專利名稱：直排式煙氣逆流凈化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直排式煙氣逆流凈化排放的一體化處理方法，尤其涉及從煙氣中回收硫 氧化物的工藝，可適用于電力、冶金、環(huán)保和化工的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以煤或石油為燃料的鍋爐或發(fā)電廠，或者冶金廠燒結(jié)機(jī)排放大量煙道氣，經(jīng)過(guò)煙囪直接 排向大氣。排放煙囪高度在120 250m之間， 一般都采用鋼筋混泥土材料作為強(qiáng)度外殼。山 于煙氣中含有SOx、 NOx、 HC1和HF等酸性氣態(tài)物質(zhì)，尤其其中的S03氣體，使得煙氣表 現(xiàn)出酸露點(diǎn)腐蝕性。煙氣的酸露點(diǎn)隨煙氣中S03和水汽含量增加而增加， 一般在100 150。C 之間。為了確保煙氣排放過(guò)程中不出現(xiàn)酸露點(diǎn)腐蝕，從系統(tǒng)出口，即通常的引風(fēng)機(jī)出口的煙 氣溫度比露點(diǎn)高15 25。C。但是，為了安全和設(shè)計(jì)保守起見(jiàn)，煙囪內(nèi)壁都需要內(nèi)襯保溫，尤 其是防腐材料，在與煙氣接觸的最里層襯以耐酸膠泥，次里層襯以耐酸磚。
隨著環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，這些廠都需要安裝煙氣脫硫裝置，且主流的煙氣脫硫技術(shù)都 是含水漿液洗滌吸收的方法，或稱為濕法，脫硫劑是堿性物質(zhì)，比如石灰石，即碳酸鈣，氧 化鎂/碳酸鎂，氫氧化鈉/碳酸鈉，或者合成氨等，脫硫產(chǎn)品分別是石膏(二水硫酸鈣品體)， 七水硫酸鎂晶體，硫酸鈉或硫酸銨。這些方法的一個(gè)共同點(diǎn)都是，脫硫尾氣排放溫度低于酸 露點(diǎn)腐蝕溫度，而且接近煙氣水飽和的水露點(diǎn)溫度，在40 60。C之間，盡管在脫硫設(shè)備，通 常稱為脫硫塔中，S03的脫除效率也很高，但是由于S03遇水會(huì)形成酸霧，不可能100%去除， 脫硫后的尾氣含有硫酸霧，仍然表現(xiàn)出明顯的腐蝕性。
消除脫硫尾氣酸霧不能采用加熱的辦法，因?yàn)榱蛩岬姆悬c(diǎn)大于320°C，不可能消耗巨大 的能量將尾氣加熱到超過(guò)硫酸的沸點(diǎn)。
現(xiàn)有的方法是對(duì)原有煙囪進(jìn)一歩實(shí)施防腐蝕處理，比如在原有的耐酸膠泥層再內(nèi)襯防腐 材料，增強(qiáng)其防腐蝕能力。對(duì)于新建機(jī)組，增強(qiáng)性防腐使施工周期大大延長(zhǎng)，而且增強(qiáng)性防 腐使煙囪建設(shè)費(fèi)用增加，后續(xù)維護(hù)和防腐材料更新的難度也很大。對(duì)于老廠，如果對(duì)原有煙 囪進(jìn)行新的防腐處理，施工難度大，施工周期長(zhǎng)，更關(guān)鍵的是，這對(duì)機(jī)組或鍋爐或燒結(jié)機(jī)的 生產(chǎn)會(huì)造成較大影響，在實(shí)踐中缺乏應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種直排式煙氣逆流凈化處理方法，還公開(kāi)了使用該方法的新型直排式煙 氣逆流凈化排放一體化的凈化處理塔，尤其公開(kāi)了一種從煙氣中回收硫氧化物的吸收塔。該 方法使煙氣在凈化處理塔內(nèi)部與向下流動(dòng)的洗滌吸收液逆流向上，凈化煙氣最后直接從凈化 處理塔的直排煙囪排放，不再需要經(jīng)原來(lái)的煙囪排放。這樣，原來(lái)的煙囪不再需要進(jìn)行防腐 增強(qiáng)處理，甚至原來(lái)的煙囪被完全廢棄，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。該方法還通過(guò)并 聯(lián)的多級(jí)噴淋器使洗滌吸收液高度分散為細(xì)小液滴，提高了煙氣凈化效果，還通過(guò)兩級(jí)除沫 器高效去除凈化煙氣中的霧狀液體。
本發(fā)明的主要技術(shù)創(chuàng)新在于，煙氣逆流洗滌、除沫，然后直接從凈化處理塔頂設(shè)置的直 排煙囪排入大氣，使凈化后尾氣可以不經(jīng)過(guò)原煙囪排放。因此，本發(fā)明提到的直排煙囪，或 者直排煙筒，或者直排煙道，都是指直接連接在凈化處理塔頂?shù)臒煔獬隹诓⒅苯酉虼髿馀欧艃艋療煔獾臉?gòu)件，安裝該構(gòu)件的凈化處理塔可以直接排放凈化氣體，完全廢棄鍋爐、電廠或 者燒結(jié)機(jī)原來(lái)使用的煙囪。
本發(fā)明公開(kāi)的直排式煙氣逆流凈化處理方法主要包括如下工藝步驟
第一，煙氣進(jìn)入
含有S02 (含量一般在500-15000mg/Nm3)， S03 (含量一般在10-300 mg/Nm3)， NOx (含 量一般在100-1000 mg/Nm3)， HC1/HF (含量一般在10-100 mg/Nm3)，塵(含量一般在50-500 mg/Nm3)等污染物，且溫度為100-160。C的煙氣，稱為原煙氣，從煙氣進(jìn)口進(jìn)入凈化處理塔， 優(yōu)選采用鼓風(fēng)設(shè)備把未處理的煙氣送入凈化處理塔。
第二，噴淋洗滌吸收
煙氣進(jìn)入凈化處理塔后，向上流經(jīng)凈化處理塔內(nèi)設(shè)置的噴淋段，與從噴淋段的噴淋器噴 淋下來(lái)的洗滌吸收液霧滴逆流接觸，發(fā)生氣-液傳質(zhì)和液相中的化學(xué)反應(yīng)，吸收和脫出以上污 染物。在噴淋段，煙氣中的S02變?yōu)閬喠蛩猁}，S03變?yōu)榱蛩猁}，HC1變?yōu)槁然?，比如?化鈣，氯化銨，氯化鎂或氯化鈉等，由不同的方法而定。這些強(qiáng)酸性污染物的脫出效率可達(dá) 到95%。煙氣中的粉煤灰(塵)的脫出效率大于60%-90%。煙氣被洗滌吸收液冷激，溫度降 低到40-60°C。
第三，洗滌吸收液循環(huán)
洗滌吸收液為含有堿性脫硫劑、硫酸鹽及其結(jié)晶固體的漿狀水溶液，而且一般都是被硫 酸鹽飽和或過(guò)飽和的漿狀水溶液。洗滌吸收液在循環(huán)泵的作用下，在位于凈化處理塔下部的 鼓泡段和位于凈化處理塔的煙氣進(jìn)口之上的噴淋段之間實(shí)現(xiàn)洗滌吸收液在凈化處理塔內(nèi)外， 和上下的兩個(gè)循環(huán)。
第四，噴淋器并聯(lián)多層噴淋
對(duì)于機(jī)組或鍋爐容量大，或者煙氣中S02濃度高的情況，如果采用溶解度極低的鈣原料 (鈣法)或鎂原料(鎂法)，洗滌液流量將十分巨大，現(xiàn)有的泵技術(shù)難以滿足大流量的要求， 通常采用多臺(tái)循環(huán)泵并聯(lián)的方法。尤其是，每一臺(tái)循環(huán)泵都對(duì)應(yīng)一套洗滌液進(jìn)口和洗滌液噴 淋器。因此，這種情況下，煙氣必須經(jīng)過(guò)多級(jí)噴淋器，再進(jìn)入填料段。
第五，煙氣除沫
煙氣向上逆流經(jīng)過(guò)噴淋段后，繼續(xù)向上，進(jìn)入填料段，目的是除去從噴淋段帶來(lái)的液滴， 或稱液沫，除沫效率大于95%。填料段有兩層填料，每層填料上方都有一組噴水器，用以沖 洗除沫填料上粘附的固體，比如石膏，硫酸銨或硫酸鎂等，防止持續(xù)累積堵塞填料中的氣體 通道。連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，下層填料的噴水器運(yùn)行，停車時(shí)，必須運(yùn)行上層填料的噴水器一段 時(shí)間，優(yōu)選上、下層填料的噴水器同時(shí)運(yùn)行。
第六，直排煙氣
經(jīng)過(guò)填料段后的煙氣稱為凈化煙氣，通過(guò)凈化煙氣出口直接從直排煙閨排入大氣，不再 通過(guò)原煙囪排入大氣。 第七，氧化處理
從噴淋段下來(lái)的洗滌吸收液，直接進(jìn)入位于凈化處理塔下部的鼓泡段。在鼓泡段，氧化 空氣送風(fēng)設(shè)備通過(guò)空氣分布器向洗滌吸收液鼓入氧化空氣，設(shè)置在鼓泡段的側(cè)進(jìn)軸攪拌器持 續(xù)攪動(dòng)，促進(jìn)煙氣中物質(zhì)的化學(xué)、物理吸收效果，吸收液經(jīng)過(guò)空氣氧化后，亞硫酸鹽變?yōu)榱?酸鹽，并在過(guò)飽和情況下析出硫酸鹽晶體。鼓泡段還充當(dāng)了脫硫劑溶解槽的功能。 一般情況下，新鮮的脫硫劑比如粒度在250-325目以上的石灰石粉末漿液，氧化鎂/碳酸鎂漿液，或液 化氨/氣化氨/氨水，直接加到鼓泡段，與吸收液混合、溶解、稀釋。鼓泡段還充當(dāng)了吸收液循 環(huán)槽的作用，經(jīng)過(guò)脫硫塔外的循環(huán)泵不斷將含有脫硫劑的吸收液輸送到噴淋段，不斷吸收煙 氣中的污染物，尤其S02，再回到脫硫塔底部的鼓泡段。 第八，固體分離
從鼓泡段通過(guò)料漿排出泵必須不斷排出吸收液，使它包含的物質(zhì)進(jìn)入固化分離程序，例 如進(jìn)入后續(xù)的硫酸鹽固體分離和加工設(shè)備，以維持洗滌吸收液中硫酸鹽固體的含量。
山上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明的直排式煙氣凈化處理方法所使用的凈化處理塔，主要包
括了四個(gè)部分從下至上分別為鼓泡段、噴淋段、填料段和直排煙囪，使在凈化處理塔中脫 出煙氣中的污染物質(zhì)，尤其S02之后，凈化尾氣不經(jīng)過(guò)原來(lái)的煙囪排放，從而避免了現(xiàn)有技 術(shù)需要對(duì)煙囪增強(qiáng)防腐，進(jìn)而影響鍋爐、電力或冶金廠的正常生產(chǎn)的問(wèn)題。
具體而言，本發(fā)明公開(kāi)的直排式煙氣逆流凈化處理方法，優(yōu)選使用如下直排式煙氣逆流
凈化排放一體化凈化處理塔，該塔為圓筒形或方形，其創(chuàng)新性設(shè)計(jì)還包括
塔體；
較低標(biāo)高位置設(shè)置的，塔體上的原煙氣進(jìn)口，優(yōu)選設(shè)置在塔體總高度的1/3至2/3之間的 的原煙氣進(jìn)口；
較高標(biāo)高高度設(shè)置的，塔體上的凈化煙氣出口，優(yōu)選設(shè)置在塔體頂部的凈化煙氣出口； 設(shè)置在塔體中上部的位于塔體內(nèi)的噴淋段；
設(shè)置塔體上部的位于塔體內(nèi)的填料段，填料段用波紋狀塑料板片平行排列而成，片間距 20 50mm，填料的空隙率不小于90.0%，所選塑料為聚丙烯或者它與玻璃纖維的復(fù)合材料， 塑料板片的厚度介于1.5mm 5.0mm之間，優(yōu)選在2.0mm 4.0mm之間；
設(shè)置在塔體下部的位于塔體內(nèi)的鼓泡段；
尤其是，設(shè)置在凈化煙氣出口之上，并與煙氣出口直接相連接的直排煙囪，直排煙囪的 橫截面為圓形、橢圓形、方形，或者矩形。
此外，填料段中設(shè)置了至少一層填料，并且每層填料之上都布置有噴水器； 噴淋段中設(shè)置有氣體分布器，和至少一個(gè)洗滌吸收液噴淋器和液體壁流擋環(huán)； 鼓泡段中設(shè)置有了空氣分布器，和側(cè)進(jìn)軸攪拌器；
直排煙囪的橫截面積是噴淋段橫截面積的0.05 0.35倍，較好地是0.10-0.25倍，最好是 0.125~0.15倍；
直排煙圓的出氣口的橫截面積是塔體橫截面積的0.05-0.25倍； 直排煙囪的高度在10~70m之間，較好地在30~60m之間；
直排煙囪與煙氣出口采用法蘭方式連接，或者焊接方式連接，優(yōu)選采用法蘭方式連接。


圖1為直排式煙氣逆流凈化排放一體化凈化處理塔的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為直排式煙氣逆流凈化處理方法的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
參見(jiàn)圖l，本實(shí)用新型的煙氣凈化排放一體化凈化處理塔，為圓筒形或方形的塔，包括 塔體(1);設(shè)置在塔體(1)下部的位于塔體內(nèi)的鼓泡段(2)，鼓泡段(2)中設(shè)置有空氣分布器，和側(cè)進(jìn)軸攪拌器；設(shè)置在塔體(1)中部或者中下部的煙氣進(jìn)口 (3);設(shè)置在塔體
(1) 中上部的位于塔體內(nèi)的噴淋段(4)，噴淋段(4)中設(shè)置有氣體分布器，多級(jí)吸收液噴 淋器和液體壁流擋環(huán)；設(shè)置塔體(1)上部的位于塔體內(nèi)的填料段(5)，填料段(5)中設(shè)置 兩段填料，每段填料之上都布置有噴水器；設(shè)置在塔體(1)頂部的凈化煙氣出口 (6);設(shè)置 在凈化煙氣出口 (6)之上，并與煙氣出口 (6)直接相連接的直排煙囪(7)，直排煙囪(7) 的橫截面積是圓形，并且從其進(jìn)氣口到其排氣口，橫截面積不斷減小，與噴淋段(4)的橫截 面積的比例從0.25減小到0.125倍。直排煙囪(7)的出氣口的橫截面積是塔體橫截面積的 0.125倍。直排煙囪的高度是50米；直排煙囪(7)與煙氣出口 (6)采用法蘭方式連接。
實(shí)施例2
一種直排式逆流凈化處理含S02有害氣體的煙氣的方法，參見(jiàn)圖2，其具體工藝流程設(shè)
計(jì)如下
鼓風(fēng)設(shè)備(30)把含有S02 (含量為800mg/Nm3)，且溫度為130°C的原煙氣，從煙氣進(jìn) 口 (3)鼓入凈化排放一體化的凈化處理塔(10)。脫硫原料為液化合成氨，循環(huán)的洗滌吸收 液為含硫酸銨結(jié)晶固體的硫酸銨、氯化銨槳狀水溶液，并且該循環(huán)吸收液還含有從煙氣中洗 滌下來(lái)的粉煤灰。洗滌吸收液在循環(huán)泵(40)的作用下，在凈化處理塔(10)的鼓泡段(2)、 噴淋段(4)之間實(shí)現(xiàn)塔體(1)上下、塔體(I)內(nèi)外兩個(gè)循環(huán)。
煙氣進(jìn)入凈化處理塔(10)的塔體(1)后，向上流經(jīng)塔內(nèi)設(shè)置的噴淋段(4)。在噴淋段， 兩級(jí)洗滌液噴淋器持續(xù)噴淋(每一個(gè)洗滌液噴淋器都對(duì)應(yīng)各自的循環(huán)泵，對(duì)應(yīng)各自的洗滌液 進(jìn)口)，把煙氣中的S02變?yōu)閬喠蛩徜@。煙氣被洗滌吸收液冷激，溫度降低到50。C。
煙氣向上逆流經(jīng)過(guò)噴淋段(4)后，繼續(xù)向上，進(jìn)入填料段(5)。填料段(5)有兩層填 料，每層填料上方都有一組噴水器。煙氣凈化設(shè)備連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，下層填料的噴水器持續(xù) 運(yùn)行；停車時(shí)，上層填料的噴水器運(yùn)行3分鐘。噴水器的運(yùn)行方式和時(shí)間以塔下部的鼓泡段
(2) 的液位為基準(zhǔn)來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)液位低于設(shè)定液位時(shí)，開(kāi)啟噴水器，既沖洗除霧填料層，又向 吸收塔(10)補(bǔ)充工藝水。
經(jīng)過(guò)填料段(5)后的煙氣通過(guò)凈化煙氣出口 (6)直接從直排煙囪(7)排入大氣。從 噴淋段(4)下來(lái)的洗滌吸收液，直接進(jìn)入位于凈化處理塔(10)下部的鼓泡段(2)。在鼓泡 段(2),氧化空氣送風(fēng)設(shè)備(20)通過(guò)空氣分布器向吸收液鼓入氧化空氣，設(shè)置在鼓泡段(2) 的側(cè)進(jìn)軸攪拌器持續(xù)攪動(dòng)，促進(jìn)煙氣中物質(zhì)的化學(xué)、物理吸收效果，吸收液經(jīng)過(guò)空氣氧化后， 亞硫酸銨變?yōu)榱蛩徜@，并在過(guò)飽和情況下析出硫酸銨晶體。硫酸銨固體產(chǎn)品被料漿排出泵(50) 送入固液分離、千燥和包裝設(shè)備(60)，得到硫酸銨固體產(chǎn)品，同時(shí)分離出固體后剩余的液體， 為含有硫酸銨的過(guò)飽和溶液，稱為母液，回流到凈化處理塔(10)下部的鼓泡段(2)，進(jìn)一 歩被新吸收和氧化得到的硫酸銨過(guò)飽和，并再結(jié)晶為固體硫酸銨。
脫硫原料，液氨，從位于凈化處理塔(10)下部的鼓泡段(2)的塔體(1)上的脫硫原 料進(jìn)口直接進(jìn)入凈化處理塔(10)，以確?？梢赃B續(xù)吸收煙氣中的酸性氣體，包括硫氧化物， 鹵化氫，氧化氮等，尤其S02，最后得到相應(yīng)的銨鹽。
權(quán)利要求
1. 一種直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，原煙氣在煙氣凈化處理塔內(nèi)相對(duì)于噴淋而下的洗滌吸收液逆流向上，凈化后的煙氣從配屬所述煙氣凈化處理塔體的直排煙囪排入大氣。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所述原煙氣從所 述煙氣凈化處理塔體上設(shè)置的煙氣進(jìn)口進(jìn)入所述煙氣凈化處理塔，并且所述煙氣進(jìn)口位于所 述塔體總高度的1/3~2/3之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所述凈化后的煙 氣從所述煙氣凈化處理塔體的頂部設(shè)置的凈化煙氣出口進(jìn)入所述直排煙囪。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所述直排煙囪的 排氣口橫截面積是所述煙氣凈化處理塔體橫截面積的0.05-0.25倍。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所述直排煙囪的 高度在10 70m之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所述直排煙囪的 橫截面為圓形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所 述煙氣凈化處理塔體上的原煙氣進(jìn)口和凈化煙氣出口之間設(shè)置有洗滌吸收液噴淋段，并且所 述洗滌吸收液噴淋段設(shè)置有至少一個(gè)噴淋器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所 述煙氣凈化處理塔體上的原煙氣進(jìn)口和凈化煙氣出口之間設(shè)置有填料段，并且所述填料段中 至少設(shè)置有一層填料，每層填料之上各自設(shè)置有噴水器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所述填料段設(shè)置 在所述洗滌吸收液噴淋段的上方。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的直排式煙氣逆流凈化處理方法，其特征在于，所述填料段由 波紋狀塑料板片平行排列而成，片間距20 50mm，所選塑料為聚丙烯或者它與玻璃纖維的復(fù) 合材料，塑料板片的厚度介于1.5mm 5.0mm之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種直排式煙氣逆流凈化處理方法。原煙氣從煙氣進(jìn)口進(jìn)入凈化處理設(shè)備，向上流經(jīng)噴淋段，與從噴淋器噴淋下來(lái)的洗滌吸收液逆流接觸，發(fā)生氣-液傳質(zhì)和液相中的化學(xué)反應(yīng)，脫出各種污染物。煙氣繼續(xù)從噴淋段向上進(jìn)入填料段，除去從噴淋段帶來(lái)的液滴，經(jīng)過(guò)填料段后的凈化煙氣從凈化設(shè)備頂部設(shè)置的煙氣出口進(jìn)入直排煙囪，從該直排煙囪直接排入大氣。該發(fā)明使凈化設(shè)備中脫出煙氣中的污染物，尤其SO₂之后直接從直排煙囪(7)排放，不再經(jīng)原煙囪排放。它避免了現(xiàn)有技術(shù)需對(duì)原煙囪增強(qiáng)防腐的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B01D47/06GK101279195SQ200810038050
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者婁愛(ài)娟 申請(qǐng)人:婁愛(ài)娟