从废气中脱除气态污染物的方法和装置制造方法及图纸

一种从废气中脱除气态污染物的方法，其中气态污染物和细粒反应试剂在流化床反应器（２）中反应形成固体，其特征在于：废气从下部优选通过中心供气管（２０）导入反应器（２）的混合室（２１），供气管（２０）至少部分被通过供应流化气流化的反应试剂的固定环形流化床（２２）环绕，调节废气和用于环形流化床（２２）的流化气的气体速度，使供气管（２０）中的颗粒弗鲁德数是１－１００，环形流化床（２２）中的颗粒弗鲁德数是０．０２－２，混合室（２１）中的颗粒弗鲁德数是０．３－３０。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从废气中脱除气态污染物的方法，其中气态污染物和细粒反应试剂在流化床反应器中反应形成固体，本专利技术还涉及相应的装置。
技术介绍
这些方法和装置适用于例如从燃烧装置如发电厂、废物和特殊废物焚烧装置或其它产热工艺如在电解池中生产铝产生的气流中脱除酸性气体如SO2、HF和HCl。为此目的，开发了多种不同的湿、干和半干方法多管，其中酸性组分的脱除是通过添加碱性试剂进行的。在干法情况下，使用夹带床和流化床方法，特别是使用循环文丘里型流化床的方法。与固定流化床相比，因为流化度高，所以循环流化床具有更好的传质和传热条件，并且可以集成悬浮换热器，但是其固体停留时间受到限制。特别是在废气量有波动的情况下，这将导致控制操作产生问题。其不利之处还在于压力损失大，在某些情况下，反应试剂的利用率低。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是改善干法废气清洗时的传质和传热条件和反应试剂的转化率。根据本专利技术，用上述方法可以达到该目的，其中废气从下部通过优选中心排列的供气管(中心管)导入反应器的混合室，中心管至少部分被反应试剂的固定环形流化床所环绕，该床通过供应流化气来流化，调节废气和用于环形流化床的流化气的气体速度，使中心管中的颗粒弗鲁德(Partic1e-Froude)数是1-100，环形流化床中的颗粒弗鲁德数是0.02-2，混合室中的颗粒弗鲁德数是0.3-30。在用本专利技术的方法清洗废气的情况下，固定流化床的优点如充分长的反应试剂停留时间与循环流化床的优点如良好的传质和传热能够令人惊奇地相互组合，同时又避免了这两种系统的缺点。当经过中心管的上部区域时，废气将反应试剂从称为环形流化床的环形固定流化床带入混合室，由于反应试剂和废气之间的滑移速度很大，所以形成强烈混合的悬浮体，在两相之间得到最佳的反应条件。通过相应地调节环形流化床中的床层高度及废气和流化气的气体速度，中心管的开孔区域上方的悬浮体的反应试剂负载量(固体负载量)可以在很宽范围内变化，使得第一种气体在中心管的开孔区域和混合室的上部出口之间的压力损失为1-100mbar。在混合室中是高固体负载量的悬浮体的情况下，大部分反应试剂和/或反应过程中形成的固体从悬浮体中分离后落回环形流化床。这种再循环称为内部固体再循环，在这种内部循环中循环的固体/反应试剂质量流量通常比从外部供给反应器的反应试剂量大得多。这种(较少)量的未沉淀固体或反应试剂与废气一起排出混合室。通过选择环形流化床的高度和(横截)面积，将其调节至所需的反应，可以使固体和反应试剂在反应器中的停留时间在很宽的界限中变化。一方面由于高固体负载量，另一方面由于良好的反应条件，所以在中心管的开孔区域上方可以得到反应试剂的消耗量几乎是化学计量的优异条件。与气流一起带出反应器的固体和反应试剂量完全或至少部分再循环到反应器，这种再循环有利供给固定流化床。除了良好的能量利用外，本专利技术的方法的另一优点是用几乎是化学计量消耗量的反应试剂就可以在清洗气体中达到非常低的污染物浓度，并且可以快速、简易、可靠地调节该方法，使其符合要求。为了保证混合室中特别有效的传质和反应器中充分的停留时间，优选调节废气和用于流化床的流化气的气体速度，使中心管中的无量纲的颗粒弗鲁德数(Frp)是20-90，环形流化床中的颗粒弗鲁德数(Frp)是0.2-2和/或混合室中的颗粒弗鲁德数(Frp)是3-15。颗粒弗鲁德数都用下面的公式定义 Frp=u(ρs-ρf)ρf*dp*g]]>其中u＝废气流的有效速度，m/sρs＝固体颗粒(反应试剂)的密度，kg/m3ρf＝流化气的有效密度，kg/m3dp＝在反应器操作过程中反应器藏量的颗粒(或者形成的颗粒)的平均直径，mg＝重力常数，m/s2。使用该公式时应当注意dp表示的不是所用材料的平均直径(d50)，而是在反应器操作过程中形成的反应器藏量的颗粒平均直径，它与所用材料(一次粒子)的平均直径在两个方向上都有很大的不同。即使使用平均直径例如为3-10μm的非常细微研磨的材料，在热处理过程中也会形成例如平均直径为20-30μm的颗粒(二次粒子)。另一方面，一些一次粒子在反应器中的热处理过程中会分解。根据本专利技术的开发过程，提出调节反应试剂在反应器中的床层高度，使环形流化床例如至少在中心管的上部开孔端向上延伸几厘米，从而使反应试剂能够恒定地导入废气，并被气流带入位于中心管的开孔区域上方的混合室。用这种方法可以在中心管的开孔区域上方得到具有特别高的固体/反应试剂负载量的悬浮体。本专利技术的方法特别适用于清洗含二氧化硫、氟化氢和/或氯化氢的废气，作为反应试剂，特别提供有氧化铝、碳酸钠和/或钙化合物如熟石灰或生石灰。所供应的反应试剂至少大部分的粒度优选小于100μm。根据本专利技术的另一方面，为了得到清楚定义的反应条件，废气在供给反应器之前可以进行除尘。根据本专利技术的方法，固体和在废气与循环反应试剂反应过程中可能形成的反应试剂在反应器中反应后部分和废气流一起排出反应器，并供给至少一个分离器。所述分离器中分离的固体和反应试剂全部或部分再循环到反应器的环形流化床和/或混合室或者排出一部分。在特别是包括粗分离器如旋风分离器或百叶窗式分离器和下游细分离器如静电过滤器或袋式过滤器的分离器中，和流经中心管的气流一起排出的固体(反应产品)和夹带的反应试剂分离后至少部分通过固体返回管道再循环到反应器的环形流化床。这种灵活的固体再循环的最大优点是可以具体调节反应器混合室附近悬浮体的固体/反应试剂负载量，使其符合工艺要求，甚至可以根据需要在操作过程中进行变化。根据本专利技术，固体的再循环量最高可以是反应试剂新加入量的10倍。为了调节再循环量，对于本专利技术来说非常有用的是测量中心管和通向分离器的反应器排放管之间混合室上方的压力损失，根据这种压差通过改变固体/反应试剂再循环量控制再循环量。为此目的，用测量元件测量压力损失，并提供给控制器，通过改变提供的再循环量将压力损失调节到预定的希望值。为此目的而得以证实的特别有利的是，流化中间体容器具有下游计量部件，如变速星状送料器或滚筒式旋转阀，不需要再循环的固体或反应试剂量例如可以通过溢流排放后供给其它用途的工艺。用这种简单方法进行的再循环有助于使反应器中保持恒定的工艺条件和/或延长固体/反应试剂在反应器中的平均停留时间。根据本专利技术，反应试剂的供应量取决于清洗后的废气中污染物的浓度。例如用通向排放烟囱的废气管道中的测量元件测量浓度，将得到的测量值提供给控制器，控制器随后控制反应试剂的供应量，以在清洗后的废气中得到所需的污染物浓度。作为流化环形流化床的气体，优选将空气供给反应器，当然，可以用本领域普通技术人员已知的所有其它气体或气体混合物实现该目的。用清洗后的废气或混合清洗后的废气作为流化气也是有利的。将气体导入环形流化床，从而提高气体速度，导致反应试剂高度升高，从而使导入混合室的反应试剂量增加，这是因为流经中心管的废气夹带更多的反应试剂。利用该增加的特定的反应试剂量，可以消除污染物峰值或者改善清洁气体价值。根据本专利技术，清洗后的废气的再循环比例取决于清洗后的废气中污染物的浓度，具体来说，通常是供给反应器的废气量的5-10％。为了调节最佳工艺温度，还提出根据反应器中的温度和/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·施特勒德，S·斯内德，K·哈塞尔万德，
申请(专利权)人：奥托昆普技术公司，
类型：发明
国别省市：