CN1040290C - 清除废气流里的尘粒物质和有害气体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及清除废气流里的尘粒和有害气体的方法，该方法所应用的是一个封闭系统。该方法包括将静态充电吸收剂粒子流喷射进入废气流，从而对污染物颗粒充电并与之聚集，然后将含有充电吸收剂粒子的废气流引入一个收尘系统，它包括一系列含有相同或不同的介质材料的移动的和固定的过滤床。工作温度可达摄氏1100度，工作压力低于大气压。每个过滤床中的介质材料用来除去带电聚集的污染物和吸收剂反应产物，并与气流中的污染物质反应，最终将净化的气流排入大气中。

Description

清除废气流里的尘粒物质和有害气体的方法
本发明主要涉及从污染废气流里除去尘粒物质和有害气体的方法，更详细来说，通过加入静态充电的吸收剂到含有尘粒物质的污染气流，使带电的尘粒被吸附到吸收剂物质上，同时和吸收剂反应了的气态污染物通过一系列移动介质过滤床清除掉后进行再回收处理，同时排出净化了的气流。
只有最近几年，有效清除小颗粒，特别是大容量生产过程中产生的亚微米级尘粒的废气控制装置和方法才开始发展。早先的除尘系统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。同时，早先工业界采用的废气清除装置和方法通常产生难以处理的新的污染源。
只是最近，有新的系统推出，解决了上面的问题。特别是Schuff的美国专利US4220478和4290786，它们是清除废气流里的尘粒的方法专利和装置专利。与本发明类似，它喷射静态充电的吸收粒子到废气流里，形成一个大的充电区，对进入废气流的尘粒感应充电。废气流里的充电尘粒和喷射的吸收剂粒子同时通过一个多孔的移动砾石介质床层，由于颗粒的带电及惯性冲击力，它吸附到介质颗粒上。吸附了吸收剂和尘粒物质的介质经过一个分离过程后回收再处理或者排除掉，同时排出干净的气体。
类似Schuff的专利，本发明优选运用一个静态充电喷枪来对进入污染气体的吸收剂加以强大的静电荷。吸收剂颗粒带有相同电荷，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。充电表面和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。然后，含有集聚颗粒和捕获了污染气体的吸收剂颗粒的气流通过移动过滤床，来过滤和收集吸收剂反应产物和气流里的尘粒及有害气体，清除后的气流排入大气。Schuff所应用的装置和方法对大流量废气流的除尘工作能力有限。本发明克服了这个困难，它包括多项发明使吸收剂流量可以控制，吸收剂充电可以调整，提供多组相同或不同介质材料的移动床，每个床都提供了大的接触面积来捕获尘粒和吸收剂反应物，最后一个床是固定床以完成污染气体的最后清除。另外，本发明与Schuff专利的最大区别是：移动过滤床是一个带有气闸的封闭系统，能够保持床层气压小于大气压，不至有外部空气进入系统。这样，提供了一个更有效更满意的清除污染系统。本发明可以在高达摄氏1100度下工作。
本发明的一个主要目的是提供一种有效方法，在任何流量的废气情况下能同时去除亚微米级粒子，大颗粒和气态污染物，最后排入大气的是干净无害的气体。
本发明的另一目的是：在低压情况下，无论废气流里的污染物含量大小，都能相应清除废气流里的亚微米级粒子，大颗粒和气态污染物。
本发明的另一目的是：在摄氏1100度以下的任何温度下，都可以清除废气流里的污染尘粒和气态污染物。
本发明的另一目的是：利用一个静态充电吸收剂粒子的喷射系统的办法来清除废气流里的污染尘粒和气体。吸收剂粒子相互排斥，快速分散在气流里，吸收剂类型是根据不同废气情况及废气含量多少来决定的。
本发明的另一目的是：利用静态充电吸收剂的喷射来集聚污染颗粒，然后让气流通过相应的多个移动过滤床来分离废气流聚集的颗粒和污染气体。过滤床中的介质材料可以是相同的，也可以是不同类型的材料，以清除聚集的颗粒和吸收剂反应物。最后用一个固定的床来保证在排入大气之前清除气流里全部污染物。
本发明的另一目的是：提供一种方法来聚集并清除废气流里的尘粒物质和有害气体，同时把这些聚集粒子从移动过滤床里加工分离出并回收处理。
本发明的另一目的是：提供一种方法可以清除各种类型废气流里的基本全部污染物，它可以安全可靠地在一个高温低压的环境下工作，维修廉价。在高温工作下，腐蚀性气体不会对系统装置产生破坏。
本发明的另一目的是：提供一种方法建立一套可靠简单的系统。相对来说，电力要求低，系统需用的床层过滤材料和吸收剂材料也很廉价，并且操作方便。
对工业废气流里遇到的各种污染物采取相应的控制方法，国家环保局要求降低这类污染物在排气中的含量以符合县，省和国家级标准。这就要求有效地清除这些污染物，它包括：尘粒，可聚集颗粒体，酸雾(三氧化硫-SO3，硫酸-H2SO4，盐酸-HCl，二氧化硫-SO2)，囟素气体和VOC’s。
简单地说，本发明应用的具体装置系统是一个单元化装置，该装置单元组合一个或多个干式充电吸收剂喷射枪，把静态充电的吸收剂喷射到污染气流里。每个喷枪带有高压电晕放电器，每当吸收剂粒子流通过时，即被充上强大的静电荷，然后带电的吸收剂粒子被喷射到污染气流里。
本发明的喷枪可以提供变量电晕放电来适应不同流量的吸收剂，因为吸收剂的流量是根据每一特定的废气情况决定的。本发明同时根据要求，可以多支喷枪组合。每一喷枪给予一定量的吸收剂以喷射某一种所需要的吸收剂粒子，使全部喷射的吸收剂有足够的量和污染气里的污染物反应。
充电吸收剂粒子经压力输送到喷枪，使细小的粒子全部带上相同的电荷，这样很容易把粒子快速散布到气流里。充电吸收剂粒子提供了一个大的充电表面对进来的废气颗粒感应充电。废气颗粒物质，包括亚微米级粒子，大颗粒和吸收剂粒子带有相同的电荷，一起通过一个收尘室的圆锥状过渡段。这个过渡段的截面积比废气输送管的面积要大得多，使得气流在扩散圆锥处，第一移动过滤床之前急速下降。这种速度的下降使气流里较重的粒子在第一移动过滤床之前沉降出来。移动过滤床中的过滤体是某种砾石介质(granularmedia)。
每一砾石介质移动过滤床和气流移动方向垂直，并在两块冲孔板之间向下移动，冲孔板是一个网状结构，使得气流能顺利通过。两块冲孔板之间距离约300mm。砾石材料是根据相对应的充电吸收剂及污染物而选定的，聚集的大颗粒经过一个筛离过程除去，吸收剂同样根据废气流里气态污染物来选定。聚集的大颗粒从砾石介质里筛离后进行再处理回收或排弃，同时新的干净砾石介质回到循环里再次进人移动过滤床。
每个砾石介质床层是一个重力流床，砾石介质通过一个送料斗进入床层，另外介质捕获的污染物和吸收剂粒子从下面通过一个旋转式排料器排出。实际运行时，采用多个移动砾石介质过滤床，通常有3-5个，它的数目由废气构成成分和流量决定。每个移动过滤床的功能类似。最后一个过滤床采用固定床，这个固定床和移动床一样，当床压差下降到一定时候进行清除。固定床起着最后一道过滤作用来去除剩余的尘粒和污染物。它的固定设计是防止已收集的尘粒重新进入气流，所以该床在更换介质时要关掉整个系统。作为选择，本发明提供了一个连续工作系统，利用一对固定床及两条转换气道，这样在更换固定床中的介质时，不用停掉整个系统。
如上所述，本发明的应用系统是一个封闭系统，每一个移动过滤床中的介质由砾石材料构成，旧的介质通过旋转式气阀排掉并引入新的和回收的介质。这样维持整个系统在低于大气压下工作。系统可以在任何温度下工作，最高温度可达摄氏1100度。
附图简要说明：
附图说明了实施本发明的最佳方式：
图1是一个方框流程示意图，显示了本发明方法所采用的装置工作原理，，图中列出了第一CDSI(干式充电吸收剂喷射)喷枪，电力装置和控制室。虚线代表一个可选择的第二个CDSI喷枪来喷射充电吸收剂到废气流里。气流通过一系列移动过滤床和一个固定过滤床，除去了聚集的污染尘粒和吸收剂粒子并再处理，同时排出净化了的气流。
图2是图1装置的整体视图，它显示了分别用实线和虚线表示的两个喷枪，另外显示了过滤床一边的剖面图，包括移动和固定的过滤床。
图3是图2的侧视图；
图4是图2中的线4-4部分的放大图。显示了CDSI喷枪的外部绝缘体的剖视图以及虚线表示的充电棒；
图5是图4中线5-5的局部放大图；
图5A是一个像图4一样的显示了由陶瓷材料制成的另一CDSI喷枪装置；
图6是从图3中线6-6的移动过滤床的局部放大图。
图1是应用本发明的方法清除废气流里的尘粒物质和有害气体的一个装置的方框流程示意图。整个系统以10为代号。10号装置是一个单元组合体，利用静电技术分级处理废气流的尘粒及有害气体。本发明的方法较原有系统提高了对亚微米级粒子和大颗粒的清除效率，同时干式工作状态避免酸雾的产生，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。另外，对清除含不同数目和种类的污染物的废气流，10号装置可以提供相应喷射到废气流里的吸收剂的充电量和流量，通过移动和固定介质床的组合，可以清除任何废气流里几乎全部的污染物质，然后排入大气，收集了的污染物经筛离后可以回收利用或排弃处理，吸收剂材料和介质材料可以再回收，包括可以是移动，固定床里的不同介质材料。
图1、2和3显示了本发明应用的第一步，10号装置包括一个吸收剂喷枪11，以后称为喷枪，吸收剂通过料仓12经加压吹送后通过喷枪11内一个高压电晕放电器(电棒13)，如图4和5所示。吸收剂材料根据所要清除废气流里的污染物来选定，通常是选用细小粒子的石灰石粉，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。吸收剂以细小粒子形式通过吸收剂送料器及静态充电后喷入气流，其具体工作方式说明如下。
如图1-3所示，流程中下一步是把带电细小吸收剂粒子喷入废气流里。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，超出它的充电场最大限度，第二，三支喷枪(11a)可以用来辅助喷射吸收剂，11a和11是完全一样的两支喷枪，它们的吸收剂来源及工作功能也是一致的。
吸收剂从料斗经吹送器加压输送到喷枪11和11a，如图1-3所示，实际应用中，当吸收剂从进口15流入喷枪11时(图4、5)，它被加压至1-10psi(6895-68950Pa)之间。喷枪内有一个光滑表面的圆柱筒16，由PVC塑料，硅橡胶或陶瓷材料制成。电棒13位于轴向中心。充电吸收剂通过一个充电吸收剂的喷射单元14，与经过管道30的废气流相混合。电棒13作为一个高压电晕放电器使吸收剂每个粒子带上强大的静电荷。吸收剂流量可以根据废气流里污染物含量来调整。同时为配合正常充电，加在电棒13上的电压也是可变的。为达到这一目的，一个电力控制器17与一个高压电源18相连。电力控制器17(图3)是一个控制板，可以输入一个所需一定量吸收剂的相应电压值以达到所要求的吸收剂充电量(正电或负电)。实际工作中，电力控制器17可以变压提供给每个喷枪11，11a，分别匹配各自的吸收剂流中粒子所需的充电量。
如图4、5所示，喷枪11包含有一个圆柱状绝缘体套筒19，内含一高压绝缘体20，它固定在一个基座21上与绝缘体套筒19轴向同心。绝缘体20的另一端是一个与高压电源18相连的接口22。接口22与一个轴向通入绝缘体20中心的传导体相连，经过一个陶瓷绝缘体24及一个传导联接器25与电棒13和末端13a导电相连。电棒位于具有光滑表面的圆柱套筒16内部，它后面与吸收剂入口15相连，末端是轴套31，它的前端通过板26直至接头27，由螺帽28固定。光滑套筒16外部另有一个圆柱状套筒35。接头27通过管道29与干式充电吸收剂喷射单元14相连，使吸收剂粒子在这里被喷射入废气流通道30。光滑表面套筒16后端通过轴套31与一陶瓷绝缘体套筒32相连。套筒32的后端由一个接头33固定在绝缘体套筒19的盖板34上，同时由螺栓一侧固定在高压绝缘体的基座21上，另一侧固定在圆柱套筒35的凸缘35a上。喷枪11的部件就位于绝缘体套筒19和圆柱套筒35的内部。在绝缘体套筒19后端有一块可拆卸的板36，在板36上有一个外部把手37。相应部件用螺栓固定在喷枪11上。
图5最清楚显示了一个PVC型塑料的(或类似材料)圆柱套筒16。吸收剂进口15和套筒16形成一个直角。对于由陶瓷套筒16a和吸收剂进口15b构成的喷枪11b，它可以和水平成30°，如图5A所示。喷枪11b和喷枪11的部件号码一样。图4和5的吸收剂进口15下端固定在一个联接套15a上，上端与套筒16相连。管道38固定在板39的底端，上接联接套15a。底板39直角盖过与圆柱筒35相连的板块40。底板39下有垫圈片41(在管道38的另一侧)与另一垫圈片42由螺栓联接。垫圈片42上的接头通向吸收剂输送管44，吸收剂由此从料斗经压力吹送进来。实际工作时，吸收剂粒子在大约1-5psi(6895-34475Pa)的压力下经输送管44(直径约5.0-7.5cm)传送进来，进入电棒13的圆柱筒16(直径约5.0-7.5cm)。本发明的应用中喷枪11有以下功能：根据不同废气流特性，采用不同的吸收剂和不同的吸收剂流量；通过控制板17可以改变电棒3的电压以提供相适应的静电场给每个吸收剂粒子充电。
实际应用中，对每小时一到几百千克的吸收剂流量，相应5,000-10,000V的电压加在电棒13上，这个电压数值和喷枪出口到第一移动过滤床的距离及气流中必须被清除的尘粒直径分布有关。电棒13在它沿长上保持一个恒压电晕充电场，使每个经过套筒16的吸收剂粒子都充上静电荷(正向或负向)。
通过电棒13的吸收剂粒子吸收了一个强大的静电荷，然后通过喷射单元14喷射进废气流里。在这里带有相同电荷的吸收剂粒子相互排斥，因此快速分散到污染气流里。本发明实际应用中为取得最佳效应，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，充电的吸收剂粒子也是根据废气流里污染物来选择与之起化学反应的，同时它提供了一个强大的静电场对没有聚集的粒子充电，带有吸收剂的气流而后进入本发明的收集系统50。
收集系统50是本发明的另一技术部分，它从废气流里清除了污染物及吸收剂反应物。如图1-3所示，收集系统50包括两个不同的区域。第一收尘区是一个过渡段51，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30一样。过渡段锥体的向外斜坡口是一个正方或长方口。过滤段51开口包括扩散喇叭口51a，它把气流扩散到整个一号移动过滤床的表面。经过过渡段的气流到达扩散喇叭口51a时，因为面积大为增加使流速极大下降。由于这一速度变化，气流里较大颗粒就会在一号床前从气流里掉落出来。一号床60在过渡段51后方垂直设置。已掉落的颗粒体和与一号移动过滤床冲击掉落的颗粒被清除掉。
如图2所示，过渡段51和收尘室54的一端相连，过滤床从废气流里清除颗粒物质是本发明的另一实践。经排气扇57，气流通过风道56从排气口55排出，最后干净的气流从烟囱58排出。
收尘室54是一个长方形盒状构造，一组各自分开的料斗安装在收尘室顶部59，介质从这里进入收尘室里的过滤床。收尘室54内部有一组垂直的过滤床60、61和62。如图2和图6所示，一号床60在进嘴52的后面。一号床60和二号，三号床61、62(图2)是移动过滤床，最后第四个床63是一个固定床，这里图中显示了三个移动过滤床，但是本发明可以是一个或多个床，具体根据废气流的清除要求来定。要指出的是，这里对一个移动过滤床的描述，例如一号床及其附属设备，送料斗，旋转式排料斗，介质筛离器和传送装置，应该和其它的移动过滤床及附属设备是一致的。
一号床60(如图2和6)包括一个由介质材料构成的过滤体65，介质材料位于前后两块板66、67之间。板66、67上面钻有一定数量的洞孔69，使得废气流顺利通过整个过滤体65。过滤体65是一个砾石床过滤装置，约300mm厚，贯穿整个收尘室54的顶至底高度。过滤体65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。可以是硅石，石灰石，某种人造材料或其它同一类性质的材料。三个床60、61和62(图1-3)的过滤体65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。
如图1和2所示，构成移动过滤床的介质经过一个送料斗70(图1-3中)从上部由旋转式气阀74进入过滤床65。介质在床层里作重力移动，由旋转式排料阀73控制(图6)，它是一个叶片轮装置，位于床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。过滤体介质材料移动方向和气流方向垂直，并在压差控制下缓慢移动。如上所述，过滤床65的移动由旋转式排料阀73控制，通常是一个叶片轮装置，也可以使用其它相适合的阀门。旋转式排料阀73上面已经说明是贯穿整个收集室54的宽度。此外，另一个气阀71安装在旋转式排料阀73的底部，介质材料和聚集的颗粒将从这里进入介质筛离器75。阀门的应用使收尘室成为一个封闭系统，这样具有在低于大气压下工作的能力，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)的状况下工作最佳。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： 上面的反应是在低于大气压的情况下发生的，它是通过对过滤床层的抽气来实现的。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。旧的系统在去除二氧化硫时一直存在这个问题。为了维持收尘室的工作压力，旋转式排料阀73在压力和重力作用下控制介质材料在板66、67之间的排落。旋转式排料阀73通过一号床两边的压差感应来工作，当一号过滤床前后两边的传感器感应出一定的压差时，表明过滤体65需要启动，这样旋转式排料器73的叶片轮开动。启动的介质过滤材料被排出过滤床60，经过气闸71，然后到一个介质筛离器75，如图1，它的功能下面再提。新的介质材料从送料斗70重新补充到两冲孔板之间的过滤床里。
过滤床65在旋转式排料阀73上部的移动(图6)造成一部分介质颗粒从前后两块板66，67上的孔洞69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接收开口72a，开口72a同时接收从过渡段53里降速沉落的和与板66、67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73排出。
由图1，颗粒体和介质材料从接料斗72通过气闸71，然后排入一个介质筛离器75。介质筛离器筛除掉污染颗粒。干净的介质材料颗粒随后经输管75a被送到送料斗70以待重新回到三个床60、61和62。在介质筛离器损失了的介质材料通过一个介质存料斗76由输管77补充输入。筛滤和新补充了的介质材料通过上升的传送带78进入水平输管79，然后进入分支管80，通过气阀74分别进入每个料斗70，对每个移动床60、61和62给料。
这里要强调的，对一号移动过滤床60的描述应该是看作对全部移动过滤床60、61和62的描述。实际应用中，一号床60收集75％-95％进入收尘室的颗粒，它同时收集吸收剂反应和未反应了的颗粒体。移动过滤床61和62去除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。可以在收尘室50所容空间内采用少于或多于三个移动过滤床。对某些特殊应用，可以更理想地采用与一号床层60所用的不同粒度的介质颗粒材料，或甚至与一号床不同类型的介质材料。如后面会提到的实施例1和2，采用不同大小，类型的介质材料作为各个过滤床的过滤体，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76来补充床层材料，和独立的输管及介质送料斗70。
如图1，由介质筛离器75和一个固定床介质筛离器95一起筛下来的物质81分别堆在它们的下面，筛选下来的介质材料通过输管75a和94a传送到介质料斗76里。筛选剩余物质81含有的废气污染物，经过各自成分的分离可以回收再利用，或排弃掉。
图1，2中的固定床85，位于收集系统50的内部，贯穿整个收尘室54的内部，它接收从三号过滤床62出来的气流，对气流进行最终处理以除去全部的吸收剂粒子，聚集颗粒和气态污染物。这里要指出，固定床85的过滤介质材料86是可以更换，但是因为通常在一个生产周期它收集的污染物不够多，不需要更换介质，所以我们是周期性在系统停机或固定床两边压差足够大时才更换介质。固定床85与移动床60、61和62有相同的尺寸大小，但可以是不同的床层厚度，在这个范围里，介质材料过滤体86含有前后两个带有孔洞的冲孔板88。固定过滤床85起着在移动过滤床后面的最终过滤作用。把它设计成固定床的原因是：任何床层的移动，不管多慢，总会造成一些收集了的颗粒重新进入气流。相应固定床85的清除通常在系统启动前或停机以后。此外，也可以采用两个固定床层双翼并排连续运行系统，如图1中虚线所代表的方框流程，虚线表示的一块挡板90插入收尘室50以改变气流的流向，使它从管91流入另一固定床85a，气流从排气管91a排入排气段。当气流离开固定床85时，过滤体86可以更新换入新鲜的介质材料，然后可以重新引回气流。
对于固定过滤床85的清除，介质进口，出口和旋转式气阀97、93(图1，图中虚线)是用来传送固定过滤床85的介质材料和系统关机后的排料，阀门在工作中是关闭的以防外部空气的渗入。过滤介质材料86排入一个放料筒92，通过阀门93(如图箭头)送入介质筛离器94。介质筛离器94与介质筛离器75一样，用来清除聚集的大颗粒且把颗粒物质从介质材料里分离去。干净了的介质材料从输管94a送到介质存料斗76。如上提到的，介质筛离器94下面的一堆排弃物81被回收利用或排掉。干净介质材料从存料斗76传送到输管96。另外，当放料筒92里的介质材料是干净的时候，它可以从放料筒92经输管95直接进入介质输送线。回收了的介质材料和没有反应的介质材料通过机械方式经输管96传送到进口气阀97，图中箭头表示，然后它进入给料清除筒98以提供固定过滤床85新鲜的干净介质材料。实际应用中，固定过滤床85用来清除聚集颗粒和气流中反应收集的有害气体。工作基本上和前面所提到的移动过滤床60、61和62一样，因此不再另谈。
本发明的应用装置10的综合操作，如前所述，它由电力操作，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动，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，我们用下面两个实施例来介绍。
实施例1
这是一个假设的实际应用本发明装置的例子，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：
我们以一个废气流30作为应用清除的例子，它温度是摄氏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)，它通过一个干式充电吸收剂喷枪11来喷射。
第一步，首先对要喷入废气流的吸收剂粒子流静态充电。此时，每小时155磅(70kg)的熟石灰从吸收剂存料斗12输送到充电喷枪11。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18对熟石灰粒子充以80,000V的静态高压电。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移动过滤床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。静态充电后的熟石灰进入干式充电喷射单元14，通过它把静态充电的熟石灰喷射进废气流30。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。含有充电吸收剂粒子的气流通入过渡段53，在扩散喇叭口51a处把气流扩散到整个过渡段53。在喷射单元14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个滞留室。过渡段53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移动过滤床之前掉落下来。一号床接收扩散的气流，在这里污染物首先从气流里去除掉。垂直移动的床层过滤体分别充有两种介质材料，粒度小于3/8英寸(9.3mm)，大于5目筛孔。一号床加有生石灰，常用于炼钢厂的冶炼过程，它进一步加强了与SO3的反应，保证了更好清除废气流里的气态污染物。一号床清除废气流里约75％以上的污染物。气流通过余下的二、三号床和固定过滤床，去除气流里剩下的污染物。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回收废气中的铜、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。
就如上面提到的，二号和三号移动过滤床和固定介质过滤床也将回收介质炉渣，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移动过滤床及固定床。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和收集的反应物。实施例2
这是一个假设的实际应用本装置的例子，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。工作步骤以图1的装置图为依据说明如下：
我们以一个废气流30作为应用清除的例子，它温度是摄氏430度，流量是50,000ACFM(约1400立方米/分)。废气流颗粒含有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物相对重要性就小得多。我们特别设计一个模型程序，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)，它通过两个干式充电吸收剂喷枪11和11a来喷射。
第一步，我们首先对要喷入废气流的吸收剂粒子流静态充电。此时，每小时350磅(159kg)的熟石灰从吸收剂存料斗12输送到充电喷枪11。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18对熟石灰粒子充以102,000V的静态高压电。另外每小时184磅(83kg)的熟石灰和每小时54磅(24kg)的气态氨从吸收剂存料斗12a输送到充电喷枪11a，然后用一个高压电源18a(未示出)对熟石灰粒子及氨气充以98000V的静态高压电。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移动过滤床的距离和吸收剂类型。每一具体场地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14和14a，通过它带电的熟石灰和氨气喷射进废气流30。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。含有充电吸收剂粒子的气流通入过渡段53，在扩散喇叭口51a处把气流扩散到整个过渡段53。在喷射单元14、14a到过渡段53之间，熟石灰，氨气和SO2发生化学反应，形成CaSO3，亚硫酸钙+H2O和(NH4)2SO3，亚硫酸铵。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53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移动过滤床之前掉落下来。一号床接收扩散的气流，在这里污染物首先从气流里去除掉。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6目筛孔。一号床介质是硅砾石，常用于冶炼厂的生产过程。余下的二，三号床和固定过滤床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。从一号移动过滤床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回收了废气中的铜，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。
就如上面提到的，二号和三号移动过滤床和固定介质过滤床也将回收介质炉渣，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移动过滤床及固定床。筛离出的颗粒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质和有害气体的方法，这里图示及介绍了实际装置的工作，但是这里只是两个具体例子，我们可以对在不离开本发明权利要求范围的前提下作一些变化和修改，由此产生的一切相似及引伸之处都应归于本发明范围。

Claims (14)

1、从废气流里清除尘粒物质和有害气体的方法，包括以下几个步骤：
一、将静态充电吸收剂粒子流喷射进入废气流，该吸收剂是根据此废气流中的特定污染物而选定的，该吸收剂粒子的量也是以废气流里污染物质的多少而定，对该吸收剂所加的充电电压也是可变的，以便对每一吸收剂颗粒充以最大电量；
二、含有该充电吸收剂粒子的废气流通过一个收尘室的过渡段，该过渡段出口面积比进口面积大很多，使得通过的气流速度下降，造成较重颗粒从该气流里掉落出来；
三、该废气流被送至并通过第一移动过滤床，它在收尘室里垂直所述过渡段的出口，在这里聚集的污染物和吸收剂粒子在经过介质材料时被清除掉，当该第一床的介质两边的压差达到一定值时，该介质从该第一移动床的底端由一个旋转式排料阀排出，新鲜介质从该第一移动过滤床顶部的一个料斗换入并补充加满排出的介质量；
四、气流至少再经过另一个移动过滤床，它和该收尘室同样垂直设置，并和第一床成前后平行，其功能和第一床基本一致，它可以用和第一床相同或不同的介质材料，进一步清除气流里聚集的污染物和吸收剂粒子；
五、废气流经过一个固定过滤床，它可以和前两个移动床具有相同或不同的介质材料，并垂直固定在该收尘室中，该固定过滤床位于前一个移动过滤床正后方并与之相平行，该固定过滤床的介质材料在系统工作时不被更换；
六、最后，将从该固定床排出的尾气排入大气。
2、如权利要求1所述的方法，其中过渡段里的废气流在通过扩散喇叭口时分散开来，扩散喇叭口位于过渡段进口后面的中心，它的锥顶朝向该过渡段的废气进口。
3、如权利要求1所述的方法，其中收尘室具有一个长方体形状的结构，垂直的过滤床在它的里面连接着上下左右四边，每个含有介质材料的过滤床被前后两块板平行分开，板上各打有众多的、保持气流畅通的小孔，该孔洞具有允许一部分介质颗粒从中渗漏的直径。
4、如权利要求1所述的方法，进一步包括：收尘室的压力维持在低于大气压的状况。
5、如权利要求1所述的方法，其中每个移动过滤床中的介质材料由排出口旋转式放料阀来更新，它通过一个贯穿整个床层宽度的转动叶片轮来移动，该介质材料带有聚集的污染物质和吸收剂粒子，通过重力作用掉落到一个接料斗里。
6、如权利要求5所述的方法，进一步包括：含有聚集污染物及吸收剂粒子的、被收集了的介质材料进入一个介质筛离器，从该介质材料里除去聚集污染物和吸收剂粒子，该介质材料经筛清后，被输送回到介质存料斗，并循环回收到移动过滤床。
7、如权利要求6所述的方法，进一步包括：如有必要可以向各移动过滤床中的回收再利用的介质材料中补充加入新的介质材料。
8、如权利要求1所述的方法，进一步包括：设置一个辅助固定床及相应管道，当固定床中介质两边的压差达到一定值时更换介质，可以临时让气流从固定床旁通过进入此辅助固定过滤床，更换该固定过滤床中的介质材料时，不停机或封住该废气流；在介质材料被更换成干净的介质材料后，该气流重新调回到该固定过滤床中。
9、如权利要求8所述的方法，其中从固定过滤床里排出的介质材料被输入一个介质筛离系统，筛选掉聚集的污染颗粒和吸收剂粒子，反应产物被收集后再回收处理，介质材料在经回收后，如有必要，补充干净的介质材料重新循环到该固定过滤床及辅助固定过滤床中。
10、如权利要求1所述的方法，其中，介质材料是硅石，石灰石砾石，石灰石炉渣，烧结土或其它相应天然的或人造材料。
11、如权利要求1所述的方法，其中过滤床里所采用的介质材料是根据特定废气流所要清除的污染物来选定的。
12、如权利要求1所述的方法，其中喷射进废气流里的静态充电吸收剂粒子是由一个吸收剂喷射单元来提供的，它包括：吸收剂粒子源；一个含有静态充电棒的外壳；该电棒与一个变压电源相连，可在该电棒周围产生一个一个高压电晕放电区，使将要进入废气流的吸收剂粒子充分带电；吸收剂粒子流经加压进入电棒外壳的电晕放电区，被充分静态充电后，经由和外壳相连的管道进入废气流。
13、如权利要求12所述的方法，其中所述的外壳是一个圆柱筒，内有轴向固定的一个长管，在长管里轴向中心安装有一个电棒，该长管与吸收剂输送管相连，吸收剂粒子进入该长管后从该电棒周围流过，充了电的吸收剂粒子进入废气流，随后与废气流里全部的污染物质发生反应。
14、如权利要求13所述的方法，其中可以采用多个吸收剂喷射单元连接在废气流的管道上，每一个单元提供一定流量的静态充电吸收剂粒子到该废气流，同时和该废气流里的污染颗粒物质发生化学反应。
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