CN1035959A - 洗涤废气流中污染物的方法 - Google Patents

Abstract

一种洗涤含有污染物的锅炉废气流的方法，洗涤 的同时产生有用的或对健康无害的产品，该方法包括 让气流与某种溶液接触，这种溶液是灰的可溶性成分 溶解在水中形成的，而灰中包含有一种或几种固态的 碱金属和碱土金属盐类，接触后形成一种碱性(pH 值大于7)溶液。污染物与水反应后形成酸。酸与来 自灰中的碱金属和碱土金属的氧化物、氢氧化物和碳 酸盐反应，产生一种含有碱金属和碱土金属盐、阴离 子盐成分及卤族化合物的溶液。

Description

本发明涉及洗涤废气流中的污染物的方法和设备，利用该方法和设备，使与废气流反应后的物质变成至少是无损于健康的物质，并且在多数情况下，通过化学反应将这些物质转变成有用的产品。

废气污染物的洗涤通常是很费钱的，它能给环境带来明显的改善，但却几乎不能或根本不能带来经济上的利益，除非能通过洗涤将不同的废物转变成有用的产品。设备的初投资是很高的。此外，用于洗涤的物质，例如氧化物、碳酸盐、碱金属和/或碱土金属的氢氧化物是持续消耗的。而且，处理从含有废气的洗涤物质的反应中得到的反应产品所需的费用也会使成本增加，特别是当产品含有有毒成分时。

以生物材料（下文统称为“生物体”）作燃料的锅炉装置的数量在不断增加，这些生物材料包括木材、泥煤或作物残体，它们很少或根本不含产生硫氧化物，因而不需要对废气成分进行洗涤。另一方面，在这些操作期间产生的灰份中含有大量的碱金属或碱土金属的盐类，它们通常以氧化物的形式出现，如果它们是潮湿的，和/或与二氧化碳反应的话，就以氢氧化物或碳酸盐，或者也可能以这些物质的水合盐的形式出现。

本发明者发现，来自锅炉设备的碱金属和碱土金属的氧化物、氢氧化物和/或碳酸盐类占有很大比例的灰能够用于洗涤废气的工艺中，以取代上述通常使用的物质，这样，就利用了各种废物来替代必须要购买的昂贵的物质。

还有一些其它物质也可用于此目的。当将工业或城市废物、焚化炉灰或付产品溶在含碱性（PH值高）的水中并且回收这些废物或付产品中所含的钾、钠或其它可溶性盐类时，可以取得一定的经济利益。

在以下的说明书和权利要求中，燃烧生物体所转变成的灰、城市或工业废物或者其它付产品（可用于本说明书及权利要求书所描述的工艺中）都归结为一个通用述语，即“灰”。

不幸的是，反应后的灰的不溶性部分通常仍需作为废物处理。比如，在大多数锅炉应用中，这些不溶性灰将不能找到其它用途。但是，废料将不再是苛性材料，在大多数情况下可作为无损健康的普通填料，在某些填坑中也能用作填埋复盖材料。在残体的成分及运输费用允许的情况下，这些废料也可用作水泥窖的原料。目前在某些场合下，洗涤材料的不溶性部分可用来生产硫酸钙或石膏，或作为矿物填料。

在需要洗涤时，如果产生灰的设备本身没有产生硫含量高的废气的锅炉装置时，灰可以输送到有这种问题的其它锅炉装置，或输送到使用含硫量高的燃料的装置去，这样可获得经济效益。此外，由于从生物体材料转变成的灰一般都含有钾和其它碱金属或碱土金属的盐类，并且这些盐类可以利用废气热或其它废热源来回收，因此所得到的碱金属或碱土金属的盐类可以是本生产工艺的宝贵的付产品。

本发明将提供一种洗涤含有污染物的锅炉废气流的新方法，这些污染物包括一种或多种硫、氮和碳的酸性氧化物以及任何一种卤族化合物，洗涤的同时产生有用的或无损健康的产品。该方法包括与水灰进行混合，水灰中含有一种或多种固体碱金属和碱土金属的盐类，混合后产生一种在水溶液中含有不溶性固体的碱性（PH值大于7）的淤浆，然后使废气流与淤浆接触，从而使其中的污染物与水反应生成酸，酸又与灰中的碱金属和碱土金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐反应，生成一种含有一种或多种如下物质的溶液，这些物质包括：主要含有阳离子碱土金属成分钙和镁的碱金属和碱土金属的盐类;碱金属成分，即钾和纳的化合物;阳离子盐成分，即碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐、以及与碱金属和碱土金属盐类沉淀物混在一起的卤族化合物，其中带有灰的不溶性成分。最后，在与淤浆接触后，使所述的废气流作为洗涤后的废物排出。

目前较好的方法包括如下步骤中的一个或多个步骤：使废气流与淤浆接触，即让废气流通过所述淤浆;将所述的碱金属和碱土金属盐类的溶液与所述的沉淀物和不溶性组分分离;将碱金属和碱土金属盐类的溶液和沉淀物及不溶宰榉质渌偷揭桓龇掷胂低常诟孟低持兴龅难稳芤河胨龀恋砦锖筒蝗苄宰榉窒喾掷?将分离后的盐溶液通过一个热交换器，在废气流接触淤浆之前将热从废气流中吸取出来;在接触工序之前，冷却废气流以使它除湿;利用盐溶液对废气进行冷却和除湿;利用废气流的热除去所述盐溶中的水份。并且从下述的一种或多种来源取得所述的部分热量：（A）所述气流的热废气，（B）所述废气流所含水份的蒸发潜热，（C）灰和水之间的水合反应热，以及（D）在接触工序之前，压缩所述气体。

通过下面参照附图对最佳实施例进行的详细描述，本发明的进一步的目的、特点和优点将会变得更加明显。

唯一的一张附图示意性的表示了用于实施本发明的一种设备。

淤浆由来自灰水混合槽（未画出）的灰和水组成，淤浆由泵通过管路10引入处理槽12，同时从一个适当的水源（未画出），通过入口14将水引入并与淤浆混合，产生一种稀释的淤浆16。灰用汽车从灰源，如燃烧生物体的发电厂或燃烧废料的焚化炉运载到这里。来自水泥窖、焚化炉或锅炉（未画出）的废气含有一种或多种下列物质：氧化物、氮氧化物、碳氧化物和/或卤族化合物及它们的氧化物，废气通过入口18进入热交换器22，冷却后再从热交换器排出。冷凝出的废气水份收集在热交换器22内并通过管路44输送到处理槽12。然后废物通过管路23送到压缩机20并通过管路24送到处理槽12底部的分配管26。为了防止固体物沉积在处理槽12的底部，可以搅动淤浆或利用适当的装置，如用再循环泵27使淤浆再循环。

废气泡通过灰和水的淤浆16，从槽顶部排出，这时的废气是经过洗涤的废气28。淤浆16作为经过处理的固体、水和溶解物质的混合物由泵32经管路30泵到沉淀池34，在沉淀池，沉淀后的固体颗粒36由泵38泵出该池，而充满溶解盐类的水37被泵到热交换器22，以便用它来冷却送入的废气。盐溶液37中的水蒸发成蒸汽并经管路40释放到大气中，或者将水蒸发，然后冷凝成液体以获取可重新利用的潜热。盐溶液37中的盐类被浓缩和/或析出，并通过管路42流出热交换器，然后收集起来，所收集盐类的阳离子成分主要有钙、钾、镁和钠。而这些盐类的阴离子成分主要有硫酸根、碳酸根和硝酸根。这些盐的实际成分将取决于要处理的灰的初始成分及废气的成分。

在有的情况下，从生物体燃烧***得到的灰可能含有未燃烧的碳，这些碳将漂浮在水上。如果需要，图示的工艺过程可以进行修改，如可允许除去碳。含有未燃烧碳的水37从沉淀池的表面泵出以便过滤，或者进行除碳处理，然后使之返回到工艺过程中。如果必要的话，含有可溶性碱金属和碱土金属盐类的溶液可以通过管路（未画出）排出，然后进行过滤，或在一个颗粒去除装置中清除掉颗粒状物质。然后将该溶液输送到热交换器22。

热交换器22是那种已有的两用换热-结晶装置，该装置从废气中提取热量并利用该热量蒸发水份，该热量包括冷凝废气水份时得到的潜热。

装置

整个***是用标准方法组装的已知部件构成的。例如，典型的处理槽可以有一百万加仑（3，800，000升）的容积，并设有气体分配器和搅拌装置;沉淀池可以有十万加仑（380，000升）的容积。处理槽和沉淀池都可用不锈钢或其它适当的材料（如橡胶）来制造。这些材料有很高的耐酸和碱溶液的能力。

工作原理

本发明的基本工作原理是：使在燃烧过程中生成的两种废物重新混合并进行反应，让它们相互中和。一种是废气流，包括在水中能产生酸性溶液的气体和气态氧化物，另一种是颗粒状物质，即来自生物体、工业或城市废物燃烧设备的灰，灰可在水中生成碱性溶液。

上述两种废物在水中部分溶解后发生反应，并彼此中和。对于灰来说，该工艺过程使苛性成分发生反应或将苛性成分去除。这样，就使灰成为中性固体，适于作为非危险废物处理。同时，在处理槽中通过淤浆的废气以成盐的方式除去了绝大部分的卤族化合物、硫的氧化物、氮的氧化物和卤族氧化物。

实例

来自例如锅炉的废气，可以通过管道18并借助于压缩机20，以每分钟200，000立方英尺（6000米³）的流量送到热交换器22。废气的组份是可变的，但强梢园笤?0%的水、15%的二氧化碳、65%的氮、10%的氧和500到1000PPM的氮氧化物和100到1000PPM的二氧化硫。废气在热交换器22中冷却并且冷凝出水，这样便导致流量的减少。然后废气由压缩机20通过管路23抽出，并通过管路24送到分配管26，然后与淤浆16起反应。废气通过淤浆时，卤素硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物和卤族氧化物起化学反应。

灰可以按每小时干重8到12吨（7200到10，800千克）的流量引入处理槽12。加入水以形成稀释的淤浆，该淤浆含水量高达95%。淤浆的含水量由灰中的碱金属和碱土金属盐或其它金属盐的初始浓度来确定，并且还要考虑到要将残留物中的盐类除至理想的程度。

在与废气反应后，处理后的灰的淤浆以每分钟大约200加仑（760升）的流量被泵到沉淀池34。在该池中，固体物沉淀到在处理过程中溶解的可溶性盐和水组成的溶液的下面，形成大约35%的水和65%的固体的淤浆。上述水溶液以大约每分钟200加仑（760升）的流量通过出口37泵到热交换器22，以用来冷却废气并使水蒸发，从而产生付产品盐。如前所述，任何漂浮的碳都可被除去。通过管路42取出的付产品盐，每天可大约生产5到20吨（4500到18，000千克）。付产品盐包括硫酸钾、碳酸钙，含钾、钙、镁和钠，阳离子成分的盐类，以及含碳酸根、硫酸根和硝酸根阴离子成份的盐类。部分硝酸盐将亚硫酸盐氧化成硫酸盐。

这里公开并解释了实施本发明的最佳方法和装置，但尽管如此，应该理解到，这只是作为解释而不是限制，本发明的保护范围仅靠权利要求的正确解释来限制。

Claims (9)

1、一种洗涤含有污染物的锅炉废气流的方法，该污染物包括一种或多种硫、氮和碳的酸性氧化物以及任何卤族化合物，洗涤的同时生产有用的或于健康无害的产品，该方法包括：

将水和含有一种或多种固态碱金属和碱土金属盐类的灰混合，生成一种碱性(PH值大于7)溶液，

让废气流与所述溶液接触，由此便使废气中的污染物与水反应生成酸，

酸又与所述灰中存在的任何碱金属和碱土金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐反应，生成一种含有一种或几种如下物质的溶液，这些物质包括：主要含有阳离子碱土金属成分钙和镁的碱金属和碱土金属的盐类；碱金属成分，即钾和纳的化合物；阴离子盐成分，即碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐、以及与碱金属和碱土金属盐类沉淀物混在一起的卤族化合物，其中带有灰的不溶性成分，

最后，在与所述溶液或淤浆接触后，使该废气流作为洗涤后的废物排出。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征是将所述废气流通过所述的溶液或淤浆使废气流与所述溶液或淤浆接触。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征是，包括将所述碱金属和碱土金属盐类的溶液与所述沉淀物和不溶性成分分离这一工序。

4、按照权利要求1所述的方法，其特征是，包括将所述的碱金属和碱土金属盐类的溶液及所述沉淀物和不溶性成分输送到一个分离***的工序，在那里所述的盐溶液与所述沉淀物及不溶性成分分离。

5、按照权利要求4所述的方法，其特征是，包括让已分离的盐溶液通过一个热交换器，在热交换器中，盐溶液在所述废气流与所述溶液或淤浆接触之前，吸收所述废气流中的热量的工序。

6、按照权利要求1所述的方法，其特征是，所述废气流在所述接触工序之前，通过冷却的方法除湿。

7、按照权利要求6所述的方法，其特征是，所述盐溶液用于所述废气流的冷却和除湿。

8、按照权利要求7所述的方法，其特征是，所述废气流的热量用于从所述盐溶中除去水份。

9、按照权利要求8所述的方法，其特征是，所述的热量部分得自于一种或多种所述气流的热废气、包含在所述废气流中水份的蒸发潜热、灰或材料与水之间的水合反应以及得自于所述接触工序之前压缩所述气体时产生的热量。

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