CN1168528C - 连续再生移动床废气处理塔及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明的连续再生移动床废气处理塔涉及一种填料塔废气处理装置，一填料反应塔主体通过有百叶窗结构的气体进出口和烟箱，型成多回程分段废气通道，多个特殊功能的螺旋机构与反应塔主体有序连结，构成填料，脱气药料，粉尘混合反应分离的移动床，计量送药输液装置构成保持填料反应活性的再生装置可同时处理化学有害物和粉尘物，用于脱硫效力大于90%，用于除尘效力大于95%，可处理其它废气，可自动清除堵塞，没有废水排放。
Description
本发明涉及一种填料塔废气处理装置，特别是可用于多种废气处理的“连续再生移动床废气处理塔”装置。
湿式填料涤气器(图1)是有代表性的填料塔废气处理装置，工作原理是：在反应塔主体中采用有一定粒度的填料作媒体，含有药物的的液体从上向下喷淋流过填料层，在填料表面型成液膜，气体经过填料层时与液膜发生反应，反应速度受气相扩散控制，反应效率取决于：反应物浓度差、反应表面积传质系数、反应时间。(污染控制手册.[美].P.N.切雷米西诺夫.R.A扬格.胡文龙译 P86)表25-3指出：该装置用于废气吸收处理效率达95％，除尘效率达98％，但容易阻塞，不适宜含粉尘物的气体处理，产生大量废水不易处理。
本发明的目的是：提供一种连续再生移动床废气处理塔装置，用于分离多种废气中可发生生成反应的有害化学物和粉尘物，只需很少水量便可获得高效分离效果，可自动清除阻塞和避免废水排放。
本发明的目的是这样实现的：采用一容器作填料反应塔主体，反应塔内有圆球型惰性颗粒物填料，容器可采用矩型断面结构或圆筒型夹套结构，反应塔主体上部进料口有进料分配器与螺旋搅拌输送机出料口相通，螺旋搅拌输送机进料口与另一竖直螺旋提升机上部出料口接通，竖直螺旋提升机下部进料口接通另一螺旋筛分机的出料口，该螺旋筛分机的进料口直接与反应塔主体下部出口接通，共同构成移动床。作用是：螺旋搅拌输送机负责搅拌混合填料、药物、回用料、液体，将其制备成有反应活性的脱气媒体，再送入反应塔内，脱气媒体中间是没有反应活性的惰性圆球体，有反应活性的药物成浆糊状粘在球体表面，填料靠重力和机械挤压力在反应塔内由上向下移动，反应完毕后进入螺旋筛分机。其作用是通过磨擦和碰撞使反应生成物与填料分离，同时将填料送入竖直螺旋提升机内，提升机的旋进方向由下向上再将填料送入螺旋搅拌输送机内，开始一轮新的循环。各螺旋机构可通过无级变速传动改变填料循环速度，从而改变传质表面积(方向以图2为准)。填料表面药物需不断更新才能保持反应活性，更新通过以下再生装置完成：螺旋搅拌输送机外壳上有输液管经计量泵接通溶液箱，回用废料管经计量输送器接通回用废料仓，新药管经计量输送器接通新药料仓，构成能够使脱气媒体保持反应活性的再生装置，再生装置中回用废料管，新药管经调风阀与送料风机接通，采用风力输送能够简化结构和防止阻塞。废气通道的构成是：反应塔主体是矩型断面结构时，下段构成塔体长边的两端有带百叶窗的废气进出口(第一回程)经烟箱接通上段带百叶窗的进出口(第二回程)，型成上下分段的废气通道，废气经过反应塔的一个行程＝反应塔体短边长度，(由于流体阻力限制，通过填料床的流向宜在较小尺寸方向)，可以根据负荷确定采用单行程或多行程。移动床、再生装置、废气通道共同构成“连续再生移动床废气处理塔装置”整体，装置运转时保证脱气媒体始终处于动态与废气接触，好处是由于磨擦和碰撞脱气媒体表面产生传质阻力的反应生成物不断清除掉，高反应活性的药物补充进来，媒体表面始终保持高的反应活性，在反应塔上段脱气媒体表面保持湿润胶体状态与烟气接触，发生和湿式填料洗涤塔相近的湿法反应同时拦截和沾附粉尘，是完成废气处理的主要阶段，脱气媒体在反应塔中从上段移动到下段时，表面仍保持一定反应活性，与从下段进入的废气接触时，发生半干半湿的反应和粉尘栏截作为废气处理的初级阶段，在反应塔下段水分逐步蒸发完毕，为避免废水排放创造了条件，保持高效反应除尘同时避免废水排放需大幅减少工艺耗水量(湿法脱硫除尘水耗大于：4-6升/立方米烟气)，用水量减少是否会影响处理废气效率可作如下论证，反应需要一定水分的原因是：(以处理含硫废气为例)：
反应需要水量：2×16＝32Kg/moL.
煤含硫量3％时反应消耗水量计算如下：
烟气量 10.6NM3/Kg标煤
0.03/10.6＝0.00283Kg硫/NM3
0.00283/64＝0.0000442moL./NM3
0.0000442×32＝0.001414Kg(H2O)/NM3
计算结果表明：脱硫反应需要的水量很少，“连续再生移动床废气处理塔装置”采用液气比0.01-0.02Kg(H2O)/NM3可以保证反应需要的水分，进一步计算证明水份可以在反应中蒸发。CaO∶SO2＝1.2∶1时：SO2＝0.00283Kg/NM3，CaO＝0.00291Kg/NM3，灰分0.0056Kg/NM3按物料∶液体等于0.5补充水分：
H2O＝(0.00283+0.00291+0.0056)/0.5＝0.02268Kg/NM3
干燥热量： Q＝0.02268×620×4.1868(蒸汽焓值)＝59.03KJ/NM3
进口烟气焓值： QVJ＝229.98KJ/NM3(150℃)
出口烟气焓值(显热)：229.98-59.03＝170.95KJ/NM3
出口烟温(根据显热估算)：101.3℃
分析说明：按物料比液体等于0.5补水，不但能满足脱硫反应需要的水分，而且烟气有足够的热量烘干物料水分，没有多余废水排放。湿法反应需要水分较多的另一原因是：降低脱除物在液相的分压力提高传质动力，防止发生沉淀和结垢，靠液体水膜型成传质表面积。连续再生移动床废气处理塔装置采用的方法可以实现同样的效果。连续再生移动床废气处理塔装置是通用性强的单元反应设备，只需改变药物便可用于其它废气处理的例子
例举如下：
采用药物 处理废气
强氧化物；碱性药物 一氧化氮
次CL酸钠液体 油脂臭气
苛性钠 垃圾焚烧含CL废气
本发明的“连续再生移动床废气处理塔装置”预期达到效果是：烟气脱硫效率＞90％，除尘效率＞95％，可用于烟气脱氮(采用强氧化物剂；碱性药物)，除臭(次CL酸钠液体)，垃圾焚烧含CL废气(苛性钠)等多种废气处理，没有废水排放，不会发生阻塞，能够实现长期可靠运行。文献″煤渣床层脱硫除尘装置″(季学李.羌宁.污染防治技术.VO1.11.NO.117-21)提出了由煤渣、石灰粉、水混合组成的湿润床填料塔，该装置与本发明装置静态时相似，该装置处理含硫废气的试验结果如下：煤渣量100、石灰量10、水量随温度定(实验中水量∶石灰＝120∶58，床高大于100MM，空塔气速0.3M/S，SO2浓度300-450PPM条件下)，脱硫效率大于90％，除尘效率大于95％，但随时间延长脱硫生成物附着在表面，传质阻力加大，效率从98％降为32％“连续再生移动床废气处理塔装置”由于保持脱硫媒体不断移动，产生摩擦碰撞不断清除填料表面阻碍传质的惰性物(反应生成物)，再生装置不断补充新鲜药物到填料表面，表面始终保持高浓度的反应活性物，反应效率必然比固定湿润床填料塔大大提高，也不会随时间延长而下降。文献″污染控制手册.″([美].P.N.切雷米西诺夫.R.A扬格.胡文龙译.171)指出：以石灰为吸受剂的SO2涤气器如要避免阻塞，PH不应大于8，“连续再生移动床废气处理塔装置”处于动态，可自动破坏阻塞发生，PH大于10.0仍能可靠工作，药物浓度提高两个数量级必然提高反应效率。经计算湿式填料涤气塔喷淋强度4升/NM3时，经过填料的水膜厚度约2MM，可型成传质表面级约2M2/NM3，连续再生移动床采用：填料直径10MM球体填料，用量0.00017M3/NM3，循环倍数＝1/小时，药物粒度0.2MM可型成胶体状多孔传质表面积2.1M2/NM3，由于传质系数主要受气相扩散限制，可以预计“喷淋式填料塔”与“连续再生移动床废气处理塔装置”传质系数相近，将上述分析计算结果列表比较如下(相对值)：
| 项目名称 | 连续再生移动床 | 湿式填料塔涤气塔 |
| 传质系数 | 1.0 | 1.0 |
| 传质表面积 | 1.0 | 1.0 |
| 传质动力 | 10(PH＝10) | 2.0-3.0(PH＝8) |
| 效果 | 10.0 | 2.0-3.0 |
说明：传质动力以浓度差的对数值表示，浓度差100倍，传质动力为10倍。处理结果可表示为：传质系数×传质表面积×传质动力(乘积)以上比较表明：连续再生移动床废气处理塔处理效果优于湿式填料涤气塔的主要原因是：由于没有过多水稀释和不会发生沉淀和结垢，能够使反应媒体表面保持高药物浓度，填料表面的多孔状活性物可象液体附着在填料表面一样，型成很大反应表面积，填料表面的惰性物(反应生成物)被不断清除掉，以上因素有利于反应效力提高。显然“连续再生移动床废气处理塔”是通用性较强的移动床单元反应设备，只需改变药物和运行参数便可用于多种废气处理。
本发明提出的的“连续再生移动床废气处理塔”装置结合附图和实施例说明如下：
(图1)是湿式填料涤气塔的轴测图
(图1)中：进气口(1)、过流孔板(2)、填料(3)、反应塔塔体(4)、废气出口(5)、喷淋管(6)。
(图2)是根据本发明提出的“连续再生移动床废气处理塔装置”的主视图(其中构成移动床部分进行剖视，没有装填料)。
(图3)是(图2)的A-A；B-B剖面剖视后再组合的视图(省略了移动床外部分，装了填料)。对(图2)(图3)作说明如下：
反应塔主体(1)、废气下部进口(2)、废气下部出口(3)、烟箱(4)、废气上部进口(5)、废气上部出口(6)、反应塔上部进料口(7)、螺旋搅拌输送器(8)、竖直螺旋提升机(9)、螺旋筛分机(10)、排灰孔(11)、填料(12)、回用废料仓(13)、药料仓(14)、计量输送器(15)、风力送药管(16)、液体箱(17)、输液管(18)、反应塔下部出料口(19)、废料仓(20)、送料风机(21)、计量泵(22)、螺旋搅拌输送机外壳(23)、调风阀(24)、百页窗(25)、进料分配器(26)
下面结合附图(2)、(3)对本发明提出的“连续再生移动床废气处理塔装置”的结构细节和实施例作详细说明：
该装置包括一矩型断面的反应塔主体(1)、主体下部一侧有废气下部进口(2)，其对面一侧有废气下部出口(3)经烟箱(4)与废气上部进口(5)接通，(5)对面是废气上部出口(6)，气体进出口有百叶窗(25)，型成废气上下分段的通道。反应塔主体上部进料口(7)与螺旋搅拌输送机(8)出料口接通，螺旋搅拌输送机(8)进料口接通竖直螺旋输送机(9)上部出料口，该提升机下部进料口与另一螺旋筛分机(10)的出料口接通，该筛分机的进料口与反应塔主体(1)下部出料口(19)贯通，螺旋机构采用无级变速传动，填料(12)放置于反应塔主体和各螺旋机构中可型成闭路循环，构成脱硫移动床。螺旋搅拌输送机(8)的外壳体(23)上，靠进料口一端有风力送药管(16)经计量输送器(15)与新药仓(14)接通，有风力送药管(16)经计量输送器(15)与新药仓(14)接通，有风力送药管(16)经计量输送器(15)与回用废料仓(13)接通，风力送药管(16)有另一接口经调风阀(24)与送料风机(21)接通，有输液管(18)经计量泵(23)与液体箱(17)接通，构成能够使脱硫媒体保持活性的再生装置，螺旋筛分机(10)壳体下部180度范围内有排灰孔(11)与回用废料仓(13)废料仓(20)接通，排灰孔为圆孔或大口径在外的锥孔(不易阻塞)装置工作时，根据降低水力阻力和增加传质表面积需要，采用填料粒度为5-15毫米圆球体，循环倍数1-10次/小时，填料送入螺旋绞拌输送机(8)内，同时送入药料(摩尔浓度比1∶1.2)，送入回用废料(数量为生成物总量的20-80％，含尘量大时回用料应减少)加入适当的水分(0.01-0.02升/立方米)，液体与物料搅拌混合型成有胶体状活性层表面的反应媒体，脱气媒体在反应塔内由上向下移动，废气从反应塔下部一侧切向流过下段填料层，下段填料层的的湿度较低，主要作用是与废气初步反应，拦截粉尘，烘干物料，废气离开下段后经过烟箱进入上段填料层，上段填料层由于湿度大，药物浓度高，填料表面的药剂表面积大，气态硫化物与脱硫媒体发生高速反应，主要生成CaSO3固体，保持湿润胶体状表面的填料床同时对粉尘沾附和拦截，气体离开反应塔上部出口已经得到高效净化。进入反应塔的烟气温度为150℃左右，烟气热值约229.98KJ/NM3烟气，保证干燥物料需要热量为59KJ，显然有足够的热量烘干脱硫填料和生成物，干燥物料进入螺旋筛分机(10)，磨擦和碰撞使填料和表料生成物分离，细粉料掉入各料箱，填料进入提升机内循换使用，通过无级变速调节脱硫媒体移动速度，对回用料、添加新药料、稀湿剂实行定量控制，可以保证装置适应各种工况高效可靠运转。
Claims (5)
1.一种“连续再生移动床废气处理塔”该装置有反应塔主体(1)内装填料(12)其特征在于：矩型断面反应塔主体(1)上部进料口(7)与螺旋搅拌输送机(8)出料口接通，螺旋搅拌输送机(8)进料口与另一竖直螺旋输送机(9)上部出料口接通，竖直螺旋输送机下部进料口接通另一螺旋筛分机(10)的出料口，该螺旋筛分机进料口直接与反应塔主体下部出料口(19)接通构成移动床，螺旋搅拌输送机外壳(23)上有输液管(18)经计量泵(22)接通溶液箱，风力送药管(16)经计量输送器(15)接通回用废料仓(13)构成再生装置，反应塔主体(1)下部有废气进口(2)其对面有废气下部出口(3)经烟箱(4)与废气上部进口(5)接通，(5)的对面是废气出口(6)，废气进出口有百叶窗(25)型成废气上下分段的通道，移动床、再生装置、废气上下分段的通道其同构成“连续再生移动床废气处理塔”整体，只需改变药物便可用于各种废气处理。
2.根据权利要求1所述的“连续再生移动床废气处理塔”其特征在于：螺旋搅拌输送机(8)竖直螺旋输送机(9)螺旋筛分机(10)采用无级变速传动。
3.根据权利要求1所述的“连续再生移动床废气处理塔”其特征在于：风力送药管(16)经调风阀(24)与送料风机(21)接通。
4.根据权利要求1所述的“连续再生移动床废气处理塔”其特征在于：螺旋筛分机(10)壳体下部180度范围内有圆孔或大口径在外的锥孔(11)与回用废料仓(13)废料仓(20)接通。
5.根据权利要求1所述的“连续再生移动床废气处理塔”其特征在于：只需改变药物便可用于各种废气处理的例子是用强氧化合物或碱性物吸受氮氧化合物、用苛性钠吸收垃圾焚烧废气中含CL化合物、用次CL酸纳吸收油脂臭气。
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