CN102091522A - 利用烟气烟尘消除锆硅酸盐碱性废水的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用酸性烟气消除锆硅酸盐碱性废水的设备，采用湿式脱硫器，包括在水膜除尘器的腔体上方同心设置的筛网筒和安装在该筛网筒上方的喷淋器，所述筛网筒放置在一支架上，支架的另一端位于所述水膜除尘器腔体的底部，所述筛网筒和支架均由稳定架固定在腔体的内壁上。将所述碱性废水输入湿式脱硫器的喷淋器中，由喷嘴喷出，在腔体中形成烟雾；酸性废水由所述烟气进口沿切线方法进入腔体，与碱性废水发生中和作用。本发明以废水处理废物，节约了大量资金和人力，极为有效解决了两类废料的强酸和强碱性对环境的污染，特别是针对性的解决了锆硅酸盐的废水处理问题。

Description

利用烟气烟尘消除锆硅酸盐碱性废水的方法和设备

技术领域

本发明涉及处理锆硅酸盐碱性废水的方法和设备，特别是涉及一种利用烟气烟尘消除锆硅酸盐碱性废水的方法和设备。

背景技术

锆及其化合物在国防、民品中应用越来越广，特别是在结构陶瓷和功能陶瓷方面，涉及到机械、电子、能源等领域。

氧氯化锆(氧化锆)的生产工艺，一酸一碱法是国内外普遍采用的方法，沸腾氯化法是国际上较为先进的锆英石分解方法。氧氯化锆(氧化锆)产品在镍氢动力电池负极材料(贮氢材料AB2)、燃料电池(特别是高温固体氧化物燃料电池)、电池隔膜纸中的应用前景十分广泛。锆及其化合物在国内的发展不是很快，但是，其产生的锆硅酸盐碱性废水却给环保带来不少难题。

生产氧氯化锆后产生的强碱性(PH＝12--13)废水中含有较多锆硅酸盐等。目前的处理工艺很简单经调节池后，进入絮凝池沉淀，再进入斜管沉淀池。但从高硅酸盐碱性废水处理初步出来里的出水悬浮物较多水体仍然发白，在絮凝池出现的矾花小而难以沉降，在做絮凝沉淀的时候原水PH值调节到9以下时在不加任何其它药剂的情况下就形成了类似胶状物(此胶状物应是原硅酸，直接沉降不了，再加PAC、PAM基本沉降不下来；或形成胶状物后先大力搅拌后稀释再加PAC、PAM效果还是很差。)目前实验室传出的各类实验信息，也对其碱性难以做到既简便易行，又适合工业化规模操作的处理方案。

与此同时，随着工业化水平的提高，能源的消耗也急剧上升。在我国的能源结构中煤占有重要的比例。煤燃烧时会产生大量的烟尘和二氧化硫等污染环境的物质。二氧化硫是造成酸雨的罪魁祸首。因此，国家有关法规对烟尘和二氧化硫的排放水平的控制越来越严格，如最近全国人大对1987年制定的《大气污染防治法》进行了修改，修改后的法律强调洗煤、使用清洁燃料、热电联供等，同时迫切需要对燃烧后的烟气进行后处理，使之满足有关法规规定的排放标准。富含酸性氧化生物，如二氧化二硫，三氧化氮等的烟尘排到大气中遇到水汽生成硫酸，亚硫酸，硝酸，形成酸雨，危害极大。

含酸废水和含碱废水是两种典型的工业废水，酸性废水有的含无机酸(如硫酸、硝酸、盐酸等)，有的含有机酸(如醋酸、甲酸、柠檬酸等)。碱性废水中含有碱性物质，如苛性钠、碳酸钠、硫化钠、氨类等。

当废水中酸的质量分数大于3％-5％时，称为废酸液，当废水中碱的质量分数大于1％-3％时，称为废碱液。当废水中酸的质量分数小于3％-5％或碱的质量分数小于1％-3％时称为酸性废水和碱性废水。酸碱废水可按PH值分为以下几类：

强酸性废水PH＜4.5，弱酸性废水PH＝4.5-6.5

中性废水PH＝6.5-8.5弱碱性废水PH＝8.5-10.0，强碱性废水PH＞10.0。

综上所述，两类废水在目前普遍应用的处理方案中都需要投入专项资金，大量的技术力量，这无疑给企业带来严峻的考验，

发明内容

以上提到的产生强碱废水和酸性废气的两类工业废弃物是当前面临的环保难题，为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用酸性的烟气烟尘消除锆硅酸盐碱性废水的方法和设备，以废水处理废物，节约了大量资金和人力，极为有效解决了两类废料的强酸和强碱性对环境的污染，特别是针对性的解决了锆硅酸盐的废水处理问题。

本发明提供的除尘脱硫设备，它不仅具有很高的除尘脱硫率，使经处理后排放的烟气能满足有关法规的要求，又针对性的解决了锆硅酸盐溶液的强碱性。使其趋于中性，而且具有安装方便、价格低廉并无需额外占用宝贵的空间的优点。

本发明提供一种旋流式湿式脱硫器，这种旋流式湿式脱硫器是在常规的水膜除尘器的腔体上方同心地固定由圆筒状的筛网筒以及安装在该筛网筒上方的喷淋器3共同组成的旋流涤气器。本设计的原理是：将烟气排到湿式脱硫器的烟气进口8中，专用管道把高硅酸盐碱性废水输入到湿式脱硫器的环管4和6中，实施中和过程。喷淋器3的结构：分别设置在所述腔体中部和上部的喷淋装置，各层喷淋装置均为三排，各排有两个喷嘴组成，喷口直径1.5毫米；或者喷淋器3是与筛网筒7具有相同直径且同心安装的环管，环管沿沿圆周均匀安装四个进液管11，且环管下侧具有许多喷嘴。烟气中二氧化硫的平均浓度为150mg/m³，由于烟尘颗粒的大小仅为0.8μm～5μm，这些颗粒悬浮在脱硫器中形成了烟雾，而由喷嘴喷射的锆硅酸盐碱性废水的颗粒大小为3μm～5μm，当烟尘颗粒小于高硅酸盐碱性废水喷雾颗粒大小时，烟尘颗粒包围在高硅酸盐碱性废水喷雾颗粒四周，当烟尘颗粒等于高硅酸盐碱性废水颗粒大小时，喷雾颗粒与高硅酸盐碱性废水颗粒一对一粘附结合，当烟尘颗粒大于高硅酸盐碱性废水颗粒大小时烟尘颗粒高硅酸盐碱性废水喷雾颗粒包围在烟尘颗粒包围在，从而使附有烟尘颗粒的高硅酸盐碱性废水一块下沉到循环水池中去，由于在首次喷射的高硅酸盐碱性废水中仅是每个雾滴的外层粘附有烟尘的颗粒发生化学作用，而烟尘颗粒内部没有发生化学和粘附现象，从而下降到循环水池中的两种废料仍有继续发生粘附作用和化学作用的可能。我们的设计中就是考虑到这个现象因而进行多次循环喷射，并在烟气出口处还装有集液滴器使排到脱硫器外的烟气中不含水分。(如附图1所示)。

固定在水膜除尘器腔体中的筛网筒是将一定孔径、一定宽度和长度的筛网同心地多层缠卷成圆筒状并在其底部配上一定孔径的多层圆形筛网构成的。构成侧面的筛网的长度和宽度由锅炉的烟气排放量而定，一般它的长度应能使最终筛网筒的侧面层数约为5-30层，最好为12-20层，圆筒体外径最好是腔体内径的约0.7-0.8，它的宽度(即筛网筒的高度)约占整个水膜除尘器高度的1/4-1/2，最好为1/3左右。高度太大，将减小下面的除尘空间，使富尘埃的烟气进入筛网筒，造成堵塞，并且下面的除尘空间也具有一定的脱硫即中和效应，过分地减小该空间同样会降低脱硫效果；高度太小会减小与烟气的接触面积，从而降低除硫效果。

构成筛网筒侧面和底面的筛网可分别用任何耐高温、耐腐蚀的材料(如不锈钢)制成。它们的孔径可以相同或不同，一般分别为3.6mm。如果孔径太小，则烟气中的尘埃会堵塞网孔，如果孔径太大，则烟气穿过该筛网筒的速度加快，除硫效果会下降。

构成筛网筒侧面和底面的筛网可分别用一定直径的网丝制成。网丝直径的选择主要考虑制造成本和耐腐蚀性因素。直径越大，筛网的价格越高，旋流涤气器的制造成本也就越高；直径太小，由于腐蚀而会缩短旋流涤气器的使用寿命。网丝的直径一般为0.5-1.5mm。

在筛网筒的下面放有由耐高温、耐腐蚀材料(如不锈钢)制成的支架，筛网筒放在该支架的上面，并用稳定架将筛网筒的侧面固定在除尘器腔体的内壁上。所述支架的另一端置于除尘器腔体的底部并用稳定架将其固定在除尘器腔体的内壁上。该支架的高度取决于水膜除尘器本身的高度。支架太高，旋流涤气器的底部位置(即筛网筒的安装高度)就会升高，造成筛网筒的高度下降，从而降低除硫效率，支架太低会减小除尘空间。

在本发明除尘脱硫设备中的旋流涤气器还包括位于筛网筒上方的喷淋器3。本发明专利的喷淋器可以是能将锆硅酸盐碱性废水喷向筛网筒的，在本除尘脱硫设备中还在位于烟气出口处安装了集液滴器5。该集液滴器5可由多层(通常是4-5层)耐高温、耐腐蚀材料(如不锈钢)制成的筛网组成。所述筛网的孔径通常为0.5-6mm。目的是，进一步减低脱硫后的废烟气中水的成分，以免水汽再和烟气中的残余酸性颗粒发生反应形成酸雨，排到大气中。

使用时，烟气由水膜除尘器下部烟气进口8沿切线方向进入本发明的除尘脱硫设备，烟气在腔体内旋转上升。在离心力的作用下，尘粒被甩到腔体壁上而被锆硅酸盐碱性废水液膜粘附并发生化学作用，正因为从锆硅酸盐碱性废水从原生产厂处理初步出来的出水悬浮物较多，形成了类似胶状物的碱性废液，其胶体性质顺便提一下：

空气μ＝17.9×10^-6Pa·s，v＝14.8×10^-6m/s

水μ＝1.01×10^-3Pa·s，v＝1.01×10^-6m/s

锆硅酸盐碱性废水μ＝1.33Pa·s，v＝1.19×10^-4m/s

综上所述，锆硅酸盐碱性废水作为处理烟气的介质，其中的水，及其锆硅酸盐溶液具有一定的胶体粘附作用，粘附的作用能使烟尘中的酸性氧化物和锆硅酸盐延长并更彻底的发生化学作用均起到积极的作用。也是本发明中设计有筛网的原因所在。

细微尘粒和二氧化硫随烟气一起进人旋流涤气器。涤气器内装有一层层的筛网，气体从筛网筒的侧面进入筛网筒，筛网筒上方设有喷淋器。喷淋器喷出的锆硅酸盐碱性废水的雾化部分和酸碱性颗粒反应以外，还有一部分形成水流，洒在筛网上形成均匀的液泡。在气流的作用下，筛网上的液泡呈“沸腾状”，并有大量的气泡形成，并随之破裂，伴有少量的液体形成液滴。由于筛网的捕集过程是网丝、液膜、液滴的联合作用，所以对细小颗粒和气态污染物具有较高的捕集能力。另外，由于气体全部穿过液膜，所以在网丝面上气-液接触相当充分。和碱性废液发生中和反应，综上所述，气体中的尘粒和二氧化硫的绝大部分在喷淋器区域和锆硅酸盐雾气发生了中和反应，另一部分在网丝面上和锆硅酸盐溶液发生了中和反应最后由废水出口9排出。在旋流涤气器经处理的烟气进入集液滴器中的旋流板除雾器(一种成角度放置的不锈钢板，图中未表示)，使烟气-水分分离，经水分分离后的烟气上升至集液滴器中的多层筛网，进一步除去水分。净化后的烟气从上部进入烟囱，排人大气。

附图说明

图1是本发明旋流式湿式脱硫器的剖面图；

图2是本发明旋流式湿式脱硫器沿B-B线的横截面图；

图3是本发明旋流式湿式脱硫器沿A-A线的横截面图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明专利的较好实例进行进一步的说明。

如图1所示，烟气由烟气进口8进入水膜除尘器，在腔体内旋转上升，较大的尘粒被甩到内腔壁上和锆硅酸盐碱性废水发生化学作用。从废水出口9排出。细微尘粒和二氧化硫随烟气一起进入由支架1和稳定架2固定的与腔体同心的筛网简7中。筛网筒7内装有一层层的筛网，气体从筛网筒7的侧面进人筛网筒，筛网筒7的上方设有带环管4和6的喷淋器3(见附图3)。所述喷淋器3是与筛网筒具有相同直径且同心安装的环管，环管的下部具有许多喷液口。通过四个进液管11(见图3)向喷淋器3提供锆硅酸盐碱性废水，使各个喷液口喷出的锆硅酸盐碱性废水具有均匀的压力。喷淋器3喷出的锆硅酸盐碱性废水流在筛网上形成均匀的液泡。在气流的作用下，筛网上的液泡呈“沸腾状”，并有大量的气泡形成，并随之破裂，伴有少量的锆硅酸盐碱性废水形成液滴。气体中的尘粒和二氧化硫被液膜吸收反应后由腔底的中和后的高硅酸盐碱性废水出口排出。在旋流涤气器上方装有集液滴器5，集液滴器过滤经处理的气体中所含的水分，使气-水分离，净化后的烟气从上部的烟气出口10进入烟囱，排入大气。

实施例1

旋流涤气器在锅炉上的试验

在标准工况下在水膜除尘器烟气进气口处和在使用旋流涤气器的水膜除尘器烟气出口处，使用美国制Thermo Model 40二氧化硫分析仪分别测定二氧化硫浓度。用两种不同浓度的硅酸盐碱性废水进行试验，结果如表1所示：

表1

从表1可见，加装旋流涤气器以后，当锆硅酸盐碱性废水的初始pH值为9时，二氧化硫的去除率为72.6％，初始pH值为11时，二氧化硫的去除率为94.7％。同时，锆硅酸盐碱性废水的碱性下降到7。

利用现有的锅炉水膜除尘器加装旋流涤气器形成本发明专利的旋流式湿式脱硫器。它具有很高的除尘脱硫率，使经处理后排放的烟气能满足有关法规的要求，而且具有安装方便、价格低廉并无需额外占用宝贵的空间的优点。

Claims (11)

1.一种利用酸性烟气消除锆硅酸盐碱性废水的设备，采用湿式脱硫器，其特征在于，所述湿式脱硫器为一旋流涤气器，包括在水膜除尘器的腔体上方同心设置的筛网筒(7)和安装在该筛网筒上方的喷淋器(3)，所述筛网筒(7)放置在一支架(1)上，支架(1)的另一端位于所述水膜除尘器腔体的底部，所述筛网筒(7)和支架(1)均由稳定架(2)固定在腔体的内壁上。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述喷淋器(3)包括分别设置在所述水膜除尘器腔体的中部和上部的两层喷淋装置，每层喷淋装置有三排，每排由两个喷嘴组成。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述喷淋器(3)是与筛网筒(7)具有相同直径且同心安装的环管，环管沿沿圆周均匀安装四个进液管(11)，且环管下侧具有许多喷嘴。

4.如权利要求1-3任一所述的设备，其特征在于，所述筛网筒(7)是将一定孔径、一定宽度和长度的筛网同心多层缠卷成圆筒状并在其底部配上一定孔径的多层圆形筛网构成的。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述筛网筒(7)侧面的层数为5-30层，其外径为所述水膜除尘器腔体内径的0.7-0.8，其高度为所述水膜除尘器高度的1/4-1/2。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，构成所述筛网筒(7)侧面和底面的筛网均采用耐高温耐腐蚀材料，孔径为3.6毫米。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，构成所述筛网筒(7)侧面和底面的筛网均采用直径0.5-1.5毫米的网丝制成。

8.如权利要求1-3任一所述的设备，其特征在于，所述湿式脱硫器上方的烟气出口(10)处安装一集液滴器(5)。

9.如权利要求1-3任一所述的设备，其特征在于，酸性烟气由所述水膜除尘器下部的烟气进口(8)沿切线方法进入腔体。

10.如权利要求1-9所述的利用酸性烟气消除锆硅酸盐碱性废水的设备所采用的方法，其特征在于，将所述碱性废水输入湿式脱硫器的喷淋器(3)中，由喷嘴喷出，在腔体中形成烟雾；酸性废水由所述烟气进口(8)沿切线方法进入腔体，与碱性废水发生中和作用。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，酸性烟气进入所述水膜除尘器的腔体内，酸性烟气从筛网筒(7)的侧面进入筛网筒(7)，喷淋器(3)喷出的碱性废水有一部分形成水流，洒在筛网上形成均匀的液泡，酸性烟气和碱性废水在筛网上中和反应，最后由废水出口(9)排出。

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