CN1843565A - 低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法与系统 - Google Patents

Abstract

低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法，使用喷雾在喷雾塔内处理高温烟气，烟气从炉面烟囱自上而下来进入喷雾塔，喷雾塔使用低压双流体喷雾处理高温烟气，在喷雾塔内部，高温含尘气体与喷嘴喷出的细小的水雾进行接触混合，并完全扑灭高温气体中夹带的火花，含尘气体中的大颗粒由于水雾除尘的作用直接通过喷雾塔下部排出，降温后的含尘气体通过管道进入下道除尘处理。本发明采用低压双流体喷雾，由于压缩空气和水的共同作用，使喷嘴喷出的雾粒更均匀更细，缩短了烟气蒸发的时间，大大缩小了喷雾塔的面积、减少了投资、并且占地面积小、阻力小、能耗低。

Description

低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法与系统

                           技术领域

本发明涉及一种工业烟气进行处理的方法和装置，尤其是低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法与系统。

                           背景技术

随着经济的发展，环境问题日益突出，为了实现可持续发展，国家加大了对污染企业的治理和监控力度。企业要生产，排放必须达标。建材、冶金、电力等行业属于重污染企业，其生产中排放出的废气占整个污染企业排放废气量的60％以上，其中大部分是高温废气。到目前为止，针对这些高温烟气，一直未能找到一个合理有效的解决办法。

袋式除尘器由于其工作稳定、排放浓度低、投资小逐渐有替代电收尘的趋势，但由于滤料一般只能耐温250度左右，要用袋收尘来处理高温烟气就必须对高温烟气进行降温，降到滤料所能承受的最高温度以内。

围绕着怎样降低烟气的温度，企业和环保厂家想出了各式各样的方式，主要有排管冷却、U型冷却和水冷。但都存在各种问题，有的不能完全达到要求、有的还带来了其它新的问题，没有被广大企业认同和接受。

排管冷却和U型管冷却主要是采用增大管道和空气的接触面积，通过管道内部的热空气和管道外部的冷空气进行热传导和热辐射的方式来达到对高温烟气降温的目的，为了处理十几万立方米/分钟温度高达350摄氏度的高温气体，其耗费的钢材量是相当可观的，并且占地面积大增加了系统阻力，能耗高。在实际应用当中，高温烟气的降温效果完全取决于外界大气的温度，而在我国大部分地区特别是西北地区夏季和冬季的相差50多度，就是在同一天外界大气昼夜的温差也有很大的，所以经常出现冬季运行效果不错，夏季烧袋的事情。

采用水冷的方式，其主要的机理和采用风冷是一样的，只不过把外界的降温介质换成水而已，并没有完全解决问题，增设喷淋塔还带来了其他的诸多问题。

采用以上方式还存在一个问题：如何熄灭高温烟气中的火花。由于炉面的操作工艺等问题，在高温气体中会夹带着很多火花，如果不在除尘器入口前面有效熄灭很容易引起烧袋事故。而上面的几种冷却方式都解决不了这个问题。

CN200410074332.0半干式烟气净化方法及其装置，将碱性中和剂在混合器中与水均匀混合，水的加入量为干物质重量的2％-15％；增湿后的碱性中和剂在雾化喷水之前加入烟气；增湿后的碱性中和剂加入烟气后，与烟气混合、反应的停留时间≥0.5秒，再开始雾化喷水；对原始温度从50℃到1000℃的烟气排放源，确定一个“临界温度”T1，并且110℃＜T1＜150℃；当烟气温度低于T1时，雾化喷水停止工作；当烟气温度超过T1时，启动雾化喷水，并将雾化喷水后的温度控制在T1的温度水平。该装置包括与烟道串联的雾化喷水反应器和除尘器，其烟道连接雾化喷水反应器之前先连接混合器。但未涉及烟气调质降温根本方法的变化。

在高温烟气调质降温系统中，高温烟气调质粉尘处理方法和装置流程至关重要，它不仅关系到投资、占地面积，更关系到调质和降温的效果，为了最大化减少设备投资，保证烟气调质降温的效果，尤其适用于温度变化范围较大的多种工业窑炉。

                           发明内容

本发明目的是：提出一种高温烟气调质降温系统喷雾塔，具有更好的调质和降温的效果，减少设备投资，防止腐蚀和结垢，适用于温度变化范围较大的工业窑炉高温烟气处理。尤其是在布袋除尘器系统中应用的高温烟气调质降温系统喷雾塔。

本发明的技术解决方案是：低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法与系统，使用低压双流体喷雾在喷雾塔内处理高温烟气，烟气从炉面烟囱自上而下来进入喷雾塔，喷雾塔上部安装有低压双流体喷嘴，在喷雾塔内部，高温含尘气体与喷嘴喷出的细小的水雾进行接触混合，并完全扑灭高温气体中夹带的火花，含尘气体中的大颗粒由于水雾除尘的作用直接通过喷雾塔下部排出，降温后的含尘气体通过管道进入下道除尘处理，如袋式除尘器，在袋收尘内部入口处增设一个均气室，确保水雾和气体完全混合并对含尘气体进行导流，使含尘气体均匀地进入每个除尘室，经过布袋的除尘作用净化后通过风机由烟囱排入大气。

在喷雾塔入口、除尘器入口和除尘器出口安装有测温探头，当喷雾塔入口温度高于设定值，开启水泵，根据除尘器入口温度来调节水阀开启的大小，通过水雾降温，使除尘器入口的烟气温度低于滤料所能承受的温度，同时也避免“湿壁”和“湿底”现象的产生，除尘器出口的温度用来计算除尘器后端含尘气体的相对湿度，如果除尘器的出口温度不大于露点温度，调节水阀，减少喷雾量。整个控制系统采用闭环调节的方式，不仅把高温烟气降到设定的温度以下，同时也防止除尘器结露发生糊袋以及喷雾塔产生“湿壁”和“湿底”。

水的比热大，是用来对其他高温物质进行降温最理想的介质，其效果仅取决于降温的方式，也就是水如何和高温物质进行接触。为了有效地对高温气体进行降温，采用低压双流体喷雾对高温气体进行降温最为有效。降温所需的水经过水泵的加压后，通过调节阀与压缩空气一并进入低压双流体喷嘴，在喷嘴内部，压缩空气对水进行破碎和混合，形成雾，通过喷嘴孔喷入喷雾塔。

本发明的特点是：低压双流体喷雾降温除尘系统有着其他降温无可比拟的优点：采用低压双流体喷雾，由于压缩空气和水的共同作用，使喷嘴喷出的雾粒更均匀更细，缩短了烟气蒸发的时间，大大缩小了喷雾塔的面积、减少了投资、并且占地面积小、阻力小、能耗低。本具有合理冷却方法，投资相对较小、调质和降温的效果好，能防止腐蚀和结垢，并在布袋等除尘器系统中应用。

                           附图说明

图1是本发明系统结构图

图2是本发明系统采用PLC控制框图

图3是本发明系统采用PLC电路图，包括测温元器件并进行防腐防尘处理。

PLC电器控制器1、烟囱2、水泵3、4、空压机粉尘出口5、袋式除尘器6、喷雾塔(雾气室)7、塔测温探头8、除尘器入口测温探头9、除尘器出口温度9-1、排烟烟囱10、风机11、喷雾阀12、均气室13、空压机14

                           具体实施方式

高温气体从炉面烟囱下来进入喷雾塔，在喷雾塔上部安装有低压双流体喷嘴，在喷雾塔内部，高温含尘气体与喷嘴喷出的细小的水雾进行接触混合，水雾由于高温气体的作用完全蒸发，高温气体中夹带的火花完全扑灭，含尘气体中的大颗粒由于水雾除尘的作用直接通过喷雾塔下部排出，降温后的含尘气体通过管道进入袋式除尘器。

在袋收尘内部入口处增设一个均气室，确保水雾和气体完全混合并对含尘气体进行导流，使含尘气体均匀地进入每个除尘室，经过布袋的除尘作用净化后通过风机由烟囱排入大气。

对温度从500℃到1000℃的烟气，喷雾塔入口温度T1、除尘器入口温度T2和除尘器出口温度T3，确定一个“控制温度”除尘器入口控制温度T20和除尘器出口控制温度T30，并且T10为350℃；当烟气温度低于T10时，雾化喷水停止工作；当烟气温度超过T10时，启动雾化喷水，并将雾化喷水后的温度控制在T10的温度水平。该装置包括与烟道串联的雾化喷水反应器和除尘器，其烟道连接雾化喷水反应器之前先连接混合器。

除尘器入口控制温度T20为160-220℃，除尘器出口控制温度T30，150-220℃。

在喷雾塔入口温度T1、除尘器入口温度T2和除尘器出口温度T3，通过安装有测温探头获得，当喷雾塔入口温度高于设定值，开启水泵，根据除尘器入口温度来调节水阀开启的大小，通过水雾降温，使除尘器入口的烟气温度低于滤料所能承受的温度，同时也避免“湿壁”和“湿底”现象的产生，除尘器出口的温度用来计算除尘器后端含尘气体的相对湿度，如果除尘器的出口温度不大于露点温度，调节水阀，减少喷雾量。整个控制系统采用闭环调节的方式，不仅把高温烟气降到设定的温度以下，同时也防止除尘器结露发生糊袋以及喷雾塔产生“湿壁”和“湿底”。

喷雾塔内部进行防腐处理(如氟树脂)，防止高温烟气和水雾接触后析出的腐蚀物质对喷雾塔的腐蚀。测温元件进行防腐防尘处理并冗余，水泵也进行冗余以提高系统的安全可靠性。控制系统采用PLC编程控制，具有自纠错和报警功能。

高温气体从炉面烟囱下来进入喷雾塔，在喷雾塔上部安装有低压双流体喷嘴，在喷雾塔内部，高温含尘气体与喷嘴喷出的细小的水雾进行接触混合，水雾由于高温气体的作用完全蒸发，高温气体中夹带的火花完全扑灭，含尘气体中的大颗粒由于水雾除尘的作用直接通过喷雾塔下部排出，降温后的含尘气体通过管道进入袋式除尘器，在袋收尘内部入口处增设一个均气室，确保水雾和气体完全混合并对含尘气体进行导流，使含尘气体均匀地进入每个除尘室，经过布袋的除尘作用净化后通过风机由烟囱排入大气。

降温所需的水经过水泵的加压后，通过调节阀与压缩空气一并进入低压双流体喷嘴，在喷嘴内部，压缩空气对水进行破碎和混合，形成雾，通过喷嘴孔喷入喷雾塔。

在喷雾塔入口、除尘器入口和除尘器出口安装有测温探头，当喷雾塔入口温度高于设定值，开启水泵，根据除尘器入口温度来调节水阀开启的大小，通过水雾降温，使除尘器入口的烟气温度低于滤料所能承受的温度，同时也避免“湿壁”和“湿底”现象的产生，除尘器出口的温度用来计算除尘器后端含尘气体的相对湿度，如果除尘器的出口温度不大于露点温度，调节水阀，减少喷雾量。整个控制系统采用闭环调节的方式，不仅把高温烟气降到设定的温度以下，同时也防止除尘器结露发生糊袋以及喷雾塔产生“湿壁”和“湿底”。

喷雾塔内部进行防腐处理，防止高温烟气和水雾接触后析出的腐蚀物质对喷雾塔的腐蚀。测温元件进行防腐防尘处理并冗余，水泵也进行冗余以提高系统的安全可靠性。控制系统采用PLC编程控制，具有自纠错和报警功能。

低压双流体雾化喷头喷嘴，喷嘴与喷芯相通，在喷芯的纵向位置开设溶液流体通孔，溶液流体通孔与溶液管接口连通；在喷芯的横向位置上设置压缩空气通孔，压缩空气通孔与两端的压缩空气管接口连通；喷嘴处有一个喷头空腔，喷头空腔与喷芯之间有一个负压腔，压缩空气通孔与负压腔相通。低压双流体喷嘴喷出的雾粒均匀细小，粒径可达80μm Dmax，不仅可以有效扑灭高温烟气中夹带的火花，并且由于其对颗粒直径为的粉尘捕捉能力达％，可作为袋除尘器的前端除尘设备，降低烟气中粉尘的浓度，减少袋除尘器的负担，延长布袋的使用寿命。

低压双流体喷嘴的孔径大，降低了堵塞的可能性，特别适合在一些工矿企业使用，对水质的要求不高，可以使用河水、二次用水，维护简单方便。

整个喷雾系统的管路、阀门、法兰、水泵和空压机都是低压元器件，维护量少，费用低。

单个喷嘴的流量很大并且调节范围广，适合高温烟气变化频繁、高低温差大的场合。

在处理10万立方米/分钟风量要求从400度降到150度的系统，单个喷嘴就可满足要求。

喷嘴调节简单，气体压力可设为恒定值，根据温度的变化和生产工艺的要求，只须调节液路的压力来调节流量即可，这样免去了分别调节液路和气路的控制装置。喷雾粒径随液体流量变化小，就是在喷嘴最大流量的时候也能完全蒸发。控制系统采用PLC闭合环路控制，在降低高温烟气温度的同时，也可以防止布袋除尘器结露和喷雾塔“湿壁”“湿底”。控制系统安全可靠，采用PLC控制，灵活方便。其主要部件都具有冗余，测温元器件并进行防腐防尘处理。

Claims (5)

1.低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法，使用喷雾在喷雾塔内处理高温烟气，烟气从炉面烟囱自上而下来进入喷雾塔，其特征是喷雾塔使用低压双流体喷雾处理高温烟气，在喷雾塔内部，高温含尘气体与喷嘴喷出的细小的水雾进行接触混合，并完全扑灭高温气体中夹带的火花，含尘气体中的大颗粒由于水雾除尘的作用直接通过喷雾塔下部排出，降温后的含尘气体通过管道进入下道除尘处理。

2.根据权利要求1所述的低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法，其特征是采用并联袋式除尘器，在袋收尘内部入口处增设一个均气室，使水雾和气体完全混合并对含尘气体进行导流，使含尘气体均匀地进入每个除尘室，经过布袋的除尘作用净化后通过风机由烟囱排入大气。

3、根据权利要求1所述的低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法，其特征是在喷雾塔入口、除尘器入口和除尘器出口安装有测温探头，当喷雾塔入口温度高于设定值，开启水泵，根据除尘器入口温度来调节水阀开启的大小，通过水雾降温，使除尘器入口的烟气温度低于滤料所能承受的温度。

4、根据权利要求1所述的低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法，其特征是除尘器出口的温度用来计算除尘器后端含尘气体的相对湿度，如果除尘器的出口温度不大于露点温度，调节水阀，减少喷雾量。

5、根据权利要求1所述的低压双流体喷雾高温烟气调质粉尘处理方法，其特征是整个控制系统采用闭环调节的方式，将高温烟气降到设定的温度以下，并防止除尘器结露发生糊袋以及喷雾塔产生“湿壁”和“湿底”。

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