專利名稱：工業(yè)煙氣綜合凈化和除塵的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種工業(yè)煙氣綜合凈化和除塵的方法及設備，它可以消除由燃煤鍋爐以及其它一切燃煤裝置放出的煙氣中的化學污染物(如氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物)和煙塵。
目前，國內用于燃燒燃料品種大都是采用煤，而國外也正由重油改變?yōu)槊鹤魅剂?，這是由于重油供應緊張，為減少對石油的依賴性而代之以煤。但是作為燃料，和石油燃料相比，煤具有較差的可燃性，而且氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物以及未燃燒的物質很容易進入燃煤鍋爐的煙煙道中，盡管國內多年以來對煙道氣中的煙氣一直采取了除塵措施，具有代表性的是旋風或水冷旋風加布袋兩級除塵系統(tǒng)，但對化學污染物多數是采取加高煙筒擴散的辦法。近年來環(huán)境污染的問題越來越嚴重，要求減少工業(yè)煙氣對環(huán)境污染的呼聲也越來越高，對防止大氣污染的條例更為嚴格，因而從煙道氣中消除氣態(tài)化學污染物已變得至關重要。根據已發(fā)表的文獻介紹，國外對這方面的工作很重視，作了不少工作，但它們的煙氣脫硫技術、脫氮技術、除塵，一般都是各自分開的單一系統(tǒng)。如八十年代美國JOY公司與丹麥NiroAtomizeer公司共同開發(fā)的噴霧干燥法，國外多稱JOY/Niro法。這種方法應用于煙氣脫硫，它采用石乳作為吸收液使之霧化，在噴霧干燥器內完成，也可以用堿、氨作為吸收液。其第二級用布袋除塵器除去煙氣中的煙氣和脫硫后的固體產物。見

圖1。從圖中看出這套裝置的脫硫與除塵是分開的。這樣，在一個鍋爐或窯爐上就需要多套凈化裝置，各套凈化裝置在運行中互相影響干擾，阻力損失很大，能耗高，設備宏大復雜，投資大。
本發(fā)明的目的是針對上述現有技術存在的問題，旨在提供一種集除塵、脫硫、脫氮、脫炭氧化物于一體的工業(yè)煙氣綜合凈化和除塵的方法及設備，這一方法的確能提高除塵和凈化的效率，降低系統(tǒng)阻力，具有多種凈化功能，投資少，能耗低，解決了現有技術中的不足。
為了滿足上述目的，本發(fā)明采用如下工藝流程
在一級凈化塔和二級凈化器內可同時對煙氣進行除塵和對化學污染物進行凈化。其中，一級凈化塔由下列幾部分組成，一個垂直安裝的園筒形或園錐形塔體，在塔體下面裝有一個集灰斗，煙氣進口位于塔體上部的側面，塔體內上部空間裝有堿水噴咀和旋轉裝置，旋轉裝置位于塔體的軸線位置，堿水噴咀位于旋轉裝置的上部。在塔體內旋轉裝置下部裝有一元錐形內膽，煙氣出口位于內膽下部一側。旋轉裝置是旋轉風扇是由位于塔體頂部的電機通過轉軸帶動，轉軸外面套有一水冷夾層護套。二級凈化器主要由殼體、堿水槽、汽水分離器、進氣導流管和S型噴口組成，其中，進汽導流管的一端與煙氣進口相通，進汽導流管的一側是敞開的，并浸沒在堿水溶液中，汽水分離器位于進汽導流管外堿水液面上部，煙氣出口位于殼體頂部，堿水槽底部裝有閥門。
本發(fā)明的原理是這樣的，高溫氣通過耐火煙管進入一級凈化塔后，與噴咀噴出的霧狀堿液相遇，煙氣中的煙塵被濕潤，顆粒粘附水滴，加上碰撞變粗，使其流速下降，當它通過凈化塔內高速旋轉的旋轉風扇葉片時，受到機械離心力作用，使固體顆粒從煙氣中分離出來。由于凈化塔中塔體與內膽之間煙氣流速特低，而使這部分煙塵沉降到下方集灰斗內并排出塔外。與此同時煙氣中的多種化學污染物與堿液發(fā)生化學反應變成固體或液體隨煙塵從集灰斗排出，其化學反應式如下與燒堿溶液(NaOH)的反應與純堿溶液(Na2CO3)的反應高溫煙氣遇水霧發(fā)生熱交換，使水汽化吸熱面使煙氣降溫。堿加入量根據煙氣量，煙氣成份和化學反應式計算求得，噴水量按煙量和煙氣溫度進行熱平衡計算求得，按計算結果適當加系數，兩相結合配成堿吸收液，噴咀噴出的堿液通過流量計加以控制調整，使其達到即凈化煙氣又不產生廢水。
煙氣從第一級凈化塔凈化后進入第二級自激式凈化器，以20～30m/S的速度通過凈化器內被堿水淹沒的S型噴口，激起細微堿霧與煙氣充分混合，從而使煙塵和化學污染物再次得到除塵和凈化，溫度也進一步降低，其反應原理與上相同。所分離出來的細微煙塵和其它生成物在堿液中沉集于錐斗下部被定期以污泥形式排出。凈化器內需保持一定水位，由外部定期補充堿液從而使內部堿液不至變成糊狀液體。煙氣在凈化器內上升，經汽水分離器從凈化器上部的出口排出，不帶水的煙氣經引風機從煙筒排出。
從上述分析可以看出，本發(fā)明突破了除塵、脫硫、脫氮分離的范例，既非濕式也非干式，而是介于二者之間的半濕式堿性凈化系統(tǒng)，它集脫硫、脫氮、脫碳氧化物和除塵于一體，投資少，能耗低，大大降低了系統(tǒng)阻力，即可消除工業(yè)煙氣中的SO2、NOX、CO、F總化學污染物，又可除塵。經對在沖天爐上使用情況進行測試，其結果見下表
測試項目 凈化前濃度 凈化后濃度 凈化效率煙塵 2149.5mg/M397.2mg/M395.5%SO28.58mg/M32.01mg/M376.57%NOX4.409mg/M30 近100%CO 925mg/M30 近100%F總- 0.3649mg/M3-溫度 290℃ 30～50℃說明凈化前煙氣各種成份是由沖天爐加料門上方測得的，若在煙管內側濃度肯定要高些，因為加料門面積比煙道面積大得多，關于氟化物(F總)凈化前濃度未測，但據有關資料介紹，沖天爐煙氣氟化物含量在50mg/M3左右。NOX是氮氧化物的總稱。
本套設備維護操作簡便，由于降低了煙氣的酸度，減少了鋼材的腐蝕性，特別是一級凈化塔，若不噴霧可作除塵器用，效率與一般旋風除塵器相當，最大優(yōu)點是幾乎沒有阻力損失。
圖1是美國、丹麥JOY/Niro噴霧干燥法系統(tǒng)圖。
圖2是本發(fā)明系統(tǒng)圖。
圖3是圖2中1-1剖視圖。
圖4是一級凈化塔結構圖。
圖5是水冷夾層護套24的結構圖。
從上述附圖中可以看出，在堿水箱1中濃度為1～3%(重量)的鈉堿化合物溶液(尤以NaOH和Na2CO3溶液最佳)，通過流量計2、噴霧器4和噴咀22進入一級凈化塔5，在一級凈化塔內，煙氣以16～18m/S的速度，290～800℃的溫度從煙氣進口3切向進入一級凈化塔5的頂部，噴咀22向煙氣噴射堿霧，對煙氣進行凈化處理，凈化處理后的煙氣在風扇27的作用下在塔體31內作旋轉運動，煙塵和顆粒在離心力的作用下被拋向塔體31的邊緣，降落到集灰斗30內，干凈的煙氣從內膽28內徑煙氣出口29排出。風扇27由位于塔體31頂上的電機19通過軸20帶動的，在軸20外面套有一水冷夾層護套24，它由支承26支承，進水管25與水冷夾層護套下部相接，排水管21與水冷夾層護套上部相接，通過熱水回路排出。噴咀22向煙氣噴堿霧量根據煙氣成份，溫度、煙氣量核算，并在運行中調整至凈化塔出渣口不流水為宜。經一級凈化塔凈化的煙氣從二級凈化器7的煙氣進口14處進入二級凈化器中的導流管內，又從導流管敞開的一側進入堿液17中，然后從被鈉堿化合物溶液淹沒的S型噴口16噴出，產生堿霧，該堿霧對煙氣中的化學污染物和煙塵進行進一步的凈化和除塵，塵顆從堿液中下沉，經閥門18排出，二級凈化后的煙氣上升經氣水分離器15分離，被引風機9抽出從煙筒11排入大氣。8為二級凈化器補充堿液供給箱，補充堿液濃度為1～1.5%(重量)。
權利要求
1.一種利用鈉堿化合物溶液對工業(yè)煙氣中的化學污染物和煙塵進行綜合凈化和除塵的方法，其特征在于該方法的凈化和除塵是同時完成的，它采用二級凈化和除塵工藝，第一級在凈化塔內向煙氣中噴鈉堿化合物溶液，對煙氣中的化學污染物進行凈化，同時凈化塔內的旋轉裝置對煙氣除塵，第二級在凈化器內，使煙氣通過被鈉堿化合物溶液淹沒的噴口，產生堿霧，該堿霧對煙氣中的化學污染物和煙塵進行進一步的凈化和除塵。
2.按照權利要求1所述的第一級凈化塔，其特征在于凈化塔包括下列幾部分組成一個垂直安裝的園筒形或園錐形塔體;一個集灰斗位于塔體的下部;煙氣進口位于塔體上部側面切向;堿水噴嘴和旋轉裝置位于塔體內上部空間;堿水噴嘴位于旋轉裝置的上部;旋轉裝置位于塔體內的軸線位置;在塔體內旋轉裝置下部有一園錐形內膽;煙氣出口位于園錐形內膽內下部一側，并穿到塔體外。
3.按照權利要求2所述的凈化塔，其特征在于旋轉裝置是一旋轉風扇，它由位于塔體頂部的電機通過轉軸帶動，轉軸外面套有水冷夾層護套。
4.按照權利要求1所述的第二級凈化器，其特征在于該凈化器由殼體、堿水槽、汽水分離器、進汽導流管和S型噴口組成，其中進汽導流管的一端與煙氣進口相通，進汽導流管的一側是敞開的，并浸沒在堿水溶液中，汽水分離器位于進汽導流管外堿水液面上部，煙氣出口位于殼體頂部，堿水槽底部裝有閥門。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于第一級在凈化塔內通過噴嘴向煙氣中噴射堿水的濃度為1～3%(重量%)，第二級向凈化器內補充堿水濃度為1～1.5%(重量%)。
6.按照權利要求1或5所述的方法，其特征在于第一級凈化和第二級凈化所用的鈉堿化合物溶液最好采用NaOH溶液和Na2CO3溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用鈉堿化合物溶液對工業(yè)煙氣進行綜合凈化和除塵的方法及設備。該方法采用兩級凈化和除塵工藝，它的凈化和除塵是同時完成的，本發(fā)明集脫硫、脫氮、脫碳氧化物和除塵于一體，投資少、能耗低、大大降低了系統(tǒng)阻力。本發(fā)明可消除由燃煤鍋爐以及其它一切燃煤裝置放出的煙氣中的化學污染物和煙塵。
文檔編號B01D53/34GK1049616SQ8910651
公開日1991年3月6日 申請日期1989年8月19日 優(yōu)先權日1989年8月19日
發(fā)明者蒲順志 申請人:武漢汽輪發(fā)電機廠