专利名称：工业烟气综合净化和除尘的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种工业烟气综合净化和除尘的方法及设备，它可以消除由燃煤锅炉以及其它一切燃煤装置放出的烟气中的化学污染物(如氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物)和烟尘。
目前，国内用于燃烧燃料品种大都是采用煤，而国外也正由重油改变为煤作燃料，这是由于重油供应紧张，为减少对石油的依赖性而代之以煤。但是作为燃料，和石油燃料相比，煤具有较差的可燃性，而且氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物以及未燃烧的物质很容易进入燃煤锅炉的烟烟道中，尽管国内多年以来对烟道气中的烟气一直采取了除尘措施，具有代表性的是旋风或水冷旋风加布袋两级除尘系统，但对化学污染物多数是采取加高烟筒扩散的办法。近年来环境污染的问题越来越严重，要求减少工业烟气对环境污染的呼声也越来越高，对防止大气污染的条例更为严格，因而从烟道气中消除气态化学污染物已变得至关重要。根据已发表的文献介绍，国外对这方面的工作很重视，作了不少工作，但它们的烟气脱硫技术、脱氮技术、除尘，一般都是各自分开的单一系统。如八十年代美国JOY公司与丹麦NiroAtomizeer公司共同开发的喷雾干燥法，国外多称JOY/Niro法。这种方法应用于烟气脱硫，它采用石乳作为吸收液使之雾化，在喷雾干燥器内完成，也可以用碱、氨作为吸收液。其第二级用布袋除尘器除去烟气中的烟气和脱硫后的固体产物。见
图1。从图中看出这套装置的脱硫与除尘是分开的。这样，在一个锅炉或窑炉上就需要多套净化装置，各套净化装置在运行中互相影响干扰，阻力损失很大，能耗高，设备宏大复杂，投资大。
本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，旨在提供一种集除尘、脱硫、脱氮、脱炭氧化物于一体的工业烟气综合净化和除尘的方法及设备，这一方法的确能提高除尘和净化的效率，降低系统阻力，具有多种净化功能，投资少，能耗低，解决了现有技术中的不足。
为了满足上述目的，本发明采用如下工艺流程
在一级净化塔和二级净化器内可同时对烟气进行除尘和对化学污染物进行净化。其中，一级净化塔由下列几部分组成，一个垂直安装的园筒形或园锥形塔体，在塔体下面装有一个集灰斗，烟气进口位于塔体上部的侧面，塔体内上部空间装有碱水喷咀和旋转装置，旋转装置位于塔体的轴线位置，碱水喷咀位于旋转装置的上部。在塔体内旋转装置下部装有一元锥形内胆，烟气出口位于内胆下部一侧。旋转装置是旋转风扇是由位于塔体顶部的电机通过转轴带动，转轴外面套有一水冷夹层护套。二级净化器主要由壳体、碱水槽、汽水分离器、进气导流管和S型喷口组成，其中，进汽导流管的一端与烟气进口相通，进汽导流管的一侧是敞开的，并浸没在碱水溶液中，汽水分离器位于进汽导流管外碱水液面上部，烟气出口位于壳体顶部，碱水槽底部装有阀门。
本发明的原理是这样的，高温气通过耐火烟管进入一级净化塔后，与喷咀喷出的雾状碱液相遇，烟气中的烟尘被湿润，颗粒粘附水滴，加上碰撞变粗，使其流速下降，当它通过净化塔内高速旋转的旋转风扇叶片时，受到机械离心力作用，使固体颗粒从烟气中分离出来。由于净化塔中塔体与内胆之间烟气流速特低，而使这部分烟尘沉降到下方集灰斗内并排出塔外。与此同时烟气中的多种化学污染物与碱液发生化学反应变成固体或液体随烟尘从集灰斗排出，其化学反应式如下与烧碱溶液(NaOH)的反应与纯碱溶液(Na2CO3)的反应高温烟气遇水雾发生热交换，使水汽化吸热面使烟气降温。碱加入量根据烟气量，烟气成份和化学反应式计算求得，喷水量按烟量和烟气温度进行热平衡计算求得，按计算结果适当加系数，两相结合配成碱吸收液，喷咀喷出的碱液通过流量计加以控制调整，使其达到即净化烟气又不产生废水。
烟气从第一级净化塔净化后进入第二级自激式净化器，以20～30m/S的速度通过净化器内被碱水淹没的S型喷口，激起细微碱雾与烟气充分混合，从而使烟尘和化学污染物再次得到除尘和净化，温度也进一步降低，其反应原理与上相同。所分离出来的细微烟尘和其它生成物在碱液中沉集于锥斗下部被定期以污泥形式排出。净化器内需保持一定水位，由外部定期补充碱液从而使内部碱液不至变成糊状液体。烟气在净化器内上升，经汽水分离器从净化器上部的出口排出，不带水的烟气经引风机从烟筒排出。
从上述分析可以看出，本发明突破了除尘、脱硫、脱氮分离的范例，既非湿式也非干式，而是介于二者之间的半湿式碱性净化系统，它集脱硫、脱氮、脱碳氧化物和除尘于一体，投资少，能耗低，大大降低了系统阻力，即可消除工业烟气中的SO2、NOX、CO、F总化学污染物，又可除尘。经对在冲天炉上使用情况进行测试，其结果见下表
测试项目 净化前浓度 净化后浓度 净化效率烟尘 2149.5mg/M397.2mg/M395.5%SO28.58mg/M32.01mg/M376.57%NOX4.409mg/M30 近100%CO 925mg/M30 近100%F总- 0.3649mg/M3-温度 290℃ 30～50℃说明净化前烟气各种成份是由冲天炉加料门上方测得的，若在烟管内侧浓度肯定要高些，因为加料门面积比烟道面积大得多，关于氟化物(F总)净化前浓度未测，但据有关资料介绍，冲天炉烟气氟化物含量在50mg/M3左右。NOX是氮氧化物的总称。
本套设备维护操作简便，由于降低了烟气的酸度，减少了钢材的腐蚀性，特别是一级净化塔，若不喷雾可作除尘器用，效率与一般旋风除尘器相当，最大优点是几乎没有阻力损失。
图1是美国、丹麦JOY/Niro喷雾干燥法系统图。
图2是本发明系统图。
图3是图2中1-1剖视图。
图4是一级净化塔结构图。
图5是水冷夹层护套24的结构图。
从上述附图中可以看出，在碱水箱1中浓度为1～3%(重量)的钠碱化合物溶液(尤以NaOH和Na2CO3溶液最佳)，通过流量计2、喷雾器4和喷咀22进入一级净化塔5，在一级净化塔内，烟气以16～18m/S的速度，290～800℃的温度从烟气进口3切向进入一级净化塔5的顶部，喷咀22向烟气喷射碱雾，对烟气进行净化处理，净化处理后的烟气在风扇27的作用下在塔体31内作旋转运动，烟尘和颗粒在离心力的作用下被抛向塔体31的边缘，降落到集灰斗30内，干净的烟气从内胆28内径烟气出口29排出。风扇27由位于塔体31顶上的电机19通过轴20带动的，在轴20外面套有一水冷夹层护套24，它由支承26支承，进水管25与水冷夹层护套下部相接，排水管21与水冷夹层护套上部相接，通过热水回路排出。喷咀22向烟气喷碱雾量根据烟气成份，温度、烟气量核算，并在运行中调整至净化塔出渣口不流水为宜。经一级净化塔净化的烟气从二级净化器7的烟气进口14处进入二级净化器中的导流管内，又从导流管敞开的一侧进入碱液17中，然后从被钠碱化合物溶液淹没的S型喷口16喷出，产生碱雾，该碱雾对烟气中的化学污染物和烟尘进行进一步的净化和除尘，尘颗从碱液中下沉，经阀门18排出，二级净化后的烟气上升经气水分离器15分离，被引风机9抽出从烟筒11排入大气。8为二级净化器补充碱液供给箱，补充碱液浓度为1～1.5%(重量)。
权利要求
1.一种利用钠碱化合物溶液对工业烟气中的化学污染物和烟尘进行综合净化和除尘的方法，其特征在于该方法的净化和除尘是同时完成的，它采用二级净化和除尘工艺，第一级在净化塔内向烟气中喷钠碱化合物溶液，对烟气中的化学污染物进行净化，同时净化塔内的旋转装置对烟气除尘，第二级在净化器内，使烟气通过被钠碱化合物溶液淹没的喷口，产生碱雾，该碱雾对烟气中的化学污染物和烟尘进行进一步的净化和除尘。
2.按照权利要求1所述的第一级净化塔，其特征在于净化塔包括下列几部分组成一个垂直安装的园筒形或园锥形塔体;一个集灰斗位于塔体的下部;烟气进口位于塔体上部侧面切向;碱水喷嘴和旋转装置位于塔体内上部空间;碱水喷嘴位于旋转装置的上部;旋转装置位于塔体内的轴线位置;在塔体内旋转装置下部有一园锥形内胆;烟气出口位于园锥形内胆内下部一侧，并穿到塔体外。
3.按照权利要求2所述的净化塔，其特征在于旋转装置是一旋转风扇，它由位于塔体顶部的电机通过转轴带动，转轴外面套有水冷夹层护套。
4.按照权利要求1所述的第二级净化器，其特征在于该净化器由壳体、碱水槽、汽水分离器、进汽导流管和S型喷口组成，其中进汽导流管的一端与烟气进口相通，进汽导流管的一侧是敞开的，并浸没在碱水溶液中，汽水分离器位于进汽导流管外碱水液面上部，烟气出口位于壳体顶部，碱水槽底部装有阀门。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于第一级在净化塔内通过喷嘴向烟气中喷射碱水的浓度为1～3%(重量%)，第二级向净化器内补充碱水浓度为1～1.5%(重量%)。
6.按照权利要求1或5所述的方法，其特征在于第一级净化和第二级净化所用的钠碱化合物溶液最好采用NaOH溶液和Na2CO3溶液。
全文摘要
本发明涉及一种利用钠碱化合物溶液对工业烟气进行综合净化和除尘的方法及设备。该方法采用两级净化和除尘工艺，它的净化和除尘是同时完成的，本发明集脱硫、脱氮、脱碳氧化物和除尘于一体，投资少、能耗低、大大降低了系统阻力。本发明可消除由燃煤锅炉以及其它一切燃煤装置放出的烟气中的化学污染物和烟尘。
文档编号B01D53/34GK1049616SQ8910651
公开日1991年3月6日 申请日期1989年8月19日 优先权日1989年8月19日
发明者蒲顺志 申请人:武汉汽轮发电机厂