本发明涉及烟气处理技术领域，尤其是指涉及各类燃料、冶炼、加热类窑炉烟气的净化、洗涤、吸收及环保处理，具体地说是一种除去烟气中颗粒物或重金属、除去烟气中目标组分、尤其是对高浓度物性复杂的微细颗粒物的除去能够发挥较好效果的复杂难处理烟气的湍冲喷射耦合一体式烟气净化工艺。
背景技术：
各类窑炉排放的烟气洗涤净化除尘、目标组分（如常见so2、hf、hcl、nox、h2s气等）的除去、回收一直是烟气清洁处理的重要工艺过程单元，方法很多：如空塔洗涤净化、填料塔洗涤净化、筛板塔洗涤净化、湍球塔洗涤净化、动力波洗涤净化、文氏管洗涤净化等，但对于难处理复杂高浓度含尘颗料物烟气需要多种方法的分体组合，而一步法彻底净化，一直存在困难。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种除去烟气中颗粒物或重金属、除去烟气中目标组分、尤其是对高浓度物性复杂的微细颗粒物的除去能够发挥较好效果的复杂难处理烟气的湍冲喷射耦合一体式烟气净化工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种复杂难处理烟气的湍冲喷射耦合一体式烟气净化工艺，其特征在于：该工艺的步骤如下：
a、含有高浓度难处理物性复杂颗粒物及需净化吸收处理的so2、hf、hcl、nox、h2s中的一种目标组分或几种目标组分的烟气经烟道竖直送入湍冲洗涤段；
b、位于湍冲洗涤段中下部的湍冲喷头自下向上喷出洗涤吸收液与自上而下快速流动的烟气高速碰撞，进行粉尘捕集、目标组分的溶解吸收；
c、经过湍冲洗涤段处理的烟气继续向下进入缩放喷射段，湍冲洗涤段落下的洗涤吸收液在缩放喷射段的缩颈处与高速动能烟气再次充分碰撞，对微米、亚微米级粉尘进行捕集，进一步溶解吸收目标组分；
d、经过缩放喷射段处理的烟气及其夹带的液滴继续向下进入气液分离器分离部分液滴后，烟气从气液分离器的顶部排出。
所述步骤（a）中的高浓度难处理物性复杂颗粒物是指含尘量在0.5g/m3～50g/m3且粒径为0.01μm～3.0μm的粉尘。
所述步骤（b）中的湍冲喷头自下向上喷出高为5m～7m的洗涤吸收液液柱，液柱螺旋状上升并弥散开呈细小水珠与自上而下流速为13m/s～30m/s的烟气高速碰撞形成悬浮泡沫状气液混合相，进行粉尘捕集、目标组分的溶解吸收。
所述步骤（b）中的湍冲喷头的喷液量为1.5l/m3～7.0l/m3。
所述步骤（b）中的湍冲喷头为耐蚀合金钢或工程塑料f4/f46/hpe/frp/sic制成的大开孔喷头且湍冲喷头的数量为1～6只。
所述步骤（c）中的缩放喷射段同轴竖直设置在湍冲洗涤段的下方，缩放喷射段的内腔缩颈处理，缩放喷射段的入口角为20°～30°、出口角为7°～15°且喉颈处烟气流速为25m/s～50m/s，湍冲洗涤段落下的洗涤吸收液在缩放喷射段的缩颈处充分与高速动能烟气进行横向冲击、纵向摩擦切碎进行烟气缩放式喷射洗涤，洗涤吸收液再次被打散成更细小液滴形成气液高度混合弥散区，对微米、亚微米级粉尘进行捕集，进一步溶解吸收目标组分。
所述步骤（d）中的气液分离器内设有棱棒式均布式捕液器或除沫器，棱棒式均布式捕液器或除沫器设置在气液分离器的烟气进口上方1.2m～6.0m处且到达棱棒式均布式捕液器或除沫器的烟气流速为0.8m/s～3.5m/s，夹带液滴的烟气经由棱棒式均布式捕液器或除沫器除去部分液滴，且使烟气在棱棒式均布式捕液器或除沫器的上方均匀分散开以利于液滴会聚沉降分离。
所述步骤（d）中的棱棒式均布式捕液器或除沫器单层设置或多层设置，单层设置时在其上方设置冲洗喷头、多层设置时在其中间设置冲洗喷头，且冲洗喷头的进液口与冲洗管相连通。
所述步骤（d）中的气液分离器的底部储液区通过带有循环泵的循环管与湍冲喷头的进液口相连接。
所述气液分离器的底部储液区上侧设有连通补液管的补液口且该补液口位于烟气进口的下侧。
所述的循环泵并列设置在循环管上。
所述的循环管上设有旁支管，旁支管的出口端与浓缩器的原料入口相连通，在线运行将洗涤吸收液中的尘泥进行稠密浓缩并排出洗涤吸收液循环系统外；所述浓缩器的溢流槽通过清液管与清液槽相连通。
所述的清液槽通过带有清液泵的水幕供液管与湍冲洗涤段顶端的环形溢流堰相连接，环形溢流堰中的清液下行在湍冲洗涤段的竖直内管壁上形成水幕以保护高温烟气的冲击侵蚀。
所述步骤（d）中从气液分离器的顶部排出的烟气中粉尘颗料粒物含量在0.05g/m3～0.35g/m3，且气液分离器顶部的烟气排出口处设有尾排烟气分析设备。
所述步骤（d）中的气液分离器顶部的烟气排出口通过烟气排出管与湿式电除尘器相连接进行后续烟气处理，实现除尘超净排放。
所述的湍冲洗涤段和缩放喷射段为上下一体化耦合结构，缩放喷射段的底部与气液分离器相连接，所述的湍冲洗涤段采用耐蚀合金钢、金属衬瓷砖、石墨砖、或者耐高温工程塑料frp/pp/pe/cpvc/pvd/ptfe、或者工程塑料的复合物制作而成；所述的缩放喷射段采用耐蚀合金钢、铅锑合金、或者工程塑料frp/f4/f46/hpe/cpvc/sic、或者工程塑料的复合物制作。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过将竖直设置的湍冲洗涤段和缩放喷射段耦合成湍冲喷射洗涤器对复杂难处理烟气进行洗涤净化吸收处理并进行气液分离，处理后的烟气中粉尘颗料粒物含量在0.05g/m3～0.35g/m3，与传统烟气多级洗涤工艺相比，节能泵动力消耗30%以上、节省设备投资35%以上、占地节约40%以上、除尘洗涤效率提高5%～20%以上，后续烟气处理可通过加设湿式电除尘器进一步处理以实现除尘超净排放；该工艺烟气净化强度高、投资省、效率高且节能效果明显，故适宜推广使用。
附图说明
附图1为本发明的湍冲喷射耦合一体式烟气净化工艺所采用的装置结构示意图。
其中：1—湍冲喷射洗涤器；2—环形溢流堰；3—湍冲洗涤段；4—湍冲喷头；5—缩放喷射段；6—气液分离器；7—棱棒式均布式捕液器或除沫器；8—冲洗喷头；9—尾排烟气分析设备；10—冲洗管；11—补液管；12—循环泵；13—循环管；14—旁支管；15—浓缩器；16—清液管；17—清液槽；18—清液泵；19—水幕供液管。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：一种复杂难处理烟气的湍冲喷射耦合一体式烟气净化工艺，该工艺的步骤如下：a、含有高浓度难处理物性复杂颗粒物及需净化吸收处理的so2、hf、hcl、nox、h2s中的一种目标组分或几种目标组分的烟气经烟道竖直送入湍冲洗涤段3，其中高浓度难处理物性复杂颗粒物是指含尘量在0.5g/m3～50g/m3且粒径为0.01μm～3.0μm的粉尘，同时具有粘性大、亲水性不强的特征；b、位于湍冲洗涤段3中下部的湍冲喷头4自下向上喷出高为5m～7m的洗涤吸收液液柱，液柱螺旋状上升并弥散开呈细小水珠与自上而下流速为13m/s～30m/s的烟气高速碰撞形成悬浮泡沫状气液混合相，进行粉尘捕集、目标组分的溶解吸收；c、经过湍冲洗涤段3处理的烟气继续向下进入缩放喷射段5，湍冲洗涤段3落下的洗涤吸收液在缩放喷射段5的缩颈处充分与高速动能烟气进行横向冲击、纵向摩擦切碎进行烟气缩放式喷射洗涤，洗涤吸收液再次被打散成更细小液滴形成气液高度混合弥散区，对微米、亚微米级粉尘进行捕集，进一步溶解吸收目标组分；d、经过缩放喷射段5处理的烟气及其夹带的液滴继续向下进入气液分离器6分离部分液滴后，粉尘颗料粒物含量在0.05g/m3～0.35g/m3的烟气从气液分离器6的顶部排出。湍冲洗涤段3和缩放喷射段5为上下一体化耦合结构，缩放喷射段5的底部与气液分离器6相连接，其中湍冲洗涤段3采用耐蚀合金钢、金属衬瓷砖、石墨砖、或者耐高温工程塑料frp/pp/pe/cpvc/pvd/ptfe、或者工程塑料的复合物制作而成，湍冲洗涤段3无障碍物，自冲刷清洁、不积泥不堵塞，适应含高浓度难处理物性复杂颗粒物的烟气的处理；湍冲喷头4为耐蚀合金钢或工程塑料f4/f46/hpe/frp/sic制成的大开孔喷头且湍冲喷头4的数量为1～6只，湍冲喷头4的喷液量为1.5l/m3～7.0l/m3；缩放喷射段5采用耐蚀合金钢、铅锑合金、或者工程塑料frp/f4/f46/hpe/cpvc/sic、或者工程塑料的复合物制作而成，缩放喷射段5同轴竖直设置在湍冲洗涤段3的下方，缩放喷射段5的内腔缩颈处理并可采用模块式组装，缩放喷射段5的入口角为20°～30°、出口角为7°～15°且喉颈处的烟气流速为25m/s～50m/s，缩放喷射段5充分利用湍冲洗涤段3落下的洗涤吸收液，无需再次用泵送液从而节约能耗。
在上述工艺中，气液分离器6内设有棱棒式均布式捕液器或除沫器7以提高气液分离效果并减少排出烟气液滴夹带，棱棒式均布式捕液器或除沫器7设置在气液分离器6的烟气进口上方1.2m～6.0m处且到达棱棒式均布式捕液器或除沫器7的烟气流速为0.8m/s～3.5m/s，棱棒式均布式捕液器或除沫器7单层设置或多层设置，单层设置时在其上方设置冲洗喷头8、多层设置时在其中间设置冲洗喷头8，且冲洗喷头8的进液口与冲洗管10相连通，冲洗喷头8对棱棒式均布式捕液器或除沫器7进行冲洗以保持棱棒式均布式捕液器或除沫器7无积沉，夹带液滴的烟气经由棱棒式均布式捕液器或除沫器7除去部分液滴，且使烟气在棱棒式均布式捕液器或除沫器7的上方均匀分散开以利于液滴会聚沉降分离；在气液分离器6的底部储液区通过带有循环泵12的循环管13与湍冲喷头4的进液口相连接，一般来说将循环泵12并列设置在循环管13上；气液分离器6的底部储液区上侧设有连通补液管11的补液口且该补液口位于烟气进口的下侧；循环管13上设有旁支管14，旁支管14的出口端与浓缩器15（如平流式沉降器、圆锥沉降器、斜板沉降器、斜管沉降器等）的原料入口相连通，在线运行将洗涤吸收液中的尘泥进行稠密浓缩并排出洗涤吸收液循环系统外，通过补充新鲜液或吸收剂保持洗涤吸收液的循环液量和吸收动力；浓缩器15的溢流槽通过清液管16与清液槽17相连通；另外清液槽17通过带有清液泵18的水幕供液管19与湍冲洗涤段3顶端的环形溢流堰2相连接，环形溢流堰2中的清液下行在湍冲洗涤段3的竖直内管壁上形成水幕以保护高温烟气的冲击侵蚀。所有排出、补充、添加及气液分离器6内存液控制均设置为自动或手动控制。
同时在气液分离器6顶部的烟气排出口处设有尾排烟气分析设备9，通过尾排烟气分析设备9测量气液分离器6排出的烟气中的粉尘含量及目标组分含量，测量烟气通过阻力降，调整泵供液量及调整供液组分含量，以达到设定的净化洗涤或吸收效果，从而进一步提高洗涤净化吸收效果。另外气液分离器6顶部的烟气排出口还可通过烟气排出管与湿式电除尘器相连接进行后续烟气处理，实现除尘超净排放。
本发明的工艺实施时，含有高浓度难处理物性复杂颗粒物及需净化吸收处理的so2、hf、hcl、nox、h2s中的一种目标组分或几种目标组分的烟气经烟道竖直送入湍冲洗涤段3；位于湍冲洗涤段3中下部的湍冲喷头4自下向上喷出高为5m～7m的洗涤吸收液液柱，液柱螺旋状上升并弥散开呈细小水珠与自上而下流速为13m/s～30m/s的烟气高速碰撞形成悬浮泡沫状气液混合相，在此气液两相进行激烈接触完成吸附吸收及绝热蒸发过程，进行粉尘捕集、目标组分的溶解吸收；经过湍冲洗涤段3处理的烟气继续向下进入缩放喷射段5，湍冲洗涤段3落下的洗涤吸收液在缩放喷射段5的缩颈处充分与高速动能烟气进行横向冲击、纵向摩擦切碎进行烟气缩放式喷射洗涤，洗涤吸收液再次被打散成更细小液滴形成气液高度混合弥散区，气液混合物经喉管区后迅速扩散，对微米、亚微米级粉尘进行捕集，进一步溶解吸收目标组分；经过缩放喷射段5处理的烟气及其夹带的液滴继续向下进入气液分离器6，在烟气通过棱棒式均布式捕液器或除沫器7分离部分液滴后，粉尘颗料粒物含量在0.05g/m3～0.35g/m3的烟气从气液分离器6的顶部排出。测量气液分离器6出口烟气的粉尘含量及目标组分含量、测量烟气通过阻力降，调整泵供液量及调整供液组分含量，调整泵供液量及供液组分含量为自动或手自一体控制，使净化后烟气粉尘颗料粒物含量0.05g/m3～0.35g/m3，以达到设定的净化洗涤或吸收效果。后续烟气处理可加设湿式电除尘器，实现除尘超净排放。
实施例一
某卡尔多炉处理贵金属阳极泥5000吨/年，烟气量7000～10000m3/h，烟气中含氧化铅、氧化硒、芒硝等粉15g/m3～40g/m3，烟气入口温度300～600℃，烟气中so2含量31500mg/nm3及少量的hf、hcl、nox、h2se等需净化吸收处理。环形溢流堰2布水幕保护烟管内壁，高温烟气经环形溢流堰2进入湍冲洗涤段3，在此与循环泵12送出的洗涤吸收液经大开口湍冲喷头4喷出，烟气与洗涤吸收液形成悬浮动态泡沫区，在此气液两相进行激烈接触完成吸附吸收及绝热蒸发过程，气液混合物向下运行进入缩放喷射段5，气液在此被压缩被喷激打散为更细密接触弥散区，气液混合物经喉管区迅速扩散，烟气及其夹带的液滴离开缩放喷射段5进入气液分离器6进行初步分离，在烟气通过棱棒式均布式捕液器或除沫器7后，气液进一步分离；为保证棱棒式均布式捕液器或除沫器7的清洁，设置冲洗喷头8定期对其进行冲洗。湍冲洗涤段3的烟气管道内径为600mm，烟气流速为25m/s，湍冲喷头4的喷出量为105m3/h；缩放喷射段5的喉颈处内径为375mm、喉颈处烟气流速为40m/s，气液分离器6的内径为2500mm。
输送洗涤吸收液的循环管13设旁支管14（10m3/h）向深锥沉降槽（φ5000×8200）进液，在线运行将固体泥尘通过平流重力沉降器及时将洗涤吸收液中的尘泥进行稠密浓缩并排出循环液系统外；通过补充新水或钠碱保持洗涤吸收液的循环液量和吸收动力。
测量气液分离器6出口烟气的粉尘含量及目标组分含量、测量烟气通过阻力降、测量洗涤吸收液的ph值≈2-3，控制洗涤吸收液的密度ρ≈1.05～1.25，调整泵供液量及调整供液组分含量，以达到设定的净化洗涤或吸收效果；调整泵供液量及供液组分含量为自动或手自一体控制，使净化后烟气粉尘颗料粒物含量≤0.35g/m3。后续烟气处理可通过加设一段湿式电除尘器、一台脱硫塔、一台电除雾器，使得最终排出的烟气中尘≤5mg/m3、so2含量≤20mg/m3、酸雾≤5mg/m3，实现除尘超净排放。
实施例二
某年产40万吨硫铁矿制酸厂，出锅炉及多管除尘器烟气量115000m3/h，含氧化铁、氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化镁等粉尘15g/m3～20g/m3，烟气入口温度300～360℃，烟气so2含量11%，烟气中含少量的hf、hcl、so3等需净化吸收处理。环形溢流堰2布水幕保护烟管内壁，高温烟气经环形溢流堰2进入湍冲洗涤段3，在此与循环泵12送出的洗涤吸收液经大开口湍冲喷头4喷出，烟气与洗涤吸收液形成悬浮动态泡沫区，在此气液两相进行激烈接触完成吸附吸收及绝热蒸发过程，气液混合物向下运行进入缩放喷射段5，气液在此被压缩被喷激打散为更细密接触弥散区，气液混合物经喉管区迅速扩散，烟气及其夹带的液滴离开缩放喷射段5进入气液分离器6进行初步分离，在烟气通过棱棒式均布式捕液器或除沫器7后，气液进一步分离；为保证棱棒式均布式捕液器或除沫器7的清洁，设置冲洗喷头8定期对其进行冲洗。湍冲洗涤段3的烟气管道内径为1850mm，烟气流速为25m/s，湍冲喷头4的喷出量为1200m3/h；缩放喷射段5的喉颈处内径为1400mm、喉颈处烟气流速为36m/s。
输送洗涤吸收液的循环管13设旁支管14（60m3/h）向深锥中心传动沉降槽（φ9000×10500）进液，在线运行将固体泥尘通过平流重力沉降器及时将洗涤吸收液中的尘泥进行稠密浓缩并排出循环液系统外；通过补充新水或钠碱保持洗涤吸收液的循环液量和吸收动力。
测量气液分离器6出口烟气的粉尘含量及目标组分含量、测量烟气通过阻力降、测量洗涤吸收液液硫酸的含量为10%～15%，控制洗涤吸收液的密度ρ≈1.05，调整泵供液量及调整供液组分含量，以达到设定的净化洗涤或吸收效果；调整泵供液量及供液组分含量为自动或手自一体控制，使净化后烟气粉尘颗料粒物含量≤0.10g/m3。后续烟气处理可通过加设一段冷却填料塔、两级湿式电除尘器，使得最终排出的烟气中尘≤2mg/m3、f含量≤0.5mg/m3、as≤1.0mg/m3、酸雾≤5mg/m3，实现净化指标向下工段输送。
本发明通过将竖直设置的湍冲洗涤段和缩放喷射段耦合成湍冲喷射洗涤器对复杂难处理烟气进行洗涤净化吸收处理并进行气液分离，处理后的烟气中粉尘颗料粒物含量在0.05g/m3～0.35g/m3，与传统烟气多级洗涤工艺相比，节能泵动力消耗30%以上、节省设备投资35%以上、占地节约40%以上、除尘洗涤效率提高5%～20%以上，后续烟气处理可通过加设湿式电除尘器进一步处理以实现除尘超净排放；该工艺烟气净化强度高、投资省、效率高且节能效果明显，故适宜推广使用。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。