CN116351200B - 烟气吸附系统及其换料方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吸附净化技术领域且公开了一种烟气吸附系统及其换料方法，筒体，筒体内限定出腔室；透气隔板，透气隔板位于腔室并将腔室分隔为进气腔和吸附腔，吸附腔位于进气腔的上方，筒体上设有与进气腔连通的烟气进口和吸附腔连通的烟气出口；若干吸附单元，吸附单元包括透气外壳和填充于透气外壳内的吸附剂，若干吸附单元堆积在透气隔板上方形成吸附床，烟气出口位于吸附床上方，筒体的顶部设有用于供给吸附单元的投料口，筒体的侧壁上设有邻近吸附腔的底部、用于排出吸附单元的卸料口。本发明的烟气吸附系统和换料方法，换料简单方便，简化了系统结构和操作步骤，避免吸附剂损耗以及粉尘的产生，延长吸附剂使用效率，降低吸附成本。

Description

烟气吸附系统及其换料方法
技术领域
本发明涉及吸附净化技术领域，尤其是涉及一种烟气吸附系统及其换料方法。
背景技术
烟气吸附技术是通过吸附剂吸附将污染物组分（氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳以及重金属等组分）从烟气中脱除。相关技术中的烟气吸附系统吸附塔对烟气中的污染物进行吸附净化，适用于大量烟气净化场景。在吸附剂吸附饱和后需要更换时，一般是对吸附剂颗粒进行直接上下料，在上下料的过程中，吸附剂颗粒之间容易发生摩擦、碰撞，而导致吸附剂颗粒破碎，产生大量粉尘，烟气携带吸附剂粉尘排出，无法满足净化要求，且吸附剂的损耗比较严重。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种结构简单、换料方便的烟气吸附系统。
本发明还提出一种烟气吸附系统的换料方法。
本发明的烟气吸附系统，包括：筒体，所述筒体内限定出腔室；透气隔板，所述透气隔板位于所述腔室并将所述腔室分隔为进气腔和吸附腔，所述吸附腔位于所述进气腔的上方，所述筒体上设有与所述进气腔连通的烟气进口和所述吸附腔连通的烟气出口；若干吸附单元，所述吸附单元包括透气外壳和填充于所述透气外壳内的吸附剂，若干所述吸附单元堆积在所述透气隔板上方形成吸附床，所述烟气出口位于所述吸附床上方，所述筒体的顶部设有用于供给所述吸附单元的投料口，所述筒体的侧壁上设有邻近所述吸附腔的底部、用于排出所述吸附单元的卸料口。
可选地，所述透气隔板相对水平面倾斜设置，所述卸料口位于所述透气隔板较低的一侧，以排出沿所述透气隔板滚落或滑落的所述吸附单元。
可选地，所述透气隔板的倾斜角度为20°-50°。
可选地，所述透气隔板为中间高、两侧低的结构，所述卸料口包括第一卸料口和第二卸料口，所述第一卸料口和所述第二卸料口分别位于所述透气隔板的两侧，以排出沿所述透气隔板滚落或滑落的所述吸附单元。
可选地，烟气吸附系统还包括传送装置，所述传送装置设在所述透气隔板面向所述吸附床的一侧，用于向所述卸料口输送所述吸附单元。
可选地，所述吸附单元为球状和/或圆柱状，所述吸附单元的中心轴线与所述透气隔板的上表面相互平行。
可选地，所述吸附单元的直径为20mm-100mm；和/或，所述吸附单元的数量为50-300个；和/或，所述烟气吸附系统的烟气处理量为5Nm3/h-20Nm3/h。
可选地，烟气吸附系统还包括冷却模块，所述冷却模块位于所述进气腔内，用于将进入所述筒体内的烟气冷却至室温或室温以下。
可选地，所述冷却模块为喷淋冷却模块，包括填料层和冷却液喷淋组件，所述冷却液喷淋组件向所述填料层喷淋冷却液，在所述填料层，冷却液与烟气直接接触换热，所述筒体的底部设有冷却液出口，用于排出所述冷却液。
本发明的烟气吸附系统的换料方法，所述烟气吸附系统为上述烟气吸附系统，所述换料方法包括：在所述烟气吸附系统的吸附单元对烟气吸附净化预设时间后，开启所述卸料口将吸附床中的吸附单元排出，而后通过所述投料口向所述吸附腔中供给新的吸附单元以堆积形成新的吸附床；或者，在所述烟气吸附系统的吸附单元对烟气吸附净化的同时，从所述卸料口排出位于吸附床底部的吸附饱和的吸附单元，以使所述吸附床中的吸附单元逐渐向下移动，同时通过所述投料口向所述吸附腔内投入新的吸附单元。
本发明的烟气吸附系统和换料方法，结构简单，换料操作方便，避免吸附剂颗粒在上下料的过程中直接碰撞而造成吸附剂损耗以及粉尘的产生，有助于延长吸附剂的使用效率，降低吸附成本，并且可以根据具体应用，间歇换料或连续换料，提高了适用性，保证了吸附净化效果。
附图说明
图1是本发明实施例的烟气吸附系统的示意图。
图2是图1所示烟气吸附系统的透气隔板的俯视图。
图3是本发明另一实施例的烟气吸附系统的示意图。
图4是本发明又一实施例的烟气吸附系统的结构示意图。
附图标记：
烟气吸附系统100、筒体110、进气腔111、吸附腔112、烟气进口113、烟气出口114、投料口115、卸料口116、第一卸料口1161、第二卸料口1162、冷却液出口117、透气隔板120、通孔121、吸附单元130、传送装置140、传动辊141、填料层151、冷却液喷淋组件152。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图4描述本发明实施例的烟气吸附系统100。烟气吸附系统100包括筒体110、透气隔板120和若干吸附单元130。
筒体110内限定出腔室。透气隔板120位于筒体110的腔室内并与筒体110的内壁面气密地相连，透气隔板120将筒体110的腔室分隔为进气腔111和吸附腔112，其中吸附腔112位于进气腔111的上方。筒体110还设有烟气进口113和烟气出口114，烟气进口113与进气腔111连通，烟气出口114与吸附腔112。透气隔板120上设有用于烟气流通的若干通孔121。
吸附单元130包括透气外壳和填充于所述透气外壳内的吸附剂，筒体110的顶部设有投料口115，投料口115用于向吸附腔112内供给吸附单元130，为了避免吸附单元130从通孔121下漏，吸附单元130的尺寸大于透气隔板120上通孔121的尺寸，因此吸附单元130在透气隔板120上堆积形成吸附床。烟气出口114位于吸附床上方。筒体110的侧壁上设有卸料口116，卸料口116邻近吸附腔112的底部，以便吸附床中的吸附单元130从卸料口116排出。
烟气从烟气进口113进入进气腔111后上升，穿过透气隔板120上的通孔121进入吸附腔112中，烟气穿过透气外壳进入吸附单元130内，与吸附剂接触吸附后变为净烟气，从吸附床上方的烟气出口114排出。
烟气吸附系统运行一段时间后，吸附床中吸附单元130的吸附能力降低，为了吸附效果，本发明实施例提出了一种烟气吸附系统100的换料方法。
在一些实施例中，烟气吸附系统100定时换料（间歇换料）。具体地，烟气吸附系统100吸附预设时间后，停机开启卸料口116，将吸附单元130全部从吸附腔112中排出，关闭卸料口116，通过投料口115向吸附腔112中重新投入新的吸附单元130堆积形成吸附床，重新开机进行吸附。
可选地，预设时间为5分钟-60分钟。
在另一些实施例中，烟气吸附系统100可以边吸附边换料，即连续换料。具体地，烟气吸附系统100开机运行，通过吸附单元130对烟气进行吸附净化，在运行过程中，打开卸料口116，吸附床底部的吸附单元130从卸料口116排出，吸附单元130逐渐向下移动，同时通过投料口115向吸附腔112中投放新的吸附单元130，该实施例中，吸附床可以保持一定的吸附能力，换料时无需停机，提高吸附效率。
本发明实施例的烟气吸附系统，吸附床由若干吸附单元堆叠而成，吸附剂外侧包覆透气外壳形成吸附单元，透气外壳起到保护内部吸附剂的作用，避免吸附剂颗粒在上下料的过程中直接碰撞而造成吸附剂损耗以及粉尘的产生，有助于延长吸附剂的使用效率，降低吸附成本。并且，本发明实施例的烟气吸附系统具有投料口和卸料口，能够实现对吸附单元的换料，可以根据需要采用定时卸料的换料方法，或者采用吸附的同时进行连续换料，以保证烟气吸附系统的吸附能力和吸附效率。
可选地，烟气吸附系统100中吸附单元130的数量为50-300个。吸附单元130的数量小于50个，其堆叠形成的吸附床体量较小，吸附能力较差，若吸附单元130的数量大于300个，导致最底部的吸附单元130受到较大的压力，难以顺利从卸料口排出。
可选地，烟气吸附系统100中吸附单元130的填充总量为10kg-60kg。可选地，烟气吸附系统100的烟气处理量为5Nm3/h-20Nm3/h。
在一些实施例中，如图1所示，透气隔板120倾斜设置，即透气隔板120所在平面与水平面之间具有夹角。吸附床底部的吸附单元130可以在重力的作用下沿透气隔板120向下滚动或滑动，将卸料口116设置在透气隔板120较低的一侧，以排出沿透气隔板120滚落或滑落的吸附单元130。利用吸附单元130自身的重力作用使其从卸料口116排出，无需另外设置驱动设备，减少了装置的制造成本和制造复杂程度。
可选地，透气隔板120的倾斜角度为20°-50°，即透气隔板120与水平面之间的夹角为20°-50°。若透气隔板120的倾斜角度小于20°，吸附单元130的重力不易克服摩擦力，难以沿透气隔板120向下滚落或滑落，若透气隔板120的倾斜角度大于50°，透气隔板120在竖直方向上所占空间较大，使吸附单元130堆叠形成的吸附床的在竖直方向上的厚度具有较大差别，易导致烟气吸附不均匀。
在一些实施例中，如图3所示，透气隔板120为中间高、两侧低的结构，卸料口116包括第一卸料口1161和第二卸料口1162，第一卸料口1161和第二卸料口1162分别位于透气隔板120较低的两侧，以排出沿透气隔板120滚落或滑落的吸附单元130。
在一些实施例中，如图4所示，烟气吸附系统100还包括传送装置140，传送装置140设在透气隔板120的靠近吸附床的一侧，用于向卸料口116输送吸附单元130，以将吸附单元130通过卸料口116排出，通过设置传送装置，可以强制排料，避免堵塞，提高运行顺畅性。
在一些优选实施例中，吸附单元130为球状，球状的吸附单元130更易沿透气隔板120滚动，有利于吸附单元130的排出。
在一些可替换实施例中，吸附单元130为圆柱状，且吸附单元130的中心轴线与透气隔板120的上表面相互平行，以使吸附单元130更易沿透气隔板120滚动，有利于吸附单元130的排出。
可选地，吸附单元130的直径为20mm至100mm。
发明人发现，低温吸附可以通过吸附剂吸附将污染物组分从低温烟气中脱除。在室温或零下温区的低温环境下，烟气中的氮氧化物在活性炭等吸附剂表面发生了低温氧化吸附现象，将难吸附的一氧化氮气体氧化成易于吸附的二氧化氮气体，实现吸附能力呈现数百倍的增长，此外，二氧化硫、二氧化碳以及重金属等组分的吸附能力也在低温环境下成倍数提升。
为此，在一些实施例中，烟气吸附系统100可以为低温烟气吸附系统，烟气经过冷却后变为低温烟气，通过烟气进口113向进气腔111输入温度在室温或室温以下的低温烟气，低温烟气向上穿过透气隔板120上的通孔121后与吸附单元130接触进行低温物理吸附，吸附效率大大提高。优选地，低温烟气的温度为零下20℃。
在本发明的另一些实施例中，烟气吸附系统100将烟气冷却模块和烟气吸附模块集成为一个设备。具体地，烟气吸附系统100还包括冷却模块，冷却模块位于进气腔111内，用于将进入筒体110内的烟气冷却至室温或室温以下。将冷却模块和吸附模块集成于一个筒体110中，减少低温烟气吸附系统的设备数量和设备占地面积，提高设备集成度。
作为示例，冷却模块为喷淋冷却模块，喷淋冷却模块包括填料层151和冷却液喷淋组件152，冷却液喷淋组件152向填料层151喷淋冷却液，在填料层151，冷却液与烟气直接接触换热，对烟气进行冷却。
下面参考图1-图4本发明的三个具体实施例。
图1和图2示出了本发明实施例的烟气吸附系统100。本实施例的烟气吸附系统100包括筒体110、透气隔板120、若干吸附单元130和喷淋冷却模块。
在本实施例中，筒体110立式布置，透气隔板120位于筒体110的腔室内并与筒体110的内壁面相连，透气隔板120将筒体110的腔室分隔为进气腔111和吸附腔112，其中吸附腔112位于进气腔111的上方。筒体110的底部侧壁上设有烟气进口113，烟气进口113与进气腔111连通，筒体110的顶部侧壁上设有烟气出口114，烟气出口114与吸附腔112连通。
如图1所示，在本实施例中，透气隔板120倾斜设置，透气隔板120的倾斜角度为20°。如图2所示，透气隔板120上均匀布设有若干通孔121，以允许烟气透过。吸附腔112内设有由若干吸附单元130堆积形成的吸附床，其中烟气出口114位于吸附床的上方。投料口115设置在筒体110的顶部，卸料口116设置在于吸附腔112的底部对应的侧壁上，并位于透气隔板120相对较低的一侧。
本实施例中，吸附单元130为球状，直径为50mm。吸附单元130由球状透气外壳和填充在透气外壳内部的吸附剂制备而成，其中，透气外壳具有透气孔，使烟气可以透过透气孔与透气外壳内的吸附剂接触。
优选地，通孔121的直径略小于吸附单元130的直径，即可以起到阻拦吸附单元130的作用，又可以减少烟气的流通阻力。
如图1所示，喷淋冷却模块位于透气隔板120的下方，喷淋冷却模块包括填料层151和冷却液喷淋组件152，冷却液喷淋组件152向填料层151的顶部喷淋冷却液，烟气进口113位于填料层151的下方。在填料层151，冷却液与烟气直接接触换热，对烟气进行冷却。在本实施例中，冷却液为冷却水。如图1所示，筒体110的底部设有冷却液出口117，用于排出喷淋出的冷却液。
可选地，填料层151为50型鲍尔环散堆填料、250X规整填料中的一种或多种。
将喷淋冷却模块设置于透气隔板120的下方，顺应烟气的向上流动方向，吸附模块和冷却模块在竖直方向上排布，减少设备的占地面积。
可选地，烟气吸附系统100的高度为3m至20m。进一步可选地，烟气吸附系统100的占地面积为2m2至10m2。
下面简单描述本实施例的烟气吸附系统100的冷却吸附运行。
高温烟气从烟气进口113进入进气腔111后向上流动，经过冷却液喷淋，将烟气降至零下-20℃左右，烟气在喷淋冷却过程中，通过洗涤的方式可以脱除粉尘、HCl、HF、NO2等污染物，同时洗涤脱除少量SO2。含有SO2和NO的低温烟气穿过透气隔板120上的通孔121进入吸附腔112，在吸附腔112内与吸附单元130接触，吸附单元130通过物理吸附的方式脱除烟气中的SO2。同时NO在吸附剂材料表面发生低温氧化反应转化为NO2，以NO2形式吸附脱除（低温氧化吸附）。吸附后的净烟气烟气出口114排出。
本实施例中，烟气吸附系统100中吸附剂装填总量为40kg。
下面简单描述本实施例的烟气吸附系统100的换料方法。
烟气吸附系统100通过卸料口116进行定时卸料。具体地，烟气吸附系统100吸附预设时间后，停机开启卸料口116，球状的吸附单元130在重力作用下沿透气隔板120向下滚动，通过卸料口116排出。待全部吸附单元130排出后，关闭卸料口116，通过投料口115向吸附腔112中重新投入新的吸附单元130堆积形成吸附床，重新开机进行吸附。
可选地，预设时间为5分钟-60分钟。
可选地，烟气吸附系统100还可以边吸附边换料。具体地，烟气吸附系统100开机，吸附床底部的吸附单元130沿着透气隔板120向卸料口116滚动并排出，同时通过投料口115向吸附腔112中投放新的吸附单元130，新投放的吸附单元130逐渐向下移动，在该过程中与烟气接触，吸附烟气中的污染物。
图3示出了本发明另一实施例的烟气吸附系统100。本实施例的烟气吸附系统100包括筒体110、透气隔板120、若干吸附单元130和喷淋冷却模块。
筒体110立式布置，吸附腔112设置于进气腔111上方，透气隔板120在竖直方向上位于吸附腔112和进气腔111之间。喷淋冷却模块的布置参考上述实施例，此处不作赘述。
在本实施例中，透气隔板120为中间高、两侧低的结构，卸料口116包括第一卸料口1161和第二卸料口1162，第一卸料口1161和第二卸料口1162分别位于透气隔板120较低的两侧，以排出沿透气隔板120滚落或滑落的吸附单元130。在卸料时，吸附单元130在重力作用下分别向第一卸料口1161和第二卸料口1162滚动，从两个卸料口排出。
图4示出了本发明又一实施例的烟气吸附系统100。本实施例的烟气吸附系统100包括筒体110、透气隔板120、若干吸附单元130和喷淋冷却模块。
筒体110立式布置，吸附腔112设置于进气腔111上方，透气隔板120在竖直方向上位于吸附腔112和进气腔111之间。喷淋冷却模块的布置参考上述实施例，此处不作赘述。
在本实施例中，透气隔板120倾斜设置。烟气吸附系统100还包括传送装置140，传送装置140设在透气隔板120的靠近吸附床的一侧，用于向卸料口116输送吸附单元130，以将吸附单元130通过卸料口116主动排出。
具体地，传送装置140包括若干传送辊141，传送辊141旋转将吸附单元130朝向卸料口116方向驱动，以更快速地将吸附单元130排出，避免出现吸附单元130堵塞的情况发生，使卸料过程更可靠、稳定。
当然在其他可替换实施例中，传动装置140可以为其他类型。例如，传送带、传送链等。
在其他可替换实施例中，透气隔板120还可以水平设置，传送装置140向卸料口116输送吸附单元130。
综上，本发明实施例的烟气吸附系统结构简单，气体流通阻力小，成本低，尤其适用于小型设备的烟气吸附，或少量烟气吸附，以及洁净气的深度脱除。烟气吸附系统换料方便，可以根据需要采用定时卸料或连续换料，以保证烟气吸附系统的吸附能力和吸附效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种低温烟气吸附系统，其特征在于，包括：
筒体，所述筒体内限定出腔室；
透气隔板，所述透气隔板位于所述腔室并将所述腔室分隔为进气腔和吸附腔，所述吸附腔位于所述进气腔的上方，所述筒体上设有与所述进气腔连通的烟气进口和与所述吸附腔连通的烟气出口；若干吸附单元，所述吸附单元包括透气外壳和填充于所述透气外壳内的吸附剂，所述吸附单元为球状和/或圆柱状，所述吸附单元的中心轴线与所述透气隔板的上表面相互平行,所述吸附单元的直径为20mm-100mm；所述吸附单元的数量为50-300个；所述低温烟气吸附系统的烟气处理量为5Nm3/h-20Nm3/h,若干所述吸附单元堆积在所述透气隔板上方形成吸附床，所述烟气出口位于所述吸附床上方，所述筒体的顶部设有用于供给所述吸附单元的投料口，所述筒体的侧壁上设有邻近所述吸附腔的底部、用于排出所述吸附单元的卸料口；
所述透气隔板相对水平面倾斜设置，所述卸料口位于所述透气隔板较低的一侧，以排出沿所述透气隔板滚落或滑落的所述吸附单元；
冷却模块，所述冷却模块位于所述进气腔内，用于将进入所述筒体内的烟气冷却至室温或室温以下,所述冷却模块为喷淋冷却模块，包括填料层和冷却液喷淋组件，所述冷却液喷淋组件向所述填料层喷淋冷却液，在所述填料层，冷却液与烟气直接接触换热，所述筒体的底部设有冷却液出口，用于排出所述冷却液。
2.根据权利要求1所述的低温烟气吸附系统，其特征在于，所述透气隔板的倾斜角度为20°-50°。
3.根据权利要求1所述的低温烟气吸附系统，其特征在于，所述透气隔板为中间高、两侧低的结构，所述卸料口包括第一卸料口和第二卸料口，所述第一卸料口和所述第二卸料口分别位于所述透气隔板的两侧，以排出沿所述透气隔板滚落或滑落的所述吸附单元。
4.根据权利要求1所述的低温烟气吸附系统，其特征在于，还包括传送装置，所述传送装置设在所述透气隔板面向所述吸附床的一侧，用于向所述卸料口输送所述吸附单元。
5.一种低温烟气吸附系统的换料方法，其特征在于，所述低温烟气吸附系统为根据权利要求1-4中任一项所述的低温烟气吸附系统，所述换料方法包括：
在所述低温烟气吸附系统的吸附单元对烟气吸附净化预设时间后，开启所述卸料口将吸附床中的吸附单元排出，而后通过所述投料口向所述吸附腔中供给新的吸附单元以堆积形成新的吸附床；或者，在所述低温烟气吸附系统的吸附单元对烟气吸附净化的同时，从所述卸料口排出位于吸附床底部的吸附饱和的吸附单元，以使所述吸附床中的吸附单元逐渐向下移动，同时通过所述投料口向所述吸附腔内投入新的吸附单元。
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