CN102166436B - 多组分污染流体净化方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供多组分污染流体净化方法及设备，以最大程度地尽快多组分污染液体或气体，本发明使含有多组分污染成分的流体在螺旋通道中旋转，直到出现额定值的离心力矩，此时，污染成分平行分层，所占层的半径与其各自的原子分子质量成比例，然后通过离心力矩使污染成分层向连通螺旋通道的分离间平衡位移，使各污染成分层产生逐层脱落，在每一层脱落时，通过注入洁净流体层补充被排出的污染物层，以及通过降低净化设备结构参数的方式，从而对已减小的被净化流体的离心力矩进行补偿，使流体的额定离心力矩值恒定。

Description

多组分污染流体净化方法及设备
技术领域
本发明涉及污染流体的净化方法和设备，尤其涉及多组分污染流体净化方法及设备。
背景技术
在工业发达的国家，环境污染程度与其生产力增长成正比。针对污染成分和待净化气液体(以下称“流体”)的特性，采用不同构造和工作原理的设备对待净化流体中的污染成分进行回收。在绝大多数情况下，使用一台设备无法达到所要求的净化等级，这就需要在流体上安装两台以上设备进行净化。除此之外，气体净化设备仅能回收从工艺设备进入气体净化系统的气体中所含的大气污染物。
据显示，全世界每年向大气中排放约2亿吨一氧化碳，约5000万吨各种碳氢化合物，约1亿4800万吨二氧化硫，5300万吨氮氧化物和其他有害物质(M.Ya.Yudashkin，《黑色金属冶金业中的除尘及气体净化》，莫斯科《冶金业》，1984年，第320页)。
工业及日常污水排放也有着类似的问题。
众所周知的分离收集器包括分离通道，此通道由两根弯管组成，成S状。第一节弯管上有调节缝，在离心力的作用下，粗馏分物质从调节缝中流出，被返回进行磨碎。在第二节弯管中进行气体的再度净化，并根据粒度进行补充馏分步骤。(a.c.苏联№1369764，B 01级Д45/16，1986)
但是，这种分离收集器的气体回收粗馏分范围小，从而很大的影响气体的完全净化。
螺旋分离器在技术本质和净化结果上都很相似，它包括机身、螺旋分离通道，在螺旋通道的外表面分布着纵肋，纵肋之间有泡沫材料制成的管状屏。(a.c.苏联№1264963，B 01级Д45/12，1983年)
当流体沿螺旋通道移动时，在离心力作用下甩出的液体落在管壁上，浸透其内外表面，其中外表面面朝螺旋通道壁，液体不仅从内外表面排出，还沿着泡沫材质毛细管从分离区域排出来。纵向小管能保障流体按照分离通道横截面平均分配，并消除横向波动。
该螺旋分离器的主要缺点为：由于多孔屏的毛细管尺寸限制了从气体中回收污染物的范围，所以只能回收液体。
由此可见，已知方法和设备无法完全净化多元性及多组分污染的气体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多组分污染流体净化方法。流体为液体或气体。
本发明的另一目的在于提供一种多组分污染流体净化设备。
本发明的方法和设备最大程度地净化多组分污染流体。
本发明的多组分污染流体净化方法，其特点是，使含有多组分污染成分的流体在螺旋通道中旋转，直到出现额定值的离心力矩，此时，污染成分平行分层，所占层的半径与其各自的原子分子质量成比例，然后通过离心力矩使污染成分层向连通螺旋通道的分离间平衡位移，使各污染成分层产生逐层脱落，在每一层脱落时，通过注入洁净流体层补充被排出的污染物层，以及通过降低净化设备结构参数的方式，从而对已减小的被净化流体的离心力矩进行补偿，使流体的额定离心力矩值恒定。
按照前述方法，本发明的多组分污染流体净化设备，包括一个螺旋通道，螺旋通道的径向剖面为正方形，其特点是，在螺旋通道的至少部分螺旋圈上，分别穿过分离孔都装有分离间，还装有用于流体重量和离心力矩补偿的喷管；对于每一该螺旋圈，喷管的喷嘴插入到该螺旋圈中，插入位置与该螺旋圈的分离孔相对，喷管上还装有位于螺旋圈内的凸起，凸起的凸出方向朝向分离孔，凸起的大小与分离孔的尺寸相符，由净化工艺过程参数来调节，而每个螺旋圈的径向截面积和半径则根据被净化物质的额定离心力矩值恒定条件而定。
所述的多组分污染流体净化设备，其进一步的特点是，所述凸起为椭圆形凸起。
所述的多组分污染流体净化设备，其进一步的特点是，分离间中有吸附剂/试剂，所述吸附剂/试剂可中和多组分污染成分，并通过同系列设备中的液压阀不断更换吸附剂。
附图说明
图1所示为多组分污染流体净化设备。
图2所示为图1所示设备的A-A剖面。
图3为沿图2中第一圈的B-B剖面图。
图4为沿图3中第二圈的C-C剖面图。
图1中的罗马数字所对应的是设备入口处的多组分污染流体；图3和4中为净化时相应的流体，而数字0对应的是洁净流体。
具体实施方式
如图1至图4所示，多组分污染流体净化设备包括一个具有螺旋通道的机身1，螺旋通道的径向剖面为正方形，在螺旋通道的每一圈上，穿过分离孔2都装有分离间3，还装有用于流体重量和离心力矩补偿的喷管4，喷管4插入到螺旋通道中，并且插入位置与分离孔2相对，喷管4的流体喷出方向为螺旋圈的切向或者其他方向，以能补偿流体重量和离心力矩为原则，同时，喷嘴上还装有可移动凸起5，凸起5的凸出方向朝向分离间3，凸起5的大小与分离孔的尺寸相符，由净化工艺过程参数来调节，凸起5例如为椭圆形(从图3所示位置的水平截面来看)，可移动地设置在螺旋圈中。而螺旋通道的每个螺旋圈的截面积和半径则根据被净化物质的额定离心力矩值恒定条件而定。
设备运转如下所述：
当待净化流体以既定速度进入设备时，多组分污染成分I；II；III；IV杂乱分散在流体中，如图1所示。接着，待净化流体沿螺旋通道旋转移动时，产生额定强度的离心力，此时多组分污染成分按照各自的原子分子质量变为平行分布的I；II；III；IV层，且趋于占据较大的旋转半径。
但由于平行分布的I；II；III；IV层的离心力与螺旋机体1壁面的反作用力相平衡，从而产生被净化流体的离心力矩。
如图3所示，到达分离孔2时，作用在被净化流体上的螺旋机体1壁面反作用力减弱，导致被净化流体的离心力矩失去平衡，向分离间3方向移动。此时，圆周运动半径较大的多组分污染成分层，即IV层，向分离间3挤压。
但由于被净化流体具有一定的惯性，所以仅有很小一部分污染物向分离间3移动。因此，被净化流体的离心力矩向分离间3平衡移动的程度由椭圆形凸起5及分离孔2的尺寸来调节。
根据多组分污染成分的物理化学性质，在分离间3中存在相应类型的吸附剂，这种吸附剂/试剂可中和多组分污染成分，并通过同系列设备中的液压阀(未标出)不断更换吸附剂。
当多组分污染物质层脱落并被中和时，运动量和流体数量都有一部分的丢失，从而使被净化流体的离心力矩减小。为了把被净化流体的离心力矩恢复至额定数值，通过喷管4注入洁净流体层，从而给多组分污染物质流带来附加波动。
如图4所示，III层污染成分层在第二圈被向分离间3挤压。
除此之外，为使被净化流体的离心力矩额定值恒定，每个螺旋圈的截面积和半径都需要考虑到污染物的成分。同时设备的螺旋圈数没有被限制，且同样与污染物成分和要求净化程度有关。

Claims (5)

1.一种多组分污染流体净化设备，包括一个螺旋通道，螺旋通道的径向剖面为正方形，其特征在于，在螺旋通道的至少部分螺旋圈上，分别穿过分离孔都装有分离间，还装有用于流体重量和离心力矩补偿的喷管；对于每一该螺旋圈，喷管的喷嘴插入到该螺旋圈中，插入位置与该螺旋圈的分离孔相对，喷管上还装有位于螺旋圈内的凸起，凸起的凸出方向朝向分离孔，凸起的大小与分离孔的尺寸相符，由净化工艺过程参数来调节，而每个螺旋圈的径向截面积和半径则根据被净化物质的额定离心力矩值恒定条件而定。
2.如权利要求1所述的多组分污染流体净化设备，其特征在于，所述凸起为椭圆形凸起。
3.如权利要求1所述的多组分污染流体净化设备，其特征在于，分离间中有吸附剂，所述吸附剂可中和多组分污染成分，并通过同系列设备中的液压阀不断更换吸附剂。
4.如权利要求1所述的多组分污染流体净化设备，其特征在于，分离间中有试剂，所述试剂可中和多组分污染成分，并通过同系列设备中的液压阀不断更换试剂。
5.如权利要求1所述的多组分污染流体净化设备的多组分污染流体净化方法，其特征在于，使含有多组分污染成分的流体在螺旋通道中旋转，直到出现额定值的离心力矩，此时，污染成分平行分层，所占层的半径与其各自的原子分子质量成比例，然后通过离心力矩使污染成分层向连通螺旋通道的分离间平衡位移，使各污染成分层产生逐层脱落，在每一层脱落时，通过注入洁净流体层补充被排出的污染物层，以及通过降低净化设备结构参数的方式，从而对已减小的被净化流体的离心力矩进行补偿，使流体的额定离心力矩值恒定。
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