[发明专利]一种固定床烟气净化装置

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种利用活性炭纤维作为吸附材料、用于脱除燃煤烟气或其他有害废气中的硫氧化物、氮氧化物以及剧毒物如汞等的固定床烟气净化装置。

背景技术

活性炭纤维作为活性炭中的一种，是活性炭家族中的第三代产品，与粉末活性炭(Powdered Activated Carbon)(PAC)和颗粒活性炭(GranularActivated Carbon)(GAC)相较，在吸附容量、微孔和活性位、吸附催化能力、气固接触效率等方面更具优势，在烟气脱硫、脱硝甚至包括重金属以及挥发性有机污染物的脱除等方面展示了广阔的应用前景。

活性炭纤维吸附法是利用活性炭纤维的高吸附容量和高催化转化特性将污染物吸附并催化转化而加以脱除。活性炭纤维较为柔软，制成的产品一般是活性炭纤维布和活性炭纤维毡，不易填充成型，机械强度较差。即便完成固定填充，烟气在填充好的活性炭纤维之间流动时，对活性炭纤维具有一定的冲刷力，如果填充方式不当，固定不牢靠，则容易出现活性炭纤维被烟气气流冲击而脱落的现象；尤其当废气中含有大量水分或者在活性炭纤维再生过程中，不可避免会出现活性炭纤维吸附水分而自重大大增加的情况，这种情况下极易变形、甚至垮塌。在大规模工业烟气净化领域，除了自身的生产成本过高以外，活性炭纤维的大规模装填固定方法难以解决，这也是限制其广泛应用的一个重要因素。因此寻求较优的活性炭纤维固定方法，发展具有良好力学性能、较低压力损耗的活性炭纤维吸附装置对于推动活性炭纤维在废气净化方面的应用具有非常重要的意义。

活性炭纤维的填充与固定，有三个重要因素需要综合考虑。

首先要考虑其填充效率，即单位填充空间内所填充的活性炭纤维的质量。填充效率越高，烟气与活性炭纤维的接触也就越充分，催化吸附等反应过程的效果也就越好；同时设备规模也相应变小，烟气净化装置占用场地越小，成本也就越低。

其次要考虑其力学性能，即要有一定的机械强度。在吸水后自重增加、气流冲击等条件下，所填充的活性炭纤维能够长时间保持原有状态，没有变形、破损、脱落、塌陷等状况发生。

第三，要考虑烟气通过所填充的活性炭纤维时的压力损耗。压力损耗越小就意味着可以选择较低功率的引风机，降低运行成本。影响压力损耗大小的因素有很多，一般而言，填充方式合理、填充的活性炭纤维平整均匀，压力损耗相应较小。另外填充效率和压力损耗这两个因素具有一定的矛盾性，因为填充效率越高，则意味着活性炭纤维越密集，压力损耗相应越大；相反若是填充效率越低，则说明活性炭纤维之间的空隙越疏松，可供烟气流通的空间越大，压力损耗也就越小。因而，在填充活性炭纤维的过程中，需要综合权衡填充效率与压力损耗这两个因素。

中国专利文献CN1460033A(公开日为2003年12月03日)公开了一种以负载催化剂的活性炭纤维作为催化单元，并向催化单元喷水，进而脱除污染物的装置及其运行方法。该技术的活性炭纤维填充单元采用波板和平板活性炭纤维交替叠放的形式，加上送水及支撑装置，结构较为复杂。平板和波板之间的孔隙难以保持均匀，容易导致气流分布不均，从而影响脱除效率以及活性炭纤维的利用效率。另外，活性炭纤维在工作过程中吸水后自重成倍增加，这种平板和波板交替叠放再粘结固定的方式并不十分可靠，容易导致活性炭纤维填充单元内的烟气通道变形、活性炭纤维塌陷甚至脱落，进而使得活性炭纤维填充单元内的通道孔隙过小、烟气气流分布不均、甚至通道完全堵死，形成活性炭纤维死区。因此，此种活性炭纤维的固定与填充方式，虽然有着较好的填充效率以及压力损耗，但力学性能没有保障。

中国专利文献CN2429246Y(授权公告日为2001年05月09日)公开了一种活性炭纤维脱硫装置，其活性炭纤维的填充与固定是以将活性炭纤维制作若干滤管的形式实现，此种方式虽然能将活性炭纤维牢固、均匀地固定，与烟气的接触也非常充分，能有效提高活性炭纤维的利用率和吸附脱附速率，但制作较为麻烦，尤其是在烟气流量较大的场合，由于每一根滤管都需要单独的烟气通道，而活性炭纤维的特性又使得滤管的直径大小有限，因而滤管数量会随着烟气流量的增大而线性增长，这不仅会使得设备较为庞大而增加制造成本，而且压力损耗也会随着滤管数量的增加而线性增加，因而增加了运行成本。因此，此种活性炭纤维的固定与填充方式，虽然有着较好的力学性能和活性炭纤维的利用效率，但有着较大的压力损耗，并且较大的压力损耗并没有带来令人满意的填充效率，其动力主要消耗在烟气穿透活性炭纤维滤管的过程中。