专利名称：清除气体的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种从燃烧设备的原气或烟道气中清除SO2、NOx、HCl和/或HF等气体的装置。
EP0 294 658 A1公布了一种从原气中清除气体的方法。该方法特别是在所述极端的尾气条件下具有一些缺点。如果在烟道气进入反应器之前用蒸发冷却器将其从150℃冷却至70℃，为了完全蒸发喷入的水要求气体的停留时间长，从而需要一个占地面积大、重量大、费用高的冷却设备；虽然停留时间长但在冷却器出口仍会积存不蒸发的尾气成分，特别是H2SO4液滴以及烟尘，其中H2SO4液滴是由烟道气所含的SO3生成的。特别是在冷却器的温度低于150℃的条件下，除了不断生成新的SO3-H2SO4液滴之外，还特别在积存的烟尘粒子上生成这种液滴。
如果用换热器干燥烟道气，使其温度从150℃冷却至70℃，由于绝对温度较低，和与冷剂的温差较小(大约20℃-40℃)因而需要的传热面积较大，从而使设备变大，费用增高。此外，粘的SO3-H2SO4液滴很快沉积，并与烟尘一起密实成阻碍传热的垢层。
如果烟道通过与冷的新鲜空气混合而进行干燥，使其温度从150℃冷却至70℃，这就要求新鲜空气的体积流量大约与烟道气的体积流量相等或甚至稍大，这样总的体积流量至少增大一倍。从而会使所存的设备部件增大50-100％，这从占地和价格的角度看来是不合理的。
如果在冷却器和反应器之间的连接通道内添加反应剂氨NH3，它将与H2SO4液滴自发地生成硫酸铵，如果温度在60℃-80℃之间，还部分生成亚硫酸铵。两种化合物皆以固态的以及稠的和粘的形态沉积，这在短时间内就会使通道受损，并且由于要清除沉积物而使尾气净化过程中断。此外，如果不将其氧化到硫酸铵，则生成的亚硫酸铵是热不稳定的并成为提高净化气排放的原因。
如果进入冷却器的烟道气，特别是在褐煤-烟道气情况下，其湿度一开始就高(例如露点温度为50℃)，由于冷却器中冷却水的蒸发和反应器中水的蒸发而使湿度更高，以致在反应器后的过滤器中最终达到大约68℃。这样高的露点温度有碍于获得干的最终产品所必需的全干的过滤器操作。由于这里叙述的不利方法的原因，过滤器的温度应不超过75℃。由此得到的露点差只有75℃-68℃=7℃，这在实践中必然导致湿气的冷凝，由此，最终产品将是粘的，很难用过滤器净化，对过滤器的内部件有腐蚀作用，因而应在进一步处理之前进行干燥。
在入口通道、反应器和出口通道内，由于反应特性的原因不可避免地会在所有与介质接触的内壁上形成硫酸铵和亚硫酸铵的固态沉积物。已经知道，这种沉积物可用机械方法清除并从反应器泄出。由于这种办法要在反应器的迷宫式通道中用电子照射来实现，所以非常昂贵，并且由于反应器内壁及通道的内壁不平(凸凹、棱角、瘪痕)，用这种方式不能使沉积物得到好的清除。经过净化的产品在一般情况下仍不稳定，还散发出氨和SO2，因而应于处置或再处理，而在固体状态要达到此目的是很昂贵的。
从集尘器泄出的最终产品还不适于在中间仓贮存、运输和作肥料。最终产品还可能含亚硫酸组分、湿气以及酸组分，这些物质能散发有害蒸汽，贮存时对贮仓的内壁产生腐蚀作用。亚硫酸和酸组分对植物亦有害。
因此，本发明的目的在于，避免上述缺点，特别是克服净化高湿度和高SO2含量在尾气时出现的缺点，并提高装置的总效率。
本发明达到此目的所采用的方法的特征如下1．该装置拥有一蒸发冷却器，1.1.该蒸发冷却器至少接有一条导入原气的入口管，1.2.以及接有至少一条集水槽的水的出口管，1.3.该蒸发冷却器和至少一冷却设备以有效方式相接，2.1.该集水槽的水的出口管直接或间接或经装在蒸发冷却器内集水槽的水上面的液流分配器与该蒸发冷却器相连，以及2.2.与从原气流动方向看后置的反应室相接，3．在蒸发冷却器的集水槽水或集水槽水位之上，蒸发冷却器连有另一反应气导管，该导管间接或直接地将蒸发冷却器与反应室相连，4.1.该反应室拥有至少一条烟尘混合物出口管或烟尘出口通道。
热烟道气与冷空气混合以及接着在蒸发冷却器中进一步冷却的组合对上述困难的烟道气条件(起始湿度高、SO2含量较高)以及能经济运行的干净化方法带来下列好处，这些好处可在一个例子中表现出来。如果向温度为175℃，水含量为x=0.151kg/kg，露点温度约为60℃的烟道气混入温度为15℃，其数量为烟道气的30％的冷空气，则所得混合气体的温度为140℃，水含量为x=0.115。若蒸发冷却器中反应气体的温度应降至75℃，那末只需将反应气体的水含量升至x=0.145kg/kg，对应的露点温度约为59℃；尽管水蒸发，露点亦低于进入的烟道气。假若烟道气不用冷空气混合而直接通过水蒸发从175℃冷却至75℃，则反应气体的水含量为x=0.20kg/kg，相应的露点温度约为65℃，考虑到为干过滤器操作需要在反应室中附加的水蒸发，这个温度已经太高了。
另一优点在于，由于需要蒸发的水量较少，反应气体的总体积流不是烟道气量的1.3倍，而只是1.27倍。若供入前的新鲜空气的温度在较冷的季节低于15℃，或者在较热的季节将新鲜空气冷却到15℃以下，则这个好处尤为明显。
对干式方法还有一个好处，经过冷空气稀释，高的SO2进口浓度降低，在氧化反应的反应气体中氧的分压较高。
优点还在于，通过不断的循环和喷入多余的冷却水，蒸发冷却器中由反应气体不可避免地夹带的溶液液滴不会像在干冷却器运行方式那样由细微的高浓的、粘的极具腐蚀性的SO3/H2SO4液滴组成，而且由稀H2SO4的较大液滴组成，这种液滴还具有吸收卤化氢的能力。
优点还在于，蒸发冷却器中预先吸收的酸性气体和俘获的液滴作为稀酸在喷入反应室之前已被氨所中和，从而不再要求任何辐射化学处理。因此方法的能耗可以降低。
优点还在于，对温度进行微调的酸性冷却水流经置于反应室中部的喷咀管喷入，它与还未反应的残留氨在反应室的中部和后部缓冲下来。
因为除了氨之外，经喷咀管喷入的溶液的水分立即在与反应气体中的SO2的放热反应中蒸发并起冷却剂的作用，并且因为在喷咀出口处的工作空气在反应气体(慢)和氨水液滴(快)之间产生高的相对速度，所以在流动方向和在流动方向的横向上产生一个有良好混合作用的湍流。由于双物质喷咀的压缩空气部分经过阀门单独调节，可将反应室长度方向上的射流调节成深的射入深度，致使反应区不会只限制在反应室的前面的进口部分，而是深入到反应室的整个长度上，从而使氨在相当大程度上在整个反应室体积内起作用。
由于与混合气接触的集水槽循环水的平衡温度约在50-60℃之间，它适宜于直接作为冲洗热水冲洗反应室的沉积物。一方面好处在于热水的溶解能力大于冷水，另一方面其好处在于，通过喷咀喷入的热水不会使反应室壁过度冷却，同时在冲洗过程中烟道气-氨-组分发生强烈冷凝。另外，与机械作用的清洗方法相比它的优点在于，籍助于喷咀架还可清洗反应室中不平的、成角的凹凸部位的沉积物。因为氨首先喷入反应室，所以不需要对气体分配器之前和气体分配器中的反应气入口通道进行清洗。
临时收集洗涤液的收集容器其优点在于，还未完全反应的、预计会在反应室壁出现的亚硫酸盐组分，在这里被空气氧化，然后以稳定的硫酸盐溶液的形式重新喷入反应室干燥。这种硫酸盐组分无需再进行辐照，从而同样降低该方法所需之能耗。
另外，带有pH值测量和pH值控制装置pHC的收集容器对过程控制将起有利作用，因为从反应室流出溶液的pH值可以推断反应是在氨过量或不足的条件下进行的。
通过喷咀管喷入稀酸溶液进行冷却和温度调节以及通过添加氧化剂可达到使从辐射化学反应产生的残留的未转化的氨直接地完全反应为硫酸铵和卤化铵之目的。这样作的好处在于，一方面可降低残留氨在清洁气体中的排放(氨的内漏)，另一方面还可减少在反应室出口、通道内以及产品过滤器上新生成的热不稳定的亚硫酸盐。一个很大的好处在于，通过这些措施能使在这里存在的温度从75℃升至85℃或90℃，因为实际上完全存在的硫酸盐在此温度是稳定的。如果反应器出口的露点温度约为60℃-62℃，电过滤器的操作温度为85-90℃，这就能保证过滤器温度与露点温度的差值为25℃，而这正是干式运行所要求的。
从过滤器出来的最终产品还不适宜于直接贮存、包装、运输和用作肥料。对此它还太潮湿，酸含量还太大。因此宜将这种还处于温热态的产品送入一个加热的混合器再按需要用热的、浓的、或用空气稀释的气体氨进行干燥和中和。最终产品中的酸和亚硫酸盐组分对植物是有害的，由此被中和及部分氧化为稳定的硫酸盐，另一部分不再氧化的亚硫酸盐在较高的温度，约60℃-70℃下再被挥发，作为反应初产品与废气流一道重新送入反应室。
纯硫酸铵与水反应呈酸性，因此只适于具有足够缓冲作用的土壤(含石灰石的或碱性土壤)。简单的方法，(因当地有足够量存在)是可利用煤燃烧过程残留的灰、特别是褐煤燃烧所产生的呈碱性反应的灰、炉渣和飞灰中和硫酸铵，其中它们与产品在混合器或贮槽中混合并达中性pH值。最终产品与当地的灰混合具有额外的好处，即灰可吸收当时含有的残余水分(例如通过灰-CaO和产品-水生成Ca(OH)2)，以及该灰含有重要的微量元素，它可以增大硫酸铵肥料的价值。中和所需的少量灰份额对产品亦是很有利的，因为它减少硫酸铵的酸性并且提供重要的微量元素。
本发明的其它优点和细节可见于权利要求和发明描述以及附图，值得指出，各个特征及特征组合都是本发明的实质内容。
图1表示从原气或烟道气中清除如SO2、NOx、HCl和/或HF等气体的装置，图2表示气体分配器，它具有多个出口通道以向反应室提供烟道气混合物，还具有喷咀管，为使图面清楚图1所示的本发明的许多部分已在图2中删去。
图中1表示原气进口管，原气主要可由CO2、SO2、NOx、HCl、HF和空气组成。原气或烟道气1′经管道引入。进口管1装有一调节阀，通过调节阀可调节烟道气1′的进入量。
原气1′由一个图中未示出的锅炉经进口管1和调节阀3进入蒸发冷却器8。在进入蒸发冷却器8之前，原气1′与新鲜空气2′混合，空气的份额为原气的5-50％(体积)，优选20-40％(体积)，体积按标准状态计。
新鲜空气2′经新鲜空气管2和节流阀3′导入管道1，使混合气一起进入蒸发冷却器8的内室。
新鲜空气2′在冬季和过渡季节的具有足够低的温度，但在夏季当室外温度约为15℃时宜用冷水4′喷淋冷却。
然后，空气-烟道气-混合气1′,2′在蒸发冷却器8中与水和/或集水槽水5′的水溶液接触。经管4送入的冷水以稍较大的量添加到蒸发冷却器8，这为使空气-烟道气-混合气或混合气1′,2′通过水的蒸发冷却是必要的，使由此所得的反应气10′达到50℃-100℃或60℃-90℃的理想温度。由于经管4供给蒸发冷却器8的冷水4′总稍多于蒸发所要求的冷水，可通过循环泵9使蒸发冷却器8的集水槽6中的集水槽水5′循环。从图1可以看出，集水槽6位于蒸发冷却器8的底部。循环泵9装在集水槽水5′的出口管5上，其一端与蒸发冷却器8的底端相连，另一端经泵9、管15及集水槽水控制阀55与蒸发冷却器8的上部相连。管道15伸入蒸发冷却器8的内部，其出口端为一喷咀82，经过该喷咀，集水槽水5′重新添加到反应气体10′或混合气1′,2′中，致使集水槽水5′进一步与混合气1′,2′发生反应。
阀门55通过与温度关联的调节装置TC1控制，使集水槽水5′依温度变化或多或少地添加到蒸发冷却器8中。
为了蒸发冷却器8的保温，它可由一种耐腐蚀的玻璃纤维增强的塑料组成。为了保温，基本无温度调节的内壁可用一股固定负载的液流141连续润湿，并由此被冷却。该固定荷载的液流流经管道142，该管道一端与集水槽水管道5相连，另一端经过可调阀门57与蒸发冷却器8的顶端或者与拥有多个喷咀的喷咀管相连。用这种方式可将液流141导入蒸发冷却器8的侧壁或内壁，使蒸发冷却器壁冷却。
从图1可以看出，阀门57不是经温度调节装置可调节的，虽然也可以进行调节。若只通过温度调节单元TC1调节阀门55和由此进入喷咀管82的流入量，也足以使经阀门55导入的介质的喷入使反应气10′达到50℃-100℃的所需的额定温度。
图1表示的装置是同向流动装置。同样亦可籍助于逆向流动装置进行物质交换，即混合气1′,2′从下部流入，被冷却的混合气体从蒸发冷却器8的上部流出。
反应气10′和从蒸发冷却器8夹带出的液滴送入由一个容器组成的气体分配器11，分配器又通过另一管道10与集水槽液位上面的蒸发冷却器8的下部相连。
气体分配器11在图2中以透视图给出，其中气体分配器和与之相连的反应室13的轮廓线以实线再次展示，不能明显看出的部件各自以虚线表示。
气体分配器1 1是一个长形容器，并拥有许多平行排列的出口通道12，这些通道通过阀门或闸门开启或关闭。
图2所示的气体分配器11的壳体呈管状，与它连接的通道12呈梯形延伸。
各通道12是以截面呈矩形的壳排列组成，其中通道12的入口孔43延伸到反应室13的整个宽度上。经通道12进入反应室的混合气进入流同样可以控制，其中入口孔43可与可调节流阀连接。
从图1还可看出，气体分配器11还具有集水槽导管7，这样从蒸发冷却器8夹带的液滴或水滴的一部分可在气体分配器的集水槽中收集，然后经过装在导管5上的循环泵9重新进入集水槽循环，即由气体分配器11来的集水槽水经管道7进入管道5，并在那里与集水槽水5′混合。经过管道5、15，集水槽水5′或经喷咀管18或经喷咀82进入蒸发冷却器8内部。
蒸发冷却器8的集水槽是与气体分配器11的集水槽相通的，这样蒸发冷却器8的集水槽6的充满高度可与气体分配器11的集水槽的充满高度大致相等。因此，气体分配器11的集水槽的充满状况通过液体调节单元LC1测量，并且通道管道4上的阀门64调节冷却水流4′，以便使充满状态能保持相等或恒定。
从蒸发冷却器8的集水槽的出口管5，经管15和151来的混有酸性气体诸如SO2、HCl和HF的含酸集水槽水经装在反应室中的喷咀管18和19送入反应室13进行冷却。该集水槽水经喷咀管18和19和装在喷咀管上的喷咀50喷入。各个喷咀可以是单物质喷咀或多物质喷咀。
在管道15上装有一阀门56，该阀门根据用于冷却液的调节装置FC1和另一氨的测量点F1来调节冷水流量。调节装置FC1经测量导线66与NH3和水(氨水)流过的管道16以有效方式连接。管道16又经阀门67与反应室和喷咀管18连接。通过阀门56将管道15中的流量调节到冷水需要量的三分之一到三分之二，而阀门59则根据所需的过滤器温度TC2调节管道151中的冷水流量。
从图2还可看出，如上所述，经管道10与蒸发冷却器8相连的气体分配器11通过许多出口通道12与反应室13以有效方式相连。各个出口通道12可呈梯形向反应室方向扩宽，其出口端口约与反应室整个宽度相当。出口通道12的入口孔43可经止回阀按需要完全或部分开启或关闭。紧接出口通道12的各入口孔43之后排列着喷咀管18，各喷咀管之间有一定距离，并拥有许多喷咀或多物质喷咀50，其作用是使从气体分配器11来的反应气10′与集水槽水5′在反应室中混合。喷咀管18经管16和阀门67供给氨NH3-H2O，氨可用单物质喷咀或双物质喷咀50以水溶液或以液体和气体状态喷入。宜于喷入市售的10-35％的氨溶液(NH3-H2O)16′，这种混合物经喷咀管18的双物质喷咀50达到反应室13的内部。对于等温反应过程，经喷咀管18喷入10-15％的氨水溶液特别有利，这样就勿需经喷咀管18和19喷洒任何其它冷却剂。
从双物质喷咀50喷出的液滴-空气射流的射程约在流动方向上为反应室长度L的0.3-1倍，较有利的方式为0.5-0.8倍。这样经管道17进入反应室的压缩空气17′的需要量经阀门68和69调节，它们通过管道17与喷咀管18和喷咀管19有效相连。作为压缩空气亦可采用纯氧O2或富氧空气。
在反应室13和出口通道12的矩方形入口孔43的整个宽度上延伸的喷咀管18具有能调节相应液体和气体流量的可调节喷咀50，这样经反应室13整个宽度和高度上喷入的氨量将与UV-或电子辐射器造成的局部辐射剂量成比例。
有时候拟在反应室13的外面或内部安装电子辐射器或电子辐射加速器20。
两个喷咀管18和19与分成两个管束的进口管17相连，其中此管的流量通过阀门68和69调节。经过管线17，压缩空气、纯氧O2或者混合气可送入喷射管18和19，籍此改善反应管13内的氧化。
在反应室13的整个宽度上延伸的喷咀管18，拟装在通道12的入口孔43区域中，该喷咀管具有可调节的喷咀或多物质喷咀，这样能使经反应室的整个高和宽喷入的氨量约与UV-或电子辐射器20造成的局部辐射剂量成比例。电子辐射器20可装在反应室13的内部或外面。安装在反应室13内部的电子辐射器20同样延伸到反应室13的整个宽度上，或者其宽度与喷咀管18相等。例如若干个电子辐射器相隔一定距离平行均匀地分布在整个反应室。其次，按照图2将电子辐射器20分别安置在侧壁51和52上。图2所示的电子辐射器20亦可以相隔一定距离平行安置在侧壁51和52的外面，以此将侧壁51和52的整个表面完全覆盖。同样也可能在反应室13的上面70安装一个或若干电子辐射器20。
从图1可以看出，管道16中的流量可通过阀门67调节，并可通过测量点F1测量，F1经测量导线66与管16有效连接。
例如，市售25％的氨水溶液(NH3和H2O)16′经管道16和控制阀67送入喷咀管18，管道16的流量籍助于测量点F1测量，所得的电学测量值作为额定值-给定值送入调节回路FC1，调节回路按照算法规则处理额定值-给定值，从而将一定数量的集水槽水与氨水溶液16′的流量成比例地经管5和15送入喷咀管18，其数量级为流量16′的100％。这样，得到50％的稀释氨水溶液，送入喷咀管18的氨将为12.5％。
集水槽6中的集水槽水5′含有已被吸收的酸性烟道气组分SO3、NOx′和卤化氢以及烟尘，由此形成的集水槽水5′与管16的氨水溶液16′混合。如前所述，当集水槽水5′与氨水溶液16′混合时，已在液体中的被吸收的烟道气组分SO3、NOx将被中和为相应的铵盐，并从喷咀管18喷入、蒸发并在反应室13内的气流干燥。
在等温气相反应下，当集水槽水5′经管道16和喷咀管18喷入时，入口孔43和出口孔62之间的温度变化约为+/-10℃。如上所述，管道15与管道16通过阀门56相连，该阀门可通过流量调节装置FC1控制或调节。
冷水4′可经冷水管道4送入蒸发冷却器8，这样部分被吸收的酸是经冷水从烟道气中吸收。然后冷水重新进入集水槽水循环，并经管道5，如上所述，送去稀释定量送入的氨水溶液，再经管15送入反应室13中的喷咀管18。籍助于调节装置(TC1,TC2)以控制阀55,59进行温度微调，从而使进入反应室13和/或蒸发冷却器8的物流能得到控制或调节。
在过程进行中，反应室13的内壁不可避免地会生成硫酸铵和/或亚硫酸铵的沉积物。这种沉积物可通过在喷咀管22上安装的单物质喷咀清洗。喷咀管22因此要延伸到反应室13的侧壁51,53和顶面70和下面。因而一部分集水槽水5′经管道5、泵9和管道24流入喷咀管22。比较浓的洗液21从倾斜的或垂直侧壁51和54流下经倾斜走向的侧壁51到达反应室13的集水槽47，并经管道21流入收集溶液或铵盐的收集容器39。
容器39与调节回路LC2相连，充满状态测量包括输送泵91和经调节导线48可调的阀门66。从而容器39保持近恒定的、充满状态。仍留在洗液21中的亚硫酸盐，当溶液在收集容器39中的停留时间内将通过经管17和控制阀67进行的微珠式空气鼓泡进一步氧化，从而生成(NH4)2SO4。容器39的排气经排气管38送入反应室13。收集到的经过氧化的洗液23′将通过泵91和管道23返回喷咀管19，并且不参加辐射化学反应，也被喷入用于温度微调。
籍助pH测量值发送器PHC可以达到最佳氧化，为此测定pH值，并将含酸溶液5′经调节阀65，以及将氨水溶液16′经管16定量打入容器39。准确的定量是经过管道5、16和61上的阀门64和65并与充满状态调节器LC2一起实现的。这种方式可以保证，只在需要的情况下才经管道4、阀门66以及管道75向容器39补加冷水4′。
籍助于辐射器20在反应室13中进行辐射化学反应之后，可以进一步进行氧化。为此在辐射器20后面在反应室13的上部区域装有另一喷咀管40，该喷咀管是用以准确加入液态H2O2或气态O3(臭氧)，其经管道31、阀门71和喷咀管40到达反应室13。从气体流动方向看，添加氧化剂是在反应室13的后半部进行的。借此亦可将残留的亚硫酸盐组分在送入产品过滤器27之前进行氧化。该产品过滤器27示于图1，并由容器63及附属的过滤器27组成，过滤器经输送装置26与反应室13的出口孔62相连。
为了使在反应室13中的混合物中还未蒸发的液滴得到干燥，反应室13的出口区以及出口通道的内壁或至少部分内壁用电或温水从外部加热。在气体内和/或在内壁上加热或蒸发残余水分亦是可能的，为此只要有微波发生器与反应室13和/或通道62有效相连。在反应室13的右面部分或出口孔区内，载有硫酸铵气溶胶和烟尘颗粒的气体经拥有一个或多个输送螺杆25的输送装置26进入装在容器63中的产品过滤器27，输送装置26与出口通道62联成一体。
如图1所示，在输送装置通道62中装有圆形截面的、按轴向安置的中空螺杆25，其在通道端支座上的轴与一旋转驱动机构或电动机30有效相连。旋转方向的选择要使螺杆沿流动方向行进。输送螺杆25的外螺杆带能轻微振动，但仍保持稳定致使螺杆带经按一定距离排列的隔板与轴相连。螺杆带宽约为输送装置26的通道直径的0.01-0.04，优选0.02-0.2。在螺杆带的外围可装轮齿元件或齿轮带，例如，其材料的硬度比螺杆带更高。
由于气体含杂质的负载量高，因此特别在输送装置通道内壁形成沉积物，特别是在气体含有未蒸发的液滴的情况下更是如此。
通过螺杆带及附属的轮齿带的旋转，沿螺杆通道内壁上的沉积物被抹掉，不断生成的新沉积物亦连续地从输送通道的内壁上被刮掉。烟尘状夹带物将通过气体的流动向产品过滤器27方向流动，而且较大的夹带颗粒经输送装置26同样送入产品过滤器27，这样它们可在一烟尘收集室72中收集。特别有利的是输送装置26的通道管62稍微倾斜，其中螺杆的长轴与垂直方向呈20°角。在两个交互作用的螺杆螺旋线的交接区内，另一些带有相同旋转数的螺杆可按此方式同步运行，从而可使交叉螺杆之间的输送物料平滑过渡，收集室收集的过滤物将经管道37和可加热的混合器32送入制粒装置33。这种方式可将过滤产品完全干燥。仍然残留的酸可经管道34添加氨73进行中和。为了完全除去水分，从管道34来的浓的或稀的氨应与过滤物的温度大致相等。混合器32中过滤产物37′的温度在40℃-100℃之间，特别是在60℃-90℃之间。最终产品37′在混合器32中的平均停留时间应在0.5-20小时之间，特别是在1-8小时之间。从混合器排出的气体将经管道41重新送入反应室13的前部或者经排气管道38送入反应室13。若需要氨(NH3)，氨可经管道34加到被加热的空气中。
混合器32亦可装在过滤器27的下部，为此过滤器向下呈锥形变细，形成收集室72。可经输送螺杆向室72的一个或多个会聚的锥形的内壁进汽冲击，这样可使内壁上附着的混合物向卸料槽74流动。
经过滤器27送出的产品主要由硫酸铵组成，因而可用作肥料。硫酸铵很容易与水作用，特别是在呈酸性的pH值范围内，这点对土壤不利。出于这个原因，宜经管35向过滤产品37′添加飞灰。在混合器32或收集槽72中只能添加一定数量的飞灰35′，其量应将被混合的水性悬浮物调到中性的pH值范围内。因为飞灰含有对植物生长有重要意义的微量元素诸如Ca、K、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、P和其它物质，并且由褐煤燃烧生成的飞灰所含的有害物质甚微，诸如Pb、As、Cd、Hg及其它物质，所以可混入褐煤飞灰和磨碎的炉渣，其重量组成可达0.1％-20％，特别是在1％-10％之间。通过这种方式混合后的产品72′仍有可能未达到中性的pH范围。无论如何，这样得到的肥料的酸性已降低很多或者完全排除。
原产物料37′和中和后的、添加有飞灰的混合产品42′送入制粒装置33，这样可得到能够进行贮存、倾倒和散撒的物料，其颗粒大小在1mm-6mm，或2mm-4mm之间。制粒过程由压粒机实现，无须额外润湿该压粒机，之后串联造粒冷却器，后者在图中未示出。
由于在整个装置中混有冷的新鲜空气2′，气体的温度不应超过140℃或160℃，液体温度不超过50℃-60℃，所以部件13、12、蒸发冷却器8、管5、7、14、15、16、17、23、24、31、151、容器39和泵9的材料可采用耐腐蚀的塑料，例如GFK，或PE或EE。
反应室13的内衬宜采用耐辐照和耐腐蚀的陶瓷或玄武岩瓷砖式型材衬砌。反应室13内的管道以及喷咀管18、19、22、40亦宜采用耐腐蚀和耐辐照的石墨，而喷咀本身则采用耐辐照和耐腐蚀的陶瓷。
收集槽72的内壁同时作为混合物料用，类似于混合装置32。
称号说明1 原气进口管1′原气1″烟道气=混合气2 新鲜空气管2′新鲜空气3 可调节阀3′节流阀4 冷水管4′冷水5 集水槽水出口管5′集水槽水6 蒸发冷却器8的集水槽7 槽水槽导致8 蒸发冷却器9 循环泵10 反应气10′的管道，进口管10′ 反应气11 气体分配器12 出口通道13 反应室14 管道15 管道16 NH3和H2O的管道(氨水)16′ 氨水溶液=NH3-H2O17 管道17′ 压缩空气18 氨喷咀管19 冷却剂或冷水喷咀管20 电子辐射加速器21 管道21′ 浓洗液22单物质喷咀管23容器39的出口管23′ 洗液24管道25输送螺杆26输送装置27产品过滤器28残留气体的排气管29排气管29′ 纯气体30电动机31管道32混合器33制粒装置34管道35管道35′ 飞灰37管道37′ 产品，最终产品38排气管39铵盐接受贮罐40喷咀管41加料管42管道42′ 产品43入口孔4418的喷咀47集水槽48分流器49分流器50出口喷咀，多物质喷咀51侧壁，内壁，底面52侧壁，内壁53侧壁，内壁54侧壁，内壁55集水槽水控制阀56控制阀57控制阀58喷咀管59控制阀60洗液23′的控制阀61第二进口管62出口孔，出口通道63容器64阀门65阀门66阀门，给料管67阀门，控制阀68阀门69阀门70顶面71阀门72烟尘收集室，收集室72′ 最终产品73氨74卸料槽75管道77第三入口管78喷咀孔79气体-烟尘-混合物82喷咀91输送泵141 管道142 基荷液流151 从蒸发冷却器来的冷水进料管
权利要求
1．一种从燃烧装置的烟道气或原气(1′)中清除SO2、NOx、HCl和/或HF等气体的装置，其特征如下1，该装置具有蒸发冷却器(8)，1.1，该蒸发冷却器(8)上至少连有一导入原气(1′)的进口管(1)，1.2，以及连有至少一集水槽水(5′)的出口管(5)，1.3，该蒸发冷却器(8)和至少一冷却装置(冷水4′)以有效方式相连，2.1，该集水槽水(5′)的出口管(5)直接或间接或经装在蒸发冷却器(8)内集水槽水上面的液流分配器(48和/或49)与蒸发冷却器(8)相连，并和2.2，从原气流动方向看置于其后的反应室(13)相连，3，在蒸发冷却器(8)内预期的集水槽水或釜底水液面上面，反应气(10′)的另一管道(10)与蒸发冷却器(8)相连，该管直接或间接地将蒸发冷却器(8)与反应室(13)相连，4.1.该反应室(13)具有至少一条烟尘混合物出口管或出口通道(62)。
2．权利要求1的装置，其特征在于，该蒸发冷却器与至少一条冷却剂管(4)相连，并经至少一条冷却剂或冷水进料管(151)与反应室(13)相连。
3．权利要求1的装置，其特征在于，与该蒸发冷却器(8)相连的反应气(10′)的管道(10)与气体分配器(11)以流体相连。
4．权利要求1和2的装置，其特征在于，该气体分配器(11)经一个或多个出口管道或出口通道(12)与反应室(13)相连。
5．权利要求1和2的装置，其特征在于，除了第一条冷却剂或冷水(5′)的进料管之外，至少有另一条冷却剂和/或氨水溶液(16′)的进料管(15)与反应室(13)相连，该进料管将蒸发冷却器(8)的集水槽水(5′)中或集水槽(6)中吸收的酸性气体送往反应室(13)。
6．权利要求1的装置，其特征在于，装在反应室(13)内的冷却剂或冷水(5′)的第一进料管(151)和/或冷却剂的另一进料管(15)的各出口端都装有带许多出口孔的喷咀管(18,19)。
7．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，接在蒸发冷却器(8)的集水槽处的集水槽水(5′)或被吸收的气体的出口管(5)与装在反应室(13)的喷咀管(22)相连。
8．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，装在反应室(13)内的喷咀管(22)或喷咀管(18、19、22)在一个或多个侧壁(51-54)区内具有许多出口喷咀(50)，这些喷咀至少可部分地形成多物质喷咀。
9．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，在反应室(13)的内部和/或外部装有一个或多个电子辐射器或电子加速器(20)，籍助于其高能辐照可使反应气体的SO2与喷入的氨反应生成气溶胶和烟尘状的硫酸铵(NH4)2SO4。
10．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，反应室(13)的内壁(51-54)用附着力小的但能耐腐蚀的材料，诸如FTFE-膜和/或玄武岩瓷砖或陶瓷瓷砖内衬。
11．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，装在反应室(13)内的喷咀管(18)在一个或多个平面上按一定间距排列。
12．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，从气体的流动方向看，装在反应室(13)中的喷咀管(18)是以均匀的间距平行排列的。
13．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，一条新鲜空气管(2)和/或至少一条冷却水(4′)的管(4)与蒸发冷却器(8)相连。
14．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，该新鲜空气管(2)在上部和/或下部，集水槽液面上面的区域与蒸发冷却器(8)相连，而冷水(4′)的管(4)在下部区域与蒸发冷却器(8)相连。
15．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，集水槽水(5′)的出口管(5)与蒸发冷却器(8)的下部区域相连，并经一集水槽水控制阀(55)与蒸发冷却器(8)的上部区域相连，经另一控制阀(56)与至少一条装在反应容器(13)中的喷咀管(18)相连。
16．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，集水槽水(5′)的出口管(5)与蒸发冷却器(8)的下部区域相连，并经集水槽水的第二控制阀(57)与装在蒸发冷却器(8)的上部区域的喷咀管(58)相连，又经另一控制阀(59)与至少一条装在反应容器(13)中的喷咀管(19)相连。
17．权利要求15和16的装置，其特征在于，冷却剂(5′)和/或氨水溶液(16′)的控制阀(55、56、57、59)根据集水槽水(5′)在蒸发冷却器(8)中的充满量和/或根据温度是可控制或调节的。
18．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，附加于反应容器(13)的气体分配器(11)除有反应气体的管道或入口管(10)之外，还有一集水槽管(7)，它与集水槽水管(5)或直接与蒸发冷却器(8)相连。
19．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，此装置具有容器(39)，从反应容器(13)接取氨盐或氨盐溶液进行洗液(21′)的中间贮存，该反应容器经洗液(21′)的管道(21)与容器(39)相连，其中容器(39)的出口管(23)经至少一洗液(21′)的控制阀(60)与装在反应室(13)内的喷咀管(19)相连。
20．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，接收氨盐或氨盐溶液的容器(39)经排气管(38)与反应容器(13)相连。
21．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，蒸发冷却器的出口管(5)经有循环泵(9)的管道(5′)与接收氨盐或氨盐溶液的容器(39)相连。
22．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，一条NH3-H2O溶液入口管(16)，另一条冷水(4′)的管道(61)和第三条空气和/或O2和/或氧化剂管道(77)与容器(39)相连，而且容器(39)的至少一条或多条管道的流量经一个或多个阀门(64-67)根据测量值控制。
23．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，反应室(13)的出口孔(62)经输送装置与带过滤器(27)的容器(63)相连，一条纯净气(29′)的排气管(29)与该容器相连，并且与飞灰混合的混合器(32)和/或制粒机(33)也配置于该容器。
24．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，至少一条喷咀管(18、19或22)伸展到反应室(13)的整个宽度和/或整个长度上。
25．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，附属于气体分配器(11)的出口通道(12)通过滑阀，活门或阀门(65)控制。
26．上述一项或多项权利要求的装置，其特征在于，新鲜空气管(2)和原气(1′)的管道(1)在集水槽水(5′)液面的上部与蒸发冷却器(8)相连，反应气体(10′)的管道(10)在上部区域与蒸发冷却器(8)相连。
27．一种从来自燃烧装置原气或烟道气混合物(1′)中清除SO2、NOx、HCl和/或HF等气体的方法，该原气经导管送入蒸发冷却器，其特征在于1，该原气或烟道气送入蒸发冷却器(8)，2，在进入蒸发冷却器(8)之前或在蒸发冷却器(8)内部向原气加入新鲜空气，3，新鲜空气和原气在一个部位处送入蒸发冷却器(8)，4，在蒸发冷却器(8)内部的混合气冷却到50℃-100℃，或70℃-90℃，5，在蒸发冷却器(8)的下部区域收集集水槽水(5′)或预吸收的酸气，6，该集水槽水(5′)的部分送入反应室(13)，部分在集水槽水(5′)的液面上方重新送入蒸发冷却器(8)，7，从蒸发冷却器(8)出来的反应气(10′)直接或间接地送入反应室(13)，8，集水槽水(5′)的一部分物流同样经集水槽水管在集水槽水液面上方或送入蒸发冷却器(8)和/或送入反应室(13)。
28．权利要求1的方法，其特征在于，直接在混合气(10′)进入反应室(13)之后，反应剂氨(16′)以氨浓度为10％-50％或10％-20％的氨水经喷咀管(18)喷入并与混合气(10)混合。
29．权利要求1的方法，其特征在于，富氨的混合气(10′)在反应室(13)中承受一个或多个电子辐射加速器的电子辐射，其中辐射剂量在1-20kGy之间或2-10kGy之间，并且电子对混合气(10′)的侵入深度相当于理论侵入深度的100％。
30．权利要求1的方法，其特征在于，反应热和辐射热通过经喷咀管(18和19)喷入的水(4′)和/或水溶液带走，而且混合气和氨的反应在50℃-100℃之间的温度范围内进行，其中反应室(13)中混合气入口温度可能出现+/-10℃的偏差。
31．权利要求1的方法，其特征在于，洗液在反应室(13)的集水槽中收集，并经至少一喷咀管(19)重新喷入反应室。
32．权利要求1的方法，其特征在于，收集容器或收集室(72)可加热至50℃-100℃。
33．权利要求1的方法，其特征在于，经喷咀管(18)喷入的氨基本上与电子辐射加速器的局部剂量相当。
34．权利要求1的方法，其特征在于，在反应室(13)的出口处或发生辐射之后，喷入氧化剂或H2O2水溶液或气态O3。
35．权利要求1的方法，其特征在于，烟尘状最终产品(72′)在制粒之前送入混合装置(32)，并向该混合装置通入气态NH3将其中和到pH值为6.5-7。
36．权利要求1的方法，其特征在于，在混合器中最终产品与褐煤飞灰混合，其比例为1-20M％或2-8M％。
37．权利要求1的方法，其特征在于，在输送装置(26)的有效范围内装有喷咀孔(78)以喷入气体烟尘混合物(79)。
38．权利要求1的方法，其特征在于，喷入的气体-烟尘混合物(79)中的烟尘由飞灰，特别是磨碎的飞灰组成。
39．权利要求1的方法，其特征在于，喷入的烟尘的质量流为从反应室(13)流出的烟尘混合物的0.01-0.1。
40．一种从燃烧装置的原气中清除SO2、NOx、HCl和/或HF等气体的方法，该原气被送入蒸发冷却器，这时该原气与在蒸发冷却器之前或在其内部送入原气的新鲜空气一起组成混合气，并在一位置上送入蒸发冷却器，在蒸发冷却器中用循环中的冷却水(集水槽水)喷淋冷却到50℃-100℃之间，从蒸发冷却器流出的反应气然后直接或间接地送入反应室，在该反应室中它与从蒸发冷却器的集水槽流出和喷入反应室的集水槽水的一部分物流以及喷入的氨在氨和喷入的流体的水分蒸发的条件下进行接触，然后将这种反应气与气溶胶状和烟尘状反应产物一起从反应室导出。
全文摘要
本发明涉及一种利用蒸发冷却器(8)从燃烧设备的原气或烟道气(1’)中清除SO
文档编号B01D53/75GK1238710SQ97180099
公开日1999年12月15日 申请日期1997年9月19日 优先权日1996年9月27日
发明者托马斯·沃斯彻, H·R·保尔 申请人:托马斯·沃斯彻