CN108970373A - 用于化工行业尾气多污染物脱除装置及其脱除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于化工行业尾气多污染物脱除装置，包括烟气输送管道，所述烟气输送管道的一端连接臭氧发生器的输出端口，所述烟气输送管道的中部连接有冷风管，且冷风管上设置冷风阀，本发明还公开了一种用于化工行业尾气多污染物脱除方法，包括以下步骤：S1：检测及设备选择；S2：预处理；S3：调温、增湿；S4：输送、给料；S5：反应去除；S6：废料排放；S7：收集、排放；S8：排放；本发明的有益效果是：1、工艺灵活，技术拓展性强，可以根据烟气成分增减附属设备；2、多种污染物可以在一个反应器内脱除，具有流程简单、占地少、投资小等优点；3、设备运行成本低。

Description

用于化工行业尾气多污染物脱除装置及其脱除方法
技术领域
本发明涉及尾气污染物处理技术领域，具体为一种用于化工行业尾气多污染物脱除装置及其污染物的脱除方法。
背景技术
化工企业排放废气中典型污染物主要包括烟(粉)尘、SO3、SO2、HCL、NOX、H2S、酸雾、二噁英、重金属等。污染物多，排放量大，化工企业环保压力大，因此对化工企业烟气进行污染物控制已迫在眉睫；目前化工行业也已经进行了大量的环保投入，对烟气中的污染物进行了处理，他们通过各种设备对烟气进行净化处理，基本上都是采用组合法，就是对烟气的各种污染物进行分段处理，比如建立脱硫***脱除烟气的SO3、SO2，建立脱销***脱除烟气中NOX，当烟气中H2S时，一般采用焚烧将H2S烧成SO2再进行处理，或者建立吸收塔用氧化铁等作为脱硫剂脱除，就是诸如此类方法将烟气的污染物一个个脱除后然后排放，尽管目前的技术能够有效的减少各种污染物的排放，大大改善了环境，但是仍然存在以下缺点：
(1)由于烟气中污染物种类较多，需要建立多个反应器，来对烟气中的污染物进行脱除，设备投资巨大。
(2)工艺繁琐，各种反应器对工艺的要求非常高，经常出现工艺要求达不到设计要求，从而导致排放超标。
(3)由于繁琐的工艺，以及众多的设备，导致运行的成本居高不下，现在很多企业都觉得环保成本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于化工行业尾气多污染物脱除装置，以解决上述背景技术中提出的现有技术中尾气处理不够充分、工艺繁琐、耗费较大等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于化工行业尾气多污染物脱除装置，包括烟气输送管道，所述烟气输送管道的一端连接臭氧发生器的输出端口，所述烟气输送管道的中部连接有冷风管，且冷风管上设置冷风阀，所述烟气输送管道远离臭氧发生器的另一端连接在反应器的下端设置第一入口上，所述反应器的下端还设置有第二入口、第三入口和第四接口，所述第二入口连接脱除剂粉仓的输出管道，所述第三入口连接工艺水仓的输出管道，所述反应器的顶端设置输出端口，且输出端口通过气体管道连在布袋除尘器的气体输入口上，所述布袋除尘器的气体输出口通过气体管道连接增压风机的输入端，所述布袋除尘器的底端分别设置循环出口和排灰口，所述循环出口通过管道连接在第四接口上，所述增压风机的输出端连接在烟囱上，所述反应器的底端设置废料出口。
优选的，所述废料出口上设置废料输出管道，所述废料输出管道下方设置运输小车。
优选的，所述废料输出管道上设置阀门。
优选的，所述布袋除尘器的排灰口通过输灰设备连接在灰仓上。
优选的，所述输灰设备采用低压气力输灰机械。
优选的，所述脱除剂粉仓中设有脱硫剂和吸收剂粉末。
优选的，所述脱硫剂为Ca(OH)2，所述吸收剂为活性炭。
用于化工行业尾气多污染物脱除装置的污染物脱除方法，包括以下步骤：
S1：检测及设备选择：对待处理的烟气进行检测，进而选择相应的处理设备，例如：如果烟气中不含有NOX、H2S，则可去除臭氧发生器，如果如烟气中不含二噁英，则可以不添加吸收剂；
S2：预处理：在烟气输送管道的进口处，通过臭氧发生器向烟气输送管道喷入臭氧，使烟气中的NOX、H2S氧化成NO3、SO2；
S3：调温、增湿：通过冷风管向烟气输送管道输送低温气体，使烟气输送管道中的气体温度得到调整；
S4：输送、给料：烟气输送管道中的气体输入到反应器中，将脱除剂粉仓和工艺水仓内部设置的脱硫剂、吸收剂和工艺水一同输送到反应器中；
S5：反应去除：在脱硫剂和工艺水的作用下，脱硫剂、含湿烟气雾化颗粒充分接触混合，其中，工艺水经过雾化喷嘴在反应塔中雾化并与烟气充分接触，烟气进一步冷却并增湿，氢氧化钙颗粒同H2O、NO2、SO2、H2SO3反应生成干粉产物，二噁英通过活性炭吸收剂脱除；
S6：废料排放：打开反应器废料输出管道上的阀门，将废料排放至小车内；
S7：收集、排放：反应器的气体经过布袋除尘器的作用，将未反应的脱硫剂及吸收剂进过尾部布袋除尘器收集，并通过循环出口连接的管道再返回反应器中继线循环使用，其中，产生的副产物通过输灰设备排放到灰仓中收集；
S8：排放：经过步骤S6处理后的气体经过增压风机作用，进而通过烟囱排放至大气中，至此，该尾气污染物脱除过程完成。
优选的，所述步骤S5中包括气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：
SO2被液滴吸收：
SO2(气)+H2O→H2SO3(液)
吸收的SO2同溶液吸收剂反应生成亚硫酸钙：
Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O
CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)
CaSO4(液)→CaSO4(固)
NO2、NO、O2、Ca(OH)2反应
Ca(OH)2+NO2+NO→Ca(N02)2
Ca(OH)2+NO2+NO+O2→Ca(N03)2
HCL同溶液吸收剂反应生成亚硫酸钙：
Ca(OH)2(液)+HCL(液)→CaCL2(液)+2H2O
重金属Hg与O2、H2O生成水相汞，附着在颗粒物表面，伴随颗粒物一同脱除，二噁英通过活性炭吸收剂脱除。
优选的，所述反应器为循环流化床反应塔，所述循环出口连接的管道上设置螺旋返料机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、工艺灵活，技术拓展性强，可以根据烟气成分增减附属设备；
2、多种污染物可以在一个反应器内脱除，具有流程简单、占地少、投资小等优点；
3、设备运行成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：臭氧发生器1、冷风阀2、脱除剂粉仓3、反应器4、工艺水仓5、布袋除尘器6、灰仓7、增压风机8、烟囱9、烟气输送管道10。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：用于化工行业尾气多污染物脱除装置，包括烟气输送管道10，烟气输送管道10的一端连接臭氧发生器1的输出端口，烟气输送管道10的中部连接有冷风管，且冷风管上设置冷风阀2，通过冷风管向烟气输送管道10中输送低温气体，实现温度调节的目的。
烟气输送管道10远离臭氧发生器1的另一端连接在反应器4的下端设置第一入口上，反应器4的下端还设置有第二入口、第三入口和第四接口，反应器4为循环流化床反应塔，循环出口连接的管道上设置螺旋返料机，在螺旋返料机的作用下，更进一步的可以实现未完全反应的原料进行重复使用。
第二入口连接脱除剂粉仓3的输出管道，脱除剂粉仓3中设有脱硫剂和吸收剂粉末，脱硫剂为Ca(OH)2，吸收剂为活性炭。
第三入口连接工艺水仓5的输出管道，反应器4的顶端设置输出端口，且输出端口通过气体管道连在布袋除尘器6的气体输入口上，布袋除尘器6的气体输出口通过气体管道连接增压风机8的输入端，布袋除尘器6的底端分别设置循环出口和排灰口，布袋除尘器6的排灰口通过输灰设备连接在灰仓7上，输灰设备采用低压气力输灰机械。
循环出口通过管道连接在第四接口上，增压风机8的输出端连接在烟囱9上，反应器4的底端设置废料出口，废料出口上设置废料输出管道，废料输出管道下方设置运输小车，废料输出管道上设置阀门。
用于化工行业尾气多污染物脱除装置的污染物脱除方法，包括以下步骤：
S1：检测及设备选择：对待处理的烟气进行检测，进而选择相应的处理设备，例如：如果烟气中不含有NOX、H2S，则可去除臭氧发生器1，如果如烟气中不含二噁英，则可以不添加吸收剂；
S2：预处理：在烟气输送管道10的进口处，通过臭氧发生器1向烟气输送管道10喷入臭氧，使烟气中的NOX、H2S氧化成NO3、SO2；
S3：调温、增湿：通过冷风管向烟气输送管道10输送低温气体，使烟气输送管道10中的气体温度得到调整；
S4：输送、给料：烟气输送管道10中的气体输入到反应器中，将脱除剂粉仓3和工艺水仓5内部设置的脱硫剂、吸收剂和工艺水一同输送到反应器4中；
S5：反应去除：在脱硫剂和工艺水的作用下，脱硫剂、含湿烟气雾化颗粒充分接触混合，其中，工艺水经过雾化喷嘴在反应塔中雾化并与烟气充分接触，烟气进一步冷却并增湿，氢氧化钙颗粒同H2O、NO2、SO2、H2SO3反应生成干粉产物，二噁英通过活性炭吸收剂脱除；
S6：废料排放：打开反应器4废料输出管道上的阀门，将废料排放至小车内；
S7：收集、排放：反应器4的气体经过布袋除尘器6的作用，将未反应的脱硫剂及吸收剂进过尾部布袋除尘器收集，并通过循环出口连接的管道再返回反应器4中继线循环使用，其中，产生的副产物通过输灰设备排放到灰仓7中收集；
S8：排放：经过步骤S6处理后的气体经过增压风机8作用，进而通过烟囱9排放至大气中，至此，该尾气污染物脱除过程完成。
步骤S5中包括气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：
SO2被液滴吸收：
SO2(气)+H2O→H2SO3(液)
吸收的SO2同溶液吸收剂反应生成亚硫酸钙：
Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O
CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)
CaSO4(液)→CaSO4(固)
NO2、NO、O2、Ca(OH)2反应
Ca(OH)2+NO2+NO→Ca(N02)2
Ca(OH)2+NO2+NO+O2→Ca(N03)2
HCL同溶液吸收剂反应生成亚硫酸钙：
Ca(OH)2(液)+HCL(液)→CaCL2(液)+2H2O
重金属Hg与O2、H2O生成水相汞，附着在颗粒物表面，伴随颗粒物一同脱除，二噁英通过活性炭吸收剂脱除。
布袋除尘器6分离烟灰中的未反应的Ca(OH)2(固)，以及包含在CaSO3(固)、CaSO4(固)内的Ca(OH)2(固)循环至反应器4内继续反应，
本发明通过下述技术方案实现技术目标
当烟气中含有NOX、H2S气体时，在反应器进口烟道前，设置臭氧发生器1，臭氧通过管道及气布格栅，均匀进入烟道，和烟气中的NOX、H2S反应，反应方程式如下：
NO+O3→NO2
H2S+O3→SO2+H2O
被氧化后的烟气进入反应器4内反应，如果烟气中不含此类成分，则***中可以省略上述装置。
反应器4反应工艺以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次再循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，大大提高了吸收剂的利用率。该技术采用悬浮方式，使吸收剂在反应器和除尘器之间循环反复，与烟气中的SO2、NO2、HCL、酸雾等酸性气体充分接触、反应来实现脱除的一种方法。
在反应器4中，存在物理过程系，物理过程系指液滴的蒸发干燥及烟气冷却增湿过程，液滴从蒸发开始到干燥所需的时间，对反应器4的设计和脱除效率都非常重要。影响液滴干燥时间的因素有液滴大小、液滴含水量以及趋近绝热饱和的温度值。液滴的干燥大致分为两个阶段：第一阶段由于液滴中固体含量不大，基本上属于液滴表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对恒定。随着水分蒸发反应器内实际钙硫比远远大于表观钙硫比。
在反应器内设置有多级增湿活化装置。经过增湿活化后原来位于反应物层内部的Ca(OH)2从颗粒内部向表面发生迁移，并形成亚微米级细粒，沉积在颗粒表面或与表层产物层相互夹杂。这些综合效果使反应剂获得反应活性。
总的来说，本发明相比传统技术有工艺灵活，技术拓展性强，可以根据烟气成分增减附属设备；多种污染物可以在一个反应器内脱除，具有流程简单、占地少、投资小等优点；设备运行成本低等优势，适合推广使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于化工行业尾气多污染物脱除装置，包括烟气输送管道(10)，其特征在于：所述烟气输送管道(10)的一端连接臭氧发生器(1)的输出端口，所述烟气输送管道(10)的中部连接有冷风管，且冷风管上设置冷风阀(2)，所述烟气输送管道(10)远离臭氧发生器(1)的另一端连接在反应器(4)的下端设置第一入口上，所述反应器(4)的下端还设置有第二入口、第三入口和第四接口，所述第二入口连接脱除剂粉仓(3)的输出管道，所述第三入口连接工艺水仓(5)的输出管道，所述反应器(4)的顶端设置输出端口，且输出端口通过气体管道连在布袋除尘器(6)的气体输入口上，所述布袋除尘器(6)的气体输出口通过气体管道连接增压风机(8)的输入端，所述布袋除尘器(6)的底端分别设置循环出口和排灰口，所述循环出口通过管道连接在第四接口上，所述增压风机(8)的输出端连接在烟囱(9)上，所述反应器(4)的底端设置废料出口。
2.根据权利要求1所述的用于化工行业尾气多污染物脱除装置，其特征在于：所述废料出口上设置废料输出管道，所述废料输出管道下方设置运输小车。
3.根据权利要求2所述的用于化工行业尾气多污染物脱除装置，其特征在于：所述废料输出管道上设置阀门。
4.根据权利要求1所述的用于化工行业尾气多污染物脱除装置，其特征在于：所述布袋除尘器(6)的排灰口通过输灰设备连接在灰仓(7)上。
5.根据权利要求4所述的用于化工行业尾气多污染物脱除装置，其特征在于：所述输灰设备采用低压气力输灰机械。
6.根据权利要求4所述的用于化工行业尾气多污染物脱除装置，其特征在于：所述脱除剂粉仓(3)中设有脱硫剂和吸收剂粉末。
7.根据权利要求4所述的用于化工行业尾气多污染物脱除装置，其特征在于：所述脱硫剂为Ca(OH)2，所述吸收剂为活性炭。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的用于化工行业尾气多污染物脱除装置的污染物脱除方法，包括以下步骤：
S1：检测及设备选择：对待处理的烟气进行检测，进而选择相应的处理设备，例如：如果烟气中不含有NOX、H2S，则可去除臭氧发生器(1)，如果如烟气中不含二噁英，则可以不添加吸收剂；
S2：预处理：在烟气输送管道10的进口处，通过臭氧发生器1向烟气输送管道(10)喷入臭氧，使烟气中的NOX、H2S氧化成NO3、SO2；
S3：调温、增湿：通过冷风管向烟气输送管道(10)输送低温气体，使烟气输送管道(10)中的气体温度得到调整；
S4：输送、给料：烟气输送管道(10)中的气体输入到反应器中，将脱除剂粉仓(3)和工艺水仓(5)内部设置的脱硫剂、吸收剂和工艺水一同输送到反应器(4)中；
S5：反应去除：在脱硫剂和工艺水的作用下，脱硫剂、含湿烟气雾化颗粒充分接触混合，其中，工艺水经过雾化喷嘴在反应塔中雾化并与烟气充分接触，烟气进一步冷却并增湿，氢氧化钙颗粒同H2O、NO2、SO2、H2SO3反应生成干粉产物，二噁英通过活性炭吸收剂脱除；
S6：废料排放：打开反应器(4)废料输出管道上的阀门，将废料排放至小车内；
S7：收集、排放：反应器(4)的气体经过布袋除尘器(6)的作用，将未反应的脱硫剂及吸收剂进过尾部布袋除尘器收集，并通过循环出口连接的管道再返回反应器(4)中继线循环使用，其中，产生的副产物通过输灰设备排放到灰仓(7)中收集；
S8：排放：经过步骤S6处理后的气体经过增压风机(8)作用，进而通过烟囱(9)排放至大气中，至此，该尾气污染物脱除过程完成。
9.根据权利要求8所述的用于化工行业尾气多污染物脱除方法，其特征在于：所述步骤S5中包括气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：
SO2被液滴吸收：
SO2(气)+H2O→H2SO3(液)
吸收的SO2同溶液吸收剂反应生成亚硫酸钙：
Ca(OH)2(液)+H2SO3(液)→CaSO3(液)+2H2O
CaSO3(液)+1/2O2(液)→CaSO4(液)
CaSO4(液)→CaSO4(固)
NO2、NO、O2、Ca(OH)2反应
Ca(OH)2+NO2+NO→Ca(N02)2
Ca(OH)2+NO2+NO+O2→Ca(N03)2
HCL同溶液吸收剂反应生成亚硫酸钙：
Ca(OH)2(液)+HCL(液)→CaCL2(液)+2H2O
重金属Hg与O2、H2O生成水相汞，附着在颗粒物表面，伴随颗粒物一同脱除，二噁英通过活性炭吸收剂脱除。
10.根据权利要求8所述的用于化工行业尾气多污染物脱除方法，其特征在于：所述反应器(4)为循环流化床反应塔，所述循环出口连接的管道上设置螺旋返料机。
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