CN105727709A - 燃煤废气的净化及综合利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃煤废气的净化及综合利用装置。本发明利用空气、氮气、氧气在超临界状态下,燃煤废气的中的有害气体及颗粒物在富氧的均一相中充分反应,最终生成CO2、H20、N2、微量硫酸、硝酸及固体颗粒后,在氨吸收器的喷雾净化下,氨吸收液制取碳酸氢氨、硫酸铵、硝酸铵等化肥,而且超临界氧化反应在氧化过程中释放出大量的热量,利用塞贝克效应,充分利用反应热量及余热温差发电,所得到的电能可以用来供气泵、火花塞及外部设备,如照明等。排气管出口有多层铁片缕空过滤网及活性炭过滤网,气体过滤清洁后排出。

Description

燃煤废气的净化及综合利用装置
技术领域
本发明涉及一种燃煤废气的超临界技术净化处理领域,尤其涉及燃煤废气的净化及综合利用装置。
背景技术
由于煤的高碳性和利用技术的落后,煤作为主要的能源和化工原料的同时也是环境污染的主要污染源。世界煤碳的80%用于火力发电,其碳排放成为国际难题。2013年我国全年煤炭生产量达到37亿吨,煤炭占总能消耗的66%。至2014年2月3日,我国2000米以内探明的煤炭资源总量为5.9万亿吨,预测的煤炭资源量为3.88万亿吨。我国是一个煤炭资源非常丰富的国家,这就决定了我国将实施“节约优先,立足国内,煤为基础,多元替代”的切实可行的能源政策,煤炭资源仍将是主要能源之一。煤炭转化为电力的比重依然较低。我国电煤占煤炭消费的比重多年来一直在50%左右,远低于国外甚至是世界平均水平(美国约占93%、加拿大85%、德国84%、英国75%、俄罗斯64%,世界平均比例约78%),当前的以煤作燃料的电厂,钢铁冶金,供热,水泥,化工等行大多采用布袋除尘及湿式电除尘器,前者除尘不彻底,后者设备投资太高,致使大部分企业望而却步。目前,在常见的燃煤废气排放处理技术中,通常是将尾气经过简单的净化处理之后直接排放至大气中,大气中的有害气体成分不断增加,固体颗粒PM也成为当今对环境造成危害的一种新污染,不仅对环境产生危害、浪费能源,同时也威胁了人类的健康。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种燃煤废气处理装置及其方法。能够利用超临界反应技术对氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、硫氧化物、硫及颗粒污染物等进行处理,经过处理后的燃煤废气排放至大气中。
发明内容
本发明是一种燃煤废气的净化及综合利用装置,解决了燃煤废气的排放污染问题,所采用的技术方案是:把空气和燃煤废气螺旋式依次充入到用泄压阀连接的2个净化器内,每个容器左右及上面外接3个温差发电模组,以提供气泵、喷雾净化装置和散热风扇的电力,利用空气、氮气、氧气在超临界状态下,对于氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、硫氧化物、硫及颗粒污染物均是极好的溶剂,因此在火花塞连续点火的状态下,燃煤废气中的有害气体及颗粒物在富氧的均一相中充分反应,最终降解成CO2、H20、N2、微量硫酸、硝酸及固体颗粒,而且超临界氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似,在氧化过程中释放出大量的热量,提高反应速度,所以反应较彻底,从第二个净化器泄压阀排出的尾气进入氨吸收器,经过喷雾净化、过滤后清洁气体排出。
根据以上所述的方法,其中,燃煤废气净化装置由2个压力净化器和氨吸收器组成,净化器为导热金属钢铁或其合金制作长方体压力容器,并符合压力要求,容器内安装火花塞,第一个容器内压控制在4.5-6.8MPa范围内,通过泄压阀连接的第二个压力容器气压控制在3.5-4.5MPa范围内,左右两侧及上面有固定温差发电模组的支架,长方体压力容器长、宽、高比例优选10:6:4;氨吸收器内安装高压喷雾净化装置。
根据以上所述的方法,其中,温差发电模组的发电片热端与的压力净化器侧面接触,发电片冷端与散热器连接,为了加强发电片冷热端和压力容器及散热器热传导,接触面辅助导热膏,发电片冷热端装有隔热板,发电片高于隔热板,在发电片之间填充隔热材料,隔热材料中设有温差发电片的线路,隔热材料有石棉、绝热陶瓷、绝热棉等,优选有弹性的隔热材料,冷热端散热器优选水冷方式,充分利用燃煤废气余热及反应热发电,利用塞贝克效应进行温差发电,所得到的电能可以用来供气泵、火花塞及外部设备,如照明等。
根据以上所述的方法,其中,氨吸收器是指超临界反应后的混合气体后经氨吸收后制取碳酸氢氨、硫酸铵、硝酸铵等化肥,用于农业生产。
根据以上所述的方法,其中,火花塞线路连接电池及发电模组,加压气泵、喷雾净化装置和散热风扇线路连接电池及发电模组。
根据以上所述的方法,其中,在第一个压力净化器与第二个压力净化器间用泄压阀连接,容器内安装火花塞,根据反应生成物的密度和在超临界混合气中的位置不同,把部分反应不彻底气体在第二个压力净化器再反应。
根据以上所述的方法,其中,第一个压力净化器气压用气泵控制控制在4.5-6.8MPa,第二个压力容器气压由泄压阀控制在3.5-4.5MPa,气压可根据不同季节、不同地区、不同废气成分作进一步调整。
根据以上所述的方法,其中,第二个压力净化器在出口处安装泄压阀连接氨吸收器,在吸收器内装有喷雾净化装置,氨吸收液制取碳酸氢氨、硫酸铵、硝酸铵等化肥,排气管出口有多层铁片缕空过滤网及活性炭过滤网,气体过滤清洁后排出。
根据以上所述的方法,其中,在多次试验中,温度变化对反应影响较为明显,在严寒地区,可把第一个净化器容积缩小,充分利用燃煤废气的余热,待反应持续放热后提高反应温度。
本发明优于传统方法处理模式。在传统的技术方法中,主要是针对排放废气中的某一类成分处理,或者是几种处理装置分别操作,成本高,企业难以接受。而本发明利用空气、氮气、氧气在超临界状态下,对于氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、硫氧化物及颗粒污染物均是极好的溶剂,因此在火花塞连续点火的状态下,燃煤废气中的有害气体及颗粒物在富氧的均一相中充分反应,最终降解成CO2、H20、N2、微量硫酸、硝酸及固体颗粒,而且超临界氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似,在氧化过程中释放出大量的热量,提高反应速度,所以反应较彻底,对燃煤废气经过了比较全面的处理。
本发明充分利用燃煤废气余热及反应热发电。由于在燃煤废气中含有大量的热量,利用塞贝克效应进行温差发电,所得到的电能可以用来供气泵、火花塞及外部设备,如照明等。
本发明利用超临界反应技术对燃煤废气中所含有的有害气体进行处理,与传统方法不同。本发明把空气和燃煤废气充入到压力容器内,其中,可以根据需要条件调节空气的浓度,可以灵活提高反应彻底程度,利用气压不同的变化,促进有害气体及固体颗粒迅速转化。
本发明采用两次甚而三次以上改变反应压力范围,使燃煤废气得到充分反应,并排放至大气中,实现燃煤废气的净化处理。
本发明利用发电模组对排放的燃煤废气实现多方面的利用与处理。同时,各个部分可以根据情况单独进行调节,能够对每一个功能模式进行单独管理与维护。
本发明技术手段简便易行,充分利用余热及反应放热发电,利于燃煤废气进一步处理,利于环境保护。
以上描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.本发明是一种燃煤废气的净化及综合利用装置,解决了燃煤废气的排放污染问题,所采用的技术方案是:把空气和燃煤废气螺旋式依次充入到用泄压阀连接的2个净化器内,每个容器左右及上面外接3个温差发电模组,以提供气泵、喷雾净化装置和散热风扇的电力,利用空气、氮气、氧气在超临界状态下,对于氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、硫氧化物、硫及颗粒污染物均是极好的溶剂,因此在火花塞连续点火的状态下,燃煤废气中的有害气体及颗粒物在富氧的均一相中充分反应,最终降解成CO2、H20、N2、微量硫酸、硝酸及固体颗粒,而且超临界氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似,在氧化过程中释放出大量的热量,提高反应速度,所以反应较彻底,从第二个净化器泄压阀排出的燃煤废气进入氨吸收器,经过喷雾净化,过滤后清洁气体排出。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,燃煤废气净化装置由2个压力净化器和氨吸收器组成,净化器为导热金属钢铁或其合金制作长方体压力容器,并符合压力要求,容器内安装火花塞,第一个容器内压控制在4.5-6.8MPa范围内,通过泄压阀连接的第二个压力容器气压控制在3.5-4.5MPa范围内,左右两侧及上面有固定温差发电模组的支架,长方体压力容器长、宽、高比例优选10:6:4;氨吸收器内安装喷雾净化装置。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,温差发电模组的发电片热端与的压力净化器侧面接触,发电片冷端与散热器连接,为了加强发电片冷热端和压力容器及散热器热传导,接触面辅助导热膏,发电片冷热端装有隔热板,发电片高于隔热板,在发电片之间填充隔热材料,隔热材料中设有温差发电片的线路,隔热材料有石棉、绝热陶瓷、绝热棉等,优选有弹性的隔热材料,冷热端散热器优选水冷方式,充分利用燃煤废气余热及反应热发电,利用塞贝克效应进行温差发电,所得到的电能可以用来供气泵、火花塞及外部设备,如照明等。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,氨吸收器是指超临界反应后的混合气体后经氨吸收后制取碳酸氢氨、硫酸铵、硝酸铵等化肥,用于农业生产。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,火花塞线路连接电池及发电模组,加压气泵、喷雾净化装置和散热风扇线路连接电池及发电模组。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,在第一个压力净化器与第二个压力净化器间用泄压阀连接,容器内安装火花塞,根据反应生成物的密度和在超临界混合气中的位置不同,把部分反应不彻底气体在第二个压力净化器再反应。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,第一个压力净化器气压用气泵控制控制在4.5-6.8MPa,第二个压力容器气压由泄压阀控制在3.5-4.5MPa,气压可根据不同季节、不同地区、不同废气成分作进一步调整。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,第二个压力净化器在出口处安装泄压阀连接氨吸收器,在吸收器内装有喷雾净化装置,氨吸收液制取碳酸氢氨、硫酸铵、硝酸铵等化肥,排气管出口有多层铁片缕空过滤网及活性炭过滤网,气体过滤清洁后排出。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,在多次试验中,温度变化对反应影响较为明显,在严寒地区,可把第一个净化器容积缩小,充分利用燃煤废气余热,待反应持续放热后提高反应温度。
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