專利名稱:排出礦物燃料的廢氣的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明所涉及的是一種排出礦物燃料廢氣的方法，主要是借助冷卻裝置的排氣流排出煙氣，特別是流過洗滌器以后進(jìn)入冷卻塔。此外，本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)這個方法的一種裝置。
本發(fā)明與礦物燃料廢氣有關(guān)，這類廢氣是高溫過程中產(chǎn)生的，例如在工業(yè)燃燒中，尤其熱電廠就是這種情況。這類廢氣除了含有危害甚微的化合物以外，還含有一系列有害物質(zhì)，如氧化硫，氧化氮和氯化物。對大型燃燒裝置來說，就這類氣體的排出有嚴(yán)格的規(guī)定。這些規(guī)定包括煙囪高度，煙氣溫度，內(nèi)含物質(zhì)濃度和有害物質(zhì)的影響。因此，本發(fā)明特別涉及熱電廠燃燒裝置的煙氣排出，主要是燒煤和煤的熱電廠。
一般采取的辦法是采用很高的煙囪排出溫度相當(dāng)高的煙氣，使其在大氣中盡可能變淡。關(guān)於所謂含硫煙氣在大氣中形成酸類物質(zhì)(酸雨)的公眾輿論越來越多為此討論一些規(guī)定(大型燃燒裝置規(guī)定，關(guān)於空氣的技術(shù)說明)，其中包括要使煙氣脫硫的規(guī)定。但是，已經(jīng)采用的方法和煙氣的洗滌方法一般都使煙氣的溫度下降到約50℃。從煙氣洗滌器排出的飽和煙氣中包含有一定剩余濃度的硫。因此，只有將這種煙氣加熱后，才能通過煙囪排出去。用這些方法也很難從煙氣中清除別的有害物質(zhì)。為了避免再加熱煙氣增加的費(fèi)用，可使溫度約50℃到70℃的脫硫的冷煙氣通過冷卻塔排出。這樣，就能利用冷卻過程中被加熱的排氣氣流的升力，使引入已經(jīng)冷卻的煙氣獲得所需要的附加升力，從而節(jié)省了重新加熱需用的投資可觀的熱交換器，或者為實(shí)現(xiàn)和蒸汽混合排出而需用的費(fèi)用很大的蒸汽熱交換器。何況在重新加熱時，就裝置必須傳給大氣的同樣的有效能量為準(zhǔn)，煙氣內(nèi)含物質(zhì)的數(shù)量還要提高，因?yàn)檠h(huán)的熱交換器通過洞口將未凈化的煙氣和凈化的混在一起了;就蒸汽混合排出來說，裝置的效率降低。絕大多數(shù)都是濕法冷卻塔，主要是有自然抽力的冷卻塔。這類冷卻塔按所謂對流原理工作，或者引導(dǎo)冷卻空氣橫向穿過由內(nèi)嵌裝置滴落下的水，在內(nèi)嵌裝置的上部，排出的空氣流經(jīng)冷卻塔的煙道。這種煙道大都是由彎曲成拋物線狀的殼體構(gòu)成的。排出的空氣從這類冷卻塔的頂部流出。基於熱量和物質(zhì)的交換形成煙云(飽和的冷卻空氣)，這種煙云基於水的相變換儲存了大量潛熱。煙云中很大的蓄熱能力是產(chǎn)生熱升力的-由于煙云周圍環(huán)境的溫差和水的相變換感生的-密度差能長期保持的原因，它還使冷卻塔的煙云具有比煙囪排出的其他煙氣云更大的上升高度。當(dāng)初始的流動能量在很短的距離內(nèi)由於紊流狀的摩擦過程已經(jīng)消耗完的時候，熱升力持續(xù)產(chǎn)生與重力方向相反的加速度。
本發(fā)明所涉及的是這類冷卻裝置。本發(fā)明以一種現(xiàn)有的方法為出發(fā)點(diǎn)〔DE-DS2453488(西德)〕。利用冷卻塔排出氣體的熱量是改進(jìn)由核電站引入的廢氣升力的方法相反，也與通過引入很熱的汽輪機(jī)廢氣擴(kuò)大自然抽力冷卻塔的冷卻空氣流通量不同，本發(fā)明的煙氣脫硫裝置經(jīng)濕法處理變乾凈的氣體不像眾所周知的那樣歸到一個氣流中去，而是通過許多在水滴收集器的上方，圍繞著冷卻塔殼層截面分布安放的，裝有導(dǎo)流片的出口離開冷卻塔的廢氣輸出管道，由此使煙云中或冷卻塔排出氣體中廢氣的均勻分布。
在一個試驗(yàn)熱電廠(Volklingen)中實(shí)現(xiàn)了這種已知的，由於不需要對脫硫裝置中已經(jīng)冷卻的煙氣重新加熱而節(jié)約了能量的方法。但是，關(guān)於這種方法對冷卻塔或熱電廠四周的影響，沒有得到證實(shí)。為了縮小有害物質(zhì)的影響，通過脫硫裝置中初期進(jìn)行的濕法清洗得到比較乾凈的廢氣，而用冷卻塔煙云比起用煙囪來，能更好地把這種廢氣傳到大氣中去，但事實(shí)表明，在冷卻塔四周出現(xiàn)酸的危害。這導(dǎo)致一系列后果，如鋼構(gòu)件的生銹，停車場必須加蓋屋頂，以避免車輛受到嚴(yán)重?fù)p害。
其原因在於，在這種現(xiàn)有的方法中出現(xiàn)濕法凈化的煙氣的內(nèi)含物質(zhì)(其中特別是硫化物的剩余濃度)與煙云的均勻混合，在煙云之內(nèi)到處形成酸類物質(zhì)(含硫的酸或就是硫酸)。這種酸的形成不是什么均勻的反應(yīng)，而是在一起帶著晶核所引起的二次凝聚以及在噴霧水滴的表面上發(fā)生。這類化學(xué)轉(zhuǎn)變只是在一個很小的濃度之內(nèi)，還依賴於濃度梯度，但即使有煙氣的凈化以及濕法凈化的廢氣和冷卻塔排出氣體的均勻混合，卻仍然總是超過這種極限濃度的。在極限濃度之上，化學(xué)轉(zhuǎn)變不依賴於可供反應(yīng)的有害物質(zhì)的數(shù)量。因此，在這種現(xiàn)有的方法中，整個煙云范圍內(nèi)發(fā)生最大的轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化通過噴霧損耗和二次凝聚在冷卻塔附近沉積，從而造成上述過的損害。
本發(fā)明的任務(wù)一方面保持現(xiàn)有方法節(jié)約能量的優(yōu)點(diǎn)，由於省了對已冷卻的煙氣重新加熱，另一方面引導(dǎo)這種方法，使之能縮小在熱電廠或冷卻塔附近有害物的影響。
本發(fā)明在權(quán)利要求
1中具有的特征已表明解決了這個問題。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是冷卻塔內(nèi)形成的酸所產(chǎn)生的影響都能去除，冷卻塔的內(nèi)嵌裝置能得到保護(hù)。在冷卻塔外面，雖然煙氣和冷卻塔煙云一起排出，但冷卻塔煙云的狀態(tài)和由煙囪排出的煙氣幾乎一樣，這些裝置的煙氣通常也都是和冷卻塔煙云接觸的。不過與這些裝置相比，按本發(fā)明的方法節(jié)省了重新加熱冷卻的廢氣所需的能量。由於用煙囪排氣時，廢氣溫度在100℃至150℃左右，這種節(jié)省是十分可觀的。
就本發(fā)明的方法來說，由於冷卻塔區(qū)域上方的熱紊流而發(fā)生煙氣和煙云的混合，從而導(dǎo)致本發(fā)明的方法在大約5個冷卻直徑的距離內(nèi)，對普通熱電廠來說這個距離大約是500米，發(fā)生煙氣和冷卻塔煙云的均勻分布。
噴霧水滴和二次凝聚物通常被帶到遠(yuǎn)至1.5公里的地方。因此，圍繞冷卻塔，且以這個距離為半徑的園圈內(nèi)，按本發(fā)明的方法能改善有害物質(zhì)的影響。
本發(fā)明的方法對下述熱電廠具有特別的意義，這些熱電廠不僅要求煙氣在排出前要脫硫，而且要除去其他有害物質(zhì)，其中主要是氧化氮。
由於減少了形成硝酸的NO及NO2分子，被結(jié)合的OH基比以前少，從而能更多地提供于形成硫酸或含硫的酸。正是對這種情況需要按本發(fā)明的方法分離硫。
權(quán)利要求
2中的特征是延遲廢氣和冷卻塔煙云的混合，由此擴(kuò)大了圍繞冷卻塔的園圈，有害物質(zhì)的影響得到了改善。為了實(shí)現(xiàn)這種方法在建造上的耗費(fèi)很少。
權(quán)利要求
3的優(yōu)點(diǎn)是，能將廢氣的引入管道設(shè)置在冷卻塔內(nèi)。
權(quán)利要求
4的特征能有效地利用本發(fā)明的方法的另一個性能。
眾所周知，如果不使廢氣凈化，通常被迫在濕式洗滌器的旁路中傳送的廢氣通過備用煙囪排出去，而按本發(fā)明能繼續(xù)使用通向冷卻塔的引入管道，因?yàn)閬碜匀紵b置的很熱的，有有害物質(zhì)的廢氣不會影響冷卻塔。
這對於裝置的起動和停止，以及對于所有的其他運(yùn)行狀態(tài)都有效，這時，冷卻塔在部分負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)(例如熱合輸出-熱電廠運(yùn)轉(zhuǎn))。當(dāng)冷卻塔中煙云的減少或消失時，本發(fā)明能不用備用煙囪或其他輔助設(shè)施的情況下，同樣繼續(xù)使用裝置，因?yàn)榕c現(xiàn)有的均勻混合的方法相反，煙氣直至冷卻塔頂部以很高的速度排出去。
如果把來自引入管通的廢氣集中送入排氣流，就會減少與廢氣流相接觸的煙云數(shù)量。由此，在排氣流的核心，不發(fā)生二次凝聚，在較低的空氣層中，廢氣流的外表面上有害物質(zhì)的影響受到局限。由于廢氣流在冷卻塔頂部上下，也就是在低於或稍高於冷卻塔端部的地方剛剛被引入，故而得到了使廢氣加速進(jìn)入較高空氣層所需要的能量。因?yàn)闊煹乐械呐艢饬?，是和廢氣流分離的，所以在冷卻塔外殼內(nèi)形成的普通氣流中，不存在現(xiàn)有方法中，通過廢氣流的引入而在冷卻塔中產(chǎn)生渦流。這樣就以自然的方式使冷卻塔具有更好的吸力作用。
借助以下的圖象和關(guān)於本發(fā)明的描寫可了解到本發(fā)明的細(xì)節(jié)，其他特征和優(yōu)點(diǎn)圖1 表明一個自然收力冷卻塔的縱向剖面，以及有關(guān)本裝置的部件。
圖2 圖1的俯視圖。
圖3 在圖1中Ⅲ部分的放大圖。
在圖1中表示的冷卻塔1有一個水泥構(gòu)成的拋物狀冷卻塔殼體2。冷卻塔依靠支柱5架在地面4上挖出的水槽3之上，周圍的空氣沿著箭頭6、7表示的方向通過支柱的空間流入冷卻塔。冷卻水對著空氣流的方向經(jīng)過內(nèi)嵌裝置滴下。在內(nèi)嵌裝置的上面，排出氣體由於待冷卻水的加熱而以很大的升力沿著箭頭9、10表示的方向流經(jīng)冷卻塔1的煙道11。這時已經(jīng)有煙云形成。
作為燃燒廢氣的引入管道11′，管道中既可以注入使煙氣脫硫的濕法洗滌器的廢氣，也可以通過濕法洗滌器的旁道注入未凈化的廢氣。廢氣沿著箭頭12、14表示的方向首先流經(jīng)水平的，處於冷卻塔內(nèi)嵌裝置8下面的引入管道，再經(jīng)過彎管16流入垂直管道17，該管道處在冷卻塔拋物體的旋轉(zhuǎn)軸18上。
冷卻塔殼體2有一個頂部19，在所表示的實(shí)施例中，它是環(huán)狀加固的。引入管道11′和垂直管道17的端口20相同。
從圖2中可以看出，垂直管道17的端口20與頂部19同心。
按圖3中的示意圖，在垂直管道17的連接管上端21，也就是在它的環(huán)形法蘭22上固定了另一個環(huán)形法蘭24的噴咀23。用噴咀23使廢氣在端口25之前加速，從而以更高的速度排出。
運(yùn)行時，在煙道11中，管道內(nèi)的廢氣流是和排氣流9、10分離的。另一方面，包括在引入管道11′中的廢氣流，直到端口20或25為止。廢氣在端口處溢出，經(jīng)煙道上升的排出氣體以及煙云一起排出。
如果采用圖3中的噴咀，廢氣流在溢出前被加速到排氣流的排出速度的很多倍。
用冷卻塔1的煙道11中的垂直管道17實(shí)現(xiàn)的同心傳送，如圖1中所示，有助於引入管道11′的合理安放，即放在冷卻塔殼體2之內(nèi)，并使管道成直線狀。
熱電廠運(yùn)轉(zhuǎn)時，引入管道11′接受來自濕法凈化器的廢氣，廢氣在端口處隨上升的排氣流被加速，當(dāng)該裝置起動時，未凈化的廢氣可以經(jīng)引入管道11′通過端口排出。
排出礦物燃料的廢氣的一種方法和裝置，主要是借助冷卻裝置的排氣流排出煙氣，特別是流過濕式洗滌器以后進(jìn)入冷卻塔，這時，廢氣被送到由於熱升力而流動的(也可以是用鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生流動的)排出氣體中間，再流經(jīng)冷卻裝置的煙道頂部釋放到大氣中去，在這種方法和裝置中，在煙道內(nèi)的排氣流和管道內(nèi)的廢氣流是分離的，管道中的廢氣流，從管道的端口釋放，排氣流經(jīng)煙道上升，廢氣流沿著排出氣體相同的方向排出。
權(quán)利要求
1.排出礦物燃料的廢氣的方法和裝置的特征在于主要是借助冷卻裝置的排氣流排出廢氣，特別是流過廢氣洗滌器以后進(jìn)入冷卻塔，這時，廢氣被送到由於熱升力而流動的(也可以是用鼓風(fēng)裝置產(chǎn)生流動的)排出氣體中間，再流經(jīng)冷卻裝置的煙道頂部，以增大的升力釋放到大氣中去，其中在煙道11內(nèi)，排氣流9、10和廢氣流14是分離的，而在引入管道11′中的廢氣流14，在冷卻塔頂部19上下，從管道15、16、17直到端口20、25釋放到排氣流中，從而使廢氣隨著經(jīng)煙道上升的排氣流排出。
2.按權(quán)利要求
1所述的排出化石燃料的廢氣的方法和裝置的特征在于廢氣流從管道17排出時被加速，其加速到排氣流排出速度的很多倍，然后管道的端口20釋出。
3.按權(quán)利要求
1或2中所述的排出化石燃料的廢氣的方法和裝置的特征在于廢氣流14在排氣流9、10中間集中地流經(jīng)煙道11直至頂部19。
4.按權(quán)利要求
1至3中之一所述的排出化石燃料的廢氣的方法和裝置的特征在于圍繞著濕法洗滌器的旁道中流過的廢氣流，該裝置起動時通過引入管道11′和端口20、25排到大氣中去。
5.按權(quán)利要求
1到4中之一所述的排出化石燃料的廢氣的方法和裝置的特征在于用一根或許多根管道15、16、17傳送廢氣流14和在冷卻塔煙道11中上升的排氣流9、10，以及在冷卻塔頂部19上下，冷卻塔殼體2中的管道排出孔20、25的同心安置。
6.按權(quán)利要求
5所述的排出化石燃料的廢氣的方法和裝置的特征在于端口25是一個噴咀23的端口，它形成引入管道11′的排出端。
專利摘要
一種排出礦物燃料的廢氣的方法和裝置主要借助冷卻裝置裝置的排氣流排出廢氣，特別是流過廢氣洗滌器以后進(jìn)入冷卻塔，這時，廢氣被送到由于熱升力而流動的(也是可以是用鼓風(fēng)的裝置產(chǎn)生流動的)排出氣體中間，再流經(jīng)冷卻裝置的煙道頂部，以增大的升力釋放到大氣中去，其中在煙道11內(nèi)，排氣流9、10和廢氣流14是分離的，廢氣流14以引入管道11′到管道15、16、17直到端口25釋放到排氣流中。
文檔編號F28C1/00GK85101292SQ85101292
公開日1986年6月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者海因茨·于爾根·普夫勞姆鮑姆, 皮爾·萊門斯, 奧特弗里德·安德烈斯, 貝恩哈特·菜丁格 申請人:哈蒙-索貝克股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan