CN105194964A - 一种气体中污染物洗涤和热传质的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气体中污染物洗涤和热传质的方法，包括如下步骤：（1）洗涤液雾化；（2）含污染物的气体流体与雾化的洗涤液混合，得到混合流体；（3）混合流体通过声波发生器洗涤和热传质后，气液分离，得到净化的气体和含有污染物的洗涤液。本发明方法主要利用具有一定能量和速度的污染物与洗涤液混合后，在声波发生器产生的压力场中充分碰撞、破碎、吸附、碰并、能量转移，实现污染物的高效率洗涤及热传质。

Description

一种气体中污染物洗涤和热传质的方法及装置

技术领域

本发明属于污染治理领域，特别涉及一种气体中污染物洗涤和热传质的方法及装置。

背景技术

随着国内工业的迅猛发展，大气污染问题日趋严峻，近年来，国内部分地区频繁出现严重雾霾现象，给城市居民健康带来了较大的威胁，引起了市民的恐慌和广泛关注，可吸入颗粒物便是这一问题的罪魁祸首，是我国的城市大气污染的首要污染物。可吸入颗粒物因其比表面积大的特点而容易携带重金属微粒和化学致癌因子，也因其颗粒粒径较小的特点而导致其清除效率低下，燃煤、燃油、燃气等燃料燃烧以及固态废弃物燃烧所产生的气态污染物中存在大量的可吸入颗粒物，其未得到有效治理和监测的无组织排放给大气环境带来沉重的负担和难以忽视的后果，在这些气态污染物进入大气之前便在其源头被有效清除是环境保护的重点和关键。

目前国内外针对烟尘的脱除主要采用的方法有旋风除尘器、袋式除尘器、电除尘器、湿式除尘器等，虽然这些方法的除尘效率可高达90%以上，但对于气态污染物中的细微颗粒的脱除效率偏低，而这些细微颗粒对环境和市民身心健康均存在巨大的影响，只有有效治理气态污染物中的细微颗粒，才能真正意义上的实现对烟气的彻底洗涤净化和对大气中可吸入颗粒物浓度的有效控制，才能真正的摆脱雾霾现象的困扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，对现有湿法气体洗涤治理污染物的方法进行改进，提供了一种气体中污染物洗涤和热传质的方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种气体中污染物洗涤和热传质的方法，包括如下步骤：

（1）洗涤液雾化；

（2）含污染物的气体流体与雾化的洗涤液混合，得到混合流体；

（3）混合流体通过声波发生器洗涤和热传质后，气液分离，得到净化的气体和含有污染物的洗涤液。

进一步，步骤（3）中含污染物的洗涤液进入换热装置中通过循环水完成洗涤液热量的提取和转移，处理后的洗涤液再经净化后返回步骤（1）。

进一步，循环水提取的洗涤液热量部分或全部用于加热步骤（1）的洗涤液。

进一步，所述声波发生器为流体动力式声波发生器；流体动力式声波发生器所产生的强烈震荡能将洗涤液充分粉碎成为粒径分布集中且细小的液滴，促进了气体与液体在更短的时间内完成充分传质过程、最大化的增强热传质效果。

进一步，所述流体动力式声波发生器为哈特曼声波发生器、帕尔曼声波发生器或超声旋笛。

进一步，污染物为气溶胶颗粒物和/或气态污染物。所述气态污染物包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、HF、HCl等。污染物的来源包括燃煤、燃油、燃气以及固态废弃物燃烧时所产生的污染烟气。

根据气体中污染物的种类不同，洗涤液可以选用酸性洗涤液、碱性洗涤液、海水、淡水、自来水、中水等。

一种气体中污染物洗涤的装置，包括流体混合器、声波发生器和气液分离器，洗涤液和含污染物的气体分别由流体混合器的洗涤液入口和气体入口进入流体混合器，其中，流体混合器出口与声波发生器入口连接，声波发生器的出口与气液分离器入口连接，气液分离器将净化后的气体和含有污染物的洗涤液分离。

进一步，流体混合器包括混合管道和雾化喷嘴，其中，雾化喷嘴设置在混合管道的内管壁上。

进一步，所述气体中污染物洗涤的装置还具有洗涤液净化装置、换热装置和储液箱，换热装置和储液箱均为内外两腔式结构，换热装置内腔进口接气液分离器出口，换热装置内腔出口接洗涤液净化装置进口，储液箱内腔进口接洗涤液净化装置出口，储液箱内腔出口与流体混合器的洗涤液入口连接，其中，换热装置外腔的进、出口分别与储液箱外腔的出、进口连通，通过循环泵实现循环。

混合后的双流体在通过声波发生器时，声波发生器出现共振现象，高频振动产生不稳定压力场，压力呈现周期性衰减变化，在衰减较小时的压力极小值和压力极大值中间能激发出强烈的声波，增大声波压力场的振动幅值，使污染物、洗涤液雾化颗粒之间剧烈碰撞，其有益效果是颗粒破碎更彻底且粒径相当，比表面积增大，增强了洗涤液滴对污染物的吸附、捕捉、碰并、积聚能力，以及在更短的时间内完成气体到液体的充分传质过程，加快能量和物质转移。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明的工艺流程框图。

图中：1.流体混合器，2.雾化喷嘴，3.流体动力式声波发生器，4.气液分离器，5.换热装置，6.洗涤液净化装置，7.储液箱，8.循环泵。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本发明的装置包括流体混合器1、流体动力式声波发生器3和气液分离器4，流体混合器包括混合管道和雾化喷嘴2，其中，雾化喷嘴2设置在混合管道的内管壁上，混合管道优选采用可变截面积的管道，截面积变化引起管内气体压力和流量的变化，可以控制气体的速度在一定范围内，流体混合器1的出口连接到流体动式声波发生器入口，将流体动式声波发生器的出口与气液分离器入口连接，气液分离器将净化后的气体和含有污染物的洗涤液分离。

流体动力式声波发生器可选用哈特曼声波发生器、帕尔曼声波发生器或超声旋笛等。

气液分离器没有特别的限定，如常规的离心式气液分离器、重力沉降式气液分离器、折流式气液分离器等。

在上述装置中还可增加洗涤液净化装置6、换热装置5和储液箱7，换热装置5和储液箱7均为内外两腔式结构，换热装置内腔进口接气液分离器的液相出口，换热装置内腔出口接洗涤液净化装置进口，储液箱内腔进口接洗涤液净化装置出口，储液箱内腔出口与流体混合器的洗涤液入口连接，其中，换热装置外腔的进、出口分别与储液箱外腔的出、进口连通，在换热装置外腔通水，通过循环泵实现循环，完成洗涤液热量的提取回收利用。

洗涤液净化装置可选用离心分离器、除雾器、过滤器、吸附分离器、沉降池等。

对气体中污染物洗涤和热传质的方法，流程如图2所示：含污染物的气体（如含硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、HF、HCl等污染气体，以及燃煤、燃油、燃气、固态废弃物燃烧时所产生的污染烟气）鼓入流体混合装置1，在流体混合装置中与雾化的洗涤液混合，混合后的流体再送入流体动力式声波发生器，声波发生器在混合流体流过时，会产生不稳定压力场，压力呈现周期性衰减变化，在衰减较小时的压力极小值和紧接的压力极大值中间激发出的声波更为强烈，能增大声波压力场的振动幅值，这种压力场的持续变化迫使进入压力场的混合物颗粒在振动的作用下剧烈分裂成更小的颗粒，更小的颗粒又会在压力场压差变化中再次分裂，直到颗粒达到分裂最小值才停止分裂。当混合物颗粒粒径相近时，彼此之间的吸附、捕捉、结合的概率大大提升，声波发声器的强烈震荡，使洗涤液充分粉碎成为粒径分布集中且细小的液滴，在更短的时间内完成气体到液体的充分传质过程，实现能量和物质的转移。流过声波发生器后，在强烈湍流的作用下，混合颗粒由于碰撞会碰并、积聚成大颗粒。经过流体动力式声波发生器，混合流体送入气液分离器，分离得到净化干净的气体和吸收了污染物的洗涤液。气液分离出来的含污染物的洗涤液进入换热装置中与外腔中的循环水完成洗涤液热量的提取转移，处理后的洗涤液经离心、吸附或沉降净化后进入储液箱中再由循环水提取的热量升温加热，然后返回流体混合装置进行循环洗涤，洗涤和热传质过程中会有部分洗涤液损耗，在储液箱处添加新鲜的洗涤液予以补充。换热装置中的循环水在完成洗涤液热量提取后，除了用于储液箱加热洗涤液外，还可直接采出回收利用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体中污染物洗涤和热传质的方法，包括如下步骤：

（1）洗涤液雾化；

（2）含污染物的气体流体与雾化的洗涤液混合，得到混合流体；

（3）混合流体通过声波发生器洗涤和热传质后，气液分离，得到净化的气体和含有污染物的洗涤液。

2.根据权利要求1所述气体中污染物洗涤和热传质的方法，其特征在于，步骤（3）中含污染物的洗涤液进入换热装置中通过循环水完成洗涤液热量的提取和转移，处理后的洗涤液再经净化后返回步骤（1）。

3.根据权利要求2所述气体中污染物洗涤和热传质的方法，其特征在于，循环水提取的洗涤液热量部分或全部用于加热步骤（1）的洗涤液。

4.根据权利要求1所述气体中污染物洗涤和热传质的方法，其特征在于，所述声波发生器为流体动力式声波发生器；流体动力式声波发生器所产生的强烈震荡能将洗涤液充分粉碎成为粒径分布集中且细小的液滴，促进了气体与液体在更短的时间内完成充分传质过程、最大化的增强热传质效果。

5.根据权利要求4所述气体中污染物洗涤和热传质的方法，其特征在于，所述流体动力式声波发生器为哈特曼声波发生器、帕尔曼声波发生器或超声旋笛。

6.根据权利要求1所述气体中污染物洗涤和热传质的方法，其特征在于，污染物为气溶胶颗粒物和/或气态污染物。

7.根据权利要求1所述气体中污染物洗涤和热传质的方法，其特征在于，所述气态污染物包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、HF和/或HCl。

8.一种气体中污染物洗涤的装置，包括流体混合器、声波发生器和气液分离器，洗涤液和含污染物的气体分别由流体混合器的洗涤液入口和气体入口进入流体混合器，其中，流体混合器出口与声波发生器入口连接，声波发生器的出口与气液分离器入口连接，气液分离器将净化后的气体和含有污染物的洗涤液分离。

9.根据权利要求1所述气体中污染物洗涤的装置，其特征在于，流体混合器包括混合管道和雾化喷嘴，其中，雾化喷嘴设置在混合管道的内管壁上。

10.根据权利要求8所述气体中污染物洗涤的装置，其特征在于，所述气体中污染物洗涤的装置还具有洗涤液净化装置、换热装置和储液箱，换热装置和储液箱均为内外两腔式结构，换热装置内腔进口接气液分离器出口，换热装置内腔出口接洗涤液净化装置进口，储液箱内腔进口接洗涤液净化装置出口，储液箱内腔出口与流体混合器的洗涤液入口连接，其中，换热装置外腔的进、出口分别与储液箱外腔的出、进口连通，通过循环泵实现循环。