CN104667703B - 一种活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性炭处理烟道废气的组合系统，属于大气污染控制技术领域。该系统主要是针对废气中难以除去的二氧化硫进行处理。本装置由两大主体组成，即活性炭主体装置和烟道承托装置。其中活性炭主体装置主要结构是活性炭圆盘，活性炭小袋通过不锈钢金属软管安装在活性炭圆盘上。设计有烟道承托装置以承载活性炭圆盘，外敷设加湿管路用来加湿活性炭以提高二氧化硫吸收效率。本发明解决传统处理方法产生的比如硫石膏等副产物二次污染的问题，又相比于同类工艺更加节能环保，处理效果更加突出。工艺设计合理，操作方便，易于维护，可实现工厂烟道废气脱硫及硫的脱附回收，符合可持续发展的，具有良好的推广应用价值。

Description

一种活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统

技术领域

本发明涉及大气污染控制领域，特别是涉及一种活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统。

背景技术

工业一直是我国产业结构的核心组成部分，我国工业产值常年稳定占全国GDP的40％左右，推动着我国经济的快速发展。我国工业对能源有着较强的依赖性，具有高能耗高排放的特征。煤是我国的主要能源，80％以上的煤直接燃烧用以提供能量，而煤中所含的杂质硫在燃烧过程中会生成酸性气体二氧化硫。随着工业的快速发展，环境恶化日益严重。

目前已知有多种二氧化硫的减量途径，主要有：一、进行洗煤和选煤；二、采用更为先进的燃烧方法；三、采取措施进行烟气脱硫。目前第三种方法是最为经济可靠也是最广泛使用的方法。国外对于烟气脱硫技术的研究始于19世纪50年代，20世纪60年代以来，德国。美国、日本等国开始对烟气脱硫技术进行大规模研究开发及应用。

常用的烟气脱硫技术基本分为三类：湿法脱硫技术、半干法脱硫技术和干法脱硫技术。在这其中湿法脱硫技术最为成熟，应用最广，但同时也存在较多缺陷，比如设备腐蚀以及二次污染等问题。干法、半干法烟气脱硫技术有着投资省、占地小、不存在腐蚀等优点，较适用于老电厂的烟气脱硫改造，由于其较宽的脱硫效率范围和较强的适应性，可以满足不同污染企业对于烟气脱硫的需要。但是随着现代社会发展，干法、半干法由于装置复杂，浪费严重不再符合可持续发展战略要求，活性炭由于具有比表面大、吸附性能强等特点,加湿后的活性炭对烟道废气具有更强的吸附能力，从而达到净化废气的目的。此外,活性炭还有着均匀的颗粒尺寸和良好的机械强度,其热稳定性和化学稳定性良好,并且来源广泛、价格低廉,因而可以广泛应用于烟气脱硫之中。但经过现有技术发现，目前仍缺乏系统地高效地利用活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统。在烟道内安装活性炭托盘装置的承托设备，巧妙地利用数控技术将功能主体活性炭圆盘安装在承托设备上，辅以吸收液加湿管路实现对二氧化硫吸附的加强和控制。生产周期结束后，活性炭圆盘可以与加湿管路和承托设备分离并通过外架吊索取出进行再生回收。本发明解决传统处理方法产生比如硫石膏之类副产物二次污染的问题，又相比于同类工艺更加操作简捷，节能环保，处理效果更加突出。工艺设计合理，易于维护，可实现工厂烟道废气脱硫及硫的脱附回收，符合可持续发展的，具有良好的推广应用价值。

本发明所采用的技术方案是：

一种利用活性炭吸附烟道废气的组合系统包括①烟道内部承托装置，以卡座的形式安装在烟道内部，作用是承载并固定活性炭圆盘；②活性炭圆盘，小袋悬挂在圆盘上随气流摆动，小袋内装有氨水加湿过得活性炭可以对烟道废气进行脱硫；③氨水加湿管路系统，烟道内敷设不锈钢管路，通过泵的压力将配制好的氨水滴加到活性炭小袋里，和圆盘相连部分管路设置为可伸缩管道，工作时连接，生产周期结束后弹回以便回收圆盘；④滑轮支架系统，烟道内设有吊索连接圆盘，烟道外设有滑轮支架，电动机提供动力可以在工作时移动圆盘进行安装，生产周期结束后将活性炭圆盘进行回收。

所述的烟道内部承托装置，用以承托圆盘并使其工作在烟道内合理的位置，装置采用抗腐蚀高强度材料，长期安装在烟道内部，边缘设有四个固定装置设计成卡座形式，周圈为氨水加湿管路预留4个圆孔。系统设有红外定位系统，以电脑控制实现对活性炭支架圆盘的对接固定。

所述的活性炭圆盘，是整套装置的功能主体，利用氨水加湿过的活性炭对烟道废气进行吸附脱硫，每层圆盘中设置悬挂若干个活性炭小袋，分别悬挂于圆盘圆周、中心圆柱以及由圆盘中心圆柱向圆周辐射的24根圆管上。每个圆盘上设置了4个固定装置以及4个悬挂连接装置，圆管和外接氨水吸收液管路相连，活性炭小袋随机设有湿度传感器，以控制氨水吸收液的投加量。

所述的氨水加湿管路，主要作用是对活性炭进行氨水加湿，以增加活性碳对废气的吸附量，整套管路与圆盘相连的进水头改造成可伸缩管道，在装置固定成功后进水管弹出，生产周期结束后，进水管弹回、固定装置释放，以拆卸圆盘。

所述的活性炭装置滑轮支架系统，其作用是通过缆绳将支架圆盘连接起来，并且与烟道口的杠杆滑轮装置连接，实现装置的移动安装。

初期在烟道内安装烟道承托装置和氨水加湿管路系统，承托装置以圆环卡座的形式固定在烟道内壁，装置留有为管道预留孔口；加湿管路设计为树状网，由加药泵提供动力，末端设计为不锈钢金属软管；设计和承托装置卡座相匹配的圆盘，圆盘由固定外圈，中心圆柱和辐条圆管组成，设计将活性炭装入特氟龙布小袋中，通过不锈钢金属软管将其悬挂于辐条圆管上，这样使得活性炭可以随着烟道气流摆动，更好适应各种气流状况。这种方式不仅使得活性炭与气流得以更充分接触，而且通过不锈钢金属软管可以向活性炭小袋中注入氨水对其进行加湿，使其湿度达到吸附二氧化硫的最佳值。同时氨水可与吸附的二氧化硫发生反应，进一步促进活性炭对二氧化硫的吸附。不锈钢管和圆盘辐射管相连部部分设计成可伸缩软金属管，工作时与圆盘相连，生产周期结束时金属管可弹回方便圆盘拆卸，以实现活性炭循环利用及脱硫。

对于新建的烟道或是已建成的烟道，活性炭烟道除硫装置都可以灵活应用。通过烟道口设置的杠杆滑轮组件进行装置的移动安装，运行操作方便且无污染。根据烟道形状的不同，烟道气中二氧化硫浓度的不同，烟道进气量的不同以及排放标准的不同等等对装置参数灵活更改，便可以满足各种烟道气的除硫需求。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明整体透视图(1)及安装示意图(2)。

图2为本发明烟道承托装置透视图(1)及主视图(2)。

图3为本发明烟道承托装置俯视图。

图4为本发明活性炭主体装置透视图(1)及主视图(2)。

图5为本发明活性炭主体装置俯视图。

图6为本发明烟道承托装置示意图(1)及固定部件细节示意图(2)。

图7为本发明单层活性炭圆盘俯视图(1)及正面剖视图(2)。

图8为本发明活性炭圆盘固定装置外表面示意图。

图9为本发明活性炭圆盘辐条圆管示意图。

图中1为活性炭装置吊索；2为烟道；3为烟道内部承托装置；4为活性炭圆盘；5为管路设施，6为安装支架，7为杠杆滑轮装置，8为二氧化硫浓度检查口，9为进液管孔，10、11为定位磁极，12为红外感应器，13为固定接口，14为圆盘承重部件，15为辐条圆管，16为圆盘安装孔，17为圆盘中心圆柱，18金属软管，19活性炭小袋，20湿度探针。(图上单位均mm)

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明，对所有活性炭装置部件制造材料的选择都仅仅提供一个范围，具体的材料型号选择，还需根据实际生产以及实践运用中的情况而定，并依据投用后的实际情况而进行改进。

如图1所示，本活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统[1]为活性炭装置吊索；[2]为烟道；[3]为烟道内部承托装置；[4]为活性炭圆盘；[5]为管路设施。图1中右图为装置安装示意图，[6]为安装支架，[7]为杠杆滑轮装置。图1中(1)图为烟道中设置活性炭烟道除硫装置的截取段，活性炭装置分为5层，每一层均为外半径1.4米的圆盘。每层圆盘中设置悬挂330个活性炭小袋，分别悬挂于圆盘圆周、中心圆柱以及由圆盘中心圆柱向圆周辐射的24根圆管上。每个圆盘上设置了4个固定装置以及4个悬挂连接装置。整个活性炭装置设计总长2.95米，由烟道口设置的杠杆滑轮装置进行移动安装。

图2和图3分别为烟道承托装置的透视图及主视图，俯视图。如图中标注所示，烟道口内径1.6米，承托固定装置为一内直径1.5米的圆环结构。每层圆环内侧面设有8个直径60毫米的孔眼，这是为给活性炭加湿的管道预留的，相邻两个孔洞中轴线之间间隔圆心角45°，相邻两个固定装置中心线之间间隔圆心角90°，固定装置由圆心角为30度的两端圆弧构成。

图4和图5分别为活性炭支架圆盘装置的透视图及主视图，俯视图。如图中标注所示，活性炭装置共有5个支架圆盘组成。每个圆盘的外直径为1.4米，内直径为1.28米，外圆周的横截面为0.04米的正方形。圆盘中心是一个外直径0.24米，内直径0.22米，外部高0.06米，内部高0.04米的空心圆柱体。连接中心圆柱与外圆周管道的是24根长度0.52米的辐条管道，管道外径为30毫米。整个支架圆盘底部布满连接活性炭小袋的孔洞，每层330个。活性炭小袋高度为0.1米，通过不锈钢金属软管与支架圆盘连接，长度有0.25米，0.15米两种，交错设置，使其在使用中与烟道中气体接触更充分。相邻两层支架圆盘相隔0.55米，每个圆盘上有4个凸起的高度0.1米的固定装置用于与烟道固定承托装置相连接，还有4个与缆绳连接的部件用于移动安装整体装置。此外，圆盘外壁上设有8个小孔与烟道承托装置的八个管道对应，用于给活性炭小袋增加湿度。

烟道承托装置整体构造如图6中(1)图所示。图中[8]为二氧化硫浓度检查口，其作用是安装二氧化硫浓度计，用于测量该处二氧化硫浓度。在装置安装位置之前以及烟道口各设置一个二氧化硫浓度计可对活性炭烟道除硫装置的运行情况进行实时监测。[9]为进液管孔，其作用是当活性炭主体装置安装完成后，进水管通过这个孔洞与活性炭支架圆盘相应孔洞相接。[5]为管路设施，作用是运输氨水至各层活性炭圆盘支架。[3]为为承托装置中的固定部件，起着连接活性炭支架圆盘的作用，其内表面放大图如图6(2)图所示。(2)图中[10]和[11]为定位磁极，在活性炭支架圆盘从烟道口缓缓往下安装时，缆绳下降位置首先起着定位的作用，而磁极在这里的作用是确保定位的准确性，在活性炭支架圆盘的固定部件上同样有着定位磁极(见图8)。在这里，[10]和[11]的磁极是相反的，[10]为正极，[11]为负极，以便于定位的准确。当活性炭支架圆盘下降到其准确位置，磁极也一一对应产生吸引力时，此时活性炭支架圆盘的位置如图6中4所示，两条横线表示圆盘的上下两面的位置。[12]为红外感应装置，缆绳高度定位以及磁极定位完成后，红外感应装置开启，若活性炭支架圆盘位置正确则红外感应连接不被阻断，装置完全定位成功。[13]为固定接口，在红外定位成功后固定部件弹出，烟道承托装置与活性炭支架圆盘进行连接。

活性炭主体装置由5个支架圆盘构成，单层支架圆盘如图7所示。图中[14]为承重部件，其作用是通过缆绳将5个支架圆盘连接起来，并且与烟道口的杠杆滑轮装置连接，实现装置的移动安装。[15]为辐条圆管，外管径为30毫米，每个辐条圆管上设置10个小孔用于连接悬挂活性炭小袋的软管，每层共有24根辐条，共计240个小孔。[13]为固定部件，其作用是定位装置并使其与烟道承托装置固定连接，使烟道承托装置的进水管道得以准确与活性炭圆盘连接，其放大图见图6(2)。[16]为直径10毫米的安装孔洞，是安装连接活性炭小袋的软管的部位。[9]为进液孔洞，当装置定位固定好后，烟道承托装置的进水管弹出，与进水孔洞连接。[17]为中心圆柱，起着连接辐条圆管作用，同时其底部有6个直径10毫米的孔洞，起着连接软管的作用。圆盘外圆周管道底部共设84个孔洞，加上辐条以及中心圆柱底部孔洞，每层共计330个孔洞。

图8为活性炭圆盘固定装置外表面，其与烟道承托装置固定部件内表面相对应。图中[10]和[11]为相反的定位磁极，[10]为正极，[11]为负极，在通过缆绳的高度定位后，其与烟道承托装置固定部件定位磁极进行定位。[13]为固定部件连接口，在烟道承托装置红外定位成功后与其固定部件连接。[4]为活性炭支架圆盘外圆周。

图9为活性炭圆盘辐条圆管细节图，活性炭小袋通过连接软管与辐条圆管相连接。图中[15]为辐条圆管，其作用是悬挂活性炭小袋以及作为给活性炭小袋加湿的输水管道。[18]为不锈钢金属软管，用于连接活性炭小袋与支架圆盘以及作为输氨水加湿的管道。其长度分别为0.25米和0.15米，相间排列，使得活性炭小袋与烟道气的空间接触更为充分。[19]为活性炭小袋，高度为0.1米。[20]为活性炭小袋内的无线湿度计探头，用于采样监控各层活性炭小袋的湿度情况。

整体设备应先安装活性炭圆盘外架吊索和烟道内承托设备，再通过吊索利用数控技术逐级安装活性炭圆盘，最后吸收液管路和圆盘辐射管连通，整套设备工作准备就绪。生产周期开始时，烟气上涌，活性炭小袋可以随风向摆动，充分与烟气接触，加湿管路开始供液并且供液量随湿度传感器监测数据实时调控，完成对烟气尤其是二氧化硫的吸附。工作周期结束后，加湿管路弹回，圆盘固定解除，活性炭圆盘通过吊索牵引出烟道，并在专门的环节进行活性炭再生脱硫，整套设备得以循环工作。

Claims (4)

1.一种活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统，其特征在于：该系统包括烟道内部承托装置，以卡座的形式安装在烟道内部；活性炭圆盘，氨水加湿过的活性炭装入小袋悬挂于圆盘上随气流摆动；氨水加湿管路系统，烟道内敷设不锈钢管路，通过泵的压力将配制好的氨水滴加到活性炭小袋里，和圆盘相连部分管路设置为可伸缩管道，工作时连接，生产周期结束后弹回以便回收圆盘；滑轮支架系统，烟道内设有吊索连接圆盘，烟道外设有滑轮支架，电动机提供动力在工作时移动圆盘进行安装，生产周期结束后将活性炭圆盘进行回收。

2.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统，其特征在于：所述的烟道内部承托装置采用抗腐蚀高强度材料，长期安装在烟道内部，边缘设有四个固定装置设计成卡座形式，周圈为氨水加湿管路预留4个圆孔，系统设有红外定位系统，以电脑控制实现对活性炭圆盘的对接固定。

3.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统，其特征在于：所述的活性炭圆盘，每层圆盘中设置悬挂若干个活性炭小袋，分别悬挂于圆盘圆周、中心圆柱以及由圆盘中心圆柱向圆周辐射的24根圆管上，每个圆盘上设置了4个固定装置以及4个悬挂连接装置，圆管和外接氨水吸收液管路相连，活性炭小袋随机设有湿度传感器，以控制氨水吸收液的投加量。

4.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附烟道废气中二氧化硫的组合系统，其特征在于：所述的氨水加湿管路与圆盘相连的进水头为可伸缩管道，在装置固定成功后进水管弹出，生产周期结束后，进水管弹回、固定装置释放，以拆卸圆盘。