溼式同時除害,除塵氣體處理裝置和方法
2023-12-02 10:12:51 3
專利名稱：溼式同時除害,除塵氣體處理裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種十字流型溼式同時除害、除塵氣體處理裝置和方法。
以往，用於氣體處理裝置的填充塔，一直沿用液體下降、氣體上升型的除害、除塵方式。然而，此種方式在小液流量、小氣流量的情況下已進入液阻區域，難於充分地洗淨目標氣體。
不過，日本專利公報特開昭50-104436號所公開的發明，使用液體下降、氣體下降的並流式填充塔，解決了上述難點，能有效地用於大量不純物的除害、除塵，但對尚殘留少量不純物的氣體卻不能完全除害、除塵。
因此，保持通過填充層截面的較低的氣流速度、而且為了防止媒塵附著於填充物上而使用足夠的液流量進行清洗，需要龐大的向下流的液流量和用地面積，不宜工業化。
日本工業新聞社發行的「新化學工業講座」▲2-2卷，第12頁(1957年1月12日發行)《冷水塔》所記載的十字流型水平冷水塔、目的在於用空氣來冷卻水，不是除去空氣中的細微的媒塵。因此考慮到冷卻效果，設計成風速在每秒1米以上，並沒有用填充物表面的水膜完全捕捉住氣體中的塵埃的想法。其結果是，沒有「氣流截面積/液流截面積」大於5這一要求。
如圖3所示，通常的對流或並流填充塔式清洗裝置，氣流速度在每秒100cm以上，而且，氣流面積/液流面積＝1，不能完全除害、除塵。
日本專利公報特公開3-7410號所記載的發明是用於隧道工程的，其結果是液體下降、氣體上升型的。
另外，日本專利公報特公開6-28691號所記載的發明，是關於水中垃圾的再循環方式的，與本發明目的有所不同。
再有，日本專利公報特公開6-55252號所記載的發明，是將多個片狀濾網的過濾孔的位置相互錯開設置的，它也與本發明無關。
本發明是要提供一種氣體處理裝置和方法，使其能完全捕捉住現有的被汙染氣體中的汙染物質和塵埃、達到完全除害、除塵的效果。
本發明的十字流型氣體處理裝置的特點是在氣體處理裝置的上部設置除害、除塵液噴灑器，使其由多個朝向下方的噴嘴噴灑除害、除塵液，該氣體處理裝置的前後為由金屬網、多孔板等具有許多開口部的平面所構成的填充室，其內部填滿具有許多空間的填充物，從上述除害、除塵液噴灑器噴灑的噴灑液，對著填充室的截面均勻地進行噴灑，從上述氣體處理裝置的前面導入被汙染氣體，使通過了上述填充室的潔淨氣體從上述氣體處理裝置的後面強制排出，用於氣體通過的截面積和用於噴灑液通過的截面積的比至少在5以上，氣流速度在每秒100cm以下，最好是每秒1cm至100cm，能使至少5噸/m2·hr以上、最好是10至100噸/m2·hr的大量的除害、除塵噴灑液向下流。並且，十字流氣體處理方法的特徵是在氣體處理裝置的上部設置除害、除塵液噴灑器，使其由多個朝向下方的噴嘴噴灑除害、除塵液，該氣體處理裝置的前後為由金屬網、多孔板等具有許多開口部的平面所構成的填充室，其內部填滿具有許多空間的填充物，從上述除害、除塵液噴灑器噴灑的噴灑液，對著填充室的截面幾乎均勻地進行噴灑，從上述氣體處理裝置的前面導入被汙染氣體。使通過了上述填充室的潔淨氣體從上述氣體處理裝置的後面強制排出，用於氣體通過的截面積和用於噴灑液通過的截面積的比至少在5以上，氣流速度在每秒100cm以下，而且，使每個填充室截面至少在5噸/m2·hr以上、最好是10至100噸/m2·hr的、含有大量脫硫、脫氮作用的除害、除塵噴灑液向下流。
以下依據附圖對本發明進行說明。
圖1是從前面看本發明裝置的主視圖。
圖2是從側面看本發明裝置的側視圖。
圖3所示是本發明裝置的廢氣處理系統一具體例子的模型圖。
圖4是通常的填充塔式清洗裝置模型的側視圖。
在圖1和圖2所示的本發明的氣體處理裝置中，除害、除塵用液循環罐1中的除害、除塵用鹼溶液，在經過循環泵2、導管3之後，由位於本發明氣體處理裝置上部的除害、除塵鹼溶液噴灑器4，從在填充室8的上部朝下方設置的多個噴嘴5、5中噴灑出來。
在本發明的氣體處理裝置填充室8的前後，設有金屬網、多孔板等具有許多開口部的平板6和7，而且，在填充室8的上面設有多個噴嘴5、5…，該填充室8的內部充滿了填充物(例如可以使用商品名為麥克馬洪填料(マクマホン)、馬鞍形填料(サドル)、泰勒填料(テラレツト)等填料)。該填充8被填充物所充滿，其填充物的表面積最好在150m2/m3以上。
除害、除塵用鹼性噴灑液由多個噴嘴5、5…對著該填充室8的空間斷面大致均勻地進行噴灑。
連接填充室8和除害、除塵用循環罐1的部分9，由於設置成流路沒有節流，所以噴灑液不會充滿填充室8的內部，留下很多空間，順著流入填充物間。
填充室8、其用於被汙染氣體通過的填充室8的縱截面面積和用於除害、除塵用鹼性噴灑液向下流的橫截面面積的比(參照圖1和圖2)，即A×C/B×C＝A/B的值至少在5以上，最好在7以上100以下，更希望在10以上50以下其中A填充室的高度，B填充室的進深，C填充室的橫寬。
因此，在A/B的值小於5的情況下，相對鹼性噴灑液的被汙染氣體的量不足，經濟性不好，在該值超過100的情況下，鹼性噴灑液不足，不能充分達到目標程度的對被汙染氣體的除害、除塵。
除害、除塵氣體處理裝置能使用這樣的量的噴灑液，即，使用的除害、除塵用鹼性噴灑液不光是充分潤溼填充物的表面，而且能完全洗掉附著在表面的媒塵所必需的大量的、每個填充室8橫截面在5噸/m2·hr以上、最好在10噸/m2·hr以上、更希望達到20噸/m2·hr以上甚至100噸/m2·hr左右的噴灑液。
除害、除塵用鹼性噴灑液的用量在每個填充室斷面小於5噸/m2·hr的情況下，除害、除塵效果不好，而且不能完全洗掉附著在填充物上的媒塵。另外，在噴灑量超過100噸/m2·hr的情況下，除害、除塵的程度並不與噴灑液流量的增加成相應比例地增加，所以經濟性不好。
上述鹼性噴灑液是氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀、氨水、氫氧化鈣、氫氧化鎂等，可以使用pH8乃至14程度的水溶液。
要進行除害、除塵的被汙染氣體10，由導管11導入設置在金屬網或多孔板6的前方的分散壓力室12，在這裡全面、均勻地被分散開，然後鑽到填充室8中。
由於在填充室8的內部，填滿了表面被完全潤溼了的填充物，所以被汙染氣體在通過時多次與填充物的被潤溼的表面相接觸，有害氣體被除害，媒塵被填充物表面的水膜捕捉、吸附。這種情況下，被汙染氣體通過填充室8的速度在100cm/sec以下，最好在30cm/sec以下，更希望在20cm/sec以下。此能捕捉到微米直徑、甚至達到亞微米直徑範圍的媒塵。
當被汙染氣體通過填充室8的速度超過100cm/sec時，不能充分除害、除塵，另外，在該速度不足1cm/sec的情況下，不夠作為目標的被汙染氣體的處理量，經濟性不好。
通過了填充室8的、除害、除塵後的潔淨的排出氣體15、穿過金屬網或多孔板7，再次在集氣室13會集，從排氣管14被強制排出。
總之，填充室8的截面積和用於除害、除塵用鹼性噴灑液向下流的截面積的比值，至少在5以上。
另外，在填充室8，所用的除毒、除塵用鹼性噴灑液的用量是L/S≥5噸/m2·hr。
其中L液體向下流的量[噸/m2·hr]，S液體向下流的截面積[m2]。
另外，通過填充室8的截面的氣流速度在100cm/sec以下。
圖1和圖2是有效高度為10m、有效長為1m、有效寬度為0.5m的除害、除塵塔。塔中的填充室8的前後由多孔板6、7所構成。其中充填有日本日鐵化工機(株)製造的泰勒(テラレツト)填料S-O型，在塔的下部，高度為3m的除害、除塵用循環罐1接收一邊潤溫填充部、一邊雨點般淋下來的pH10的氫氧化鈉溶液。用循環泵從填充塔上部均勻地噴灑上述氫氧化鈉溶液。其液流量為18噸/hr。即，是36噸/m2·hr的液流量。
使包含因乙炔沒完全燃燒而產生的石墨煙子為0.5g/m3和HCl100ppm的常溫汙染空氣10以0.7m3/sec的流速，由多孔板6、從填充層前面朝背面均勻地流過。空氣流速是7cm/sec。通過多孔板7之後的潔淨空氣15中的石墨煙子塵埃的濃度是0.007g/m3，HCL濃度在1ppm以下，未能檢測出來。
即使連續運轉10天後也未能發現媒塵向泰勒(テラレツト)S-O填料上固著。
使用有效高度為6m之外的、使與圖1和圖2所記載的相同的裝置，採用產業廢棄物，用迴轉窯式焚燒爐進行焚燒，抽出一部分生成的排出氣體，使HCl 300ppm、SOx100ppm、NOx250ppm、包含媒塵0.10gr/Nm3的排出氣體從導管11、經過分散壓力室、以30Nm3/min的比例、橫向均勻地流過高度為6m、橫寬為1m、進深為0.5m的S-O型泰勒填充層。
通過上部孔部5，使pH13的氫氧化鈉水溶液從截面積0.5m2(1m×0.5m)的填充層的上部，以18噸/hr的比例向下流。
在通過填充室後的氣體中，檢測不出HCL、SOx，NOx濃度是100ppm。
媒塵濃度是0.02gr/Nm3，在填充塔的壓力損失是10mm水柱。
圖3所示是本發明裝置的廢氣處理系統一具體例子的模型圖。
高溫燃燒廢氣A由導管18從氣液並流填充塔19上部20導入，下降至充滿填充材料的填充室21。
同時，清洗液貯留室22中的鹼性清洗液，由循環泵23通過清洗液導管24輸送，從氣液並流填充塔19上部25象下雨般淋下來。
通過該氣液並流填充塔19的、在某種程度上被清洗過的燃燒廢氣B，由導管26經氣液十字流接觸型填充塔27的導入口28，再從填充室29的前側面36導入，送向填充室29。
其結構為通過循環泵32、清洗液導管33從清洗液貯留室31送出的鹼性清洗液，從氣液十字流接觸型填充塔27的上部34導入，使其從填充了填充材料的填充室29的上部整個面上大致均勻地向下流。
通過充滿填充材料的填充室29的前側面30的燃燒廢氣B，在填充室29中與被鹼性清洗液潤溼了的填充材料相接觸，且被清洗，從填充室29的後側面35排出，成為潔淨氣體C，經排出口36、導管37、導引風機38、導管39，從煙筒40排放到大氣中。
重新調整過的清洗液由導管41輸送、貯留於清洗液貯留室31，由循環泵32用導管42送向氣液十字流接觸型填充塔27的上部34，循環使用於氣液十字流接觸型填充塔27，另外，一部分送向氣液並流填充塔19下部的清洗液貯留室22，循環使用於氣液並流填充塔19。
鹼性清洗液循環使用的結果是，當鹼濃度減小時，由導管43排出。
在氣液並流型填充塔19中，以循環液流量10噸/hr使pH10的氫氧化鈉溶液從25向下流的、截面積為1m2、有效高度為4m、填充室中充滿了S-O型泰勒填料。使焚燒產業廢棄物等產生的高溫燃燒廢氣A從18以氣流速度150cm/sec、使1000℃的高溫廢氣A通過氣液並流型填充塔19。在此處，與清洗液接觸，由於伴隨水蒸發的絕熱冷卻，氣體溫度下降至大約60℃。
當初的HCL濃度是1400ppm、媒塵濃度是3g/Nm3、NOx濃度是300ppm。
廢氣A作為通過填充塔19之後的氣體B，HCl濃度是1ppm、媒塵濃度是0.1g/Nm3，NOx濃度是280ppm(幹基準)。
而且，氣體B由導管26輸送以氣流速度10cm/sec通過充滿了S-O型泰勒填料的氣液十字流接觸型填充塔27。
氣液十字流接觸型填充塔27，其液流通過的縱截面面積是1m2，氣流通過的橫截面面積是15m2、有效高度是15m，清洗液循環流量是10噸/hr。
廢氣通過氣液十字流接觸型填充塔27的除害、除塵塔，經導引風機38、從煙筒40排放到大氣中。
潔淨氣體C中的HCL濃度在1ppm以下(檢測界限)，媒塵濃度是0.01g/m3，NOx濃度是90ppm(幹基準)。
圖4是通常的填充塔式清洗裝置模型的側視圖。
圖4類似於有效高度為10m的實施例1所使用的裝置，是氣液對流式的除害、除塵塔。塔的填充室8用日本日鐵化工機(株)製造的泰勒填料S-O型填充，在塔的下部，高3m的除害、除塵用循環罐1接收一邊潤溼填充部一邊雨點般淋下來的pH10的氫氧化鈉溶液。靠循環泵2從填充塔上部的除害、除塵鹼性溶液噴灑器4均勻地噴灑上述氫氧化鈉溶液。其液流量是18噸/hr，即是36噸/m2·hr的液流量。
使包含因乙炔不完全燃燒而產生的石墨煙子0.5g/m3和Hcl 100ppm的常溫空氣10以0.7m3/sec的流速，從填充塔的上部17均勻地向下方流。空氣流速是140cm/sec。通過填充塔後的潔淨空氣中的殘留HCl濃度在1ppm以下，未能檢測出來。然而石墨煙子塵埃濃度停留在0.04g/m3。
連續運轉10天後也未能發現媒塵向泰勒S-O型填料上附著。
在圖3，從16導入上述混合空氣，使其從填充室8的下方向上流動，從17排出，其它條件都相同，在這種情況下，鹼性溶液產生溢流，妨礙了鹼性噴灑液向下流動。
使用類似圖3所記載的、有效高度為6m的對流式或並流式除害、除塵塔，使包含HCl 300ppm、SOx100ppm。NOx250ppm、媒塵0.10gr/Nm3的被汙染氣體，以30Nm3/min的比例從塔下部導入口16(根據情況的不同有時為排氣口)導入，從下部向上部均勻地流過高度為6m、橫寬為1m、進深為0.5m的S-O型秦勒填料填充層8，從上部排氣口(根據情況的不同有時為導入口)17排出。
在使pH13的氫氧化鈉水溶液以18噸/hr的比例均勻地從截面積為0.5m2的填充塔8的上部向下流時，液體並不向下流，反而向上部噴起。
在將向下流的液流量減少至9噸/hr時，填充塔上下的壓力差為600m水柱，未能檢測出氣體中的HCl，SOx濃度為40ppm、NOx濃度是150ppm，媒塵濃度是007gr/Nm3，潔淨狀態不夠。
由於本發明是上述那樣的裝置，所以與以往的被汙染氣體的分離裝置相比，不僅能除去包含SOx、NOx氣體的酸性物質等化等物質，而且能以極高的比例除去微米直徑的、甚至達到亞微米直徑領域的媒塵，具有以往預想不到的優異效果。
權利要求
1.一種十字流型氣體處理裝置，其特徵是在氣體處理裝置的上部設置除害、除塵液噴灑器，使其從多個朝下的噴嘴噴灑除害、除塵液，該氣體處理裝置的前後為由金屬網、多孔板等具有多個開口部的平面所構成的填充室，其內部填滿有具有多個空間的填充物，從上述除害、除塵液噴灑器噴灑的噴灑液，對著填充室的截面大致均勻地進行噴灑，從上述氣體處理裝置的前面導入被汙染氣體，為使通過上述填充室的潔淨氣體從上述氣體處理裝置的後面強制排出，用於氣體通過的截面積和用於噴灑液通過的截面積的比至少在5以上，氣體速度在每秒100cm以下，而且至少能使每個填充室截面流下5噸/m2·hr以上的、大量的除害、除塵噴灑液。
2.一種十字流型氣體處理方法，其特徵是在氣體處理裝置的上部設置除害、除塵液噴灑器，使其從多個朝下的噴嘴噴灑除害、除塵液，該氣體處理裝置的前後為由金屬網、多孔板等具有多個開口部的平面所構成的填充室，其內部填滿有具有多個空間的填充物，從上述除害、除塵液噴灑器噴灑的噴灑液，對著填充室的截面大致均勻地進行噴灑，從上述氣體處理裝置的前面導入被汙染氣體，為使通過上述填充室的潔淨氣體從上述氣體處理裝置的後面強制排出，用於氣體通過的截面積和用於噴灑液通過的截面積的比至少在5以上，氣體速度在每秒100cm以下，而且至少能使每個填充室截面流下5噸/m2·hr以上的、大量的、包含脫硫、脫氮作用的除害、除塵噴灑液。
全文摘要
一種氣體處理裝置和方法,在氣體處理裝置上設置填滿填充物的填充室、從該填充室上部的噴嘴以5噸/m
文檔編號B01D47/14GK1171289SQ9711303
公開日1998年1月28日 申請日期1997年5月26日 優先權日1996年5月27日
發明者齋藤繁 申請人:齋藤繁