本发明属于烟气净化技术领域，涉及一种烟气净化吸收塔及其处理方法和用途。
背景技术：
随着工业的快速发展，高污染企业生产运行过程中排放的废弃物对环境的影响越来越明显，国家对环保越发重视，因此其要求也越来越严格。环境污染中烟气的主要成分为主要有so2、nox、粉尘和重金属等，它们在大气中的含量已经远远超过人类对生存环境的要求，因此烟气处理工艺主要包括除尘和脱硫脱硝。
近年来，我国对工业烟气排放标准逐渐提高，成套的烟气净化工艺有些已经成熟并实现应用，有些仍处于研发试验阶段。虽然近年来各种污染治理手段开始在相应企业中发挥作用，但是应用范围较窄，效果并不理想，环保研发仍然任重道远，研究设计人员正在通过借鉴其他行业的烟气治理技术或引进国外先进技术进行尝试。
现有较为成熟的烟气净化吸收塔可分为两大类，分别是一体式脱硫脱硝吸收塔和两段式脱硫脱硝吸收塔。其中，两段式脱硫脱硝塔在净化处理高硫低氮烟气时，可较好地避免硫的存在对脱硫脱硝造成的不良影响，因此适合应用于钢铁烧结、球团烟气脱硫脱硝工艺中；而焦炉烟气的高氮低硫特性使其更适合应用于一体式脱硫脱硝塔，然而硫的存在仍会对直接一体式脱硫脱硝塔的脱硝能力带来较大的负面影响。烟气特性除了含氮含硫含尘外，还可能含有硫化氢、焦油、重金属和vocs等组分，不同的行业和运行状况造成烟气成分复杂多变，含量变化范围波动大，以上都是烟气吸收塔结构设计时要加以考虑的因素。
cn106693603a公开了一种活性炭法烟气净化装置，所述装置包括活性炭吸附塔，烟气从塔体同侧进出，底部进气，上部出气，中间为活性炭床层，且活性炭床层部分包括3部分(上、下部分和中间过渡区)，中间过渡区设置活性炭通道，连通上下活性炭腔室，在中间通过辊式给料器分隔为上下部分，实现烟气两次穿过活性炭层，完成烟气的脱硫脱硝，但该装置内部结构复杂，难以确保运行过程稳定性，同时烟气的净化效果直接受反应器内部结构的影响。
cn107185404a公开了一种烟气净化用吸收塔，包括竖直地设置于吸收塔内部的两个多孔隔板，将吸收塔内部分隔为相邻的第一区、第二区和第三区；所述第一区内设置烟气分隔板，塔体的上部和下部分别设有出气口和进气口，第一多孔隔板上贴有烟气挡板，第二区填充活性炭，第三区设置喷氨格栅，通过设置烟气分隔板和烟气挡板，提高了烟气的吸附和净化效率，但该吸附塔内部结构设置较为单一，不能调整，对烟气的适应性较弱，对很多成分复杂的烟气的处理结果并不理想。
因此，设计出结构更加完善，对烟气的适应性更强的烟气净化装置是亟待研究人员解决的问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种烟气净化吸收塔及其处理方法和用途。本发明所述吸收塔的内部结构可以根据烟气的特性进行调整，以此提高吸收塔对烟气的适应性，实现不同种类烟气的高效净化，使工艺设计和工业生产更加高效便捷。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种烟气净化吸收塔，所述吸收塔包括塔体、进气口、出气口、喷氨组件和支撑板；其中，所述进气口设置在塔体一侧的下部，所述出气口设置在塔体的上部，所述进气口和出气口同侧和/或异侧设置，所述支撑板包括第一支撑板和第二支撑板，将塔体内部纵向分隔为相邻的第一烟道区、吸附区和第二烟道区，所述进气口与第一烟道区相连，所述喷氨组件设置在第一烟道区和/或第二烟道区内，所述吸附区内装填吸附剂。
本发明中，所述吸收塔的内部结构可进行调整，其中进气口和出气口的设置可根据烟气性质和处理目标进行选择，根据烟气进出口的设置，支撑板的种类和喷氨组件的位置也会相应改变，以改善烟气在塔体内部的流动状况，提高烟气净化吸收的效果。
本发明中，吸附剂从吸收塔的顶部进入，填充到吸附区内，构成吸附剂层，随着烟气的处理，吸附剂会逐渐失活，需要不断进行更新，利用吸附剂自身的重力，吸附剂以一定的速率缓慢从吸收塔的底部离开，其移动速率由烟气的处理量以及吸附剂的加入量综合决定。
本发明中，进气口与第一烟道区相连的叙述只是为了更好地对吸附塔的连接关系进行描述，不是为了限制进气口的位置，因为第一烟道区也只是方便区分吸附塔内部结构而用的名称，不是对其位置的限制。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述喷氨组件为喷氨格栅；
优选地，所述第一支撑板和第二支撑板平行设置。
优选地，所述第一支撑板和第二支撑板为多孔板。
优选地，所述第一支撑板和第二支撑板的开孔率独立为30％～50％，例如30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％或50％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为35％～45％。
本发明中，在确保支撑板强度和吸附剂不外溢的前提下，支撑板的开孔率应尽可能大，同时可根据计算机模拟烟气流场均匀性的结果来调整开孔率分布，在气流场密集的区域适当减小开孔率，使得烟气更多的流向阻力较大的区域，以此增加反应器内部流场整体的均匀性，提高净化吸收效果。
优选地，所述第二支撑板为非多孔板。
优选地，所述吸附剂包括活性炭、活性焦或钒钛主体催化剂中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：活性炭和活性焦的组合，活性焦和钒钛主体催化剂的组合，活性炭、活性焦和钒钛主体催化剂的组合等。
优选地，所述吸附剂的形状为颗粒状和/或圆柱状。
本发明中，不同种类的吸附剂的形状可以不同，同一种类的不同吸附剂个体的形状也可以不同。
作为本发明优选的技术方案，当吸收塔包括与进气口设于同侧的出气口时，所述吸收塔还包括挡板，所述挡板设置在第一烟道区内。
本发明中，根据进气口和出气口相对位置的不同，尤其是存在与进气口设于同侧的出气口时，为了改变烟气的流通途径，防止烟气不经吸附区直接从出气口离开，吸附塔内还会设置挡板来提高烟气的净化效果。
优选地，所述挡板包括水平挡板和垂直挡板，所述水平挡板设置在进气口上部，所述垂直挡板沿第一支撑板设置，所述水平挡板的一侧与垂直挡板的下边缘相连，另一侧与塔体内壁相连。
本发明中，挡板设置为可拆装式，可以通过卡槽等部件安装于塔体内，根据实际监测烟气特性参数实时改变塔体内部结构，调节烟气在吸附剂层的流动方式。
优选地，所述水平挡板与进气口底部的距离为1m～5m，例如1m、1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m、4m、4.5m或5m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2m～4m。
本发明中，进气口的高度由待处理的烟气量来决定，保证进入吸附塔吸附剂层内部时烟气的流速在0.4m/s以下，流速太快，烟气与喷氨组件喷出的氨气不能很好地混合，也会对吸附剂造成冲击，影响吸附剂的吸附效果。
优选地，所述垂直挡板的高度为2m～4m，例如2m、2.2m、2.5m、2.7m、3m、3.2m、3.5m、3.8m或4m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2.5m～3.5m。
本发明中，垂直挡板的高度要适当大于吸附剂层的厚度，使所有烟气都需要穿过吸附剂层，以提高烟气的净化率。
作为本发明优选的技术方案，所述进气口和出气口异侧设置时，所述第一支撑板和第二支撑板均为多孔板，所述喷氨组件设置在第一烟道区内。此时，塔体内部不设置挡板，烟气整体的一次性从吸附剂一侧穿过到达另一侧，而由于吸附剂自上而下移动，因此在此过程中，烟气与吸附剂层之间的流动方式主要为错流。
优选地，所述喷氨组件设置在第一烟道区的进气口处，垂直于烟气流动方向均匀布置，如此设置有利于烟气与氨气的混合，从而有利于烟气脱硝的进行。
作为本发明优选的技术方案，所述进气口和出气口同侧设置时，所述第一支撑板和第二支撑板均为多孔板，所述挡板包括水平挡板和垂直挡板，所述挡板位于进气口上方，所述喷氨组件设置在第二烟道区内，所述喷氨组件的高度低于垂直挡板的上边缘。此时，烟气两次穿过吸附剂层，在此过程中也有部分烟气在吸附剂层内自下而上移动，因此，烟气与吸附剂层之间的流动方式为部分错流部分逆流。
优选地，所述进气口和出气口同侧设置时，所述第一支撑板为多孔板，所述第二支撑板为非多孔板，所述挡板包括水平挡板和垂直挡板，所述挡板位于进气口上方，所述喷氨组件设置在第一烟道区内。
优选地，所述喷氨组件设置在第一烟道区的进气口处，垂直于烟气流动方向均匀布置。此时，由于第二支撑板为非多孔板，烟气不可能进入到第二烟道区，故此时第二烟道区不存在，第二支撑板与吸收塔的内壁相贴，烟气主要在吸附剂层内自下而上移动，因此，烟气与吸附剂层之间的流动方式主要为逆流。
作为本发明优选的技术方案，所述出气口同时设置于塔体上部两侧时，所述第一支撑板和第二支撑板均为多孔板，所述挡板包括水平挡板和垂直挡板，所述挡板位于进气口上方，所述喷氨组件包括第一喷氨组件和第二喷氨组件，所述第一喷氨组件设置在第一烟道区内，所述第二喷氨组件设置在第二烟道区内，其高度低于垂直挡板的上边缘。
优选地，所述第一喷氨组件设置在第一烟道区的进气口处，垂直于烟气流动方向均匀布置。
优选地，所述两侧出气口均设有阀门，所述阀门独立控制。
此时，由于塔体上部两侧出气口可以单独控制开闭，当只有一侧的出气口打开时，烟气流动情况分别与上述一种情况相同；当两侧出气口同时打开时，可以根据烟气特性参数实时改变塔体的内部结构，烟气在吸附剂层的流动方式也会相应改变。
作为本发明优选的技术方案，所述吸收塔的塔体为长方体。
优选地，所述塔体的长度为2m～10m，例如2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m或10m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，宽度为3m～6m，例如3m、3.5m、4m、4.5m、5m、5.5m或6m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，高度为8m～30m，例如8m、10m、12m、15m、18m、20m、24m、27m或30m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种采用上述吸收塔的烟气净化处理方法，所述方法为：待处理烟气从进气口进入吸收塔，同时从喷氨组件通入氨气，在吸收塔内经过吸附剂吸收后，从出气口排出。
作为本发明优选的技术方案，所述待处理烟气包括so2、nox和粉尘。
优选地，所述待处理烟气的流速为10m/s～25m/s，例如10m/s、12m/s、15m/s、18m/s、20m/s、22m/s或25m/s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为15m/s～20m/s。
优选地，所述氨气的流速为10m/s～20m/s，例如10m/s、12m/s、14m/s、16m/s、18m/s或20m/s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10m/s～15m/s。
第三方面，本发明提供了上述吸收塔的用途，所述吸收塔用于焦炉烟气净化装置、烧结烟气处理装置、玻璃炉窑烟气处理装置或垃圾焚烧站废气处理装置中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：焦炉烟气净化装置和烧结烟气处理装置的组合，玻璃炉窑烟气处理装置和垃圾焚烧站废气处理装置的组合，焦炉烟气净化装置、烧结烟气处理装置和玻璃炉窑烟气处理装置的组合，焦炉烟气净化装置、烧结烟气处理装置、玻璃炉窑烟气处理装置和垃圾焚烧站废气处理装置的组合等。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
(1)本发明可根据烟气的流动特征设计烟气进出口的位置，支撑板的类型和挡板的位置，可控性强，改变烟气在吸附塔内部的流动方式，改善塔体内部流场不均匀性；
(2)本发明结合烟气性质调整烟气流动方式，保证烟气在吸附剂内部具有合理的停留时间，提高塔体运行状况的灵活可控性以及对烟气成分的适应性，更加便捷高效的实现烟气的净化过程，最终烟气中so2的脱除率达到98％以上，nox的脱除率达到80％以上。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的烟气净化吸收塔的结构示意图；
图2是本发明实施例2提供的烟气净化吸收塔的结构示意图；
图3是本发明实施例3提供的烟气净化吸收塔的结构示意图；
图4是本发明实施例4提供的烟气净化吸收塔的结构示意图；
其中，1-进气口，2-出气口，21-第一出气口，22-第二出气口，3-喷氨组件，31-第一喷氨组件，32-第二喷氨组件，4-支撑板，41-第一支撑板，42-第二支撑板，5-挡板，51-水平挡板，52-垂直挡板。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种烟气净化吸收塔及其处理方法，所述吸收塔包括塔体、进气口1、出气口2、喷氨组件3和支撑板4；其中，所述进气口1设置在塔体一侧的下部，所述出气口2设置在塔体的上部，所述进气口1和出气口2同侧和/或异侧设置，所述支撑板4包括第一支撑板41和第二支撑板42，将塔体内部纵向分隔为相邻的第一烟道区、吸附区和第二烟道区，所述进气口1与第一烟道区相连，所述喷氨组件3设置在第一烟道区和/或第二烟道区内，所述吸附区内装填吸附剂。
所述吸收塔的处理方法为：待处理烟气从进气口1进入吸收塔，同时从喷氨组件3通入氨气，在吸收塔内经过吸附剂吸收后，从出气口2排出。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种烟气净化吸收塔及其处理方法，所述吸收塔的结构示意图如图1所示，包括塔体、进气口1、出气口2、喷氨格栅3和支撑板4；其中，所述进气口1设置在塔体一侧的下部，所述出气口2设置在塔体的上部，所述进气口1和出气口2异侧设置，所述支撑板4包括第一支撑板41和第二支撑板42，将塔体内部纵向分隔为相邻的第一烟道区、吸附区和第二烟道区，所述进气口1与第一烟道区相连，所述喷氨格栅3设置在第一烟道区的进气口1处，垂直于烟气流动方向均匀布置，所述吸附区内装填颗粒状活性炭吸附剂。
所述吸收塔的塔体为长2m、宽4m、高8m的长方体，其中，中间的吸附区宽2m，两侧的第一烟道区和第二烟道区的宽度均为1m。
所述第一支撑板41和第二支撑板42均为多孔板，开孔率均为30％。
利用所述吸收塔对垃圾焚烧站烟气进行净化吸收处理的方法为：
含有so2(含量在500mg/m3以下)和nox的待处理烟气从进气口1进入吸收塔，烟气的流速为12m/s，同时从喷氨格栅3通入氨气，氨气的流速为10m/s，在吸收塔内经过活性炭吸附剂吸收后，从出气口2排出。
本实施例中，烟气的处理量可达6000nm3/h，烟气处理后so2脱除率达到98.2％，nox脱除率达到80.6％，达到国家规定的工业污染物排放标准。
实施例2：
本实施例提供了一种烟气净化吸收塔及其处理方法，所述吸收塔的结构示意图如图2所示，包括塔体、进气口1、出气口2、喷氨格栅3和支撑板4；其中，所述进气口1设置在塔体一侧的下部，所述出气口2设置在塔体的上部，所述进气口1和出气口2同侧设置，所述支撑板4包括第一支撑板41和第二支撑板42，将塔体内部纵向分隔为相邻的第一烟道区、吸附区和第二烟道区，所述进气口1与第一烟道区相连，所述喷氨格栅3设置在第二烟道区内，所述吸附区内装填圆柱状活性焦吸附剂。
所述吸收塔的塔体为长4m、宽4m、高16m的长方体，其中，中间的吸附区宽2m，两侧的第一烟道区和第二烟道区的宽度均为1m。
所述第一支撑板41和第二支撑板42均为多孔板，开孔率均为35％。
所述吸收塔还包括挡板5，所述挡板5设置在第一烟道区内；所述挡板5包括水平挡板51和垂直挡板52，所述水平挡板51设置在进气口1上部，与进气口1底部的距离为3m，所述垂直挡板52沿第一支撑板41设置，其上边缘与下边缘的距离为4m，所述水平挡板51的一侧与垂直挡板52的下边缘相连，另一侧与塔体内壁相连，所述喷氨格栅3的高度低于垂直挡板52的上边缘。
利用所述吸收塔对玻璃炉窑烟气进行净化吸收处理的方法为：
含有so2(含量在2000mg/m3以下)和nox的待处理烟气从进气口1进入吸收塔，烟气的流速为20m/s，同时从喷氨格栅3通入氨气，氨气的流速为16m/s，在吸收塔内经过活性焦吸附剂吸收后，从出气口2排出。
本实施例中，烟气的处理量可达25000nm3/h，烟气处理后so2脱除率达到98.8％，nox脱除率达到82.5％，达到国家规定的工业污染物排放标准。
实施例3：
本实施例提供了一种烟气净化吸收塔及其处理方法，所述吸收塔的结构示意图如图3所示，包括塔体、进气口1、出气口2、喷氨格栅3和支撑板4；其中，所述进气口1设置在塔体一侧的下部，所述出气口2设置在塔体的上部，所述进气口1和出气口2同侧设置，所述支撑板4包括第一支撑板41和第二支撑板42，将塔体内部纵向分隔为相邻的第一烟道区、吸附区和第二烟道区，所述进气口1与第一烟道区相连，所述喷氨格栅3设置在第一烟道区的进气口1处，垂直于烟气流动方向均匀布置，所述吸附区内装填颗粒状钒钛催化剂。
所述第一支撑板41为多孔板，开孔率均为40％，所述第二支撑板42为非多孔板，此时不存在第二烟道区。
所述吸收塔的塔体为长6m、宽3m、高10m的长方体，其中，中间的吸附区宽2m，第一烟道区宽度为1m。
所述吸收塔还包括挡板5，所述挡板5设置在第一烟道区内；所述挡板5包括水平挡板51和垂直挡板52，所述水平挡板51设置在进气口1上部，与进气口1底部的距离为2m，所述垂直挡板52沿第一支撑板41设置，其上边缘与下边缘的距离为2.5m，所述水平挡板51的一侧与垂直挡板52的下边缘相连，另一侧与塔体内壁相连。
利用所述吸收塔对焦炉烟气进行净化吸收处理的方法为：
含有so2(含量在2000mg/m3以下)和nox的待处理烟气从进气口1进入吸收塔，烟气的流速为18m/s，同时从喷氨格栅3通入氨气，氨气的流速为15m/s，在吸收塔内经过钒钛催化剂吸收后，从出气口2排出。
本实施例中，烟气的处理量可达24000nm3/h，烟气处理后so2脱除率达到98.5％，nox脱除率达到82.0％，达到国家规定的工业污染物排放标准。
实施例4：
本实施例提供了一种烟气净化吸收塔及其处理方法，所述吸收塔的结构示意图如图4所示，包括塔体、进气口1、出气口2、喷氨格栅3和支撑板4；其中，所述进气口1设置在塔体一侧的下部，所述出气口2包括第一出气口21和第二出气口22，分别设置在塔体的上部两侧，每个出口烟道上安装阀门单独控制；所述支撑板4包括第一支撑板41和第二支撑板42，将塔体内部纵向分隔为相邻的第一烟道区、吸附区和第二烟道区，所述进气口1与第一烟道区相连；所述喷氨格栅3包括第一喷氨格栅31和第二喷氨格栅32，所述第一喷氨格栅31设置在第一烟道区的进气口1处，垂直于烟气流动方向均匀布置，所述第二喷氨格栅32设置在第二烟道区内，其高度低于垂直挡板52的上边缘；所述吸附区内装填颗粒状吸附剂，包括活性炭和钒钛催化剂。
所述吸收塔的塔体为长7m、宽4m、高12m的长方体，其中，中间的吸附区宽2m，两侧的第一烟道区和第二烟道区的宽度均为1m。
所述第一支撑板41和第二支撑板42均为多孔板，开孔率均为50％。
所述吸收塔还包括挡板5，所述挡板5设置在第一烟道区内；所述挡板5包括水平挡板51和垂直挡板52，所述水平挡板51设置在进气口1上部，与进气口1底部的距离为4m，所述垂直挡板52沿第一支撑板41设置，其上边缘与下边缘的距离为3.5m，所述水平挡板51的一侧与垂直挡板52的下边缘相连，另一侧与塔体内壁相连。所述挡板设置为可拆装式，通过卡槽形状的碳钢焊件安装于塔体内。
利用所述吸收塔对烧结烟气进行净化吸收处理的方法为：
含有so2(含量在2000mg/m3以下)和nox的待处理烟气从进气口1进入吸收塔，烟气的流速为25m/s，同时从喷氨格栅3通入氨气，氨气的流速为20m/s，在吸收塔内经过活性炭和钒钛催化剂吸收后，从出气口2排出。
本实施例中，烟气的处理量可达34000nm3/h，烟气处理后so2脱除率达到99.2％，nox脱除率达到82.8％，达到国家规定的工业污染物排放标准。
本实施例所述吸收塔在运行过程中，根据烟气排放特性选择出气口2阀门的开闭、喷氨格栅3的喷氨量和挡板5布置与否，控制烟气合理的穿过吸收塔。如检测到烟气中so2排放量持续低于1000mg/m3，打开异侧的第二出气口22阀门，关闭同侧的第一出气口21阀门，第一烟道区不设置挡板5，氨气由第一喷氨格栅31喷入，使烟气一次穿过吸附区，实现脱硫脱硝净化过程；若检测到so2含量持续显著大于1000mg/m3时，关闭异侧的第二出气口22阀门，打开同侧的第一出气口21阀门，塔体内第一烟道区设置挡板5，氨气由第二喷氨格栅32喷入，使烟气可两次穿过吸附区，实现脱硫脱硝净化过程，根据实时烟气中污染物排放含量调整吸收塔结构，保证净化效果，提高了吸收塔对烟气的适应性。
对比例1：
本对比例提供了一种烟气净化吸收塔及其处理方法，所述吸收塔的结构参照实施例2中的结构，区别仅在于：所述吸收塔内不设置挡板5。
所述吸收塔净化处理烟气过程中，由于第一烟道区没有设置挡板5，烟气从进气口1进入口，绝大部分烟气沿第一烟道区自下而上移动，不经过吸附区直接从上部的出气口2离开，此时几乎不能起到净化吸收的效果。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述吸收塔可根据烟气的流动特性设计烟气进出口的位置，支撑板的类型以及挡板的位置，增强塔体运行的可控性，改变烟气在吸附塔内部的流动方式，保证烟气在吸附剂内部具有合理的停留时间，提高吸收塔对烟气成分的适应性，更加便捷高效的实现烟气的净化吸收，达到国家规定的工业污染物排放标准。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细装置结构和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细装置结构和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细装置结构和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明装置结构的等效替换及辅助结构的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。