专利名称:洗涤废气流的方法及系统的制作方法
本发明涉及从湿法水泥窑排出的废物流中的废气的洗涤方法。
水与燃烧时生成的硫及氮的氧化物之间的反应在标准的化学教科书中都已得到了很好的确认。同样地，利用碱性物质或碱性溶液来洗涤废气在多年以来就已为众所周知。通常，在水、空气与硫及氮的氧化物之间的反应生成酸，包括亚硫酸、硫酸、亚硝酸及硝酸。利用碱性物质或碱性溶液可以与酸类进行中和反应并生成盐及水。
洗涤系统所存在的问题包括系统及碱性物质的价格较高，以及为使碱性物质或碱性溶液与废气之间进行充分的接触，就需要能量。另一个问题是在往湿法水泥窑的废气流中喷淋水或石灰乳时要伴随发生废气的冷却，这就导致废气中的水份有较高的百分比发生冷凝。
本发明的目的是提供一种价格较低的洗涤系统及方法，其所需的能耗较少且原料价格较低，它只引起废气最低程度的冷却，并且能使废气中的污染物有很大程度的去除。本发明特别是针对从废气中除去二氧化硫(SO2)及氮的氧化物。三氧化硫(SO3)是由于水泥制造过程所固有的作用被装在水泥窑中的生料所除去。
本发明在叙述时是涉及一种煤火焙烧的湿法水泥生产设备。由于从湿法水泥窑中出来的废气含有很高的水份，以及由此而引起的向废气流中加入的水量的限度，这样的一种设备也许是最难获得明显的洗涤效果的。所用的方法必须是既能有效洗涤而同时又能使废气只有最低程度的冷却。但该方法不只限于用煤焙烧的设备，而且还可用于以煤、油或其它燃料来焙烧的水泥窑。所用系统还可用于清洗水泥生产设备以外的其它设备中排出的废气流，这些设备的例子有石灰窑或其它一些能排放带有作为污染物的硫及氮的氧化物和含有很高水份的废气流的系统。主要的要求是洗涤必须在废气到达粉尘收集设备之前进行，而同时不把废气冷却到能导致在粉尘收集设备中或在其前面就发生冷凝的温度。
为达到这一目的，把一种十分易溶的碱性物质的水溶液及一股压缩空气输送到一些处于废气管道之内的喷嘴上。把这种碱(主要是氢氧化钾)的水溶液喷成细雾滴状进入管道中，在此处它迅速地与废气中的硫及氮的氧化物进行反应。由于这种碱的溶解度很大，所以水的总量可减到最小。未反应的水呈细微滴状，其体积很小而其表面积对水体积之比很大，故这些水滴迅速地蒸发并引起废气很低程度的冷却。因此，这些水份不会冷凝成液体，故不会引起管道的潮湿和堵塞。硫和氮的氧化物被转化成干的固体颗粒，随即被处于洗涤器下游的常规粉尘收集系统除去。
考虑到上述情况，根据本发明，提供了一种洗涤从湿法水泥窑排出的废气流的方法，该方法包括，当废气流从水泥窑出来并进入下游的烟尘收集器时，往气流中喷入一种含有极易溶的碱性物质的水溶液的细雾滴，其中所含的碱量对废气流中的硫及氮的氧化物的浓度来说应是足够的，以使其能立即中和由于雾滴中的水份与氧化物反应所形成的酸，并产生干的固体颗粒，这些颗粒随粉尘一起被收集到收集器中。这种水溶液最好是从水泥制造过程产生的废粉尘中浸取其中的碱性物质(主要是氢氧化钾)而制得，并使所得溶液的PH值在12.0至12.3的范围。该系统不引进诸如石灰石等干的固体物质来和三氧化硫反应，也不引入水来进行冷却。
本发明包括一个对从湿法水泥窑出来尚未进入粉尘收集器的废气流进行洗涤的系统，该系统包括一些用以在紧接粉尘收集器的上游把含有极易溶的碱性物质水溶液的细雾滴喷入废气流的装置，该碱性物质的量对废气流中的硫及氮的氧化物的浓度来说应是足够的，以使其能立即中和由于雾滴中水分与氧化物反应所形成的酸，并产生干的固体颗粒，这些颗粒随粉尘一起被收集到收集器中。
在推荐的实施例中，所说的溶液是从水泥制造过程产生的废粉尘中浸取其中的碱性物质(主要是氢氧化钾)而制得;还提供了一个溶液贮存池以及一个把溶液从贮存池泵压到喷嘴去的装置;一些用来产生雾滴的喷嘴被成排地安装在废气流的流动途径中，还包括一些用以选择性地驱动一个或多个喷嘴的装置。
图1是一个用煤焙烧的湿法水泥设备的部分侧视图，图中示出了把空气和液体送往位于窑的出口废气流中的喷嘴处的输送系统。
图2是按图1中2-2线剖开而得的剖视图。
图1示出了碱溶液贮存池10，压缩空气源30，以及喷嘴组26在管道50中的位置，管道50紧接在窑48的未端。
碱水源10中的溶液的PH值为12.0至12.3，这种溶液是浸取水泥制造过程的废粉尘中的碱性物质而制得。水泥窑废粉尘含有钾、钠和钙的氧化物，它们和水反应就生成钾、钠和钙的氢氧化物。把这些氢氧化物从废粉尘中浸出并贮存起来留待以后作为碱洗涤液之用。这种碱溶液也可来自其它的途径并且也可以按其它的PH值来使用，条件是碱的浓度必须足够大以保证SO2及NOx能完全除去，同时能把废气的冷却及因此发生的废气中水份的冷凝降到最低程度。
该碱溶液泵压到贮存槽12。贮存槽12也可以从一个作为临时性的或紧急时用的非碱性的备用水源14处获得供料。贮存槽12的溶液被两个高压泵16，18中的任何一台(其中一个泵作为备用品)泵压输送，通过过滤器20或22到达喷嘴26。阀门24控制液流流向喷嘴26或返回贮存槽12的相对比例。阀门28把泵16、18及过滤器20、22所组成的两个系统相互隔离开，以使得在同一时间内仅有一个液流系统在使用，因而保证有一个备用的系统。
空气压缩机30给喷嘴26供给压缩空气以使碱液10雾化。一个辅助的压缩空气源52也可使用，以使得在压缩机30维修时还能维持洗涤器的运转。在此情况下压缩空气源应能提供压力高达125磅/英寸2，流量高达105标准立方英尺/分钟的压缩空气。所需的空气压力是可以变化的，这取决于喷嘴26的型式、所需的液滴大小以及在使用的喷嘴26的数目。在其它的操作中所需的空气压力和/或体积可以大些或小些。
现在参看图2，其中示出了窑48的出口端，在本申请中所使用的12个喷嘴26，空气输送管线32，高压水管线34，以及分别用于空气及水两个系统的分配管36、38。还示出了废气管40，喷嘴的供给管42与其相联。每一根通向喷嘴的空气及水的供给管路都装有压力表44以指示压力，并都装有阀门46以调节空气及水的压力。
本申请所用的喷嘴是由衣阿华州的West Des Moines Delavan公司所出售的。喷嘴的具体型号为“Swirl-air”
＃P/N32163-2。这种喷嘴是利用空气来促使液体雾化。也可使用其它型号的喷嘴，包括那些不使用空气的喷嘴。这要根据具体使用中所需的溶液体积及液滴大小而定。
本发明的基本工作原理是直接往废气管道中的废气流喷入足够细小的液滴，其中包括(a)液滴足够小以使其能迅速蒸发，因此避免了进入的粉尘或下游管道的潮湿，(b)总的液体表面积足够大以使得洗涤液及废气之间能迅速反应，(c)碱的浓度要高，以使喷入的水量减到最小，以及(d)洗涤液蒸发后所产生的固体颗粒必须足够干燥，以使得能用标准的除尘设备来将其收集或从废气流中除去。
在所推荐的实施例中示出，喷嘴26是处于窑48的出口端或进料端，处于粉尘收集系统的上游。液滴的大小在35至100微米之间。在其它应用中，液滴大小可增可减，这取决于所需的洗涤程度以及废气的性质、水分含量及温度。具有专业知识的技术人员能够作出必要的调整来使该系统能适应于新的应用。
这些喷嘴可以按需要或按废气处理系统的要求来有选择地起动。在此处所述的情况下，由于该废气有强的温度分布特性及具有高水分含量，故同时使用3个到5个喷嘴。假如废气的体积或温度有所增减，喷嘴也可用多些或少些。
本发明的洗涤效果可能有所不同，这取决于废气的温度、体积和水分含量，以及取决于需除去的化学物质的初始浓度。
对于一定的温度及一定的废气体积，对最佳洗涤效果的限制是洗涤液重量与需除去的废气组分之间的化学计量关系。
在用煤焙烧的湿法水泥生产设备中，需除去的主要的氧化物为二氧化硫(SO2)。在一套水泥生产设备进行了6个月的试验，其废气流中的SO2含量是变化的，在一个较短的期间内SO2的含量约在30至1000磅/小时之间。在未洗涤的6个月试验期间所观察到的平均含量为206磅/小时。而在进行洗涤的6个月试验期间所观察到的平均含量为85磅/小时。SO2的平均清除率为58.74%。
上面所述只是作为一种例证说明。必须指出，只有根据下面权利要求
的正确解释，才能对本发明的范围加以限制。
权利要求
1.一种洗涤来自湿法水泥窑的含有硫氧化物和氮氧化物的废气流的方法，该方法包括当废气流从所说的窑中排出和进入下游的粉尘收集器时，往其中喷入一种含有十分易溶的碱性物质的水溶液的细小雾滴，这种碱性物质的量相对于废气流中的硫及氮的氧化物的浓度来说应是刚好足够的，以立即中和由于雾滴中的水分与氧化物反应所生成的酸，同时使所说的溶液完全蒸发，以产生一种干燥的固体颗粒盐，这些颗粒盐可以与粉尘一起被收集到所说的收集器中，并同时引起废气流的最小程度的冷却，所说的溶液是从水泥制造过程所生成的废粉尘中浸取所含的碱性物质(主要为钾)而制得。
2.如权利要求
1所述的方法，其中所说的溶液的PH值范围约为12.0至12.3。
3.一种洗涤从湿法水泥窑出来而尚未进入粉尘收集器的含有硫氧化物和氮氧化物的废气流所用的系统，该系统包括一套从水泥制造过程产生的废粉尘中浸取出基本上为含钾的水溶液的装置，所说的浸出装置包括一个用来贮存所说溶液的贮存池;一组位于所说窑的出口端之外而紧靠所说粉尘收集器上游的喷嘴;一套把所说溶液从贮存池泵压到喷嘴处的泵压装置，其作用是使溶液成为细雾滴状从喷嘴喷入到所说的废气流中，该雾滴的喷入量相对于废气流中的硫及氮的氧化物浓度来说应是刚好足够的，以立即中和由于雾滴中的水分与氧化物反应所生成的酸，同时使所说的溶液完全蒸发，以产生一种干燥的固体颗粒盐，以便与粉尘一起收集到所说的收集器中，并同时引起废气流最小程度的冷却，所说的溶液是从水泥制造过程所生成的废粉尘中浸取所含的碱性物质(主要为钾)而制得。
4.如权利要求
3所述的系统，其中包括用以有选择地起动一个或多个所说喷嘴的装置。
专利摘要
用于洗涤湿法水泥设备排放废气的方法和系统，其中包括把一股碱水及一股压缩空气输送到位于废气排放管道内的一组喷嘴上。碱水被喷成细雾滴状进入管道内，在此处它迅速地与废气中的硫及氮的氧化物发生反应。碱水成为十分细小的滴状，其体积很小而其表面积对水体积之比很大，故能迅速蒸发掉。因此该碱水不会引起管道的潮湿和堵塞，并且硫及氮的氧化物被转变为干燥的固体颗粒，这些颗粒被洗涤器下游的常规粉尘收集系统除去。
文档编号B01D53/18GK87105779SQ87105779
公开日1988年3月9日 申请日期1987年7月24日
发明者加勒特·洛·莫里森 申请人:帕塞玛库第·特赖布·d·b·a·德拉贡产品公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan