用于岩棉冲天炉烟气脱硫脱硝的一体化处理装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于岩棉冲天炉烟气脱硫脱硝的一体化处理装置。


背景技术：

2.在岩棉生产过程中，冲天炉利用焦炭燃烧的热能熔融各类原料，炉内产生大量含二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等污染物的烟气。冲天炉中主要燃料为焦炭，产生的烟气中的主要污染物成分与电站燃煤锅炉类似，但岩棉生产所用冲天炉的烟气污染的治理明显滞后，对环境空气质量产生重要影响，故实现冲天炉烟气的净化处理是打赢蓝天保卫战的重要措施。
3.目前针对岩棉冲天炉烟气的治理技术主要从电站锅炉或工业锅炉烟气治理技术引用而来，基本采用单一脱硫、脱硝以及除尘改造，其整个污染物治理设施占地面积较大，能耗较高。如何实现多污染物高效、经济协同一体化治理是目前的研究重点。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提出了一种用于岩棉冲天炉烟气脱硫脱硝的一体化处理装置，其包括底部连通的氧化塔和脱硫塔，该氧化塔和脱硫塔均沿竖直方向延伸，在氧化塔的顶部设置有烟气进口，在脱硫塔的顶部设置有烟气出口，在氧化塔的第一内腔中安装有锥缩管和涡流器，该锥缩管位于涡流器的上方；在该锥缩管的上方安装有喷嘴，该喷嘴用于向第一内腔中喷淋冷却水；在锥缩管内安装有氧化剂喷射器；
5.该涡流器包括设置在第一内腔中的隔离板和若干根涡流管，涡流管位于隔离板的下侧，每根涡流管均包括一进口管和一出口管，该进口管连接在隔离板上、并向上贯穿隔离板，该出口管向下延伸；在该脱硫塔的第二内腔中安装有脱硫剂喷射器，该脱硫剂喷射器用于向第二内腔中喷射碱性浆液，以在第二内腔中进行半干法脱硫脱硝。
6.本技术在运行时，冷却水经喷嘴喷入到第一内腔中，对烟气进行加湿冷却，烟气在经过锥缩管时，与氧化剂喷射器所喷出的强氧化剂进行混合，强氧化剂对烟气中的氮氧化物进行氧化，烟气在经过涡流器时，利用旋流效应提高烟气与强氧化剂的混合效果，进一步提高了对烟气中氮氧化物的氧化效果，将低价态氮氧化物氧化成五氧化二氮。
7.氧化剂在对低价态氮氧化物进行氧化时，也会对二氧化硫进行氧化，生成三氧化硫。完成氧化的烟气进入到脱硫塔的第二内腔中，从脱硫剂喷射器所喷出的碱性脱硫液在吸收烟气中的二氧化硫和三氧化硫生成亚硫酸盐和硫酸盐时，也同时吸收五氧化二氮，生成硝酸盐，由于在脱硫塔内采用的是半干法脱硫，碱性脱硫剂中的水分被蒸发，所生成的亚硫酸盐、硫酸盐和硝酸盐被吸附在烟气中的粉尘上。在脱硫塔的烟气出口连接有布袋除尘器，烟气在经过布袋除尘器时，烟气中的粉尘和吸附在粉尘上的亚硫酸盐、硫酸盐和硝酸盐一起被布袋脱除。
8.本技术中，利用锥缩管和涡流器，不但能够提高氧化剂在烟气中的分散均匀性，提高氧化效率，还能够避免氧化剂的逃逸，氧化剂可优选采用臭氧，也可采用双氧水、次氯酸
钠或高锰酸钾等。将烟气中的氮氧化物折合为二氧化氮，以折合后的二氧化氮为基准，臭氧的添加量根据项目需要的氮氧化物脱除效率而定，通常为二氧化氮摩尔数的1.1～2.5倍。
9.具体地，每根涡流管均包括呈螺旋环状的涡流部，该涡流部的两端分别为上述进口管和出口管，该涡流部的中心轴线沿水平方向延伸，沿该中心轴线方向观察，该涡流部呈圆环状。烟气在进入到涡流器内后，被分配到各涡流管内，并穿过涡流管，继续向下流动，在经过涡流管时，由于涡流部呈螺旋环状，烟气在涡流部内流动过程中，连续地改变流动方向，使烟气内的氧化剂能够进一步均匀地扩散到烟气内，将低价态氮氧化物氧化成高价态氮氧化物，在后续的半干法脱硫或湿法脱硫中进行脱除。
10.进一步，为保证涡流管的使用寿命，该涡流管为一整体结构的陶瓷管。利用陶瓷的耐磨性，来降低烟气中粉尘颗粒所造成的磨损。同时为便于停运检修和涡流管内防堵处理，涡流管采用螺纹连接方式，便于拆卸处理。
11.进一步，为避免对烟气压力造成较大消耗，使烟气产生较大压降，该涡流管的内径为80～120mm。降温塔内烟气流速控制在3～5m/s左右，涡流管内烟气流速控制在5～10m/s内，且涡流管内烟气流速控制在降温塔内烟气流速的1.5-2倍之间。
12.进一步，为减少边界效应，该隔离板包括小端朝上的锥管和安装在该锥管下端的圆形板，涡流管的进口管向上贯穿该圆形板，采用螺纹连接方式。利用锥管，使烟气逐渐向氧化塔的中心区域汇集，避免隔离板与氧化塔的内壁之间一个直角死气区，使大量的粉尘堆积在该区域。
13.进一步，为避免造成液滴过大，防止喷淋水无法全部汽化，导致部分冷却水粘附在氧化塔的内壁上，降低冷却效果，该喷嘴采用双相流雾化喷头，所喷出液滴的粒径为50-120μm。
14.进一步，为兼顾对氮氧化物的氧化以及后续的脱硫，烟气经过锥缩管的温度降低到100～120℃之间。
15.具体地，该锥缩管包括缩颈管、连接在缩颈管上侧的收缩管和连接在缩颈管下侧的扩散管，该收缩管呈小端朝向下方的锥形，该收缩管的上端边缘密封连接在氧化塔的内壁上；该扩散管呈小端朝向上方的锥形，该扩散管的下端边缘密封连接在氧化塔的内壁上，氧化剂喷射器安装在缩颈管内。在缩颈管内，流通面积减少，形成负压区，有利于提高氧化剂在烟气中的扩散，同时，烟气在进入到扩散管内时，会形成涡流，有利于提高氧化剂在烟气中的均匀分布，提高氧化效率。
16.进一步，锥缩管与涡流器之间的净距离为氧化塔的内径的1-2倍。在该距离范围内，烟气能够在氧化塔的第一内腔中充分扩散，有利于提高进入各涡流管的均匀性。
17.进一步，在氧化塔上设置有人孔，便于停运时，工作人员进入到氧化塔内进行检修。
附图说明
18.图1是本发明的一种实施例的结构示意图。
19.图2是图1中a部分的放大图。
具体实施方式
20.参阅图1和图2，用于岩棉冲天炉烟气脱硫脱硝的一体化处理装置，其包括氧化塔10和脱硫塔50，氧化塔的底部和脱硫塔的底部经联系风道40连接在一起。该氧化塔10和脱硫塔50均沿竖直方向延伸，在氧化塔10的顶部设置有烟气进口18，在脱硫塔50的顶部设置有烟气出口53，在氧化塔的第一内腔111中内安装有锥缩管20和涡流器30，该锥缩管20位于涡流器30的上方。联系风道沿水平方向延伸，在联系风道的底板上设置有容渣器41，在容渣器的底部安装有排渣管43，并在排渣管上安装有插板阀42，烟气在经过联系风道时，因流速降低发生自然沉降，烟气中所携带的部分粉尘会沉降在容渣器内，定期开启插板阀，将容渣器内的粉尘排出。
21.该锥缩管20包括缩颈管22、连接在缩颈管上侧的收缩管21和连接在缩颈管下侧的扩散管23，该收缩管呈小端朝向下方的锥形，该收缩管的上端边缘密封连接在氧化塔的内壁上；该扩散管呈小端朝向上方的锥形，该扩散管的下端边缘密封连接在氧化塔的内壁上。
22.该涡流器30包括设置在第一内腔中的隔离板12和若干根涡流管39，涡流管39位于隔离板12的下侧。该隔离板12包括小端朝上的锥管121和安装在该锥管下端的圆形板122，锥管连接到氧化塔的内壁上。该圆形板122上开设有小端朝下的锥形孔123，锥管124由上朝下插入到锥形孔内，并固定到圆形板上，在锥管124的下端设置有外螺纹。
23.每根涡流管39均包括呈螺旋环状的涡流部32，该涡流部的两端分别为进口管31和出口管33，该涡流部的中心轴线沿水平方向延伸，沿该中心轴线方向观察，该涡流部呈以该中心轴线为轴进行环绕的圆环状，进口管31和出口管33均沿竖直方向延伸。涡流管39的第一内径s为100mm。本技术中，涡流部的中径f控制在200～400mm，本实施例中，涡流部的中径f具体控制在300mm。
24.进口管31设置有内螺纹，物流管经内螺纹旋拧在锥管的外螺纹上，将涡流管39安装到隔离板12上。即每根涡流管均包括一进口管和一出口管，该进口管连接在该隔离板上、并向上贯穿该隔离板，该出口管向下延伸。本实施例中，该涡流管为一整体结构的陶瓷管。在氧化塔上设置有人孔17，操作人员可以通过该人孔17进入到氧化塔10内，对塔内进行检修维护，便于更换涡流管或处理故障等问题。
25.锥缩管20与涡流器30之间的净距离h为氧化塔第二内径d的1.5倍。该净距离h是指扩散管23的下端到锥管121的上端之间的距离。
26.进水管13伸入到第一内腔中，在进水管伸入到第一内腔中的一端上安装有喷嘴14，该喷嘴用于向第一内腔中喷淋冷却水，即用于向氧化塔内喷淋冷却水。喷嘴14采用双相流雾化喷头，所喷出液滴的粒径为80～100μm。
27.氧化剂管15伸入到缩颈管内，并在氧化剂管伸入到缩颈管内的一端上安装有氧化剂喷头16，该氧化剂喷头16即为氧化剂喷射器。
28.烟气经过锥缩管的温度降低到110～115℃之间。本实施例中，降温塔内烟气流速控制在4
±
0.5m/s左右，涡流管内烟气流速控制在7
±
0.5m/s。
29.在该脱硫塔50内进行半干法脱硫，在脱硫塔的第二内腔51的下部安装有脱硫剂喷射器52，该脱硫剂喷射器用于向第二内腔中喷射碱性脱硫浆液，以对烟气进行半干法脱硫。具体在本实施例中，碱性脱硫浆液采用氢氧化钙浆液，为增强碱性，在其他实施例中，还可以在氢氧化钙浆液中补充氢氧化钠。
30.在脱硫塔内，烟气中的五氧化二氮被氢氧化钙浆液吸收，生成硝酸钙，随着水分的蒸发，硝酸钙被吸附在粉尘上，烟气中的二氧化硫和三氧化硫生成亚硫酸钙和硫酸钙。从烟气出口53排出的烟气进入到布袋除尘器内，进行除尘，包括硝酸钙、亚硫酸钙和硫酸钙在内的粉尘被脱除出来，完成除尘的烟气经引风机进入烟囱高空排放。
31.当本实施例运行时，臭氧的添加量为二氧化氮摩尔数的1.5倍，该二氧化氮为将烟气中一氧化氮和二氧化氮均折合为二氧化氮后的量，采用上述臭氧添加量，在烟气出口未检测出二氧化氮。