排出矿物燃料的废气的方法和装置的制作方法

专利名称:排出矿物燃料的废气的方法和装置的制作方法
本发明所涉及的是一种排出矿物燃料废气的方法，主要是借助冷却装置的排气流排出烟气，特别是流过洗涤器以后进入冷却塔。此外，本发明还涉及实现这个方法的一种装置。
本发明与矿物燃料废气有关，这类废气是高温过程中产生的，例如在工业燃烧中，尤其热电厂就是这种情况。这类废气除了含有危害甚微的化合物以外，还含有一系列有害物质，如氧化硫，氧化氮和氯化物。对大型燃烧装置来说，就这类气体的排出有严格的规定。这些规定包括烟囱高度，烟气温度，内含物质浓度和有害物质的影响。因此，本发明特别涉及热电厂燃烧装置的烟气排出，主要是烧煤和煤的热电厂。
一般采取的办法是采用很高的烟囱排出温度相当高的烟气，使其在大气中尽可能变淡。关於所谓含硫烟气在大气中形成酸类物质(酸雨)的公众舆论越来越多为此讨论一些规定(大型燃烧装置规定，关於空气的技术说明)，其中包括要使烟气脱硫的规定。但是，已经采用的方法和烟气的洗涤方法一般都使烟气的温度下降到约50℃。从烟气洗涤器排出的饱和烟气中包含有一定剩余浓度的硫。因此，只有将这种烟气加热后，才能通过烟囱排出去。用这些方法也很难从烟气中清除别的有害物质。为了避免再加热烟气增加的费用，可使温度约50℃到70℃的脱硫的冷烟气通过冷却塔排出。这样，就能利用冷却过程中被加热的排气气流的升力，使引入已经冷却的烟气获得所需要的附加升力，从而节省了重新加热需用的投资可观的热交换器，或者为实现和蒸汽混合排出而需用的费用很大的蒸汽热交换器。何况在重新加热时，就装置必须传给大气的同样的有效能量为准，烟气内含物质的数量还要提高，因为循环的热交换器通过洞口将未净化的烟气和净化的混在一起了;就蒸汽混合排出来说，装置的效率降低。绝大多数都是湿法冷却塔，主要是有自然抽力的冷却塔。这类冷却塔按所谓对流原理工作，或者引导冷却空气横向穿过由内嵌装置滴落下的水，在内嵌装置的上部，排出的空气流经冷却塔的烟道。这种烟道大都是由弯曲成抛物线状的壳体构成的。排出的空气从这类冷却塔的顶部流出。基於热量和物质的交换形成烟云(饱和的冷却空气)，这种烟云基於水的相变换储存了大量潜热。烟云中很大的蓄热能力是产生热升力的-由于烟云周围环境的温差和水的相变换感生的-密度差能长期保持的原因，它还使冷却塔的烟云具有比烟囱排出的其他烟气云更大的上升高度。当初始的流动能量在很短的距离内由於紊流状的摩擦过程已经消耗完的时候，热升力持续产生与重力方向相反的加速度。
本发明所涉及的是这类冷却装置。本发明以一种现有的方法为出发点〔DE-DS2453488(西德)〕。利用冷却塔排出气体的热量是改进由核电站引入的废气升力的方法相反，也与通过引入很热的汽轮机废气扩大自然抽力冷却塔的冷却空气流通量不同，本发明的烟气脱硫装置经湿法处理变乾净的气体不像众所周知的那样归到一个气流中去，而是通过许多在水滴收集器的上方，围绕着冷却塔壳层截面分布安放的，装有导流片的出口离开冷却塔的废气输出管道，由此使烟云中或冷却塔排出气体中废气的均匀分布。
在一个试验热电厂(Volklingen)中实现了这种已知的，由於不需要对脱硫装置中已经冷却的烟气重新加热而节约了能量的方法。但是，关於这种方法对冷却塔或热电厂四周的影响，没有得到证实。为了缩小有害物质的影响，通过脱硫装置中初期进行的湿法清洗得到比较乾净的废气，而用冷却塔烟云比起用烟囱来，能更好地把这种废气传到大气中去，但事实表明，在冷却塔四周出现酸的危害。这导致一系列后果，如钢构件的生锈，停车场必须加盖屋顶，以避免车辆受到严重损害。
其原因在於，在这种现有的方法中出现湿法净化的烟气的内含物质(其中特别是硫化物的剩余浓度)与烟云的均匀混合，在烟云之内到处形成酸类物质(含硫的酸或就是硫酸)。这种酸的形成不是什么均匀的反应，而是在一起带着晶核所引起的二次凝聚以及在喷雾水滴的表面上发生。这类化学转变只是在一个很小的浓度之内，还依赖於浓度梯度，但即使有烟气的净化以及湿法净化的废气和冷却塔排出气体的均匀混合，却仍然总是超过这种极限浓度的。在极限浓度之上，化学转变不依赖於可供反应的有害物质的数量。因此，在这种现有的方法中，整个烟云范围内发生最大的转化，这种转化通过喷雾损耗和二次凝聚在冷却塔附近沉积，从而造成上述过的损害。
本发明的任务一方面保持现有方法节约能量的优点，由於省了对已冷却的烟气重新加热，另一方面引导这种方法，使之能缩小在热电厂或冷却塔附近有害物的影响。
本发明在权利要求
1中具有的特征已表明解决了这个问题。
本发明的优点是冷却塔内形成的酸所产生的影响都能去除，冷却塔的内嵌装置能得到保护。在冷却塔外面，虽然烟气和冷却塔烟云一起排出，但冷却塔烟云的状态和由烟囱排出的烟气几乎一样，这些装置的烟气通常也都是和冷却塔烟云接触的。不过与这些装置相比，按本发明的方法节省了重新加热冷却的废气所需的能量。由於用烟囱排气时，废气温度在100℃至150℃左右，这种节省是十分可观的。
就本发明的方法来说，由於冷却塔区域上方的热紊流而发生烟气和烟云的混合，从而导致本发明的方法在大约5个冷却直径的距离内，对普通热电厂来说这个距离大约是500米，发生烟气和冷却塔烟云的均匀分布。
喷雾水滴和二次凝聚物通常被带到远至1.5公里的地方。因此，围绕冷却塔，且以这个距离为半径的园圈内，按本发明的方法能改善有害物质的影响。
本发明的方法对下述热电厂具有特别的意义，这些热电厂不仅要求烟气在排出前要脱硫，而且要除去其他有害物质，其中主要是氧化氮。
由於减少了形成硝酸的NO及NO2分子，被结合的OH基比以前少，从而能更多地提供于形成硫酸或含硫的酸。正是对这种情况需要按本发明的方法分离硫。
权利要求
2中的特征是延迟废气和冷却塔烟云的混合，由此扩大了围绕冷却塔的园圈，有害物质的影响得到了改善。为了实现这种方法在建造上的耗费很少。
权利要求
3的优点是，能将废气的引入管道设置在冷却塔内。
权利要求
4的特征能有效地利用本发明的方法的另一个性能。
众所周知，如果不使废气净化，通常被迫在湿式洗涤器的旁路中传送的废气通过备用烟囱排出去，而按本发明能继续使用通向冷却塔的引入管道，因为来自燃烧装置的很热的，有有害物质的废气不会影响冷却塔。
这对於装置的起动和停止，以及对于所有的其他运行状态都有效，这时，冷却塔在部分负荷下运转(例如热合输出-热电厂运转)。当冷却塔中烟云的减少或消失时，本发明能不用备用烟囱或其他辅助设施的情况下，同样继续使用装置，因为与现有的均匀混合的方法相反，烟气直至冷却塔顶部以很高的速度排出去。
如果把来自引入管通的废气集中送入排气流，就会减少与废气流相接触的烟云数量。由此，在排气流的核心，不发生二次凝聚，在较低的空气层中，废气流的外表面上有害物质的影响受到局限。由于废气流在冷却塔顶部上下，也就是在低於或稍高於冷却塔端部的地方刚刚被引入，故而得到了使废气加速进入较高空气层所需要的能量。因为烟道中的排气流，是和废气流分离的，所以在冷却塔外壳内形成的普通气流中，不存在现有方法中，通过废气流的引入而在冷却塔中产生涡流。这样就以自然的方式使冷却塔具有更好的吸力作用。
借助以下的图象和关於本发明的描写可了解到本发明的细节，其他特征和优点图1 表明一个自然收力冷却塔的纵向剖面，以及有关本装置的部件。
图2 图1的俯视图。
图3 在图1中Ⅲ部分的放大图。
在图1中表示的冷却塔1有一个水泥构成的抛物状冷却塔壳体2。冷却塔依靠支柱5架在地面4上挖出的水槽3之上，周围的空气沿着箭头6、7表示的方向通过支柱的空间流入冷却塔。冷却水对着空气流的方向经过内嵌装置滴下。在内嵌装置的上面，排出气体由於待冷却水的加热而以很大的升力沿着箭头9、10表示的方向流经冷却塔1的烟道11。这时已经有烟云形成。
作为燃烧废气的引入管道11′，管道中既可以注入使烟气脱硫的湿法洗涤器的废气，也可以通过湿法洗涤器的旁道注入未净化的废气。废气沿着箭头12、14表示的方向首先流经水平的，处於冷却塔内嵌装置8下面的引入管道，再经过弯管16流入垂直管道17，该管道处在冷却塔抛物体的旋转轴18上。
冷却塔壳体2有一个顶部19，在所表示的实施例中，它是环状加固的。引入管道11′和垂直管道17的端口20相同。
从图2中可以看出，垂直管道17的端口20与顶部19同心。
按图3中的示意图，在垂直管道17的连接管上端21，也就是在它的环形法兰22上固定了另一个环形法兰24的喷咀23。用喷咀23使废气在端口25之前加速，从而以更高的速度排出。
运行时，在烟道11中，管道内的废气流是和排气流9、10分离的。另一方面，包括在引入管道11′中的废气流，直到端口20或25为止。废气在端口处溢出，经烟道上升的排出气体以及烟云一起排出。
如果采用图3中的喷咀，废气流在溢出前被加速到排气流的排出速度的很多倍。
用冷却塔1的烟道11中的垂直管道17实现的同心传送，如图1中所示，有助於引入管道11′的合理安放，即放在冷却塔壳体2之内，并使管道成直线状。
热电厂运转时，引入管道11′接受来自湿法净化器的废气，废气在端口处随上升的排气流被加速，当该装置起动时，未净化的废气可以经引入管道11′通过端口排出。
排出矿物燃料的废气的一种方法和装置，主要是借助冷却装置的排气流排出烟气，特别是流过湿式洗涤器以后进入冷却塔，这时，废气被送到由於热升力而流动的(也可以是用鼓风机产生流动的)排出气体中间，再流经冷却装置的烟道顶部释放到大气中去，在这种方法和装置中，在烟道内的排气流和管道内的废气流是分离的，管道中的废气流，从管道的端口释放，排气流经烟道上升，废气流沿着排出气体相同的方向排出。
权利要求
1.排出矿物燃料的废气的方法和装置的特征在于主要是借助冷却装置的排气流排出废气，特别是流过废气洗涤器以后进入冷却塔，这时，废气被送到由於热升力而流动的(也可以是用鼓风装置产生流动的)排出气体中间，再流经冷却装置的烟道顶部，以增大的升力释放到大气中去，其中在烟道11内，排气流9、10和废气流14是分离的，而在引入管道11′中的废气流14，在冷却塔顶部19上下，从管道15、16、17直到端口20、25释放到排气流中，从而使废气随着经烟道上升的排气流排出。
2.按权利要求
1所述的排出化石燃料的废气的方法和装置的特征在于废气流从管道17排出时被加速，其加速到排气流排出速度的很多倍，然后管道的端口20释出。
3.按权利要求
1或2中所述的排出化石燃料的废气的方法和装置的特征在于废气流14在排气流9、10中间集中地流经烟道11直至顶部19。
4.按权利要求
1至3中之一所述的排出化石燃料的废气的方法和装置的特征在于围绕着湿法洗涤器的旁道中流过的废气流，该装置起动时通过引入管道11′和端口20、25排到大气中去。
5.按权利要求
1到4中之一所述的排出化石燃料的废气的方法和装置的特征在于用一根或许多根管道15、16、17传送废气流14和在冷却塔烟道11中上升的排气流9、10，以及在冷却塔顶部19上下，冷却塔壳体2中的管道排出孔20、25的同心安置。
6.按权利要求
5所述的排出化石燃料的废气的方法和装置的特征在于端口25是一个喷咀23的端口，它形成引入管道11′的排出端。
专利摘要
一种排出矿物燃料的废气的方法和装置主要借助冷却装置装置的排气流排出废气，特别是流过废气洗涤器以后进入冷却塔，这时，废气被送到由于热升力而流动的(也是可以是用鼓风的装置产生流动的)排出气体中间，再流经冷却装置的烟道顶部，以增大的升力释放到大气中去，其中在烟道11内，排气流9、10和废气流14是分离的，废气流14以引入管道11′到管道15、16、17直到端口25释放到排气流中。
文档编号F28C1/00GK85101292SQ85101292
公开日1986年6月10日 申请日期1985年4月1日
发明者海因茨·于尔根·普夫劳姆鲍姆, 皮尔·莱门斯, 奥特弗里德·安德烈斯, 贝恩哈特·菜丁格 申请人:哈蒙-索贝克股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan