CN104324597A - 一种组合式烟气净化系统及其净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合式烟气净化系统，包括喷淋洗涤塔，还包括竖向设置的逆流喷射管，其管道入口与废烟气排放口连通，其管道出口与所述喷淋洗涤塔连通，且所述管道出口与所述喷淋洗涤塔连通的位置位于所述喷淋洗涤塔的上部喷淋层与下部喷淋液池之间；其中，所述逆流喷射管内部设有逆流喷淋层，所述逆流喷淋层的喷淋方向与烟气流动方向相反。本发明还提供了一种烟气净化方法。通过本发明能够降低操作压降、污水排放量和设备投资。

Description

一种组合式烟气净化系统及其净化方法

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域，尤指一种组合式烟气净化系统及其净化方法。

背景技术

环境污染已成为我国发展中的一个重大问题，二氧化硫、氮氧化物和固体粉尘是大气污染物中影响较大的污染物，对人体、环境和生态系统有极大危害。二氧化硫和氮氧化物主要来自于煤、石油等石化燃料的燃烧过程，以及矿石的焙烧、冶炼过程的烟气排放等。在当前的烟气处理中，发现尤以各种火电厂、锅炉和炼油厂的排烟以溶度低、烟气量大、浮尘多等特点而难于治理。

喷淋塔碱吸收脱除烟气中的氮氧化物、硫氧化物等酸性气体和固体粉尘是目前世界上应用最广泛的烟气净化技术。为了提高酸性气体和固体粉尘的脱除效率，现有技术普遍采用低空塔气速，并将文丘里组件置于喷淋塔内来加强传质的方法。

但是上述结构会导致喷淋塔塔径和体积的增加，并直接导致投资成本的加大；而且这种喷淋塔的塔压降较高，动力消耗大，有时甚至需要增改上游的余热锅炉，进一步导致间接成本的增加。不仅如此，现有的这种喷淋塔也并未能高效地脱除酸性气体和固体粉尘。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合式烟气净化系统，以降低现有系统的操作压降和设备投资成本，并进一步高效脱除烟气中的酸性气体和固体粉尘。

本发明的另一个目的是提供上述组合式烟气净化系统所使用的净化方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种组合式烟气净化系统，包括：

喷淋洗涤塔，其内部自上而下设置有除雾器、喷淋层、喷淋液池，所述喷淋层通过设有喷淋液循环泵的喷淋管道与所述喷淋液池连通；

还包括：

竖向设置的逆流喷射管，其管道入口与废烟气排放口连通，其管道出口与所述喷淋洗涤塔连通，且所述管道出口与所述喷淋洗涤塔连通的位置位于所述喷淋洗涤塔的上部喷淋层与下部喷淋液池之间；

其中，所述逆流喷射管内部设有逆流喷淋层，所述逆流喷淋层的喷淋方向与烟气流动方向相反。

较佳地，所述逆流喷淋层为多层，且相邻层的所述逆流喷淋层之间相距一设定的距离。

较佳地，所述逆流喷淋层处的喷嘴为大口径喷嘴，其口径为50-350mm。

较佳地，所述逆流喷淋层通过管道与所述喷淋洗涤塔内的所述喷淋液池连通。

较佳地，在连通至所述逆流喷淋层的所述管道处设置有一吸收液循环泵。

较佳地，所述吸收液循环泵同时与一废水排出管道相连通。

较佳地，所述的组合式烟气净化系统进一步包括：

循环液补充结构和水补充结构，且二者均连通至所述喷淋洗涤塔内部，并向所述喷淋液池补充循环液和水。

本发明还提供了一种净化方法，其采用如前述的组合式烟气净化系统，并包括如下步骤：

废烟气进入所述逆流喷射管，所述逆流喷淋层对废烟气进行逆向喷淋，并生成泡沫区；其中，此处的喷淋液为碱性喷淋液；

经所述逆向喷淋后的烟气进入所述喷淋洗涤塔内部，所述喷淋洗涤塔内的所述喷淋层对烟气进行喷淋，经过此处喷淋后的烟气流过所述除雾器后排放；其中，此处的喷淋液为碱性喷淋液；

经所述逆向喷淋后的液体流入所述喷淋洗涤塔内的所述喷淋液池。

较佳地，所述逆流喷射管处的碱性喷淋液与所述喷淋洗涤塔的喷淋层处的碱性喷淋液均来自于所述喷淋液池。

较佳地，所述喷淋液池处的液体pH值为7；

较佳地，喷淋池内碱液连续补充，连续外排，外排碱液由与所述吸收液循环泵连通的所述废水排出管道排放。

通过本发明提供的一种组合式烟气净化系统及其净化方法，能够带来以下至少一种有益效果：

1.缩小了体积，降低了设备投资。由于逆流喷射管内可以完成99％以上的酸性气体吸收和95％以上的固体颗粒脱除，喷淋洗涤塔的主要作用则是通过喷淋将逆流管内破碎的液滴凝聚为大颗粒，便于分离，因而无需再塔内设置文丘里组件。而且本发明的逆流喷射管为直筒型，且内部除了喷头并无其他构件，结构简单。逆流喷射管设置于喷淋洗涤塔的旁侧，其直径无需设置的较大，只需满足烟气以一定速度均匀流过即可，例如可以为20～30m/s，同时喷淋洗涤塔内的气速可以为10～15m/s。所以，本发明的喷淋塔塔径远小于传统带文丘里组件喷淋塔的塔径，前者可以只为后者的1/2；同时，前者的塔高也远小于后者，可以只为后者塔高的2/3。这样就直接降低了设备投资，经计算可以节省30％以上。

2.净化效率高。逆流喷射管内的逆流喷淋层为多层，喷入的碱性吸收液量较大，可使酸性气体吸收效率达到99％，除尘效率可以到达95％。

3.减少了废水排放量。本发明的逆流喷嘴可采用大口径喷嘴，喷嘴不易堵塞。一般喷嘴口径为50～150mm，对炼油厂烟气所用的喷嘴，其直径可在200～350mm。对处理FCC烟气这种大流量低含酸烟气，本发明的逆流喷嘴只需要1～3个，而现有的其他技术往往需要几十个甚至上百个喷头。由于喷嘴不易堵塞，吸收循环液的含固量可以达到20％，这样就减少了废水排放量。

4.系统压降小。本发明的总系统压降在2.0～2.5kpa，压降可以降为带文丘里洗涤塔压降的一半。

5.配置灵活，使用范围广，对处理气量波动的适应性强，本发明可允许50％～120％的气量变化而不降低洗涤效率。

6、液气比小，控制在0.5～1，吸收循环量少，系统运行成本低。

以下将结合附图和具体实施例对本发明做详细阐述。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的组合式烟气净化系统的一种实施例的结构示意图。

附图标号说明：

1-逆流喷射管；101-逆流喷淋层；102-吸收液循环泵；2-喷淋洗涤塔；201-除雾器；202-喷淋层；203-喷淋液池；204-喷淋液循环泵；3-循环液补充结构；4-水补充结构；5-废水排出结构。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

本发明的组合式烟气净化系统由逆流喷射管和喷淋洗涤塔组合而成。烟气自上而下进入直桶型的逆流喷射管中，逆流喷淋层将吸收液自下而上喷入。气液两相在逆流喷射管内逆向碰撞，由于气液动量平衡原理在逆流喷射管内形成一个泡沫区。泡沫区是一个激烈湍动的、气—液逆向碰撞的、液体表面快速更新的气液混合区域，在这个区域里最大限度地实现了高效传质和传热过程，吸收液的湍动膜包裹了烟气中的粉尘，使其体积增大利于从烟气中分离；又由于吸收液中的水分不断蒸发，气体被冷却至绝热饱和温度，温度的降低又减小了气相中酸性气体的平衡分压，促使酸性气体连续不断地和吸收液反应，实现了急冷、酸性气体吸收、粉尘脱除的三大功效。烟气在逆流喷射管冷却洗涤后进入喷淋洗涤塔，在喷淋洗涤塔内再次洗涤，除去未吸收的酸性气体和粉尘。经喷淋洗涤后的净化气体通过除雾器除去气体夹带的细小液滴后，由塔顶排出。

在本发明的一个实施例中，参照图1，一种组合式烟气净化系统包括喷淋洗涤塔2和竖向设置的逆流喷射管1。其中，喷淋洗涤塔内部自上而下设置有除雾器201、喷淋层202、喷淋液池203，且喷淋层202通过设有喷淋液循环泵204的喷淋管道与喷淋液池203连通。参照图1，逆流喷射管1的管道入口与废烟气排放口连通(图中逆流喷射管1入口处向下的箭头表示废烟气的进入方向)，管道出口连通至喷淋洗涤塔2，且该连通位置位于喷淋层202和喷淋液池203之间，以便于经逆流喷射管1处理后烟气继续被喷淋层202进行进一步的喷淋处理，同时处理后得到的处理液也可进一步流入喷淋液池203进行回收利用。除了上述逆流喷射管1与喷淋洗涤塔2之间的连接关系，对于逆流喷射管1内部的结构来说，其主要设置有逆流喷淋层101，用于向废烟气逆向喷出碱性吸收液。碱性吸收液与废烟气接触产生泡沫区，高效吸收废烟气中的酸性气体和固体粉尘。

在本发明的其他实施例中，逆流喷射管在设置时可以与竖直方向有较小的偏角，轻微的侧倾。

在本发明的其他实施例中，逆流喷淋层为多层，且相邻层的逆流喷淋层之间相距一设定的距离。例如图1中的逆流喷淋层101为两层，喷入的碱性吸收液量较大，且烟气在流通时可被不同层的逆流喷淋层进行多次处理，有效提高烟气处理效果。

在本发明的其他实施例中，逆流喷淋层处所用的喷头喷嘴为大口径喷嘴，其口径在50-350mm范围内。

在本发明的其他实施例中，用于逆流喷淋层的碱性喷淋液可以是单独设置的喷淋液池，也可以是如图1所示的共用喷淋洗涤塔2内部的喷淋液池203，这样可以节约成本，并循环使用喷淋液。如图1所示，逆流喷淋层101通过管道与喷淋液池203连通，喷淋液通过设置在该管道上的吸收液循环泵102输送至逆流喷淋层101。在使用时，当喷淋液池203内的喷淋液达到一定工艺要求时，也可通过吸收液循环泵102连通至一废水排出管道，排放至废水排出结构5。

在本发明的其他实施例中，组合式烟气净化系统还设置有循环液补充结构3和水补充结构4，以分别实时补充循环液和新鲜水至喷淋液池203内，满足喷淋液池内的喷淋液的pH值要求(达到7)和液面高度要求。

在本发明的烟气净化方法的一个实施例中，其使用了本发明提供的如图1所示的组合式净化系统，包括如下步骤：

废烟气从逆流喷射管1的管道入口进入逆流喷射管1，逆流喷淋层101对废烟气进行逆向喷淋，并生成泡沫区；其中，此处的喷淋液为碱性喷淋液；

经逆向喷淋后的烟气从逆流喷射管1的管道出口进入喷淋洗涤塔2内部，喷淋洗涤塔2内的喷淋层202对烟气进行喷淋，经过此处喷淋后的烟气流过除雾器201后排放；其中，此处的喷淋液为碱性喷淋液；

经逆向喷淋后的处理液流入喷淋洗涤塔2内的喷淋液池203。

在本发明的烟气净化方法的其他实施例中，逆流喷射管1处的逆流喷淋层101处的碱性喷淋液与喷淋洗涤塔2的喷淋层202处的碱性喷淋液均来自于喷淋液池203，如图1所示。

在本发明的烟气净化方法的其他实施例中，新鲜碱液连续补充进喷淋液池，同时废碱液经与吸收液循环泵连通的废水排出管道连续排放，喷淋液池的液位维持不变。当喷淋液池处的液体达到设定的工艺要求后，经与吸收液循环泵连通的废水排出管道排放。

在本发明的烟气净化方法的一个完整实施例中，参照图1，废烟气由逆流喷射管1的管道入口自上向下进入逆流喷射管1，循环吸收液由吸收液循环泵102送入逆流喷淋层101，此处喷头喷出的液相与气流逆向膨胀形成泡沫区，泡沫区内气液表面不断剧烈更新，气相中酸性气体被吸收液含的NaOH中和吸收。循环液由逆流喷射管1的管道出口进入喷淋洗涤塔2的下部，吸收液循环进行逆流喷射管1处的吸收过程，达到工艺要求后含固废水经吸收液循环泵102排出。水补充结构4根据喷淋洗涤塔的液面补充新鲜水，循环液补充结构3根据吸收液pH值补充NaOH，使吸收液的pH保持在7。烟气经逆流喷射管1洗涤后进入喷淋洗涤塔2，喷淋液循环泵204将循环吸收液通过喷淋层202喷淋，烟气二次喷淋洗涤，烟气最后经过除雾器201除去气体中小液滴从塔顶排出。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种组合式烟气净化系统，包括：

喷淋洗涤塔，其内部自上而下设置有除雾器、喷淋层、喷淋液池，所述喷淋层通过设有喷淋液循环泵的喷淋管道与所述喷淋液池连通；

其特征在于，还包括：

竖向设置的逆流喷射管，其管道入口与废烟气排放口连通，其管道出口与所述喷淋洗涤塔连通，且所述管道出口与所述喷淋洗涤塔连通的位置位于所述喷淋洗涤塔的上部喷淋层与下部喷淋液池之间；

其中，所述逆流喷射管内部设有逆流喷淋层，所述逆流喷淋层的喷淋方向与烟气流动方向相反。

2.根据权利要求1所述的组合式烟气净化系统，其特征在于：

所述逆流喷淋层为多层，且相邻层的所述逆流喷淋层之间相距一设定的距离。

3.根据权利要求1所述的组合式烟气净化系统，其特征在于：

所述逆流喷淋层处的喷嘴为大口径喷嘴，其口径为50-350mm。

4.根据权利要求1所述的组合式烟气净化系统，其特征在于：

所述逆流喷淋层通过管道与所述喷淋洗涤塔内的所述喷淋液池连通。

5.根据权利要求4所述的组合式烟气净化系统，其特征在于：

在连通至所述逆流喷淋层的所述管道处设置有一吸收液循环泵。

6.根据权利要求5所述的组合式烟气净化系统，其特征在于：

所述吸收液循环泵同时与一废水排出管道相连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的组合式烟气净化系统，其特征在于，进一

步包括：

循环液补充结构和水补充结构，且二者均连通至所述喷淋洗涤塔内部，并向所述喷淋液池补充循环液和水。

8.一种净化方法，其特征在于，

采用如权利要求1-7任一项所述的组合式烟气净化系统，并包括如下步骤：

废烟气进入所述逆流喷射管，所述逆流喷淋层对废烟气进行逆向喷淋，并生成泡沫区；其中，此处的喷淋液为碱性喷淋液；

经所述逆向喷淋后的烟气进入所述喷淋洗涤塔内部，所述喷淋洗涤塔内的所述喷淋层对烟气进行喷淋，经过此处喷淋后的烟气流过所述除雾器后排放；其中，此处的喷淋液为碱性喷淋液；

经所述逆向喷淋后的液体流入所述喷淋洗涤塔内的所述喷淋液池。

9.根据权利要求8所述的净化方法，其特征在于：

所述逆流喷射管处的碱性喷淋液与所述喷淋洗涤塔的喷淋层处的碱性喷淋液均来自于所述喷淋液池。

10.根据权利要求8所述的净化方法，其特征在于：

所述喷淋液池处的液体pH值为7；

和/或；

喷淋池内碱液连续补充，连续外排，外排碱液由与所述吸收液循环泵连通的所述废水排出管道排放。