專利名稱：處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理含灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的方法與設(shè)備。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種將來(lái)自各種工廠排放的廢氣進(jìn)行冷卻、除塵和脫硫的方法，以及一種用來(lái)對(duì)各種工廠排放的廢氣進(jìn)行冷卻/除塵和化學(xué)處理，特別是脫硫處理的設(shè)備。因此，本發(fā)明提供一種方法和設(shè)備，其中用于廢氣的一個(gè)冷卻/除塵裝置和化學(xué)處理裝置被結(jié)合成一個(gè)尺寸較小的整體，以便獲得更有效的廢氣處理效果。
在一個(gè)用于廢氣脫硫的濕處理工藝中，在利用吸收法消除二氧化硫的脫硫步驟之前將廢氣冷卻在現(xiàn)有技術(shù)中是必不可少的步驟。因此，現(xiàn)有技術(shù)的脫硫設(shè)備中，采用了一個(gè)用于冷卻和除塵的除塵筒，該筒中使用了一個(gè)冷卻液循環(huán)泵，除塵筒與主脫硫設(shè)備分開安裝，在主脫硫設(shè)備中，二氧化硫化合物在吸收液中再反應(yīng)并被吸收。廢氣的冷卻和除塵在脫硫之前在該筒中進(jìn)行。這樣的設(shè)備帶來(lái)的結(jié)果是這種脫硫設(shè)備整體上變龐大，因而設(shè)備操作運(yùn)行和附屬裝置的費(fèi)用相應(yīng)要增加。為了能省去這種除塵筒，本發(fā)明人以前提出過(guò)一個(gè)獲得凈化的廢氣的方法，其中，高溫廢氣被通入一個(gè)用于反應(yīng)吸收二氧化硫的脫硫裝置中，在其內(nèi)部廢氣與冷卻液體微粒以及吸收液體的微粒相接觸，以便捕集廢氣中的污染物。伴隨廢氣的冷卻，廢氣的濕度將增加，并且被冷卻的廢氣通過(guò)一個(gè)氣體擴(kuò)散管引入吸收液中，在那里二氧化硫靠吸收的方式被消除(日本特開昭64-18427)。
但是，這種方法存在一些問(wèn)題引入到吸收液中的廢氣含有冷卻液微粒和吸收液微粒，并且這些微粒含有純灰塵、HCl、HF、Al和類似污染物，這導(dǎo)致吸收液濃度變淡。另外，在吸收液中混入這些污染物會(huì)導(dǎo)致脫硫反應(yīng)的付產(chǎn)品，如石膏等質(zhì)量下降。更嚴(yán)重的是，由于冷卻液微粒對(duì)吸收液的稀釋以及冷卻液微粒與吸收液的混合，使設(shè)備本身的脫硫運(yùn)行受到不好的影響。因此在這些方面，該方法不能令人非常滿意。只要這一點(diǎn)還得不到改進(jìn)，廢氣在引入吸收液之前就必須進(jìn)行冷卻和處理，要在一個(gè)分離的除塵設(shè)備中減少冷卻液微粒和帶入的灰塵，這種處理方法相當(dāng)麻煩而且在經(jīng)濟(jì)效益上不具有吸引力。
在這種環(huán)境下，極有必要發(fā)展一種處理廢氣的新方法和新設(shè)備，用于在一個(gè)尺寸較小的設(shè)備中有效地完成對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻、除塵和化學(xué)處理步驟，并且能夠以簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方式連續(xù)完成這些步驟。
因此，本發(fā)明目的在于提供一種處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的方法，它能夠克服上述方法中存在的各種缺陷。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種以簡(jiǎn)單而且經(jīng)濟(jì)的方式連續(xù)地實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的冷卻/除塵及化學(xué)處理的方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供一種新的用于處理廢氣的設(shè)備，該設(shè)備包括在一個(gè)單獨(dú)裝置即一個(gè)機(jī)組內(nèi)的使用一種冷卻液的小型冷卻/除塵室和一個(gè)使用一種吸收液的一個(gè)小型化學(xué)處理室。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于提供一種處理廢氣的設(shè)備，在可控狀態(tài)下它是經(jīng)濟(jì)可行的，它不會(huì)造成灰塵和冷卻液對(duì)吸收液的任何污染，因此完全防止了管路的阻塞。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中體現(xiàn)得更充分。
為了發(fā)展能克服以前所見(jiàn)處理廢氣的現(xiàn)有技術(shù)中的各種缺陷的新方法和設(shè)備，本發(fā)明人作了廣泛的調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在一種特殊的布局下冷卻裝置和除塵裝置可以整體地組合在一個(gè)單獨(dú)的腔室內(nèi)，因此設(shè)備可以以較小的尺寸基本上構(gòu)成一個(gè)整體并且可以以簡(jiǎn)單而又經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行，在運(yùn)行期間也不會(huì)產(chǎn)生任何麻煩。更準(zhǔn)確地說(shuō)，上述目的的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)將冷卻液以微滴或微粒形式噴霧或噴淋到水平流動(dòng)的廢氣上以迅速將其冷卻，讓廢氣流撞擊一個(gè)垂直壁或一組垂直管以使水平流轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙鳎c此同時(shí)廢氣中所含的灰塵由冷卻液的微粒捕集，并利用捕獲了灰塵的微粒的重力使其落入一個(gè)收集盤內(nèi)，從而將灰塵與廢氣分離，然后將冷卻過(guò)的無(wú)塵廢氣與吸收液相接觸，這樣，廢氣中所含化學(xué)污染物便被吸收液吸收。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的方法，它包括一系列步驟將微滴形式的冷卻液噴入廢氣流中，當(dāng)冷卻廢氣的液滴捕集廢氣里所含灰塵時(shí)，讓廢氣流撞擊一個(gè)垂直壁或多個(gè)垂直管，以將廢氣流由水平轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙?使捕集了灰塵的液滴靠其自重向下滴落，從而使灰塵從廢氣中分離;收集捕獲了灰塵的冷卻液流滴并將其從處理系統(tǒng)中清除掉;使無(wú)塵廢氣中與一種吸收液接觸，從而吸收了廢氣中所含化學(xué)污染物，使污染物吸收在吸收液中并使它們與廢氣分離。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的一種方式，提供一種處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的設(shè)備，它包括一個(gè)或多個(gè)能把冷卻液以微滴形式噴淋到廢氣流中的噴霧器;能夠?qū)U氣流改變?yōu)樯仙鞯囊粋€(gè)垂直板或一組垂直管;帶有能收集捕獲了灰塵的冷卻液液滴的收集盤的除塵室;一個(gè)用于使無(wú)塵廢氣與吸收液接觸，并因而將化學(xué)污染物與廢氣分離的無(wú)塵廢氣化學(xué)處理室以及一個(gè)用于將收集盤中吸過(guò)灰的冷卻液排出除塵室的流出管。在這種情況下，噴霧器安裝在廢氣入口和/或除塵室入口，除塵室安排在化學(xué)處理室上部。在除塵室和化學(xué)處理室之間，放置一個(gè)水平隔板，其上有許多連通兩個(gè)室的向下延伸的氣體擴(kuò)散管。
根據(jù)另一個(gè)方式，提供一種用于處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的設(shè)備，它包括一個(gè)除塵室，其內(nèi)部有與頂板向下相隔一定距離的柱狀垂直隔板，和位于柱狀垂直隔板下端和室側(cè)壁之間的冷卻液收集盤，并且在室側(cè)壁上開有與廢氣入口連通的開口，開口最上端要低于柱狀垂直隔板壁的上部，同時(shí)開口下端要高于收集盤，一個(gè)化學(xué)處理室安排在除塵室下部，其中充滿用于吸收廢氣中所含化學(xué)污染物的吸收液，在兩室之間放置一水平隔板，其上有許多用來(lái)連通兩室的向下延伸的氣體擴(kuò)散管，并且在隔板中央部分是敞口的，在水平隔板中央開口部分安裝有一廢氣排放管，它向上延伸并穿過(guò)柱狀垂直隔板內(nèi)部并穿透除塵室頂板，一個(gè)或多個(gè)冷卻液噴霧器安裝在氣體入口的內(nèi)側(cè)和/或在收集盤上方，并且還有一個(gè)排放冷卻液用的，其開口在收集盤上的排放管。
根據(jù)另一種方式，提供一種處理含灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的設(shè)備，它包括一個(gè)廢氣除塵室，其中有一個(gè)從除塵室頂板向下一定距離的柱狀垂直隔板，一個(gè)位于柱狀垂直隔板下端與除塵室側(cè)壁之間的水平放置的冷卻液收集盤，在室側(cè)壁上開有一個(gè)最上端低于柱狀垂直隔板上端而最下端位于收集盤上方的開口，開口與廢氣入口連通;一個(gè)化學(xué)處理室設(shè)置在除塵室下部，其中充滿能吸收廢氣中所含化學(xué)污染物的吸收液;在兩室之間裝有一水平隔板，水平隔板上有連通兩室的許多向下延伸的氣體擴(kuò)散管;在化學(xué)處理室的側(cè)壁上部裝有氣體流出管;一個(gè)或多個(gè)冷卻液噴霧器安裝在氣體入口內(nèi)部和/或在收集盤的上方;收集盤上裝有冷卻液排放管。
根據(jù)另一種方式，提供一種處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的設(shè)備。它包括一個(gè)廢氣除塵室，其中在其側(cè)壁上開有氣體入口;一個(gè)廢氣化學(xué)處理室設(shè)置在除塵室正下方，在其側(cè)壁上開有氣體出口，室內(nèi)充滿能吸收廢氣中所含化學(xué)污染物的吸收液;在兩室之間放有一水平的冷卻液收集盤;一個(gè)或多個(gè)無(wú)塵廢氣的垂直管穿過(guò)收集盤并以這樣的方式朝上下方向延伸，使管的上端位置要高于氣體入口的最上端，同時(shí)也要低于除塵室頂板一定距離，管的下端要低于氣體出口組同時(shí)要高于化學(xué)處理室的底板一定距離;一個(gè)廢氣入口與氣體入口相通，一個(gè)排放管與氣體出口相通;一個(gè)或多個(gè)冷卻液噴霧器安裝在氣體入口內(nèi)側(cè)和/或在高于收集盤的位置上;在收集盤上裝有讓冷卻液流出的冷卻液排放管。
通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，可以更完整地理解本發(fā)明，其中

圖1是表示本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的縱向剖視示意圖，其中主要顯示了一套包括冷卻/除塵室和化學(xué)處理室的設(shè)備。
圖2是表示如圖1所示設(shè)備主體部分的局部剖視的透視圖。
圖3是表示本發(fā)明設(shè)備的另一實(shí)施例的縱向剖視示意圖，其中主要顯示一套包括冷卻/除塵室和化學(xué)處理室的設(shè)備。
圖4表示如圖3所示設(shè)備的主體部分的局部剖視的透視圖。
圖5表示本發(fā)明設(shè)備的再一個(gè)實(shí)施例的縱向剖視示意圖，其中主要顯示了冷卻/除塵室。
圖6表示本發(fā)明設(shè)備另外一個(gè)實(shí)施例的縱剖示意圖，其圖示的方式與圖5所示方式相同。
圖7表示安裝在收集盤上可調(diào)節(jié)高度的排放管狀態(tài)示意圖。
另外，在圖2和圖4中省略了冷卻液噴霧器或噴淋器。
基本上說(shuō)，本發(fā)明的設(shè)備包括一個(gè)容器或圓筒，其中因?yàn)槔美鋮s液的自重能有效地將其與廢氣分離，所以容器上部專用于冷卻/除塵室而下部專用于化學(xué)處理室。在冷卻/除塵室內(nèi)，用水作為冷卻液是十分有利的，因?yàn)橛盟芙?jīng)濟(jì)，并且即使有少量污染，對(duì)化學(xué)處理室的吸收液也無(wú)影響。要根據(jù)廢氣的種類適當(dāng)?shù)剡x擇放入廢氣化學(xué)處理室的吸收液。在廢氣中含有污染物為酸性物質(zhì)，如SO2、SO3、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5、HCl、HF等等時(shí)，堿性物質(zhì)的水溶液或懸浮液，如堿金屬化合物、堿土金屬化合物等均可用作吸收液，特別是氫氧化鈣和碳酸鈣的懸浮液特別適合于用作吸收液。在廢氣中所含污染物特別是二氧化硫時(shí)，氫氧化鈣或碳酸鈣懸浮液與二氧化硫再反應(yīng)生成硫化鈣。在這種情況下，通過(guò)向吸收液中通入空氣或氧氣，可將硫化鈣轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩虡I(yè)價(jià)值的石膏。另一方面，如果廢氣中所含污染物是氨或胺的物質(zhì)，要使用如鹽酸的酸性水溶液作為吸收液。根據(jù)污染物的特性，可以使用堿性或酸性水溶液作冷卻液。不管怎樣，根據(jù)廢氣的種類可以適當(dāng)?shù)剡x擇冷卻液和吸收液。
冷卻液被一個(gè)噴霧器以微滴形式噴出，這有利于與廢氣接觸。冷卻液噴霧器可以是常規(guī)裝置的任一種，只要能形成冷卻液微滴。這種噴霧器的例子包括旋轉(zhuǎn)噴霧器、噴射噴霧器和雙流體噴霧器等。
在圖1和圖2中表示本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，設(shè)備的主體1由一個(gè)封閉容器構(gòu)成，該容器包括占據(jù)該容器上半部的廢氣除塵室A和占據(jù)該容器下半部的無(wú)塵廢氣化學(xué)處理室B。除塵室A上端有一個(gè)頂板3，在從頂板向下一段距離處有一柱狀垂直隔板9。一個(gè)冷卻液收集盤5水平放置在隔板9下端和室A側(cè)壁之間。柱狀垂直隔板9的垂直壁的橫截面可以是圓形、半圓形、方形、矩形和其它各種類似形狀。在除塵室A的側(cè)壁上有一個(gè)廢氣開口11，它與廢氣入口12相接。開口11的最上端低于柱狀垂直隔板9的上端，而開口11的最下端要高于收集盤5。在收集盤5的底部連通著一個(gè)冷卻液排放管10。入口12設(shè)置在室A側(cè)壁切線方向上，這樣廢氣流在除塵室內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)可以向上升，使得廢氣與冷卻液滴的接觸時(shí)間能夠延長(zhǎng)，以提高除塵和冷卻效果。在除塵室A和化學(xué)處理室B之間沒(méi)有一個(gè)水平隔板4，上面開有許多孔7，孔上裝有向下延伸并連通室A和室B的氣體擴(kuò)散管8。在水平隔板4中央部分是開口的，口上裝有排出處理過(guò)的廢氣排出管6，它通過(guò)柱狀垂直隔板9內(nèi)向上延伸并穿出頂板3。氣體擴(kuò)散管的下端離室B底板2上方有一定距離。氣體擴(kuò)散管8的下端最好比底板2高出1-10m。在氣體擴(kuò)散管8的下部距離末端一定距離(大約5-50cm)上設(shè)有許多吹氣小孔，使氣體能在下端部以水平方向吹出。
一個(gè)或多個(gè)冷卻液噴霧器安裝在廢氣入口12的內(nèi)側(cè)和/或在室A內(nèi)高于收集盤5處。排放管10與儲(chǔ)水箱15相連，儲(chǔ)水箱15經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)泵16和管道17與噴霧器13相連。與管道17相接的管道18又與灰塵分離器19相連，管道20是個(gè)廢液管，而管路21用于排放固體形式的被分離的灰塵。在化學(xué)處理室B中的側(cè)壁上有供應(yīng)吸收液的管路26和排出吸收液的管道27。
在使用圖1和圖2所示設(shè)備對(duì)含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣進(jìn)行處理時(shí)，可以將高溫廢煙氣通過(guò)入口12引入除塵室，同時(shí)在入口12和室A內(nèi)冷卻液從噴霧器13中噴出。高溫廢煙氣與冷卻液液滴接觸并被冷卻，同時(shí)也增加了濕度。廢煙氣中大部分灰塵被冷卻液液滴捕獲。含有冷卻液液滴的廢煙氣流撞擊到垂直隔板9并轉(zhuǎn)變成上升流。另一方面，來(lái)自噴霧器13的噴霧液滴在室A空間內(nèi)向下落，并落到收集盤5，形成了池25。由于上升流的速度通常較慢，為1-5m/s，氣流中所含灰塵的一部分由于自重會(huì)與冷卻液液滴一起落入收集盤5，并被收集在池25中。一般來(lái)說(shuō)，在高溫廢煙氣中含的微滴形式的灰塵難于與氣體分離。但在本發(fā)明的情況下，灰塵與通過(guò)噴霧形成的冷卻液液滴接觸并被液滴捕獲，形成較大的顆粒，這樣，利用其自重更容易提高落入池25中的下落速度。在室A空間內(nèi)，廢氣的水平流速較慢，為1-5m/s，因此觀察不到液滴飛濺現(xiàn)象，并且廢氣能有效地與液滴分離?？紤]到提高與廢氣接觸效率和與廢氣的分離效率，最好使由噴霧器噴出的冷卻液液滴的平均粒徑限制在400-4000μm范圍內(nèi)。
除去了冷卻液液滴的被冷卻過(guò)的無(wú)塵廢氣流到達(dá)柱狀垂直隔板9的上端開口并向下流過(guò)安裝在水平隔板4上的氣體擴(kuò)散管8，進(jìn)入化學(xué)處理室B的吸收液L中，在這里氣體與吸收液L接觸，通過(guò)吸收作用除去廢氣中所含化學(xué)污染物。在氣體所含化學(xué)污染物是二氧化硫化合物時(shí)，吸收液為石灰乳液，二氧化硫化合物與石灰乳液中的氫氧化鈣反應(yīng)生成石膏。除去化學(xué)污染物的廢氣通過(guò)排出管6排出該設(shè)備。當(dāng)廢氣被引入化學(xué)處理室B時(shí)，它已被很好地冷卻、除塵并且基本上不含有冷卻液液滴，吸收液L不會(huì)受到廢氣的影響。
收集盤5上的冷卻液池25的冷卻液通過(guò)排放管10流到儲(chǔ)水箱15中，并且通過(guò)循環(huán)泵16和管道17流回到噴霧器13。一部分冷卻液通過(guò)管道18被引出并被輸送到灰塵分離器19，在此時(shí)，除去冷卻液中的灰塵，除去灰塵的方法是在廢水通過(guò)管20排走時(shí)，從管路21中排走灰塵。根據(jù)蒸發(fā)的損失量和經(jīng)管道20排出量向儲(chǔ)水箱15供應(yīng)新鮮冷卻水。
當(dāng)高溫廢氣流與冷卻氣體的液滴接觸時(shí)，有幾種不同的方式可利用，例如，冷卻液并不總是從入口12和室A中同時(shí)噴射出來(lái)，而可以從兩者中的一個(gè)中噴射。另外，可通過(guò)基本上在入口12內(nèi)完成廢氣的冷卻來(lái)減少室A內(nèi)噴霧器的數(shù)量。
在室A中噴射冷卻液不僅用于冷卻廢氣，而且用于沖洗掉垂直隔板9上的固體物質(zhì)，這些固體物質(zhì)是由含有從廢氣中分離的灰塵的粘性冷卻液固化形成的。通過(guò)冷卻液的均勻濕潤(rùn)，使隔板保持清潔。
通過(guò)計(jì)算輸入的高溫廢氣的量、廢氣的溫度和冷卻液的溫度等來(lái)確定冷卻廢氣用的總冷卻液噴射量。冷卻液噴射量與高溫廢氣量之重量比適合于在0.5-5之間。為使高溫廢氣中的灰塵與冷卻液液滴直接接觸以使廢氣能充分冷卻，并充分捕集灰塵，所以隔板9的開口上端最好比廢氣開口11的上端高250-1500mm。雖然隔板9是在上端開口的，它也可以在環(huán)形表面上形成一個(gè)側(cè)面的開孔。在側(cè)面的開孔可以是圓形、矩形、方形等形狀。隔板9開口的上端最好低于室A頂板300-3000mm。
在圖1和圖2所示設(shè)備中，水平隔板4的總面積(容量的橫截面積)減去中央開孔的面積(垂直隔板9的橫截面積)為面積P，中央開孔面積(通過(guò)開孔的排放管6的橫截面積)為Q，為了保證廢氣的冷卻效率和高質(zhì)量地從廢氣中分離冷卻液液滴的分離效率并減小設(shè)備尺寸，P/Q最好的選擇范圍是1-5。如果P/Q的比值小于上述范圍，則在室A內(nèi)的氣體上升流速會(huì)變得過(guò)大，將冷卻液液滴從廢氣中分離的效率會(huì)變低，大量的冷卻液液滴將隨廢氣一起進(jìn)入吸收液。另一方面，如果P/Q的比值大于上述范圍，氣體經(jīng)過(guò)擴(kuò)散管8下落的流速將增大，這樣將導(dǎo)致氣體壓力損失增加。氣體擴(kuò)散管8的直徑一般為5-50cm。
在圖3、圖4中，除了垂直隔板9的結(jié)構(gòu)是以平板來(lái)代替柱狀板以及氣體流出管6不是穿過(guò)頂板安裝，而是安裝在室B側(cè)壁的上部之外，該設(shè)備基本上與圖1和圖2所示設(shè)備結(jié)構(gòu)相同。在圖3和圖4中所用附圖標(biāo)號(hào)與圖1、圖2中所用相同，設(shè)備運(yùn)行方法也相同。
在圖5中表示本發(fā)明設(shè)備的另一實(shí)施例，設(shè)備包括一個(gè)作為主體的容器或箱體101，在其上側(cè)部設(shè)有熱廢氣流入的入口112。在容器頂部裝有一個(gè)或多個(gè)噴淋冷卻液的噴霧器113，在中間部分裝有一個(gè)收集盤105，它橫向地置于容器101中，并安裝在容器環(huán)形壁之內(nèi)，使水平處于容器中的收集盤離噴霧器下方有一段距離，而且離容器底向上方也有一段距離。在容器或箱體101的內(nèi)環(huán)壁上安裝有一個(gè)或多個(gè)柵格架128，它沿水平方向放置在剛剛低于噴霧器113處。
來(lái)自工廠的仍保持高溫的廢氣通過(guò)入口112被引入容器101中，同時(shí)作為冷卻液的水供應(yīng)到安裝在除塵室A頂板103上的噴霧器113中并以水滴形式噴射出。在除塵室A中，引入的廢氣在氣一液接觸空間內(nèi)與水滴以這樣的方式接觸，即從入口112引接觸空間的廢熱氣向上流動(dòng)，逆流地與由于自重向下運(yùn)動(dòng)的液滴接觸，因此熱廢氣迅速被冷卻，其中所含灰塵被液滴捕獲。廢氣中所含小部分二氧化硫和小量其它水溶污染物如HCl、HF等也被液滴吸收。
通過(guò)與液滴直接接觸后而除去灰塵和污染物的冷卻廢氣可進(jìn)入化學(xué)處理室B，室B是在容器101下部，剛好在收集盤105下方。在收集盤105上通有一個(gè)或多個(gè)排出管108，它穿過(guò)收集盤105垂直地上下延伸，使每個(gè)管的上部末端高于柵格架128，并充分高于氣-液接觸空間處開口，而其下部末端在吸收液112內(nèi)開口。
來(lái)自噴霧器的水滴由于自重下落，貯存在收集盤105中。當(dāng)廢氣向上運(yùn)動(dòng)速度不太高時(shí)，廢氣中攜帶的相對(duì)大的粒子由于自重與液滴一起下落，并被貯存在由收集盤105所形成的水池125中的水捕集。廢氣中含的一部分相對(duì)小的灰塵不能被液滴捕集，但由于水滴的濕潤(rùn)作用可將其凝成大的顆粒，這樣，它的重量增大，下落速度也增大，所以也落入池125中并被冷卻液吸收。以這種方式，廢氣中所含的所有灰塵，不是由水滴捕獲就是為水池所捕集。在稍高于池125的空間內(nèi)，廢氣水平方向運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)小，以致不會(huì)看到液滴的飛濺現(xiàn)象，并且廢氣能有效地與液滴分離。吸收了廢氣中灰塵的水儲(chǔ)存在池125中，通過(guò)排放管110溢流并暫時(shí)存在儲(chǔ)水箱115中，因此被回收的冷卻液借助循環(huán)泵116按噴霧器113的需要循環(huán)。
經(jīng)過(guò)除塵室A處理過(guò)的廢氣通過(guò)擴(kuò)散管108吹入吸收液L。當(dāng)廢氣在液L中以泡狀通過(guò)，廢氣中所含化學(xué)污染物被液L吸收。凈化過(guò)的廢氣然后通過(guò)排出管106從容器101中釋放出。
在除塵設(shè)備中，被處理廢氣的溫度通常在90-160℃范圍并可降到50℃或更低。如果有必要，通常在氣-液接觸空間8內(nèi)進(jìn)行的廢氣冷卻處理可以作某些變換。
根據(jù)一種變換形式，有一種如圖1所示除塵室A的改型，在氣體入口112內(nèi)壁上裝有一個(gè)或多個(gè)用于直接冷卻熱廢氣的噴霧器113，在其進(jìn)入除塵室A的氣液接觸空間之前先進(jìn)行基本冷卻。在這種改型中使用的噴霧器可以是任一可用于冷卻液的噴霧器，例如與噴霧器組和文丘里管同類的管式噴霧器。在這種方式下廢氣可以基本上冷卻到飽和狀態(tài)，即50-70℃。使用這種改型的優(yōu)點(diǎn)是可以用有機(jī)樹脂材料制造氣體擴(kuò)散管108，這是因?yàn)楣?08不直接與熱廢氣(90°-160℃)直接接觸。而且，使用這種改型帶來(lái)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是能夠減少安裝在容器101頂部用于冷卻廢氣的噴霧器113的數(shù)量，如果不減少噴霧器113的數(shù)量，冷卻廢氣的效率可提高。
根據(jù)另一種變換的形式，除塵室A有第二種改型，其中噴霧器113向上安裝，例如放在收集盤105上。在這種變換中，冷卻液流向與廢氣相同，即朝向在室A上部的氣體擴(kuò)散管108的入口方向流動(dòng)，使液/氣比L/G能相對(duì)增加，因此，在需要高冷卻度時(shí)這種改型是有利的。
由于兩種因素(冷卻作用和潤(rùn)濕與清洗共同作用)，所需的冷卻液量比應(yīng)需要的多一些，例如0.5m3/m2.hr的量。冷卻液這種量或更多的量足夠有效地將氣體擴(kuò)散管108壁上沉積的任何固體清洗掉，使管保持清潔。
廢氣入口可以安裝在容器101側(cè)壁切線方向上，在這種情況下，當(dāng)廢氣在容器101內(nèi)表面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，廢氣上升，因此冷卻液與廢氣之間的接觸時(shí)間變長(zhǎng)。這種方式在噴霧器113用在入口112之中時(shí)更為有利，考慮各種條件，可設(shè)計(jì)噴霧器的尺寸、位置，并且也要確定它的數(shù)量，以完成對(duì)廢氣的冷卻。當(dāng)廢氣在某個(gè)地方(不是除塵室A的地方)被完全冷卻時(shí)，就不必再在除塵室A內(nèi)冷卻廢氣了。但是，在除塵室A內(nèi)或多或少需要用冷卻液噴淋，因?yàn)槌龎m室A內(nèi)的噴霧器的功能除冷卻外，還要捕集小灰塵顆粒，潤(rùn)濕灰塵中相對(duì)大的顆粒，并沖洗已收集到的灰塵以及沉積在氣體擴(kuò)散管108環(huán)形壁上的任何固體物質(zhì)，因此，最好調(diào)整對(duì)室A和其它地方的冷卻度。
冷卻液的噴霧量可以根據(jù)輸入廢氣的體積廢氣溫度和其他因素而定，因此，使用冷卻液的量沒(méi)有限制，并根據(jù)上述各種因素以及廢氣中固體物質(zhì)的含量，來(lái)定出適當(dāng)?shù)睦鋮s液量。但是，一般來(lái)說(shuō)，冷卻液的量與高溫度氣的量之重量比希望在0.5-5的范圍內(nèi)。為了使引入的廢氣與冷卻液液滴直接接觸而能有效地冷卻氣體并令人滿意地捕集廢氣中所含灰塵，氣體擴(kuò)散管108上端開口高出廢氣入口112最上部的最佳距離是250-1500mm之間。氣體擴(kuò)散管108的開口可以在頂端朝上開，如圖5所示，也可以在它的側(cè)壁上開口。氣體擴(kuò)散管108的橫斷面可以是任何形狀，如圓形、三角形、正方形等。氣體擴(kuò)散管108的上部開口希望位于頂板103下50-500mm之間的距離上。
氣體擴(kuò)散管108可以由任何與廢氣不反應(yīng)并且在溫度高達(dá)180℃左右時(shí)仍穩(wěn)定的材料制造，如玻璃管、陶瓷管、金屬管(如不銹鋼管)，在使用時(shí)不會(huì)有問(wèn)題。在廢氣進(jìn)入室A之前就被顯著地冷卻了的情況下，聚氯乙烯或聚烯烴類的樹脂管等也可作為管108使用。
在本發(fā)明中，氣體擴(kuò)散管的總橫截面積X與除去氣體擴(kuò)散管開孔面積后的收集盤表面積Y之比，即X/Y最好處于1/20-1/1范圍內(nèi)。如果比值X/Y小于1/20，則在要處理大量廢氣時(shí)設(shè)備尺寸要變大，使其本身不夠經(jīng)濟(jì)而失去吸引力，另一方面，如果比值X/Y大于1/1，則廢氣上升速度太高而不能保持較高的氣/液分離效率。
一般根據(jù)運(yùn)行中的各種因素，如供入高溫廢氣的量，冷卻液噴霧量等，決定收集盤105在容器101內(nèi)的位置。例如，在這樣的運(yùn)行工況下。根據(jù)收集盤的面積，供入的高溫度氣溫度為130-160℃，表觀速度為1.0-3.0m/s，并且根據(jù)容器的橫截面，即收集單位面積上冷卻液溫度為60℃，以每小時(shí)1.2m3/m2的速率噴射，此時(shí)收集盤105最好安裝在容器內(nèi)低于噴霧器113并且距入口112的最下端為300mm的位置上。
在池125中的冷卻液可以重復(fù)地作廢氣冷卻液使用。在冷卻液循環(huán)中，當(dāng)在池125中的冷卻液超過(guò)排出管110的水位時(shí)，冷卻液經(jīng)排放管110溢出。溢流出的冷卻液暫時(shí)存在儲(chǔ)水箱115中并根據(jù)其溫度用冷卻裝置(未顯示)冷卻，和/或可以通過(guò)一個(gè)過(guò)濾裝置過(guò)濾(未顯示)，以去除被液體捕集的固體物質(zhì)。在使用過(guò)濾裝置時(shí)，收集盤105要稍有傾斜，以防止固體物質(zhì)沉積在盤105上。如果必要的話，可以將這種冷卻和/或過(guò)濾裝置安在收集盤105或溢流液體輸?shù)絻?chǔ)水箱105的通道上，一部分液體可作液固分離處理而不必循環(huán)回到噴霧器113中，分離可在任何類型的分離器119中進(jìn)行，其中像廢氣中所含灰塵等這樣的固體物質(zhì)被分離出來(lái)并通過(guò)通道口121排出，而無(wú)塵液體也經(jīng)通道120作為排出物排出。
在化學(xué)處理室B內(nèi)，冷卻了的無(wú)塵廢氣以泡狀進(jìn)入吸收液L。如果廢氣所含化學(xué)污染物為二氧化硫，當(dāng)廢氣在吸收液L中以小泡形式上升時(shí)，廢氣所含二氧化硫被吸收液L如石灰乳液所吸收，生成例如工業(yè)用純石膏的付產(chǎn)品，這樣廢氣可以在化學(xué)處理室B中完全脫硫，將凈化的氣體收集在室B上部分空間并通過(guò)排出管6從容器101中排出，同時(shí)在容器101底部排出石膏懸浮液。最初形成的亞硫酸鈣可自動(dòng)氧化，形成石膏漿或利用吹氧或鼓風(fēng)機(jī)來(lái)加速氧化以縮短氧化時(shí)間。
圖6表示本發(fā)明設(shè)備的另一實(shí)施例，在一個(gè)單獨(dú)設(shè)備中進(jìn)行冷卻/除塵和化學(xué)處理。該設(shè)備中冷卻/除塵室A與化學(xué)處理室B被整體的結(jié)合在一起，它特別適合于以濕方法進(jìn)行廢氣的脫硫，正如日本特開昭60-4726公開的。
在圖6中附圖標(biāo)號(hào)與圖5中一樣，在容器101中有一個(gè)帶有攪拌器134的中心垂直軸。根據(jù)圓筒的橫截面積，溫度為150℃的廢氣以表觀速度1.5m/s通過(guò)入口112被輸入到容器101中，而溫度為57℃的作為冷卻液的水從噴霧器113中噴射出，因此廢氣在容器中沿箭頭標(biāo)志的方向上升并逆流地與室A中的液滴進(jìn)行直接接觸。廢氣的溫度被冷卻到57.6℃，另一方面，吸收了相對(duì)小的灰粒和潤(rùn)濕相對(duì)大的灰粒的液滴由于重力而下落并與收集盤115中的水125結(jié)合。以這種方式廢氣中所含的灰塵和污染物可以和氣體分離，氣體也可立即被冷卻。
收集盤105的池125中，水通過(guò)一個(gè)排放管110溢流而出并暫時(shí)存在水箱115中。借助于循環(huán)泵116使水箱115的水直接經(jīng)過(guò)一個(gè)通道或經(jīng)過(guò)一個(gè)冷卻裝置后被循環(huán)到噴霧器113中，使之能再次作為冷卻液使用。
在圖6所示實(shí)施例中，冷卻的無(wú)塵廢氣的擴(kuò)散管108被這樣布置管108在最上端的開口處于高于入口112最上部600mm并且低于容器101頂板103之下100mm的位置。如圖6所示噴霧器113分別被置于低于頂板103 200mm的距離處和容器101外部入口112的內(nèi)部空間中。
由入口112輸入的廢氣撞擊直立的許多氣體擴(kuò)散管的外壁，因此廢氣中所含灰塵由于慣性力與液滴一起也撞擊管外壁并有效地從廢氣中分離。冷卻的氣體在收集盤105和容器101頂板103之間的室A與固體物質(zhì)分離后，在氣體擴(kuò)散管108入口處氣/液分離效率一般高于98%。
一個(gè)支撐許多噴霧器113的柵格架(未顯示)也支撐在化學(xué)處理室B中起著吹氣管功能的許多個(gè)氣體擴(kuò)散管108，以防止吸收液L的流動(dòng)使管產(chǎn)生振動(dòng)。在室B中，管108最好在高于底端一定距離處開孔以利于氣體吹入吸收液L。為了增加氣體所含化學(xué)污染物與吸收液L的吸收作用，最好使用攪拌吸收液L的攪拌器134。然后，凈化的氣體直接通過(guò)排出管6或經(jīng)過(guò)一個(gè)去濕器(未顯示)后再排放出容器111。
在圖7中表示氣體擴(kuò)散管108高度可調(diào)地安裝在收集盤上。在氣體擴(kuò)散管108外環(huán)形壁離其上端有一定距離處制有螺紋。氣體擴(kuò)散管108上的螺紋131與內(nèi)壁上有內(nèi)螺紋的圓盤132相嚙合。在收集盤105上開有開口，氣體擴(kuò)散管108從中穿過(guò)。在實(shí)際使用中，通過(guò)一個(gè)墊圈133和上述圓盤132把管安裝在收集盤105上。擴(kuò)散管108離收集盤105的上端高度以及離在吸收液中的管下端深度可以通過(guò)圓盤133相對(duì)于管在垂直方向的螺旋運(yùn)動(dòng)很方便地調(diào)整。如有必要的話，在圓盤132和墊圈133之間或墊圈133和收集盤105之間安裝一個(gè)密封墊(未顯示)，以防止收集盤105上冷卻液泄漏。通過(guò)調(diào)整管108的上端離收集盤105的高度來(lái)自由控制冷卻和除塵程度。
根據(jù)本發(fā)明的方法，廢氣的冷卻、除塵和廢氣中的化學(xué)污染物的吸收可以同時(shí)以高效率進(jìn)行，本發(fā)明中由完成冷卻/除塵和吸收化學(xué)污染物的兩個(gè)室組成的一個(gè)容器構(gòu)成的設(shè)備能夠在同時(shí)連續(xù)運(yùn)行上述不同步驟，而且，由于常規(guī)的脫硫設(shè)備除了脫硫裝置外，還需要配備單獨(dú)的冷卻或除塵裝置，因此本設(shè)備具有有效和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于，由于收集盤面積對(duì)輸入廢氣的量來(lái)說(shuō)足夠?qū)挻螅⑶以谑占P上形成冷卻液池，冷卻液吸收捕集了含有相對(duì)小的灰塵的下落液滴并將相對(duì)大的灰塵顆粒潤(rùn)濕，因此提高了除塵效果。本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)通過(guò)特別調(diào)整氣體擴(kuò)散管所占總橫截面積對(duì)收集盤除去上述管外的面積之比，可使設(shè)備尺寸減至最小并且在室A中的效率會(huì)增加。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)例如廢氣溫度與引入的廢氣量以及噴射的冷卻水溫度和量等各種因素，可以適當(dāng)調(diào)整氣體擴(kuò)散管的位置，因?yàn)闅怏w擴(kuò)散管是這樣安裝在收集盤上的每個(gè)氣體擴(kuò)散管上的上端開口位于高于氣體入口的最上端并且在垂直方向離收集盤有一定距離。本發(fā)明設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是大大增加了廢氣冷卻和除塵效率，因此可以防止水量需求的增加或化學(xué)處理室中吸收液的稀釋。
如果廢氣中所含化學(xué)污染物基本上是氧化硫化合物，可以用石灰或石灰石的懸浮液作為吸收液。在這種情況下，本發(fā)明體現(xiàn)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)廢氣中還含有各種雜質(zhì)，如灰塵、酸性污染物如HCl、HF等，可在除塵室中被除去，因此作為付產(chǎn)品的石膏質(zhì)量得到提高。
另外，本發(fā)明的方法和設(shè)備可廣泛應(yīng)用在處理各種灰塵和化學(xué)污染物的廢氣上，也可應(yīng)用于凈化和處理含大量或小量灰塵和液滴的氣體，而不用冷卻氣體，因而這種灰塵和液滴能從氣體中分離出來(lái)。
在不背離本發(fā)明精髓和基本特征的情況下也可以其它形式實(shí)施本發(fā)明。現(xiàn)在的實(shí)施例考慮了所有方面但并不局限于此，本發(fā)明的范圍要由權(quán)利要求限定而不是由上述描述限定、并且所有處在權(quán)利要求相同范圍和意義內(nèi)的變換也要包括在其中。
權(quán)利要求
1.一種處理含灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的方法，它由下述步驟組成將冷卻液以微液滴形式向廢氣流中噴淋；使該氣流轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙龤饬?，同時(shí)廢氣中含的灰塵為冷卻氣體的微液滴所捕集，捕獲了灰塵的微液滴由于其本身重力作用向下降落，使灰塵與廢氣分離；收集捕獲了灰塵的冷卻液微滴；使無(wú)塵廢氣與吸收液接觸，這樣，廢氣中含的化學(xué)污染物被吸收在吸收液中。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征是廢氣中所含的化學(xué)污染物是氧化硫化合物，而吸收液是脫硫液。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征是冷卻液是水。
4.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是脫硫液是石灰或碎石灰石的懸浮液。
5.一種用于處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的設(shè)備，它包括一個(gè)或多個(gè)能把冷卻液以微液滴形式噴淋到廢氣流中的噴霧器;用于將氣流轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙龤饬鞯囊粋€(gè)垂直壁或多個(gè)垂直管;帶有一個(gè)能收集捕獲了灰塵的冷卻液微滴的收集盤的除塵室;一個(gè)能使無(wú)塵廢氣與吸收液相接觸因而把化學(xué)污染物從廢氣中分離的無(wú)塵廢氣化學(xué)處理室;以及一個(gè)將收集盤中捕集了灰塵的冷卻液排出除塵室的排放管。
6.如權(quán)利要求5所述設(shè)備，其特征是噴霧器安裝在廢氣入口和/或在除塵室內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述設(shè)備，其特征是除塵室設(shè)置在化學(xué)處理室上方并在兩室之間裝一水平隔板，隔板上有許多連通兩室的向下延伸的氣體擴(kuò)散管。
8.一種處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的設(shè)備，它包括一個(gè)除塵室，其內(nèi)設(shè)有一個(gè)與頂板相距一定距離的柱狀垂直隔板，還有一個(gè)水平安裝在柱狀垂直隔板底端和該室側(cè)壁之間的冷卻液收集盤，在該室側(cè)壁上有一個(gè)與廢氣入口連通的開口，開口最上端低于柱狀垂直壁的上端，而開口最下端則高于收集盤;一個(gè)設(shè)置在除塵室正下方的廢氣化學(xué)處理室，室內(nèi)充滿能吸收廢氣中所含化學(xué)污染物的吸收液，一個(gè)水平隔板裝在兩室之間，有許多向下延伸的連通兩室的氣體擴(kuò)散管，隔板中央部分是敞口的;在水平隔板的中央開口處設(shè)有氣體排出管，它通過(guò)柱狀垂直隔板內(nèi)部并穿過(guò)除塵室頂板向上延伸;一個(gè)或多個(gè)安裝在氣體入口內(nèi)部和/或在收集盤上方的冷卻液噴霧器以及一個(gè)與收集盤相通的冷卻液排放管。
9.一種用于處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的設(shè)備，它包括一個(gè)廢氣除塵室，其中有一個(gè)垂直隔板，它的上端低于室頂板一定距離，室中還有一個(gè)冷卻液收集盤，該盤位于垂直隔板下端和室側(cè)壁之間的水平位置上，側(cè)壁上設(shè)有一與廢氣入口相連通的開口，該開口最上端要低于垂直隔板上端，其最下端要高于收集盤;一個(gè)位于除塵室正下方的化學(xué)處理室，其中充滿能夠吸收廢氣中所含化學(xué)污染物的吸收液;還有一裝在兩室之間的水平隔板，該板上有許多向下延伸的連通兩室的氣體擴(kuò)散管;一個(gè)裝在化學(xué)處理室上部側(cè)壁上的氣體排出管;一個(gè)或多個(gè)安裝在氣體入口內(nèi)和/或在收集盤上方位置的冷卻液噴霧器以及一個(gè)與收集盤相通的冷卻水排放管。
10.一種用于處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的設(shè)備，它包括一個(gè)廢氣除塵室，其中側(cè)壁上有一氣體入口;一個(gè)位于除塵室正下方的廢氣化學(xué)處理室，其側(cè)壁上有一氣體出口，室內(nèi)充滿能吸收廢氣中所含化學(xué)污染物的吸收液;一個(gè)水平安裝在兩室之間的冷卻液收集盤;一個(gè)或多個(gè)穿過(guò)收集盤并上下延伸的無(wú)塵廢氣垂直管，其上端要高于氣體入口的最上端但要低于除塵室頂板一定距離，其下端要低于氣體出口的最下端但高于化學(xué)處理室底板一定距離;一個(gè)連通氣體入口的廢氣入口;一個(gè)連通氣體出口的排放管;一個(gè)或多個(gè)裝在氣體入口內(nèi)和/或在收集盤上方位置上的冷卻液噴霧器;以及一個(gè)與收集盤相通的冷卻液排放管。
全文摘要
一種用于處理含有灰塵和化學(xué)污染物的廢氣的方法和設(shè)備，該設(shè)備將冷卻/除塵室和化學(xué)處理室結(jié)合在一個(gè)單獨(dú)容器中，室內(nèi)以獨(dú)特的布置方式設(shè)置了冷卻液噴霧器、一個(gè)垂直隔板或管束、冷卻液收集盤和氣體擴(kuò)散管，以使灰-液分離更有效地完成并且對(duì)氣體的化學(xué)處理不產(chǎn)生不良影響。因此，該設(shè)備總體上說(shuō)使其尺寸減至最小，由于它更為經(jīng)濟(jì)，所以使其本身更具吸收力。
文檔編號(hào)B01D53/74GK1048506SQ9010411
公開日1991年1月16日 申請(qǐng)日期1990年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月2日
發(fā)明者柳岡洋, 小川芳雄, 小松原嘉明, 小林健二 申請(qǐng)人:千代田化工建設(shè)株式會(huì)社