CN104984626A - 一种木炭窑烟气治理系统 - Google Patents

Abstract

一种木炭窑烟气治理系统，属于烟气治理的技术领域，包括与木炭窑排气口连接的分级除尘设备、烟气排放烟囱及配电柜，所述的分级除尘设备结构中包括冷凝处理装置、静电吸附装置及设置于烟囱出口处的燃烧器，冷凝处理装置的进、出气口分别与木炭窑排气口、静电吸附装置的气体入口连接，静电吸附装置的气体出口借助引风机和管道与烟囱进气口连接。本发明的静电式木炭窑烟气治理设备，关键在于三道工序的配合使用和先后顺序的严格把控，冷凝装置作为第一道工序，静电吸附装置作为第二道工序，烟气燃烧装置作为第三道工序，木炭窑烟气依次经过这三道工序，最后使得木炭窑烟气得到彻底净化。

Description

一种木炭窑烟气治理系统

技术领域

本发明属于烟气治理的技术领域，涉及一种木炭窑烟气治理的系统，具体涉及一种木炭窑烟气治理系统。

背景技术

在我国木炭的生产及应用已经有了几百年的历史，木炭窑上冒出的股股浓烟，造成大气污染，危害了附近居民的身体健康和生活环境。就木炭窑烟气性质进行分析：

1.木材的热分解：木材及其主要组份的热分解

木材的主要组份：纤维素、半纤维素和木素。

1)纤维素的热分解

将纤维素加热到100度，只发生一些物理变化，当温度达到162度时，开始有气体放出。当温度达到275度时，有显著的放热效应。放出的热能使自身温度升高到80度以上。当温度上升到400-475度，几乎全部挥发物分出。

2)半纤维素的热分解

当加热到180度开始热分解，220度开始放热，270度反应结束。

3)木素的热分解

木素加热到250度开始分解，生成少量的二氧化碳和一氧化碳气体，当温度升到320-340度时，开始产生大量的蒸汽气体产物，其中有醋酸、木焦油和其他木素分解产物，而且气体中有碳氢化合物。约400-450度，木素热分解反应最显著。

2.木炭热解产物

1)固体产物：木炭。木炭是疏松多孔的黑色固体。其比重为1.4-1.6，容积重0.6-0.8，堆积重为0.3。

2)液体产物：木材炭化的液体产物是由许多不同物质组成，它们的产量随着木材的种类、质量和炭化条件而不同。木材炭化的液体产物中有180多种不同物质。这些物质可以分为11类：酸类、醇类、酯类、酮类、醛类、醚类、酚类、内酯、碳氢化合物、碳水化合物和杂环化合物。一般通称为粗木醋液，分为澄清木醋液和沉淀木焦油。澄清木醋液是黄色到红棕色的液体，有特殊的烟焦味，比重为1.02-1.05，其中含有80％-90％的水分和10％-20％有机物。沉淀木焦油为黑色粘稠状的油状液体，比重为1.01-1.1。

3原有治理措施：

(1)木炭的生产商为了改善工人生产环境，采用燃烧法以降低烟气排放。燃烧法：即是在木炭热分解后期一氧化碳可以满足燃烧条件时将其点燃，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，其缺点是热分解反应前期，所产生的烟气无法治理。

化学式：2CO+O₂＝2CO₂(条件为点燃)

(2)也有其他一些木炭生产商为了解决木炭热分解前期产生的烟气采用喷淋塔降温加袋式除尘的方法对其进行治理，喷淋塔的工作原理是用水泵为动力以水为媒介通过管道引进喷淋塔内，水在高压的作用下快速通过管道与安装在塔内管道出口的喷头高速碰撞产生微小雾滴，雾滴与通过塔内时与烟气高速碰撞捕捉，在雾滴不断碰撞下越来越大时，由于自身重力落入塔底水池内，净化后的烟气经过塔顶的出气口和管道进入布袋除尘器，在布袋的微孔结构下空气中的微小尘粒及雾滴被布袋纤维阻挡捕捉后经出气口通过管道及引风机后经高排烟囱外排。

这种设计存在如下缺点：

a、喷淋塔的除尘效率取决于“液气比”(喷水量与烟气的比值)，耗水量大，除尘效率低，微小的尘粒难以捕捉。

b、雾化的液滴在充分降低烟气温度后液化的木醋液与焦油等液体产物被水捕捉后流入水池内造成水污染。

c、污水循坏使用污水液滴与高温烟气碰撞后易产生污染的水蒸气，造成二次污染。

d、微小的尘粒和焦油以及水蒸气容易对布袋孔隙造成堵塞，减少布袋使用寿命，焦油堵塞布袋后不易清灰再生，必须定期更换滤袋，故而增加运行成本。

e、一氧化碳等易燃有毒有害气体排放至大气中造成空气污染，对附近居民的生活环境造成威胁。

因而，如何解决木炭窑无污染生产和改善居民生活环境，减少设备运行成本及易损耗材的更换频率，是改造方案的首要原则。

发明内容

本发明为了解决现有技术中木炭窑所产生的烟气难以处理，污染环境的技术问题，发明了一种木炭窑烟气治理系统，具有操作简单、能耗低、环保、可彻底净化烟气的特点，本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种木炭窑烟气治理系统，包括与木炭窑排气口连接的分级除尘设备、烟气排放烟囱及配电柜，所述的分级除尘设备结构中包括冷凝处理装置、静电吸附装置及设置于烟囱出口处的燃烧器，冷凝处理装置的进、出气口分别与木炭窑排气口、静电吸附装置的气体入口连接，静电吸附装置的气体出口借助引风机和管道与烟囱进气口连接。

所述的静电吸附装置为管式静电除尘器，该管式静电除尘器结构中包括筒体、在筒体上开设的气体入口和气体出口、设置于筒体内的放电极和集尘极、设置于集尘极下方的集尘斗，集尘极为与配电柜正极连接的一组钢管，放电极为悬吊于钢管中心且与配电柜负极连接的钢丝。

所述的冷凝处理装置包括箱体、固定在箱体内部的列管、设置于箱体两端且借助列管连通的进气口与出气口、及位于箱体底部的排废液口，在列管上方还固定有风冷装置和水冷装置。

所述的排废液口设置有2个，分别设置于进气口端与出气口端。

所述的风冷装置由3台冷却风扇组成，3台冷却风扇均匀分布在冷凝处理装置箱体的上方。

所述的水冷装置设置于列管上方、风冷装置下方，包括喷头、管道、水泵和水箱，所述的管道一端与喷头连接，另一端与水泵连接，所述的水泵与水箱连接，所述的水箱设置箱体底部。

本发明的有益效果是：本发明的静电式木炭窑烟气治理系统，关键在于三道工序的配合使用和先后顺序的严格把控，采用冷凝装置作为第一道工序，将烟气中木焦油、木醋液、水蒸气等高温气化的液体产物，采用冷凝的方式进行冷凝回收；采用静电吸附装置作为第二道工序，将冷凝后烟气中液体产物的微小雾滴及粉尘，采用电捕的方式进行静电吸附；然后再结合烟囱处的燃烧装置作为烟气治理的最后一道工序，在一氧化碳气体达到燃烧浓度时进行燃烧，从而达到木炭窑烟气彻底净化的效果。

本发明设备中静电吸附装置的关键在于吸附电场的分布，是由带正电荷竖直排列的钢管构成的集尘极和由钢管中心带负电荷的钢丝构成的放电极组成，在放电极和集尘极组成的不均匀电场中，以放电极为负极，集尘极为正极，并以72千伏的高压直流电源来充电，当这一电场的强度提高到某一值时，放电极周围形成负电晕，气体分子的电离作用加强，产生了大量的正负离子，正负离子被放电极中和，负离子和自由离子则向集尘极转移，当带有粉尘的气体通过时，这些带负电荷的粒子就会在运动中不断碰到并被吸附在尘粒上，使尘粉以及微小雾滴荷电，在电场力的作用下，很快运动达到集尘极，放出负电荷，本身沉积在集尘管上使气体得到净化，当微小雾越积越多无法承受自身重量时，在重力作用下沿集尘管壁向下滑落，从而达到清灰再生目的。

本发明的静电式木炭窑烟气治理设备还具有以下优点：

1、避免有害气体对工人以及附近生活居民造成的的污染,为保障工人身心健康，降低环保项目资金的投入，发挥了重要性的作用。

2、设备结构简单易操作，维护费用低，无需更换易损件，无二次污染，减少水资源浪费。

3、能耗低，风机采用变频控制有效降低能耗，高压电源进电采用普通380V/220V民用电由高压包进行转化，电压高电流低，能耗低(几百瓦左右)。

4、收集的木焦油及木醋液等液体产物，可回收再利用。

(1)木焦油---是一种含烃类、酸类、酚类较高的有机化合物，主要用作消毒剂和防腐剂，加工后可获得杂酚油、抗聚剂、浮选起泡剂，木沥青等产品；也可用于医药、合成橡胶和冶金等部门。是经济价值非常高的化工原料。

(2)木醋液----是以醋酸为主要成分的pH3程度的酸性液体，与食醋的成分和色调极为相似，各自按不同的方法精制后为木醋酸。简单的说就是把木头制成木炭的过程中冒出的烟气液化而得到的，因此木醋液是树木炭化是把木头里的能量变成气体浓缩而成，含有K，Ca，Mg，Zn，Ge，Mn，Fe等矿物质，此外还含有维他命B1和B2，一般木醋液:农业用，饲料用，工业用。初次蒸馏木醋液:皮肤管理用(特[异反]应性皮肤，脚气等)，再次蒸馏木醋液：作为食品添加剂，饮料等用,农用能恢复土壤肥力，提高培育力，节约化学农药，化学肥料，恢复水分等效果。

附图说明

图1是本发明木炭窑烟气治理系统的结构示意图。

图2是图1中A部分的放大图。

附图中，1代表冷凝处理装置，1-1代表箱体，1-2代表列管，1-3代表进气口，1-4代表出气口，1-5代表排废液口，1-6代表风冷装置，1-7代表水冷装置，1-8代表水箱，2代表静电吸附装置，2-1代表筒体，2-2代表气体入口，2-3代表气体出口，2-4代表放电极，2-5代表集尘极，3代表烟囱，4代表燃烧器，5代表引风机，6代表管道。

具体实施方式

本发明为了解决现有技术中木炭窑所产生的烟气难以处理，污染环境的技术问题，发明了一种木炭窑烟气治理系统，具有操作简单、能耗低、环保、可彻底净化烟气的特点，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明中，木炭窑烟气治理系统的电源由配电柜提供，配电柜-由配电箱和安装在配电箱控制面板上的启动、停止按钮以及配电箱内安装的高压直流电源、氧传感控制器、风冷装置接触器、水冷装置接触器和安装在烟气进口处管道上的氧传感器等设备组成。其中由配电箱控制面板上的启动和停止按钮通过控制线缆与配电箱内部的风冷装置接触器和水冷装置接触器的动作触点相连，风冷装置接触器和水冷装置接触器的三相电源输出端通过三相电缆分别与管式冷凝器上的风冷装置的3台轴流风机和水冷装置的1台水泵相连。配电箱内部的高压直流电源的正负极通过电缆与管式静电除尘器的带正“+”电荷竖直排列的钢管(集尘极)和位于钢管中心带负“-”电荷的钢丝(放电极)分别相连。

具体过程为：参见图1，箭头方向表示烟气流向，木炭窑上的烟道出气口通过密封蝶阀控制，防止空气进入，当窑内温度达到热分解反应条件，有烟气产生时打开控制蝶阀，按下配电柜上启动按钮使整个系统连通电源开始工作，烟气在引风机的推动下，引风机进风口处产生负压，迫使木炭窑内的烟气从木炭窑出气口通过冷凝处理装置1的进气口1-3进入列管1-2中，烟气在经过冷凝处理装置的列管1-2时由于列管1-2比较多烟气横截面积大，烟气从冷凝处理装置1的进气口1-3向出气口1-4缓慢流动，在列管壁外侧上方的风冷装置1-6和水冷装置1-7的强制降温作用下，列管1-2内的高温烟气不断与列管管壁发生热交换作用，当烟气内的微小液体产物达到冷凝温度时滴落至列管1-2内，并通过进气口1-3下方和出气口1-4下方的排废液口1-5流出，进行收集。

当冷凝去除液体产物的烟气通过冷凝处理装置1的出气口1-4以及管道进入静电吸附装置2时由于静电吸附装置2的筒体2-1横截面大，烟气缓慢的进入吸附电场时，电场的放电极2-4和集尘极2-5在高压电源正负极的驱动下，电场内的空气被电离，放电极2-4周围形成负电晕，空气中的颗粒物分子的被电离作用加强，产生了大量的正负离子，正负离子被放电极中和，负离子和自由离子则向集尘极2-5转移，当带有粉尘和残余液滴的烟气通过时，这些带负电荷的粒子就会在运动中不断碰到并被吸附在尘粒上，使尘粉荷电，在电场力的作用下，很快运动到达集尘极2-5，放出负电荷，本身沉积在集尘板上使气体得到净化，当集尘板上的粉尘及液滴越来越多时，由于液滴的自身重力因素连带粉尘一起滴入静电吸附装置2下方的沉淀池内，最终沉淀池内的液体通过沉淀池底部与外部相连的管道流出，进行收集。

经过静电吸附装置2净化后的烟气经过引风机5进入与引风机5出气口相连的烟囱3，最后含有CO的可燃气体被在烟囱3出口处设置的燃烧器4所点燃燃烧，从而达到烟气彻底净化的目的。

Claims (6)

1.一种木炭窑烟气治理系统，包括与木炭窑排气口连接的分级除尘设备、烟气排放烟囱(3)及配电柜，其特征在于：所述的分级除尘设备结构中包括冷凝处理装置(1)、静电吸附装置(2)及设置于烟囱(3)出口处的燃烧器(4)，冷凝处理装置(1)的进、出气口分别与木炭窑排气口、静电吸附装置(2)的气体入口连接，静电吸附装置(2)的气体出口借助引风机(5)和管道(6)与烟囱(3)进气口连接。

2.根据权利要求1所述的一种木炭窑烟气治理系统，其特征在于：所述的静电吸附装置(2)为管式静电除尘器，该管式静电除尘器结构中包括筒体(2-1)、在筒体(2-1)上开设的气体入口(2-2)和气体出口(2-3)、设置于筒体(2-1)内的放电极(2-4)和集尘极(2-5)、设置于集尘极(2-5)下方的集尘斗，集尘极(2-5)为与配电柜正极连接的一组钢管，放电极(2-4)为悬吊于钢管中心且与配电柜负极连接的钢丝。

3.根据权利要求1所述的种木炭窑烟气治理系统，其特征在于：所述的冷凝处理装置(1)包括箱体(1-1)、固定在箱体(1-1)内部的列管(1-2)、设置于箱体(1-1)两端且借助列管(1-2)连通的进气口(1-3)与出气口(1-4)、及位于箱体(1-1)底部的排废液口(1-5)，在列管(1-2)上方还固定有风冷装置(1-6)和水冷装置(1-7)。

4.根据权利要求3所述的一种木炭窑烟气治理系统，其特征在于：所述的排废液口(1-5)设置有2个，分别设置于进气口端与出气口端。

5.根据权利要求3所述的一种木炭窑烟气治理系统，其特征在于：所述的风冷装置(1-6)由3台冷却风扇组成，3台冷却风扇均匀分布在冷凝处理装置箱体的上方。

6.根据权利要求3所述的一种木炭窑烟气治理系统，其特征在于：所述的水冷装置(1-7)设置于列管(1-2)上方、风冷装置(1-6)下方，包括喷头、管道、水泵和水箱，所述的管道一端与喷头连接，另一端与水泵连接，所述的水泵与水箱(1-8)连接，所述的水箱(1-8)设置箱体(1-1)底部。