專利名稱：從廢氣中脫除氣態污染物的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及從廢氣中脫除氣態污染物的方法，其中氣態污染物和細粒反應試劑在流化床反應器中反應形成固體，本發明還涉及相應的裝置。
背景技術：
這些方法和裝置適用于例如從燃燒裝置如發電廠、廢物和特殊廢物焚燒裝置或其它產熱工藝如在電解池中生產鋁產生的氣流中脫除酸性氣體如SO2、HF和HCl。為此目的，開發了多種不同的濕、干和半干方法多管，其中酸性組分的脫除是通過添加堿性試劑進行的。在干法情況下，使用夾帶床和流化床方法，特別是使用循環文丘里型流化床的方法。
與固定流化床相比，因為流化度高，所以循環流化床具有更好的傳質和傳熱條件，并且可以集成懸浮換熱器，但是其固體停留時間受到限制。特別是在廢氣量有波動的情況下，這將導致控制操作產生問題。其不利之處還在于壓力損失大，在某些情況下，反應試劑的利用率低。
發明內容
因此，本發明的目的是改善干法廢氣清洗時的傳質和傳熱條件和反應試劑的轉化率。
根據本發明，用上述方法可以達到該目的，其中廢氣從下部通過優選中心排列的供氣管(中心管)導入反應器的混合室，中心管至少部分被反應試劑的固定環形流化床所環繞，該床通過供應流化氣來流化，調節廢氣和用于環形流化床的流化氣的氣體速度，使中心管中的顆粒弗魯德(Partic1e-Froude)數是1-100，環形流化床中的顆粒弗魯德數是0.02-2，混合室中的顆粒弗魯德數是0.3-30。
在用本發明的方法清洗廢氣的情況下，固定流化床的優點如充分長的反應試劑停留時間與循環流化床的優點如良好的傳質和傳熱能夠令人驚奇地相互組合，同時又避免了這兩種系統的缺點。當經過中心管的上部區域時，廢氣將反應試劑從稱為環形流化床的環形固定流化床帶入混合室，由于反應試劑和廢氣之間的滑移速度很大，所以形成強烈混合的懸浮體，在兩相之間得到最佳的反應條件。通過相應地調節環形流化床中的床層高度及廢氣和流化氣的氣體速度，中心管的開孔區域上方的懸浮體的反應試劑負載量(固體負載量)可以在很寬范圍內變化，使得第一種氣體在中心管的開孔區域和混合室的上部出口之間的壓力損失為1-100mbar。在混合室中是高固體負載量的懸浮體的情況下，大部分反應試劑和/或反應過程中形成的固體從懸浮體中分離后落回環形流化床。這種再循環稱為內部固體再循環，在這種內部循環中循環的固體/反應試劑質量流量通常比從外部供給反應器的反應試劑量大得多。這種(較少)量的未沉淀固體或反應試劑與廢氣一起排出混合室。通過選擇環形流化床的高度和(橫截)面積，將其調節至所需的反應，可以使固體和反應試劑在反應器中的停留時間在很寬的界限中變化。一方面由于高固體負載量，另一方面由于良好的反應條件，所以在中心管的開孔區域上方可以得到反應試劑的消耗量幾乎是化學計量的優異條件。與氣流一起帶出反應器的固體和反應試劑量完全或至少部分再循環到反應器，這種再循環有利供給固定流化床。除了良好的能量利用外，本發明的方法的另一優點是用幾乎是化學計量消耗量的反應試劑就可以在清洗氣體中達到非常低的污染物濃度，并且可以快速、簡易、可靠地調節該方法，使其符合要求。
為了保證混合室中特別有效的傳質和反應器中充分的停留時間，優選調節廢氣和用于流化床的流化氣的氣體速度，使中心管中的無量綱的顆粒弗魯德數(Frp)是20-90，環形流化床中的顆粒弗魯德數(Frp)是0.2-2和/或混合室中的顆粒弗魯德數(Frp)是3-15。顆粒弗魯德數都用下面的公式定義
Frp=u(ρs-ρf)ρf*dp*g]]>其中u＝廢氣流的有效速度，m/sρs＝固體顆粒(反應試劑)的密度，kg/m3ρf＝流化氣的有效密度，kg/m3dp＝在反應器操作過程中反應器藏量的顆粒(或者形成的顆粒)的平均直徑，mg＝重力常數，m/s2。
使用該公式時應當注意dp表示的不是所用材料的平均直徑(d50)，而是在反應器操作過程中形成的反應器藏量的顆粒平均直徑，它與所用材料(一次粒子)的平均直徑在兩個方向上都有很大的不同。即使使用平均直徑例如為3-10μm的非常細微研磨的材料，在熱處理過程中也會形成例如平均直徑為20-30μm的顆粒(二次粒子)。另一方面，一些一次粒子在反應器中的熱處理過程中會分解。
根據本發明的開發過程，提出調節反應試劑在反應器中的床層高度，使環形流化床例如至少在中心管的上部開孔端向上延伸幾厘米，從而使反應試劑能夠恒定地導入廢氣，并被氣流帶入位于中心管的開孔區域上方的混合室。用這種方法可以在中心管的開孔區域上方得到具有特別高的固體/反應試劑負載量的懸浮體。
本發明的方法特別適用于清洗含二氧化硫、氟化氫和/或氯化氫的廢氣，作為反應試劑，特別提供有氧化鋁、碳酸鈉和/或鈣化合物如熟石灰或生石灰。所供應的反應試劑至少大部分的粒度優選小于100μm。
根據本發明的另一方面，為了得到清楚定義的反應條件，廢氣在供給反應器之前可以進行除塵。
根據本發明的方法，固體和在廢氣與循環反應試劑反應過程中可能形成的反應試劑在反應器中反應后部分和廢氣流一起排出反應器，并供給至少一個分離器。所述分離器中分離的固體和反應試劑全部或部分再循環到反應器的環形流化床和/或混合室或者排出一部分。在特別是包括粗分離器如旋風分離器或百葉窗式分離器和下游細分離器如靜電過濾器或袋式過濾器的分離器中，和流經中心管的氣流一起排出的固體(反應產品)和夾帶的反應試劑分離后至少部分通過固體返回管道再循環到反應器的環形流化床。這種靈活的固體再循環的最大優點是可以具體調節反應器混合室附近懸浮體的固體/反應試劑負載量，使其符合工藝要求，甚至可以根據需要在操作過程中進行變化。根據本發明，固體的再循環量最高可以是反應試劑新加入量的10倍。
為了調節再循環量，對于本發明來說非常有用的是測量中心管和通向分離器的反應器排放管之間混合室上方的壓力損失，根據這種壓差通過改變固體/反應試劑再循環量控制再循環量。為此目的，用測量元件測量壓力損失，并提供給控制器，通過改變提供的再循環量將壓力損失調節到預定的希望值。為此目的而得以證實的特別有利的是，流化中間體容器具有下游計量部件，如變速星狀送料器或滾筒式旋轉閥，不需要再循環的固體或反應試劑量例如可以通過溢流排放后供給其它用途的工藝。用這種簡單方法進行的再循環有助于使反應器中保持恒定的工藝條件和/或延長固體/反應試劑在反應器中的平均停留時間。
根據本發明，反應試劑的供應量取決于清洗后的廢氣中污染物的濃度。例如用通向排放煙囪的廢氣管道中的測量元件測量濃度，將得到的測量值提供給控制器，控制器隨后控制反應試劑的供應量，以在清洗后的廢氣中得到所需的污染物濃度。
作為流化環形流化床的氣體，優選將空氣供給反應器，當然，可以用本領域普通技術人員已知的所有其它氣體或氣體混合物實現該目的。用清洗后的廢氣或混合清洗后的廢氣作為流化氣也是有利的。將氣體導入環形流化床，從而提高氣體速度，導致反應試劑高度升高，從而使導入混合室的反應試劑量增加，這是因為流經中心管的廢氣夾帶更多的反應試劑。利用該增加的特定的反應試劑量，可以消除污染物峰值或者改善清潔氣體價值。根據本發明，清洗后的廢氣的再循環比例取決于清洗后的廢氣中污染物的濃度，具體來說，通常是供給反應器的廢氣量的5-10％。
為了調節最佳工藝溫度，還提出根據反應器中的溫度和/或離開反應器的清洗后的廢氣溫度，向反應器中噴水。結果發生絕熱蒸發，用這種簡單的方法可以調節反應器中的溫度。可以將水噴到環形流化床內部或其上方。
為補償供給反應器的待清洗廢氣的原料氣體體積的波動，清洗后的廢氣作為清潔氣體混入中心管內的廢氣中，具體取決于廢氣體積流量。用此方法可在環形流化床反應器中形成穩定的反應條件。
本發明的裝置特別適用于實施上述方法，其具有用于接收與廢氣中的氣態污染物反應的反應試劑的流化床反應器的反應器，所述反應器具有供氣系統，形成該供氣系統，使流經該供氣系統的廢氣將固體從至少部分環繞供氣系統的固定環形流化床帶入混合室。這種供氣系統特別優選具有伸入混合室的供氣管。但是也可以使供氣系統在環形流化床表面下方終止，并且在頂部封閉。然后，氣體例如通過側向開孔導入環形流化床，由于其流速而將固體從環形流化床帶入混合室。
為此目的，供氣系統具有供氣管(中心管)，該供氣管從反應器的下部區域基本上垂直向上延伸，供氣管被至少部分在中心管周圍環形延伸且其中形成有固定環形流化床的室環繞。中心管在其出口孔處可以形成噴嘴，在其殼表面四周可以分布有一個或多個小孔，使得在操作反應器期間，反應試劑能夠恒定地通過小孔進入中心管，并且被廢氣攜帶通過中心管進入混合室。當然，也可以在反應器中提供大小和形狀不同或相同的兩個或多個中心管。但優選地，以反應器的橫截面為參照，至少一個中心管近似中心排列。
根據本發明的一個優選實施方案，在反應器下游提供用于分離固體的至少一個分離器，所述固體還包括夾帶的反應試劑，分離器可以包括粗分離器特別是旋風分離器和/或百葉窗式機械分離器和下游細分離器特別是靜電過濾器或袋式過濾器。根據本發明，在分離器下游提供再循環系統，再循環系統包括通向反應器的環形流化床的固體管道、通向反應器的混合室的固體管道和/或固體排放管道。這種再循環能夠特別好地利用反應試劑，易于調節到各個反應條件。為此目的，再循環系統優選包括用于臨時儲存固體和反應試劑的緩沖罐和對再循環到反應器進行控制的計量裝置。
為了可靠地流化固體和形成固定流化床，在反應器的環形室中提供氣體分布器，氣體分布器將該室分成上部環形流化床和下部氣體分布器，氣體分布器與供應流化氣特別是空氣和/或清洗后廢氣的管道連接。氣體分布器(風口底部)例如可以構成被織物覆蓋的氣體分布室或由管和/或噴嘴構成的氣體分布器。
根據本發明，在分離器后面，在廢氣一側上提供清潔氣體供應管道，用于將清潔氣體再循環到反應器的環形流化床和/或中心管中，使待清洗的廢氣與已經清洗的廢氣混合，這是為了能夠補償和控制待清洗廢氣體積流量的波動，為此，可以根據本發明用合適的測量設備檢測原料廢氣的體積流量。
為了調節最佳反應溫度，可以根據本發明提供水供應管道，用于將水噴到反應器的環形流化床內部和/或上面。
本發明的裝置還具有專用于測量反應器中壓力損失的壓差計、專用于測量反應器中或離開反應器的廢氣流的溫度的溫度計、和/或專用于測量清洗后的廢氣中清潔氣體濃度的氣表。根據本發明，將這些測量值提供給相應的控制器，以具體控制反應試劑供應、再循環、清洗后的廢氣與待清洗廢氣流的混合、向反應器的環形流化床中噴水或其它反應參數。根據本發明，用上述測量設備控制壓力、溫度和/或清潔氣體中污染物的濃度，上述測量設備例如通過電纜或無線電與控制器連接。
在反應器的環形流化床和/或混合室中，可以根據本發明提供使固體和/或反應試劑的流向偏轉的設備。例如可以在環形流化床中設置環形堰，其直徑在中心管直徑和反應器壁的直徑之間，使堰的上邊緣突出到操作過程中得到的固體高度的上方，而堰的下邊緣距氣體分布器等有一定的距離。因此，分離出反應器壁附近的混合室的固體在被中心管的氣流帶回混合室之前必須首先在堰的下邊緣處通過該堰。用這種方法可以在環形流化床中強化固體或反應試劑的交換，使固體和反應試劑在環形流化床中能夠有更均勻的停留時間。
從下面對實施方案的說明和附圖可以看出本發明的開發、優點和應用本發明的可能性。所有描述的和/或在附圖中說明的特征自身或任意組合都形成本發明的主題，無論它們是否包括在權利要求書中或其反向參考文獻中。
圖1給出本發明的方法和裝置的流程圖；圖2給出本發明的反應器。
具體實施例方式
參照圖1，首先綜述從廢氣中脫除氣態污染物的方法和裝置，解釋本發明的操作過程。
為了對具有氣態污染物如氟化氫HF、氯化氫HCl或二氧化硫SO2的廢氣進行干法氣體清洗，該裝置例如包括圓筒狀反應器2(在圖2中進行放大演示)，圓筒狀反應器2具有用于供應待清洗廢氣的供氣管(中心管)20，供氣管20與反應器的縱軸基本同軸排列。中心管20從反應器2的底部基本上垂直地向上延伸。在反應器2底部附近提供環形氣體分布器24，供應管道25和26通入其中。在定義為混合室21的反應器2垂直方向上的上部區域中排列有出口管道，出口管道通入構成旋風分離器的分離器3。
當將細粒反應試劑通過固體管道13(反應試劑供應管道)導入反應器2時，在氣體分布器24上形成一個層，該層環形圍繞在中心管20周圍，稱為環形流化床22。通過供應管道25，26導入的流化氣流經氣體分布器24后將環形流化床22流化，從而形成固定流化床。氣體分布器24優選包括用于此目的的織物。調節供給反應器2的流化氣速度，使環形流化床22中的顆粒弗魯德數約為0.3-1.1。
因為向環形流化床22中供應更多的反應試劑，所以反應器2中的固體高度升高到反應試劑能進入中心管20的孔中的程度。同時，上游工藝1如燃燒工藝產生的待清洗廢氣通過中心管20導入反應器2。調節通過中心管20供給反應器2的廢氣速度，優選使中心管20中的顆粒弗魯德數約為30-90，混合室21中的顆粒弗魯德數約為4-12。
因為環形流化床22中的固體高度升到高于中心管20的上邊緣，所以反應試劑會流過該邊緣進入中心管20。中心管20的上邊緣可以是平直的，也可以是其它形狀如鋸齒狀，也可以具有側向開孔。由于氣體速度很高，所以流經中心管3的廢氣經過上部開孔區域時會將反應試劑從固定環形流化床22帶入混合室21，從而形成強烈混合的懸浮體。在混合室21中，氣態污染物與粒狀反應試劑反應形成固體。
由于噴入混合室21的氣體膨脹和/或撞擊在一個反應器壁上，所以流速下降，結果，夾帶的反應試劑顆粒快速失去速度，部分反應試劑顆粒與形成的固體一起回落到環形流化床22中。在固定環形流化床22的反應器區域和混合室21之間得到循環。由于這種循環，反應試劑在反應器2中循環特別長的時間，同時在混合室21中可以利用非常好的傳質和傳熱條件。
因為高湍流和相關的良好傳質和傳熱條件在混合室21中形成了良好的反應條件，又因為反應試劑在環形流化床22中有很長的停留時間，所以用幾乎是化學計量消耗量的反應試劑就可以使反應一直進行到清潔氣體濃度非常低的程度。
在混合室21中的中心管20上方沒有與廢氣分離而直接落回環形流化床22中的反應試劑和反應中形成的固體和現在已經清洗的廢氣流一起向上通過出口管道排出反應器2，在粗分離器3，4中部分與廢氣流分離，大部分通過固體返回管道11再循環到環形流化床22中。根據反應的程度，一部分(優選小部分)固體和反應試劑通過排放管道18排出再循環系統23的再循環回路。粗分離器包括旋風分離器3和百葉窗式機械分離器4。
構成靜電過濾器或袋式過濾器的細分離器5提供在粗分離器3，4的下游，在將廢氣通過煙囪7排放到大氣中之前，在細分離器5中將剩余的固體從廢氣流中脫除。在細分離器5中分離的包括反應試劑的固體同樣在回路中部分再循環或者排出回路。為了精細分離，可以使用所有類型的細分離器5，特別是機械分離器、過濾分離器或靜電過濾器。
再循環系統23由具有關閉設施的相應固體返回管道11，15、一個或多個緩沖容器16、以及排列在緩沖容器16后面的專用計量元件17如滾柱式機械閥或進料輥組成。粗材料和細材料的再循環可以分開進行，也可以組合進行。
沒有再循環的固體通過排放管道18排出該工藝，一部分只是排出了再循環物流的粗或細材料。固體的再循環量最高可以是反應試劑新加入量的10倍。
但是，在某些領域中，可以對經過廢氣清洗裝置的全部反應試劑和反應產品(固體)進行加工處理。因此，實際上沒有真正消耗反應試劑。所以這種清洗方法可以通過加入高化學計量值的新反應試劑來進行，從而不需要通過將分離的反應試劑再循環來使消耗量小。排放的或再循環的固體大部分由完全反應的反應試劑組成，小部分由沒有完全反應的反應試劑組成。
為了控制再循環量，可以通過混合室21(PDIC)利用壓差。用設置在橋連反應器的旁通管處的壓力計32可以簡單地測量所述的壓差，將測量的壓差值提供給相應的控制器。通過混合室21設置的壓差14調節點影響清潔氣體中污染物的濃度和/或反應試劑的消耗量，即調節的壓差14越高，清潔氣體中污染物的濃度或反應試劑的消耗量越低。
新反應試劑通過反應試劑供應管道13從料倉29供給環形流化床22。為了各自的目的，用合適的細粒材料作為反應試劑，如明礬土Al2O3、碳酸鈉Na2CO3、熟石灰Ca(OH)2、生石灰CaO等。反應試劑供應量取決于清潔氣體(清洗后的廢氣)中污染物的濃度，由相應的控制器(QIC)自動調節，控制器通過計量元件30與污染物濃度測量元件28連接。隨著清潔氣體中污染物濃度的提高，反應試劑的加料量也提高。
為了更自由地影響清潔氣體中污染物的濃度或者為了減少反應試劑的消耗量，可以任選地變化再循環到環形流化床的氣體量。當清潔氣體中污染物的濃度升高時，清潔氣體中清洗濃度的氣體再循環率升高，清洗后的廢氣通過氣體返回管道26的氣體再循環率升高。結果，氣體輸入量和環形流化床22中的速度升高。環形流化床22升高，溢流到中心管20(中心風口)或混合室21中的固體升高。因此，混合室21中發生的氣-固反應可以朝更低的清潔氣體價值轉移。可以非常容易地利用這種控制變量補償廢氣(原料氣)中有害的氣體峰值。從清潔氣體側再循環到環形流化床22的氣體量是供給系統的廢氣量的5-10％。用獨立的鼓風機8或者通過系統的壓力側和主鼓風機6通過帶有控制閥的返回管道9使氣體再循環到環形流化床。
反應器2中需要的化學反應的最佳溫度取決于反應試劑和要脫除的氣態污染物。用反應器10后面的廢氣流中的溫度計27測量的最佳反應溫度通過噴水12和絕熱蒸發(TIC)調節。將水噴射到固定環形流化床22(流化床)表面上，或者直接噴入固定環形流化床22。環形流化床22表示一個確定的空間，在該空間內，即使直徑大至1mm的大水滴也由于良好的傳質條件而快速蒸發。這樣也可以在低壓下計量蒸發的水量。可以用簡單的管或一個或多個噴嘴計量噴入環形流化床22的水量。
與以前文丘里型流化床反應器要求的兩流體噴嘴系統或高壓噴嘴系統相比，這種噴水方法有很大的優點。使用高壓噴嘴的原因是文丘里型流化床不確定的位置和不確定的條件。因此，為了減少水滴的蒸發時間，必須生成直徑非常小的水滴。這就需要高壓噴嘴系統，而在本發明的反應器2中可以省去這種高壓噴嘴系統。
在部分負荷操作中，當供給的廢氣體積流量減少很多時，還可以將清潔氣體從排風式通風管6，8的壓力側供給環形流化床反應器2的中心管20前面的待清洗廢氣。用這種方法可以保證環形流化床反應器的穩定操作。
因為高湍流和相關的良好傳質和傳熱條件在混合室21中形成良好的反應條件，又因為反應試劑在流化床中有很長的停留時間，所以用幾乎是化學計量消耗量的反應試劑就可以根據本發明使干法廢氣清洗反應一直進行到清潔氣體濃度非常低的程度。通過這種方法可以用很低消耗量的反應試劑達到特別有效的廢氣清洗。除上述應用外，本發明的氣體清潔方法還可用于清洗燒結廠排放的含SO2的廢氣。實施例1(從生產鋁的電解池排放的廢氣流中脫除氟化氫)在熔融電解鋁時，釋放出大量的氣態氟化氫(HF)。這種污染物進入熔爐廢氣，在廢氣排放到大氣中之前必須從廢氣中除去。
電解池1排放的組合廢氣流進入被環形流化床22環繞的溫度為50-150℃的中心管20。再循環的清潔氣體或來自平行管道氣流的無顆粒廢氣(如果能夠得到)供給帶有環形流化床22的反應器2的環形室。通過噴水12或蒸發水調節環形流化床22中的最佳溫度，可以得到最佳的反應效果。噴水12直接在環形流化床22中進行。
中心管20中的顆粒弗魯德數Frp約為36，環形流化床22中的顆粒弗魯德數Frp約為0.36，混合室21中的顆粒弗魯德數Frp約為5.1。
用普通氧化鋁(明礬土，Al2O3)作為反應試劑。氧化鋁由于大的比表面積而吸收氟化氫，部分形成氟化鋁AlF3。經過氟脫除裝置的所有材料都進入電解池，在電解池中經過處理得到鋁。因此，沒有任何消耗。所以，用于廢氣清洗的環形流化床反應器可以在沒有固體再循環的條件下操作。
在這種應用中，因為溫度較低，所以氣體分布器24的風口底部可以用不耐溫的織物構成。
由下表可以得到一般的反應數據。標準立方米(Nm3)表示標準條件下(273°K，1013mbar)的體積流量。
下面給出鋁生產廠中具有約60個電解池的氟脫除裝置的設計實例
得到下述消耗量
實施例2(從燃燒裝置的煙氣流中脫除酸性氣體)在燃燒過程中，燃料中的硫、氟和氯化合物通過各種平衡反應基本上都轉化為二氧化硫SO2、氟化氫HF和氯化氫HCl。這例如發生在發電廠和用于廢物或特殊廢物的焚燒裝置中。這些氣態化合物和廢氣一起排出燃燒區1，在排放到大氣中之前必須從廢氣中將其除去。
為了從廢氣(煙氣)中除去酸性組分，已經開發了多種不同的濕、干和半干方法。所有方法的共同點都是同時用堿性試劑脫除酸性組分。
燃燒裝置1排放的廢氣流供給中心管20(中心風口)。中心管20入口處的溫度約為100-250℃。
再循環的清潔氣體或來自平行管道氣流的無顆粒廢氣(如果能夠得到)供給形成在環形室中的環形流化床22。通過噴水12從而提高廢氣中的水分以及在降低氣體溫度的同時通過絕熱蒸發可以增加環形流化床22的活性。噴水12通過一個或多個噴嘴進行，直接噴在環形流化床22的表面上，或者噴入環形流化床22。
中心管20中的顆粒弗魯德數Frp約為89，環形流化床22中的顆粒弗魯德數Frp約為1.0，混合室21中的顆粒弗魯德數Frp約為10。
用鈣化合物如熟石灰Ca(OH)2或生石灰CaO(苛性石灰)作為反應試劑。二氧化硫和鈣化合物反應，形成亞硫酸鹽或硫酸鹽。為了減少反應試劑的消耗量，在預分離器或細分離器4，5中分離的部分固體再循環。再循環相最高可以是新反應試劑供料率的10倍。由于環形流化床22和混合室21中有良好的傳質條件，所以能達到很高的分離度。
由下表可以得到一般的反應數據。
下面給出每天大約處理400噸生活廢物的廢物焚燒裝置生產線的設計實例
得到下述消耗量
實施例3(從產熱過程的廢氣流中脫除二氧化硫、氟化氫和氯化氫)在某些生產過程中，例如生產玻璃、生產水泥、在燒結裝置和冶金過程中，在生產過程中會釋放出干凈的有害氣體。為了清洗氣體，使用與上述燃燒裝置基本類似的方法。但是在許多工業領域，允許較低的效率或較高的排放量。
在該實施例中，生產過程中排放的廢氣流供給反應器2的中心管20。中心管入口處的溫度約為200-600℃。再循環的清潔氣體或來自平行管道氣流的無顆粒廢氣(如果能夠得到)供給環形流化床22。
中心管20中的顆粒弗魯德數Frp約為77，環形流化床22中的顆粒弗魯德數Frp約為0.77，混合室21中的顆粒弗魯德數Frp約為10.7。
用鈣化合物如熟石灰Ca(OH)2、石灰石CaCO3或生石灰CaO作為反應試劑。二氧化硫和鈣化合物反應，形成亞硫酸鹽或硫酸鹽。由于環形流化床中有良好的傳質條件，所以能夠得到很高的分離度。在某些領域中，用于分離污染物和反應產品的反應試劑可以在工藝中得到處理。因此，沒有真正消耗。所以，通過廢氣清洗裝置的反應試劑量不是很重要。在這些情況下，省去再循環，相應增加反應試劑的新加入量，以確保所要求的清潔氣體含量。
由下表可以得到一般的反應數據。
下面給出用于每天大約生產600噸平板玻璃的熔槽排出的廢氣的設計實例
得到下述消耗量
下面列出參考標記所示部件1工藝2反應器3旋風分離器，粗分離器4百葉窗式分離器，粗分離器5靜電或袋式過濾器，細分離器6主鼓風機7煙囪8鼓風機9帶有控制閥的返回管道11 固體返回管道12 噴水13 反應試劑供應管道15 固體返回管道
16緩沖容器17計量元件18排放管道20中心管21混合室22固定環形流化床23再循環系統24氣體分布器25供應管道26氣體返回管道27溫度計28污染物濃度測量元件29料倉30計量元件32壓力計
權利要求
1.一種從廢氣中脫除氣態污染物的方法，其中氣態污染物和細粒反應試劑在流化床反應器(2)中反應形成固體，其特征在于廢氣從下部優選通過中心供氣管(20)導入反應器(2)的混合室(21)，供氣管(20)至少部分被通過供應流化氣流化的反應試劑的固定環形流化床(22)環繞，調節廢氣和用于環形流化床(22)的流化氣的氣體速度，使供氣管(20)中的顆粒弗魯德數是1-100，環形流化床(22)中的顆粒弗魯德數是0.02-2，混合室(21)中的顆粒弗魯德數是0.3-30。
2.權利要求1的方法，其特征在于供氣管(20)中的顆粒弗魯德數是20-90。
3.權利要求1或2的方法，其特征在于環形流化床(22)中的顆粒弗魯德數是0.2-1.2。
4.前述權利要求任一項的方法，其特征在于混合室(21)中的顆粒弗魯德數是3-15。
5.前述權利要求任一項的方法，其特征在于調節反應器(2)中的反應試劑床層高度，使環形流化床(22)延伸超過供氣管(20)的上部開孔端，使反應試劑恒定地導入廢氣，并被氣流帶入位于供氣管(20)的開孔區域上方的混合室(21)。
6.前述權利要求任一項的方法，其特征在于廢氣含有二氧化硫、氟化氫和/或氯化氫，用粒度小于100μm的氧化鋁、碳酸鈉和/或鈣化合物特別是熟石灰或生石灰作為反應試劑。
7.前述權利要求任一項的方法，其特征在于廢氣在供給反應器(2)之前進行預除塵。
8.前述權利要求任一項的方法，其特征在于形成的固體和可能的反應試劑和廢氣流一起排出反應器(2)，供給至少一個分離器(3，4，5)，再循環到反應器(2)的環形流化床(22)和/或混合室(21)和/或排放出去。
9.權利要求8的方法，其特征在于固體的再循環量最高是反應試劑新加入量的10倍。
10.權利要求8或9的方法，其特征在于根據混合室(21)上方的壓差(14)控制再循環量。
11.前述權利要求任一項的方法，其特征在于根據清洗后的廢氣中污染物的濃度(10)供應反應試劑。
12.前述權利要求任一項的方法，其特征在于將清洗后的廢氣和/或空氣作為流化氣導入反應器(2)的環形流化床(22)。
13.權利要求12的方法，其特征在于再循環的清洗后廢氣的比例取決于清洗后的廢氣中污染物的濃度，尤其為供給反應器(2)的廢氣量的5-10％。
14.前述權利要求任一項的方法，其特征在于根據反應器(2)中的溫度和/或離開反應器(2)的清洗后的廢氣的溫度向反應器(2)中噴水。
15.前述權利要求任一項的方法，其特征在于尤其取決于廢氣體積流量將清洗后的廢氣作為清潔氣體混入供氣管(20)中的廢氣中。
16.一種從廢氣中脫除氣態污染物的裝置，特別是實施權利要求1-15任一項的方法的裝置，其包括構成流化床反應器的反應器(2)，其特征在于反應器(2)具有供氣系統，形成該供氣系統，使流經該供氣系統的廢氣將反應試劑從至少部分環繞供氣系統的固定環形流化床(22)帶入混合室(21)。
17.權利要求16的裝置，其特征在于供氣系統具有供氣管(20)，供氣管(20)從反應器(2)的下部區域基本上垂直向上延伸進入反應器(2)的混合室(21)，供氣管(20)被至少部分在供氣管(20)周圍環形延伸且其中形成固定環形流化床(22)的室環繞。
18.權利要求16或17的裝置，其特征在于供氣管(20)參照反應器(2)的橫截面近似中心排列。
19.權利要求16-18任一項的裝置，其特征在于在反應器(2)下游提供用于分離清洗后的廢氣中的固體的至少一個分離器(3，4，5)，在分離器(3，4，5)下游提供再循環系統(23)，該再循環系統(23)具有通向反應器(2)的環形流化床(22)的固體管道(15)、通向反應器(2)的混合室(21)的固體管道(11)和/或固體排放管道(18)。
20.權利要求19的裝置，其特征在于再循環系統(23)包括緩沖容器(16)和計量裝置(17)。
21.權利要求16-20任一項的裝置，其特征在于在反應器(2)的環形室中提供氣體分布器(24)，該氣體分布器(24)將環形室分成上部環形流化床(22)和下部氣體分布器室，氣體分布器室與流化氣特別是空氣和/或清洗后廢氣的供應管道(25)相連。
22.權利要求16-21任一項的裝置，其特征在于在分離器(3，4，5)之后在廢氣一側提供清潔氣體供應管道(26)，用于將清潔氣體再循環到反應器(2)的環形流化床(22)和/或供氣管(20)中，
23.權利要求16-22任一項的裝置，其特征在于提供用于噴水(12)的供水管道，用于將水噴到反應器(2)的環形流化床(22)內部和/或上面。
24.權利要求16-23任一項的裝置，其特征在于具有壓差計(26)、溫度計(27)和/或氣表(28)。
25.權利要求24的裝置，其特征在于壓差計(26)、溫度計(27)和/或氣表(28)與控制器連接，用于調節清潔氣體中的壓力、溫度和/或污染物濃度。
全文摘要
本發明涉及一種從廢氣中脫除氣態污染物的方法，其中氣態污染物和細粒反應試劑在流化床反應器(2)中反應形成固體，本發明還涉及相應的裝置。為了用幾乎是化學計量消耗量的反應試劑降低清潔氣體中的污染物濃度，建議將廢氣從下部優選通過中心供氣管(20)導入反應器(2)的混合室(21)，供氣管(20)至少部分被通過供應流化氣流化的反應試劑的固定環形流化床(22)環繞，調節廢氣和用于環形流化床(22)的流化氣的氣體速度，使供氣管(20)中的顆粒弗魯德數是1－100，環形流化床(22)中的顆粒弗魯德數是0.02－2，混合室(21)中的顆粒弗魯德數是0.3－30。
文檔編號B01J8/24GK1732037SQ200380107424
公開日2006年2月8日 申請日期2003年11月14日 優先權日2002年12月23日
發明者M·施特勒德, S·斯內德, K·哈塞爾萬德 申請人:奧托昆普技術公司