控制來自熱工業廢氣的氣體汙染物的吸收的方法和裝置的製作方法

2023-06-01 22:06:41

專利名稱：控制來自熱工業廢氣的氣體汙染物的吸收的方法和裝置的製作方法
控湘諫自熱:oik約的氣條,的吸收的方法和鄉財領域本發明涉及一種從諸如煙道氣的熱工業廢氣(process gases)中分離諸如 氣氯酸和二氧化硫的氣體汙,的方法，在該方法中，工業廢^1包含接觸 鵬器、灰塵分離器和^fe潤溼鄉的氣M^^統。本發明也涉朋於紅業約分離氣斷嫩,體靴系統。背錄默當從諸如來自燃皿或石油的電廠或來自垃圾^8廠^Silt氣的:rM氣中分離諸如氨氣酸和二氧化硫的氣體汙,時，經常鵬一種方法，其中含有 石灰的吸收材料被弓l入工業廢氣以與氣,^l反應。當吸收材料與氣體汙染 物反應時，氣體汙,被化學轉化或物理轉化成隨後被分離^濾器的灰塵。W096/16722公開了一種方法，其中含石灰灰塵在混合器中與水混合，然後被弓l入接觸反應器以與煙道氣中的氣W^,反應。然後灰塵被分離iail濾器， 糊環到混合器與水再一次混合，隨後被引進繊反應器。灰塵量。在高,況下，也就是說氣^染物的含量ait增加的情況下，通常率。也增力條力啲吸收劑的量來^ba增加的氣體汙膽的含量。由於循環的灰塵可能包含一些諸如氯化釣易於使灰4^:粘的物質，因jtt^i、須同時增力賺加到灰塵中的水以及吸收劑的量，以避免灰塵的發粘。為避缺^t粘而需要添加 的吸收劑的量通常大於處理氣,染物的增加i所霈的量。這導致吸收劑的消 耗增加。 發明內容本發明的一個目的是提供處理氣體組Mi方面的髙,況的方法， 該方法吸收齊鵬耗沒有現有技術那麼髙。本發明的另一個目的是提供在穩繊 作^#下也肖^吸收劑用量的方法。這些目的是iiil^諸如'Jiii氣的熱:Dil^中分離諸ftm氣黢和二氧化硫的氣W^染物的方法實現的，在該方法中id:業廢^l過包含^tefe反應器、灰 塵分離器和灰塵潤溼裝置的氣體淨化系統，工業廢氣首先iia:接觸反應器，其 中對氣體汙自具有反應性的顆粒吸收齊餅才料以潤 被弓l AX業廢氣中以把 氣體汙^轉化成可分離灰塵，隨後使工業廢，,塵分離器，在該灰塵分 離器中從工業廢氣中分離出灰塵並且排出淨化的工業廢氣，至少一部分收集在 灰塵分離器中的灰塵與水混合以通艦塵潤溼鄉轉變至鵬驗並且作為所述 的顆粒吸收劑材料被再次引入働蟲反應器中的工業j^中，排出一部分在氣體mt^統中循環的灰塵，該方法的特徵在於測量位於接觸反應器上遊的工業廢氣中至少一種易於產生M^:粘問題的 粘性組分的含量，直接或間接測i所述被排出的一部分在氣體體淨化系統中循環的灰塵流量，結合被排出灰塵流Jt的歷史測l^禾啦於接皿應器上遊的工業^^中 的粘性組分含量的歷史測量數據，基於質量平衡5l^十算所述粘性組分在循環於 氣體)m系統中的灰塵中的當前濃度，以及響應所述粘性組分在循環於氣體mt系統中的灰塵中的所述當前濃度，控 制所述氣體mt系統的至少一種控制參數，該控制#^ ^1環灰塵的粘性。這種方法的優點皿過掌握諸如氯化物的粘傲且分在循環於系統中的灰塵 中的當前濃度，即可以更有效的方式控制系統。例如與現有^相比，該氣體 淨化系統可以在穩態操作條件下，使用更少過量的諸如熟石灰的吸收劑。在具有髙濃度的諸如S(^或HC1的氣1^染物的高峰膺況下，氣體淨化系統的響應依賴於氯化物的當前濃度。許多影響系統處理高峰隋況能力的控鑭慘,灰塵 粘性也有影響。例如，如果灰塵中的當前氯化物濃度低了，那麼可以增加控制 參數"添加到混合器的水"以提髙在,皿器中的轉化效率。另一方面，如果如果當前氯化物濃度髙了 ，可能霈要改為增加fH^吸收劑的iil4置種或增加 在系統中循環的灰塵量，因為水量增加可能導致灰塵粘性問題。知道了灰塵中 的當前氯化物濃度，也就是說必須採取控制決定的特定時刻的灰塵中的氯化物 濃度，可以改善對氣體靴系統的控制。根據一個雌的實駄式，所述至少一種控帝iJIN^包括加到氣體淨化系統的,吸收齊臃量，控制,吸收劑的流量以保持所述粘性組分在循環於氣體M:系統中的灰塵中的濃度低於臨界^(limit coocenlration)o ^控帝慘數的 一館點是新鮮吸收劑的織通常對工廠的運行費用具剤艮大影響。M31控制 該參數可以陶氏運行費用。根據另一個雌的實施方式，所腿少一種控偉i鵬包括加到氣體靴系 統以潤溼灰塵的水的流重，控制水的流置以保持潤溼灰塵中的7K含量低於可能 發生發粘時的含量。加到系統中的7K流fi^於氣體mt效率和M粘性具有大 且快的影響。艦控制該微可以在沒有灰z戰粘問題盼瞎況下提髙氣體淨化 系統的效率。根據再一個，的實施方式，所i^S少一種控偉iJ^包括iSA氣體mt系 統的粉煤灰的量。例如，可以iiil調整上遊粉煤灰收H^的效率iKiia從外源 添加鵬絲控審i鵬灰的量。添加的粉^^稀釋了在氣體淨化系統中循環的 灰塵，降低了所述粘性組分的濃度。這種控制參數的優點是通常可以從燃燒工 廠以很低的費用得至呔量的粉驗。為使其具有稀釋效果，所述粘性組分在粉 ,本身中的濃度應當低於所述粘性組分在循環於TO氣淨化系統中的灰塵中 的濃度。當計算所述粘性組分在循環於氣體靴系統中的勉中的當前濃度時，優選將,吸收劑對^M氣體淨化系統流量的歷史測ai^含於質s平衡中。 當計箅所述粘性組分在循環於氣體淨化系統中的灰塵中的當前濃度時，另外將 在氣 轉化^^可分離灰塵期間形成的至少一種主要反應，流量的歷史測量^包含於質量平衡中。Mil增力,羊吸收劑、諸如S02和HC1的皿產物的自產物、^^等的流量,息，可以使當前氣化物濃度的計箅更精確， 因為這些流量在一，況下比排出灰塵Jt的測量^i[M精確。這樣可以使用這些 流量來核查排出灰塵的測量值是否正確。也可以，這些流量作為系統中灰塵 排出量的間接測量值。具體的，這可能在沒有測量信號^t示何時從系統中排 出灰塵以及排出的灰^J1多大時有用。本發明的方法說明了選自包含氯化物、鄉鋅的組的粘性組分。在垃圾焚燒廠的煙道氣中的組^a氯酸(hci)含量經常很突出，這,灰塵中可能以CaCV2Hp形式存在的氯化物經常皿fll^i環灰^粘性能的重要 因素。經常^ffi scr (i^M4催化還原)和sncr (選擇性非催4I^原)氣體眾所周知氣在灰塵中具W^性。如果SCR或SNCR單，於氣^mt系統的上遊，為了在限制灰塵粘性問題危險下獲得更好的控制，澳ttb)^i氣中氣的量，計算氨在循環於氣脅化系統中的灰塵中的當前濃度，根據本發明來調雖制 參數可以更為有利。在煙道氣中含有髙量鋅的工廠中，可以進行類似的灰塵中 當前鋅濃度的計算。應了解的是本發明使得計算一種、兩種或甚至更多種不同 粘性組分變得可能。本發明的另一個目的是JI^氣體淨化系統，它在髙峰麻附B穩^作期間 都具有吸收劑消糊柳灰塵排出量低的特點。這個目的Jiii31用於從諸如煙道氣的熱工業廢氣中分離諸如氫氯酸和二氧 化硫的氣體汙染物的氣體淨化系統實現的，該系統包括^!ll反應器、灰塵分離 器和灰塵潤溼裝置，接觸反應器適於接收工業約以及首先使它們通過接觸反 應器，其中為了把氣體汙,轉化成可分離灰塵，將對氣體汙,有反應性的顆粒吸收齊附料以潤溼態引入工業廢氣；姓分離器適於接收工業廢氣，從工業廢氣中分離灰塵湘夂出mt的工業廢氣；灰塵潤^a適於iiai將上^塵與水混合，把至少一部分收集於灰塵分離器中的灰塵轉化成潤溼態，和把所述 與水混合的灰塵作為所述的顆粒吸收劑材料再次引入接觸反應器中的，廢氣 中，並排出一部分循環於氣體靴系統中的灰塵，該系統的特徵在於它還包含 用於測量接M^應器上^Lb遊的^^HXik廢氣中的至少一種易於產生 灰塵發粘問題的傾向與導，'，粘問題的粘性組份組分的含l:的第一測量裝 置，用於直接或間接測fi^f述循環於氣體淨化系統中的灰塵排出部分流量的第 二測量裝置，結合排出灰塵流量的歷史澳爐數據和所述粘'l^且分在接觸反應器的工業廢 氣上遊中含量的歷史測量數據，基於質量平衡適於計算所述粘性組分在循環於 氣體淨化系統中的灰塵中的當前濃度的計算紫g，以及響iS^述粘性組分在循環於系統中的灰塵中的所述當前濃度，控制自氣 體淨化系統的至少一個控制參數的控制裝置，該控制參數影響循環灰塵的粘 性。本氣體,系統的一^;點是它具有對於:Wit氣中氣W^fe^l^活性 大，,吸收劑消糊氏以及灰塵排出量低,點。由說明書和權利要求書可淸楚鵬爐本發明的其它目的,徵。 附閨說明現在將參照附圖對本發明進行更詳細的說^^,其中圖i是一個示意性柳艦圖，顯示了本發明的氣^Htm統。 圖2是曲線圖，顯示了當運行本發明的系統時M的糹M。圖3是曲線圖，指示了當運行本發明的系統時的排出頻率。圖4是曲線圖，顯示了根據現有默的對比例中姓的艦。 圖5是曲線圖，指示了對比例中的排出頻率。 具體實^式圖i顯示了氣體mt系統i。系統i適於^m^出的垃圾焚燒爐中^在焚燒期間形成的諸如^^的灰塵和諸如二氧化硫和氮氯黢wn體汙染物。TO氣淨化系統1包含,反應器4、織tDl濾器6形式的有,為袋濾捕塵 室的灰塵分離器以及混合器8。鵬氣2首5feilii糊10 itA接觸反應器4 中。在,反應器4中，為了把氣銜Ml轉艦可分離灰塵，將對煙道氣2 中的氣,鄉有鵬性的顆粒吸收布射料以潤溼態引A^t氣2中。'鵬氣 2和灰塵向前J131管道12到達織物過濾器6，其中從'JSiI氣2中分離出灰塵。 淨化的煙道氣14 M管道16離幵織物過濾器6，並itil^示出的煙囪排入周 圍空氣中。織物過i^6有三個用於收集分離灰塵,塵器18。分離的灰4^l腿

圖1中標記為20的普ii^l^Nil系統。 一小部分，物 過濾器6中分離的灰塵M;管22從氣體靴系統1中排放出來。管22的棘 為旋轉排出裝置24。旋轉排出錢24把排放的灰^ftAI瞎儲最終產物的筒 倉(未顯示)中或者把排放的灰Zrkfi接投到運輸到諸如垃圾堆(landfill)處的卡車上。當M^轉排出裝置24 ^mf述的小部分姓,統1中攤放出來時，通 過管26把灰塵的大部分投到混合器8中。混合器8設置有流4W或網28。通 過管30鄉B壓空氣引入到布28下面以使混合器8中的灰塵流化。通過管32 妙K力隨旅鏽8中，^M^34,勝石灰(CaO) Ig^f灰(Ca (OH) 2) 等的吸收齊助腫鵬M 8中。7jC灰塵並且i^iftM生石灰CaO以形成熟 石灰。可以艦管36添加諸如活微之類的其^g^加劑。混合器8設置有用來使灰塵與水、ff^收布諷任意其^e^力驕恍分混合,拌器38。對本發明有用的混合器的充分說明可見WO 97/37747Al。將已經被通過管32添加的水 潤溼的灰塵弓l入至ij鄉艦器4的底部，由此弓|入'鵬氣2中以進一步吸餘 自煙道氣2的氣,染物。應了解的是灰塵在氣體mt系統1中循環許多次。 i!3tt轉排出^S 24排出的那小部分意在保持系統1中的M量不變。', 氣包含一些粉'驗，反應，麟形成，添加新鮮吸收齊卿添加劑以j鰓入系統1的灰塵有連續的流量，並鵬傲裝置24排睞雄(^雌量。這樣 系統1中的灰塵量隨時間保持相對穩定。系統l包含計算^S40。運考fit算裝置40以^^T循環於系統1中的灰 塵中某些粘性組分濃度的控制。灰塵中的粘性組分主要是氯化物、氣禾瞎辛。特 別是氯化物對灰塵'挪的麟具有巨誠響。粘性鄉可能在織物過濾器6、 管20、 22、混合器8和旋轉排出鄉24中導^重問題。粘14^也可能在 排出灰塵的存儲和運輸方面產生問題。'鵬氣2包含主要為氣^a酸(HC1) 形式的氯化物。在,，器4中HCl與^LSiS，如果使用了諸如生石灰的 含鈣新鮮吸收劑，那麼形成固體氯化鈣CaCV2Hp。如果濃度變的太高，這 種化糊中的氯化物可能導致嚴重的發粘問題。計算錢40接收來自HC1分 析器42的信號，該分析器S^上能^fe指^t道10中，也就是'皿氣2進 入接觸反應器4之前，煙道氣2中的HC1含量。裝置40 g收來自S02分析 器44的信號，該分析器基本上^ife^出魏10中煙道氣2中的二氧化硫 (S02)含量的信號。管34 ，有流i計46以測^tA混合器8中的新鮮吸 收劑流量。流量計46實際上可以是未示出的測量吸收齊im中新鮮吸收劑量 的m計(level meter),這樣可間接指^i4A混合器8的,吸收布臃l:。裝 置40也接收指^iljl管36的添加劑的流量信號。別的信號由旎轉排出，24 傳魁IJ體40。每單位時間從排出裝置24排出的灰塵量可以從它的產鵬據 表得知，^標定器中測量，這樣旋轉排出裝置24可以作為淵量灰塵排出量 的測量裝置。從而來自旋轉排出裝置24 ,號指示了來自系統1的灰塵排出 量。裝置40的其，入量是管道10中煙道氣2中,灰的量。可以通idm 信號到裝置40的粉^e測l^置48 ，jifcS加以溯量o煙道氣2中粉煤灰含 量在一定的負載下籲向於非常穩定。由於灰塵的,據費用棚當髙，因此經 常^^將^^含量的！IWi輸入到鄉40中，另H^擇是f^！ 40提鵬示MS單元中負itl的負載信號並且利用指示負tJt與'皿氣2中^^煤灰含量之間關係的方程。將來自焚燒廠中^作系統的關於煙道氣流i和煙道氣2 、 的 輸蹈1』^3400基於計算裝置40的輸入值，結合灰塵,的所有主要組分的歷^據， 計算裝置40對系統中循環的灰^it行質量平衡計箅。因此計算裝置40可以計 算循環於系統中的灰塵中所有相關組分的當前濃度，特別是諸如氯化物的粘性 組分的當前濃度。下面給出了在計算裝置40中針對垃圾焚燒廠進衍十算的實施例，該垃 圾^T是在將生石灰(CaO)用作,吸收劑，'JSit氣2中具有很高濃度的 SC^和HC1的情形下運行的。其中進行了如下所示附十算過私總輸入數據M^制垃圾焚總運行的系統測得了下面的參數娜參數 數值 單位廢鵬氣流量 QFG 歸sw.g.廢鵬氣M CHp %粉艦期望在織物過濾器6中除去所有iSA系統的^M^ ，因為ii3i織M:濾器6的^灰百分比可以忽略不計。對於諸如 1分離器的其它類型的灰塵分離器，可以計箅離開灰塵分離器的l^。駄系統1的粉Ji^流Mi十算如下:參數 值 單位飛灰*^濃度 CFA mg/Nm3dg.飛灰織灰流量 mFA kg/smFA=QFG*CFA*(l "CH2。/100)* 10^[kg/s活',形式的添加劑假定,物過濾器6中完全分離戶，加數量的活性炭(AC)，這樣m系統1的活條的流量是參數 值 單位AC濃度 CC mgWdg.AC繊 mC kg/smOQFG,CC傘(l《H20/100)W,硫，'鵬氣2包含S(V在鄉磁器4中反應期間，形成條n個水肝的 CaS03和CaS04的混^J。基於經驗，1.0克的302形成2.15克的這種混，。 計算過程中，也包括了在氣體淨化系統中未除去的少量S02。因此可以用下面 的方法計箅皿產物的流量，由於吸收S02而形成該反,物，而且它是許多氣體淨化系統中的主要反應產物之一參數 值 單位S02輸入濃度 C S02輸入 mg/Nm3 dg.S02輸出濃度 C S02輸出 m^Nm3 d,g.S02流量 m S02 kg/sS02流量 MS02 mole/sCaS03&S04*nH20/S02 2.15 (g/g)CaS03 &S04* nHjO流量 mCaS kg/smS02=QFG*(C 802輸入《SO2輸出)，l"CH2O/100)"0lkg/s
MSO，SCV64"03[mol/smCaS=2.15*QFG*(C 802輸入<:SO2輸出"(l"CHjO/100)"0^[kg/s] 氣化物產物煙道氣2包含HC1。在^6蟲腿器4內的反應期間，形成了伴有2個7k W的CaCV 1.0克的HC1形成2.01克的CaCV2Hp。因此可以用下面的方 法計算由反應產物的流量，由於吸收HC1而形成該反應產物，而且它是許多氣體淨化系統中的主要，產物之一參數 值 單位HC1輸入濃度 CHC1輸入 mg/Nm3 dg.HC1輸出濃度 CHC1輸出 mg^Im3 dg.HC1流量 mHCl kg/sHC1流量 MHC1 mole/sCaCl^O/HCl 2.01 (g/g)CaCl^Hp腿 mCaCl kg/smHCl=QFG*(CHCl輸入《HC1輸出)*(1-0^0/100)"0^^1 MHCNnHO/36.5，[mole/smCaCl=2.01 *QFG*(CHC1輸入"CHC1輸出)氣l"O^O/100"10^kg/s]^U用的石,物大多數所添加的作為新鮮吸收劑的生石灰CaO ^參與802和HC1的轉 化，並且般被考JEg^aJd^反應，的計算。然而一些生石灰是惰性的以及由於別的原因其中一些不反應。另外，一些 石灰會與氣體中的二氧化碳C02並形成CaC03o用下面的方法計算了由未用來 吸收SOJ卩HC1的那部分生石，成的，流量參數值單位石灰流量mCaOkg/s石灰腿McaOmole/s石灰中的惰性部分c惰性%惰性石灰的縫m惰性kg^s絲J用石灰織MCaO剩餘mole/s與碳化合的^y用石灰比例RCaC03%與碳化合的石灰麵mCaC03kg/s突妬灰流imCa(OH)2kg/sm惰性《aO^C惰性,關McaO剩^mCaO氣l"C惰性膽)豐節6德0/2掘02陣
mCaC03=MCaO剩餘*RCaCO3/100"00*10"3[kg/s
mCa(OH)^MCaO剩餘*(l-RCaCCV100)*74"0"3lkg/siaA氣體mfc系統的灰n^量皿對於上述的*單獨的質量流量，通過短時間間隔dt內有多少力卩入到氣體mt系統中的灰塵質量中來計箅。時間間隔dt通常為i秒到i分。例如對於CaC1^2H20,基於在氣體中測得的HC1濃度和氣,量，所述短的時間間 隔dt內有多少CaCVHp力卩入到氣體mt系統中的^M量中^其進^^十 算。因此可以如下方式隨頻率dt來更ll^體mt系統中的灰，量 參數 值 單位系統中的a^M量 m(t) kgm(t+dt)^t)+raFA(t),dHiiiC(t)傘dt+m惰銜伊dt+m CaCOj(伊dHm Ca(OH)2 (t)*dt+m CaS(t)*dt+m CaQ(t"dt來自氣體^t^統的鄉臓經由旋轉排出紫置24的灰塵排出經常不基續，並且只有料箱18中的^ #^艦一定限財會發生。當術只鵬一定限度時，排出錢24啟動並運 行一定時間，例如60秒。基於排出裝置24的，,可以知道每秒可以排出 多大量的灰塵。可以用下面的方法計算灰塵的排出量參數值單位系統中的灰，量m(t)kg系統中的灰塵^w只VTOTm3排出體積的生產量VDISm3/s排出質量的生產量mDISkg/s每次排出麟時間tDISs灰塵密度DDENk^m3每次排出術只DVDISm3每次排出質量DmDISkg排出臨界體積VMAXm3VTOT=m(t)/DDEN[m3如果VTOT>VMAX,那麼進行排出。如果卸載，那麼卸載糊和質量DVDIS=VDIS*tDISm3]DraDIS=DVDIS*DDEN[kg。系統巾M灰塵Jfg:每次進行排出時，氣體mt系統1中的當前灰1M量會減少，並根據SA系統的質量流量減去從系統的排出量之間的差M計算。在長時間內來看，系 統中的灰，量保持不變，但是在短時間內，由於進入系統的貭量流量的變化 以及由於來自系統的灰塵不連續排放，質量會^化。參數 值 單位系統中的灰塵質量 m(t) kgVTOT=m(tyDDEN彭ij VTOT>VMAX 在^t後續的排^ ra(t)=VTOT*DDEN-DmDIS m(t+dtHn(t)HiiF考dHinC(t"dt+m惰性(t)豐dt+mCaC03(tfdHtn Ca(OH)2(t)*dt+mCaS(t)*dt+m CaO(t)*dt描述了各次排出之間JI1的增長。 ,體靴系統輸濃度由於綜合上,史測量idg能獲知系統中的灰塵當前質量和單個組分的當前質量，那麼計算系統1內循環的灰塵中組分的當前濃度是可能的參數 值 單位飛灰* ^濃度 CFA kg/kgAC濃度 CC kg/kg惰性石灰濃度C惰性 kg/kg與碳結合的石灰濃度 CCaC03 kg/kg突妬灰濃度 CCa(OH)2 kg/kgCaS03&S04*XH20濃度 CCaS k由CaCV2HjO濃度 CCaCl k-g CFA(t+dt)=CFA(t)*m(t>fmFA(t)*dt]/m(t+dt) CC(t+dtHCC(t)*m(t>mC(t)*dt]/m(t+dt)C惰性(t+dtMC惰性(t)*m(t>fm惰性(t)*dt]An(t Klt)CCaC03(t+dtHCCaC03(t)*m(t>fmCaC03 +dt)CCa(OH)2(t+dtHCCa(OH)2(t)豐m(t)+mCa(0叫(t卿m(t+dt)CCaS(t+dt)=CCaS(t)*m(t)+mCaS(t)*dt]/m,CCaCl(t+dtHCCaa(t)*m(t)+mCaCl(t)*dt]/m(t+dt)在實驗室中分析灰塵中氯化物的濃度是很耗時,為，頓供了太慢的響 應，並且在控制氣體淨化系統中4訓時費用太高。然而諸如每周兩次的有規律 的取出灰塵樣本並進行氯化物濃度的實驗室分析以驗證當前即灰塵取樣時氯化 敝量的質量平斷十算，還是維的，如果需要的話可進行小的調整。接收測量數據和基於歷史測量數據計算灰塵中組分的當前濃度的計算^S 40使得控諱愾體靴系統1成為可能。為此目的，計箅鄉40向控律機置50 發送信號。信號包括循環灰塵中的至少一種易於導^塵發粘問題的組分的當 前濃度。通常氯化物的當前濃度信息至少是所述信息的一部分。控制裝置50 控制至少一種基於諸如氯化物濃度的發粘組分濃度信息的控庫慘數。例如，如果計算裝置40通知控制裝置50循環於系統1中的她中的氯 化物的當前濃度達到臨界濃度，那麼控湘簾置50可能向控制新鮮吸收劑進料的閥52發送信號使其幵得更大。艦這種方微更多的,吸收劑加到灰塵 中稀釋氯化物，以使氯化物的當前濃度斷氏到臨界濃度以下。另一方面，如果 氯化物的濃度比臨界濃度低很多，那麼不用進行任何稀釋，可以基於需要與氣,濃度在二定時間保持相對穩定的情況下，本發明的方法，鮮吸收劑的:反應所需的量成為可能。現有技術中由於不知道當前氯化物濃度，出於安全保 證的要求，經常霈要過量較多，因此，與現有,目比M^了,吸收劑過量 時的量。如果氣體汙染物的含量fflii增加，這被稱為高峰情況，本發明提供了幾種選擇方案用來如何控制系統以1^$&到氣銜染物的加鵬去，從而^kS^f述含量和煙道氣、:。在'jii氣7K含量高時，如果要避免發粘問題，那麼只能允許雜較少的氯化物。然而，髙7K含量對於接觸反應器4中氣衡^lt別是 302的轉化是有益的。同樣的情況也適用於煙道氣驗，也就是說低煙道氣溫 度對除去氣體汙染物有利但是增加了發粘問題出現的可能性。在第一個實施例 中，如果控制錢50已經收至咪自計算裝置40的當前氯化物濃度比臨界濃度 低許多的信號，控諱蝶置50可以命令控制水供應的閥54打開，這樣更多的水 被加到混合器8中的灰塵中。由此引AfJ,H^器4中的潤溼灰塵齢有更 髙的7k含量，這將導致煙道氣的7jC含量更高以及由於水的蒸發而^IS道氣MJt 陶氐。因此艦了接觸反應器4中的除去效率並鵬了髙,況。綠二個實 施例中，如果控庫蝶置50已經收到來自計算裝置40的當前氯化物濃度接近臨 界濃度的信號，控諱蝶置50可以命令閥52打開增加新鮮石灰的進料以及命令 閥54增加加入混合器8灰塵的7K量，同時稀釋氯化物。在一些其它情況下讓 控制裝置50打開控制灰塵循環速率的閥56以增加循環灰塵在系統1中的速率 可能更好。因此本發明可根據灰塵中的當前氯化物濃度來提供處理髙峰麻況的 不同策略，其中控制裝置50知曉灰塵中的當前氯化物濃度。應了解的是在所附權利要求的範圍內，上述實施例的各種變體都是可能的。應了解的是，除了氣化物，本發明也適於計IK它易於使灰^^粘的組分。J^組分的例子包自(NH3)和鋅。ilia接鄉B難測置進入氣體mt系統 的NH3或鋅流量和保存的歷3^lg,計算這^l質，環^k中的當前濃度的 並利用此信息來控制系統1是可能的。在圖1中示意性地顯示了適於為了計算 iaX系統的氣流量而提供輸入的NH3分析器58。根據上面描述的內容，基於包括粉煤灰、數個腿產物、情性物質、排出 物等多個組分的歷史數據計箅了粘性組^m化物的當前濃度。在簡化版本中僅 僅測量的是基於i2A系統的'鵬氣流量和來自HC1分析器42的澳UJTOg氯化 物質量流量和離開系統的灰塵排放量。假定循環於系統中的灰塵總量相當穩 定，如果也測量了排放的灰塵量，那麼可以計箅氯化物在循環於系統中的灰塵 中的當前濃度。在另一個可供選擇的辦法中，例如通過上面描述的計箅進入氣 體淨化系統的總質量流量(mTOT)的方法，在假定循環於系統中的灰塵總量 相當穩定下，間接地計算排放的M量。如上所述，對應粘性組分當前濃度，可以控帝爐入系統的,吸收齊鵬量 禾P/或潤溼灰塵的水的流i。另一個可供選擇的控帶，是控制itA系統的粉煤 綠，可以將其與別的控制參數結合《頓或糊艦。如果把諸如靜電沉積器 (ESP)的粉煤灰收集器設置於本發明氣體mt系統的上遊，就可以控制iSA氣體淨化系統的粉,量。例如，如mMMt量平衡發,性組分在循環灰塵中的當前濃Jt^高，可以控制ESP更低^ii行，如此更多的,灰可i4A氣體 淨化系統以稀釋灰塵。通過這種方法陶氐了粘性組分的濃度，從而避免了灰塵 的發粘問題。另一，擇方案是從諸如包含來自其它工廠,煤灰的料簡的其 它源頭，將鵬^S接加入循環於系統中的灰塵中，例如直接加入混合器8中， 以控制所述粘性組分的濃度。因此無論是來自上遊t^灰收絲還是來自其它 源頭的粉煤灰的添加都代表了氣體淨化系統的另—控制#^，可以基於所算的 粘性組分的當前濃Jt^控制該參數。本發明適於mfc源自各種類型的生產工廠的工業廢氣。具體的例子包括垃圾焚燒廠、燃燒^H油的電廠、工業鍋爐、冶金廠等。本發明在工業廢氣包 含較高濃度的諸如氯化物、氣或鋅之類的粘1^i分,形下尤其有用。如上所述，在引入接觸g器中之前在混合器中潤溼灰塵。應了解的是，本發明也適於別的類型的鵬器。一M仔是將幹塵和水分別引入該碰器本 身中，於當前反應器內發生灰塵的潤溼。實糊1這個實施例涉及一般的垃圾焚燒廠。煙道氣M^統1是上面參照圖1詮釋的類型。取決於當時^g的垃圾的類型，HCl和SC^^g道氣2中的含量可 能不同。在這個實施例中，SO2的含翻常為大約330mg/Nm3^體。HC1的 含量通常為大約140m^Nirf幹氣體，但是在幾個小時的期間內它可以增加到 畫mg/Nm3諱體。氣體靴系統1鄉有如圖1所示的接收輸入麟的計箅錢40。基於 輸入數據，計算裝置40計算循環於系統中的灰塵中氯化物的濃度。為了避免 在織物過濾器6和其它雌發生粘附問題，對於CaCV2Hp形式的氯化物， 其臨界濃度設置為0.20kg^cg(即最髙20重*%)。計算裝置40基於歷史數據和 根據上面描述的原理計算CaCV2Hp的當前濃度，並根據此信息向控偉蝶置 50發送信號。圖2洤釋了,灰、CaC03、 CaCV2H2O和Ca(OH)2iiil計算^S40計 算的含量，以kg/kg計。計算中也包蹄如活性炭、來自S02的鵬產,的 其它組分，但是為了清,見，在圖2中沒有顯示。氣體mt系統1在時間0 時啟動。由於實用原因，啟動時混合器8和筒倉18充滿了婉灰，也就是說 啟動時熟石灰Ca(OH)2的Ml:分數是1.0 (100重量％)。在從0時到60時的運 行期間，氣體中HC1含量穩定在140 m^Nm3幹氣體。生石灰(CaO)的添力口 量穩定在73千3^小時。大約50小時後，氯化tl^JSii到大約0.08 kg/kg (8 重*%)的穩定濃度。這大大低於臨界濃度0.20，控制鄉50根據用來與氣 #^^|反應需要而不是稀釋^中的氯化物需要來控制,吸收劑的進料。運行60小時後，'JSit氣2中的HC1濃度增加到1000 mg/Nm3 ^C體。控 審蝶置增加生石灰CaO的添加量到140千勞小時，以匹配與氣體汙鄉的增 加量反應的需要。可以看出，由於駄系統1的氯化物質鵬量的增加，氣化 物的量也隨之增加。在從開始起的大約68小時時，計算裝置40發送氯化物的 當前濃度已達到臨界濃度0.20 (20重量％)的信號至啦帝蝶置50。響應該信 號，控制裝置50立亥i腔制閥52以增加iSA混合器8的生石灰(CaO)鵬， 以稀釋氯化物。375千效小時的生石鄉料量把當前氯化娜度穩定在臨界濃 度。大約100小時後，煙道氣中HC1濃度陶氐到大約140 me/Nhn3幹氣體。計 算裝置40計算出灰塵中當前氯化，度下降封臨^度以下，隨後向控制裝置50織不再需要稀釋灰塵的信號。控制裝置50鄉綱52以使生石灰的進 料量設定回73千忠小時。圖3顯示了系統中的灰塵^IR。曲線上每個"谷"^^由旋轉排出^g 24的灰塵的排放。每次排放恭，了同樣的懶只，以m3計，因此谷觴頻繁，排 出的物質越多。可以看出，僅在高氯化M豕期間，即從68小時到100小時， 排放進行的很頻繁。艦應於更大體積的排出灰塵，即更大的鄉霈要送到垃 圾堆，然而在髙氯化物量之前和之後排出體積很低。由於粉^M快地從系統 中排出，在68小時到100小時期間增加的排出速率導致^^濃度的陶氐。 在高氯化物瞎況下，CaC03含量增加。原因是在混合器中m成Ca(OH)2的新 鮮吸收劑生石灰(CaO)與需要與S02和HC1反應的量相比，進料過量。過量 的,吸收齊鵬化成CaCCV鄉加了需要排放的糊，以後還要加Ai立圾堆。 利用本發明增加,吸收齊腿料的時期儘可能的短。從0小時到160小時的整 個循環可以看出，這提供了更低的新鮮吸收劑消耗量以及更低體積的需運往垃 圾堆的灰塵排放。在高峰瞎況的開始階段，即從60小時到大約64小時，氯化娜度你氐於 臨界濃度許多。在這個期間控帝厳置50在沒有發粘灰塵問題的情況下可以允 許通過打開閥54把更多水添加到灰塵中。這在高峰情況幵始時改進了接觸反 應器4中的除去效率，，i琉足量的,吸收齊瞎時間MA循環灰塵中。因此實施例2 (對比)、 、 ，、 、實施例2意在說明在沒有計箅^S提供灰塵中氯化物的當前濃度時，氣 體mt系統怎遊運行。在0到160小時期間煙道氣狀況實際上與實施例1中描 述的一樣。在實施例2中沒有可用的計箅裝置，因此沒有信號^l至啦制裝置。 在沒有當前氯化物濃度信息時，控制織必須設想糊的運療隋況，即廢氣中 HCl含量為1000m^Nm3^體。因此在所有時候，必須控制生石灰的進料量 為375千效小時。為了更好的,，圖4洤釋了從系統0小時開始時僅有^灰時以及隨 後，濃度看起來lfr麼樣的。然而，圖4中顯示的信I^於控審^I來說是不 能獲得的，對任何,者來說也同樣如此。從圖4可以看出，CaC03含m乎從一開始就很高。原因是m^Ca(OH)2的生石灰CaO的添加fi31駄多。從大約60小時到大約100小時即煙道氣中 HC1含量從140增加到1000 m^Nm3^體時，氯化旨量增加。由於生石灰 過Jb^多，氯化^S保持在臨界濃度以下。指示實施例2中材料排出的圖5顯示從0小時到160小時的所有時間內， 來自系統的排放進份尋很賺。因此，只擁有現有獄而不失爐鄉中當前氯 化物濃度時，為了保證灰塵不變粘，經常aS供自鮮吸收劑。這導致新鮮吸 收劑消耗量增加，以及排出和轉移到垃圾堆的灰lkSii加。對於靴吸收劑的 大量過量， 一個可供選擇的辦法Ji^垃圾焚曉廠的運fi^S限定，這樣HC1含 量不可以超過，如250 mg/Nm3 W體。有了這樣一個限定，它需要工廠操作 者相當的努力以高精度來混合不同的垃圾材料並可能使得某些材料不能被焚 燒，可以斷氐過量的數量，但是與本發明的方法相比，,吸收劑的消耗量仍 然會高很多。另外，由於實施例2的控帝imS不知道當前的氯化物濃度，它不能添力噸外的水以在高,況的開始階段獲得ewao因此伴隨蕾^t氣的hci對大氣的 排放量，與本發明可實現的相比高出許多。
權利要求
1. 一種從諸如煙道氣的熱工業廢氣(2)中分離諸如氫氯酸和二氧化硫的氣體汙染物的方法，在該方法中使工業廢氣(2)通過包含接觸反應器(4)、灰塵分離器(6)和灰塵潤溼裝置(8)的氣體淨化系統；工業廢氣(2)首先通過接觸反應器(4)，其中對氣體汙染物具有反應性的顆粒吸收劑材料以潤溼態引入工業廢氣(2)中以使氣體汙染物轉化成可分離灰塵，隨後使工業廢氣通過灰塵分離器(6)，由此從工業廢氣中分離出灰塵並且排放出淨化的工業廢氣(14)，將至少一部分收集在灰塵分離器(6)中的灰塵與水混合通過灰塵潤溼裝置(8)轉變到潤溼態，並且作為所述的顆粒吸收劑材料被再次引入接觸反應器(4)中的工業廢氣(2)中，排放出一部分在氣體淨化系統中循環的灰塵，其特徵在於測量位於接觸反應器(4)上遊的工業廢氣(2)中至少一種粘性組分的含量，該粘性組分易於產生灰塵發粘問題，直接或間接測量所述被循環於氣體淨化系統(1)中的灰塵的所述排出部分的流量，結合排出灰塵流量的歷史測量數據和位於接觸反應器(4)上遊的工業廢氣(2)中的所述粘性組分含量，基於歷史測量數據的質量平衡來計算所述粘性組分在循環於氣體淨化系統(1)中的灰塵中的當前濃度，以及響應所述粘性組分在循環於氣體淨化系統(1)中的灰塵中的所述當前濃度，控制所述氣體淨化系統(1)的至少一種控制參數，該控制參數影響循環灰塵的粘性。
2、 根據權利要求1的方法，其中所腿少一鵬制繊包括進入氣體淨 化系統0)的新鮮吸收劑流量，控制所述新鮮吸收劑的流量以保持所述粘性組分在循環於氣體，系統(1)中的M中的濃度低於臨界濃度。
3、 根據權利要求1或2的方法，其中所^Md^種控制參數包括進料至 氣體淨化系統(1)中以潤溼灰塵的水的流量，控制所述7K流量以保持潤溼灰 塵中的水含量低於可能發生發粘時的含量。
4、 根據權利要求1-3中任一項的方法，其中所述至少一種控制參數包括駄氣體mtS統WIMISJt
5、 根據權利要求14中任一項的方法，其中計算所述粘性組分在循環於 氣體淨化系統中的灰塵中的當前濃度時，進入所述氣體淨化系統(i)的新鮮吸收劑流量的歷史測量數據被包含入質量平衡中。
6、 根據權利要求1-5中任一項的方法，其中計算所述粘性組分在循環於氣體靴系統中的灰塵中的當前濃度時，在氣條雑轉化為可分離姓期間 形成的至少一種主要反應，皿的歷史測量,被包含入質平衡中。
7、 根據權利要求6的方法，其中接角販應器上遊的工業中的二氣化硫含量的歷史測量數據來計算所,少一種主要產物的流量。
8、 根據權力要求1-7中任一項的方法，其中估計了接觸，器上遊的工 業廢氣中的粉煤灰含量，在灰塵分離器(6)中分離的相應粉煤灰流量被包含 入質量平衡中。
9、 根據權利要求1-8中任一項的方法，其中所腿少一mS性組微自 包含氯化物、氨和鋅的組。
10、 一種用於從諸如煙道氣的熱工業廢氣(2)中分離諸inM氯酸和二氧 化硫的氣體汙染物的氣體淨化系統，包含接觸反應器(4)、灰塵分離器(6) 和灰塵潤溼裝置(8);接觸反應器(4)用於接收生產廢氣工業廢氣(2)並首先 使它們通過接觸反應器(4),其中對氣,染物具有反應性的,吸收齊附料 以潤溼態引入工業廢氣(2)中以使氣體汙染物轉化成可分離灰塵，灰塵分離 器(6)用於隨後接收工業廢氣，從工業廢氣中分離灰塵以及排出淨化的工業 廢氣(14)， M潤溼裝置(8)用於13i混合灰塵與水以將至少一部分收 集在灰塵分離器(6)中的灰塵轉變到潤溼態，並且將這樣與水混合的灰塵作 為所述的顆粒吸收齊附料再次引入接觸反應器(4)中的工業廢氣(2)中，排放出一部分在氣體:系統中循環的灰塵， 其特徵在於該氣體淨化系統另外包括用於測量作為接觸反應器(4)上遊的工業廢氣(2)中的至少一種粘性組分含量的第一測量裝置 (42),所述粘性組分易於產生發粘問題，用於直接或間接測皿述循環於氣體淨化系統(1)中的灰塵的所述排出 部分流量的第二測量裝置 (24),結合排出灰塵流量的歷史測量數據和所述粘性綴分在接觸反應器(4)上 遊的工業廢氣(2)中含量的歷史測量數據，基於質逢平衡用於計算所述粘性組分在循環於氣體mt系統(1)中的灰塵中的當前濃度的計箅 (40),以 及響應所述粘性組分在循環於氣體m^系統0)中的灰塵中的所述當前濃度，控制所述氣體靴系統(1)的至少一種控制參數的控銀鄉(50)，該控 翁慘數影響循環灰塵的粘性。
全文摘要
控制來自熱工業廢氣的氣體汙染物的吸收的方法和裝置。使諸如煙道氣的熱工業廢氣(2)通過接觸反應器(4)。將顆粒吸收劑引入反應器(4)中以使汙染物轉化成隨後被收集進灰塵分離器(6)的灰塵。一部分收集的灰塵在潤溼裝置(8)中潤溼並回流至接觸反應器(4)。通過測量工業廢氣(2)中至少一種易於產生灰塵發粘問題的粘性組分的含量，以及測量排出的灰塵流量，結合歷史數據，基於質量平衡就可以計算灰塵中所述粘性組分的當前濃度。基於所述粘性組分的當前濃度，就可以控制影響循環灰塵粘性的控制參數。
文檔編號B01D53/50GK101239276SQ20071008605
公開日2008年8月13日 申請日期2007年2月6日 優先權日2006年2月6日
發明者E·約翰松 申請人:阿爾斯託姆科技有限公司