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吸收液喷注系统及应用它的烟气净化系统和烟气净化方法

阅读:674发布:2021-10-15

专利汇可以提供吸收液喷注系统及应用它的烟气净化系统和烟气净化方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种吸收液喷注系统及应用它的烟气 净化 系统和烟气净化方法,解决促进吸收液对气流中含有的待吸收目标物的吸收的技术问题。吸收液喷注系统包括:气流输送通道,用于输送含有待吸收目标物的气流;吸收液喷注装置,用于向气流输送通道内喷注用以吸收所述待吸收目标物的吸收液,所述待吸收目标物被吸收液所吸收的这一特性整体上属于放热过程;所述气流输送通道具有通道扩大部;所述吸收液喷注装置的喷口位于通道扩大部的前方并接近该通道扩大部的入口。由于气流在随即进入通道扩大部时因体积膨胀而吸热,故气流在进入通道扩大部后体积膨胀能够促进气流中的待吸收目标物被吸收液更充分的吸收。,下面是吸收液喷注系统及应用它的烟气净化系统和烟气净化方法专利的具体信息内容。

1.吸收液喷注系统,包括:
气流输送通道,用于输送含有待吸收目标物的气流;以及
吸收液喷注装置,用于向气流输送通道内喷注用以吸收所述待吸收目标物的吸收液,所述待吸收目标物被吸收液所吸收的这一特性整体上属于放热过程;
其特征在于:
所述气流输送通道具有通道扩大部;并且
所述吸收液喷注装置的喷口位于通道扩大部的前方并接近该通道扩大部的入口。
2.如权利要求1所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述吸收液喷注装置采用有使吸收液以雾滴的形式作用于所述气流的吸收液喷注装置。
3.如权利要求1所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述吸收液喷注装置使用了顺气流喷口,所述顺气流喷口的朝向与该顺气流喷口所在的气流输送通道的方向一致。
4.如权利要求1所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述吸收液喷注装置包含沿气流输送通道的一个横截面的周边均布的多个喷注单元,各喷注单元分别具有对应喷口。
5.如权利要求4所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述多个喷注单元中至少一个喷注单元设有喷口的工作部可抽出的插入气流输送通道内。
6.如权利要求1所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述待吸收目标物为酸性物质;
所述吸收液为液。
7.如权利要求6所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述待吸收目标物主要为HCl和/或SOx;所述吸收液为水或NaOH水溶液。
8.如权利要求6所述的吸收液喷注系统,其特征在于,与所述吸收液喷注装置连接的吸收液供给源包括:
第一供给流路,用于向所述吸收液喷注装置供给水,并具有用于对该第一供给流路提供动的第一动力装置和对该第一供给流路的供给量进行调节的第一供给量控制装置;
第二供给流路,用于向所述吸收液喷注装置供给碱液,并具有用于对该第二供给流路提供动力的第二动力装置和对该第二供给流路的供给量进行调节的第二供给量控制装置;
以及
第三供给流路,用于使第一供给流路的输出端与第二供给流路的输出端汇集在一起并与所述吸收液喷注装置连接。
9.如权利要求8所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述第一供给量控制装置是一种通过经过吸收液喷注系统的气流的温度来调节第一供给流路供给量的控制装置。
10.如权利要求8所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述第二供给量控制装置是一种通过对吸收液喷注系统使用后的吸收液的pH值来调节第二供给流路供给量的控制装置。
11.如权利要求1所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述气流输送通道包括用于输送上升气流的塔体和位于塔体侧壁上的进气管,塔体内与进气管连通的部位形成相对于进气管的所述通道扩大部,所述吸收液喷注装置的喷口位于进气管中并接近进气管与塔体之间的连接处,所述通道扩大部的下方为储液结构。
12.如权利要求11所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述进气管的中心线偏离塔体的中心线以使从进气管进入塔体的上升气流产生绕塔体中心线旋转的分运动。
13.如权利要求11所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述塔体内设有用于作用于上升气流的喷淋装置,所述喷淋装置使用可吸收待吸收剩余目标物和/或对气流进行降温的喷淋液。
14.如权利要求11、12或13所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述塔体内设有用于对塔体中将被输出塔体的上升气流进行气液分离的气液分离设备。
15.如权利要求14所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述气液分离设备包括旋流式分离单元组,该旋流式分离单元组包含数个分布在塔体上升气流总通道上的旋流式分离单元,这些旋流式分离单元将该上升气流总通道细分为一定数量的气流子通道,所述旋流式分离单元包含用于构成相应气流子通道的筒体和置于该筒体中的旋流导向盘,该旋流导向盘具有芯部和设置在芯部上并绕芯部间隔排布的旋流导向叶片
16.如权利要求11、12或13所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述储液结构处设置有液位控制机构。
17.如权利要求11、12或13所述的吸收液喷注系统,其特征在于,所述塔体包括:
塔体下部气流处理部,通过气流处理部件对含有待吸收目标物的待处理气流进行处理从而向塔体上部输出由待处理气流转变而成的待加热气流,所述气流处理部件包含吸收液喷注装置和通道扩大部;
塔体上部气流换热部,通过以含有待吸收目标物的待降温气流为加热介质流的换热部件对塔体下部气流处理部输出的待加热气流进行加热从而输出由待加热气流转变而成的已加热气流;以及
塔体上下气流引导部,通过气流输送部件将塔体上部气流换热部输出由待降温气流换热后转变而成的已降温气流作为含有待吸收目标物的待处理气流经过所述进气管输入塔体下部气流处理部。
18.如权利要求17所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述气流处理部件包含所述喷淋装置。
19.如权利要求17所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述气流处理部件包含所述气液分离设备。
20.如权利要求17所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述换热部件包括内部构成加热介质流流路的换热管,所述换热管之间的间隙构成使塔体下部气流处理部输出的待加热气流通过并被加热的加热通道。
21.如权利要求17所述的吸收液喷注系统,其特征在于:所述气流输送部件包括设置在塔体侧面的气流输送管,该气流输送管的上端与塔体上部气流换热部的对应端口连接,气流输送管的下端构成进气管。
22.烟气净化系统,其特征在于,包括:
烟气除尘系统,包含待除尘烟气输入通道、烟气除尘器以及已除尘烟气输出通道,其中,所述待除尘烟气输入管道与烟气发生源连接,所述烟气发生源包括但不限于工业窑炉
吸收液喷注系统,采用权利要求1-21中任意一项权利要求所述的吸收液喷注系统,其中,吸收液喷注系统的气流输送通道与烟气除尘系统的已除尘烟气输出通道连接。
23.烟气净化方法,其特征在于:使用权利要求22所述的烟气净化系统进行烟气净化;
其中,烟气发生源排出的烟气先通过烟气除尘系统进行一次净化后,再通过吸收液喷注系统进行二次净化。
24.如权利要求23所述的烟气净化方法,其特征在于:所述烟气发生源为高炉,则该烟气发生源排出的烟气为高炉气;一次净化后的高炉煤气通过TRT发电装置后再进行二次净化,二次净化后的高炉煤气再进入净煤气输送系统。

说明书全文

吸收液喷注系统及应用它的烟气净化系统和烟气净化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及烟气净化技术领域,具体而言,涉及吸收液喷注系统及应用它的烟气净化系统和烟气净化方法。此外,本发明还涉及一种气流换热塔。

背景技术

[0002] 在一个典型的高炉气净化与TRT(英语全称Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,一般称为高炉煤气余压透平发电机组)发电的工艺体系中,高炉煤气先进入烟气除尘系统进行除尘净化后(除尘净化后的高炉煤气通常称为净煤气),再进入TRT发电装置参与发电,然后进入净煤气输送系统,最后再根据需要分配至后续相关用户。由于净煤气往往含有一定量的HCl和SOx,其冷凝后会对管道产生腐蚀和堵塞,因此,有人在TRT发电装置之后设计了脱氯装置,脱氯装置其实就是喷淋塔,该喷淋塔的下部设有进气口、上部设有喷淋设施,喷淋液采用NaOH等液,喷淋塔运行时,净煤气从喷淋塔下部进气口进入喷淋塔内并由下往上运动,此过程中与喷淋设施喷洒出的喷淋液接触,喷淋液在对净煤气进行降温的同时对HCl进行溶解和中和,从而达到吸收HCl和SOx的作用,脱氯后的净煤气再从喷淋塔中排出。
[0003] 与上述脱氯装置相类似的装置(可统称为吸收液喷淋装置)还普遍应用于烟气脱硫等烟气净化领域。但总体而言,这类装置所存在的技术问题主要有:对气流中含有的待吸收目标物的去除效果不佳;吸收液的用量大、使用成本较高;喷淋塔输出的尾气在排放前还需要通过专的加热设备进行加热脱白,增加了能耗。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种吸收液喷注系统及应用它的烟气净化系统和烟气净化方法,解决促进吸收液对气流中含有的待吸收目标物的吸收的技术问题。本发明还要解决的技术问题是提供一种气流换热塔,解决降低对气流进行加热的能耗的技术问题。
[0005] 为了解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,提供了一种吸收液喷注系统。吸收液喷注系统包括:气流输送通道,用于输送含有待吸收目标物的气流;吸收液喷注装置,用于向气流输送通道内喷注用以吸收所述待吸收目标物的吸收液,所述待吸收目标物被吸收液所吸收的这一特性整体上属于放热过程;所述气流输送通道具有通道扩大部;所述吸收液喷注装置的喷口位于通道扩大部的前方并接近该通道扩大部的入口。
[0006] 进一步的是,所述吸收液喷注装置采用有使吸收液以雾滴的形式作用于所述气流的吸收液喷注装置。
[0007] 进一步的是,所述吸收液喷注装置使用了顺气流喷口,所述顺气流喷口的朝向与该顺气流喷口所在的气流输送通道的方向一致。
[0008] 进一步的是,所述吸收液喷注装置包含沿气流输送通道的一个横截面的周边均布的多个喷注单元,各喷注单元分别具有对应喷口。
[0009] 进一步的是,所述多个喷注单元中至少一个喷注单元设有喷口的工作部可抽出的插入气流输送通道内。
[0010] 进一步的是,所述待吸收目标物为酸性物质;所述吸收液为或碱液。更进一步的是,所述待吸收目标物主要为HCl和/或SOx;所述吸收液为水或NaOH水溶液。
[0011] 进一步的是,与所述吸收液喷注装置连接的吸收液供给源包括:第一供给流路,用于向所述吸收液喷注装置供给水,并具有用于对该第一供给流路提供动的第一动力装置和对该第一供给流路的供给量进行调节的第一供给量控制装置;第二供给流路,用于向所述吸收液喷注装置供给碱液,并具有用于对该第二供给流路提供动力的第二动力装置和对该第二供给流路的供给量进行调节的第二供给量控制装置;以及第三供给流路,用于使第一供给流路的输出端与第二供给流路的输出端汇集在一起并与所述吸收液喷注装置连接。
[0012] 进一步的是,所述第一供给量控制装置是一种通过经过吸收液喷注系统的气流的温度来调节第一供给流路供给量的控制装置。
[0013] 进一步的是,所述第二供给量控制装置是一种通过对吸收液喷注系统使用后的吸收液的pH值来调节第二供给流路供给量的控制装置。
[0014] 进一步的是,所述气流输送通道包括用于输送上升气流的塔体和位于塔体侧壁上的进气管,塔体内与进气管连通的部位形成相对于进气管的所述通道扩大部,所述吸收液喷注装置的喷口位于进气管中并接近进气管与塔体之间的连接处,所述通道扩大部的下方为储液结构。
[0015] 进一步的是,所述进气管的中心线偏离塔体的中心线以使从进气管进入塔体的上升气流产生绕塔体中心线旋转的分运动。
[0016] 进一步的是,所述塔体内设有用于作用于上升气流的喷淋装置,所述喷淋装置使用可吸收待吸收剩余目标物和/或对气流进行降温的喷淋液。
[0017] 进一步的是,所述塔体内设有用于对塔体中将被输出塔体的上升气流进行气液分离的气液分离设备。
[0018] 进一步的是,所述气液分离设备包括旋流式分离单元组,该旋流式分离单元组包含数个分布在塔体上升气流总通道上的旋流式分离单元,这些旋流式分离单元将该上升气流总通道细分为一定数量的气流子通道,所述旋流式分离单元包含用于构成相应气流子通道的筒体和置于该筒体中的旋流导向盘,该旋流导向盘具有芯部和设置在芯部上并绕芯部间隔排布的旋流导向叶片
[0019] 进一步的是,所述塔体包括:塔体下部气流处理部,通过气流处理部件对含有待吸收目标物的待处理气流进行处理从而向塔体上部输出由待处理气流转变而成的待加热气流,所述气流处理部件包含吸收液喷注装置和通道扩大部;塔体上部气流换热部,通过以含有待吸收目标物的待降温气流为加热介质流的换热部件对塔体下部气流处理部输出的待加热气流进行加热从而输出由待加热气流转变而成的已加热气流;以及塔体上下气流引导部,通过气流输送部件将塔体上部气流换热部输出由待降温气流换热后转变而成的已降温气流作为含有待吸收目标物的待处理气流经过所述进气管输入塔体下部气流处理部。
[0020] 进一步的是,所述换热部件包括内部构成加热介质流流路的换热管,所述换热管之间的间隙构成使塔体下部气流处理部输出的待加热气流通过并被加热的加热通道。
[0021] 进一步的是,所述气流输送部件包括设置在塔体侧面的气流输送管,该气流输送管的上端与塔体上部气流换热部的对应端口连接,气流输送管的下端构成进气管。
[0022] 为了解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,提供了一种烟气净化系统。烟气净化系统,包括:烟气除尘系统,包含待除尘烟气输入通道、烟气除尘器以及已除尘烟气输出通道,其中,所述待除尘烟气输入管道与烟气发生源连接,所述烟气发生源包括但不限于工业窑炉;吸收液喷注系统,采用上述任意一种吸收液喷注系统,其中,吸收液喷注系统的气流输送通道与烟气除尘系统的已除尘烟气输出通道连接。
[0023] 为了解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,提供了一种烟气净化方法。烟气净化方法,使用上述烟气净化系统进行烟气净化;其中,烟气发生源排出的烟气先通过烟气除尘系统进行一次净化后,再通过吸收液喷注系统进行二次净化。
[0024] 进一步的是,所述烟气发生源为高炉,则该烟气发生源排出的烟气为高炉煤气;一次净化后的高炉煤气通过TRT发电装置后再进行二次净化,二次净化后的高炉煤气再进入净煤气输送系统。
[0025] 本发明的上述吸收液喷注系统、烟气净化系统和烟气净化方法,通过将吸收液喷注系统的吸收液喷注装置的喷口设置于通道扩大部的前方并接近该通道扩大部的入口,吸收液喷注装置喷出的吸收液首先能够快速全面的作用于气流中,由于气流在随即进入通道扩大部时因体积膨胀而吸热,而气流中的待吸收目标物被吸收液所吸收的这一特性整体上又属于放热过程,故气流在进入通道扩大部后体积膨胀能够促进气流中的待吸收目标物被吸收液更充分的吸收,并且,气流在进入通道扩大部时体积膨胀、速度降低,有利于吸收液的进一步分散和吸收液与待吸收目标物的更充分接触,促进待吸收目标物被吸收液所吸收。
[0026] 为了解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,提供了一种气流换热塔。气流换热塔,包括:塔体下部气流处理部,通过气流处理部件对待处理气流进行处理从而向塔体上部输出由待处理气流转变而成的待加热气流;塔体上部气流换热部,通过以待降温气流为加热介质流的换热部件对塔体下部气流处理部输出的待加热气流进行加热从而输出由待加热气流转变而成的已加热气流;和塔体上下气流引导部,通过气流输送部件将塔体上部气流换热部输出的由待降温气流换热后转变而成的已降温气流作为待处理气流输入塔体下部气流处理部。
[0027] 进一步的是,所述气流处理部件包含用于向含有待吸收目标物的待处理气流中喷注用以吸收所述待吸收目标物的吸收液喷注装置。
[0028] 进一步的是,所述待吸收目标物为酸性物质;所述吸收液为水或碱液。更进一步的是,所述待吸收目标物主要为HCl和/或SOx;所述吸收液为水或NaOH水溶液。
[0029] 进一步的是,所述吸收液喷注装置采用有使吸收液以雾滴的形式作用于所述待处理气流的吸收液喷注装置。
[0030] 进一步的是,所述气液分离设备包括旋流式分离单元组,该旋流式分离单元组包含数个分布在塔体上升气流总通道上的旋流式分离单元,这些旋流式分离单元将该上升气流总通道细分为一定数量的气流子通道;所述旋流式分离单元包含用于构成相应气流子通道的筒体和置于该筒体中的旋流导向盘,该旋流导向盘具有芯部和设置在芯部上并绕芯部间隔排布的旋流导向叶片。
[0031] 进一步的是,所述换热部件包括内部构成加热介质流流路的换热管,所述换热管之间的间隙构成使塔体下部气流处理部输出的待加热气流通过并被加热的加热通道。
[0032] 进一步的是,所述气流输送部件包括设置在塔体侧面的气流输送管,该气流输送管的上端与塔体上部气流换热部的对应端口连接,气流输送管的下端与塔体下部气流处理部的对应端口连接。
[0033] 本发明上述气流换热塔运行时,按照气流运动方向,通过该气流换热塔的气流依次作为待降温气流、已降温气流、待处理气流、待加热气流和已加热气流,即利用待降温气流与待加热气流之间的温度差实现热交换,取消或降低了后续对已加热气流再进行加热的能量消耗。
[0034] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0035] 构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解,附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明,但不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0036] 图1为本发明的吸收液喷注系统的一个实施例的结构示意图。
[0037] 图2为本发明的吸收液喷注系统的吸收液喷注装置的一个实施例的结构示意图。
[0038] 图3为本发明的吸收液喷注系统的吸收液供给源的一个实施例的结构示意图。
[0039] 图4为本发明的吸收液喷注系统(也是一种气流换热塔)的一个实施例的结构示意图。
[0040] 图5为本发明的烟气净化系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前,需要特别指出的是:
[0042] 本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案、技术特征,在不冲突的情况下,这些技术方案、技术特征可以相互组合。
[0043] 此外,下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明的一分部实施例而不是全部实施例,因此,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的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
[0044] 关于本发明中术语和单位:本发明的说明书权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。此外,本发明中的其他相关术语和单位,均可基于本发明相关内容得到合理的解释。
[0045] 图1为本发明的吸收液喷注系统100的一个实施例的结构示意图。如图1所示,吸收液喷注系统100包括气流输送通道110和吸收液喷注装置120。
[0046] 其中,所述气流输送通道110用于输送含有待吸收目标物的气流200,该气流输送通道110具有通道扩大部111。关于“通道扩大部”一般应理解为通道的径向尺寸(如直径、宽度)在气流输送通道的传输路径上增大的空间。
[0047] 所述吸收液喷注装置120顾名思义是指能够向外喷注吸收液的装置,所述吸收液用于吸收气流中所含的待吸收目标物,吸收液喷注装置120的喷口位于通道扩大部111的前方并接近该通道扩大部111的入口。
[0048] 此外,所述吸收液与待吸收目标物之间还需要满足以下条件,即:待吸收目标物被吸收液所吸收的这一特性整体上属于放热过程。
[0049] 例如,当Cl-是待吸收目标物,水是吸收液,Cl-溶于水整体上是放热过程;又如,当SO3是待吸收目标物,水是吸收液,SO3与水反应生成硫酸整体上是放热过程;再如,当SO2是待吸收目标物,NaOH水溶液是吸收液,SO2先溶于水并生成亚硫酸是放热过程,亚硫酸再与NaOH中和反应生成亚硫酸钠和水也是放热过程,即SO2被NaOH水溶液吸收整体上属于放热过程。当然,上述几种情况仅是为了举例,并不涵盖一切情况。
[0050] 由于吸收液喷注装置120的喷口设置于通道扩大部111的前方而不是通道扩大部111中,因此,吸收液喷注装置120喷出的吸收液能够快速全面的作用于气流200。
[0051] 吸收液喷注装置120的喷口接近该通道扩大部111的入口,喷出的吸收液将随着气流200迅速进入通道扩大部111,由于气流200进入通道扩大部111时会体积膨胀吸热,而气流200中的待吸收目标物被吸收液所吸收的这一特性整体上又属于放热过程,故气流200进入通道扩大部111而体积膨胀能够促进气流200中的待吸收目标物被吸收液更充分吸收。
[0052] 并且,气流200在进入通道扩大部111时体积膨胀、速度降低,有利于吸收液的进一步分散和吸收液与待吸收目标物的更充分接触,促进待吸收目标物被吸收液所吸收。
[0053] 如图1所示,在本发明的吸收液喷注系统100的一个实施例中,所述气流输送通道110包括用于输送上升气流的塔体112和位于塔体112侧壁上的进气管113,塔体112内与进气管113连通的部位形成相对于进气管113的所述通道扩大部111,所述吸收液喷注装置120的喷口位于进气管113中并接近进气管113与塔体112之间的连接处,所述通道扩大部111的下方为储液结构130。
[0054] 作为对进气管113与塔体112之间的关系进行的一种优化,所述进气管113的中心线与塔体112的中心线互相垂直但不相交,这样,进气管113的中心线实际上偏离了塔体112的中心线并使得从进气管113进入塔体的上升气流产生绕塔体112中心线旋转的分运动,从而既可以增加气流在通道扩大部111中的停留时间,也可以利用旋转离心力进一步分散吸收液,从而促使待吸收目标物被吸收液更充分吸收。
[0055] 作为对塔体112内结构进行的一种优化,如图1所示,所述塔体112内设置有用于作用于上升气流的喷淋装置140,该喷淋装置140可使用能够吸收待吸收剩余目标物和/或对气流进行降温的喷淋液。其中,待吸收剩余目标物可以是与待吸收目标物相同的物质,也可以是与待吸收目标物不同的物质。所述喷淋液可根据待吸收剩余目标物或喷淋降温要求来确定。
[0056] 在本发明的吸收液喷注系统100的一个明显不唯一应用场景中,待吸收目标物为HCl,吸收液为NaOH水溶液,喷淋液为水,当系统运行时,含有HCl的气流通过进气管113通向塔体112,在即将进入通道扩大部111之前,吸收液喷注装置120向气流中注入NaOH水溶液,NaOH水溶液随即在吸收HCl的同时与含有HCl的气流一起进入塔体112,在塔体112内的上升气流中,HCl进一步溶解在水中并与NaOH发生中和反应,而喷淋装置140并非连续喷水,而是当系统检测到上升气流温度超过设定阈值时才启动喷水,因此,喷淋装置140实际上为一个应急降温的设备。
[0057] 作为对塔体112内结构进行的另一种优化,如图1所示,所述塔体112内设置有用于对塔体112中将被输出塔体112的上升气流进行气液分离的气液分离设备150。显然,气液分离设备150能够去除气流中的液体,以便气流进入后续的处理环节。
[0058] 设置气液分离设备150后,进入塔体112后续管道中的气流湿度降低,加之HCl、SOx等酸性物质(设这些酸性物质为待吸收目标物时)已经被尽可能从气流中去掉,因此,能够大大降低管道腐蚀等问题。
[0059] 气液分离设备150优选采用以下气液分离设备:即包括旋流式分离单元组,该旋流式分离单元组包含数个分布在塔体112上升气流总通道上的旋流式分离单元,这些旋流式分离单元将该上升气流总通道细分为一定数量的气流子通道,所述旋流式分离单元包含用于构成相应气流子通道的筒体和置于该筒体中的旋流导向盘,该旋流导向盘具有芯部和设置在芯部上并绕芯部间隔排布的旋流导向叶片。
[0060] 上述气液分离设备已在本发明的申请人在先申请的、公开号为CN108479201A、名称为“从气相物中分离出液相和或固相物的设备”的专利申请(下称CN108479201A)中披露,故本发明中不再对该气液分离设备的具体结构和工作原理等进行说明。但需指出,本发明中优选CN108479201A中公开的在上述气液分离设备基础上改进的气液分离设备。
[0061] 如图1所示,所述储液结构130用于储存吸收液喷注系统100使用后的吸收液和(如果有)喷淋装置140使用后的喷淋液。储液结构130一般可由塔体112的塔底和下部筒体构成,并设置排液结构。必要时,储液结构130与喷淋装置140之间还可以通过循环管路组件相连,以使喷淋液能够被循环利用。
[0062] 所述储液结构130处最好设置液位控制机构160,以便确保塔体112下部液位的相对稳定,从而降低因塔体112下部液位变化对进气管113和塔体112内气流压力的影响。
[0063] 如图1,液位控制机构160优选采用以下液位控制机构:即包括溢流槽162以及连接在储液结构130与溢流槽162之间的连通管161,溢流槽162与储液结构130之间形成一个等液位的连通器,这样,当溢流槽162与储液结构130中的液位达到溢流槽162的溢流液位时,溢流槽162与储液结构130中的液位将达到稳定状态。
[0064] 所述连通管161优选结构是呈倾斜设置的管道,其连接储液结构130的一端低于连接溢流槽162的一端,这样,当溢流槽162与储液结构130中的液位稳定时连通管161中较低的一端依然形成水封(如图1),起到防止塔体112内气体泄漏的作用,从而简化对塔体112内气流防泄漏的措施。
[0065] 图2为本发明的吸收液喷注系统的吸收液喷注装置的一个实施例的结构示意图。如图1-2所示,在本发明的吸收液喷注系统100的吸收液喷注装置120的一个实施例中,所述吸收液喷注装置120包含沿气流输送通道110的一个横截面的周边均布的多个喷注单元
121,各喷注单元121分别具有对应喷口;并且,这些喷注单元121均采用雾化喷头(外购),从而使吸收液以雾滴的形式作用于气流;另外,这些喷注单元121的雾化喷头的喷口均为顺气流喷口,这些顺气流喷口的朝向与该顺气流喷口所在的气流输送通道110的方向一致;最后,这些喷注单元121上设有雾化喷头的工作部均以可抽出的方式插入气流输送通道110内。
[0066] 由于吸收液喷注装置120包含沿气流输送通道110的一个横截面的周边均布的多个喷注单元121且各喷注单元121分别具有对应喷口,因此,从吸收液喷注装置120喷出的吸收液能够更快的分布于整个所述的横截面上。
[0067] 而雾化喷头能够使吸收液以雾滴的形式作用于气流,不仅节省了吸收液的用量,还能使吸收液以粒径较小(优选粒径主要分布在10-500微米之间的雾化喷头)的雾滴形式充分分散在气流中,增大吸收液与气流的接触面积。
[0068] 将上述多喷注单元121的结构与雾化喷头的喷注方式相结合,为实现待吸收目标物被吸收液充分吸收创造了更有利的条件。
[0069] 上述方案采用的顺气流喷口,能够降低吸收液喷注装置120喷出的吸收液对于气流的阻力,减小系统运行过程中管道压力波动,提高对整个系统进行自动化控制的准确度。尤其当采用多喷注单元121的结构而使得吸收液能够更快的分布于整个所述横截面上时,采用顺气流喷口则可以有效避免因吸收液在所述横截面上的堆积造成气栓。
[0070] 对于上述方案中各喷注单元121的工作部均以可抽出的方式插入气流输送通道110内的手段,当相关喷注单元121因受气流输送通道110中热气流的持续作用而导致喷注单元121上出现吸收液蒸发结垢至堵问题时,可对喷注单元121上的堵塞部分进行便捷的检修和更换。
[0071] 图3为本发明的吸收液喷注系统的吸收液供给源的一个实施例的结构示意图。如图3所示,在本发明的吸收液喷注系统100的吸收液供给源170的一个实施例中,与所述吸收液喷注装置120连接的吸收液供给源170包括了第一供给流路171、第二供给流路172和第三供给流路173。
[0072] 其中,所述第一供给流路171用于向所述吸收液喷注装置120供给水,并具有用于对该第一供给流路171提供动力的第一动力装置和对该第一供给流路171的供给量进行调节的第一供给量控制装置。具体而言,第一动力装置优选采用了离心171A(图3中进行了一备一用的设计),第一供给量控制装置的执行机构优选为流量控制机构,具体包括流量计171B和相关的流量控制
[0073] 所述第一供给量控制装置还优选是一种通过经过吸收液喷注系统100的气流的温度来调节第一供给流路供给量的控制装置。这时,可以在吸收液喷注系统100合适位置(例如图1中塔体112顶部的气流输出通道上)安装温度传感器,并以该温度传感器的检测信号来控制第一供给流路171的流量。通常而言,当温度传感器检测到气流温度超过设定某一阈值时增大第一供给流路171的流量,当温度传感器检测到气流温度低于设定某一阈值时减小第一供给流路171的流量。
[0074] 所述第二供给流路172用于向所述吸收液喷注装置120供给碱液,并具有用于对该第二供给流路172提供动力的第二动力装置和对该第二供给流路172的供给量进行调节的第二供给量控制装置。具体而言,第二动力装置优选采用了计量泵172A(图3中同样进行了一备一用的设计),该计量泵同时兼作为第二供给量控制装置的执行机构。此外,第二供给流路172上还可以设置与计量泵172A并联的安全阀172B,以增强第二供给流路172的安全性。
[0075] 所述第二供给量控制装置还优选是一种通过对吸收液喷注系统100使用后的吸收液的pH值来调节第二供给流路供给量的控制装置。这时,可以在吸收液喷注系统100合适位置(例如图1中的储液结构130或溢流槽162中)安装pH值传感器,并以该pH值传感器的检测信号来控制计量泵172A的工作频率。通常而言,当pH值传感器检测到使用后的吸收液的pH值低于设定某一阈值时增大计量泵172A的工作频率,而当pH值传感器检测到使用后的吸收液的pH值高于设定某一阈值时减小计量泵172A的工作频率。
[0076] 所述第三供给流路173用于使第一供给流路171的输出端与第二供给流路172的输出端汇集在一起并与所述吸收液喷注装置120连接。具体而言,第三供给流路173包括分别与第一供给流路171的输出端和第二供给流路172的输出端连接的吸收液供给总管。
[0077] 上述吸收液供给源170能够对水和碱液进行独立的供给并分别控制供给量,增强了吸收液喷注系统100的控制灵活性。此外,该吸收液供给源170还能够以一种优化的方式同时调节经过吸收液喷注系统100的气流的温度以及吸收液喷注系统100使用后的吸收液的pH值,有利于节省吸收液的用量,提高吸收液的使用效率。
[0078] 当然,上述吸收液供给源170的实施例是针对吸收液为水或碱液的情况,但并不表示吸收液供给源170只能用于供给水或碱液。
[0079] 图4为本发明的吸收液喷注系统(也是一种气流换热塔)的另一个实施例的结构示意图。如图4所示,该吸收液喷注系统100的气流输送通道110包括用于输送上升气流的塔体112和位于塔体112侧壁上的进气管113,塔体112内与进气管113连通的部位形成相对于进气管113的所述通道扩大部111,吸收液喷注装置120的喷口位于进气管113中并接近进气管
113与塔体112之间的连接处,所述通道扩大部111的下方为储液结构130;此外,所述塔体
112包括塔体下部气流处理部112A、塔体上部气流换热部112B和塔体上下气流引导部112C。
[0080] 其中,塔体下部气流处理部112A通过气流处理部件对含有待吸收目标物的待处理气流203进行处理从而向塔体112上部输出由待处理气流201转变而成的待加热气流204,所述气流处理部件包含吸收液喷注装置120和通道扩大部111。
[0081] 塔体上部气流换热部112B通过以含有待吸收目标物的待降温气流201为加热介质流的换热部件对塔体下部气流处理部112A输出的待加热气流204进行加热从而输出由待加热气流204转变而成的已加热气流205。
[0082] 塔体上下气流引导部112C通过气流输送部件将塔体上部气流换热部112B输出由待降温气流201换热后转变而成的已降温气流202作为含有待吸收目标物的待处理气流203经过所述进气管113输入塔体下部气流处理部112A。
[0083] 所述换热部件优选采用以下结构:即包括内部构成加热介质流流路的换热管,换热管之间的间隙构成使塔体下部气流处理部112A输出的待加热气流204通过并被加热的加热通道。
[0084] 所述气流输送部件优选采用以下结构:即包括设置在塔体112侧面的气流输送管,该气流输送管的上端与塔体上部气流换热部112B的对应端口连接,下端构成进气管113。
[0085] 此外,所述气流处理部件还可以包含位于塔体下部气流处理部112A中的上述喷淋装置140和/或气液分离设备150。显然,当塔体下部气流处理部112A中设有上述喷淋装置140和气液分离设备150时,气液分离设备150应位于喷淋装置140之上。
[0086] 上述吸收液喷注系统100(也是一种气流换热塔)运行时,按照气流运动方向,通过该气流换热塔的气流依次作为待降温气流201、已降温气流202、待处理气流203、待加热气流204和已加热气流205,即利用待降温气流201与待加热气流204之间的温度差实现热交换,提高了已加热气流205的温度,取消或降低了后续对已加热气流205再进行加热(例如向大气排放前的加热脱白)的能量消耗。
[0087] 下面结合应用了本发明的吸收液喷注系统的一种烟气净化系统和一种烟气净化方法对本发明进行进一步的说明。
[0088] 图5为本发明的烟气净化系统的一个实施例的示意图。如图5所示,烟气净化系统包括高炉200、烟气除尘系统300、TRT发电装置400和吸收液喷注系统100,其中,烟气除尘系统300包含待除尘烟气输入通道、烟气除尘器以及已除尘烟气输出通道,所述待除尘烟气输入通道与高炉200的炉顶荒煤气输出管路连接,所述已除尘烟气输出通道与TRT发电装置400的气流输入端连接,TRT发电装置400的气流输出端与吸收液喷注系统100(具体采用图1所示的完整的吸收液喷注系统)的气流输送通道110连接,吸收液喷注系统100输出的净煤气进入净煤气管网。
[0089] 所述烟气除尘器由前后连接的重力除尘器和滤袋除尘器构成。其中,滤袋除尘器采用了由本发明的申请人提供的覆膜滤袋,该覆膜滤袋的表面附着有高精度和高透气性高分子纤维膜,其对烟气的除尘效率极高,确保只有极少量粉尘进入TRT发电装置400和吸收液喷注系统100,从而保障了TRT发电装置400和吸收液喷注系统100长期正常运行。
[0090] 上述烟气净化系统的烟气净化方法为:高炉200排出的高炉煤气先通过烟气除尘系统300进行一次净化后,进入TRT发电装置400参与发电,TRT发电装置400排出的净煤气再通过吸收液喷注系统进行二次净化,二次净化时的待吸收目标物主要为HCl和SOx(主要为二化硫和三氧化硫),吸收液为NaOH水溶液。
[0091] 改造某实际高炉煤气净化与TRT发电工艺应用上述烟气净化方法的情况。该高炉煤气净化与TRT发电工艺之前采用背景技术中介绍的喷淋塔,该喷淋塔后的净煤气管道频繁出现管道腐蚀变薄导致的煤气泄漏现象,主要集中在管道焊接处、法兰及不锈波纹管膨胀节漏气,安全隐患较高。后连续三个月对喷淋塔后的净煤气管道上的某冷凝水取样点进行取样,发现呈酸性。后将喷淋塔改造为图1所示的吸收液喷注系统后,使用NaOH水溶液为吸收液。前后整体使用效果对比如表1所示。
[0092] 表1
[0093]方案 吸收液消耗量 取样点冷凝水pH值
喷淋塔方案 多 <5.5
吸收液喷注系统方案 少 6.5-7.5
[0094] 以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他优选实施方式和实施例,都应当属于本发明保护的范围。
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