CN110180328A - 一种工业废气净化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业废气净化处理装置，包括内反应器内部沿轴向设置有一纵向流道，内反应器的管壁中设置有中空夹层，且中空夹层在轴向上被分隔成若干个独立的环形腔道，每个环形腔道上端内周壁上至少贯穿开设一圈第一喷淋孔；流化床；外反应器同轴套设在内反应器的外周，且内反应器外周与外反应器内周之间设置有环形间隙，纵向流道顶部与环形间隙顶部连通，环形间隙中设置有向下旋进的螺旋挡板从而形成向下旋进的螺旋通道，螺旋挡板中设置一螺旋夹层，螺旋挡板底部分布设置有第二喷淋孔，第二喷淋孔贯穿螺旋挡板底部并与螺旋夹层连通，螺旋夹层与外部吸收液连通。本发明解决了废气脱除反应效率不足的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫设备技术领域，具体为一种工业废气净化处理装置。
背景技术
目前烟气脱硫技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法脱硫技术较为成熟，效率高，操作简单。传统的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石—石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。
我司主要应用循环流化床半干法烟气脱硫技术，目前该技术的工作原理为：锅炉出来的烟气先经过预除尘器，通过脱硫塔的底部的布风装置水平进入塔内，折向上方经过文丘里管段使气流加速，托起上方吸收反应段内的“床层”。消石灰水在文丘里管段的上方加入到吸收反应段内，此时烟气中混入了活性好的消石灰并因喷水而加速了吸收反应，同时冷却到接近于露点的温度。在脱硫塔吸收反应段“床层”混合湍动的过程中，烟气中的SO2、SO3、HCL、HF、等有害气体被消石灰吸收，得以脱除。
但目前这种技术的不足在于有害烟气的脱除效率不高，且吸收液利用率也不高。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种工业废气净化处理装置，构建了多回路和多层式的脱硫通道，延长了废气在反应器内的滞留反应时间，同时优化了废气与吸收液的接触效果，从而提高了废气与反应液的反应效率，并且提高了对废气的脱除效果，本发明解决了废气脱除反应效率不足的技术问题。
为了实现本发明的目的和其它优点，提供了一种工业废气净化处理装置，包括：
内反应器，其为一纵向设置的圆管状结构，所述内反应器内部沿轴向设置有一纵向流道，所述内反应器的管壁中设置有中空夹层，且所述中空夹层在轴向上被分隔成若干个独立的环形腔道，每个所述环形腔道上端内周壁上至少贯穿开设一圈第一喷淋孔；所述内反应器的底端开设有回流口，所述内反应器的底部侧壁上开设有进气口；
流化床，其横向设置在每圈所述第一喷淋孔下端的所述纵向流道中，且所述流化床外周与所述纵向流道内周贴合；以及
外反应器，其为一塔状腔体结构，所述外反应器同轴套设在所述内反应器的外周，且所述内反应器外周与所述外反应器内周之间设置有环形间隙，所述纵向流道顶部与所述环形间隙顶部连通，所述环形间隙中设置有向下旋进的螺旋挡板从而形成向下旋进的螺旋通道，所述螺旋通道底部开设一向外排放的出气口，所述螺旋挡板中设置一螺旋夹层，所述螺旋挡板底部分布设置有第二喷淋孔，所述第二喷淋孔贯穿所述螺旋挡板底部并与所述螺旋夹层连通，所述螺旋夹层与外部吸收液连通，每层所述螺旋挡板底部设置一聚液腔，所述聚液腔中的积液被加压后泵入对应位置处的所述环形腔道中。
优选的，所述内反应器底部从所述外反应器的底部向下引出，所述内反应器的底部引出端上设置有文丘里管，所述回流口连接在所述文丘里管的下端，所述回流口与废液池连通；所述进气口设置在所述文丘里管的上端锥侧壁上，废气通过所述进气口进入至所述纵向流道中。
优选的，所述中空夹层中通过环形挡板等间距设置有若干个所述环形腔道，所述第一喷淋孔与对应位置处的所述环形腔道连通，每个所述环形腔道的外周壁上贯穿开设一泵入口，所述泵入口与所述环形腔道贯通；各个所述环形腔道的外径一致，所述环形腔道的内径由下往上逐渐变小。
优选的，所述纵向流道的内径由下往上逐渐变小，所述流化床等间距间隔设置在所述纵向流道中；
所述流化床包括床架和填充在所述床架内的填料，所述吸收液通过所述第一喷淋孔覆盖喷淋在所述填料上端。
优选的，所述纵向流道顶部敞开并与所述环形间隙顶部空间连通，所述螺旋挡板的外周与所述外反应器的内周壁贴合，所述螺旋挡板的内周与所述内反应器的外周壁贴合，上下两层所述螺旋挡板的纵向间距与所述环形腔道的纵向高度一致。
优选的，所述外反应器的外侧壁上纵向设置一进液管道，所述外反应器的外侧壁上至少贯穿开设一通孔，所述通孔连通所述进液管道和所在位置处的所述螺旋夹层，所述进液管道的入口通过第一加压泵进入吸收液。
优选的，每层所述螺旋挡板底部纵向设置一聚液挡板，所述聚液挡板的纵向高度小于所述环形腔道的纵向高度，所述聚液挡板的外周与所述外反应器的内周壁贴合，所述聚液挡板的内周与所述内反应器的外周壁贴合，从而在所述螺旋挡板底部形成所述聚液腔，所述泵入口位于所述聚液腔底部位置。
优选的，所述聚液腔中设置一第二加压泵，所述第二加压泵的入口与所述聚液腔连通，所述第二加压泵的出口与所述泵入口连通。
优选的，所述聚液挡板的侧壁上设置一用于测量所述聚液腔中液位高度的液位计，所述液位计位于所述聚液腔中。
优选的，所述出气口连接一布袋除尘器。
本发明的有益效果如下：
1、本发明设置一内反应器，在内反应器内进行第一次废气脱除反应，且在该内反应器内纵向间隔设置有多个流化床，优化了废气与吸收液的接触反应效果，并在纵向流道内形成多个内循环过程，进一步提高了反应传质过程，提高对废气的脱除效率；
2、在内反应器和外反应器之间设置有螺旋通道，且在螺旋通道中设置有喷淋装置，经过内反应器吸收后的气体进入到螺旋通道中，在螺旋通道中经过吸收液的喷淋反应，进一步吸收气体中的有害成分，提高对废气的脱除率，且螺旋通道有效增加了废气的行程，从而进一步提高了对废气的脱除率；
3、将每层螺旋挡板底部的聚集的吸收液泵入至所在位置处对应的流化床上，进行对吸收液的循环再利用，降低吸收液的使用量，从而提高对吸收液使用效率；
4、每层螺旋挡板底部的聚集的吸收液浓度不同，具体是从上往下吸收液浓度依次增加，从而将不同浓度的二次吸收液泵入至内反应器中的流化床上来作为一次反应吸收过程的原液，且在内反应器内吸收液的喷淋浓度从上往下是逐渐增加了，而废气的浓度从下往上是逐渐降低的，在内反应器内高浓度的废气与高浓度的吸收液接触反应，并随着废气浓度的降低吸收液的浓度也相应降低，在保证反应效率的前提下降低了吸收液的使用量，充分利用吸收液的药效，也就是通过控制策略的调整来优化吸收液与废气的接触过程，提高对废气的吸收效果，且降低吸收液的使用量。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明净化***的侧视图；
图2为本发明内反应器的结构示意图；
图3为本发明流化床的安装结构示意图；
图4为图1中环形腔道的结构示意图；
图5为本发明螺旋通道内喷淋***的结构示意图。
图中：1、外反应器；2、内反应器；3、进液管道；4、螺旋挡板；5、螺旋通道；6、第二加压泵；7、出气口；8、回流口；9、聚液挡板；10、液位计；11、进气口；12、通孔；21、内周壁；22、外周壁；23、进气口；24、锥面；25、泵入口；26、第一喷淋孔；27、顶板；28、环形挡板；29、文丘里管；201、床架；202、填料；203、环形腔道；204、纵向流道；41、螺旋夹层；42、喷嘴；43、安装孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
请参阅图1-5，本发明提供一种工业废气净化处理装置，包括内反应器2和外反应器1。如图2-4所示，内反应器2为一纵向设置的圆管状结构，所述内反应器2内部沿轴向设置有一纵向流道204，废气从纵向流道204的底部进入内反应器2中，流经纵向流道204后，从纵向流道204的顶部流出。
本技术方案中，在所述内反应器2的管壁中设置有中空夹层，用于储液，中空夹层顶部用顶板27封闭。且所述中空夹层在轴向上被分隔成若干个独立的环形腔道203，每个所述环形腔道203上端内周壁21上至少贯穿开设一圈第一喷淋孔26。具体的，在所述中空夹层中通过若干个环形挡板28等间距设置有若干个所述环形腔道203，所述第一喷淋孔26与对应位置处的所述环形腔道203连通，该环形腔道203中的吸收液通过第一喷淋孔26加压喷出，同时在每个所述环形腔道203的外周壁22上贯穿开设一泵入口25，所述泵入口25与所述环形腔道203贯通，外侧的吸收液通过泵入口25泵入至环形腔道203中，再通过上端位置处的第一喷淋孔26向纵向流道204中均匀喷出。
流化床横向设置在每圈所述第一喷淋孔26下端的所述纵向流道204中，所述流化床包括床架201和填充在所述床架201内的填料202，且所述流化床外周与所述纵向流道204内周贴合，避免从侧壁漏气。所述吸收液通过所述第一喷淋孔26覆盖喷淋在所述填料202上端，为吸收液和废气的反应过程提供反应床，吸收液和废气在流化床中充分接触反应，提高对废气的脱除效果。且在纵向流道204中依次间隔设置有多个流化床，优化了废气与吸收液的接触反应效果，并在纵向流道内形成多个内循环过程，进一步提高了反应传质过程，提高对废气的脱除效率。
随着气体的上升过程，在纵向流道中的上下两端会产生一定的气压压差，造成气体给顶部填料202提供的悬浮力不足，使得顶部填料202不能全部悬浮，影响气体在顶部填料202中与吸收液的接触反应效果。
为此，本发明中对纵向流道204的内径做特殊设计，具体的，将各个所述环形腔道203的外径设计成一致，也就是将内反应器同轴设置在外反应器轴中心，而将各个所述环形腔道203的内径由下往上逐渐变小，每个所述环形腔道203的内径也是由下往上逐渐变小，使得纵向流道的内径由下往上逐渐变小形成一个锥面，各个所述流化床等间距间隔设置在所述纵向流道中。
随着纵向流道内径由下往上逐渐变小，横截面上的流量增加，气压变大，以抵消正常状态下纵向流道内气压由下往上逐渐减小的作用，使得顶部填料202也能全部悬浮，从而保障了气体在顶部填料202中与吸收液的接触反应效果。
废气从纵向流道204底部加速后进入至纵向流道204中，依次进入多道循环流化床床体，废气在循环流化床里，吸收液与废气由于气流的作用，产生激烈的湍动和混合，充分接触，在上升过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，使得反应床内的废气中的有害物质，比如二氧化硫、三氧化硫、氯化氢气体等，与吸收液充分反应，极大的强化了反应过程中的传质和传热，提高对废气的脱除率和脱除效率。
如图1所示，外反应器1为一塔状腔体结构，所述外反应器1同轴套设在所述内反应器2的外周，且所述内反应器2外周与所述外反应器1内周之间设置有环形间隙，所述纵向流道204顶部与所述环形间隙顶部连通，将经过内反应器2反应吸收后的气体导入至环形间隙顶部，进行二次脱除反应。
所述环形间隙中设置有向下旋进的螺旋挡板4从而形成向下旋进的螺旋通道5，经过内反应器2反应吸收后的气体从螺旋通道5顶部导入，并经过螺旋通道5后，从底部向外排出，在螺旋通道5中经过二次脱除反应。
具体的，所述螺旋通道5底部开设一向外排放的出气口7，经过二次脱除反应的气体可以通过出气口7直接向外排放。如图5所示，所述螺旋挡板4中设置一螺旋夹层41，用于储液，所述螺旋挡板4底部分布设置有第二喷淋孔，本实施例中，螺旋挡板4底部设置有喷嘴42作为第二喷淋孔，喷嘴42通过安装孔43倾斜安装在螺旋挡板4底部，所述喷嘴42贯穿所述螺旋挡板4底部并与所述螺旋夹层41连通，所述螺旋夹层41与外部吸收液连通，螺旋夹层41中的吸收液通过喷嘴42向下喷淋，对流经螺旋通道5气体进行喷淋，使得吸收液与废气中的有害物质进行二次吸收反应，提高对废气的脱除效率和脱除效果。
本实施例中，喷嘴42垂直安装于螺旋挡板4底面，使得喷嘴42的喷淋方向与流经螺旋通道5的气体方向垂直，以提高与气体的喷淋效果。
所述外反应器1的外侧壁上纵向设置一进液管道3，所述外反应器1的外侧壁上贯穿开设有多个通孔12，所述通孔12连通所述进液管道3和所在位置处的所述螺旋夹层41侧面，多个通孔12的进液方式可以均衡螺旋夹层41中的吸收液内压力，优化喷淋效果。所述进液管道3的入口通过第一加压泵进入吸收液，从而将吸收液泵入至螺旋夹层41中，并将螺旋夹层41中的吸收液通过喷嘴42向下喷淋至螺旋通道5中，废气与吸收液在螺旋通道5中进行二次吸收反应，进一步吸收气体中的有害成分，提高对废气的脱除率，且螺旋通道有效增加了废气的行程，从而进一步提高了对废气的脱除率。
上述技术方案中，所述纵向流道204顶部敞开并与所述环形间隙顶部空间连通，从而使得内反应器2与外反应器1连通，所述螺旋挡板4的外周与所述外反应器1的内周壁贴合，所述螺旋挡板4的内周与所述内反应器2的外周壁贴合，避免漏气，上下两层所述螺旋挡板4的纵向间距与所述环形腔道203的纵向高度一致，从而使得每层螺旋通道5与每个环形腔道203一一对应。
所述内反应器2底部从所述外反应器1的底部向下引出，所述内反应器2的底端开设有回流口8，所述内反应器2的底部侧壁上开设有进气口11；具体的，所述内反应器2的底部引出端上设置有文丘里管29，所述回流口8连接在所述文丘里管29的下端，所述回流口8与废液池连通；所述进气口11设置在所述文丘里管29的上端锥面24侧壁上，废气通过所述进气口11进入至所述纵向流道204中，依次进过纵向流道204一次吸收反应和螺旋通道5二次吸收反应后，从螺旋通道5底部的出气口7向外排放，所述出气口7连接一布袋除尘器，进行除尘。
上述技术方案中，每层所述螺旋挡板4底部设置一聚液腔，所述聚液腔中的积液被加压后泵入对应位置处的所述环形腔道203中。具体的，每层所述螺旋挡板4底部纵向设置一聚液挡板9，所述聚液挡板9的纵向高度小于所述环形腔道203的纵向高度，使得聚液挡板上端留有通道，气体可以从该通道中向下一层的螺旋通道5流动，所述聚液挡板9的外周与所述外反应器1的内周壁贴合，所述聚液挡板9的内周与所述内反应器2的外周壁贴合，避免积液渗入至下一层螺旋通道5中，从而在所述螺旋挡板4底部形成所述聚液腔，该层螺旋通道5中喷淋出的吸收液被集聚到该层底部的聚液腔中，而所述泵入口25位于所述聚液腔底部位置。
所述聚液腔中设置一第二加压泵6，所述第二加压泵6的入口与所述聚液腔连通，所述第二加压泵6的出口与所述泵入口25连通，通过第二加压泵6将聚液腔内的吸收液积液加压泵入至对应位置处的环形腔道203中，再通过第一喷淋孔26喷淋至纵向流道204中的流化床中，以提高一次吸收反应过程中的反应效率。
二次吸收反应过程中，随着气体在螺旋通道5中向下旋进，经过每层螺旋通道5的喷淋反应，气体中的硫化物有害气体逐渐被净化吸收，而积聚在每层螺旋通道5底部的反应液浓度逐渐增加，此时，通过第二加压泵6将每层聚液腔内的吸收液积液加压泵入至对应位置处的环形腔道203中，进行一次吸收反应，形成在纵向流道204中喷淋的吸收液浓度由上往下逐渐递增，而在纵向流道204中，有害气体浓度右下往上是递增的，本发明中，也就是通过喷淋浓度策略的变化，使得在一次喷淋过程中，高浓度的吸收液与高浓度的有害气体反应吸收，随着气体的上升，相对低浓度的吸收液与相对低浓度的有害气体反应吸收，从而提高吸收反应效率，即不造成吸收液的浪费，也不会影响对有害气体的吸收，不仅对二次喷淋后的吸收液进行了有效的回收利用，同时提高了吸收液的综合利用率，降低了成本。
上述技术方案中，所述聚液挡板9的侧壁上设置一用于测量所述聚液腔中液位高度的液位计10，所述液位计10位于所述聚液腔中，通过液位计10来监测聚液腔中液位高度，避免聚液腔中的积液过多或过少，通过液位计10的监测数据来控制第一加压泵和第二加压泵6的泵入速度。最终使得一次吸收反应和二次吸收反应过程中的吸收液喷出量和回收量达到动态平衡。
由上所述，本发明的进化***构建了多回路和多层式的脱硫通道，延长了废气在反应器内的滞留反应时间，同时优化了废气与吸收液的接触效果，从而提高了废气与反应液的反应效率，并且提高了对废气的脱除效果，具体的，在本发明设置一内反应器2，在内反应器2内进行第一次废气脱除反应，且在该内反应器2内纵向间隔设置有多个流化床，优化了废气与吸收液的接触反应效果，并在纵向流道204内形成多个内循环过程，进一步提高了反应传质过程，提高对废气的脱除效率。
同时，在内反应器2和外反应器1之间设置有螺旋通道5，且在螺旋通道5中设置有喷淋装置，经过内反应器2吸收后的气体进入到螺旋通道5中，在螺旋通道5中经过吸收液的喷淋反应，进一步吸收气体中的有害成分，提高对废气的脱除率，且螺旋通道5有效增加了废气的行程，从而进一步提高了对废气的脱除率。并且将每层螺旋挡板4底部的聚集的吸收液泵入至所在位置处对应的流化床上，进行对吸收液的循环再利用，降低吸收液的使用量，从而提高对吸收液使用效率；每层螺旋挡板4底部的聚集的吸收液浓度不同，具体是从上往下吸收液浓度依次增加，从而将不同浓度的二次吸收液泵入至内反应器2中的流化床上来作为一次反应吸收过程的原液，且在内反应器2内吸收液的喷淋浓度从上往下是逐渐增加了，而废气的浓度从下往上是逐渐降低的，在内反应器2内高浓度的废气与高浓度的吸收液接触反应，并随着废气浓度的降低吸收液的浓度也相应降低，在保证反应效率的前提下降低了吸收液的使用量，充分利用吸收液的药效，也就是通过控制策略的调整来优化吸收液与废气的接触过程，提高对废气的吸收效果，且降低吸收液的使用量。
尽管已经出于说明性目的对本发明的优选实施例进行了公开，但是本领域技术人员将认识的是：在不偏离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和替换。
Claims (10)
1.一种工业废气净化处理装置，其特征在于，包括：
内反应器，其为一纵向设置的圆管状结构，所述内反应器内部沿轴向设置有一纵向流道，所述内反应器的管壁中设置有中空夹层，且所述中空夹层在轴向上被分隔成若干个独立的环形腔道，每个所述环形腔道上端内周壁上至少贯穿开设一圈第一喷淋孔；所述内反应器的底端开设有回流口，所述内反应器的底部侧壁上开设有进气口；
流化床，其横向设置在每圈所述第一喷淋孔下端的所述纵向流道中，且所述流化床外周与所述纵向流道内周贴合；以及
外反应器，其为一塔状腔体结构，所述外反应器同轴套设在所述内反应器的外周，且所述内反应器外周与所述外反应器内周之间设置有环形间隙，所述纵向流道顶部与所述环形间隙顶部连通，所述环形间隙中设置有向下旋进的螺旋挡板从而形成向下旋进的螺旋通道，所述螺旋通道底部开设一向外排放的出气口，所述螺旋挡板中设置一螺旋夹层，所述螺旋挡板底部分布设置有第二喷淋孔，所述第二喷淋孔贯穿所述螺旋挡板底部并与所述螺旋夹层连通，所述螺旋夹层与外部吸收液连通，每层所述螺旋挡板底部设置一聚液腔，所述聚液腔中的积液被加压后泵入对应位置处的所述环形腔道中。
2.如权利要求1所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，所述内反应器底部从所述外反应器的底部向下引出，所述内反应器的底部引出端上设置有文丘里管，所述回流口连接在所述文丘里管的下端，所述回流口与废液池连通；所述进气口设置在所述文丘里管的上端锥侧壁上，废气通过所述进气口进入至所述纵向流道中。
3.如权利要求2所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，所述中空夹层中通过环形挡板等间距设置有若干个所述环形腔道，所述第一喷淋孔与对应位置处的所述环形腔道连通，每个所述环形腔道的外周壁上贯穿开设一泵入口，所述泵入口与所述环形腔道贯通；各个所述环形腔道的外径一致，所述环形腔道的内径由下往上逐渐变小。
4.如权利要求3所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，所述纵向流道的内径由下往上逐渐变小，所述流化床等间距间隔设置在所述纵向流道中；
所述流化床包括床架和填充在所述床架内的填料，所述吸收液通过所述第一喷淋孔覆盖喷淋在所述填料上端。
5.如权利要求4所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，所述纵向流道顶部敞开并与所述环形间隙顶部空间连通，所述螺旋挡板的外周与所述外反应器的内周壁贴合，所述螺旋挡板的内周与所述内反应器的外周壁贴合，上下两层所述螺旋挡板的纵向间距与所述环形腔道的纵向高度一致。
6.如权利要求5所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，所述外反应器的外侧壁上纵向设置一进液管道，所述外反应器的外侧壁上至少贯穿开设一通孔，所述通孔连通所述进液管道和所在位置处的所述螺旋夹层，所述进液管道的入口通过第一加压泵进入吸收液。
7.如权利要求6所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，每层所述螺旋挡板底部纵向设置一聚液挡板，所述聚液挡板的纵向高度小于所述环形腔道的纵向高度，所述聚液挡板的外周与所述外反应器的内周壁贴合，所述聚液挡板的内周与所述内反应器的外周壁贴合，从而在所述螺旋挡板底部形成所述聚液腔，所述泵入口位于所述聚液腔底部位置。
8.如权利要求7所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，所述聚液腔中设置一第二加压泵，所述第二加压泵的入口与所述聚液腔连通，所述第二加压泵的出口与所述泵入口连通。
9.如权利要求8所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，所述聚液挡板的侧壁上设置一用于测量所述聚液腔中液位高度的液位计，所述液位计位于所述聚液腔中。
10.如权利要求9所述的工业废气净化处理装置，其特征在于，所述出气口连接一布袋除尘器。
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