專利名稱：利用煙氣煙塵消除鋯硅酸鹽堿性廢水的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及處 理鋯硅酸鹽堿性廢水的方法和設備，特別是涉及一種利用煙氣煙塵 消除鋯硅酸鹽堿性廢水的方法和設備。
背景技術：
鋯及其化合物在國防、民品中應用越來越廣，特別是在結構陶瓷和功能陶瓷方面， 涉及到機械、電子、能源等領域。氧氯化鋯(氧化鋯)的生產(chǎn)工藝，一酸一堿法是國內外普遍采用的方法，沸騰氯化 法是國際上較為先進的鋯英石分解方法。氧氯化鋯(氧化鋯)產(chǎn)品在鎳氫動力電池負極材 料(貯氫材料AB2)、燃料電池(特別是高溫固體氧化物燃料電池)、電池隔膜紙中的應用前 景十分廣泛。鋯及其化合物在國內的發(fā)展不是很快，但是，其產(chǎn)生的鋯硅酸鹽堿性廢水卻給 環(huán)保帶來不少難題。生產(chǎn)氧氯化鋯后產(chǎn)生的強堿性(PH = 12-13)廢水中含有較多鋯硅酸鹽等。目前 的處理工藝很簡單經(jīng)調節(jié)池后，進入絮凝池沉淀，再進入斜管沉淀池。但從高硅酸鹽堿性廢 水處理初步出來里的出水懸浮物較多水體仍然發(fā)白，在絮凝池出現(xiàn)的礬花小而難以沉降， 在做絮凝沉淀的時候原水PH值調節(jié)到9以下時在不加任何其它藥劑的情況下就形成了類 似膠狀物(此膠狀物應是原硅酸，直接沉降不了，再加PAC、PAM基本沉降不下來；或形成膠 狀物后先大力攪拌后稀釋再加PAC、PAM效果還是很差。)目前實驗室傳出的各類實驗信息， 也對其堿性難以做到既簡便易行，又適合工業(yè)化規(guī)模操作的處理方案。與此同時，隨著工業(yè)化水平的提高，能源的消耗也急劇上升。在我國的能源結構中 煤占有重要的比例。煤燃燒時會產(chǎn)生大量的煙塵和二氧化硫等污染環(huán)境的物質。二氧化硫 是造成酸雨的罪魁禍首。因此，國家有關法規(guī)對煙塵和二氧化硫的排放水平的控制越來越 嚴格，如最近全國人大對1987年制定的《大氣污染防治法》進行了修改，修改后的法律強調 洗煤、使用清潔燃料、熱電聯(lián)供等，同時迫切需要對燃燒后的煙氣進行后處理，使之滿足有 關法規(guī)規(guī)定的排放標準。富含酸性氧化生物，如二氧化二硫，三氧化氮等的煙塵排到大氣中 遇到水汽生成硫酸，亞硫酸，硝酸，形成酸雨，危害極大。含酸廢水和含堿廢水是兩種典型的工業(yè)廢水，酸性廢水有的含無機酸(如硫酸、 硝酸、鹽酸等)，有的含有機酸(如醋酸、甲酸、檸檬酸等)。堿性廢水中含有堿性物質，如苛 性鈉、碳酸鈉、硫化鈉、氨類等。當廢水中酸的質量分數(shù)大于3% 時，稱為廢酸液，當廢水中堿的質量分數(shù)大 于-3%時，稱為廢堿液。當廢水中酸的質量分數(shù)小于3% -5%或堿的質量分數(shù)小于 1% 時稱為酸性廢水和堿性廢水。酸堿廢水可按PH值分為以下幾類強酸性廢水PH < 4. 5，弱酸性廢水PH = 4. 5-6. 5中性廢水PH = 6. 5-8. 5弱堿性廢水PH = 8. 5-10. 0，強堿性廢水PH > 10. O0綜上所述，兩類廢水在目前普遍應用的處理方案中都需要投入專項資金，大量的 技術力量，這無疑給企業(yè)帶來嚴峻的考驗，

發(fā)明內容
以上提 到的產(chǎn)生強堿廢水和酸性廢氣的兩類工業(yè)廢棄物是當前面臨的環(huán)保難題， 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種利用酸性的煙氣煙塵消除鋯硅酸鹽堿性廢水的方 法和設備，以廢水處理廢物，節(jié)約了大量資金和人力，極為有效解決了兩類廢料的強酸和強 堿性對環(huán)境的污染，特別是針對性的解決了鋯硅酸鹽的廢水處理問題。本發(fā)明提供的除塵脫硫設備，它不僅具有很高的除塵脫硫率，使經(jīng)處理后排放的 煙氣能滿足有關法規(guī)的要求，又針對性的解決了鋯硅酸鹽溶液的強堿性。使其趨于中性，而 且具有安裝方便、價格低廉并無需額外占用寶貴的空間的優(yōu)點。本發(fā)明提供一種旋流式濕式脫硫器，這種旋流式濕式脫硫器是在常規(guī)的水膜除塵 器的腔體上方同心地固定由圓筒狀的篩網(wǎng)筒以及安裝在該篩網(wǎng)筒上方的噴淋器3共同組 成的旋流滌氣器。本設計的原理是將煙氣排到濕式脫硫器的煙氣進口 8中，專用管道把高 硅酸鹽堿性廢水輸入到濕式脫硫器的環(huán)管4和6中，實施中和過程。噴淋器3的結構分 別設置在所述腔體中部和上部的噴淋裝置，各層噴淋裝置均為三排，各排有兩個噴嘴組成， 噴口直徑1. 5毫米；或者噴淋器3是與篩網(wǎng)筒7具有相同直徑且同心安裝的環(huán)管，環(huán)管沿 沿圓周均勻安裝四個進液管11，且環(huán)管下側具有許多噴嘴。煙氣中二氧化硫的平均濃度為 150mg/m3,由于煙塵顆粒的大小僅為0. 8 μ m 5 μ m，這些顆粒懸浮在脫硫器中形成了煙霧， 而由噴嘴噴射的鋯硅酸鹽堿性廢水的顆粒大小為3 μ m 5 μ m，當煙塵顆粒小于高硅酸鹽 堿性廢水噴霧顆粒大小時，煙塵顆粒包圍在高硅酸鹽堿性廢水噴霧顆粒四周，當煙塵顆粒 等于高硅酸鹽堿性廢水顆粒大小時，噴霧顆粒與高硅酸鹽堿性廢水顆粒一對一粘附結合， 當煙塵顆粒大于高硅酸鹽堿性廢水顆粒大小時煙塵顆粒高硅酸鹽堿性廢水噴霧顆粒包圍 在煙塵顆粒包圍在，從而使附有煙塵顆粒的高硅酸鹽堿性廢水一塊下沉到循環(huán)水池中去， 由于在首次噴射的高硅酸鹽堿性廢水中僅是每個霧滴的外層粘附有煙塵的顆粒發(fā)生化學 作用，而煙塵顆粒內部沒有發(fā)生化學和粘附現(xiàn)象，從而下降到循環(huán)水池中的兩種廢料仍有 繼續(xù)發(fā)生粘附作用和化學作用的可能。我們的設計中就是考慮到這個現(xiàn)象因而進行多次循 環(huán)噴射，并在煙氣出口處還裝有集液滴器使排到脫硫器外的煙氣中不含水分。(如附圖1所 示)°固定在水膜除塵器腔體中的篩網(wǎng)筒是將一定孔徑、一定寬度和長度的篩網(wǎng)同心地 多層纏卷成圓筒狀并在其底部配上一定孔徑的多層圓形篩網(wǎng)構成的。構成側面的篩網(wǎng)的長 度和寬度由鍋爐的煙氣排放量而定，一般它的長度應能使最終篩網(wǎng)筒的側面層數(shù)約為5-30 層，最好為12-20層，圓筒體外徑最好是腔體內徑的約0. 7-0. 8，它的寬度(即篩網(wǎng)筒的高 度)約占整個水膜除塵器高度的1/4-1/2，最好為1/3左右。高度太大，將減小下面的除塵 空間，使富塵埃的煙氣進入篩網(wǎng)筒，造成堵塞，并且下面的除塵空間也具有一定的脫硫即中 和效應，過分地減小該空間同樣會降低脫硫效果；高度太小會減小與煙氣的接觸面積，從而 降低除硫效果。構成篩網(wǎng)筒側面和底面的篩網(wǎng)可分別用任何耐高溫、耐腐蝕的材料(如不銹鋼) 制成。它們的孔徑可以相同或不同，一般分別為3. 6mm。如果孔徑太小，則煙氣中的塵埃會 堵塞網(wǎng)孔，如果孔徑太大，則煙氣穿過該篩網(wǎng)筒的速度加快，除硫效果會下降。構成篩網(wǎng)筒側面和底面的篩網(wǎng)可分別用一定直徑的網(wǎng)絲制成。網(wǎng)絲直徑的選擇主要考慮制造成本和耐腐蝕性因素。直徑越大，篩網(wǎng)的價格越高，旋流滌氣器的制造成 本也就越高；直徑太小，由于腐蝕而會縮短旋流滌氣器的使用壽命。網(wǎng)絲的直徑一般為 0. 5-1. 5mm。在篩 網(wǎng)筒的下面放有由耐高溫、耐腐蝕材料(如不銹鋼)制成的支架，篩網(wǎng)筒放在 該支架的上面，并用穩(wěn)定架將篩網(wǎng)筒的側面固定在除塵器腔體的內壁上。所述支架的另一 端置于除塵器腔體的底部并用穩(wěn)定架將其固定在除塵器腔體的內壁上。該支架的高度取決 于水膜除塵器本身的高度。支架太高，旋流滌氣器的底部位置(即篩網(wǎng)筒的安裝高度)就 會升高，造成篩網(wǎng)筒的高度下降，從而降低除硫效率，支架太低會減小除塵空間。在本發(fā)明除塵脫硫設備中的旋流滌氣器還包括位于篩網(wǎng)筒上方的噴淋器3。本發(fā) 明專利的噴淋器可以是能將鋯硅酸鹽堿性廢水噴向篩網(wǎng)筒的，在本除塵脫硫設備中還在位 于煙氣出口處安裝了集液滴器5。該集液滴器5可由多層(通常是4-5層)耐高溫、耐腐蝕 材料(如不銹鋼)制成的篩網(wǎng)組成。所述篩網(wǎng)的孔徑通常為0.5-6mm。目的是，進一步減低 脫硫后的廢煙氣中水的成分，以免水汽再和煙氣中的殘余酸性顆粒發(fā)生反應形成酸雨，排 到大氣中。使用時，煙氣由水膜除塵器下部煙氣進口 8沿切線方向進入本發(fā)明的除塵脫硫設 備，煙氣在腔體內旋轉上升。在離心力的作用下，塵粒被甩到腔體壁上而被鋯硅酸鹽堿性廢 水液膜粘附并發(fā)生化學作用，正因為從鋯硅酸鹽堿性廢水從原生產(chǎn)廠處理初步出來的出水 懸浮物較多，形成了類似膠狀物的堿性廢液，其膠體性質順便提一下空氣μ = 17. 9 X ICT6Pa · s，ν = 14. 8Χ l(T6m/s水μ = 1. OlXliT3Pa · s，ν = 1. 01Xl(T6m/s鋯硅酸鹽堿性廢水μ = 1. 33Pa · s, ν = 1. 19 X ΙΟ、/s綜上所述，鋯硅酸鹽堿性廢水作為處理煙氣的介質，其中的水，及其鋯硅酸鹽溶液 具有一定的膠體粘附作用，粘附的作用能使煙塵中的酸性氧化物和鋯硅酸鹽延長并更徹底 的發(fā)生化學作用均起到積極的作用。也是本發(fā)明中設計有篩網(wǎng)的原因所在。細微塵粒和二氧化硫隨煙氣一起進人旋流滌氣器。滌氣器內裝有一層層的篩網(wǎng)， 氣體從篩網(wǎng)筒的側面進入篩網(wǎng)筒，篩網(wǎng)筒上方設有噴淋器。噴淋器噴出的鋯硅酸鹽堿性廢 水的霧化部分和酸堿性顆粒反應以外，還有一部分形成水流，灑在篩網(wǎng)上形成均勻的液泡。 在氣流的作用下，篩網(wǎng)上的液泡呈“沸騰狀”，并有大量的氣泡形成，并隨之破裂，伴有少量 的液體形成液滴。由于篩網(wǎng)的捕集過程是網(wǎng)絲、液膜、液滴的聯(lián)合作用，所以對細小顆粒和 氣態(tài)污染物具有較高的捕集能力。另外，由于氣體全部穿過液膜，所以在網(wǎng)絲面上氣-液接 觸相當充分。和堿性廢液發(fā)生中和反應，綜上所述，氣體中的塵粒和二氧化硫的絕大部分在 噴淋器區(qū)域和鋯硅酸鹽霧氣發(fā)生了中和反應，另一部分在網(wǎng)絲面上和鋯硅酸鹽溶液發(fā)生了 中和反應最后由廢水出口 9排出。在旋流滌氣器經(jīng)處理的煙氣進入集液滴器中的旋流板除 霧器(一種成角度放置的不銹鋼板，圖中未表示)，使煙氣-水分分離，經(jīng)水分分離后的煙 氣上升至集液滴器中的多層篩網(wǎng)，進一步除去水分。凈化后的煙氣從上部進入煙 ，排人大 氣。


圖1是本發(fā)明旋流式濕式脫硫器的剖面圖2是本發(fā)明旋流式濕式脫硫器沿B-B線的橫截面圖；圖3是本發(fā)明旋流式濕式脫硫器沿A-A線的橫截面圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明 專利的較好實例進行進一步的說明。如圖1所示，煙氣由煙氣進口 8進入水膜除塵器，在腔體內旋轉上升，較大的塵粒 被甩到內腔壁上和鋯硅酸鹽堿性廢水發(fā)生化學作用。從廢水出口9排出。細微塵粒和二氧 化硫隨煙氣一起進入由支架1和穩(wěn)定架2固定的與腔體同心的篩網(wǎng)簡7中。篩網(wǎng)筒7內裝 有一層層的篩網(wǎng)，氣體從篩網(wǎng)筒7的側面進人篩網(wǎng)筒，篩網(wǎng)筒7的上方設有帶環(huán)管4和6的 噴淋器3 (見附圖3)。所述噴淋器3是與篩網(wǎng)筒具有相同直徑且同心安裝的環(huán)管，環(huán)管的下 部具有許多噴液口。通過四個進液管U (見圖3)向噴淋器3提供鋯硅酸鹽堿性廢水，使各 個噴液口噴出的鋯硅酸鹽堿性廢水具有均勻的壓力。噴淋器3噴出的鋯硅酸鹽堿性廢水流 在篩網(wǎng)上形成均勻的液泡。在氣流的作用下，篩網(wǎng)上的液泡呈“沸騰狀”，并有大量的氣泡形 成，并隨之破裂，伴有少量的鋯硅酸鹽堿性廢水形成液滴。氣體中的塵粒和二氧化硫被液膜 吸收反應后由腔底的中和后的高硅酸鹽堿性廢水出口排出。在旋流滌氣器上方裝有集液滴 器5，集液滴器過濾經(jīng)處理的氣體中所含的水分，使氣-水分離，凈化后的煙氣從上部的煙 氣出口 10進入煙囪，排入大氣。實施例1旋流滌氣器在鍋爐上的試驗在標準工況下在水膜除塵器煙氣進氣口處和在使用旋流滌氣器的水膜除塵器煙 氣出口處，使用美國制Thermo Model 40 二氧化硫分析儀分別測定二氧化硫濃度。用兩種 不同濃度的硅酸鹽堿性廢水進行試驗，結果如表1所示表 權利要求
1.一種利用酸性煙氣消除鋯硅酸鹽堿性廢水的設備，采用濕式脫硫器，其特征在于，所 述濕式脫硫器為一旋流滌氣器，包括在水膜除塵器的腔體上方同心設置的篩網(wǎng)筒(7)和安 裝在該篩網(wǎng)筒上方的噴淋器(3)，所述篩網(wǎng)筒(7)放置在一支架(1)上，支架(1)的另一端 位于所述水膜除塵器腔體的底部，所述篩網(wǎng)筒(7)和支架(1)均由穩(wěn)定架(2)固定在腔體 的內壁上。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述噴淋器(3)包括分別設置在所述水膜除 塵器腔體的中部和上部的兩層噴淋裝置，每層噴淋裝置有三排，每排由兩個噴嘴組成。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述噴淋器(3)是與篩網(wǎng)筒(7)具有相同直 徑且同心安裝的環(huán)管，環(huán)管沿沿圓周均勻安裝四個進液管(11)，且環(huán)管下側具有許多噴嘴。
4.如權利要求1-3任一所述的設備，其特征在于，所述篩網(wǎng)筒(7)是將一定孔徑、一定 寬度和長度的篩網(wǎng)同心多層纏卷成圓筒狀并在其底部配上一定孔徑的多層圓形篩網(wǎng)構成 的。
5.如權利要求4所述的設備，其特征在于，所述篩網(wǎng)筒(7)側面的層數(shù)為5-30層，其外 徑為所述水膜除塵器腔體內徑的0. 7-0. 8，其高度為所述水膜除塵器高度的1/4-1/2。
6.如權利要求5所述的設備，其特征在于，構成所述篩網(wǎng)筒(7)側面和底面的篩網(wǎng)均采 用耐高溫耐腐蝕材料，孔徑為3. 6毫米。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于，構成所述篩網(wǎng)筒(7)側面和底面的篩網(wǎng)均采 用直徑0. 5-1. 5毫米的網(wǎng)絲制成。
8.如權利要求1-3任一所述的設備，其特征在于，所述濕式脫硫器上方的煙氣出口 (10)處安裝一集液滴器(5)。
9.如權利要求1-3任一所述的設備，其特征在于，酸性煙氣由所述水膜除塵器下部的 煙氣進口(8)沿切線方法進入腔體。
10.如權利要求1-9所述的利用酸性煙氣消除鋯硅酸鹽堿性廢水的設備所采用的方 法，其特征在于，將所述堿性廢水輸入濕式脫硫器的噴淋器(3)中，由噴嘴噴出，在腔體中 形成煙霧；酸性廢水由所述煙氣進口(8)沿切線方法進入腔體，與堿性廢水發(fā)生中和作用。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，酸性煙氣進入所述水膜除塵器的腔體內， 酸性煙氣從篩網(wǎng)筒(7)的側面進入篩網(wǎng)筒(7)，噴淋器(3)噴出的堿性廢水有一部分形成水 流，灑在篩網(wǎng)上形成均勻的液泡，酸性煙氣和堿性廢水在篩網(wǎng)上中和反應，最后由廢水出口 (9)排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用酸性煙氣消除鋯硅酸鹽堿性廢水的設備，采用濕式脫硫器，包括在水膜除塵器的腔體上方同心設置的篩網(wǎng)筒和安裝在該篩網(wǎng)筒上方的噴淋器，所述篩網(wǎng)筒放置在一支架上，支架的另一端位于所述水膜除塵器腔體的底部，所述篩網(wǎng)筒和支架均由穩(wěn)定架固定在腔體的內壁上。將所述堿性廢水輸入濕式脫硫器的噴淋器中，由噴嘴噴出，在腔體中形成煙霧；酸性廢水由所述煙氣進口沿切線方法進入腔體，與堿性廢水發(fā)生中和作用。本發(fā)明以廢水處理廢物，節(jié)約了大量資金和人力，極為有效解決了兩類廢料的強酸和強堿性對環(huán)境的污染，特別是針對性的解決了鋯硅酸鹽的廢水處理問題。
文檔編號B01D53/50GK102091522SQ201010624370
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者姜宜寬, 陳茂榮 申請人:江蘇紫光吉地達環(huán)境科技股份有限公司