CN117065517A - 具有交叉床层的错流低温吸附塔和低温烟气吸附系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟气吸附技术领域且公开了一种具有交叉床层的错流低温吸附塔和低温烟气吸附系统，错流低温吸附塔包括塔筒和吸附模块，吸附模块位于吸附腔中，吸附模块包括若干竖直设置的吸附单元，吸附单元的横截面为大体的一字型，若干吸附单元彼此交叉以形成吸附剂的交叉床层，交叉床层与塔筒之间限定出与烟气进口连通的多个进烟流道和与烟气出口连通的多个出烟流道，烟气从进烟流道穿过对应的吸附单元进入与该进烟流道相邻的出烟流道，而后从烟气出口排出。本发明提供的错流低温吸附塔在塔筒内的有效空间内填充更多的吸附材料，吸附材料填充量的提升，极大提高吸附塔的吸附效率，具有空间利用率高、吸附效率高的优点。

Description

具有交叉床层的错流低温吸附塔和低温烟气吸附系统

技术领域

本发明涉及烟气吸附技术邻域，具体地，涉及一种具有交叉床层的错流低温吸附塔和低温烟气吸附系统。

背景技术

相关技术中烟气吸附通常为高温吸附，即锅炉排出的烟气通过冷却塔冷却到大体200℃，然后进入烟气吸附塔进行高温吸附净化。常见的烟气吸附塔根据床层的设置方式的不同分为固定床式吸附塔和移动床式吸附塔等，相比固定床式吸附塔，移动床式吸附塔中的吸附床的吸附能力更加稳定。移动床式吸附塔根据烟气与吸附剂的流动方式又分为逆流吸附塔和错流吸附塔，烟气穿过吸附床与吸附床中的吸附剂充分接触从而被吸附，具有吸附效果稳定的优点。但是高温烟气吸附存在吸附剂消耗大，吸附效果差，吸附后的净烟气中氮氧化物含量高，无法实现近零排放的问题。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

为了克服高温吸附的问题，相关技术提出了烟气低温吸附技术，即将烟气冷却为例如室温以下的低温烟气，再通过吸附将烟气中的污染物组分从中脱除。低温吸附中，吸附剂的吸附能力在低温环境下成倍数提升，与常规的高温烟气吸附相比极大提升了吸附净化率，可以实现烟气的近零排放。但是，发明人通过研究认识到，与常规的高温吸附相比，在低温吸附过程中，低温烟气的扩散速率较高温烟气的扩散速率低，大大增加了低温烟气在吸附塔内的停留时间，从而导致净化时间长，影响烟气的吸附效率。

相关技术中提出了错流吸附塔用于烟气吸附净化，但是，发明人发现，相关技术中的错流吸附塔内的吸附床通常为一字型，即烟气穿过吸附床的方向与吸附剂的流动方向大体正交，由此吸附塔内具有较大的未充分利用的空间，导致吸附塔内空间浪费。与高温吸附相比，在吸附剂填充量相同的情况下，采用传统一字型错流吸附塔进行低温吸附，吸附效率较低。由此，为了保证低温烟气吸附效率，需要增大一字型床层的厚度和体积以增大床层与低温烟气的接触面积，然而这需要增大低温错流吸附塔的体积，从而导致吸附塔成本增加，占地面积增大。

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，本发明提出一种具有交叉床层的错流低温吸附塔，塔内空间利用率和吸附效率得到提升。

本发明还提出一种具有上述错流低温吸附塔的低温烟气吸附系统。

本发明的具有交叉床层的错流低温吸附塔，包括：塔筒，所述塔筒具有吸附腔以及与所述吸附腔连通的烟气进口和烟气出口，所述烟气进口用于通入温度在室温以下的低温烟气，所述烟气出口用于排出吸附后的低温净烟气；吸附模块，所述吸附模块位于所述吸附腔中，所述吸附模块包括若干竖直设置的吸附单元，所述吸附单元的横截面为大体一字型，所述吸附单元内填充有吸附剂，若干所述吸附单元彼此交叉以形成吸附剂的交叉床层，所述吸附模块与所述塔筒之间限定出多个进烟流道和多个出烟流道，所述进烟流道与所述烟气进口连通，所述出烟流道与所述烟气出口连通，多个所述进烟流道和多个所述出烟流道在所述塔筒的周向上交替设置，烟气从所述进烟流道穿过对应的吸附单元进入与该进烟流道相邻的出烟流道，而后从所述烟气出口排出。

本发明提供的的错流低温吸附塔，其内设有交叉床层，交叉床层由多个一字形的吸附单元交叉形成，待吸附的低温烟气从进烟流道穿过吸附单元进入相邻的出烟流道，烟气与吸附单元中的吸附剂接触进行低温吸附，实现烟气的近零排放。多个吸附单元交叉形成的交叉床层充分利用了吸附塔的塔筒内部空间，与相关技术中一字型错流吸附塔相比，在占地面积相同的情况下，本发明提供的错流低温吸附塔能够在保证烟气流通顺畅的前提下，更加充分地利用塔筒内部空间进行吸附剂的填充，减少塔筒内的无效区域，使吸附剂填充量至少提升50%，吸附剂填充量的提升，有助于增大低温烟气与吸附单元的总接触面积，使吸附塔在单位时间内的低温烟气处理量明显提升，例如可以提高约50%以上，提高了吸附塔的烟气吸附效率，克服了低温条件下烟气扩散速率和流动速率较低而影响烟气吸附效率的问题。而在塔筒内的吸附剂总填充量同等的情况下，本发明提供的错流低温吸附塔与相关技术中一字型的床层相比，体积和占地面积减少至少40%，节约了吸附塔的建造成本。

综上所述，本发明提供的错流低温吸附塔塔具有空间利用率高、成本低、吸附效率高的特点。

可选地，所述吸附模块为十字型，所述吸附模块包括交叉的第一吸附单元和第二吸附单元，所述吸附模块与所述塔筒之间限定出第一进烟流道、第二进烟流道、第一出烟流道和第二出烟流道。与传统的一字型错流吸附塔相比，在占地面积相同、塔筒高度相同的情况下，吸附剂的填充量提高约100%，低温烟气与吸附剂床层的接触面积大大增加，使得错流低温吸附塔的在单位时间内的烟气处理量提高了大约一倍，具有显著提高的烟气吸附效率。

可选地，所述吸附腔的水平横截面形状为矩形，所述第一吸附单元和所述第二吸附单元均沿对角线设置，使第一吸附单元和第二吸附单元的吸附剂填充量最大化。或者，所述吸附腔的水平横截面形状为圆形，所述第一吸附单元和所述第二吸附单元均沿径向设置，以此使第一吸附单元和第二吸附单元的吸附剂填充量最大化。并且第一吸附单元和第二吸附单元的交叉部分的中心轴线与塔筒的中心轴线重合，使塔筒内部结构为对称式结构，有利于低温烟气的均匀吸附。

可选地，所述吸附模块的水平横截面面积与所述吸附腔的水平横截面面积之比为1／3-2／3，保证塔筒内填充的吸附剂量充足，同时保证烟气顺畅地流通，充分利用塔筒内部空间，减小无效区域。若吸附模块的水平横截面面积占比过大，导致进烟流道和出烟流道较窄，影响烟气的流通，若吸附模块的水平横截面占比过小，塔筒的内部空间利用率仍然较低，具有较多无效区域。因此平衡吸附模块水平横截面面积以及塔筒的吸附腔的水平横截面面积之比，在充分利用塔筒的内部空间的情况下，保证烟气的流通顺畅。

可选地，错流低温吸附塔包括多个隔板，多个所述隔板与多个所述出烟流道一一对应，所述隔板竖直设置在对应的所述出烟流道中，将所述出烟流道分割为第一子流道和第二子流道，所述第一子流道和所述第二子流道分别对应与所述出烟流道相邻的两个所述进烟流道。隔板的设置使进入第一子流道和第二子流道的烟气气流彼此互不影响，使出烟流道中的烟气流动更加顺畅。

可选地，错流低温吸附塔还包括挡板，所述挡板设置于所述交叉床层内且位于多个所述进烟流道之间，以止挡烟气在进烟流道之间流窜。

可选地，所述吸附模块为多个，多个所述吸附模块在竖直方向上依次堆叠，其中相邻两个吸附模块中，位于下方的吸附模块的出烟流道在竖直方向上与位于上方的吸附模块的进烟流道连通，位于最底部的吸附模块的所述进烟流道与所述烟气进口连通，位于最顶部的吸附模块的出烟流道与所述烟气出口连通。烟气从下至上依次穿过多个吸附模块进行多级错流吸附，烟气的吸附剂净化更加彻底，由于最终从烟气出口排出的净烟气共经过多次、多级的错流低温吸附净化，烟气的吸附剂净化更加彻底，从而可以实现烟气的近零排放。进一步地，由于采用多次、多级的方式对低温烟气进行吸附净化，通过增加吸附次数提高了低温烟气的吸附净化效果，可在一定程度上降低烟气在穿过单个吸附单元时的流通阻力，进一步克服低温条件下烟气扩散速率和流动速率较低而影响烟气吸附效率的问题。

可选地，多个所述吸附模块的吸附单元数量相同并竖直方向上一一对应地相对并连通，相邻两个吸附模块中，位于下方的吸附模块的进烟流道在竖直方向上与位于上方的吸附模块的出烟流道相对并隔断，位于下方的吸附模块的出烟流道在竖直方向上与位于上方的吸附模块的进烟流道相对并连通。由此，只需向位于最顶部的吸附模块投料。并且，烟气从下至上流通经过多级吸附，由于位于上方的吸附模块中的吸附剂的饱和度更低，具有较强的吸附能力，因此可以保障烟气的最终吸附效果，实现烟气近零排放。

可选地，所述吸附单元内填充的吸附剂床的厚度为0.5m-2m，可以降低烟气的流通阻力；和／或，所述吸附模块的高度为2m-4m，以平衡吸附塔结构稳定性和吸附效率。

本发明提供的低温烟气吸附系统，包括：错流低温吸附塔，所述错流低温吸附塔为上述错流低温吸附塔；再生塔，所述再生塔用于吸附剂的再生，所述错流低温吸附塔的出料口与所述再生塔的再生进口连通，所述再生塔的再生出口与所述吸附塔的进料口连通。

附图说明

图1是本发明实施例的具有交叉床层的错流低温吸附塔的外观示意图。

图2是本发明实施例的具有交叉床层的错流低温吸附塔的水平截面图。

图3是本发明实施例的具有交叉床层的错流低温吸附塔的水平截面图。

图4是图3的A-A截面图。

附图标记：

错流低温吸附塔100、塔筒110、进料口111、出料口112、烟气进口113、烟气出口114、第一烟气出口1141、第二烟气出口1142、吸附模块120、吸附单元121、第一吸附单元1211、第二吸附单元1212、进烟流道122、第一进烟流道1221、第二进烟流道1222、出烟流道123、第一出烟流道1231、第二出烟流道1232、壳体124、隔板130、第一子流道131、第二子流道132、挡板140、第一阻隔板151、第二阻隔板152。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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。

下面根据图1-图4描述本发明实施例提供的具有交叉床层的错流低温吸附塔100。错流低温吸附塔100包括塔筒110和吸附模块120。

塔筒110内具有吸附腔，塔筒110设有烟气进口113和烟气出口114，烟气出口114位于烟气进口113的上方。烟气进口113用于通入温度在室温以下的低温烟气，烟气出口114用于排出经过吸附净化后的低温净烟气。烟气进口113位于烟气出口114的下方。

吸附模块120位于塔筒110中的吸附腔中，吸附模块120包括若干竖直设置的吸附单元121，吸附单元121的横截面为大体一字型。吸附单元121内填充有用于吸附净化低温烟气的吸附剂。若干吸附单元121彼此交叉以形成吸附剂的交叉床层，也就是说，吸附单元121的延伸方向不同，若干吸附单元121之间均具有一定的夹角，若干吸附单元121交叉共用一个部分形成如图2中所示的吸附模块120。

吸附模块120与塔筒110的内壁面之间限定出多个进烟流道122和多个出烟流道123，进烟流道122与塔筒110的烟气进口113连通，出烟流道123与塔筒110的烟气出口114连通，多个进烟流道122和多个出烟流道123在塔筒110的周向上交替设置。待净化的烟气由烟气进口113进入进烟流道122，从进烟流道122穿过吸附模块120进入与该进烟流道122相邻的出烟流道123，在穿过吸附模块120的过程中与吸附剂接触，吸附剂吸附烟气中的污染物，而后吸附后的净烟气从烟气出口114排出塔筒110。

本发明实施例提供的的错流低温吸附塔，其内设有交叉床层，交叉床层由多个一字形的吸附单元交叉形成，待吸附的低温烟气从进烟流道穿过吸附单元进入相邻的出烟流道，烟气与吸附单元中的吸附剂接触进行低温吸附，实现烟气的近零排放。多个吸附单元交叉形成的交叉床层充分利用了吸附塔的塔筒内部空间，与相关技术中一字型错流吸附塔相比，在占地面积相同的情况下，本发明提供的错流低温吸附塔能够在保证烟气流通顺畅的前提下，更加充分地利用塔筒内部空间进行吸附剂的填充，减少塔筒内的无效区域，使吸附剂填充量至少提升50%，吸附剂填充量的提升，有助于增大低温烟气与吸附单元的总接触面积，使吸附塔在单位时间内的低温烟气处理量明显提升，例如可以提高约50%以上，提高了吸附塔的烟气吸附效率，克服了低温条件下烟气扩散速率和流动速率较低而影响烟气吸附效率的问题。而在塔筒内的吸附剂总填充量同等的情况下，本发明实施例提供的错流低温吸附塔与相关技术中一字型的床层相比，体积和占地面积减少至少40%，节约了吸附塔的建造成本。

综上所述，本发明提供的错流低温吸附塔塔具有空间利用率高、成本低、吸附效率高的特点。

在一些实施例中，所述交叉床层移动床层，塔筒110的顶部设有进料口111，底部设有出料口112，进料口111用于向所述交叉床层的顶部投放吸附剂，出料口112用于将所述交叉床层底部吸附饱和的吸附剂排出，所述交叉床层中的吸附剂在重力的作用下向下移动。吸附剂在向下移动过程中与沿水平方向流动的低温烟气接触，进行烟气的低温吸附，并最终从底端排出。通过对吸附剂进行定期更换，使吸附模块120的吸附能力保持在一定水平，避免随着吸附时间的延长，出现吸附效果变差的现象，影响烟气的吸附净化率。

为了限定吸附剂在吸附模块120中流动，在一些实施例中，吸附模块120包括壳体124，吸附剂填充在壳体124形成的空腔内，并在所述空腔中向下移动。为了使烟气可以穿过吸附模块120，壳体124上均匀地设置有气孔，可以理解的是，所述气孔允许烟气通过，同时能够阻挡吸附剂泄漏。

在一些实施例中，如图4所示，吸附模块120的壳体124为格栅结构，格栅结构的壳体124具有若干允许烟气通过的格栅孔，格栅的倾斜方向为向下向内倾斜，其中向内是指向所述空腔中填充的吸附剂的方向，由此可以避免吸附模块120中向下移动的吸附材料从格栅孔中漏出。

优选地，在一些实施例中，吸附剂可以通过填充在透气外壳中构成吸附单位，通过进料口111向吸附模块120中投放所述吸附单位。其中，透气外壳具有透气孔，烟气可以透过透气孔进入透气外壳内，烟气可以通过相邻吸附剂之间的间隙和/或吸附剂自身的孔，由此不但可以减少吸附剂之间的直接碰撞、摩擦磨损，粉尘的产生。透气外壳可以呈球状、圆柱状等旋转体状，其中透气外壳的直径可以为10mm-100mm，吸附剂的直径可以为1mm-10mm。

通过将吸附剂装在透气外壳内构成吸附单元，一方面可以减少吸附剂之间相互碰撞而产生粉尘，另一方面，有利于增大烟气与吸附剂之间的接触面积，提高吸附剂的透气性，这对于低温吸附特别有利。

填充在透气外壳中的吸附剂可以为颗粒状或粉状吸附剂，也可以为粉末或颗粒吸附剂制成的吸附剂体，例如粉末或颗粒吸附剂通过粘结剂形成的球形体或圆柱体等。当然，吸附剂体外面可以进一步设有保护层，例如覆在吸附剂体外面的透气膜，以进一步提高吸附剂体的强度。

可选地，吸附剂为活性焦、活性炭、分子筛或硅藻泥。

在一些实施例中，如图2所示，图2显示了错流低温吸附塔100的正交于竖直方向的横截面结构图，吸附模块120为十字型，吸附模块120包括交叉的第一吸附单元1211和第二吸附单元1212，第一吸附单元1211和第二吸附单元1212均为竖直设置的一字型床层，吸附模块120与塔筒110之间限定出第一进烟流道1221、第二进烟流道1222、第一出烟流道1231和第二出烟流道1232。在塔筒110的周向上，第一进烟流道1221-第一出烟流道1231-第二进烟流道1222-第二出烟流道1232依次设置。

作为示例，如图2所示，第一吸附单元1211和第二吸附单元1212相互垂直，两者的中部相互交叉，充分利用了塔筒110内的有效空间。如图2所示，第一进烟流道1221中的烟气可以穿过第一吸附单元1211进入第一出烟流道1231，也可以穿过第二吸附单元1212进入第二出烟流道1232。第二进烟流道1222中的烟气可以穿过第一吸附单元1211进入第二出烟流道1232，也可以穿过第二吸附单元1212进入第一出烟流道1231。上述实施例的吸附模块120与塔筒110之间限定出两条进烟流道（第一进烟流道1221、第二进烟流道1222），由于每条进烟流道均与第一吸附单元1211的一部分和第二吸附单元1212的一部分相互对应，因此每条进烟流道的烟气处理量与相关技术中一字型床层的烟气处理量大概一致。与传统的一字型错流吸附塔相比，在占地面积相同、塔筒高度相同的情况下，采用图2所示的实施例提供的错流低温吸附塔，吸附剂的填充量提高约100%，低温烟气与吸附剂床层的接触面积大大增加，使得错流低温吸附塔的在单位时间内的烟气处理量提高了大约一倍，具有显著提高的烟气吸附效率。

在一些实施例中，塔筒110内设有一个吸附模块120，塔筒110的烟气进口113与第一进烟流道1221和第二进烟流道1222中的每一者连通。烟气出口114与第一出烟流道1231和第二出烟流道1232中的每一者连通。作为示例，如图1所示，烟气出口114包括第一烟气出口1141和第二烟气出口1142。第一烟气出口1141与第一出烟流道1231对应连通，第二烟气出口1142与第二出烟流道1232对应连通。第一烟气出口1141和第二烟气出口1142均设在靠近塔筒110顶部的侧壁上。塔筒110上设置两个烟气出口将将第一出烟流道1231和第二出烟流道1232中流通的净烟气分别排出，无需设置汇流管路进行净烟气汇流，简化了塔筒110的内部烟道结构。

在其他实施例中，烟气进口113可以为两个，第一进烟流道1221和第二进烟流道1222分别与两个烟气进口113对应连通，低温烟气分别通过两个烟气进口113进入第一进烟流道1221和第二进烟流道1222，可以分别调节进烟量，便于调节第一进烟流道1221和第二进烟流道1222中的烟气压力平衡，避免烟气在进烟流道中分配不均导致的吸附效果不均匀的问题。

在一些实施例中，如图2所示，塔筒110的吸附腔的水平横截面形状为矩形，也即塔筒110的水平横截面的内缘为矩形，第一吸附单元1211和第二吸附单元1212均沿矩形的对角线设置，以此使第一吸附单元1211和第二吸附单元1212的吸附剂填充量最大化。第一吸附单元1211和第二吸附单元1212的交叉部分的中心轴线与塔筒110的中心轴线重合，使塔筒110内部结构为对称式结构，有利于低温烟气的均匀吸附。

在另一个可替换的实施例中，塔筒110为圆筒状结构（图中未示出），塔筒110的吸附腔的水平横截面形状为圆形，第一吸附单元1211和第二吸附单元1212均沿径向设置。第一吸附单元1211和第二吸附单元1212的交叉部分的中心轴线与塔筒110的中心轴线重合，使塔筒110内部结构为对称式结构，有利于低温烟气的均匀吸附。

在一些实施例中，吸附模块120的水平横截面面积与塔筒110内吸附腔的水平横截面面积之比为1／3-2／3，保证塔筒110内填充的吸附剂量充足，同时保证烟气顺畅地流通，充分利用塔筒110内部空间，减小无效区域。若吸附模块120的水平横截面面积占比过大，导致进烟流道和出烟流道较窄，影响烟气的流通，若吸附模块120的水平横截面占比过小，塔筒110的内部空间利用率仍然较低，具有较多无效区域。因此平衡吸附模块120水平横截面面积以及塔筒110的吸附腔的水平横截面面积之比，在充分利用塔筒110的内部空间的情况下，保证烟气的流通顺畅。

可选地，吸附模块120与塔筒110的内壁面之间限定出的多个进烟流道122的横截面面积相同，多个出烟流道123的横截面面积相同,以使各个进烟流道122之间和各个出烟流道123之间压力平衡更易调节，避免由于横截面积不同导致的各个进烟流道123或出烟流道123中的压力不一致，烟气分布不均，出现多个吸附单元121之间烟气处理量不同的问题发生。

进一步优选地，吸附模块120与塔筒110的内壁面之间限定出的多个进烟流道122的横截面面积之和与多个出烟流道123的横截面面积之和相同，以更好地平衡进烟流道122与出烟流道123之间压力平衡。

可选地，吸附单元121内填充的吸附剂层的厚度为0.5m-3m。优选地，吸附单元121的厚度为2m，在保障烟气的吸附净化的基础上，避免吸附单元121过厚导致烟气的流通阻力过大。

进一步地，错流低温吸附塔100包括多个隔板130，隔板130设置在出烟流道123中，将出烟流道123分割为第一子流道131和第二子流道132，第一子流道131和第二子流道132分别对应与出烟流道123相邻的两个进烟流道122，两个进烟流道122中的烟气穿过吸附模块120后分别进入第一子流道131和第二子流道132。隔板130的设置使进入第一子流道131和第二子流道132的烟气气流彼此互不影响，使出烟流道123中的烟气流动更加顺畅。

作为示例，如图2所示，第一出烟流道1231中设有一个竖直的隔板130，隔板130竖直设置，将第一出烟流道1231分割为第一子流道131和第二子流道132。第二出烟流道1232中也设有一个竖直隔板130，将第二出烟流道1232分割为第一子流道131和第二子流道132。

第一出烟流道1231的第一子流道131与第一进烟流道1221对应，第一进烟流道1221中的烟气穿过第一吸附单元1211进入第一子流道131并向上流动后排出。第一出烟流道1231的第二子流道132与第二进烟流道1222对应，第二进烟流道1222中的烟气穿过第二吸附单元1212进入第二子流道132并向上流动后排出。第一出烟流道1231的第一子流道131和第二子流道132中的烟气气流彼此互不影响。

第二出烟流道1232的第一子流道131与第一进烟流道1221对应，第一进烟流道1221中的烟气穿过第二吸附单元1212进入第二出烟流道1232的第一子流道131并向上流动后排出。第二出烟流道1232的第二子流道132与第二进烟流道1222对应，第二进烟流道1222中的烟气穿过第一吸附单元1211进入第二出烟流道1232的第二子流道132并向上流动后排出。第二出烟流道1232的第一子流道131和第二子流道132中的烟气气流彼此互不影响。

在其他可替换的实施例中，隔板130的形状可以为其他更加顺应气流的形状，例如隔板130可以为曲面板。

在一些实施例中，错流低温吸附塔100还包括挡板140，挡板140设置于吸附模块120内且位于多个进烟流道122之间，以止挡烟气在进烟流道122之间流窜。

作为示例，如图2所示，吸附模块120内设有挡板140，挡板140位于第一进烟流道1221和第二进烟流道1222之间，以止挡烟气在第一进烟流道1221和第二进烟流道1222之间流窜。

在一些实施例中，如图4所示，吸附模块120为多个，多个吸附模块120在竖直方向上依次堆叠，其中相邻两个吸附模块120中，位于下方的吸附模块120的出烟流道123在竖直方向上与位于上方的吸附模块120的进烟流道122连通，位于最顶部的吸附模块120的出烟流道123与烟气出口114连通。烟气从下至上依次穿过多个吸附模块120进行多级错流吸附，烟气的吸附剂净化更加彻底，由于最终从烟气出口排出的净烟气共经过多次、多级的错流低温吸附净化，烟气的吸附剂净化更加彻底，从而可以实现烟气的近零排放。

进一步地，由于本发明的吸附塔采用多次、多级的方式对低温烟气进行吸附净化，通过增加吸附次数提高了低温烟气的吸附净化效果，可在一定程度上降低烟气在穿过单个吸附单元121时的流通阻力，进一步克服低温条件下烟气扩散速率和流动速率较低而影响烟气吸附效率的问题。

在一些可选实施例中，塔筒110内设有的吸附模块120的数量为2-4个，也就是说，从烟气进口113进入的待吸附净化的低温烟气从下至上经过2-4次吸附过程，实现优异的烟气净化效果。

在一些优选实施例中，如图4所示，塔筒110内设有在竖直方向上堆叠的三个吸附模块，从烟气进口113进入的待吸附净化的低温烟气从下至上经过3次吸附后变为低温净烟气，从烟气出口114排出。经过3次吸附后，低温烟气中的污染物基本脱除，实现烟气的近零排放。

如图4所示，三个吸附模块120在竖直方向上依次相对并连通，在竖直方向上相邻两个吸附模块120中，位于下方的吸附模块120的进烟流道122在竖直方向上与位于上方的吸附模块120的出烟流道123相对并隔断，位于下方的吸附模块120的出烟流道123在竖直方向上与位于上方的吸附模块120的进烟流道122相对并连通，使相邻吸附模块120中烟气的流通更顺畅。

图4为图3的A-A截面图，如图4所示，最底部的吸附模块120的进烟流道122与位于中部的吸附模块120的出烟流道123之间通过第一阻隔板151隔断，位于中部的吸附模块120的进烟流道122与最顶部的吸附模块120的出烟流道123通过第二阻隔板152隔断。从烟气进口113进入最底部的吸附模块120与塔筒110的内壁面限定出的进烟流道122（第一进烟流道1221和第二烟气流道1222）内（图4中仅显示出第一进烟流道1221），穿过吸附模块120进入出烟流道123（第一出烟流道1231和第二出烟流道1232）内（图4中仅显示出第一出烟流道1231）。出烟流道123向上流动流入位于中部的吸附模块120与塔筒110的内壁面限定出的进烟流道122（第一进烟流道1221和第二烟气流道1222）内（图4中仅显示出第一进烟流道1221），穿过吸附模块120进入对应的出烟流道123（第一出烟流道1231和第二出烟流道1232）内（图4中仅显示出第一出烟流道1231），继续向上流动流入位于顶部的吸附模块120与塔筒110的内壁面限定出的进烟流道122（第一进烟流道1221和第二烟气流道1222）内（图4中仅显示出第一进烟流道1221），穿过吸附模块120进入对应的出烟流道123（第一出烟流道1231和第二出烟流道1232）后（图4中仅显示出第一出烟流道1231），烟气被净化为净烟气，净烟气从烟气出口114（第一出烟流道1231对应第一烟气出口1141，第二出烟流道1232对应第二烟气出口1142，图4中仅显示出第一烟气出口1141）流出。烟气三次穿过吸附模块120，共进行三次吸附，进一步提高了烟气的净化效果。

顺应吸附剂在重力作用下向下流动的趋势，吸附模块120的顶端为其进料端，底端为其出料端，吸附剂从吸附模块120的顶端进入，并沿竖直方向向下移动，在移动过程中与沿水平方向流动的低温烟气接触，进行烟气的低温吸附，并最终从底端排出。

进一步地，在竖直方向上相邻的两个吸附模块120中，位于上方的吸附模块120的底部出料端与位于下方的吸附模块120的顶部进料端连通，位于最顶部的吸附模块120的顶部进料端与进料口111连通，位于最底部的吸附模块120的底部出料端与塔筒110底部的出料口112连通。吸附剂从进料口111被投入塔筒110内后，进入最顶部的吸附模块120中，并从上至下依次进入各个吸附模块120，直至从位于最底部的吸附模块120的底部出料端排出后，通过塔筒110底部的出料口112排出塔筒。

在一些优选实施例中，如图4所示，多个所述吸附模块120中包含的吸附单元121的数量相等，并且相邻两个吸附模块120的吸附单元121在竖直方向上一一对应地连通，由此，只需向位于最顶部的吸附模块120投料。并且，烟气从下至上流通经过多级吸附，由于位于上方的吸附模块120中的吸附剂的饱和度更低，具有较强的吸附能力，因此可以保障烟气的最终吸附效果，实现烟气近零排放。

在图4所示的实施例中，可选地，吸附单元121内填充的吸附剂层的厚度为0.5m-2m。可以理解的是，吸附剂层的厚度越厚，低温烟气穿过其的阻力越大。由于上述实施例提供的多级错流低温吸附塔允许烟气进行多级吸附，能够保障吸附净化效果，因此在进行单级吸附时，可以使吸附剂层的厚度适当减小，以降低烟气在穿过单个吸附单元121时的流通阻力，进一步克服低温条件下烟气扩散速率和流动速率较低而影响烟气吸附效率的问题。因此，使吸附单元121内填充的吸附剂层的厚度为0.5m-2m可以降低烟气的流通阻力。

优选地，使吸附单元121内填充的吸附剂层的厚度为0.5m-1m,以进一步降低烟气的流通阻力。

例如，采用传统的一字型错流吸附塔进行烟气的低温吸附时，为了保障吸附净化率，错流床的厚度至少为2m。在图4所示的实施例中，塔筒110内设有在竖直方向上堆叠的三个吸附模块120，使吸附单元121内填充的吸附剂层的厚度为0.6-0.8m，烟气进行三级错流吸附，能够实现近零排放，满足净化要求，同时烟气的流通阻力与传统的一字型错流吸附塔相比大大降低，提高了烟气的吸附效率。

优选地，低温烟气在从烟气进口113向烟气出口114流通的总路径中，与所述吸附剂接触吸附的总长度大于等于2m，以保障吸附效果。

可选地，吸附模块120的高度为2m-4m，吸附模块120的高度过高会导致吸附塔的整体高度较高，影响吸附塔塔身的结构稳定性，吸附模块120的高度过低会影响烟气与吸附模块120的接触面面积，影响吸附效率，因此使吸附模块120的高度为2m-4m，以平衡吸附塔结构稳定性和吸附效率。

本发明还提供了一种烟气低温吸附系统，烟气低温吸附系统包括错流低温吸附塔100和再生塔，再生塔用于吸附剂的再生，再生塔具有再生进口和再生出口，错流低温吸附塔100的出料口112与再生塔的再生进口连通，将吸附饱和的吸附剂通过所述再生进口输入再生塔内，再生塔的再生出口与错流低温吸附塔100的进料口111连通，将再生后的吸附剂通过进料口111输入错流低温吸附塔100中，实现吸附剂的循环利用。

优选地，通过错流低温吸附塔100的烟气进口113输入的待吸附净化的低温烟气的温度为零下，例如-80℃～-5℃。

更优选地，所述低温烟气的温度为-20℃～-5℃。发明人通过研究发现，烟气温度越低，对于吸附净化越有利，但是，烟气温度太低，导致冷却烟气的设备结构复杂，能耗增加，例如，要求冷却设备和吸附塔以及管路设置保温层，密封性要求高，从而导致成本增加，另外，过低的温度条件导致吸附塔内容易出现冷凝水，造成吸附剂粘结堵塞，影响吸附。因此，烟气温度冷却为-20℃～-5℃是有利的。

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 (10)

1.一种具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，包括：

塔筒，所述塔筒具有吸附腔以及与所述吸附腔连通的烟气进口和烟气出口，所述烟气进口用于通入温度在室温以下的低温烟气，所述烟气出口用于排出吸附后的低温净烟气；

吸附模块，所述吸附模块位于所述吸附腔中，所述吸附模块包括若干竖直设置的吸附单元，所述吸附单元的横截面为大体一字型，所述吸附单元内填充有吸附剂，若干所述吸附单元彼此交叉以形成吸附剂的交叉床层，所述吸附模块与所述塔筒之间限定出多个进烟流道和多个出烟流道，所述进烟流道与所述烟气进口连通，所述出烟流道与所述烟气出口连通，多个所述进烟流道和多个所述出烟流道在所述塔筒的周向上交替设置，烟气从所述进烟流道穿过对应的吸附单元进入与该进烟流道相邻的出烟流道，而后从所述烟气出口排出。

2.根据权利要求1所述的具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，所述吸附模块为十字型，所述吸附模块包括交叉的第一吸附单元和第二吸附单元，所述吸附模块与所述塔筒之间限定出第一进烟流道、第二进烟流道、第一出烟流道和第二出烟流道。

3.根据权利要求2所述的具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，所述吸附腔的水平横截面形状为矩形，所述第一吸附单元和所述第二吸附单元均沿对角线设置，

或者，所述吸附腔的水平横截面形状为圆形，所述第一吸附单元和所述第二吸附单元均沿径向设置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，所述吸附模块的水平横截面面积与所述吸附腔的水平横截面面积之比为1／3-2／3。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，还包括多个隔板，多个所述隔板与多个所述出烟流道一一对应，所述隔板竖直设置在对应的所述出烟流道中，将所述出烟流道分割为第一子流道和第二子流道，所述第一子流道和所述第二子流道分别对应与所述出烟流道相邻的两个所述进烟流道。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，还包括挡板，所述挡板设置于所述交叉床层内且位于多个所述进烟流道之间，以止挡烟气在进烟流道之间流窜。

7.根据权利要求1所述的具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，所述吸附模块为多个，多个所述吸附模块在竖直方向上依次堆叠，其中相邻两个吸附模块中，位于下方的吸附模块的出烟流道在竖直方向上与位于上方的吸附模块的进烟流道连通，位于最底部的吸附模块的所述进烟流道与所述烟气进口连通，位于最顶部的吸附模块的出烟流道与所述烟气出口连通。

8.根据权利要求7所述的具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，多个所述吸附模块的吸附单元数量相同并竖直方向上一一对应地相对并连通，相邻两个吸附模块中，位于下方的吸附模块的进烟流道在竖直方向上与位于上方的吸附模块的出烟流道相对并隔断，位于下方的吸附模块的出烟流道在竖直方向上与位于上方的吸附模块的进烟流道相对并连通。

9.根据权利要求7或8所述的具有交叉床层的错流低温吸附塔，其特征在于，所述吸附单元内填充的吸附剂床的厚度为0.5m-2m；和／或，所述吸附模块的高度为2m-4m。

10.一种低温烟气吸附系统，其特征在于，包括：

错流低温吸附塔，所述错流低温吸附塔为权利要求1-9中任一项所述的错流低温吸附塔；

再生塔，所述再生塔用于吸附剂的再生，所述错流低温吸附塔的出料口与所述再生塔的再生进口连通，所述再生塔的再生出口与所述错流低温吸附塔的进料口连通。