CN105597506B - 废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废气处理系统，包括反应罐和冷却罐，反应罐内部从上到下依次为换热腔、反应腔和热液池，换热腔设置有用于热交换的换热蛇管，反应腔设置有填料层用于气液同向流动接触吸收；冷却罐上部设有排气口，中部为冷却腔，下部为冷液池，冷却腔设置有冷却塔填料，冷却罐还设置有进风口和供风机构用于向冷却罐内提供向上流动的冷却风；系统还设有气体通道连通反应罐和冷却罐，以及各种输送管和泵。采用本系统，高温废气可以先在换热腔中进行热交换，随后向下流动穿过填料层，与吸收剂同向流动，延长了气液接触时间，随后废气在冷却罐中风冷，并且与吸收剂对流接触再次被吸收净化后从排气口流出。对外排放能显著减少环境污染。

Description

废气处理系统

技术领域

本发明涉及利用液相吸收气相中成分的系统，具体的是一种吸收率高的废气处理系统。

背景技术

目前废气处理的形式通常分为以下几种：液相吸收气相中的污染成分；固相吸附气相中的污染成分，液固两相共同作用固定拦截气相中的污染成分，气相与气相在特定条件下反应和使用布袋拦截气相中固体粉尘颗粒。

例如，在冶金领域的沉淀提钒作业时，需要用到浓硫酸，并且会产生大量携带硫酸液滴的蒸气，形成酸雾。针对该酸雾，目前国内处理方法都采用气液两相对流接触吸收，即是在罐体中设置有填充层，填充层的填料具有孔隙可以让流体流过；带酸雾的废气从罐体下部进入，向上流动从罐体上部的排气口排出，同时有液相吸收剂从罐体上部进入向下流动，从底部排液口流出。废气和吸收剂在经过中间填充层时，流体在填料的间隙中流过，气液两相充分接触，吸收剂将气体中的酸液吸收，使气体净化。

然而由于酸雾废气温度通常在80～150℃，其密度较小，向上流动速度快，使得气液两相接触时间很短，尽管填充层可以增加气液的接触面积，但酸雾的净化率也只有70％左右，剩余的酸液依然对外界形成污染，而且由于排出废气温度仍然较高，排放到大气后形成肉眼可见的烟雾状，不易消散。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种废气处理系统，进行废气处理时，能增加气液接触时间，降低废气排放时的温度，减少环境污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

废气处理系统，包括反应罐和冷却罐，所述反应罐内部从上到下依次为换热腔、反应腔和热液池，所述换热腔设置有换热蛇管，所述反应腔设置有至少一道填料层；

所述冷却罐上部开设有排气口，冷却罐中部空间为冷却腔，下部空间为冷液池，所述冷却腔设置有冷却塔填料，位于冷却塔填料之下的冷却腔连通有进风口，所述冷却罐还设置有用于向进风口送风的供风机构；

填料层之下的反应腔设置有气体通道连通冷却塔填料之下的冷却腔，所述换热腔连通有废气进管，冷液池设置有第一冷液管通向换热蛇管的进口，换热蛇管的出口通过回流管道通向冷却塔填料之上的冷却腔，冷液池设置有第二冷液管通向填料层之上的反应罐内部，热液池设置有热液管通向冷却塔填料之上的冷却腔，还包括用于驱动废气进管、第一冷液管、第二冷液管和热液管中的流体流动的泵。

进一步的，所述第二冷液管的出口位于换热腔中且在换热蛇管之下。

进一步的，所述填料层包括带孔的支撑板和支撑板上铺设的2～5层球型填料。

进一步的，所述供风机构包括设置在进风口的进气扇和设置排气口与冷却塔填料之间的排风扇，所述换热蛇管的回流管道出口和热液管出口均位于排风扇之下。

进一步的，所述冷却罐从冷却塔填料至排气口的位置设置有收口结构。

本发明的有益效果是：使用上述废气处理系统，进行酸雾废气处理时，高温废气先在换热腔中进行热交换，其温度降低，随后向下流动穿过填料层，此时与吸收剂同向流动，延长了气液接触时间，废气中的酸液被充分吸收，且温度进一步下降，随后废气流动至冷却罐。

废气在冷却罐中风冷，并且在冷却塔填料处再次与吸收剂对流接触，气相中的酸再次被吸收，净化后的气体从排气口流出。废气经过三次降温和两次接触吸收，其中的酸液基本被消除，且温度也降低，对外排放能显著减少环境污染。此外，本系统也适用于其他类似的气液两相接触吸收或反应的应用。

附图说明

图1是本发明的废气处理系统一种实施例的示意图，图中实心箭头为液相流动方向，空心箭头为气相流动方向；

图中附图标记为：反应罐1、换热腔11、反应腔12、填料层121、热液池13、冷却罐2、排气口21、冷却腔22、冷却塔填料221、冷液池23、进风口24、排风扇25、气体通道3、废气进管41、第一冷液管421、第二冷液管422、热液管43、换热蛇管5。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

废气处理系统，包括反应罐1和冷却罐2，所述反应罐1内部从上到下依次为换热腔11、反应腔12和热液池13，所述换热腔11设置有换热蛇管5，所述反应腔12设置有至少一道填料层121；

所述冷却罐2上部开设有排气口21，冷却罐2中部空间为冷却腔22，下部空间为冷液池23，所述冷却腔22设置有冷却塔填料221，位于冷却塔填料221之下的冷却腔22连通有进风口24，所述冷却罐2还设置有用于向进风口24送风的供风机构；

填料层121之下的反应腔12设置有气体通道3连通冷却塔填料221之下的冷却腔22，所述换热腔11连通有废气进管41，冷液池23设置有第一冷液管421通向换热蛇管5的进口，换热蛇管5的出口通过回流管道通向冷却塔填料221之上的冷却腔22，冷液池23设置有第二冷液管422通向填料层121之上的反应罐1内部，热液池13设置有热液管43通向冷却塔填料221之上的冷却腔22，还包括用于驱动废气进管41、第一冷液管421、第二冷液管422和热液管43中的流体流动的泵。

如图1所示，本废气处理系统中反应罐1内部的空间分为三个区域，上部为换热腔11，废气进管41送来的高温废气首先填充在换热腔11中，换热腔11设置有弯曲、盘绕的换热蛇管5，从冷液池23送来的低温液相吸收剂可以与高温废气进行热交换，使废气温度降低。

中部的反应腔12是废气与吸收剂接触吸收的主要区域，反应腔12设置有一道或更多的填料层121，填料层121是在带孔的支撑板上铺设填料，让流体从填料之间的间隙流过，例如可以是在支撑板上铺设的2～5层球型填料。以增加气液两相的接触面积，促进吸收或反应。

吸收剂与废气在填料层121同向流动，其接触时间大大延长，接触时不仅吸收废气中的污染物，也吸收大量热量，低温吸收剂变成高温吸收剂，并且流入下部的热液池13中。

被吸收剂处理后的废气从气体通道3流进冷却罐2，冷却罐2上部的排气口21用于废气处理后排出，冷却罐2内的中部空间为冷却腔22，下部空间为冷液池23，冷却腔22设置有冷却塔填料221，用于实现气液两相对流接触时增大接触面积。

供风机构用于提供从下到上冷却风，即是冷风从进风口24进入冷却罐2并向上流动，穿过冷却塔填料221从排气口21流出，实现罐内气体和液体冷却功能，并且推动废气向上流动。废气流动经过冷却塔填料221时气液两相对流接触，污染物再次吸收，并且冷却风促使气体和液体温度下降。

供风机构例如可以是外部的风机通过管道从进风口24向冷却罐2内送风。图1实施例中，供风机构包括设置在进风口24的进气扇和设置排气口21与冷却塔填料221之间的排风扇25，进气扇向罐内送风，排风扇25向上抽风，让冷却罐2内形成向上的气流。图1实施例中，其换热蛇管5的回流管道出口和热液管43出口均位于排风扇25之下，防止吸收剂或管道影响到风扇。

图1实施例中，还优选的在所述冷却罐2从冷却塔填料221至排气口21的位置设置有收口结构。即是从冷却塔填料221至排气口21区域冷却罐2的罐壁内径具有逐渐变小的结构，当气体向上流动时，气体中夹杂的少量液体与收口的罐壁接触并凝结成大液滴落下，防止从大量液体从排气口21流出。

废气进管41、第一冷液管421、第二冷液管422和热液管43均根据情况配置有泵，用于驱动流体按照设计的方向流动。

换热蛇管5的回流管道出口、热液管43出口和第二冷液管422出口，优选的应该设置分散喷洒液体的装置，例如喷头、出液支管等，让液体尽可能分散的洒落，以增加与气相的接触面积。

所述第二冷液管422的出口位置，优选的可以是位于换热腔11中且在换热蛇管5之下。使吸收剂直接洒落到填料层121，而不会影响到换热蛇管5。

本系统具体使用方法可以是，例如用于酸雾废气的处理，如图1所示，先在冷液池23中添加针对该酸雾的液相的吸收剂，启动供风机构向冷却罐2送冷却风。

然后启动泵将冷液池23中的吸收剂从第一冷液管421输入至换热蛇管5；启动泵将冷液池23中的冷吸收剂从第二冷液管422输入至反应罐1，并洒落在填料层121，吸收剂穿过填料层121进入热液池13，待热液池13中存储了一定量的吸收剂后，启动泵使热液池13中的吸收剂从热液管43流向冷却塔填料221之上的冷却腔22，并洒落在冷却塔填料221、吸收剂穿过冷却塔填料221进入冷液池23。

最后启动泵使高温的酸雾废气从废气进管41进入到换热腔11。

酸雾处理开始：高温的酸雾废气从废气进管41送入换热腔11中，高温废气密度较低，会向上流动并汇集在换热腔11中，废气与换热蛇管5接触，换热蛇管5内的低温吸收剂，与外部高温废气进行热交换，使废气温度降低，废气缓慢下降。

废气向下流动并穿过填料层121的填料间隙，第二冷液管422送来的低温吸收剂洒落到填料层121，并且在填料缝隙间向下流动，废气与吸收剂同向运行，两者接触时间比对流接触时间显著延长，废气中酸液被充分吸收，并且进行热交换，废气温度降低。

处理后的废气从气体通道3进入到冷却罐2中，供风机构提供的向上冷却风带动废气向上流动，吸收剂穿过填料层121流下进入热液池13存储。

热液池13中的热吸收剂被泵驱动经热液管43流到冷却塔填料221之上的冷却腔22，并洒落在冷却塔填料221，同时换热蛇管5的回流管道流回的吸收剂也洒落在冷却塔填料221。

在冷却塔填料221处，向下流动的吸收剂与向上流动的废气对流接触，进行再次吸收，进一步消除废气中的残余酸液，冷却塔填料221也可以增加气液的接触面积，同时也增加散热面积，废气和吸收剂穿过冷却塔填料221后，温度都下降，随后处理冷却后的干净气体从排气口21排出，吸收剂经冷却后落下进入冷液池23。

系统持续运行，当检测到吸收剂的酸液吸收量到达极限后，可以停止系统将吸收剂输出集中处理或资源化利用。

经过测试，在同样的填料层厚度条件下，酸雾废气采用常规的对流吸收处理方法时，气液两相接触时间只有3～5秒，其酸液净化率只有70％左右，而采用本系统进行酸雾废气处理，反应罐1中气液两相接触时间能达到100～150秒，反应罐1中酸液吸收率能达到96％左右，废气经冷却塔填料221的再次吸收，最终酸液吸收率能达到99％以上。

并且废气在换热腔11、填料层121和冷却罐2中实现三次换热，废气温度可以从原来的85℃下降到35℃左右，废气直接排放到大气中，无明显烟雾。

此外，本系统也适用于其他气液两相接触、吸收、反应的应用，例如碱雾废气吸收，气液两相接触反应制取产物等。

Claims (5)

1.废气处理系统，其特征在于，包括反应罐(1)和冷却罐(2)，所述反应罐(1)内部从上到下依次为换热腔(11)、反应腔(12)和热液池(13)，所述换热腔(11)设置有换热蛇管(5)，所述反应腔(12)设置有至少一道填料层(121)；

所述冷却罐(2)上部开设有排气口(21)，冷却罐(2)中部空间为冷却腔(22)，下部空间为冷液池(23)，所述冷却腔(22)设置有冷却塔填料(221)，位于冷却塔填料(221)之下的冷却腔(22)连通有进风口(24)，所述冷却罐(2)还设置有用于向进风口(24)送风的供风机构；

填料层(121)之下的反应腔(12)设置有气体通道(3)连通冷却塔填料(221)之下的冷却腔(22)，所述换热腔(11)连通有废气进管(41)，冷液池(23)设置有第一冷液管(421)通向换热蛇管(5)的进口，换热蛇管(5)的出口通过回流管道通向冷却塔填料(221)之上的冷却腔(22)，冷液池(23)设置有第二冷液管(422)通向填料层(121)之上的反应罐(1)内部，热液池(13)设置有热液管(43)通向冷却塔填料(221)之上的冷却腔(22)，还包括用于驱动废气进管(41)、第一冷液管(421)、第二冷液管(422)和热液管(43)中的流体流动的泵。

2.如权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述第二冷液管(422)的出口位于换热腔(11)中且在换热蛇管(5)之下。

3.如权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述填料层(121)包括带孔的支撑板和支撑板上铺设的2～5层球型填料。

4.如权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述供风机构包括设置在进风口(24)的进气扇和设置排气口(21)与冷却塔填料(221)之间的排风扇(25)，所述换热蛇管(5)的回流管道出口和热液管(43)出口均位于排风扇(25)之下。

5.如权利要求1、2、3或4所述的废气处理系统，其特征在于，所述冷却罐(2)从冷却塔填料(221)至排气口(21)的位置设置有收口结构。