專利名稱:洗滌廢氣流的方法及系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及從濕法水泥窯排出的廢物流中的廢氣的洗滌方法。
水與燃燒時生成的硫及氮的氧化物之間的反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)教科書中都已得到了很好的確認(rèn)。同樣地，利用堿性物質(zhì)或堿性溶液來洗滌廢氣在多年以來就已為眾所周知。通常，在水、空氣與硫及氮的氧化物之間的反應(yīng)生成酸，包括亞硫酸、硫酸、亞硝酸及硝酸。利用堿性物質(zhì)或堿性溶液可以與酸類進(jìn)行中和反應(yīng)并生成鹽及水。
洗滌系統(tǒng)所存在的問題包括系統(tǒng)及堿性物質(zhì)的價格較高，以及為使堿性物質(zhì)或堿性溶液與廢氣之間進(jìn)行充分的接觸，就需要能量。另一個問題是在往濕法水泥窯的廢氣流中噴淋水或石灰乳時要伴隨發(fā)生廢氣的冷卻，這就導(dǎo)致廢氣中的水份有較高的百分比發(fā)生冷凝。
本發(fā)明的目的是提供一種價格較低的洗滌系統(tǒng)及方法，其所需的能耗較少且原料價格較低，它只引起廢氣最低程度的冷卻，并且能使廢氣中的污染物有很大程度的去除。本發(fā)明特別是針對從廢氣中除去二氧化硫(SO2)及氮的氧化物。三氧化硫(SO3)是由于水泥制造過程所固有的作用被裝在水泥窯中的生料所除去。
本發(fā)明在敘述時是涉及一種煤火焙燒的濕法水泥生產(chǎn)設(shè)備。由于從濕法水泥窯中出來的廢氣含有很高的水份，以及由此而引起的向廢氣流中加入的水量的限度，這樣的一種設(shè)備也許是最難獲得明顯的洗滌效果的。所用的方法必須是既能有效洗滌而同時又能使廢氣只有最低程度的冷卻。但該方法不只限于用煤焙燒的設(shè)備，而且還可用于以煤、油或其它燃料來焙燒的水泥窯。所用系統(tǒng)還可用于清洗水泥生產(chǎn)設(shè)備以外的其它設(shè)備中排出的廢氣流，這些設(shè)備的例子有石灰窯或其它一些能排放帶有作為污染物的硫及氮的氧化物和含有很高水份的廢氣流的系統(tǒng)。主要的要求是洗滌必須在廢氣到達(dá)粉塵收集設(shè)備之前進(jìn)行，而同時不把廢氣冷卻到能導(dǎo)致在粉塵收集設(shè)備中或在其前面就發(fā)生冷凝的溫度。
為達(dá)到這一目的，把一種十分易溶的堿性物質(zhì)的水溶液及一股壓縮空氣輸送到一些處于廢氣管道之內(nèi)的噴嘴上。把這種堿(主要是氫氧化鉀)的水溶液噴成細(xì)霧滴狀進(jìn)入管道中，在此處它迅速地與廢氣中的硫及氮的氧化物進(jìn)行反應(yīng)。由于這種堿的溶解度很大，所以水的總量可減到最小。未反應(yīng)的水呈細(xì)微滴狀，其體積很小而其表面積對水體積之比很大，故這些水滴迅速地蒸發(fā)并引起廢氣很低程度的冷卻。因此，這些水份不會冷凝成液體，故不會引起管道的潮濕和堵塞。硫和氮的氧化物被轉(zhuǎn)化成干的固體顆粒，隨即被處于洗滌器下游的常規(guī)粉塵收集系統(tǒng)除去。
考慮到上述情況，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種洗滌從濕法水泥窯排出的廢氣流的方法，該方法包括，當(dāng)廢氣流從水泥窯出來并進(jìn)入下游的煙塵收集器時，往氣流中噴入一種含有極易溶的堿性物質(zhì)的水溶液的細(xì)霧滴，其中所含的堿量對廢氣流中的硫及氮的氧化物的濃度來說應(yīng)是足夠的，以使其能立即中和由于霧滴中的水份與氧化物反應(yīng)所形成的酸，并產(chǎn)生干的固體顆粒，這些顆粒隨粉塵一起被收集到收集器中。這種水溶液最好是從水泥制造過程產(chǎn)生的廢粉塵中浸取其中的堿性物質(zhì)(主要是氫氧化鉀)而制得，并使所得溶液的PH值在12.0至12.3的范圍。該系統(tǒng)不引進(jìn)諸如石灰石等干的固體物質(zhì)來和三氧化硫反應(yīng)，也不引入水來進(jìn)行冷卻。
本發(fā)明包括一個對從濕法水泥窯出來尚未進(jìn)入粉塵收集器的廢氣流進(jìn)行洗滌的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一些用以在緊接粉塵收集器的上游把含有極易溶的堿性物質(zhì)水溶液的細(xì)霧滴噴入廢氣流的裝置，該堿性物質(zhì)的量對廢氣流中的硫及氮的氧化物的濃度來說應(yīng)是足夠的，以使其能立即中和由于霧滴中水分與氧化物反應(yīng)所形成的酸，并產(chǎn)生干的固體顆粒，這些顆粒隨粉塵一起被收集到收集器中。
在推薦的實施例中，所說的溶液是從水泥制造過程產(chǎn)生的廢粉塵中浸取其中的堿性物質(zhì)(主要是氫氧化鉀)而制得;還提供了一個溶液貯存池以及一個把溶液從貯存池泵壓到噴嘴去的裝置;一些用來產(chǎn)生霧滴的噴嘴被成排地安裝在廢氣流的流動途徑中，還包括一些用以選擇性地驅(qū)動一個或多個噴嘴的裝置。
圖1是一個用煤焙燒的濕法水泥設(shè)備的部分側(cè)視圖，圖中示出了把空氣和液體送往位于窯的出口廢氣流中的噴嘴處的輸送系統(tǒng)。
圖2是按圖1中2-2線剖開而得的剖視圖。
圖1示出了堿溶液貯存池10，壓縮空氣源30，以及噴嘴組26在管道50中的位置，管道50緊接在窯48的未端。
堿水源10中的溶液的PH值為12.0至12.3，這種溶液是浸取水泥制造過程的廢粉塵中的堿性物質(zhì)而制得。水泥窯廢粉塵含有鉀、鈉和鈣的氧化物，它們和水反應(yīng)就生成鉀、鈉和鈣的氫氧化物。把這些氫氧化物從廢粉塵中浸出并貯存起來留待以后作為堿洗滌液之用。這種堿溶液也可來自其它的途徑并且也可以按其它的PH值來使用，條件是堿的濃度必須足夠大以保證SO2及NOx能完全除去，同時能把廢氣的冷卻及因此發(fā)生的廢氣中水份的冷凝降到最低程度。
該堿溶液泵壓到貯存槽12。貯存槽12也可以從一個作為臨時性的或緊急時用的非堿性的備用水源14處獲得供料。貯存槽12的溶液被兩個高壓泵16，18中的任何一臺(其中一個泵作為備用品)泵壓輸送，通過過濾器20或22到達(dá)噴嘴26。閥門24控制液流流向噴嘴26或返回貯存槽12的相對比例。閥門28把泵16、18及過濾器20、22所組成的兩個系統(tǒng)相互隔離開，以使得在同一時間內(nèi)僅有一個液流系統(tǒng)在使用，因而保證有一個備用的系統(tǒng)。
空氣壓縮機(jī)30給噴嘴26供給壓縮空氣以使堿液10霧化。一個輔助的壓縮空氣源52也可使用，以使得在壓縮機(jī)30維修時還能維持洗滌器的運轉(zhuǎn)。在此情況下壓縮空氣源應(yīng)能提供壓力高達(dá)125磅/英寸2，流量高達(dá)105標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘的壓縮空氣。所需的空氣壓力是可以變化的，這取決于噴嘴26的型式、所需的液滴大小以及在使用的噴嘴26的數(shù)目。在其它的操作中所需的空氣壓力和/或體積可以大些或小些。
現(xiàn)在參看圖2，其中示出了窯48的出口端，在本申請中所使用的12個噴嘴26，空氣輸送管線32，高壓水管線34，以及分別用于空氣及水兩個系統(tǒng)的分配管36、38。還示出了廢氣管40，噴嘴的供給管42與其相聯(lián)。每一根通向噴嘴的空氣及水的供給管路都裝有壓力表44以指示壓力，并都裝有閥門46以調(diào)節(jié)空氣及水的壓力。
本申請所用的噴嘴是由衣阿華州的West Des Moines Delavan公司所出售的。噴嘴的具體型號為“Swirl-air”
＃P/N32163-2。這種噴嘴是利用空氣來促使液體霧化。也可使用其它型號的噴嘴，包括那些不使用空氣的噴嘴。這要根據(jù)具體使用中所需的溶液體積及液滴大小而定。
本發(fā)明的基本工作原理是直接往廢氣管道中的廢氣流噴入足夠細(xì)小的液滴，其中包括(a)液滴足夠小以使其能迅速蒸發(fā)，因此避免了進(jìn)入的粉塵或下游管道的潮濕，(b)總的液體表面積足夠大以使得洗滌液及廢氣之間能迅速反應(yīng)，(c)堿的濃度要高，以使噴入的水量減到最小，以及(d)洗滌液蒸發(fā)后所產(chǎn)生的固體顆粒必須足夠干燥，以使得能用標(biāo)準(zhǔn)的除塵設(shè)備來將其收集或從廢氣流中除去。
在所推薦的實施例中示出，噴嘴26是處于窯48的出口端或進(jìn)料端，處于粉塵收集系統(tǒng)的上游。液滴的大小在35至100微米之間。在其它應(yīng)用中，液滴大小可增可減，這取決于所需的洗滌程度以及廢氣的性質(zhì)、水分含量及溫度。具有專業(yè)知識的技術(shù)人員能夠作出必要的調(diào)整來使該系統(tǒng)能適應(yīng)于新的應(yīng)用。
這些噴嘴可以按需要或按廢氣處理系統(tǒng)的要求來有選擇地起動。在此處所述的情況下，由于該廢氣有強(qiáng)的溫度分布特性及具有高水分含量，故同時使用3個到5個噴嘴。假如廢氣的體積或溫度有所增減，噴嘴也可用多些或少些。
本發(fā)明的洗滌效果可能有所不同，這取決于廢氣的溫度、體積和水分含量，以及取決于需除去的化學(xué)物質(zhì)的初始濃度。
對于一定的溫度及一定的廢氣體積，對最佳洗滌效果的限制是洗滌液重量與需除去的廢氣組分之間的化學(xué)計量關(guān)系。
在用煤焙燒的濕法水泥生產(chǎn)設(shè)備中，需除去的主要的氧化物為二氧化硫(SO2)。在一套水泥生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了6個月的試驗，其廢氣流中的SO2含量是變化的，在一個較短的期間內(nèi)SO2的含量約在30至1000磅/小時之間。在未洗滌的6個月試驗期間所觀察到的平均含量為206磅/小時。而在進(jìn)行洗滌的6個月試驗期間所觀察到的平均含量為85磅/小時。SO2的平均清除率為58.74%。
上面所述只是作為一種例證說明。必須指出，只有根據(jù)下面權(quán)利要求
的正確解釋，才能對本發(fā)明的范圍加以限制。
權(quán)利要求
1.一種洗滌來自濕法水泥窯的含有硫氧化物和氮氧化物的廢氣流的方法，該方法包括當(dāng)廢氣流從所說的窯中排出和進(jìn)入下游的粉塵收集器時，往其中噴入一種含有十分易溶的堿性物質(zhì)的水溶液的細(xì)小霧滴，這種堿性物質(zhì)的量相對于廢氣流中的硫及氮的氧化物的濃度來說應(yīng)是剛好足夠的，以立即中和由于霧滴中的水分與氧化物反應(yīng)所生成的酸，同時使所說的溶液完全蒸發(fā)，以產(chǎn)生一種干燥的固體顆粒鹽，這些顆粒鹽可以與粉塵一起被收集到所說的收集器中，并同時引起廢氣流的最小程度的冷卻，所說的溶液是從水泥制造過程所生成的廢粉塵中浸取所含的堿性物質(zhì)(主要為鉀)而制得。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中所說的溶液的PH值范圍約為12.0至12.3。
3.一種洗滌從濕法水泥窯出來而尚未進(jìn)入粉塵收集器的含有硫氧化物和氮氧化物的廢氣流所用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一套從水泥制造過程產(chǎn)生的廢粉塵中浸取出基本上為含鉀的水溶液的裝置，所說的浸出裝置包括一個用來貯存所說溶液的貯存池;一組位于所說窯的出口端之外而緊靠所說粉塵收集器上游的噴嘴;一套把所說溶液從貯存池泵壓到噴嘴處的泵壓裝置，其作用是使溶液成為細(xì)霧滴狀從噴嘴噴入到所說的廢氣流中，該霧滴的噴入量相對于廢氣流中的硫及氮的氧化物濃度來說應(yīng)是剛好足夠的，以立即中和由于霧滴中的水分與氧化物反應(yīng)所生成的酸，同時使所說的溶液完全蒸發(fā)，以產(chǎn)生一種干燥的固體顆粒鹽，以便與粉塵一起收集到所說的收集器中，并同時引起廢氣流最小程度的冷卻，所說的溶液是從水泥制造過程所生成的廢粉塵中浸取所含的堿性物質(zhì)(主要為鉀)而制得。
4.如權(quán)利要求
3所述的系統(tǒng)，其中包括用以有選擇地起動一個或多個所說噴嘴的裝置。
專利摘要
用于洗滌濕法水泥設(shè)備排放廢氣的方法和系統(tǒng)，其中包括把一股堿水及一股壓縮空氣輸送到位于廢氣排放管道內(nèi)的一組噴嘴上。堿水被噴成細(xì)霧滴狀進(jìn)入管道內(nèi)，在此處它迅速地與廢氣中的硫及氮的氧化物發(fā)生反應(yīng)。堿水成為十分細(xì)小的滴狀，其體積很小而其表面積對水體積之比很大，故能迅速蒸發(fā)掉。因此該堿水不會引起管道的潮濕和堵塞，并且硫及氮的氧化物被轉(zhuǎn)變?yōu)楦稍锏墓腆w顆粒，這些顆粒被洗滌器下游的常規(guī)粉塵收集系統(tǒng)除去。
文檔編號B01D53/18GK87105779SQ87105779
公開日1988年3月9日 申請日期1987年7月24日
發(fā)明者加勒特·洛·莫里森 申請人:帕塞瑪庫第·特賴布·d·b·a·德拉貢產(chǎn)品公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan