CN1040184C - 对废气流喷射静态充电吸收剂的给料装置和静电喷枪装置 - Google Patents

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Abstract

一种给料装置带有料仓，它盛装需要量的干粉吸收剂并通过螺旋给料器输送测定量的吸收剂。空气通过反馈式鼓风机在文氏管里及吸收剂混合，然后进入静电枪的管筒。吸收剂和空气混合流进入并通过一个充电电棒，它位于管筒的轴向中心，与高压电源导电相连，被加上一定控制量的电压。充电电棒对经过的全部吸收剂粒子静态充电，然后进入并快速散布到废气流里，吸收剂和污染颗粒的聚集物通过一系列的过滤床层被清除掉。

Description

对废气流喷射静态充电吸收剂的给料装置和静电喷枪装置
这项发明涉及对粒子静态充电的装置，具体来说，是对喷射进废气流里的吸收剂或颗粒物质静态充电的装置。它在废气流里产生一个高压电场，污染颗粒体感应接触带电，吸附到充电的吸收剂粒子上并聚集起来。最后吸收剂，污染颗粒和吸附物质经过一个砾石过滤床层并被砾石过滤体物质捕获，由此净化了气流。
对颗粒体充电的装置并非新的技术，静电喷枪用于来对废气流喷射静态充电吸收剂粒子，在废气流里形成一个大的充电表面，使得废气流里的颗粒物质感应充电。这种静态喷枪和天线装置在舒夫(Schuff)的美国专利(专利号4220478和4290786)中有过介绍。另外还有本发明人先前在1993年6月14日和18日分别在美国申请的专利：“清除废气流里的尘粒物质和有害气体的技术”和“清除废气流里的尘粒物质和有害气体的装置”。
只有最近几年，有效清除小颗粒，特别是亚微米级尘粒的废气控制技术和装置才开始发展。但是由于缺乏系统的多性能，它们在遵守政府部门颁布的严格除尘要求和规则时遇到很大障碍。特别是这些系统既不能改变吸收剂的喷射流量也不能改变对于不同废气流情况调节所需不同的吸收剂粒子的充电量。本发明的系统装置提供了这一切性能。
类似舒夫(Schuff)的专利，本发明利用一个改进了的充电喷枪来对一股吸收剂流静态充电。然而，于此不同的是，本发明提供的静态充电喷枪的充电电压可以根据进入废气流的不同类型吸收剂粒子而改变，以便对各个吸收剂粒子提供一个表面最大充电量。吸收剂粒子带有同样的电荷，互相排斥，因此快速散布到废气流里，形成一个大的充电区域表面，并对废气流里的尘粒感应充电。充电促使亚微米级粒子及大颗粒聚集，同时污染气和充电吸收剂粒子及床层介质材料起化学反应。
如上所说，本发明的静电喷枪对进入废气流里的不同流量的吸收剂粒子可以可变充电。这一可变灵活性保证了足够量的充电吸收剂粒子和废气流里的污染物反应，这污染物包括有害气体和尘粒。吸收剂的定量调节能力保证了吸收剂有效地和废气流里所有的污染物发生反应，吸收剂由本发明的一个给料装置提供。这些反应使尘粒和吸收剂相聚集，如果选择相应的吸收剂粒子，它能和气态污染物中的亚微米级粒子进行化学反应，聚集的和反应了的颗粒通过一系列的运动和静止介质床层后被清除掉。
含有聚集颗粒和反应后的吸收剂粒子的气流经过运动和静止的介质床层，在那里吸收剂反应产物，颗粒体和污染气体被收集并去除，净化了的气流然后排入大气。以上所提的舒夫(Schuff)装置和技术专利是已有的技术，但是在处理大容量废气流的尘粒清除时很有限。本发明克服了这些局限性，它能控制吸收剂流量并能调整吸收剂粒子的充电量。针对一种具体的废气流，一定控制量的高压充电吸收剂粒子与所有的尘粒及气态污染物完全反应。
本发明的首要目的是提供一个料斗装置和静电喷枪作为整个废气清除装置的一部分。吸收剂粒子从料斗装置系统传送来，由静电喷枪喷射一定的量到污染气流里，吸收剂物质的流量以及加在各个吸收剂粒子上的充电电压量可以根据废气流里污染物质的不同种类及含量来调整。
本发明的另一目的是：吸收剂粒子流静态充电的静电喷枪在压力作用下，充电电压是可变的，能够对吸收剂粒子流全部充电，使之带上最大电量。
本发明的另一目的是：静电喷枪带有的枪管的大小尺寸是根据所用的吸收剂粒子流选定的，这样使所有的吸收剂粒子物质带上最大电荷量。
本发明的另一目的是：对静电喷枪提供一个给料装置，它能够调节吸收剂的流量或容量来匹配所加的静电充电量，并对喷射进废气流里的吸收剂充分充电。这里废气流由污染化学成分和尘粒体组成。
本发明的另一目的是：作为装置一部分的给料装置和静电喷枪可以从各种范围的气流中清除基本上所有的污染物质，同时它们的操作安全，可靠，维修费用对低。
下面具体描述本发明。
简要来说，本发明给料装置和静电喷枪对一定可调节量的吸收剂材料充电并喷射到废气流里。静电喷枪的本身尺寸大小是根据从给料装置出来的具体数量的吸收剂材料而定，可以是采用多个料斗装置和静电喷枪来输送所需量的吸收剂粒子，然后进入污染废气流里。并对污染尘粒完全充电来收集几乎全部污染颗粒物质，包括气流里的亚微米级粒子。充电了的吸收剂粒子喷射进废气流里并使全部污染颗粒接触带电，吸收剂粒子的表面收集气流里基本全部的亚微米级颗粒。含有聚集带电的吸收剂和污染颗粒然后通过一个过滤系统被去除掉。并进一步回收利用或排弃掉，净化了的气流最终排入大气。
本发明给料装置使可调量的吸收剂干粉从一个反馈吹送器进入一个气压系统。另外一个机械螺旋送料装置用来可变提供干粉吸收剂流。这个装置可以是一个容积式送料系统也可以是一个降重式系统，都是可根据具体污染颗粒含量准确提供所需的干粉吸收剂用量。吸收剂粒子流在一个喷射管内与从反馈吹送出来的可调节量的空气相混合，然后进入静电喷枪的一个管道。
静电喷枪的管径是根据吸收剂粒子流量和接受混合空气流来定的。它包括一个充电棒，轴向布置在管道里并与一个可变电源相连。这一可变电源在电棒周围产生一个高压电晕放电场，吸收剂粒子流在电棒周围通过。每个吸收剂粒子带上强大的静电荷，可以是正的也可以是负的电荷。充电的吸收剂随后被喷入并弥散在废气流里。吸收剂粒子带有相同的电荷，相互排斥，在气流里形成一个大的充电区。污染颗粒与带电吸收剂粒子碰撞带电并聚集。带电吸收剂吸引并同气态污染物里的亚微米级污染粒子反应形成聚集的大颗粒。
本发明的静电喷枪在充电棒周围形成一个电晕放电区，充电棒的放电量可以根据某一具体废气流不同的污染物含量来选择不同的吸收剂材料。同时如有必要，喷射一种或多种吸收剂粒子流。可以用多支静电喷枪组合来提供所需较大量的吸收剂粒子，对付废气流里的大容量污染尘粒使之带电并发生反应。
充电的细微吸收剂粒子输送到喷枪后，全部带上相同的电荷，把粒子快速散布到气流里。废气流里的颗粒物质中的大污染尘粒将聚集一起，吸收剂粒子与亚微米级颗粒的相吸引并发生反应，它们都带着相同的电荷一齐通过一个收尘装置的过渡段。这个装置有一系列的运动和静止砾石介质床层，按序排列在一个收尘室里用来清除聚集污染物和吸收剂粒子，气流经净化后排入大气。之后，收集了的物质经筛离后可以排弃掉，如有需要运动床层的介质材料可以回收利用。
这里附图说明了本发明应用的最佳实例模式：
图1是一个从废气流里清除尘粒物质和气态污染物的装置示意图。它包括一个本发明的给料系统和静电喷枪系统，如图所示的给料系统输送干粉吸收剂材料到一号静电喷枪即一号静电充电枪及所示(虚线表示)的附加二号静电枪。在一个电源的控制作用下，静电枪喷射充电干粉吸收剂到废气流里，对污染颗粒充电并产生反应。然后气流通过一组运动过滤床层和一个静止过滤床层，进一步除去聚集污染颗粒和吸收剂粒子并对之回收再处理，最终净化的气流排放到大气。
图2是图1给料装置的一个放大侧视图，它使一定量的吸收剂材料进入一个缩喉管，在压力作用下与空气混合然后进入图1中的静电充电枪；
图3是图1静电枪具体装置一部分的放大侧视图，它显示了静电枪膛的剖视部分，可以看到绝缘体，枪管以及用虚线表示的一支充电电棒，电棒轴向安装在枪管的中心；
图4是图3中的沿4-4线的局部放大剖视图；
图5是图3中沿5-5线的局部放大侧视图；以及
图6是图3中类似的另一个静电充电枪，它可以由陶瓷材料，硅橡胶或聚脂烯材料制成。
如图1所示，由10代表的是一个从废气流里清除尘粒物质和气态污染物的装置，它包括一个给料装置11及本发明的静电充电枪12(以下简称静电枪)。给料装置11的功能是输送可测定量的干粉吸收剂材料并与空气相混合，在压力作用下，进入静电枪12。这样使每个吸收剂粒子带上一定量的充电量，最后进入如图中箭头A所示废气流里。
10号装置是一个清除废气流里的颗粒物质及气态污染物的系统，它包括在本发明人申请的美国专利“从废气流中清除尘粒物质和有害气体的装置”(1993年6月14日)以及“从废气流中清除尘粒物质和有害气体的技术”(1993年6月18日)中。要明确的是，在这里说明的范围里，本发明也可以和其它利用这一静态充电吸收剂的污染控制装置一起使用。
如上所述，本发明的给料装置11和静电枪12作为整个系统10的一部分，喷射加压静态充电的干粉吸收剂流到废气流里。
这一系统在干式环境下工作，避免了酸雾的产生，工作温度可达摄氏1100度，并能在低于大气压下工作使得废气流顺利通过系统。给料装置11和静电枪对某一种废气流能够确定并控制吸收剂的流量，静电枪的外形及连接的电源电压也可以改变来充分满足对吸收剂粒子充电。随着充电的吸收剂粒子喷射并散开到废气流里，给料装置11和静电枪12使装置10更加灵活，多能，可以在各种废气流状况下清除基本上全部污染物。装置10，除了给料装置11和静电枪12以外，还包括一组运动和静止床层，相应是13和14，在这里聚集污染物和吸收剂粒子被去除，净化了的气流被排入大气，从床层过滤出的聚集颗粒可以排弃掉或回收处理。
如图1和3到6所示，装置10包括一个静电枪12和另一个可选择的静电枪12a，吸收剂流从给料装置11传到静电枪。这一给料装置系统11，如图1、2所示(在图2中更清楚)，它包括一个装料仓15，可以是长方体或其他桶状结构，它的顶部是开口的。它可以装入并容下一定量的干粉吸收剂，这一干粉吸收剂具体材料是根据废气流(图1中箭头)里污染物的类型来选定。
另外要指出的是：给料装置11，根据实际应用的情况，可以是多种形状，包括开口顶部，必须在干的环境下，环境湿度必须检测。另外在这里说明的范围内，给料装置11，如有必要，可以是一个接受器或储料仓，能够提供气态吸收剂，如阿摩尼亚气体。吸收剂干粉材料的选择是根据废气流里需要去除的污染物而定的。很多情况下，细小粒子的石灰石粉被选作为吸收剂，它最适合清除从焦炭炉，烧结炉和炼钢炉里排出的废气。对烧煤锅炉，可以选用碳酸氢钠和废气流中的SO2反应形成硫酸钠，然后吸附在吸收剂上。吸收剂粒子在送入装料仓15之前被加工成直径大约为15微米到1毫米的粉状粒子，由给料装置11送入静电枪12，在那里吸收剂粒子均被静态充电，喷射入废气流(如箭头A所示)中。
装料仓15有足够的容量来提供所选择的干粉吸收剂到静电枪12中被静态充电。干粉吸收剂在被充电并散布到废气流后使污染颗粒带电并与之反应。实际应用中料仓的容积在1--上千立方英尺，具体根据系统要求清除的气流中的污染物含量来定。干粉吸收剂材料由重力输送或气压输送方式从料仓15送入一个衡量仓16，它测出一定量的干粉吸收剂并通过转鼓18使吸收剂进入一个排放嘴19。废气流里的污染物含量决定了所选的吸收剂的用量，本发明采用的是一个容积式进料系统或一个降重式系统来保证这一用料衡量的精确性。在要求非常精确的吸收剂流量情况下，降重式系统通常较好，一般被采用。这些用于干粉吸收剂进料的装置，现在由惠拉  斯克劳公司(Vibra ScrewInc.)克塔隆公司(KTbra Inc.)奥托维特公司(Autoweight Inc.)，及其它公司生产。工程应用中，根据它们的功能及价格来选择所需的进料装置以严格满足技术上要求的进入静电枪12的吸收剂流量。
如图1，2(图2更清楚)，测量后的吸收剂流经一个T型管20送入一个输管21，它的尽端是一个接口22a，这一接口22a是文氏管23的Y型接口22的一个分支，另一个接口分支22b与一个鼓风机24相连，由此送出压缩空气。鼓风机24提供一定可控制量的气流使测定量的干粉吸收剂流悬浮并保持这一悬浮状态。实际应用中，反馈鼓风机可以输出精确控制量的压缩空气，它作为本发明应用中的一个部件可以从以下制造厂家获得：斯潘斯尔公司(Spencer Inc.)，加斯特公司(Gast Inc.)，罗顿公司(Roton Inc.，及其它，它们在本说明范围内都可以被采用。
如图2中所示，空气和吸收剂材料在文氏喉管25处混合，它位于Y型接口22的两个分支22a和22b的下游，喉管在进气端收缩使气流速度增加，充分混合干粉吸收剂和压缩空气。实际应用中，干式吸收剂与空气理想的混合气压在1-10psi之间。在文氏喉管25下游，管道加宽与一个减速管接头26的一个球状端相接。管接头26与一个吸收剂材料的输管27相连，由它进入静电枪12。
如图3-5所示，静电枪12的实体在压力作用下由输管27接受到一股干粉吸收剂和空气混合流。输管27与静电枪12的吸收剂进口接头28相连。接头28固定在联接板29中心。联接板29通过另一联接板30和静电枪连接，它们之间由螺栓31及螺帽32紧固一起。联接板30与一个直角口34的尽端板33结合在一起。直角口位于枪管筒管室的后部。如图所示，枪管筒室35包括一个光滑表面的直管长筒36(图3中虚线，图4中的实线表示部分)，以后称管筒。空气干粉吸收剂混合流进入管筒36，它的中心轴向有一支充电电棒37(虚线表示)，它的功能下面详述。联接板30与一个联接管道38正角相连，相应联接管38在吸收剂进口39端口与一个套管39a相连。吸收剂进口39(如图3、4、5)同样也与套管39a一端相联，另一端与管筒36相连。如放大图所示，管道38与端板33相连并盖住了圆柱枪筒35一边的直角口34，管道38另一端与套筒38a接合。盖板33与两块一致的固定板30和29螺栓联结。板29按序与接口28相接并联入吸收剂输管27，吸收剂由此在压力作用下从给料系统传入。
吸收剂进口39，如图所示是弯状结构，它与管筒36的后端相接，基本成直角(图中B角)。吸收剂进口39和管筒后端结合，由前后二个接口套管40a和40b连接。接口套管40b由图示，和管筒36后端连接。管筒的前端，如图3所示，通过一个接口41经管筒盖板42连接后面一个固定板43，紧接是另一块固定板44。两者由螺栓45和螺母46连接。管套接口47把固定板44与一个吸收剂出口管道50相连接。如图3、5所示，管室内支架35a与螺母35b一端固定在盖板42，上另一端固定在绝缘筒51的盖板52上，这样把筒体35与绝缘筒51联接在一起。
如上提到，筒体36包括一个电棒37，它基本上和筒体的长度相同，后端37a处与接口53相连。筒体36表面光滑的，由PVC塑料，硅橡胶，陶瓷或其它材料制成。电棒37位于轴向中心，是一种导电材料。电棒37在它周围产生一个高压电晕放电场使管筒36内每个吸收剂粒子带上强大的静电荷。给料装置提供不同流量的吸收剂流经过进口管39到静电枪12，充电后的吸收剂粒子然后进入废气流里，使污染颗粒体带电。为了使对吸收剂粒子流充分充电，加在电棒37上的电压是可变的。要达到这一目的，一个电源控制器66被采用与高压电源67一起使用。高压电源67在控制器66处的输出电压为5,000-200,000伏特。工业上斯潘尔门(Spellman)的高压电源已经被成功地应用在这一发明上。
如图1所示的电源控制器66是一块控制板。操作人员可以输入一个所需的电压到电棒37上，并生电晕作用并提供每一个吸收剂粒子所需的静电电荷量(正的或负的)，为了更好提高本发明的多功能性，光滑面的管筒36可以拆卸，更换，管筒的尺寸规模也可以根据不同吸收剂流量来定。在一个实际应用的例子中，本发明采用一个2英寸直径的管筒，它可以输送150-300立方英尺/分的吸收剂空气混合流。在另外一个例子里3英寸的管筒可以输送300-500立方英尺/分的干粉吸收剂空气的混合流。各种直径的管筒36可以在本发明的应用范围内被采用。
如图3、4和5所示，静电枪12包括一个圆柱绝缘体套筒51，内含一个高压绝缘体59，它的材料是陶瓷，它固定在一个基座60上与绝缘体管筒51轴向同心。绝缘体59的另一端包括一个接头61与绝缘体59中心内部一个导体相连，并轴向通过陶瓷绝缘体55，这样高压电通过连接导体54，传到电棒37的尽端37a。电棒37位于光滑面管筒36的中心，如上提到的，它在后端与吸收剂进口39旁边的一个接头48相连接，同时前端通过盖板42与管接头47相连。接头47与管道50相连，把充电干粉吸收剂输送到一个喷射单元69里，它的功能是，喷射充电了的吸收剂颗粒到废气流(管68内箭头A)里。
光滑管筒36的后端(图3)由接头48与一圆筒56相连，圆筒56包含有陶瓷绝缘体，在它后端由一个接头36a固定在绝缘体套筒51的盖板52上，同时由螺栓一侧固定在高压绝缘体基座60和圆柱筒35的凸缘57上。静电枪12的部件位于绝缘室51和圆柱套筒35的内部。绝缘室51后端有一块可拆卸的板63，在板63上有一个外部把手65。相应部件用螺栓固定在静电枪12上。
如图3、4中，管筒36可以是金属材料，陶瓷材料，PVC型的塑料或其它类似材料。吸收剂进口39弯成和管筒36大约成一个直角。在第二支静电枪12b(如图6)中，陶瓷管筒36a和吸收剂进口102之间形成和水平成30°的C角。这一陶瓷静电枪包括作为吸收剂进口102一部分的一个肩套100。这一肩套也是管筒35b整体的一部分，它内有进口102与连接管101相连，连接管另一端套在一个陶瓷接头103上与进口管27相通(如图3、4所示)。结构功能上来说，陶瓷管筒36a，电棒37a，筒体35b，绝缘体59和绝缘室51与静电枪12的相应部件是一致的，因此我们对于静电枪12a的部件和12的部件使用一样的号码。
实际应用中，吸收剂在大约1-5psi的压力下经输送管27(直径约2-3英寸)传送进入带电棒37的圆筒36。本发明提供可变的吸收剂流量以及可变吸收剂充电量来针对不同的废气流类型及含量。
操作人员操作控制板66，调节电棒37的电压来获得理想的静电充电场对吸收剂粒子流充电。对于在1-上百磅/小时的吸收剂流，相应5000-上万伏电压加在电棒37上。这一电压量取决于静电枪出口47和第一过滤床层之间的距离，同时考虑到废气流要清除的污染粒子的尺寸大小。电棒37上的电压控制保持在一个恒定值使整个周围产生一个高压电晕放电区，对经过管筒36(36a)的吸收剂粒子充电。
通过电棒37的吸收剂粒子带有正(负)同等电荷，经过一个喷射单元69被喷射到废气流管道68中。在那里，吸收剂粒子都带上静电荷(正向或负向)，趋向于相互排斥，很快分布到废气流里。本发明实际应用中，要求吸收剂粒子非常细微，这样能极大提高吸收剂的活性，大大减少分散进气流里的滞留时间。带电粒子同时吸引废气流里亚微米级粒子和大颗粒，把它们聚集在吸收剂颗粒表面，形成较大颗粒。另外，充电的吸收剂也是根据废气流里污染物来选择并与之起化学反应的，同时它提供了一个强大的静电场对没有聚集的粒子充电，带有吸收剂的气流随后进入本发明的收集系统70。
管道68中箭头A是一个从工厂排气出来的废气流。根据废气流量和性质，一支喷枪一般提供足够量的静态充电的吸收剂粒子使得废气流里的所有粒子(包括亚微米级粒子)带电，并同污染气体反应。当一支喷枪不够时，即使能调节给料装置的输出，选用不同大小的管筒36，控制电棒37上的电压，也不能达到所需的工作范围，这时，第二，三或更多支静电枪12a(图1中的虚线表示部分)可以用来辅助喷射吸收剂，每一静电枪的功能与上述的静电枪12一致。这些辅助吸收剂静电枪12a是与12完全一样的喷枪，它们之间装置的描述，工作功能及吸收剂给料装置也是一致的。
本发明给料装置11和静电枪12，如上所述，它们对污染收尘系统提供静态充电的吸收剂。例如在本发明人申请的美国专利，S.N. 08/075,957的“从废气流中清除尘粒物质和有害气体的装置”以及S.N. 08/077,740的“从废气流中清除尘粒物质和有害气体的技术”中的系统。要明确的是，在这里说明的范围里，本发明也用于其它利用静态充电吸收剂技术的污染控制装置中。
本发明与其它废气流里清除尘粒物质和有害气体的装置，包括收尘系统70(图1)，结合在一起，达到清除目的。收尘系统50接收了废气流及吸收剂反应物。它包括两个不同的区域。第一收尘区是一个过渡段，斜墙71把一个宽的基座与进气管68顶部形成金字塔型结构。气流从进嘴52进入，它的直径与废气流和吸收剂粒子经过的管道68一样。过渡段锥体的向外斜坡口是一个正方或长方口，它位于进嘴反面与过滤室72相连。过渡段70开口包括一个扩散喇叭口或类似装置，它把气流扩散到整个一号运动过滤床层13的表面，经过过滤段的气流到达扩散喇叭时，因为面积大为增加使流速在进嘴和床层13之间极大下降。由于这一速度变化，气流里较大颗粒就会在一号床层前从气流里掉落。一号床层在过渡段后方垂直布置。已掉落的颗粒体和与另一号运动过滤床层冲击掉落的颗粒被清除掉。
如图1所示，过渡段和收尘室72的进口端相连，收尘室包括运动和静止过滤床层13及14，它们从废气流里清除颗粒物质。由排气扇92，气流通过风道90从排气口93排出，最后净化了的气流从烟囱93排出。
收尘室72是一个长方形盒状构造，一组各自分开的料斗80安装在收尘室顶部，介质从这里进入收尘室里的过滤床层13、14并对它们补充，更换介质材料73和75。收尘室72内部有一组垂直运动过滤床层13，以及至少一个静止过滤床层14。
如图1所示，一号运动过滤床层13在过渡段70进口的另一面，废气流从排气管68进入，这一废气流包括静态充电吸收剂和污染颗粒。每一个运动床层13包括一个由介质材料73构成的过滤体，介质材料位于前后两块板74之间。介质材料通过重力作用从给料斗89输入，当它们向下移动时，聚集了污染物及吸收剂颗粒并同经过的气流里的余下的亚微米颗粒进一步反应。每一个床层的介质材料从底部排出再处理。运动过滤床层13里的介质可以是和静止过滤床层介质75相同或不同的材料。这里显示了三个运动过滤床层13和一个静止过滤床层14。但是根据对某一废气流污染清除的系统要求，采用不同数目的运动过滤床层。甚至可以采用一个以上的静止过滤床层14。对上述的一个运动床层13及静止床层14的描述，包括它们的附属部件应该和其它的运动，静止床层及附属部件是一样的。
前面已经提到，每个运动过滤床层13包括介质材料73在前后两快板74内。板74上面钻有一定数量的洞孔76，使得废气流顺利通过整个过滤体73。过滤体73是一个砾石床层过滤装置，约12英寸(300mm)厚，贯穿整个收尘室72的顶底高度。过滤体73的介质材料是根据相对应所处理的污染废气的污染物成分来定的，可以是硅砾石，石灰石砾石，某种人造材料或其它同一类性质的材料。三个床层13的过滤体73的介质材料可以是同一种材料或者使用不同的介质材料，如后面会提到的两个例子1和2。
构成运动过滤床层13的介质材料73经过一个给料斗70(图1-3中)从上部由一个阀门装置进入过滤床层。这一阀门装置是一个旋转式气阀，使收尘室72保持在低于大气压下工作。通过控制操作床层底部的旋转式排料阀，在重力作用下，介质材料从给料斗80送到过滤床层。旋转式气阀是一个叶片轮装置，也可以是在相同功能范围内的类似的阀门装置，旋转式气阀位于床层底部并贯穿整个床层的宽度。旋转式排料阀的下方有一个接料斗72，它接受介质排放出来的物质，包括聚集的颗粒污染物和吸收剂。过滤体介质材料运动方向和气流方向垂直，并在压差控制下缓慢运动。当过滤床层前后两边的传感器感应出一定的压差时，旋转式排放阀起动更换床层的介质材料。此外，另一个气阀安装在旋转式排料阀73的底部，介质材料和聚集的颗粒将来从这里进入一个介质筛离器。旋转式排放阀和气阀的工作使过滤床层72系统封闭并在低与大气压的情况下工作，产生一种真空效果来抽动废气流。实际应用中，整个系统在低于大气压1-24英尺水(约22-538mmHg)的状况下工作。这个工作压力提高了气流通过过滤介质的效率，同时气体粒子冲击过滤介质粒子的表面，提高了废气流里污染气体的分离效率。用氢氧化钙或氨作为吸收剂来清除废气流中的SO2的化学反应式如下：
这个封闭系统最高工作温度可达摄氏1100度，显著提高了系统的工作效率，又有效防止了化学反应产生的酸雾对装置的损害。为了维持收尘室72在低于大气压下工作，旋转式排料阀73在压力和重力作用下控制介质材料在板74之间的排落。旋转式排料阀通过运动床层13两边的压差感应来工作的，当过滤床层13前后两边的传感器感应出一定的压差时，表明过滤体73需要启动更换，这样旋转式排料器的叶片轮开动。污染堵塞的介质过滤材料被排出，经过气阀，然后到一个介质筛离器，它的功能下面再提。新的介质材料从给料斗80重新补充到运动过滤床层13的前后两块冲孔板74之间。
过滤床层13的介质材料的运动造成一部分介质颗粒从前后两块板74的孔洞76中排出，这样保持了这些孔洞的畅通，使气流可以自由通过。从孔中排出的粒子回落到在运动，静止床层底部的接收开口，这一接收开口同时接收从过渡段70里降速沉落的和与板74相冲击的大颗粒。这些颗粒与过滤介质及聚集颗粒一起通过旋转式排料阀排出。
颗粒体和介质材料从收料斗通过旋转式气阀，然后排入一个介质筛离器。介质筛离器前后振动筛除掉聚集吸收剂反应颗粒。干净的介质材料颗粒随后被送到料斗80以待重新回到床层13。在介质筛离器损失了的介质材料通过一个介质料斗94经输管补充输入。筛滤和新补充了的介质材料通过上升的传送带81进入料斗输管82，通过气闸83分别进入每个料斗80，使之充满，保证对每个运动床层13给料。
这里要强调的，对一号运动过滤床层13的描述应该是看作对全部运动过滤床层的描述。实际应用中，一号床层13收集75％-95％进入系统的颗粒物质，它包括聚集污染物和吸收剂反应和未反应了的颗粒。其余运动过滤床层去除气流里余留下来的颗粒物质并且同污染气发生反应。对清除不同废气流，我们使用不同的吸收剂流量，可以采用少于或多于三个运动过滤床层。对某些特殊应用，可以更理想地采用与一号床层13所用的不同粒度的介质颗粒材料，或甚至与一号床层不同的类型的介质材料。如后面会提到的例子1和2中，采用不同大小，类型的介质材料作为各个过滤床层的过滤体，它要求另外一套介质材料排放装置，包括一组独立的介质存料斗来补充床层介质材料，独立的输管及介质给料斗80。
图1中的静止床层14，位于收尘系统72的内部并贯穿整个收尘室的内部，它接收从最后一道过滤床层13出来的气流，对气流进行最终处理以除去经过运动床层后余下的全部吸收剂粒子，聚集颗粒和气态污染物。这里要指出，静止床层14的过滤介质材料75是可以更换，但是因为通常在一个生产周期它收集的污染不够多，不需要更换介质，所以我们是周期性在系统停机或静止床层两边压差足够大时才更换介质。静止床层14与运动床层13具有相同的尺寸大小，但可以是不同的床层厚度。静止床层介质75与运动床层一样位于前后两个带有孔洞的冲孔板76之间。
静止过滤床层14起着在运动过滤床层后面的最终过滤作用。把它设计成静止的原因是：任何床层的运动，不管多慢，总会造成一些收集了的颗粒重新进入气流。相应静止床层的清除通常在系统启动前或停机以后。此外，也可以采用两个静止床层双翼并排来连续运行系统。床层设计使一块挡板插入收尘室72以改变气流的流向，使气流流入另一静止床层的管道并通过这一静止床层，然后气流从排气管排入烟囱93。当气流绕开静止床层14时，过滤床层可以更新介质75，换入新鲜的介质材料，然后可以重新引回气流。
给料斗84通过一个垂直的输送管85获得回收了的介质材料和新的介质材料，然后送入静止床层14内。具体地说，垂直输管85运料到一个水平输送管86，然后由阀门87进入料斗84。新鲜的介质材料也可以由供料斗94或其它方法提供。在系统操作传送介质材料和系统关机后的排料过程中，阀门是关闭的以防外部空气的渗入。关机以后，过滤介质材料75被排入一个放料筒并送入一个介质筛离器(图中没有显示)。静止床层介质筛离器与运动床层介质筛离器一样，用来清除聚集的大颗粒并且把颗粒物质从介质材料里分离去。干净了的介质材料经垂直输管85和从供料斗94来的新鲜介质材料相混合。
本发明的应用装置10的综合操作，如前所述，是由电力操作，如吹送机和马达。这些动力装置是相对低马力马达或只要较低马力来驱，因此保证了这一简单，结实系统操作维护的经济性。
为了更好说明此项清除废气污染的发明装置10，我们有下面两个例子来介绍它的具体工作步骤：
这是一个假设的实际应用本发明的例子，它应用装置清除从一个炼铜厂出来的废气中的尘粒和污染气体。工作步骤以图1的装置为依据说明如下：
废气流A的温度是摄氏180度，流量是35,000ACFM(实际状况980立方米/分)。废气流颗粒含量5.0格令/立方英尺(11.6克/立方米)标准干空气，SO3的含量是1.0格令/立方英尺(2.3克/立方米)标准干空气，这两个是主要清除的污染物。废气流里其它的污染物相对重要性就小得多。我们特别设计了一个模型程序，来计算装置尺寸，选用吸收剂的流量和材料来清除废气流里某些特定污染物质。这里所选用的吸收剂物质是氢氧化钙，(Ca(OH)2，静态充电的熟石灰用料量是每小时155磅(70kg)，它通过一个2英寸管筒的干式吸收剂静电枪12来喷射。
每小时155磅(70kg)的熟石灰从吸收剂存料斗11输送到充电静电枪12。熟石灰吸收剂粒子是细微(小于70微米)的粒子。然后用一个高压电源67对熟石灰粒子充以80,000V的静态高压电。这一高压充电量是根据对要去除的污染颗粒物质进行粒度分析后决定，同时也考虑到喷枪离开一号运动过滤床层的距离和吸收剂类型。每一具体场地的模型输入数据决定了充电量必须是一个可变的量。下一步，静态充电后的熟石灰进入干式充电喷射单元69，通过它把静态充电的熟石灰喷射进废气流。充电吸收剂很快散布到废气流里，形成一个较大的充电表面来使进来的废气流里颗粒体静态感应充电，同时吸收剂和气态污染物有较大接触面来发生化学反应。在喷射单元69到过渡段之间，熟石灰和SO3发生化学反应，形成CaSO4，石膏。同时充电的熟石灰和10微米大小的颗粒物质聚集。这一区域专称滞留区域，如果有必要的话，系统可以带有另外一滞留室。
过渡段的面积比气流进口管道68的要大得多，造成流速的急剧下降。这种速度变化使一些较重颗粒和与污染气反应了的吸收剂产物从气流里沉降出来并在运动过滤床层之前掉落下来。垂直移动的床层过滤体分别充有两种介质材料，粒度小于3/8in。(9.3mm)，或同样可以说是大于5mesh。一号床层加有生石灰，常用于炼铜厂的冶炼过程，它进一步加强了与SO3反应，保证了更好清除气流里的气态污染物，一号床层清除废气流里约75％以上的污染物。气流通过余下的二，三号床层和静态过滤床层，它们所用的介质材料是石灰石炉渣，它是炼铜生产的副产品。使用它作为介质材料可以节省材料筛离费用，同时在这过程中重新收回废气中的铜，银和金。这些贵金属在通常的污染控制系统装置里并没有被回收而白白损失掉了。任何没有经济价值的污染物质可以重新回到冶炼炉消耗掉，或夹杂在炉渣内，经分离处理后排弃掉，这样减少了在别的技术过程中处理吸收剂反应物所带来的问题。
二号和三号运动过滤床层和静态介质过滤层也将回收介质炉渣，它从炉渣介质筛离出聚集的颗粒体和吸收剂反应物，筛离的炉渣介质再利用重新送回，三号运动过滤床层及静态床层。筛离出的颗粒体及污染反应产物直接送回冶炼炉中进一步回收废气中的铜、银和金，同时弃掉任何没有经济价值的颗粒物和收集的反应物。
这是一个假设的实际应用本发明的另一例子，它应用要求的设备，同时除去从一个炼铜厂出来的废气中的尘粒和污染气体。工作步骤以图1的装置图为依据说明如下：
废气流以箭头A表示，它温度是摄氏430度，流量是50,000ACFM(约1400立方米/分)。废气流颗粒含量15.0格令/立方英尺(34.7/克立方米)标准干空气，SO2的含量是2.0格令/立方英尺(4.6克/立方米)标准干空气(170kg/h)，这两个是主要清除的污染物。废气流里其它的污染相对重要性就小得多。我们特别设计了一个模型程序，来计算装置尺寸，选用吸收剂的流量和材料来清除废气流里某些特定污染物质。这里所选用的吸收剂物质是氢氧化钙，Ca(OH)2和氨NH3，静态充电的熟石灰和氨的用料量分别是每小时534磅(242kg)和54磅(25kg)，它通过给料装置11利用两个干式吸收剂静电枪12和12a来喷射。
每小时350磅(159kg)的熟石灰从吸收剂给料装置11输送到静电枪12。熟石灰吸收剂粒子是细微(小于70微米)的粒子。一个高压电源67对熟石灰粒子充以102,000V的高压静电。另外每小时184磅(83kg)的熟石灰和每小时54磅(25kg)的气态氨从吸收剂给料装置11送到充电喷枪12a，高压电源67对熟石灰粒子及氨气充以98，000V的高压静电。高压充电量是根据对要去除的污染颗粒物质进行粒度分析后决定的，同时也考虑到喷枪离开一号运动过滤床层的距离和吸收剂类型和数量。每一具体场地的模型输入数据决定了充电量必须是一个可变的量。下一步，静态充电后的熟石灰及气态氨进入干式充电喷射单元69，通过它带电的熟石灰和氨气喷射进废气流里。充电吸收剂很快散布到废气流里，形成一个较大的充电表面来使进来的废气流里颗粒体静态感应充电，同时吸收剂和气态污染物有较大接触面来发生化学反应。在喷射单元69到过渡段之间，熟石灰，氨气和SO2发生化学反应，形成CaSO3，亚硫酸钙+(NH4)2SO3，亚硫酸氨。同时充电的熟石灰也和这里通常是10微米大小的颗粒物质聚集。这一区域专称滞留区域，如果有必要的话，系统可以带有另外一个辅助滞留室。
过渡段的面积比气流进口管道的要大得多，造成流速的急剧下降。这种速度变化使一些较重颗粒和与污染气反应了的吸收剂产物从气流里沉降出来并在一号运动过渡床层之前掉落下来。一号床层接收扩散的气流，垂直移动的床层过滤体分别充有两种介质材料，粒度小于9.3mm(大于6mesh)。一号床层介质是硅砾石，常用于冶炼厂的生产过程。余下的二、三号床层和静态过滤床层所用的介质材料是石灰石炉渣，它是炼铜生产的副产品，成本很低。从一号运动过滤床层排出的介质直接进入冶炼炉生产，因为硅石是一种助熔材料可以应用于铜的提炼。这样节省了材料筛离费用，同时在这过程中重新收回了废气中的铜、银和金。这些贵金属在通常的污染控制系统装置里并没有被回收而白白损失掉了。任何没有经济价值的污染物质可以重新回到冶炉消耗掉，或夹杂在炉渣内，经分离处理后排弃掉，这样减少了在别的技术过程中处理吸收剂反应物所带来的问题。
就如上面提到的，二号和三号运动过滤床层和静态介质过滤床层也将回收介质炉渣，它从炉渣介质筛离出聚集的颗粒体和吸收剂反应物，筛离的炉渣介质再利用重新送回二、三号运动过滤床层及静态床层。筛离出的颗粒体及污染反应产物直接送回冶炼炉中进一步回收废气中的铜、银和金，同时弃掉任何没有经济价值的颗粒物和收集的反应物。
本发明从废气流里清除尘粒物和有害气体的方法，这里图示及介绍了实际装置的工作，但只是以具体例子的形式，我们可以对在不离开专利本身范围作一些变化和改进，由此产生的一切相似及引伸类同之处都应归于本专利范围。

Claims (11)

1、对废气流喷射静态充电吸收剂的给料装置和静电喷枪装置，其特征是，它们作为整个尘粒物质和气体污染物清除装置的一部分包括：(1)给料装置包括一个料筒，它可以开启来装入并保持一定量的干粉吸收剂材料；(2)提供一定量的经过衡量的干粉吸收剂材料流的装置，该干粉吸收剂材料流通过管道装置在压力下与空气混合；(3)吹送装置传送控制量的空气流进入该管道装置与上述一定量的干粉吸收剂相混合，并把上述混合流由输管送入静电枪；(4)静电枪的枪筒为含有一个光滑表面的直管筒，吸收剂输管由固定件与之联接，输入吸收剂粒子流，所述直管筒具有光滑的内孔，该内孔打开，为吸收剂材料提供流道，所述直管筒在其打开的前端与一个用于容纳带静电荷的干粉吸收剂粒子管道相连，放出带静电荷的干粉吸收剂粒子，喷射入废气流里；(5)充电电棒由一直段导电材料制成，安装在管筒轴向中心，它的后端由一绝缘体与管壁绝缘，通过这一绝缘体中心，充电棒和一个可变电源相连，电源通过电棒在它周围产生高压电晕放电区，使通过的吸收剂每个粒子都带上静电荷并把它们送入，散布到废气流里；(6)可调电源装置，它与电棒连接，使通过直管筒的吸收剂粒子带上最大的静电荷。
2、根据权利要求1所述的装置，其中绝缘体位于一个圆柱体内，这一圆柱体前端与含有管筒的外筒体相连，后端可以开启便利接触绝缘体；这一绝缘体是一个普通陶瓷绝缘体，它包括一个保持轴向位于所述绝缘体内的导电杆，导电杆后端与电源连接，前端连接充电电棒。
3、根据权利要求2所述的装置，其中，充电电棒的后端由一个结合套筒与绝缘体的导电杆连接，通过它可变电源的电能依此传导到达电棒上，所述结合套筒在其打开的前端和后端分别容纳入充电电棒的后端和绝缘体的导电杆的前端。
4、根据权利要求3所述的装置，其中，一个可变电源和相应的控制板与传导杆电相连并控制电源的输出。
5、根据权利要求4所述的装置，其中，电源输出是可变并可以提供一个正的或负的静电荷。
6、根据权利要求1所述的装置，其中，给料装置的料筒接受的吸收剂材料，在重力作用下由另一传送控制装置从料筒传送这一吸收剂，用于提供受控制的干粉吸收剂材料流通入管道的装置提供一定控制量的吸收剂进入该管道，在文氏喉管处与吹送装置出来的空气混合。
7、根据权利要求6所述的装置，其中，控制吸收剂流量的装置是一个螺旋供料器，通过旋转来移动一定量的干粉吸收剂到管道装置里；吹送装置是一个反馈式鼓风机，它提供一定控制量的空气，在压力作用下进入喉管段与吸收剂粒子相混合。
8、根据权利要求1所述的装置，其中，含有一个直管筒的枪筒是一个圆柱体结构，直管筒固定在它的轴向内部，该直管筒包括一入口与吸收剂的输出管相连，使得吸收剂空气的混合流能进入。
9、根据权利要求1所述的装置，其中，对废气流喷射静态充电的吸收剂颗粒可以采用多个单独的静电枪和相应的给料装置来控制吸收剂流量。
10、根据权利要求1所述的装置，其中吸收剂的材料类型是根据具体废气流里所有的污染成分来选定并与之反应。
11、根据权利要求10所述的装置，其中，吸收剂材料可以是石灰粉，它的颗粒体大小为15微米-1毫米。
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