一種廢氣處理設備的製作方法

2023-08-13 01:28:31 2

專利名稱：一種廢氣處理設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種廢氣處理設備，尤其是淨化排放一體化設備，屬於電力、冶金、環 保和化工技術領域，尤其適合廢氣脫硫技術領域。
背景技術：
燃燒化石燃料的鍋爐，比如火力發電廠或熱電廠，和冶金工業排放的煙道氣，含有SOx、 NOx、 HC1和HF等酸性氣態物質，尤其其中的S03氣體，使得廢氣表現出酸露點腐蝕性。 廢氣的酸露點在100 150。C之間。為了確保廢氣排放過程中不出現酸露點腐蝕，廢氣排放時 的溫度比露點高15 25°C。
大量廢氣排放導致了酸雨汙染。 一種解決酸雨汙染的辦法就是廢氣處理，或稱廢氣淨化， 尤其採用鹼性物質為原料的廢氣脫硫(FGD， Flue Gas Desulfurization)。 FGD中，常見的鹼 性物質是天然礦石原料，比如石灰石，即碳酸鈣，還有菱鎂礦石， 一種碳酸鈣和碳酸鎂的混 合礦石，還有人工合成的鹼性物質，包括弱鹼氨和燒鹼氫氧化鈉，為便於論述，分別將它們 稱為鈣法，鎂法，氨法和鈉法。FGD的淨化效率可以達到95-99%以上，因此是廣泛被採用 的方法。
常規FGD過程大都是溼式操作，即所採用的鹼性物質必須和水混合成為一種鹼性水溶 液，再使之與廢氣密切接觸，而且為了提高接觸效率確保淨化效率，都採用極低濃度的水溶 液，比如鈣法中，每公斤廢氣需要10-30公斤的水溶液。如此操作條件下,'廢氣經過接觸設 備，或稱為處理設備和脫硫設備後，溫度顯然會低於酸露點，更嚴重的是，原存在於廢氣中 的S03會變為硫酸酸霧，使淨化後的廢氣顯示出強烈的酸腐蝕性。
解決這個問題的方法有兩種， 一是對原來的直接排放原廢氣(未經淨化，且溫度在酸露 點以上，比如大於120°C)的煙囪(稱為原煙囪)進行防腐蝕處理，再使得淨化廢氣回到原 煙囪排放，但其投資高，且對於老設備，比如老機組，鍋爐或燒結機，會存在長時間運行中 斷，影響生產。為了彌補這種方法的缺陷，人們提出了另一種方法，就是直接在處理設備上 設置一根煙囪，稱為直排煙囪，或頂排煙囪，使得處理設備具有淨化排放一體化的功能，這 種方法投資低，且不會影響生產。
不過，實踐中，人們發現這種帶有直排煙囪的淨化排放一體化設備運行較為困難，很難 達到預設的效果，包括淨化即脫硫效率低，原料消耗高，而且還會帶來白色煙羽汙染，甚至 會產生煙雨，因而嚴重製約了這種設備的應用。
發明內容
本實用新型需要解決的技術問題是公開一種新型的廢氣處理設備，具體地公開了一種帶 有直排煙閨的廢氣淨化排放一體化設備。
本實用新型的實質在於，使淨化廢氣可以不經過原煙囪排放，而直接從脫硫或處理設備 出口連接的直立煙筒，稱為直排煙囪或頂排煙囪直接排放，不需要對原煙囪進行防腐蝕處理， 不中斷生產。
本實用新型的主要技術創新在於，優化了廢氣進入所述處理設備的進煙接口的定位方式， 以確保足夠的廢氣和吸收液接觸的時間，還不會使設備複雜化，同時在所說的直排煙囪體外設置了去除煙雨的結構，具體地該結構是一個具有保溫和絕熱功能的結構，可以顯著減少煙 囪內壁的廢氣冷凝水，從而顯著減少廢氣對冷凝水的夾帶，這樣就不會像現有的直排煙囪那 樣出現明顯的煙雨和泥雨現象，進而使得淨化排放一體化設備能被正常應用。
具體地，本實用新型公開的廢氣處理設備包括一個淨化塔，也稱為脫硫塔，在所說的淨 化塔的頂上設置有直排煙囪，其創新性還包括
圓筒形塔體；
連接在塔體底端的底板；
連接在塔體頂端的塔頂；
連接在塔體上的矩形進煙接口，位置在距離地板的位置為塔體總高度的四分之一到三分 之二之間，所述進煙接口的矩形短邊與矩形長邊的長度比例在0.25 0.5倍之間，且矩形長邊 長度是所述塔體內徑的0.55 1.0倍之間，以便確保廢氣和吸收液具有足夠的接觸時間，確保 較高的淨化效率，同時也不會使處理設備複雜化，即既有較好的效率也有較低的投資；
連接在塔頂上的圓形或矩形出煙接口，位置在塔頂中心位置，或中心附近，所述出煙接 口面積(即與廢氣流通方向垂直的截面面積)是所述塔體面積(即與廢氣流通方向垂直的截 面面積)的0.10MX30倍之間，這樣可以確保淨化塔有較低的阻力；
在所述進煙接口下方的塔體內部設置了空氣鼓泡元件，以便實施氧化，將脫硫或淨化過 程中形成的亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽；
在所述進煙接口上方的塔體內部設置了液體霧化元件，該液體霧化元件帶有液體分配母 管和支管，以及霧化噴嘴，使得與廢氣接觸的具有淨化廢氣中酸性氣體作用的吸收液，或稱 洗滌吸收液得到均勻分布和細密的霧化，提高傳質效率；
並且在所述液體霧化元件的上方還設置了氣液分離元件，該氣液分離元件中設置了兩段 填料，使得廢氣夾帶的細小液滴，甚至漿狀或泥狀液滴撞擊在填料上凝並為大液滴而被回收 下來，並且在氣液分離元件的部分的塔體上設置了進水接口，其內徑是所述塔體內徑的 0.5~2.5%,與其中設置噴水器相連接，以便對填料進行即時衝洗，防止泥漿粘附在填料表面， 堵塞廢氣通道；
在所述進煙接口下方的塔體上還設置了空氣進口和吸收液出口 ，並且所述空氣進口距離 底板1.0~5.0m，所述吸收液出口距離底板0.5~2.5m，所述吸收液出口在所述空氣進口的下 方，兩者在豎直方向上相距1.0~4.0m，並且該吸收液出口的內壁直徑在塔體內壁直徑的三十 分之一至十分之一之間，這樣可以防止鼓入的空氣從吸收液出口進入塔體外設置的吸收液輸 送機，造成輸送困難；
設置在出煙接口之上，並與出煙接口直接相連接的直排煙囪，直排煙囪的橫截面為圓形， 或者近似圓形，其高度在20 100m之間，以保證恰當的廢氣排放標高；
連接在塔體上的吸收液進口，它與塔體內的液體霧化元件相連接，尤其與液體分配母管 相連接，其直徑是吸收液出口直徑的0.75 1.25倍之間，較好地，兩個接口的直徑相同；
設置在塔體外，並連接吸收液出口和進口的吸收液循環管，以及與吸收液循環管相連接 的吸收液輸送機；
而且，
直排煙囪體外，最好是從上至下包裹有消煙雨構件，並且在該構件外還包裹有保護殼層， 所述消煙雨構件的厚度在10 200mm之間，優化地在80~150mm，最好在50~120mm之間，所述消煙雨構件採用導熱係數小於0.5W/C.m的材料製成，以便有效降低煙囪內壁的廢氣冷 凝水量，從而減少廢氣夾帶進而消除煙雨，所述保護殼層採用鋁質材料製成，該保護層的厚 度在0.3 1.5mm，確保較輕的質量和良好防護性能。
本實用新型公開的廢氣處理設備按照如下方式操作
含有S02， S03， N02， HC1/HF，煙塵等汙染物的廢氣，從進煙接口進入淨化塔(也稱為 脫硫塔)，向上流動，與液體霧化元件分散霧化的洗滌吸收液(吸收液中含有鹼性物質)逆流 接觸，發生氣-液兩相的傳質、傳熱和液相中的化學反應，脫出汙染物。廢氣中的S02變為亞 硫酸鹽，S03變為硫酸霧，也有部分變為硫酸鹽，HC1變為氯化物。這些酸性汙染物的脫出 效率可達到95%。廢氣中的粉煤灰(塵)的脫出效率大於60%-90%。
洗滌吸收液為含有鹼性脫硫劑、硫酸鹽及其結晶固體的漿狀水溶液，而且一般都是接近 硫酸鹽飽和，最好是被硫酸鹽飽和或過飽和的漿狀水混合物。
對於機組或鍋爐容量大，或者廢氣中S02濃度高的情況，如果採用溶解度極低的鈣原料 (鈣法)或鎂原料(鎂法)，洗漆液流量將十分巨大，廢氣必須經過多組吸收液分散器，再進 一步向上流動與氣液分離元件相接觸，除去廢氣夾帶的液滴，大都是含有固體的泥漿狀液滴。 同時對除液構件還定期或間隙採用比較清潔的水衝洗，確保氣液分離元件的氣體通道通暢。
離開氣液分離元件後，廢氣繼續向上流動，穿過位於淨化塔頂部的出煙接口，進入位於 淨化塔之上的直排煙囪，直接排入大氣。由於直排煙囪體外，尤其之從上至下都被消煙雨構 件包圍著，確保了煙囪內壁較少出現冷凝水，或很少出現冷凝水，這樣，廢氣通過煙囪就不 回夾帶冷凝水滴而出現煙雨了。
另一方面，洗滌吸收液向下流動，與廢氣逆流接觸，回流到進煙接口下面的塔體內，被 空氣鼓泡元件分散鼓入的空氣氧化，使亞硫酸鹽變為硫酸鹽，比如亞硫酸鈣變為硫酸鈣並形 成石膏(即帶有兩個結晶水的硫酸鈣晶體)，或亞硫酸銨被氧化為硫酸銨，進而結晶為對應的 晶體。因此，這一段也被稱為氧化池，或氧化結晶池，尤其是吸收液循環槽。新鮮的脫硫劑 比如粒度在250-325目以上的石灰石粉沬漿液，氧化敏碳酸鎂漿液，或液化氨/氣化氨/氮水， 直接加到進煙接口循環槽內。吸收液在通過設置在淨化塔體外，通過循環管道與塔體相連接 的循環液輸送機被重複輸送到位於進煙接口上方的塔體內的液體霧化元件，以便使得淨化塔 實現廢氣淨化的連續和穩定運行。
同時也必須從循環槽不斷排除吸收液，進入後續的硫酸鹽固體分離和加工設備，以獲得 脫硫產品，固體硫酸鹽。
由上述公開的技術方案可見，本實用新型的廢氣淨化排放一體化設備包括了四個部分 從下至上分別為空氣鼓泡元件、吸收液霧化元件、氣液分離元件和帶有消煙雨作用的直排煙 囪，使處理設備效率高，能耗低，投資低，同時還可以克服現有設備的缺點。


圖1為廢氣處理設備的結構示意圖。 圖2為直排煙囪的結構立面圖。 圖3為直排煙囪的結構俯視圖。
具體實施方式

參見附圖1-3,本實用新型的廢氣處理設備包括 圓筒形塔體l;連接在塔體1底端的底板4; 連接在塔體1頂端的塔頂10;
連接在塔體1上的矩形進煙接口 2，位置在塔體1總高度的二分之一，且該矩形接口的
長邊是塔體1內徑的0.86倍；
連接在塔頂10上的圓形出煙接口9，位置在塔頂中心位置，且出煙接口的內徑是所述塔 體內徑的0.5倍；
在進煙接口2下方的塔體1內部設置了空氣鼓泡元件3;
在進煙接口 2上方的塔體1內部設置了液體霧化元件12，液體霧化元件12包括液體分 配母管、支管以及霧化噴嘴；
在液體霧化元件12的上方還設置了氣液分離元件11，氣液分離元件11包括兩段填料， 並且該氣液分離元件ll對應的塔體l上還布置了進水接口 15，其內徑是塔體1內徑的0.125%;
設置在出煙接口9之上，並與出煙接口9直接相連接的直排煙囪8，直排煙囪8的橫截 面為圓形，其高度為60m;
在進煙接口 2下方的塔體1上設置了空氣進口 14和吸收液出口 5，並且空氣進口 14距 離所述底板43.0m，吸收液出口 5距離底板41.0m，即吸收液出口 5在空氣進口 14的下方， 兩者在豎直方向上相距2.0m，此外，吸收液出口5的內壁直徑是塔體1內壁直徑的十二分之
設置在塔體1外，並連接吸收液出口 5和吸收液進口 13的吸收液循環管7，以及與吸收 液循環管7相連接的吸收液輸送機6;
直排煙囪8的筒體801夕卜，從上至下包裹有消煙雨構件802,並且在該構件802外還包 裹有保護殼層803，所述消煙雨構件802的厚度為120mm，所述消煙雨構件802採用導熱系 數為0.12W/C.m的保溫材料製成，所述保護殼層803採用鋁質材料製成，保護層厚度為0.6mm。
權利要求1、一種廢氣處理設備，包括淨化塔，並且所述淨化塔包括圓筒形塔體，連接在所述塔體底端的底板，連接在所述塔體頂端的塔頂，連接在所述塔體上的矩形進煙接口，連接在所述塔頂上的圓形或者矩形出煙接口，其特徵在於，所述出煙接口面積是所述塔體面積的0.10～0.30倍之間。
2、 根據權利要求1所述的廢氣處理設備，其特徵在於，所述進煙接口位於所述塔體總高 度的四分之一到三分之二之間。
3、 根據權利要求1所述的廢氣處理設備，其特徵在於，所述進煙接口的矩形長邊長度是 所述塔體內徑的0.55 1.0倍之間。
4、 根據權利要求1所述的廢氣處理設備，其特徵在於，在所述進煙接口下方的塔體內部 設置了空氣鼓泡元件，在所述進煙接口上方的塔體內部設置了液體霧化元件，並且在所述液 體霧化元件的上方還設置了氣液分離元件。
5、 根據權利要求1所述的廢氣處理設備，其特徵在於，在所述進煙接口下方的塔體上設 置了空氣進口和吸收液出口，並且所述空氣進口距離所述底板1.0 5.0m，所述吸收液出口距 離所述底板0.5~2.5m。
6、 根據權利要求5所述的廢氣處理設備，其特徵在於，所述吸收液出口在所述空氣進口 的下方，兩者在豎直方向上相距1.0~4.0m。
7、 根據權利要求4所述的廢氣處理設備，其特徵在於，在所述氣液分離元件的部分的所 述塔體上設置了進水接口，並且所述進水接口內徑是所述塔體內徑的0.5~2.5%。
8、 根據權利要求1至7任一項所述的廢氣處理設備，其特徵在於，在所述淨化塔頂上設 置有直排煙囪，並且所述直排煙囪與出煙接口相連接。
9、 根據權利要求8所述的廢氣處理設備，其特徵在於，在所述直排煙囪體外包裹有消煙 雨構件。
10、根據權利要求9所述的廢氣處理設備，其特徵在於，所述的消煙雨構件從上到下包 裹在所述直排煙囪體外，且所述消煙雨構件的厚度在10 200mm之間，並在所述消煙雨構件 外包裹一保護層，所述保護層的厚度在0.3~1.5mm之間。
專利摘要本實用新型涉及一種新型的廢氣處理設備，包括淨化塔和在淨化塔頂上設置的直排煙囪，並且所述淨化塔還包括圓筒形塔體，連接在塔體底端的底板，連接在塔體頂端的錐形塔頂，連接在塔體上的矩形進煙接口和連接在塔頂上的圓形出煙接口，而且矩形進煙接口位於塔體總高度的四分之一到三分之二之間，矩形長邊是所述塔體內徑的0.55～1.0倍之間，出煙接口面積是塔體面積的0.1～0.3倍之間，尤其是，直排煙囪帶有去除煙雨的構件，可以顯著減少煙囪內壁的廢氣冷凝水，從而顯著減少廢氣對冷凝水的夾帶，消除煙雨或泥雨現象。
文檔編號B01D53/50GK201394418SQ20082015546
公開日2010年2月3日 申請日期2008年11月17日 優先權日2008年11月17日
發明者婁愛娟 申請人:婁愛娟