CN203281204U - 具有平坦底部腔室的喷雾干燥器吸收设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有平坦底部腔室的喷雾干燥器吸收设备。所述设备包括具有垂直圆柱形壁的腔室，所述腔室包括：(i)用于含有酸性组分的废气流的入口；(ii)喷雾器，所述喷雾器用于将吸收剂料浆的液滴喷射到所述废气流中，以使液滴与废气的酸性组分之间进行化学反应，从而形成颗粒反应产物；和(iii)用于被处理的废气和携带的颗粒反应产物的出口，其中具有垂直圆柱形壁的腔室的底部基本上是水平的且气体不能透过。本实用新型的设备具有为了较低建造和维修成本而简化几何结构的优点。

Description

具有平坦底部腔室的喷雾干燥器吸收设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于处理含有酸性组分的废气流的喷雾干燥器吸收设备以及一种用于处理这种废气流的方法。
背景技术
燃烧厂放出含有飞尘以及诸如SO2的有害酸性气体的大量废气。因此，为了避免对环境的不利影响，燃烧厂通常具有安装的废气脱硫系统以减少SO2排放物。
通过喷雾干燥吸收器(SDA)提供从废气去除酸性组分的特别有吸引力的方法。在SDA中，酸性气体被吸收到吸收剂中，该吸收剂被喷射到废气中。通常，废气被引入到喷雾干燥器吸收室中并与诸如生石灰水悬浮液的吸收剂料浆的微小喷雾接触。废气中的酸性组分的有效部分被快速吸收到碱性液滴中且同时蒸发水。气体分布、料浆流量和液滴尺寸被控制成使得液滴被干燥成细粉。
SDA室的传统设计包括与下部锥形部分结合的上部圆柱形部分。该设计的示例显示在US4,279,873(Niro)中和US4,530,822中。锥形部分的预期功能是收集从废气流中掉落的重颗粒以及在故障情况下确保用于沉积物的容积，从而确保通过系统的纯净气体路径。
发明人已经意识到可以通过节省材料的大量投资的SDA室的可替换设计来实现纯净气体路径。此外，可以省去SDA锥形部中的产物排出系统的频繁维修。因此，本实用新型的目的是基本上减少SDA厂的结构和维修成本。SDA系统的降低成本可以促进劣质煤中富含区域，以通过使用用于处理废气的SDA系统控制空气污染。
实用新型内容
本实用新型涉及一种用于处理含有酸性组分的废气流的喷雾干燥器吸收设备，包括：
具有垂直圆柱形壁的腔室，所述腔室包括：
入口，所述入口用于含有酸性组分的废气流；
喷雾器，所述喷雾器用于将吸收剂料浆的液滴喷射到所述废气流中，以在液滴与废气的酸性组分之间进行化学反应，从而形成颗粒反应产物；和
出口，所述出口用于被处理的废气和携带的颗粒反应产物，
其中，具有垂直圆柱形壁的腔室的底部基本上是水平的且气体不能透过。
与用于喷雾干燥器吸收设备的腔室的传统设计相比，计算已经显示出本实用新型在材料消耗上节省20％或更多。最大的节省限于支撑结构实质减少的情况。简化的几何结构还允许更小的构建高度。在一些实施例中，构建高度与传统结构相比减少大约1/3。同时，所述结构确保较小的颗粒从SDA传送到过滤器，同时接收块以保留在SDA腔室的底部中。
腔室的出口在壁的垂直方向上可以被定位在各种高度。然而，出口管的下部不应该被定位成高于距离地平面的距离的50％。然而，优选的是将出口的下部定位在较低水平高度，即在地平面上方的3％与40％之间，以避免干扰其中液滴和酸性组分相混合和反应的区域。通常优选的是用于被处理的废气的出口的最低部分被定位在与底部相距圆柱形腔室壁的高度的至少3％的距离处。在典型的结构中，出口管的最低部分被定位在底部水平高度上方的0.5m或更高处，例如1m或更高处。通常，出口管的最低部分没有被定位在底部水平高度上方的2.5m或更高处。如果出口被定位得太低，则可能存在保留在底部中的少量块会部分堵塞出口的进入处的风险。出口的最佳位置将导致初始形成沉积物。在初始阶段之后，达到稳定状态，在该稳定状态下，沉积的颗粒物质的量与废气携带的颗粒相平衡。
出口的几何结构可以根据需要来设计。因此，出口可以为匹配圆柱形管的圆形形状或者多边形。多边形可以具有任何数量的边，例如可以为3个、4个、5个、6个、7个、8个或12个。在本实用新型的特定方面中，用于被处理的废气的出口为矩形。
矩形的宽度与高度之间的关系可以在5∶1至1∶5的范围内。在特定实施例中，宽度大于高度，例如宽度可以为大于高度的1.1至5倍。
颗粒反应产物的沉积物可能粘附到腔室内部的任何部分。粘附到垂直圆柱形壁的沉积物在设备的一段操作时期之后可能松脱并落下。因此，一个优选实施例为保持从腔室中出来的被处理的废气的不受限制的流动，在最高部分上方在垂直圆柱形壁的内部表面处的用于被处理的废气的出口包括可防止滑下壁的颗粒反应产物堵塞出口的顶板。
在被处理的废气可以被释放到环境中或者进一步处理之前，所述废气通常通过去除携带的颗粒反应产物而被净化。为了获得该净化，通过管的出口可以连接到过滤器以用于从被处理的废气流中去除颗粒反应产物。所述过滤方法可以根据需要来选择。在本实用新型的当前优选方面中，被处理的废气在袋状过滤器中被过滤。可选地，被处理的废气通过电过滤器或旋风器被过滤。可以接连使用各种过滤方法，例如可以在废气的旋风处理之后使用袋状过滤器。
本实用新型的设备需要用于处理废气的至少一个出口。在特定实施例中，用于被处理的废气的两个或更多个出口布置在腔室中。多于一个的出口可以有利地用于改进腔室中的用于废气的流型。通常在具有诸如低于0.5-5m/s的过低气体速度的情况下不希望在腔室的下部中具有较大区域，其中该气体速度取决于颗粒反应产物的特性。例如在使用更多的过滤单元的情况下，两个或更多个出口是便利的。两个或更多个出口通常沿着腔室的周边相等地定位，但是也可以另外地布置在周边上或可以放置在彼此上方。
本实用新型的喷雾干燥器吸收设备可以以单一模式操作，或者多个设备可以并行操作。多个喷雾干燥器吸收设备可以用于获得所需能力或者具有冗余性(redundancy)。在本实用新型的优选方面中，垂直圆柱形腔室的直径在10m与25m之间。该尺寸的腔室可以用于单一模式和平行模式。垂直腔室壁的高度可以例如在8m与30m之间。
本实用新型的设备需要用于待处理废气的至少一个入口。为了获得足够的容量，在较大设备中可以有利地将两个或更多个入口设置在腔室中。当使用两个或更多个入口时，所述入口在腔室中可以布置成使得获得均匀混合，例如在吸收物质的雾化液滴的下方以及上方输送废气。
所述设备可以整体由通常为钢的金属制造。然而，为了获得设备的经济型变型，仅有地平面上方的部件为金属，同时底部由水泥制备。因此，在本实用新型的典型方面中，底部由水泥制备且腔室的圆柱形壁由金属制备，所述金属圆柱形壁被安装到水泥底部。
在本实用新型的优选方面中，出口没有定位在腔室底部中。相反地，出口被定位在垂直壁中。
在本实用新型的另外的实施例中，底部以及垂直圆柱形壁的至少一部分由水泥制备。本实用新型的设备可以设有用于清洁用于沉渣的底部的装置。通常，不优选的是提供具有用于去除沉淀的颗粒反应产物的一体形成的装置的腔室。相反地，优选的是允许初始沉积颗粒反应产物。在一段操作时期之后，颗粒沉积在具有低流动速度的腔室区域中。通过设备的适当结构将获得稳定状态，在该稳定状态下，沉积物质的量与携带的颗粒材料量相平衡。
为了维修目的和用于偶尔去除腔室中的沉积物，腔室的在其下部的垂直圆柱形壁可以设有为足以使挖掘车辆通过的尺寸的可闭合入口。因此，进入开口的高度可以为大约2-3m且宽度为1.5-2.5m。
本实用新型还涉及一种用于处理含有酸性组分的废气流的方法，包括以下步骤：
使含有酸性组分的废气流进入喷雾干燥器吸收设备的腔室中，所述腔室具有垂直圆柱形壁；
使吸收剂料浆雾化到所述废气流中，以使液滴与废气的酸性组分之间进行化学反应，从而形成颗粒反应产物；和
将被处理的废气流和携带的颗粒反应产物从腔室中引导出来以用于过滤器中的另外处理，
其中，具有垂直圆柱形壁的腔室的底部基本上是水平的且气体不能透过。
根据所述方法接收初始形成的沉积物。在特定时间段之后，颗粒反应产物已经沉淀在底部的多个区域中，在该区域处，气体流动速度很低以用于携带悬浮在被处理的废气中的较大颗粒。沉淀的颗粒在设备使用期间形成沉积的内部图案。所述图案是动态的，即自调节，并且可以响应于变化的流型而改变。以低气体速度在底部区域中形成沉淀物会引起增加底部部分中具有高流动速度的区域。所述设备可以被构造成使得在腔室的下部中获得特定的气体速度。
所述积聚持续，直到建立稳定状态为止，即其中沉积的颗粒反应产物的量与悬浮在气体中的颗粒物质的量相平衡的情况。当基本上达到稳定状态时，从腔室输送全部量的颗粒反应产物以在例如过滤装置中进行进一步的处理。
附图说明
图1显示现有技术的SDA设备；
图2显示具有两个入口和单个出口的实施例；
图3显示具有分隔开180度的2个方形出口的实施例；
图4显示具有两个相邻的矩形出口的实施例中的流型；以及
图5显示具有其中已经沉积颗粒物质的两个相邻的矩形出口的实施例中的流型。
具体实施方式
避免发电厂和废物焚烧炉的有害发射物在论述中具有高优先级。本实用新型提供降低由包括煤的矿物燃料的燃烧产生高量颗粒的工厂的成本的选择。本实用新型还可以用于废料的焚烧或者生成工业废气的其它过程。这种废气可以来源于例如金属烧结厂、冶炼厂、炼焦炉、玻璃制造厂、炭黑厂等。
煤以各种形式存在，并且这些形式中的任何一种都可以用于提供本实用新型方法中使用的废气。在此使用的术语煤涵盖泥煤、褐煤(还称为褐炭)、次烟煤、烟煤、硬煤和石墨。
图1公开了根据现有技术的喷雾干燥吸收设备的示例。含有诸如SO2的酸性气体的废气以箭头向左进入腔室以及定位在腔室顶部的涡壳处。喷雾器布置在腔室的顶部部分的中心。喷雾器将吸收剂料浆喷射到要被处理的废气中。废气的液滴和酸性组分在显示为雾的区域中混合和反应。在反应同时蒸发液滴的溶剂，从而形成反应产物的固体颗粒。颗粒反应产物的一部分通过被处理的废气流携带且通过显示向右的出口由腔室执行。颗粒反应产物的另一部分沉积在腔室的锥形部分中。通过锥形部的顶点可以持续或间歇地从腔室回收沉积物。
图2示意性地显示根据本实用新型的设备的一个实施例的内部的横截面。腔室实质上是具有平坦底部和略凹的顶部的立式气缸。废气在两个点处进入腔室。第一进入点显示为顶部中的三角形，在该三角形处设置环形废气流开口。在未示出的开口中，导向叶片被定位成分散腔室中的烟气道气体。第二进入点是在腔室中向上喷射气体的扩散器。扩散器包括用于分散腔室中的废气的导向叶片。
在所述顶部的中心处设置喷雾器。喷雾器可以为喷嘴或旋转式喷雾器，由于能力和耐用性优选旋转式喷雾器。在一个SDA腔室中可以使用多于一个的旋转式喷雾器，例如三个或四个。类似地，在较大的工厂中可以使用多个喷嘴。喷雾器喷射能够与废气的酸性组分反应的吸收剂料浆。废气中的主要酸性组分是SO2，然而还可以存在其它酸性气体。吸收剂料浆主要是熟石灰，但是也可以为能够与酸性组分反应的任何吸收剂。在液滴废气混合的区域中获得联立反应和干燥。颗粒反应产物包括杂混有不同量的飞尘和未用完的石灰的各种亚硫酸钙盐。颗粒反应产物可以被废气携带或者根据局部气体速度来沉积。根据经验，大多数颗粒反应产物可以被假定为悬浮在废气中。腔室的内部表面上的沉积物可以形成可以沉淀在底部上的块。含有携带的颗粒反应产物的已处理废气通过显示到图左侧的出口离开腔室。所述出口连接到管道。在所述出口的上方，顶板可以定位在腔室的垂直圆柱形壁的内部表面处。顶板确保在出口上方滑下垂直壁的沉积物不会堵塞或遮拦出口。顶板为大致三角形形状以允许沉积物在出口两侧落下至底部。
图3显示具有定位成分开180度的两个出口的实施例。
初始执行的传统上构造的SDA腔室的CFD模拟已经显示出锥形部下部中的速度非常低，并且腔室的该部分在干燥和吸收过程中不重要。因此，锥形部的下部成为多余的。
基于实地观察限定用于确定沉积线的近似切削速度。该切削速度用于限定平底SDA腔室结构的各种结构的2CFD模拟中的沉积物。出口管的底部在模拟中位于平坦底部上方的大约1.2m处。
2个模拟研究以下情况：
定位成彼此靠近的2个矩形出口管H∶B＝1∶2(图4)；
定位成彼此靠近且在腔室的底部中形成图案(landscape)的沉积物积聚的2个矩形出口管H∶B＝1∶2(图5)。
所有的模拟都显示出口处以及平底结构中的下部容积的大部分中的速度明显高于预先限定的切削速度，即，仅预期到微小量增长的颗粒物质。
在与图4相比时，建立保留大量沉积物的底部的情况(图5)显示出接近该沉积水平的整体速度水平增加。在底部区域中预期的是与选择的切削速度相比相对较高的速度。在稳定状态模式下，腔室将自清洁和自调节到大的程度。相信由于速度在此将必然为低，所以沉积物的量将是合理的且沉积在入口管周围的区域处以及缸壁附近。靠近出口的速度非常高且颗粒物质和沉积物的积聚的风险假定为低。
由于酸性组分与吸收剂之间的反应以及同时的干燥主要发生在缸的上部中，因此预期到喷雾干燥吸收过程不受平坦底部结构的影响。

Claims (9)

1.一种喷雾干燥器吸收设备，所述喷雾干燥器吸收设备用于处理含有酸性组分的废气流，所述喷雾干燥器吸收设备包括： 
具有垂直圆柱形壁的腔室，所述腔室包括： 
入口，所述入口用于含有酸性组分的废气流； 
喷雾器，所述喷雾器用于将吸收剂料浆的液滴喷射到所述废气流中，以在所述液滴与所述废气的所述酸性组分之间进行化学反应，从而形成颗粒反应产物；和 
出口，所述出口用于被处理的废气和携带的颗粒反应产物， 
其中，具有垂直圆柱形壁的所述腔室的底部基本上是水平的且气体不能透过， 
用于被处理的废气的所述出口的最下部被定位在与所述底部相距所述圆柱形腔室壁的高度的至少3％的距离处，并且被定位在距离地面的距离的50％以下，以及 
所述腔室的底部没有出口。 
2.根据权利要求1所述的喷雾干燥器吸收设备，其中，用于被处理的废气的所述出口为矩形。 
3.根据权利要求1或2所述的喷雾干燥器吸收设备，其中，在最上部上方在所述垂直圆柱形壁的内部表面处的用于被处理的废气的所述出口包括顶板，所述顶板能够防止滑下所述壁的颗粒反应产物堵塞所述出口。 
4.根据权利要求1所述的喷雾干燥器吸收设备，其中，所述出口通过管连接到过滤器，所述过滤器用于从被处理的废气流中去除所述颗粒反应产物。 
5.根据权利要求1所述的喷雾干燥器吸收设备，其中，用于被处理的废气的两个或更多个出口布置在所述腔室中。 
6.根据权利要求1所述的喷雾干燥器吸收设备，其中，所述垂直圆柱形腔室的直径在10m与25m之间。 
7.根据权利要求1所述的喷雾干燥器吸收设备，其中，所述底部由水泥制备且所述腔室的所述圆柱形壁由金属制备，所述金属圆柱形壁安装到所述水泥底部。 
8.根据权利要求1所述的喷雾干燥器吸收设备，其中，所述腔室不设有用于去除沉淀的颗粒反应产物的一体形成装置。 
9.根据权利要求1所述的喷雾干燥器吸收设备，其中，所述腔室的在其下部处的所述垂直圆柱形壁设有能够闭合的入口。 
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