[其他]应用水将热气流中的气态痕量元素颗粒吸收到粉尘中和方法

说明书

本发明涉及应用水将通常是杂质的气态痕量元素从一种热气流，例如一种工业烟道气中吸收到一种粉尘中的方法。

工业气体，特别是所谓的烟道气通常含有气态痕量元素颗粒，为了这种或那种原因，通常是为了环境保护的原因，必须将它们从该等气体中除掉。从这类气体中除掉杂质可以应用本技术领域的文献中所述的多种方法和设备。这些方法是基于应用液体、固体或浆液对该等痕量元素颗粒进行物理或化学吸收及吸附。这类方法的典型实例包括应用钙、镁、钠或铵的碱性化合物吸收烟道气中存在的氯化氢、二氧化硫、三氧化硫和各种氧化氮，还有例如用活性碳吸附溶剂蒸汽。虽然这些现象的机制已从理论上有详细研究，但由于要处理的气量极大，并常由于浓度低而使推动力极小，使得工艺和设备的设计实施甚为繁难。这样就使这个问题出现了几种不同的已知实用解决方案。

在将气体直接吸收到固体中的已知设备中，该吸收过程的化学效率一般都很低。例如，当使用粉末氧化钙吸收发电厂烟道气中的二氧化硫时，其吸收率一般约为30%。这是由于物相之间的反应界面的扩散作用是取决于它们的物理状态，并且是速率很低。在这一方面要提高吸收率将使设备尺寸和压力降增大到不合理的程度，或者是要求采用不切实际的条件。

对于在液相存在下进行吸收的设备，很容易形成各类沉积物，或者需要在真正进行吸收的设备之外来处理从这些设备放出的液体，这样就要求复杂的系统，或者要有适当的现有成套工艺为先决条件。还容易发生该等液体以未受控状态从吸收设备流出，引起各种操作上的混乱。若所加入的液体量很大，或者该液体物相是连续流动的，则该种热气体的温度下降到凝结温度或更低，这样，为了防止吸收后的气体处理设备中发生腐蚀或堵塞的危险，需要将这些气体再加热。这就意味着能量损失，或者在处理含有痕量元素的热气体时，使总的吸收速率下降。

因此本发明的目的是提供一种应用水将热气流中的气态痕量元素颗粒吸收到一种粉尘中的方法，在此方法中，避免了上述的各种缺点，而使吸收率提高。

普遍公知的是无机离子反应是在瞬时间完成的，而更精确地讲，其反应速度以及扩散速率是限制痕量元素颗粒吸收的因素。因此很明显，在该种吸收过程中涉及到的许多问题均可应用离子反应和快速扩散来解决。然而实行这种操作的方法并非不讲自明的，因为只可以用两秒钟的时间将很大流量的物料带到能够发生上述离子反应的状态。这方面的理由是因为该热气流的流量很大，不在两秒种内完成就会使设备尺寸加大到不合理的程度。对于该等反应和扩散本身，只有约2-4秒时间可用。

现已意外地观察到，只需在该方法的中间阶段使用分散成细滴的水，并且将气流以某种方式导引，就有可能提供一种将吸收过程调整至极为快速的方法。按照本发明，通过使热气流和水滴的混合物采取实质为向上流动的方式，并且其流动速度能使水滴保持在该气流中，并且所历经的时间长到使得水滴的大部分物质量蒸发掉以冷却该气流并且增大其相对湿度，从而达到上述目的。其后，使该混合流进入湍流状态，使得该粉尘颗粒与已因蒸发而减小的水滴互相密切接触，以便在包围该粉尘颗粒的水相液膜中进行该气态水溶性痕量元素颗粒与该粉尘颗粒之间的放热离子反应。其后，使该混合物继续向前流动，以便利用反应热蒸发掉其余的水。通过这样的步骤，最后得到的是干产物气体，不再需要将水蒸发。

按照本发明的这种方法，使混合物流数次进入湍流状态，并再次使水滴与粉尘颗粒进入实质上竖向的层流状态从而可以增进其效果。在实质为向上方向的气体及水滴流中，可以分次送入更多气体。

该实质为向上方向的热气体和水滴流是在初始时产生节流作用，以便在反应区开始段的流动速度达到够高的程度，使一切可能向下回落到气流上的较大液滴被打散成较小液滴，使之能随气流流走。

可以由节流作用产生湍流，即利用一种固定式或活动式竖向板、利用亚声波或超声波。或者利用突然改变流动方向。采用将湍流物料骤冷法可以增进其效果。

要处理的热气流温度最好在进入反应区时为80-250℃，例如125-180℃。通过调节热气体的流动速度，将水滴直径保持在约30-200微米范围，最好是最大为70微米。为此目的，热气体送入反应区的速度为10-20米/秒，最好为12-16米/秒。为能蒸发掉水滴的大部分物质量和冷却该热气流以及增大它们的相对湿度，在该反应区的热气体和水滴的流动速度，是保持在约3-30米/秒范围内，最好是4-15米/秒。在此情况下，向热气流中送入的水量最好为20-100克水/立方米热气流。进入水流的温度并非十分重要，但最好在约40℃以下，例如在约15℃以下。