CN105056690A - 一种粮食烘干塔的除尘设备及该设备参数的确定方法 - Google Patents

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CN105056690A CN201510603704.2A CN201510603704A CN105056690A CN 105056690 A CN105056690 A CN 105056690A CN 201510603704 A CN201510603704 A CN 201510603704A CN 105056690 A CN105056690 A CN 105056690A
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张庭
冀文宇
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Abstract

本发明涉及一种粮食烘干塔的除尘设备,包括进口风道和排烟出口,还包括设置于所述进口风道内用于使粉尘带电的预荷电场、粉尘过滤室、喷淋塔;所述粉尘过滤室的入口与所述进口风道相连通,所述粉尘过滤室内依次设有静电除尘器、布袋除尘器,所述粉尘过滤室的出口与所述喷淋塔的入口相连通;所述喷淋塔内喷射有脱硫脱硝的氨液,所述喷淋塔上部设有所述排烟出口。本发明还提供一种使上述除尘设备能够与粮食烘干塔匹配的确定除尘设备参数的方法,本发明集除尘、脱硫、脱硝功能于一体化,其结构简单,除尘效果好、脱硫脱硝效率高。

Description

一种粮食烘干塔的除尘设备及该设备参数的确定方法
技术领域
本发明涉及一种除尘设备,尤其涉及一种粮食烘干塔的除尘设备,同时提出一种该除尘设备参数的确定方法。
背景技术
随着我们国家经济的快速发展以及生活水平的不断提高,人们的环保意识也大大的增强,而且国家对大气质量控制的要求越来越高,对于粉尘、二氧化硫、一氧化氮等有害物质必须要经过处理后才能排放到大气中,现有的烟气除尘装置可以分为袋式除尘装置、旋风除尘装置、湿式除尘装置、静电除尘装置等,袋式除尘应用较广泛,但存在一定的缺陷,其使用寿命短,对于粉尘直径过小的微粒无法除掉,且布袋损坏后检测难度大;而旋风除尘器除尘效果不佳,没有得到广泛应用;烟气脱硫技术按照脱硫过程是否加水和脱硫副产物的干湿形态,可分为湿法、半干法和干法等,其中使用最多的是湿法脱硫,湿法主要有石灰石—石膏法、氧化镁法、海水法、钠碱法、磷铵复合肥法等;烟气脱硝技术可分为气相反应法、液相反应法、吸附法等;虽然现有技术中公开了较多的脱硫脱硝方法,但涉及的脱硫脱硝设备结构复杂,且脱硫脱硝效率较低,且效果不佳。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题,进而提供一种粮食烘干塔的除尘设备,将除尘、脱硫、脱硝一体完成,其设备结构简单,脱硫脱硝效果好,效率高。
本发明的技术方案:
一种粮食烘干塔的除尘设备,包括进口风道和排烟出口,还包括设置于所述进口风道内用于使粉尘带电的预荷电场、粉尘过滤室、喷淋塔;
所述粉尘过滤室的入口与所述进口风道相连通,所述粉尘过滤室内依次设有静电除尘器、布袋除尘器,所述粉尘过滤室的出口与所述喷淋塔的入口相连通;
所述喷淋塔内喷射有脱硫脱硝的氨液,所述喷淋塔上部设有所述排烟出口。
作为对本发明的进一步限定,所述粉尘过滤室内还设有气流分布板。
作为对本发明的进一步限定,所述粉尘过滤室和所述喷淋塔之间还设有净气室。
作为对本发明的进一步限定,所述喷淋塔内设有多层喷射板,用于喷射所述氨液。
作为对本发明的进一步限定,所述喷淋塔内还设有至少一个除雾器,所述除雾器位于多层所述喷射板的上方。
作为对本发明的进一步限定,所述多层喷射板的数量为4层。
作为对本发明的进一步限定,所述除雾器的数量为2个。
作为对本发明的进一步限定,所述多层喷射板还喷射有柠檬酸亚铁盐。
本发明具有以下有益效果:本发明通过在进口风道内设置预荷电场,使通过进口风道的粉尘带电,并在粉尘过滤室内依次设置静电除尘器和布袋除尘器,静电除尘器使带电的粉尘吸附在静电除尘器的阳极板上,未沉积的粉尘由布袋除尘器进行二次过滤,除尘效果好,且由于经过静电除尘器的吸附后,只有小部分需要布袋除尘器过滤,延长了布袋除尘器的使用寿命;喷淋塔可以利用氨液同时进行脱硫脱硝处理,喷淋塔与粉尘过滤室相连通,使除尘设备可以同时完成除尘、脱硫、脱硝,其结构简单,除尘效果好、脱硫脱硝效率高。
本发明的另一目的是为了使上述除尘设备能够与粮食烘干塔匹配,进而提出一种确定粮食烘干塔的除尘设备的参数的方法,包括以下步骤:
(1)查阅相关资料得到所在地区的某粮食作物平均含水量以及需要干燥的安全水分含量,根据粮食烘干塔的型号,确定所述粮食干燥塔每小时的处理量;
(2)根据步骤(1)中确定的参数及粮食干燥塔自身单位耗热量、煤的低位发热量、煤的热量利用率、过剩空气系数、烟煤中硫燃烧后产生的二氧化硫的转化率、烟煤中的硫含量、烟煤中氮的含量、煤中氮燃烧后产生的一氧化氮的转化率、烟煤中灰分含量、煤中飞灰转化率的系数计算出所述粮食作物每小时的脱水量,干燥所述粮食作物每小时需要消耗的能源量;进一步计算出每小时消耗的煤量,每小时烟气的总排放量,二氧化硫,一氧化氮和烟尘每小时的排放量;
(3)根据步骤(2)中确定的参数计算出二氧化硫,一氧化氮,烟尘的浓度;
(4)根据步骤(3)中确定的参数及实际工况下烟气总量、尘粒有效驱进速度、η为收尘效率、电场风速、静电除尘器高度、静电除尘器通道数、通道宽度、电场数、漏风率、过滤速度、滤袋直径、滤袋长度、无量纲参数、粉尘负荷、脱落浓度、烟气温度、烟气流速、氨液与烟气接触反应时间、喷淋层间距、喷淋板层数、第四喷射板到第一除雾器的距离、除雾器高度、除雾器层数、除雾器到喷淋塔排烟出口的距离、液气比、浆液停留时间、烟气入口宽度和喷淋塔直径之比、烟气出口宽度和喷淋塔直径之比、烟气入口温度、烟气进出口速度、烟气出口温度的系数计算出除尘设备的具体参数。
本发明公开的确定粮食烘干塔的除尘设备的参数的方法,能够根据粮食烘干塔每小时的处理量及粮食作物的水分等指标,确定静电除尘器、布袋除尘器及喷淋塔等参数,使其与粮食烘干塔更好地匹配,达到最佳的除尘、脱硫、脱硝效果。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图;
图2是本发明实施例二的步骤流程图;
图中1-进口风道;2-预荷电场;3-气流分布板;4-静电除尘器;5-布袋除尘器;6-粉尘过滤室;7-浄气室;8-喷淋塔;9-排烟出口;10-第二除雾器;11-第二清洗板;12-第一除雾器;13-第一清洗板;14-第四喷射板;15-第三喷射板;16-第二喷射板;17-第一喷射板。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
实施例一:
参阅图1所示,本实施例公开的粮食烘干塔的除尘设备,包括进口风道1,预荷电场2,气流分布板3,静电除尘器4,布袋除尘器5,粉尘过滤室6,浄气室7,喷淋塔8,排烟出口9,第一除雾器10,第二清洗板11,第二除雾器12,第一清洗板13,第四喷射板14,第三喷射板15,第二喷射板16,第一喷射板17;进口风道1连接粮食烘干塔的排烟口,预荷电场2设置在进口风道1内部,其预荷电场2能够使粮食烘干塔排出的废烟气充分荷电,经过荷电后的烟气流向粉尘过滤室6,粉尘过滤室6内依次设有气流分布板3、静电除尘器4、布袋除尘器5,经荷电后的烟气首先经过气流分布板3,设置气流分布板3可以烟气均匀地向后流动,以便与静电除尘器4和布袋除尘器5均匀地接触,荷电的烟气通过静电除尘器4时,其烟气中的粉尘颗粒会吸附于静电除尘器4的极板上,可以吸收烟气中大部分的粉尘颗粒,较现有技术的布袋除尘效果更加明显,其效率更高。
未吸附于静电除尘器4的粉尘进入布袋除尘器5进行二次吸附,如此设置,一方面可以对未吸附的粉尘颗粒通过布袋除尘器5进行再次吸附,增强除尘效果;另一方面,也解决了现有技术中布袋除尘器5容易因吸附粉尘量过大导致使用寿命缩短的问题,使布袋除尘器5不但可以发挥良好的除尘功能,而且较现有技术相比,延长了布袋除尘器5的使用寿命。
经过粉尘过滤室6除尘后,烟气中的粉尘已完全过滤,进一步流向浄气室7,缓冲后流向喷淋塔8,喷淋塔8的上方设有排烟出口9,浄气室7与喷淋塔8的底部相连通,烟气经喷淋塔的底部向上流动,需要依次经过第一喷射板17、第二喷射板16、第三喷射板15、第四喷射板14,第一喷射板17、第二喷射板16、第三喷射板15、第四喷射板14均喷射有浓度为0.3mol/L的氨液和浓度为40mol/L的柠檬酸亚铁盐,其中氨液可以对二氧化硫进行化学反应,变为亚硫酸盐/硫酸盐,一氧化氮与柠檬酸亚铁盐反应生成亚硝酸盐或硝酸盐,通过喷射可以使脱硫脱硝效率更高,效果更佳,且0.3mol/L的氨液和40mol/L的柠檬酸亚铁盐反应效果最佳,设置4层喷射板的目的是使反应更均匀,脱除率更高。
在4层喷射板和排烟出口9之间还设置有第一除雾器12和第二除雾器10,可以对第一喷射板17、第二喷射板16、第三喷射板15、第四喷射板14喷射出的氨液和柠檬酸亚铁盐雾气进行除雾,同时,在第一除雾器12和第二除雾器10的下方分别设置有第一清洗板13和第二清洗板11,定时清洗第一除雾器12和第二除雾器10表面附着物,保证第一除雾器12和第二除雾器10的稳定工作。
本发明实施例公开的粮食烘干塔的除尘设备,可以对粮食烘干塔在烘干过程中产生的废烟气进行除尘、脱硫、脱硝处理,其经过预荷电场2对烟气进行荷电,并通过静电除尘器4和布袋除尘器5进行二次除尘,不但增强了除尘效果,而且解决了现有技术中存在的布袋除尘器5使用寿命短的问题,并经过4层喷射板的脱硫、脱硝处理,使烟气可以满足排放标准进行排放,本除尘设备结构简单,集除尘、脱硫、脱硝于一体,具有除尘、脱硫脱硝效果佳,效率高等优点。
实施例二:
本实施例将公开确定实施例一公开的除尘设备的参数的方法,具体步骤参照图2所示,包含以下步骤:
步骤1、查阅相关资料得到所在地区的某粮食作物平均含水量以及需要干燥到的安全水分含量,再得到粮食干燥塔每小时的处理量。其中以玉米作物为例,平均水分含量为27.5%,干燥到安全水分含量为14%;粮食干燥塔每小时的处理量为10×103kg/h;燃料以烟煤为例。
步骤2、计算玉米作物每小时的脱水量。该粮食每小时的脱水量以式(1)求得:
W = P × ω 1 - ω 2 100 - ω 2 = 10 × 10 3 × 27.5 - 14 100 - 14 = 1.6 × 10 3 - - - ( 1 )
其中,W为玉米作物每小时的脱水量,单位为kg/h;P为粮食干燥塔每小时的处理量,单位为kg/h;ω1为烘干前玉米作物含水量;ω2为烘干后玉米作物的含水量。
计算干燥玉米作物每小时消耗的能源量。该消耗的能源量以式(2)求得:
Q=W×q=1.6×103×7630=12208×103(2)
其中,Q为每小时消耗的能源量,单位为kJ/h;q为粮食干燥塔自身单位耗热量,优选地取7630kJ/kg。
计算每小时消耗的烟煤量。该消耗的煤量以式(3)求得:
B = Q Q L β = 12208 × 10 3 17585 × 75 % = 0.9 × 10 3 - - - ( 3 )
其中,B为每小时消耗煤量,单位kg/h;QL为煤的低位发热量,优选为17585kJ/kg;β为煤的热量利用率,优选地取75%。
进一步需要计算烟气每小时的总排放量,二氧化硫、一氧化氮、和烟尘每小时的排放量。该烟气总排放量以式(4,5,6)、二氧化硫排放量以式(7)一氧化氮排放量以式(8)、烟尘排放量以式(9)求得:
烟气总排放量计算公式:
V O = 0.251 × Q L 1000 + 0.278 = 0.251 × 17585 1000 + 0.278 = 4.69 - - - ( 4 )
V Y = 1.04 × Q L 4187 + 0.77 + 1.016 ( α - 1 ) V o = 7.52 - - - ( 5 )
V=VY×B=7.52×0.9×103=6.8×103(6)
其中,Vo为理论空气需要量,单位为Nm3/kg;VY为实际烟气量,单位为Nm3/kg;α为过剩空气系数,优选地取1.5;V为烟气每小时的总排放量,单位为Nm3/h。
二氧化硫每小时的排放量公式:
M SO 2 = B C S 64 32 = 0.9 × 10 3 × 0.8 × 1.00 % × 64 32 = 14.4 - - - ( 7 )
其中,为二氧化硫每小时的排放量,单位为kg/h;C为烟煤中硫燃烧后产生的二氧化硫的转化率,优选地取0.8;S为烟煤中的硫含量,优选地为1.00%;64为二氧化硫的相对分子质量;32为硫元素的相对分子质量。
一氧化氮每小时的排放量公式:
M N O = B N a 30 14 = 0.9 × 10 3 × 1.01 % × 0.7 × 30 14 = 13.6 - - - ( 8 )
其中,MNO为一氧化氮每小时的排放量,单位为kg/h;N为烟煤中氮的含量,优选为1.01%;a为煤中氮燃烧后产生的一氧化氮的转化率,优选地取0.7;30为一氧化氮的分子质量;14为氮元素的分子质量。
烟尘每小时的排放量公式:
MAi=BAa=0.9×103×13.5%×0.6=72.9(9)
其中,MAi为烟尘每小时的排放量,单位为kg/h;A为烟煤中灰分含量,取13.5%;a为煤中飞灰转化率,优选地取0.6。
步骤3、计算二氧化硫、一氧化氮和烟尘的浓度。二氧化硫、一氧化氮、烟尘的浓度以式(10、11、12)求得:
C SO 2 = M SO 2 V = 14.4 6.8 × 10 3 = 2118 - - - ( 10 )
C N O = M N O V = 13.6 6.8 × 10 3 = 2000 - - - ( 11 )
C A i = M A i V = 72.9 6.8 × 10 3 = 10721 - - - ( 12 )
其中,为二氧化硫浓度,单位为mg/Nm3;CNO为一氧化氮浓度,单位为mg/Nm3;CAi为烟尘的浓度,单位为mg/Nm3
步骤4、计算静电除尘器参数。该静电除尘器参数以式(13、14、15、16、17、18)求得:
A = Q g 3600 ω l n ( 1 1 - η ) = 9.8 × 10 3 3600 × 0.12 l n ( 1 1 - 98 % ) = 88.7 - - - ( 13 )
F = Q g 3600 v = 9.8 × 10 3 3600 × 1 = 2.7 - - - ( 14 )
B = F H = 2.7 2.5 = 1.1 - - - ( 15 )
Z = B 2 b = 1.1 0.4 = 2.8 - - - ( 16 )
L = A Z n H = 88.7 2.8 × 4 × 2.5 = 3.2 - - - ( 17 )
C1=CAi(1-η)=10721×(1-98%)=214(18)
其中,A为静电除尘器极板总面积,单位为m2;Qg为实际工况下烟气总量,优选为9.8×103m3/h;ω为尘粒有效驱进速度,优选地取0.12m/s;η为收尘效率,优选地取98%;F为电场有效断面积,单位m2;v为电场风速,优选地取1m/s;B为静电除尘器宽度,单位为m;H为静电除尘器高度,优选地取2.5m;Z为静电除尘器通道数,优选地取7;2b为通道宽度,优选地取0.4m;L为电场长度,单位m;n为电场数,优选地取4;C1为静电除尘器出口浓度,单位mg/m3
计算布袋除尘器的参数。以式(19、20、21、22、23)求得:
Qd=Qg(1+k)=9.8×103×(1+3%)=10×103(19)
S = Q d 60 v = 10 × 10 3 60 × 3 = 55.6 - - - ( 20 )
Sd=DπL=0.13×3.14×3.2=1.3(21)
n = S S d = 55.6 1.3 = 43 - - - ( 22 )
C2=[Pns+(0.1-Pns)e-ag]C1+Ck=1.25×10-3×215+0.5=0.769(23)
其中,Qd为布袋除尘器的烟气量,单位为m3/h;k为漏风率,优选地取3%;S为总过滤面积,单位m2;v为过滤速度,优选地取3m/min;Sd为单条圆形滤袋的面积,单位为m2;D为滤袋直径,优选地取0.13m;L为滤袋长度,优选地取3.2m;n为滤袋数目;C2为布袋除尘器出口浓度,单位为mg/m3;pns为无量纲参数;a为0.094;g为粉尘负荷,优选地取46.5g/m2;Ck为脱落浓度,优选地取0.5mg/m3。
计算喷淋塔的参数。以式(24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35)求得:
Q g = 273 + T 273 Q = 273 + 120 273 × 6.8 × 10 3 = 9.8 × 10 3 - - - ( 24 )
D = 4 Q g 3600 π u = 4 × 9.8 × 10 3 3600 × 3.14 × 3.8 = 0.95 - - - ( 25 )
h=u×t=3.8×2=7.6(26)
h2=h-dp(np-1)=7.6-2×(4-1)=1.6(27)
h3=dpc+dc×nc+dcx=1.2+2.5×2+0.7=6.9(28)
Q 1 = L G × Q × t 1 = 20 × 10 - 3 × 6.8 × 10 3 60 × 4 = 9.1 - - - ( 29 )
h 4 = 4 Q 1 πD 2 = 4 × 9.1 3.14 × 1.45 2 = 5.5 - - - ( 30 )
L=Dλ=0.95×0.6=0.6(31)
L=Dλ=0.95×0.7=0.7(32)
H=h+h3+h4+h+h=7.6+6.9+5.5+0.31+0.26=20.6(35)
其中,Qg为实际工况下烟气流量,单位m3/h;T为烟气温度,优选地取120℃;D为喷淋塔直径,单位为m;u为烟气流速,优选地取3.8m/s;h为吸收区高度,单位为m;t为氨液与烟气接触反应时间,优选地取2s;h2为入口烟道到第一喷射板的高度,单位为m;dp为喷淋层间距,优选地取2m;np为喷淋板层数,优选地取4;h3为除雾器总高度,单位为m;dpc为最后第四喷射板到第一除雾器的距离,优选地取1.2m;dc为除雾器高度,优选地取2.5m;nc为除雾器层数,优选地取2;dcx为除雾器到喷淋塔排烟出口的距离,优选地取0.7m;Q1为浆液池容量,单位为m3;L/G为液气比,优选地取20L/m3;t1为浆液停留时间,优选地取4min;h4为浆液池高度,单位为m;L为烟气入口宽度,单位为m;L为烟气出口宽度,单位为m;λ为烟气入口宽度和喷淋塔直径之比,优选地取0.6;λ为烟气出口宽度和喷淋塔直径之比,优选地取0.7;h为烟气入口高度;单位为m;T为烟气入口温度,优选地取120℃;V为烟气进出口速度,优选地取15m/s;h为烟气出口高度,单位为m;T为烟气出口温度,优选地取50℃;H为喷淋塔总高度,单位为m。
通过上述确定参数的方法,可以根据一些已知的参数,逐步计算出一些未知的设计参数,使与粮食烘干塔配套的除尘设备设计参数更加科学,不但能实现良好地除尘、脱硫脱硝效果,而且能够快速地确定各设备的相关参数,为设计和生产制造提供依据。
以上实施例只是对本专利的示例性说明,并不限定它的保护范围,本领域技术人员还可以对其局部进行改变,只要没有超出本专利的精神实质,都在本专利的保护范围内。

Claims (9)

1.一种粮食烘干塔的除尘设备,包括进口风道(1)和排烟出口(9),其特征在于,还包括设置于所述进口风道(1)内用于使粉尘带电的预荷电场(2),粉尘过滤室(6),喷淋塔(8);
所述粉尘过滤室(6)的入口与所述进口风道(1)相连通,所述粉尘过滤室(6)内依次设有静电除尘器(4)、布袋除尘器(5),所述粉尘过滤室(6)的出口与所述喷淋塔(8)的入口相连通;
所述喷淋塔8)内喷射有脱硫脱硝的氨液,所述喷淋塔(8)上部设有所述排烟出口(9)。
2.根据权利要求1所述的一种粮食烘干塔的除尘设备,其特征在于,所述粉尘过滤室(6)内还设有气流分布板(3)。
3.根据权利要求2所述的一种粮食烘干塔的除尘设备,其特征在于,所述粉尘过滤室(6)和所述喷淋塔(8)之间还设有净气室(7)。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种粮食烘干塔的除尘设备,其特征在于,所述喷淋塔(8)内设有多层喷射板(14、15、16、17),用于喷射所述氨液。
5.根据权利要求4所述的一种粮食烘干塔的除尘设备,其特征在于,所述喷淋塔内还设有至少一个除雾器(10、12),所述除雾器(10、12)位于多层所述喷射板的上方。
6.根据权利要求4所述的一种粮食烘干塔的除尘设备,其特征在于,所述多层喷射板(14、15、16、17)的数量为4层。
7.根据权利要求5所述的一种粮食烘干塔的除尘设备,其特征在于,所述除雾器(10、12)的数量为2个。
8.根据权利要求4所述的一种粮食烘干塔的除尘设备,其特征在于,所述多层喷射板(14、15、16、17)还喷射有柠檬酸亚铁盐。
9.一种确定如权利要求1-8任意一项所述的粮食烘干塔的除尘设备的参数的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)查阅相关资料得到所在地区的某粮食作物平均含水量以及需要干燥的安全水分含量,根据粮食烘干塔的型号,确定所述粮食干燥塔每小时的处理量;
(2)根据步骤(1)中确定的参数及粮食干燥塔自身单位耗热量、煤的低位发热量、煤的热量利用率、过剩空气系数、烟煤中硫燃烧后产生的二氧化硫的转化率、烟煤中的硫含量、烟煤中氮的含量、煤中氮燃烧后产生的一氧化氮的转化率、烟煤中灰分含量、煤中飞灰转化率的系数计算出所述粮食作物每小时的脱水量,干燥所述粮食作物每小时需要消耗的能源量;进一步计算出每小时消耗的煤量,每小时烟气的总排放量,二氧化硫,一氧化氮和烟尘每小时的排放量;
(3)根据步骤(2)中确定的参数计算出二氧化硫,一氧化氮,烟尘的浓度;
(4)根据步骤(3)中确定的参数及实际工况下烟气总量、尘粒有效驱进速度、η为收尘效率、电场风速、静电除尘器高度、静电除尘器通道数、通道宽度、电场数、漏风率、过滤速度、滤袋直径、滤袋长度、无量纲参数、粉尘负荷、脱落浓度、烟气温度、烟气流速、氨液与烟气接触反应时间、喷淋层间距、喷淋板层数、第四喷射板到第一除雾器的距离、除雾器高度、除雾器层数、除雾器到喷淋塔排烟出口的距离、液气比、浆液停留时间、烟气入口宽度和喷淋塔直径之比、烟气出口宽度和喷淋塔直径之比、烟气入口温度、烟气进出口速度、烟气出口温度的系数计算出除尘设备的具体参数。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105426686A (zh) * 2015-12-03 2016-03-23 江苏科技大学 一种半干法烟气脱硫系统工艺的设计方法
CN105797580A (zh) * 2016-05-25 2016-07-27 上海江蓝净化科技有限公司 一种船舶尾气的催化电解喷雾除尘装置
CN111495151A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 安徽顺达环保科技股份有限公司 集湿电除尘于一体联动控制的脱硫脱硝塔及其控制方法

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