本发明涉及一种多功能烟气处理设备，包括通过外部管道依次相连的旋风除尘器、水浴喷射箱和除雾装置，水浴喷射箱还连接有水浴箱反应液再生装置，还包括烟气热交换器、烟气热交换器包括导热金属管、送气管道、减速接头和烟囱，送气管道包括连接在旋风除尘器和水浴喷射箱之间的横向管道和一端连接烟囱的竖向管道，竖向管道贯穿横向管道，将横向管道封闭，多根导热金属管贯穿竖向管道位于横向管道内的部分，连通横向管道，减速接头安装在横向管道和竖向管道的交叉处，除雾装置依次包括 “众”字形除雾器和冲击式除雾器，冲击式除雾器与竖向管道的另一端相连接。本发明能在提高烟气净化效率的同时减少设备投入和维护成本，降低材料和能源消耗。
1.一种多功能烟气处理设备，包括通过外部管道依次相连的旋风除尘器（101）、水浴喷射箱（2）和除雾装置，所述水浴喷射箱（2）包括安装在水浴箱体（23）内部的三层抑制板（21）和第一管道（22），所述第一管道（22）位于水浴箱体（23）中央，且第一管道（22）贯穿三层抑制板（21），所述抑制板（21）上均匀分布多个通孔（24），所述水浴喷射箱（2）还连接有水浴喷射箱反应液再生装置，其特征在于：还包括烟气热交换器（1）、所述烟气热交换器（1）包括导热金属管（11）、送气管道（12）、减速接头（13）和烟囱（14），所述送气管道（12）包括连接在旋风除尘器（101）和水浴喷射箱（2）之间的横向管道和一端连接烟囱（14）的竖向管道，所述竖向管道贯穿横向管道，将横向管道封闭，多根导热金属管（11）贯穿竖向管道位于横向管道内的部分，连通横向管道，所述减速接头（13）安装在横向管道和竖向管道的交叉处，所述除雾装置依次包括 “众”字形除雾器（3）和冲击式除雾器（4），所述冲击式除雾器（4）与竖向管道的另一端相连接，所述水浴喷射箱反应液再生装置包括依次管道连接的工业水槽（9）、石灰反应器（7）、再生反应器（6）和循环槽（8）、所述工业水槽（9）还与循环槽（8）相连接，所述循环槽（8）还连接有纯碱储斗（81），且循环槽（8）连接到水浴喷射箱（2），所述石灰反应器（7）连接有生石灰储斗（71），所述再生反应器（6）也与水浴喷射箱（2）相连接，所述石灰反应器（7）、再生反应器（6）之间还安装有再生反应热量交换装置（5）。
2.根据权利要求1所述的一种多功能烟气处理设备，其特征在于：所述“众”字形除雾器（3）包括倒“V”型除雾钢条（31）、反应箱体（33）和除雾条固定框（32），所述除雾条固定框（32）固定在反应箱体（33）的中部，多排倒“V”型除雾钢条（31）均匀安装在除雾条固定框（32）内，所述反应箱体（33）的气体出口端成喇叭状收口。
3.根据权利要求1所述的一种多功能烟气处理设备，其特征在于：所述冲击式除雾器（4）包括弹性除雾纤维（41）、钢丝固定网（42）、除雾器箱体（43）、液体收集器（44）和引风机（46），所述引风机（46）通过第二管道（45）与除雾器箱体（43）相连接，所述钢丝固定网（42）固定在除雾器箱体（43）的内壁，所述弹性除雾纤维（41）固定在钢丝固定网（42）上，所述液体收集器（44）连接在除雾器箱体（43）的出口处的下端，所述除雾器箱体（43）的出口处的上端与竖向管道相连接。
4.根据权利要求1所述的一种多功能烟气处理设备，其特征在于：所述再生反应热量交换装置（5）包括导热蛇管（51）、导热液导管（53）和循环泵（52），两组导热蛇管（51）分别安装在再生反应器（6）和石灰反应器（7）的四壁外部，且两组导热蛇管（51）的两端均通过导热液导管（53）相连通，所述循环泵（52）连接在导热液导管（53）中,所述导热蛇管（51）与再生反应器（6）、石灰反应器（7）之间还涂有导热胶泥。
5.根据权利要求1所述的一种多功能烟气处理设备，其特征在于：所述再生反应器（6）还连接有回转过滤装置（61），所述旋风除尘器（101）连接有粉尘收集箱（102），所述水浴喷射箱（2）的进气口端还连接有空气阀（201）。
一种多功能烟气处理设备
技术领域
[0001] 本发明涉及工业燃煤、燃炭、燃竹木屑锅炉的炉窑烟气处理设备，尤其涉及一种多功能烟气处理设备。
背景技术
[0002] 治理燃煤燃炭工业锅炉产生的煤烟型空气污染是一个覆盖全国的系统工程，其中锅炉烟气净化处理是一个重要的环节，目前各企业通常采用双碱法来进行烟气处理，但是现有各类双碱法烟气处理技术的不足有：设备体积庞大，安装操作不便；对烟气脱硝的功能不明确；反应液槽中的固体残渣堆积过快；蒸汽加热烟气消耗过多能量；气体水浴过程的效率不高；除雾器效率不高。
发明内容
[0003] 为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种多功能烟气处理设备，该设备能在提高烟气净化效率的同时减少设备投入和维护成本，降低材料和能源消耗。
[0004] 为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
[0005] 一种多功能烟气处理设备，包括通过外部管道依次相连的旋风除尘器、水浴喷射箱和除雾装置，所述水浴喷射箱还连接有水浴箱反应液再生装置，还包括烟气热交换器、所述烟气热交换器包括导热金属管、送气管道、减速接头和烟囱，所述送气管道包括连接在旋风除尘器和水浴喷射箱之间的横向管道和一端连接烟囱的竖向管道，所述竖向管道贯穿横向管道，将横向管道封闭，多根导热金属管贯穿竖向管道位于横向管道内的部分，连通横向管道，所述减速接头安装在横向管道和竖向管道的交叉处，所述除雾装置依次包括 “众”字形除雾器和冲击式除雾器，所述冲击式除雾器与竖向管道的另一端相连接。
[0006] 作为优选方案：所述水浴喷射箱包括安装在水浴箱体内部的三层抑制板和第一管道，所述第一管道位于水浴箱体中央，且第一管道贯穿三层抑制板，所述抑制板上均匀分布多个通孔。
[0007] 作为优选方案：所述“众”字形除雾器包括倒“V”型除雾钢条、反应箱体和除雾条固定框，所述除雾条固定框固定在反应箱体的中部，多排倒“V”型除雾钢条均匀安装在除雾条固定框内，所述反应箱体的气体出口端成喇叭状收口。
[0008] 作为优选方案：所述冲击式除雾器包括弹性除雾纤维、钢丝固定网、除雾器箱体、液体收集器和引风机，所述引风机通过第二管道与除雾器箱体相连接，所述钢丝固定网固定在除雾器箱体的内壁，所述弹性除雾纤维固定在钢丝固定网上，所述液体收集器连接在除雾器箱体的出口处的下端，所述除雾器箱体的出口处的上端与竖向管道相连接。
[0009] 作为优选方案：所述水浴箱反应液再生装置包括依次管道连接的工业水槽、石灰反应器、再生反应器和循环槽、所述工业水槽还与循环槽相连接，所述循环槽还连接有纯碱储斗，且循环槽连接到水浴喷射箱，所述石灰反应器连接有生石灰储斗，所述再生反应器也与水浴喷射箱相连接，所述石灰反应器、再生反应器之间还安装有再生反应热量交换装置。
[0010] 作为优选方案：所述再生反应热量交换装置包括导热蛇管、导热液导管和循环泵，两组导热蛇管分别安装在再生反应器和石灰反应器的四壁外部，且两组导热蛇管的两端均通过导热液导管相连通，所述循环泵连接在导热液导管中，所述导热蛇管与再生反应器、石灰反应器之间还涂有导热胶泥。
[0011] 作为优选方案：所述再生反应器还连接有回转过滤装置，所述旋风除尘器连接有粉尘收集箱，所述水浴喷射箱的进气口端还连接有空气阀。
[0012] 本发明的目的是通过如下措施来达到工业烟气的除尘脱硫脱硝处理的：高温烟气接入旋风除尘器进行初步除尘，然后通过烟气热交换器进一步冷却。之后烟气混合空气使一氧化氮氧化为二氧化氮。在水浴喷射箱中采用多孔抑制板及压力喷射系统对气体进行深度除尘和脱硫脱硝，该工艺采用钠碱液为反应液，钙碱液作为再生液。气体最后经过由 “众”字形除雾器和冲击式除雾器组成的二级除雾系统，最后通过烟气热交换器加热后排放。反应液的再生需要50℃左右的温度，为节约能源，特发明并设置了再生反应热量交换装置，该装置可将石灰反应产生的热量定量转移到再生反应器中，以达到温度控制的目的。
[0013] 烟气处理的工艺流程为：烟气接入 → 与空气混合降温及机械除尘 → 二级水浴及喷射 → 二级除雾→ 加温 → 达标气体排放。本发明的除尘率95%以上，脱硫效率95%以上，脱硝效率60%左右，排气温度80℃左右。
[0014] 本发明相比现有的工业烟气净化技术有如下优势：
[0015] 1、设计新颖独立，设备可一体化组合或扩容，灵活性大，占地小，操作方便，投资和运行费用较低。2、初步干式机械除尘可以为水浴喷射系统分担除尘任务，相对于湿法除尘工艺可以减轻残渣脱水的工作量。3、烟气热交换器可利用净化前的高温烟气对净化后的气体进行加温，在不使用额外能源的情况下使排放烟气的温度达标。4、利用空气中的氧气对NO进行氧化，避免了催化剂的使用，降低了成本。5、双碱法脱硫脱硝效率高，相对于钠碱法其运行成本低，相比石灰石-石膏法不易使设备结垢。6、新型的多孔抑制板水浴装置和压力喷射可以使反应更为充分，有害气体的吸收率更高。7、新型“众”字形除雾器和新型冲击式除雾器可提高除雾效率，使得排出的气体干燥并减少反应液流失。8、再生反应热量交换系统使用既有热源进行再生反应槽的加热，节约了能量。9、整体工艺流程安全可靠，无需液氨等危险品。
附图说明
[0016] 图1为本发明的结构示意图。
[0017] 图2为本发明的烟气热交换器的结构示意图。
[0018] 图3为本发明的水浴喷射箱的结构示意图。
[0019] 图4为本发明的“众”字形除雾器的结构示意图。
[0020] 图5为本发明的冲击式除雾器的结构示意图。
[0021] 图6为本发明的再生反应热量交换装置的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
[0023] 如图1和图2所示的一种多功能烟气处理设备，包括通过外部管道依次相连的旋风除尘器101、水浴喷射箱2和除雾装置，所述水浴喷射箱2还连接有水浴箱反应液再生装置，还包括烟气热交换器1、所述烟气热交换器1包括导热金属管11、送气管道12、减速接头13和烟囱14，所述送气管道12包括连接在旋风除尘器101和水浴喷射箱2之间的横向管道和一端连接烟囱14的竖向管道，所述竖向管道贯穿横向管道，将横向管道封闭，多根导热金属管11贯穿竖向管道位于横向管道内的部分，连通横向管道，所述减速接头13安装在横向管道和竖向管道的交叉处，多根导热金属管11为耐腐蚀的金属管，且平行间隔设置，所述导热金属管11的管体内部通高温烟气，导热金属管11的管体外部通过净化后的气体；所述除雾装置依次包括 “众”字形除雾器3和冲击式除雾器4，所述冲击式除雾器4与竖向管道的另一端相连接。
[0024] 如图3所示，所述水浴喷射箱2包括安装在水浴箱体23内部的三层抑制板21和第一管道22，所述第一管道22位于水浴箱体23中央，且第一管道22贯穿三层抑制板21，所述抑制板21上均匀分布多个四角星形的通孔24。所述水浴喷射箱2的外部还设有冷却装置25，所述冷却装置25将水浴喷射箱2内的液体冷却后经管道后通过高压喷射再送回水浴喷射箱2内。
[0025] 如图4所示，所述“众”字形除雾器3包括倒“V”型除雾钢条31、反应箱体33和除雾条固定框32，所述除雾条固定框32固定在反应箱体33的中部，多排倒“V”型除雾钢条31均匀安装在除雾条固定框32内，所述反应箱体33的气体出口端成喇叭状收口。
[0026] 如图5所示，所述冲击式除雾器4包括弹性除雾纤维41、钢丝固定网42、除雾器箱体43、液体收集器44和引风机46，所述引风机46通过第二管道45与除雾器箱体43相连接，所述钢丝固定网42固定在除雾器箱体43的内壁，所述弹性除雾纤维41固定在钢丝固定网42上，所述液体收集器44连接在除雾器箱体43的出口处的下端，所述除雾器箱体43的出口处的上端与竖向管道相连接。
[0027] 所述水浴箱反应液再生装置包括依次管道连接的工业水槽9、石灰反应器7、再生反应器6和循环槽8、所述工业水槽9还与循环槽8相连接，所述循环槽8还连接有纯碱储斗81，且循环槽8连接到水浴喷射箱2，所述石灰反应器7连接有生石灰储斗71，所述再生反应器6也与水浴喷射箱2相连接，所述石灰反应器7、再生反应器6之间还安装有再生反应热量交换装置5。
[0028] 如图6所示，所述再生反应热量交换装置5包括导热蛇管51、导热液导管53和循环泵52，两组导热蛇管51分别安装在再生反应器6和石灰反应器7的四壁外部，且两组导热蛇管51的两端均通过导热液导管53相连通，所述循环泵52连接在导热液导管53中,所述导热蛇管51与再生反应器6、石灰反应器7之间还涂有导热胶泥，再生反应热量交换装置5，利用循环泵52驱动导热液，使之在再生反应器和石灰反应器之间循环流动。
[0029] 所述再生反应器6还连接有回转过滤装置61，所述旋风除尘器101连接有粉尘收集箱102，所述水浴喷射箱2的进气口端还连接有空气阀201。
[0030] 本发明设备的工作过程如下：高温气体在进入旋风除尘器高速旋转，粉尘在离心作用下接触容器壁并下落到粉尘收集箱。随后烟气被导入烟气热交换器，在此处与净化后的干冷气体进行热交换。在之后的管道中，氮氧化物中的重要成分一氧化氮与空气中的氧气发生反应，生成二氧化氮。因二氧化氮和二氧化硫都具有腐蚀性，容器和管道都需使用耐腐蚀材料。脱硫脱硝技术采用双碱法工艺，烟气经冷却后进入水浴喷射箱，经水浴和喷射与钠碱反应液充分接触并发生反应。
[0031] 其中脱硫的化学反应如下：
[0032] SO2 + 2NaOH +H2O → Na2SO3 + 2H2O
[0033] Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3
[0034] NaHSO3 + NaOH →Na2SO3 + H2O
[0035] 副反应如下
[0036] 2Na2SO3 + O2 → 2NaSO4
[0037] 2NaHSO3 + O2 → 2NaHSO4
[0038] 脱硝的化学反应如下
[0039] 2NO + O2 → 2NO2
[0040] NO + NO2 + 2NaOH → 2NaNO2 + H2O
[0041] 副反应如下
[0042] 4Na2SO3 +2NO2 → 4Na2SO4 + N2↑ 。
[0043] 由于水浴和压力喷射过程中产生大量水雾，因此排放前的除雾工作变得更为重要。为使气体充分干燥，本发明设置二级除雾系统，即首先通过新型的“众”字形除雾器，再经过新型的冲击式除雾器进行进一步除雾。经过各净化处理步骤之后，干燥气体进入烟气热交换器，被刚出炉的高温烟气所加热，之后气体的成分和温度都达到排放标准，从烟囱排放。钠碱反应液中的有效成分经过一定的消耗后需被泵入再生反应器，由氢氧化钙溶液再生氢氧化钠，上清液导入循环槽以备使用，沉淀分离后脱水变为残渣。双碱法工艺中所使用氢氧化钠价格较高，而由生石灰制备的氢氧化钙价格较低，该再生工艺可大幅降低运行成本。再生反应的最佳温度为50℃，本发明使用新型的再生反应热交换装置将石灰反应的热量转移到再生反应槽中，以此控制再生反应的温度，同时避免了消耗额外的能量。
[0044] 反应液再生的化学反应如下：
[0045] CaO + H2O → Ca(OH) 2
[0046] Ca(OH)2 + Na2SO3 + 1/2H2O → 2 NaOH + CaSO3·1/2H2O
[0047] Ca(OH)2 + 2NaHSO3→ Na2SO3+ CaSO3·1/2 H2O + 3/2H2O 。
