專利名稱：燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及廢氣治理領(lǐng)域，更具體地說，涉及用于對燃煤燃燒后產(chǎn)生的含有粉塵和硫化合物的氣體或其他廢氣進(jìn)行除塵和脫硫的一體化裝置。
背景技術(shù)：
目前，鋼鐵工業(yè)、電力系統(tǒng)以及其他利用燃煤為動(dòng)力的行業(yè)都需要對煙氣進(jìn)行除塵和脫硫?，F(xiàn)在多數(shù)采用麻石(花崗巖)水膜除塵器作為煙氣處理設(shè)施，其特點(diǎn)是除塵效率高、防腐蝕性能好、使用壽命長，但是其脫硫效果差。隨著我國環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌，我國環(huán)保治理力度逐年加強(qiáng)，鍋爐煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，現(xiàn)有的麻石水膜除塵器處理煙氣后，外排煙氣中的煙塵、二氧化硫均不能達(dá)標(biāo)。目前采用的對策是將現(xiàn)有的麻石水膜除塵器拆除或部分拆除，重新建造煙氣脫硫除塵設(shè)備，這樣不但投資大，而且產(chǎn)生大量固體廢棄物，要處理這樣大量的固體廢棄物本身是一件較大的工程，而且還可能引起環(huán)境污染。因此，最后的合理途徑還是對現(xiàn)有的麻石水膜除塵器進(jìn)行技術(shù)改造，使其向前發(fā)展，形成新一代能夠滿足煙氣排放新標(biāo)準(zhǔn)的除塵脫硫一體化裝置。所以人們迫切希望開發(fā)一種投資省、占地面積小、能耗低、運(yùn)行成本低、能夠同時(shí)對煙氣進(jìn)行除塵和脫除二氧化硫的一體化裝置。特別是希望開發(fā)一種不用拆除現(xiàn)有麻石水膜除塵器主體，只需在其內(nèi)部安裝上具有特定結(jié)構(gòu)的設(shè)備，便能對其進(jìn)行改造的能夠同時(shí)對煙氣進(jìn)行除塵和脫硫的一體化裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人鑒于上述情況，其目的是提供一種設(shè)備投資少、運(yùn)行成本低、占地面積小、能耗低、維修容易并且能夠同時(shí)消除粉塵和脫除SO2的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置。
本設(shè)計(jì)人經(jīng)過深入研究后發(fā)現(xiàn)，在燃煤煙氣中除了含有懸浮的固體物質(zhì)粉塵之外，在其氣體中主要含有SO2和NO、NO2的氣態(tài)有害成分，因此現(xiàn)有水膜除塵器中的主要設(shè)備文氏除塵器無法將這些氣態(tài)有害成分除去。本設(shè)計(jì)人考慮到，SO2、NO和NO2皆為酸性成分，因此可以考慮用堿性液體將其吸收。而在用于制備堿性液體的物質(zhì)中，最方便和最經(jīng)濟(jì)的就是MgO或CaO，因此可以利用由燃煤鍋爐附帶產(chǎn)生的沖渣水(沖洗煙囪和燃煤渣的水，弱酸性，pH約5，必須進(jìn)行中和處理)與MgO或CaO配合生成堿性溶液，過濾后作為吸收SO2、NO和NO2的吸收液使用，這樣就可以達(dá)到以廢治廢的目的。但是，含有Ca(OH)2的吸收液在與含SO3＝的吸收液反應(yīng)時(shí)會(huì)生成CaSO3并進(jìn)一步被空氣中的氧氧化成難溶的CaSO4沉淀，另外，雖然用MaO配制的吸收液中的Mg(OH)2與SO3＝反應(yīng)生成的MgSO3和進(jìn)一步與空氣反應(yīng)生成的MgSO4的溶解度較高，不易生成沉淀，但是沖渣水本身含有一定量的Ca，因此也會(huì)在反應(yīng)過程中生成CaSO4沉淀。而在氣液接觸反應(yīng)過程中產(chǎn)生沉淀的工藝所需使用的設(shè)備一般是比較復(fù)雜的。另外，在被處理廢氣的煙塵中也含有許多在遇水時(shí)容易凝聚的物質(zhì)，在反應(yīng)時(shí)容易生成粘稠狀的沉淀物，從而容易使設(shè)備堵塞。因此，在實(shí)現(xiàn)上述的氣液接觸反應(yīng)時(shí)不能使用一般的氣液接觸設(shè)備。本設(shè)計(jì)人經(jīng)過反復(fù)的研究和實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，如果使用本實(shí)用新型下述技術(shù)方案的較簡易的設(shè)備，即可克服上述困難。由于這一研究成果，至此便完成了本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下1.燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，具有水膜除塵脫硫主塔(1)、水膜除塵脫硫副塔(2)、連接通道(3)、煙氣進(jìn)口(4)、除塵脫硫液進(jìn)口(5)、除塵脫硫廢水排出口(11)、凈化煙氣出口(12)，其特征在于，在水膜除塵脫硫主塔(1)中自下至上地具有煙氣進(jìn)口(4)、至少一個(gè)除塵脫硫液噴頭(6)、旋流層(7)、沸騰層(8)、至少一個(gè)除塵脫硫液噴頭(6)、帶有傾斜通孔的擋水板(9)；兩個(gè)除塵脫硫廢水排出口(11)分別處于主塔(1)和副塔(2)的最下端，而凈化煙氣出口(12)則處于副塔(2)的廢水排出口(11)的上方。
2.如技術(shù)方案1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，在水膜除塵副塔(2)的上半部具有帶有傾斜通孔的脫水板(10)。
3.如技術(shù)方案1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，水膜除塵脫硫主塔(1)的高/徑比在5-10的范圍內(nèi)。
4.如技術(shù)方案1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，旋流層(7)與沸騰層(8)之間最近處的距離為水膜除塵脫硫主塔(1)直徑的0.5倍至1.5倍。
5.如技術(shù)方案1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，在煙氣進(jìn)口(4)與旋流層(7)之間以及在沸騰層(8)與擋水板(9)之間的兩個(gè)區(qū)段中的除塵脫硫液噴頭(6)的數(shù)目分別為2-6對。
6.如技術(shù)方案5所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，每對除塵脫硫液噴頭(6)處于同一根支管的端部并且其中的一個(gè)噴頭傾斜朝上而另一個(gè)噴頭傾斜朝下地設(shè)置。
7.如技術(shù)方案1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，水膜除塵脫硫副塔(2)的直徑為水膜除塵脫硫主塔(1)直徑的0.5至0.9倍。
8.如技術(shù)方案1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，在沸騰層(8)中的固體流化介質(zhì)材料是耐酸、堿腐蝕的材料。
9.如技術(shù)方案8所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，在沸騰層(8)中的固體流化介質(zhì)材料是不銹鋼屑或不銹鋼絲。
10.如技術(shù)方案1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，煙氣進(jìn)口(4)進(jìn)入主塔(1)的方向?yàn)橹魉?1)器壁的切線方向。
下面詳細(xì)地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
在技術(shù)方案1中所說的水膜除塵脫硫主塔(1)和副塔(2)中的水膜是指在所有固體(包括沸騰層(8)中的固體顆粒)的表面上形成的薄薄一層的水膜。按照本實(shí)用新型的各個(gè)技術(shù)方案，皆能生成這種水膜，由于存在這種水膜，大大地提高了除塵和脫硫效果。主塔(1)的高/徑比優(yōu)選在5-10的范圍內(nèi)，這樣更有利于氣流的均勻分布。噴頭(6)的作用是將吸收液噴成霧狀，這樣更有利于氣液接觸。旋流層(7)的作用是使氣液混合氣流形成旋流，從而使二者更好地接觸。旋流層(7)的結(jié)構(gòu)可以是各種公知的能夠產(chǎn)生旋流的結(jié)構(gòu)，故在本申請中不必詳細(xì)地示出。例如，它可以由傾斜的翼板構(gòu)成。沸騰層(8)的作用是增加氣液接觸的表面積，因?yàn)樵诜序v層中的固體流化粒子的表面上皆附有一層水膜，從而大大提高了氣液接觸的表面積。旋流層(7)與沸騰層(8)之間的距離優(yōu)選為主塔(1)直徑的0.5倍至1.5倍，否則會(huì)影響旋流的效果。在主塔(1)中的擋水板(9)和在副塔(2)中的脫水板(10)皆具有傾斜的或曲折的通孔，這樣可以使水霧中的小液滴凝聚成較大的液滴，這些較大的液滴由于重力的作用而向下降落并從塔底的除塵脫硫廢水排出口(11)排出。雖然在副塔(2)中沒有脫水板(10)也基本上能達(dá)到本實(shí)用新型的目的，但有了該脫水板(10)就能更徹底地使尚未完全凝聚的水霧進(jìn)一步凝聚，從而能使凈化煙氣出口(12)處的水霧清除得更干凈。在煙氣進(jìn)口(4)與旋流層(7)之間以及在沸騰層(8)與擋水板(9)之間分別至少具有一個(gè)除塵脫硫液噴頭(6)，優(yōu)選具有2-6對噴頭(6)。當(dāng)噴頭(6)成對地配置時(shí)，優(yōu)選是兩個(gè)噴頭(6)皆處于同一根支管的頂端并且一個(gè)噴頭向上傾斜而另一個(gè)噴頭向下傾斜地設(shè)置，這樣可以使水霧噴射得更均勻。副塔(2)的直徑設(shè)有嚴(yán)格限制，但優(yōu)選為主塔(1)直徑的0.5-0.9倍。沸騰層(8)中的固體流化介質(zhì)材料必須是耐酸、堿腐蝕的，因?yàn)檫M(jìn)入的煙氣是酸性的，而除塵脫硫液則是堿性的，所以固體流化介質(zhì)材料必須在酸性或堿性的環(huán)境中皆能夠耐腐蝕。該材料包括不銹鋼絲或不銹鋼屑、玻璃珠、陶瓷顆粒等，其中優(yōu)選是不銹鋼屑或不銹鋼絲。這些流化介質(zhì)的粒徑?jīng)]有特別限制，但比重大的材料的粒徑就應(yīng)較小，以能夠被上升氣體流態(tài)化為準(zhǔn)。煙氣進(jìn)口(4)進(jìn)入主塔(1)的方向優(yōu)選為主塔(1)器壁的切線方向。這樣可以更好地形成旋流。
與本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果1.除塵脫硫效率高。除塵率＞98％，脫硫率＞95％，排放煙氣中的污染物濃度達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.技改設(shè)備投資費(fèi)用低，工程量少，不必將原有的麻石水膜除塵器塔體拆除，只需將塔改為本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)即可。
3.運(yùn)行費(fèi)用低，酸性沖渣水(pH5)在用Ca(OH)2或Mg(OH)2調(diào)節(jié)成中性并過濾后作為除塵脫硫的吸收劑全部進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)，因此無額外的原料消耗。
4.塔內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單并且容易反沖和清洗，解決了一般濕法除塵脫硫設(shè)備所存在的設(shè)備與管道容易結(jié)垢和堵塞的問題。
5.使用壽命長。
6.節(jié)水率高對環(huán)境無污染。除塵脫硫廢水和沖渣水閉路循環(huán)，補(bǔ)充水用鍋爐排水等廢水。
對附圖的簡要說明
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型。


圖1是本實(shí)用新型燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置的示意圖。
在
圖1中，各符號的定義如下1-水膜除塵脫硫主塔；2-水膜除塵脫硫副塔；3-連接通道；4-煙氣進(jìn)口；5-除塵脫硫液進(jìn)口；6-除塵脫硫液噴頭；7-旋流層；8-沸騰層；9-帶有傾斜通孔的擋水板；10-帶有傾斜通孔的脫水板；11-除塵脫硫廢水排出口；12-凈化氣出口；13-引風(fēng)機(jī)；A-煙氣；a-凈化煙氣；B-除塵脫硫液；b-除塵脫硫廢水。
下面簡單地描述本實(shí)用新型的運(yùn)行方式。鍋爐煙氣A首先經(jīng)過文丘里管并從煙氣進(jìn)口(4)沿著主塔(1)器壁的切線方向進(jìn)入主塔(1)的下部。煙氣在文丘里管喉部與以霧狀噴入的脫硫液混合接觸，煙氣中的SO2、NO和NO2被初步吸收，煙塵被浸濕并相互碰撞，形成較大顆粒。沿著切線方向進(jìn)入主塔下部的煙氣夾帶著煙塵沿著塔壁旋流向上，煙氣中的塵粒在離心力作用下被甩向塔壁，并在此處被噴入的及從上部流下的除塵脫硫液B所形成的水膜粘附，從而使煙氣中的塵粒和SO2等有害成分被捕收脫除。經(jīng)初步凈化的煙氣進(jìn)入由旋流翼板構(gòu)成的旋流層(7)，與由主塔(1)上部的噴頭(6)噴入的除塵脫硫液B接觸，在旋流層(7)中，水霧與煙氣高速碰撞，氣體、液體、固體顆粒三相物流充分接觸。煙氣中的SO2、NO、NO2被液體中的堿性物質(zhì)(Ca(OH)2或Mg(OH)2)吸收，顆粒物被旋流板擋落，煙氣得到進(jìn)一步凈化。然后該煙氣在主塔(1)中繼續(xù)上升，進(jìn)入由分布漏板與流化顆粒物構(gòu)成的沸騰層(8)，在沸騰層中呈流化狀態(tài)的許多細(xì)微顆粒均帶有薄薄一層吸收液的水膜，從而構(gòu)成了十分巨大的氣液接觸表面積，因此使得煙氣中的細(xì)塵和SO2、NO、NO2再次被捕集和脫除。然后，凈化后的煙氣與被其夾帶的一部分霧狀液滴一起上升，在到達(dá)擋水板(9)時(shí)，液滴被擋落，因此到達(dá)帶有傾斜通孔的擋水板(9)上方的凈化煙氣已基本上不夾帶霧狀液滴。然后該凈化煙氣通過連接通道(3)，進(jìn)而沿著副塔(2)向下流動(dòng)，再次通過帶有傾斜通孔的脫水板(10)，這時(shí)煙氣中殘留的微量水霧由于被脫水板阻擋而進(jìn)一步凝聚成水滴，從而徹底地與煙氣分離。凈化后的煙氣經(jīng)由副塔(2)下部凈化煙氣出口(12)，通過抽風(fēng)機(jī)(13)的出口排出。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例來詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
實(shí)施例1使用如
圖1所示的由麻石(花崗巖)為器壁的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置。其中，主塔(1)的直徑2米，高12米。副塔直徑1.5米。旋流層(7)至沸騰層(8)之間的距離1.2米。沸騰層(8)中的流化介質(zhì)為不銹鋼屑。在煙氣進(jìn)口(4)與旋流層(7)之間以及在沸騰層(8)與擋水板(9)之間的兩個(gè)區(qū)段中的吸收液噴嘴各共有3對。
被處理的鍋爐煙氣的煙塵初始濃度為1700mg/m3，SO2初始濃度為1000mg/m3。煙氣流量平均值為42700m3/h，煙氣流速平均值為2.1m/s，煙氣溫度平均值為43.2℃；脫硫劑為輕燒氧化鎂乳，脫硫液流量為65m3/h，輕燒氧化鎂用量為25kg/h。
按上述條件連續(xù)運(yùn)行一個(gè)月。結(jié)果在排出的凈化煙氣中的脫硫率＞95％，除塵率＞98％。在凈化煙氣中含塵量平均值為10.5mg/m3，最大值為23.6mg/m3(現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)為100mg/m3)；SO2含量平均值為12.3mg/m3，最大值為19.3mg/m3(現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)為300mg/m3)。在連續(xù)運(yùn)行的一個(gè)月內(nèi)一直沒有發(fā)生堵塞現(xiàn)象。
由以上結(jié)果可以清楚地看出，本實(shí)用新型的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置的除塵脫硫效果非常好，經(jīng)處理后的凈化煙氣中的含塵量和二氧化硫含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且即便在實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生波動(dòng)時(shí)，煙塵或二氧化硫在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的最大值仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)。而且本實(shí)用新型的裝置的結(jié)構(gòu)簡單，操作和維修均容易，建造和運(yùn)行成本皆較低，因此具有很大的工業(yè)實(shí)用性。
權(quán)利要求1.燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，具有水膜除塵脫硫主塔(1)、水膜除塵脫硫副塔(2)、連接通道(3)、煙氣進(jìn)口(4)、除塵脫硫液進(jìn)口(5)、除塵脫硫廢水排出口(11)、凈化煙氣出口(12)，其特征在于，在水膜除塵脫硫主塔(1)中自下至上地具有煙氣進(jìn)口(4)、至少一個(gè)除塵脫硫液噴頭(6)、旋流層(7)、沸騰層(8)、至少一個(gè)除塵脫硫液噴頭(6)、帶有傾斜通孔的擋水板(9)；兩個(gè)除塵脫硫廢水排出口(11)分別處于主塔(1)和副塔(2)的最下端，而凈化煙氣出口(12)則處于副塔(2)的廢水排出口(11)的上方。
2.如權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，在水膜除塵副塔(2)的上半部具有帶有傾斜通孔的脫水板(10)。
3.如權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，水膜除塵脫硫主塔(1)的高/徑比在5-10的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，旋流層(7)與沸騰層(8)之間最近處的距離為水膜除塵脫硫主塔(1)直徑的0.5倍至1.5倍。
5.如權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，在煙氣進(jìn)口(4)與旋流層(7)之間以及在沸騰層(8)與擋水板(9)之間的兩個(gè)區(qū)段中的除塵脫硫液噴頭(6)的數(shù)目分別為2-6對。
6.如權(quán)利要求5所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，每對除塵脫硫液噴頭(6)處于同一根支管的端部并且其中的一個(gè)噴頭傾斜朝上而另一個(gè)噴頭傾斜朝下地設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，水膜除塵脫硫副塔(2)的直徑為水膜除塵脫硫主塔(1)直徑的0.5至0.9倍。
8.如權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，在沸騰層(8)中的固體流化介質(zhì)材料是耐酸、堿腐蝕的材料。
9.如權(quán)利要求8所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，在沸騰層(8)中的固體流化介質(zhì)材材是不銹鋼屑或不銹鋼絲。
10.如權(quán)利要求1所述的燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，其特征在于，煙氣進(jìn)口(4)進(jìn)入主塔(1)的方向?yàn)橹魉?1)器壁的切線方向。
專利摘要燃煤鍋爐除塵脫硫一體化裝置，具有主塔1、副塔2、連接通道3、煙氣進(jìn)口4、除塵脫硫液進(jìn)口5、廢水排出口11、凈化煙氣出口12，其特征在于，在主塔1中自下至上地具有煙氣進(jìn)口4、除塵脫硫液噴頭6、旋流層7、沸騰層8、除塵脫硫液噴頭6、擋水板9；兩個(gè)廢水排出口11分別處于主塔1和副塔2的最下端，凈化煙氣出口12處于副塔2中的廢水排出口11的上方。該裝置的除塵脫硫效率高，基建和運(yùn)行的費(fèi)用低，設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，容易清洗和維修，不存在堵塞問題，使用壽命長，節(jié)水率高，吸收液閉路循環(huán)，無環(huán)境污染，具有工業(yè)實(shí)用性。
文檔編號B01D47/06GK2606846SQ0320443
公開日2004年3月17日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者程志久, 解娟, 殷廣謹(jǐn), 程丹, 龐秉吉 申請人:解娟