CN1158752A - 多功能烟气净化器 - Google Patents

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王战平
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济南路通新技术联合开发公司
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Abstract

本发明涉及气体净化(及传质)技术领域,特别是一种低成本的锅炉尾气净化(脱硫除尘)装置,包括:吸收废液排出管、进气管、气流均布区、斜筛板网水膜预除尘脱硫段、筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段、喷淋供液管路、气液分离区、气液分离器、箱体、排气管、人孔、电化学保护几部分,用于解决当前的脱硫技术在价格性能比上不适合治理日益严重的煤烟型SO2污染这一问题,具有脱硫率及除尘率高、运行费用低、并可利用电石渣、造纸黑液等碱性工业废弃物作吸收剂等优点。

Description

多功能烟气净化器

本发明涉及气体净化(及传质)技术领域,特别是一种低成本的锅炉尾气净化(脱硫除尘)装置。

现有的脱硫技术可分为前置式(如型煤)及后置式两大类,其中前置式因其低效(脱硫率普遍低于40%)已不适应日益提高的环保要求,后置式即各种脱硫(除尘)设备。现国内市场上的各类脱硫(除尘)设备按脱硫方法大致可分为以下两类:一  干法(喷雾干燥法):此类的主要优点在于脱硫产物为干渣,过程中不产生需处理的废水;缺点:国内各厂家推出的此类设备要么达不到环境排放标准(脱硫效率普遍低于40%),要么体积庞大、价格昂贵、运行成本高于排污收费标准两倍以上,引进技术或设备基本可归纳在后一种。二  湿法:从工艺流程上可分为四个亚类:A不加药(吸收剂)吸收液不循环:此亚类实质上是用于中小型锅炉的湿式除尘器,基本无脱硫效果;凡提用锅炉冲渣废水、锅炉排水脱硫的均属此亚类,近半数的国内产品可归为此亚类。

B加药(吸收剂)吸收液不循环:此亚类脱硫率受吸收剂投加量及吸收液更新时间间隔等因素制约,脱硫效果、除尘效果均不稳定,平均脱硫率一般<30%(具体操作中一般<3%);凡提用石灰水、氨、或类似方法脱硫的冲击(激)式、水浴式净化器或类似设备均可归纳此亚类。

C不加药(吸收剂)吸收液循环(或污水连续排放):此亚类实质上是利用了SO2的可溶性,将污染物简单转移到更难处理的液相,基本无脱硫效果;此亚类包括用于中小型锅炉的湿式除尘器中的水膜除尘器或类似产品。

以上三亚类如果以脱硫率60%(达到此标准基本可满足一类地区锅炉尾气排放的环境标准)、40%(达到此标准基本可满足二类地区锅炉尾气排放的环境标准)、5%作为标尺划分优质产品、合格产品与不合格产品、假冒伪劣产品,无一例外的都要贴上“假冒伪劣产品”这一标志;此三亚类脱硫(除尘)产品几乎是国内用于中小型锅炉脱硫的全部,其销售优势在于价格较低。

D加药(吸收剂)吸收液循环(或脱硫废水连续排放):此亚类又可分两种,A种不连续定期向吸收液中补充吸收剂,吸收剂利用率普遍较低,脱硫情况与B亚类相似;B种连续定量向吸收液中补充吸收剂,实际脱硫效果与吸收剂补给量有关,最高脱硫率与说明书基本吻合,多是用于大型锅炉的国外成功经验的引进或参照;但昂贵的售价(A、B、C亚类产品的三倍以上)、昂贵的运行费用(排污收费标准的两倍以上)是这种产品致命的缺陷,这种产品既不适合现行排污收费制度下的大型锅炉脱硫,更不适于中小型锅炉的尾气脱硫。

申请日前,还没有适合我国国情,即治理效果能满足环保要求(具有社会效益和环境效益)、治理成本低子排污收费标准(具备经济效益)的锅炉脱硫(除尘)技术设备。

《环境污染与防治》(全国环境科学类核心期刊)杂志1994年10月,第16卷第五期,8页介绍的湿式金属网过滤除尘器,具有除尘效率高、阻力低、捕集的粉尘清洗效果好、结构简单、造价低等优点。但该装置必需配置专用的喷雾器,能耗较高,并且不适合脱硫。

《化工原理》(各高校化工类教材)、《化工过程及设备设计》(华南工学院化工原理教研组)、《大气污染控制手册》(化学工业出版社)等介绍的两大类气体交换设备或净化设备中板式塔具有处理能力大、塔板效率高等优点,但筛板塔因小孔径筛板易堵塞、操作弹性小等缺陷而不适于恶劣工况下的烟气脱硫,浮阀塔虽具操作弹性大的优点但制造费用偏高亦不适宜直接用于烟气脱硫;填料塔中采用拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等实体填料的因其低效和体积庞大、总造价偏高等不能满足市场对烟气脱硫产品的价格性能要求,采用高效网体填料的因其价格昂贵、要求操作条件苛刻等缺陷不适于恶劣工况下的烟气脱硫。

《电力工业废气治理》(工业污染治理技术丛书,国家环保局编,中国环境科学出版社)p176~p182所介绍的雾化机喷口在高速下工作,磨损很大,并且能耗较高。

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种可处理各种有害气体,脱硫率、运行率等均高于D亚类B种,同时具有不低于以上各类的除尘率,价格、运行成本等与A、B、C亚类相似,操作简单,体积小,配套工程量少,压力损失低的实用型(即同时具备社会效益、环境效益和经济效益的)烟道气脱硫装置。

本发明的上述发明目的是以如下技术方案来实现的:一种烟气净化器,包括:吸收废液排出管、进气管、气流均布区、斜筛板网水膜预除尘脱硫段、筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段、喷淋供液管路、气液分离区、气液分离器、箱体、排气管、人孔、电化学保护几部分,斜筛板网水膜预除尘脱硫段由支撑网(架)和固定其上的丝网构成的复合筛网(板)及位于其上部的吸收液再分布器组成,斜筛板网水膜预除尘脱硫段上接筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段,筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段由支撑网(架)和固定其上的丝网、布设其上的液位调节、气量调节构成的类浮阀式复合筛网(板)及位于其上部的吸收液分配器组成,吸收液分配器和气液分离器均由支撑网(架)和固定其上的丝网构成。

所述的斜筛板网水膜预除尘脱硫段设置在净化器下部,斜筛板网水膜预除尘脱硫段上接筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段;支撑网(架)和固定其上的丝网构成的复合筛网(板)按10~75°倾角布置,并向进气方向倾斜,在此处起类似金属网过滤(水膜)除尘器或采用网体填料的逆流接触填料塔式气体净化器的作用,在充分利用筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段脱硫除尘废液势能及剩余吸收能力的同时,兼具采用网体填料的湿式逆流接触气体净化器的高效和湿式筛网(金属网)过滤除尘器的优点,又同时解决了湿式逆流接触气体净化器(穿流式泡沫除尘器等)的性能不稳定,应用条件苛刻和湿式筛网(金属网)过滤除尘器(错流式)能耗较大(组成中的喷雾器需另配动力)等问题,并降低了对来水的水质要求;设置吸收液再分布器的目的在于使二次利用的吸收废液在斜筛网板上形成连续性及稳定性基本不受气量波动影响的水膜,吸收液再分布器的设置位置及形状能使一半左右的吸收度液均匀落到复合筛网(板)顶边;斜筛板网水膜预除尘脱硫段的设置显著改善了烟质和烟况,解决了气体吸收效率比常规筛(网)板高数倍的小孔径筛(网)板实用化的两个主要同题之一-堵塞,使得小孔径筛(网)板在气体吸收或净化方面的应用成为可能。

所述的筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段设置在喷淋供液管路的下部,支撑网(架)和固定其上的小孔径丝网(此处的小是相对板式塔气体净化装置的筛孔孔径而言)设置成水平,与布设其上的液位调节、气量调节构成的类浮阀式复合筛网(板)在此主要起兼具板式塔精馏设备中浮阀塔和采用网体填料的逆流式填料塔性能特点的气体吸收作用,液位调节类似浮阀(子、筒),但在处理粘稠度大的物料及操作弹性等方面比浮阀更简单可靠、更实用,解决了小孔径筛(丝网)板实用化的另一个主要问题-操作弹性小,使小孔径筛(丝网)板在气体吸收(或净化)方面的应用成为可能;气量调节的作用是减轻液位调节的负荷、适应同吨位锅炉类型、排气量、燃料变化;位于复合筛网(板)上部的吸收液分配器由支撑网(架)及固定其上丝网组成,按水平方向布置,主要起减轻喷淋供液管路中喷嘴(头、管)负荷及性能要求、改善供液性状、提高泡沫、雾沫液体表面更新速度,从而进一步提高传质系数的作用、使得复合筛网(板)上形成的泡沫、雾沫层处于效率极高的气液传质状态及从泡沫、雾沫层顶部至吸收液分配器顶部的整个空间处于效率和雾化机供液的喷雾吸收塔相似的良好传质状态,而喷淋供液管路加上吸收液分配器组成的雾化供液体系造价较雾化机显著降低、可靠性、运行率等较雾化机有显著提高。

所述的喷淋供液管路由供液管及喷头(嘴、管)组成,其主要作用是基本均匀地提供具有一定动能的轻度雾化的吸收液供吸收液分配器进一步雾化。

所述的气液分离器由支撑网(架)及设置其上的金属或塑料等的多孔编织丝网层组成,采用丝网层的主要原因是其空隙率大、压降低、是最简单和最有效的气液分离设备,并可显著降低设备高度,从而降低制造和运行成本。

所述的箱体材质对中小型锅炉最好为钢质加玻璃钢内衬(聚酯树脂涂层)或纯粹由玻璃钢构成(进气管除外),采用玻璃钢的原因在于其优异的防腐性能和一定的耐热性及较好的机械性能,从而显著提高了设备寿命,降低了维修工作量;对大中型锅炉最好为砖砌、石砌或混凝土质(主要从降低设备造价考虑)。

所述的进气管位于斜筛板网水膜预除尘脱硫段下部,为使设备体积尽可能小,最好设在斜筛板网倾斜侧,材质可为钢质加耐热耐磨耐腐蚀涂层(内衬)或砖砌、石砌或混凝土质等,在有前置式热交换器(如同期设计,即将完成的HT-EN型锅炉节能用高效热交换器)并能将进气温度降至50~60℃时可与其它构件统一处理,即不作特别处理。

所述的气流均布区是指斜筛(网)板底部至进气管口之间的空间,设置目的是为了让使进入净化器的烟气在进入斜筛板网水膜预除尘脱硫段时不致短路。

所述的吸收废液排出管设置在净化器底部,吸收废液排出管管径最好大于进液管管径,并能保证净化器内的液位始终低于进气管底部(主要靠高度差形成的势能变化来调节排量或水流流速),设置目的:使吸收了烟气中有害成分的吸收废液排出净化器(并进入与净化器配套设计的HT-H系列再生循环沉淀装置)。

为使脱硫产物及粉尘等不在净化器内淀积,净化器底部的倾角应大于11°(采用F4类材料作底部涂料时的最小倾角),最好为20~35°。

所述的人孔用于安装、调试和检修,最好设置在净化器中段,可附设观察窗。

所述的电化学保护装置可由稳压电源、蓄电池、牺牲阳极及连接线路或类似装置组成,设置目的在于利用外加电源使整个净化器作为阴极,有效提高防腐性能并降低防腐费用。

所述的气液分离区是指吸收液分配器和气液分离器之间的空间,设置目的是为了减轻气液分离器的负荷及设备阻力,利用重力的作用使大部分液沫、雾沫在未上升到气液分离器的高度时即主要在重力作用下返回吸收液分配器。

所述的排气管设置在净化器上部,为降低排气阻力,排气速度最好为6~18M/s。

所述的净化器内烟气上升速度为0.5~2.5M/s,目的是避开磨蚀及气体严重带液,以减轻加工难度要求,并使设备截面积尽可能小。

本发明的工作原理:系统主要由若干层水平或倾斜布设的筛网(板)、雾化供液装置、箱体等组成。雾化供液装置向筛网板上喷洒药液时,在筛网(板)上形成液膜,并向下流动形成多层药膜;当含SO2、含尘及其它有害成份的烟道气自进气管进入净化器,经气流均布区流动一段距离后达到基本均布,向上通过筛网(板)时,气流冲破液膜并在丝网间(上)形成类似于筛板塔和填料塔的以表面不断更新的泡沫、雾沫、水膜形式为主的良好气液接触状态;粉尘通过惯性碰撞、扩散效应等被液体捕获或截留,SO2等有害气体则在良好的传质工况下主要以化学吸收方式被吸收在液相中;被捕获和吸收的粉尘、SO2等随水流排出,进入连续定量投加吸收剂的吸收液再生系统,经反应、混凝、沉淀、过滤等得以再生,并通过循环泵及连接管路重新进入喷淋供液管路,脱硫除尘产物以沉淀形式排出,净化后的烟气经气液分离后排放。

本发明的烟气净化装置,在解决了强度不足、堵塞、结垢、腐蚀、操作弹性小、适应负荷变化能力差等问题的前提下率先采用了效率与六级普通筛板相似的独立研制的由支撑网(架)和固定其上的小孔径丝网及布设其上的液位调节、气量调节构成的类浮阀式复合筛网(板)和设置在其上部的液体分配器组成的气体吸收(净化)单元,并通过结构的改进,废弃了成本高、运行率低的雾化机;在保持了湿式金属网过滤除尘器优异性能的同时,充分挖掘了筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段产生的废吸收液的吸收潜能,利用废吸收液的势能并通过结构的合理改进(筛网的倾斜布置、设置液体再分配器),取消了耗能的专用喷雾器,从而显著降低了能耗和运行费用;采用普通工业制成品-丝网代替了费用昂贵的网体填料从而降低了制造和维修费用;采用丝网材料制作气雾分离器,较通常采用的折板式气液分离器显著提高了气液分离效果,降低了设备高度;通过设计参数的合理选择避开了磨蚀问题,从而显著降低了设备的加工费用和制作难度;具有造价低、操作简单、脱硫率及除尘率高、压降小、运行率高、运行费用低、并可利用电石渣、造纸黑液等碱性工业废弃物作吸收剂等优点。

下面结合实施例对本发明作进一步说明:图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的筛网(板)结构示意图。

图3是本发明的液位调节结构示意图。

实施例:一种烟气净化器,包括:吸收废液排出管(1)、箱体(2)、进气管(3)、气流均布区(4)、斜筛板网水膜预除尘脱硫段、筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段、人孔(12)、电化学保护(13)、气液分离区(14)、喷淋供液管路(15)、气液分离器(16)、排气管(17)几部分,斜筛板网水膜预除尘脱硫段由支撑网(架)和固定其上的丝网构成的复合筛网(板)(5)及位于其上部的吸收液再分布器(6)组成,筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段由支撑网(架)(7)和固定其上的丝网(8)、布设其上的液位调节(9)、气量调节(10)构成的类浮阀式复合筛网(板)及位于其上部的吸收液分配器(11)组成;采用双碱法湿式脱硫(除尘)工艺;含Na2SO3、Ca(OH)2等碱性成份的吸收液经喷淋供液管路向吸收液分配用筛网板上喷洒药液时得到初步雾化,在筛网(板)上形成液膜,并向下流动形成多层药膜;含SO2、含尘及其它有害成份的烟道气以一定流速自进气管进入净化器,经气流均布区流动一段距离后达到基本均布,向上以0.5~2.5M/s的流速通过斜筛网(板)时,气流冲击液膜,并在丝网间(上)形成类似于湿式金属网过滤除尘器工况的大量水滴和泡沫,含尘气流在冲破水膜、绕过丝网层和泡沫层过程中,粉尘通过惯性碰撞、扩散效应等被液体捕获或截留,SO2等有害气体则在良好的传质工况下主要以化学吸收方式被吸收到液相中;初步净化后的烟气向上进入筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段,与以逆流、错流混合方式向下流动的吸收液在水平布置的筛网以上至泡沫、雾沫层顶部形成以表面迅速更新的细小泡沫、雾沫等形式为主的优于喷射态筛板式气体净化器的气液接触状态;粉尘通过惯性碰撞、扩散效应等被液体捕获或截留,SO2等有害气体则在良好的传质工况下主要以化学吸收方式被吸收在液相中;被捕获和吸收的粉尘、SO2等随水流从吸收废液排出管排出净化器,进入配套设计的HT-H系列吸收剂再生系统;吸收剂再生系统由自行设计的HT-T型粉状物料定量投加装置(另案申请)、循环沉淀池、循环泵、自行设计的排渣装置(配套提供)等组成;吸收废液中主要以酸式盐(NaHSO3)形式吸收的SO2与用HT-T型粉状物料定量投加装置加入的电石渣(或石灰)主要发生以下化学反应:通过反应,循环用吸收液得以再生,脱硫产物CaSO3等与粉尘一道以沉淀方式经排渣装置排除,净化后的烟气经气液分离后从排气管排出;设备的运行效果可通过测回水(循环废液)的PH值、净化器阻力两项运行参数间接判别。

Claims (4)

1.一种烟气净化器,其特征在于由吸收废液排出管(1)、箱体(2)、进气管(3)、气流均布区(4)、斜筛板网水膜预除尘脱硫段、筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段、人孔(12)、电化学保护(13)、气液分离区(14)、喷淋供液管路(15)、气液分离器(16)、排气管(17)几部分组成,斜筛板网水膜预除尘脱硫段上接筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段,斜筛板网水膜预除尘脱硫段由支撑网(架)和固定其上的丝网构成的复合筛网(板)(5)及位于其上部的吸收液再分布器(6)构成,筛网板泡沫、雾沫脱硫除尘段由支撑网(架)(7)和固定其上的丝网(8)、布设丝网(8)上的液位调节(9)、气量调节(10)构成的类浮阀式复合筛网(板)及位于类浮阀式复合筛网(板)上部的吸收液分配器(11)组成,吸收液分配器(11)和气液分离器(16)均由支撑网架和固定其上的丝网构成。
2.按照权利要求1所述的一种烟气净化器,其特征在于所述的复合筛网(板)(5)按10~75°倾角布置,最好按25~45°倾角布置,并向进气方向倾斜。
3.按照权利要求1所述的一种烟气净化器,其特征在于所述的固定在支撑网(架)(7)上的丝网(8)为小孔径丝网。
4.按照权利要求1所述的一种烟气净化器,其特征在于所述的吸收液分配器(11)、气液分离器(16)由支撑网(架)及固定其上丝网组成。
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