CN212492403U - 陶瓷行业综合烟气协同治理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种陶瓷行业综合烟气协同治理系统，包括脱硫塔、布袋除尘器、消石灰供给装置、喷水装置、再循环装置和引风机，脱硫塔的底端设有进气口，顶端设有排气口，消石灰供给装置和喷水装置均与脱硫塔的底部相连通，喷水装置与脱硫塔的连通处高于消石灰供给装置与脱硫塔的连通处，布袋除尘器与脱硫塔的排气口相连通，引风机与布袋除尘器连通，再循环装置的一端与布袋除尘器的底端连接，另一端与脱硫塔的底部连接。使得消石灰与烟气中SO2相应成分进行反应，实现脱硫；设有喷水装置，保证了脱硫塔内良好的反应环境；设有再循环装置，将颗粒再返回脱硫塔继续反应，保证了对排出物的充分脱硫，实现无废水无明显白羽的超低排放，达到了环保的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于除尘脱硫设备领域，尤其是涉及一种陶瓷行业综合烟气协同治理系统。
背景技术
随着社会的发展，人们的环保意识越来越强，以及国家对环境保护力度的加大，国家对于工业废气排放标准也就越高；所以现有废气排放处理要求也就越高，特别是对于陶瓷制造企业来说，对废气的排放要求更严格，对排放气体中的含硫成分进行严格控制。但是，现有的部分脱硫设备在对工业废气处理时，气体快速的经过脱硫塔后排出，脱硫率较低，从而使得最终排到大气中的气体含硫量偏高，对大气环境造成影响。而且有些废气中还含有NOx，直接排放到空气中也会造成污染。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够解决上述问题中的至少一个的陶瓷行业综合烟气协同治理系统。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种陶瓷行业综合烟气协同治理系统，包括脱硫塔、布袋除尘器、消石灰供给装置、喷水装置、再循环装置和引风机，脱硫塔的底端设有进气口，顶端设有排气口，消石灰供给装置和喷水装置均与脱硫塔的底部相连通，喷水装置与脱硫塔的连通处高于消石灰供给装置与脱硫塔的连通处，布袋除尘器与脱硫塔的排气口相连通，引风机与布袋除尘器连通，再循环装置的一端与布袋除尘器的底端连接，另一端与脱硫塔的底部连接。
本实用新型的有益效果是：通过设有消石灰供给装置，可以为脱硫塔提供消石灰，使得消石灰与烟气中SO2相应成分进行反应，实现脱硫；设有喷水装置，喷入的用于降低烟气温度的水，以激烈湍动的和拥有很大的表面积的颗粒作为载体，在脱硫塔内得到充分的蒸发，保证了脱硫塔内良好的反应环境；设有再循环装置，可以将固体颗粒再返回脱硫塔继续参加反应，保证了对排出物的充分脱硫，且无废水产生、无明显白羽现象，实现超低排放，达到了环保的目的。
在一些实施方式中，脱硫塔包括塔体、文丘里管和进气管，文丘里管设于塔体的底部，且与塔体相连通，塔体内设有循环流化床，进气管与文丘里管的底部连通，进气口位于进气管底端，塔体的顶端设有出气端，出气端呈锥形，出气端的上端孔径小于下端孔径。由此，通过设有文丘里管，使得烟气可以进行加速流动至塔体的循环流化床，循环流化床中的物料与流动的气流相互作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，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，形成类似循环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，使得气固间的滑落速度大大提高；同时，出气端呈锥形，进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒的床层密度，循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，提高了脱硫率，减少了排出气体中的含硫量，达到的环保的目的；设有进气管，可以对烧结排出的废气在进气管段与吸收剂或者吸附剂进行预混合，实现初步的脱硫反应。
在一些实施方式中，陶瓷行业综合烟气协同治理系统还包括压缩空气罐，压缩空气罐与消石灰供给装置和再循环装置连通。由此，设有压缩空气罐，可以使得消石灰供给装置的消石灰能够快速进入到脱硫塔内，同时使得再循环装置中的颗粒再次返回至脱硫塔。
在一些实施方式中，消石灰供给装置包括消石灰仓和消石灰输送风机，消石灰仓通过输送管道与进气管相连通，消石灰输送风机与输送管道对应设置，压缩空气罐与消石灰仓对应设置。由此，消石灰仓，可以保证消石灰的供给量；设有消石灰输送风机，可以保证消石灰能够顺利输送至脱硫塔内进行反应。
在一些实施方式中，喷水装置包括水箱、水泵和喷头，喷头设于文丘里管的上部，水箱通过水管与喷头连接，水泵与水管对应设置。由此，当烟气超过设定的温度或低于预设湿度时，可以通过水泵将水箱内的水抽送至喷头喷出，保证水汽的供给，增加脱硫塔内烟气湿度，同时实现降温，以调整优化烟气脱硫的反应环境，提高脱硫效率。
在一些实施方式中，再循环装置包括斜槽、中间仓、循环灰输送风机和斜槽流化风机，斜槽设于布袋除尘器的底部，斜槽与布袋除尘器的底端相连接，中间仓与斜槽相连通，中间仓通过管道与进气管相连通，循环灰输送风机设于中间仓与进气管之间，斜槽流化风机与斜槽对应设置。由此，通过斜槽，便于经布袋除尘器捕集下来的固体颗粒的收集，并落入中间仓，再经相应风机的作用返回至脱硫塔进行再反应，提高脱硫率。
在一些实施方式中，陶瓷行业综合烟气协同治理系统还包括收集器，布袋除尘器包括多个布袋，多个布袋依次排列，靠近脱硫塔排气口的两个布袋与收集器对应设置，其余布袋均与斜槽对应设置。由此，可以方便将多余的少量脱硫灰渣通过收集器收集后外排。
在一些实施方式中，布袋除尘器还包括布袋骨架，布袋骨架为耐酸性材质制成，布袋表面涂有脱硝催化剂，脱硝催化剂为五氧化二钒，由此，可以将烟气中的NOx还原为无毒无污染的氮气和水。运行时，在烟气中加入还原剂NH3(液氨、尿素、氨水)，即可以将烟气中的NOx还原为无毒无污染的氮气和水，主要化学反应方程式如下：
4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O，
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O，
2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O。
在一些实施方式中，文丘里管包括相互连通的直管段和出口扩管段，直管段位于出口扩管段的下方，直管段与进气管连接，出口扩管段与塔体连接，进气管的孔径大于文丘里管中直管段的孔径。由此，利于实现烟气的快速流动。
在一些实施方式中，在脱硫塔的循环流化床中消石灰与烟气各成分反应的主要化学反应方程式如下：
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O，
Ca(OH)2+SO3→CaSO4·1/2H2O+1/2H2O，
CaSO3·1/2H2O+1/2O2→CaSO4·1/2H2O，
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O，
Ca(OH)2+2HCl→CaCl2·2H2O，
2Ca(OH)2+2HCl→CaCl2·Ca(OH)2·2H2O，
Ca(OH)2+2HF→CaF2+2H2O。
由此，通过消石灰与烟气中各成分的反应，可以有效的去除烟气中的硫，达到了除硫的目的。
附图说明
图1是本实用新型的陶瓷行业综合烟气协同治理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
参照图1。陶瓷行业综合烟气协同治理系统，包括脱硫塔1、布袋除尘器2、消石灰供给装置3、喷水装置4、再循环装置5和引风机6，脱硫塔1的底端设有进气口，顶端设有排气口，消石灰供给装置3和喷水装置4均与脱硫塔1的底部相连通，喷水装置4与脱硫塔1的连通处高于消石灰供给装置3与脱硫塔1的连通处，布袋除尘器2与脱硫塔1的排气口相连通，引风机6与布袋除尘器2连通，再循环装置5的一端与布袋除尘器2的底端连接，另一端与脱硫塔1的底部连接。其中，引风机6与外接烟囱连通，使得脱硫塔1排出的烟气，经过脱硫塔1的脱硫作用，以及布袋除尘器2的除尘作用后，经过引风机的作用，被吸至烟囱处排出，使得排出的烟气完成了脱硫和除尘的处理，而且无废水产生、无明显白羽现象，实现超低排放，达到了环保的目的。
本实用新型的陶瓷行业综合烟气协同治理系统在使用时，可以与各类烧结设备的烟气排出口连接，烟气通过脱硫塔1底部的进气口进入。烟气进入到脱硫塔1后，消石灰供给装置3输送消石灰至脱硫塔1内；喷水装置4进行喷水，对烟气进行降温，以及增加烟气颗粒的湿度；经除硫后的烟气经脱硫塔1顶端的排气口排至布袋除尘器2处，实现除尘；经布袋除尘器捕集下来的固体颗粒经再循环装置返回至脱硫塔1内再反应，提高了除硫率。
脱硫塔1包括塔体11、文丘里管12和进气管13，文丘里管12设于塔体11的底部，且与塔体11相连通，塔体11内设有循环流化床，进气管13与文丘里管12的底部连通，进气口位于进气管13底端，塔体11的顶端设有出气端14，出气端14呈锥形，出气端14的上端孔径小于下端孔径。
从烧结机排出的烟气通过脱硫岛进口烟道从底部进入脱硫塔1的进气管13，此时的高温烟气与加入的吸收剂、吸附剂或循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与HCl、HF的反应。若加入吸附剂，还可去除烟气中的重金属、有机污染物(主要是二噁英(PCDD)和呋喃(PCDF))等。烧结机排出的烟气由文丘里管12底部的进气口进入，烟气通过文丘里管12的加速，进入到塔体11的循环流化床，物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，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，形成类似循环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍。
同时，由于出气端14呈锥形，出气端14的上端孔径小于下端孔径，进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒的床层密度，使得循环流化床内的Ca/S比高达50以上。这样循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，利于实现高脱硫率。同时，吸附剂进一步吸附烟气中的重金属、有机污染物(主要是二噁英(PCDD)和呋喃(PCDF))等。
文丘里管12包括相互连通的直管段121和出口扩管段122，直管段121位于出口扩管段122的下方，直管段121与进气管13连接，出口扩管段122与塔体11连接，进气管13的孔径大于文丘里管12中直管段121的孔径。由此，利于烟气的快速流动。
陶瓷行业综合烟气协同治理系统还包括压缩空气罐7，压缩空气罐7与消石灰供给装置3和再循环装置5连通。通过设有压缩空气罐7，利于保证将消石灰供给装置3内的消石灰以及再循环装置5收集的颗粒顺利输送至脱硫塔1内。
消石灰供给装置3包括消石灰仓31和消石灰输送风机32，消石灰仓31通过输送管道与进气管13相连通，消石灰输送风机32与输送管道对应设置，压缩空气罐7与消石灰仓31对应设置。消石灰仓31内的消石灰，经过消石灰输送风机32的作用，可以正常输送至脱硫塔1内，实现与烟气的反应。消石灰输送风机在输送消石灰时，采用CFD(Computational FluidDynamics，计算流体动力学)数值模拟，达到钙浓度分布标准偏差＜5％，利于提高流场均匀度和反应物浓度混合均匀度，从而加快反应速率。
喷水装置4包括水箱41、水泵42和喷头43，喷头43设于文丘里管12的上部，水箱41通过水管与喷头43连接，水泵42与水管对应设置。通过在文丘里管12的出口扩管段122处安装有喷头43，使得经水泵42将水箱41的抽送至喷头43处，当烟气超过设定的温度或低于预设湿度时，水喷出，喷入的雾化水用以降低脱硫反应器内的烟温和增加烟气湿度，使烟温降至高于烟气露点20℃左右，实现降温增湿，以调整优化烟气脱硫的反应环境，提高脱硫效率。从而使得SO2与Ca(OH)2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应，生成副产物CaSO3·1/2H2O，此外还有与SO3、HF和HCl反应生成相应的副产物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca(OH)2·2H2O等。
在实际使用过程中，采用高压雾化喷枪喷射雾化水，使得雾化水颗粒＜80um，同时采用CFD数值模拟，达到H2O分布标准偏差＜5％，截面温度偏差＜5℃，从而提高流场均匀度和反应物浓度混合均匀度，从而加快反应速率。
同时，经喷头43喷入的用于降低烟气温度的水，以激烈湍动的和拥有较大的表面积的颗粒作为载体，在塔内得到充分的蒸发，保证了脱硫塔内良好的反应环境。
烟气在脱硫塔1内上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出脱硫塔1，一部分因自重重新回流到塔内的循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间。
从化学反应工程的角度看，SO2与氢氧化钙的颗粒在循环流化床中的反应过程是一个外扩散控制的反应过程；SO2与氢氧化钙反应的速度主要取决于SO2在氢氧化钙颗粒表面的扩散阻力，或说是氢氧化钙表面气膜厚度。当滑落速度或颗粒的雷诺数增加时，氢氧化钙颗粒表面的气膜厚度减小，SO2进入氢氧化钙的传质阻力减小，传质速率加快，从而加快SO2与氢氧化钙颗粒的反应。只有在循环流化床这种气固两相流动机制下，才具有最大的气固滑落速度。同时，本实用新型中脱硫塔内的气固最大滑落速度在不同的烟气负荷下保持不变，而脱硫反应塔内的气固最大滑落速度是否能在不同的烟气负荷下始终得以保持不变，是衡量一个循环流化床干法脱硫工艺先进与否的一个重要指标，也是一个鉴别干法脱硫能否达到较高脱硫率的一个重要指标。
同时，由于循环流化床中气固间良好的传热、传质效果，SO3全部得以去除，加上排烟温度始终控制在高于露点温度20℃以上，因此排烟不需要再加热，同时整个系统也无须任何的防腐处理。
再循环装置5包括斜槽8、中间仓9、循环灰输送风机10和斜槽流化风机20，斜槽8设于布袋除尘器2的底部，斜槽8与布袋除尘器2的底端相连接，中间仓9与斜槽8相连通，中间仓9通过管道与进气管13相连通，循环灰输送风机10设于中间仓9与进气管13之间，斜槽流化风机20与斜槽8对应设置。
由此，布袋除尘器2对烟气除尘后，经布袋除尘器2捕集下来的固体颗粒，落入到斜槽8上，通过斜槽流化风机20的作用，将颗粒流化并滑落至中间仓9内进行收集。中间仓9内流化灰经循环灰输送风机10被送至进气管13，再进入到塔内，即返回脱硫塔1内继续参加反应。通过设有再循环装置，使得脱硫反应塔内的气固最大滑落速度是否能在不同的烟气负荷下始终得以保持不变，控制速度＞2.5m/s(即滑落速度)。
陶瓷行业综合烟气协同治理系统还包括收集器30，布袋除尘器2包括多个布袋21，多个布袋21依次排列，靠近脱硫塔排气口的两个布袋与收集器20对应设置，其余布袋21均与斜槽8对应设置。通过设有收集器30，使得经过中间仓9后再返回至脱硫塔反应后的，多次循环后得到的布袋除尘器中多余的少量脱硫灰渣输送至收集器30内，最终通过罐车或二级输送设备外排。
陶瓷行业综合烟气协同治理系统的布袋除尘器2还包括布袋骨架，布袋骨架为耐酸性材质制成，布袋骨架设于布袋21内,布袋21表面涂有脱硝催化剂，脱硝催化剂为五氧化二钒，运行时，在烟气中加入还原剂NH3(液氨、尿素、氨水)，即可以将烟气中的NOx还原为无毒无污染的氮气和水，主要化学反应方程式如下：
4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O，
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O，
2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O
在脱硫塔1的循环流化床中消石灰与烟气各成分反应的主要化学反应方程式如下：
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O，
Ca(OH)2+SO3→CaSO4·1/2H2O+1/2H2O，
CaSO3·1/2H2O+1/2O2→CaSO4·1/2H2O，
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O，
Ca(OH)2+2HCl→CaCl2·2H2O，
2Ca(OH)2+2HCl＝CaCl2·Ca(OH)2·2H2O，
Ca(OH)2+2HF＝CaF2+2H2O。从而，可以有效的将烟气中的硫进行结合反应，大大减少了最终排出的烟气中的含硫量，实现污染物超低排放。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于，包括脱硫塔(1)、布袋除尘器(2)、消石灰供给装置(3)、喷水装置(4)、再循环装置(5)和引风机(6)，所述脱硫塔(1)的底端设有进气口，顶端设有排气口，所述消石灰供给装置(3)和喷水装置(4)均与脱硫塔(1)的底部相连通，所述喷水装置(4)与脱硫塔(1)的连通处高于消石灰供给装置(3)与脱硫塔(1)的连通处，所述布袋除尘器(2)与脱硫塔(1)的排气口相连通，所述引风机(6)与布袋除尘器(2)连通，所述再循环装置(5)的一端与布袋除尘器(2)的底端连接，另一端与脱硫塔(1)的底部连接。
2.根据权利要求1所述的陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于，所述脱硫塔(1)包括塔体(11)、文丘里管(12)和进气管(13)，所述文丘里管(12)设于塔体(11)的底部，且与塔体(11)相连通，所述塔体(11)内设有循环流化床，所述进气管(13)与文丘里管(12)的底部连通，所述进气口位于进气管(13)底端，所述塔体(11)的顶端设有出气端(14)，所述出气端(14)呈锥形，所述出气端(14)的上端孔径小于下端孔径。
3.根据权利要求2所述的陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于，还包括压缩空气罐(7)，所述压缩空气罐(7)与消石灰供给装置(3)和再循环装置(5)连通。
4.根据权利要求3所述的陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于，所述消石灰供给装置(3)包括消石灰仓(31)和消石灰输送风机(32)，所述消石灰仓(31)通过输送管道与进气管(13)相连通，所述消石灰输送风机(32)与输送管道对应设置，所述压缩空气罐(7)与消石灰仓(31)对应设置。
5.根据权利要求4所述的陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于，所述喷水装置(4)包括水箱(41)、水泵(42)和喷头(43)，所述喷头(43)设于文丘里管(12)的上部，所述水箱(41)通过水管与喷头(43)连接，所述水泵(42)与水管对应设置。
6.根据权利要求5所述的陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于，所述再循环装置(5)包括斜槽(8)、中间仓(9)、循环灰输送风机(10)和斜槽流化风机(20)，所述斜槽(8)设于布袋除尘器(2)的底部，所述斜槽(8)与布袋除尘器(2)的底端相连接，所述中间仓(9)与斜槽(8)相连通，所述中间仓(9)通过管道与进气管(13)相连通，所述循环灰输送风机(10)设于中间仓(9)与进气管(13)之间，所述斜槽流化风机(20)与斜槽(8)对应设置。
7.根据权利要求6所述的陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于，还包括收集器(30)，所述布袋除尘器(2)包括多个布袋(21)，多个所述布袋(21)依次排列，靠近脱硫塔排气口的两个布袋与收集器(30)对应设置，其余所述布袋(21)均与斜槽(8)对应设置。
8.根据权利要求7所述的陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于所述布袋除尘器(2)还包括布袋骨架，所述布袋骨架设于布袋(21)内，所述布袋骨架为耐酸性材质制成，所述布袋(21)表面涂有脱硝催化剂，所述脱硝催化剂为五氧化二钒。
9.根据权利要求2～8任一项所述的陶瓷行业综合烟气协同治理系统，其特征在于，所述文丘里管(12)包括相互连通的直管段(121)和出口扩管段(122)，所述直管段(121)位于出口扩管段(122)的下方，所述直管段(121)与进气管(13)连接，所述出口扩管段(122)与塔体(11)连接，所述进气管(13)的孔径大于文丘里管(12)中直管段(121)的孔径。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20210209 |