d. 湿式静电除尘器；
e. 排气烟囱；及
f. 脱水装置。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括固体去除装置；其中所述方法还包括步骤（a）之前的附加步骤（a1）：使所述烟气流通过所述固体去除装置。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括热交换器；其中所述方法还包括在步骤（a1）之后的附加步骤（a2）：使离开所述固体去除装置的所述烟气流通过所述热交换器。
13.根据权利要求10-12任一项所述的系统，还包括粒状活性炭反应室；还包括在步骤（c）之后的附加步骤（c1）：使离开所述湿式洗涤器的所述烟气流通过粒状活性炭反应室。
14.将权利要求10-12任一项所述的系统用于从烟气流中去除一种或多种污染物的用途，所述污染物选自包含颗粒、二氧化硫、氯化氢和氟化氢的污染物。
15.将权利要求13所述的系统用于从烟气流中去除一种或多种污染物的用途，所述污染物选自包含颗粒、二氧化硫、氯化氢、氟化氢、二恶英、挥发性有机化合物和汞的污染物。
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