CN103611400A

CN103611400A - 一种立式气动回转自激废气净化装置

Info

Publication number: CN103611400A
Application number: CN201310610144.4A
Authority: CN
Inventors: 张巍; 尹艳山; 吴钢; 阮敏; 陈冬林; 徐慧芳; 胡章茂; 田红
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: CN103611400B

Abstract

本发明提供一种立式气动回转自激废气净化装置，所述废气净化装置本体与烟气入口管路切向相连，其内部设置有一个气动回转自激转子，内筒上部设置有一个除雾器，内筒顶部与净气出口管路相连。采用该技术方案的立式气动回转自激废气净化装置，通过切向入口烟气的气力推动转子旋转，使得旋转自激叶片搅动流体产生自激泡沫，液流达到泡沫自激区时冲击鹅卵石贴面，从而增强了自激效果，使得烟气中的有害气体能被充分吸收到液相中，在紫外光的照射下达到氧化去除烟气中有害物质的目的。本发明能够处理不同种类的废气（如含SO₂、NOx、Hg等有害物质的烟气），具有结构简单，能耗低，便于操作，适应性广，去除效果好等特点。

Description

一种立式气动回转自激废气净化装置

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，涉及一种工业废气处理装置，特别是NO、SO₂等有害气体氧化法的处理，具体的说是一种立式气动回转自激废气净化装置。

背景技术

由于我国是一个富煤贫油少气的国家，煤炭在我国一次能源结构中占主导地位，在今后较长的时间内，我国电力工业将仍然以煤炭作为主要燃料。我国煤具有高硫、高灰分、难以洗选等特点，煤炭的开发与利用已成为我国大气污染物排放的主要来源，因此我们能源发展面临严重的环境挑战。目前，燃煤锅炉烟气中携带的主要大气污染物有粉尘、SO₂、NOx、重金属等，这些污染物排放到大气中对环境与人类健康造成极大的危害，因此，我国正在逐步加大了对火电厂大气污染物排放的控制力度，2011年7月29日，我国发布了新修订的《火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）》，并规定该标准从2012年1月1日起开始实施，其中标准对NOx、SO₂、汞及化合物的排放标准作出了的规定，要求新建源NOx的排放浓度不得超过100mg/m³，新建源SO₂的排放浓度不得超过100mg/m³，新建源汞及化合物的排放浓度不得超过0.03mg/m³，并且《我国国民经济和社会发展十二五规划纲要》明确规定环境发展目标为“二氧化硫排放分别减少8%，氨氮、氮氧化物排放分别减少10%”，这样对大气污染物控制技术提出更高的要求。

各种大气污染物中以NOx、汞及化合物的治理难度最大，目前火电厂控制NOx排放的技术以选择性催化还原（SCR）脱硝技术以主，该方法脱硝效率高，但由于催化剂容易失活、再生困难、价格昂贵等缺点受到了限制。

近年来，随着大气污染控制技术的发展，氧化法脱硝工艺逐渐受到人们的关注，其中芬顿法脱硝工艺是一种最新的工艺，其主要过程为，采用芬顿试剂/类芬顿试剂作为氧化剂，结合紫外光的照射，将NO氧化为易于被溶液吸收的NO₂，从而将NOx去除掉。采用该氧化工艺不但可以去除NOx，同时也可以将Hg⁰氧化为高价态的汞，并可将SO₂氧化去除，达到同时脱硫脱硝脱汞一体化。

由于氧化反应需要充分的气液接触面，如果采用雾化结合泡沫吸收的形式会获得较好的效果，因此，寻找一套自激泡沫废气净化装置成为了工业废气氧化工艺应用于实践的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有充分的气液接触面并能通过氧化法去除大气污染物废气净化装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种立式气动回转自激废气净化装置，包括烟气入口管路（1）、废气净化装置本体（2）、气动回转自激转子（3）、雾化喷淋系统（4）、除雾器（5）、净气出口管路（6）；

所述雾化喷淋系统（4）依次通过所述吸收剂供给管路（41）、吸收剂均布管路（42）、螺旋喷嘴（43）；

所述废气净化装置本体（2）由内筒（21）、外筒（22）、盖板（23）、支腿（24）、旋流板支撑紫外光照射区（25）（26）、内部紫外线照射区（27）、泡沫自激区（28）和排污溢流系统（29）组成，所述废气净化装置本体（2）由四个支腿（24）承受装置本身重量；

所述内筒（21）上部与净气出口管路（6）相连，下部与锥斗（285）相连，与锥斗（285）连接处开设有四个平行四边形的激流通道；

所述外筒（22）上部与烟气入口管路（1）切向相连，下部与锥斗（285）相连，所述烟气入口管路（1）在垂直方向有一定的角度；

所述盖板（23）将外筒（22）与内筒（21）之间的空隙封闭，所述雾化喷淋系统（4）设置在盖板（23）上；

所述旋流板支撑紫外光照射区（25）（26）中的环形紫外灯（253）放置于聚甲基丙烯酸甲酯紫外灯防水罩（252）中，其整体由紫外灯支撑旋流板（251）固定，所述紫外灯支撑旋流板（251）侧向呈与水平方向为α的夹角，其间距为m，其中α与m值的大小根据实际流阻进行调整；

所述内部紫外线照射区（27）中的环形紫外灯（273）放置于聚甲基丙烯酸甲酯紫外灯防水罩（272）中，其整体由四个支撑杆（271）固定；

所述泡沫自激区（28）由导流板（281）将来自平行四边形的激流通道的液流进行导流旋转，使液流冲击锥斗（285）上的鹅卵石贴面（282），持液面通过溢流口（284）进行溢流，装置需要清理时通过排放口（283）将液流排放干净；

所述排污溢流系统（29）中的溢流液流依次通过溢流管（294）、溢流控制阀（295）、溢流管（296）、汇集管（293）、总控制阀（297），排污液流依次通过排污管（291）、排污控制阀（292）、汇集管（293）、总控制阀（297）；

所述气动回转自激转子（3）是在回转本体（31）上连接有气动导流叶片（32）和旋转自激叶片（33），与废气净化装置本体（2）相接触处采用触点滑靴（34）（35）（36）（37）（38）减少摩擦，所述旋转自激叶片（33）上开设了一系列的激流小孔，气动回转自激转子（3）整体采用轻质防腐材料制作。

以上技术方案中优选的，所述烟气入口管路（1）垂直角度进行最优设计计算；

以上技术方案中优选的，所述气动导流叶片（32）的周向数目与纵向数目根据气动与摩擦的力学关系进行最优设计计算；

以上技术方案中优选的，所述紫外灯支撑旋流板（251）水平方向夹角α与间距m根据流体力学原理进行最优设计计算；

以上技术方案中优选的，所述锥斗（285）的水平夹角根据流体力学原理进行最优设计计算；

以上技术方案中优选的，所述旋转自激叶片（33）的激流小孔的数目、大小以及排列方式根据泡沫自激的原理进行优先；

以上技术方案中优选的，组成导流通道的导流板（281）的角度根据旋流冲击的原理进行优化设计。

本发明具有以下有益效果：

1. 本发明采用垂直斜向水平切向烟气入口，烟气切向进入内筒（21）与外筒（22）之间的空间后，沿着内筒（21）外壁形成螺旋向下的绕流，这种流线有利于烟气本身的气力推动气动回转自激转子（3）旋转，使自激转子实现自动回转，整体结构精简，生产、操作方便；

2. 本发明所述旋转自激叶片（33）在自激转子回转作用下搅动液流，结合自激小孔的作用使内筒（21）与外筒（22）之间的液流易于形成泡沫，由于转子在回转过程中对内筒（21）底部的平行四边形激流通道有间隙遮挡作用，使得进入平行四边形激流通道的液流产生脉动流动，进一步促进了自激泡沫的形成，这种结构布置合理，泡沫易于形成，自激效果好；

3. 本发明所述泡沫自激区（28）的导流板（281）引导液流呈旋转流动，使得液流在锥斗中容易形成自激旋涡，并对锥斗表面形成冲击作用，有利于自激泡沫的进一步形成，这种结构布置简单，效果明显；

4. 本发明所述锥斗（285）表面采用鹅卵石贴面（282），来自导流通道的液流冲击在鹅卵石贴面（282）上由于流阻的作用下，液流产生翻腾与飞溅，对自激泡沫的形成非常有效；

5. 本发明所述旋流板支撑紫外光照射区（25）（26）与内部紫外线照射区（27）产生的紫外光有利于增强污染物氧化，聚甲基丙烯酸甲酯紫外灯防水罩（252）可以防止流体与环形紫外灯（253）直接接触，既达到了紫外光增强氧化效果，又能起到防水作用；

6. 本发明所述旋流板支撑紫外光照射区（25）（26）整体由紫外灯支撑旋流板（251）固定，并对紫外灯支撑旋流板（251）水平方向夹角α与间距m进行优先，这样有利于气液充分接触，增强反应效果；

7. 本发明所述氧化吸收剂包含有芬顿/类芬顿剂和表面活性剂，这样既有利于增加氧化反应，又可以利用表面活性剂的表面张力促进自激泡沫的形成。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是一种立式气动回转自激废气净化装置结构示意图；

图2是图1中A-A截面的放大图；

图3是图1中B-B截面的放大图；

图4是图1中C-C截面的放大图；

图5是图1中D-D截面的放大图；

图6是图1中气动回转自激转子的结构图；

1-烟气入口管路，2-废气净化装置本体，21-内筒，22-外筒，23-盖板，24-支腿，25-旋流板支撑紫外光照射区，251-紫外灯支撑旋流板，252-聚甲基丙烯酸甲酯紫外灯防水罩，253-环形紫外灯，26-旋流板支撑紫外光照射区，27-内部紫外线照射区，271-支撑杆，272-聚甲基丙烯酸甲酯紫外灯防水罩，273-环形紫外灯，28-泡沫自激区，281-导流板，282-鹅卵石贴面，283-排放口，284-溢流口，285-锥斗，29-排污溢流系统，291-排污管，292-排污控制阀，293-汇集管，294-溢流管，295-溢流控制阀，296-溢流管，297-总控制阀，3-气动回转自激转子，31-回转本体，32-气动导流叶片，33-旋转自激叶片，34、35、36、37、38-触点滑靴，4-雾化喷淋系统，41-吸收剂供给管路，42-吸收剂均布管路，43-螺旋喷嘴，5-除雾器，6-净气出口管路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

一种立式气动回转自激废气净化装置，包括烟气入口管路（1）、废气净化装置本体（2）、气动回转自激转子（3）、雾化喷淋系统（4）、除雾器（5）、净气出口管路（6），详见图1-图6，采用雾化喷淋系统（4）、气动回转自激转子（3）、泡沫自激区（28）相结合，能利用烟气本身的气力作用下产生自激泡沫，气液相充分接触过程中在紫外灯的照射下，充分发生氧化反应，整体结构精简，生产、操作方便，系统自激效果好，回转装置能实现自动回转，结构布置合理，操作简单，成本较低。

所述实施方式中系统气相具体路径为：烟气沿烟气入口管路（1）斜向下切向进入废气净化装置本体（2）的外部空间形成螺旋向下的绕流，在绕流切向力的作用下，气力推动转子作旋转运动，气动回转自激转子（3）与废气净化装置本体（2）之间不同位置的触点滑靴（34-38）可以很大程度上减少摩擦，由于喷液对触点滑靴的润滑，使得气力推动的摩擦进一步减少，当绕流达到紫外灯支撑旋流板（251）时，一部分气流继续绕着内筒（21）外壁作绕流运动，另一部分气流沿紫外灯支撑旋流板（251）之间的间隙运动，从而增强绕流作用，并且能延长气液两相接触的时间，经过旋流板支撑紫外光照射区（25-26）后，气流继续推动转子旋转，达到激流通道后，气流沿内筒（21）底部的平行四边形激流通道旋转进入内筒，气流在内筒内筒（21）内壁形成螺旋向上的旋流，并且气流与自激泡沫充分接触，沿内壁向上运动的气流在离心力的作用下与壁面碰撞可以部分脱水，当气流到达除雾器（5）时进一步脱水，脱水后的净化气体经净气出口管路（6）排出。

所述实施方式中系统液相具体路径为：含有芬顿/类芬顿剂和表面活性剂的氧化吸收剂由吸收剂供给管路供给（41），经吸收剂均布管路（42）将其均布于环形管中，由螺旋喷嘴（43）产生伞罩型喷雾，喷雾伞罩之间有一定的重叠交叉，以保证气液能充分混合，产生的细小液滴在气流与转子的作用下发生同向运动，从而产生绕流，气液在紫外灯支撑旋流板（251）处进一步充分接触，在环形紫外灯（253）的照射下发生氧化吸收反应，液滴绕流落入锥斗（285）外侧后形成绕内筒（21）外壁旋转的液流，液流在旋转自激叶片（33）的搅动以及激流微孔的作用下产生自激泡沫，由于旋转自激叶片（33）在旋转过程中间隙性地遮挡内筒（21）底部的平行四边形激流通道，使得由内筒（21）外侧流入内筒内侧的流体产生脉动流动，脉动流体在导流通道的导流板（281）的引导下发生旋转运动，并冲击到锥斗（285）表面的鹅卵石贴面（282）上，由于液流在流动过程中不断地翻腾飞溅，在表面活性剂的作用下产生大量的泡沫，气流充分与泡沫相接触，吸收氧化后的污染物。

所述实施方式中溢流操作为：为了保证锥斗（285）有一定的激流液面，在正常工作时关闭排污控制阀（292），开启溢流控制阀（295）和总控制阀（297），超过激流液面的液体依次经溢流管（294）、溢流控制阀（295）、溢流管（296）、汇集管（293）和总控制阀（297）排出。

所述实施方式中清理操作为：当系统需要停机清理时，开启排污控制阀（292）、溢流控制阀（295）和总控制阀（297），将清水送入雾化喷淋系统（4）对装置进行清洗，清洗后的残液依次经排污管（291）、排污控制阀（292）、汇集管（293）和总控制阀（297）排出。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种立式气动回转自激废气净化装置，其特征在于：包括废气净化装置本体（2），所述装置本体（2）呈立式布置，装置的外筒（22）与垂直方向有斜角的烟气入口管路（1）切向相连，装置的内筒（21）外壁有一个带触点滑靴的气动回转自激转子（3），装置的盖板（23）上部设置有雾化喷淋系统（4），装置的内筒（21）上部设置有一个除雾器（5），装置的内筒（21）尾端与净气出口管路（6）相连。

2.如权利要求1 所述的立式气动回转自激废气净化装置，其特征在于：所述装置本体（2）包括内筒（21）、外筒（22）、盖板（23）、支腿（24）、旋流板支撑紫外光照射区（25）（26）、内部紫外线照射区（27）、泡沫自激区（28）和排污溢流系统（29），所述内筒（21）的下部开设有四个平行四边形的激流通道。

3.如权利要求1 所述的立式气动回转自激废气净化装置，其特征在于：所述气动回转自激转子（3）包括回转本体（31）、气动导流叶片（32）、旋转自激叶片（33）、触点滑靴（34）（35）（36）（37）（38），所述回转本体（31）与装置的内筒（21）之间有一定的空隙，所述旋转自激叶片（33）上开设了一系列的激流小孔。

4.如权利要求1 所述的立式气动回转自激废气净化装置，其特征在于：所述雾化喷淋系统（4）依次通过吸收剂供给管路（41）、吸收剂均布管路（42）、螺旋喷嘴（43）。

5.如权利要求2 所述的立式气动回转自激废气净化装置，其特征在于：所述旋流板支撑紫外光照射区（25）（26）中的环形紫外灯（253）放置于聚甲基丙烯酸甲酯紫外灯防水罩（252）中，其整体由紫外灯支撑旋流板（251）固定，所述紫外灯支撑旋流板（251）侧向呈与水平方向为α的夹角，其间距为m，其中α与m值的大小根据实际流阻进行调整。

6.如权利要求2 所述的立式气动回转自激废气净化装置，其特征在于：所述内部紫外线照射区（27）中的环形紫外灯（273）放置于聚甲基丙烯酸甲酯紫外灯防水罩（272）中，其整体由四个支撑杆（271）固定。

7.如权利要求2 所述的立式气动回转自激废气净化装置，其特征在于：所述泡沫自激区（28）由导流板（281）将来自平行四边形的激流通道的液流进行导流旋转，使液流冲击锥斗（285）上的鹅卵石贴面（282），持液面通过溢流口（284）进行溢流，装置清理时通过排放口（283）将液流排放干净。

8.如权利要求2 所述的立式气动回转自激废气净化装置，其特征在于：所述排污溢流系统（29）中的溢流液流依次通过溢流管（294）、溢流控制阀（295）、溢流管（296）、汇集管（293）、总控制阀（297），排污液流依次通过排污管（291）、排污控制阀（292）、汇集管（293）、总控制阀（297）。