CN105879549B - 高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统；包括螺旋导流式喷淋系统，通过水喷淋脱除重油烟气中重油炭黑颗粒及部分扬尘；高压喷淋清洗式脱水系统，脱除喷淋处理后的残留水雾；高压静电系统，有效去除重油、沥青烟气中油类物质；低温等离子系统，高效分解重油、沥青烟气中有机成分；末端深度净化系统，通过碱吸收去除低温等离子技术处理后的分解产物。上述各系统依次通过管道连接，形成完整的一套净化系统。采用本发明的净化系统，可有效去除同时夹杂炭黑颗粒物、油类物质及沥青烟气的有机成分，解决目前高速公路养护站领域典型恶臭废气净化难的问题。

Description

高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统

技术领域

本发明涉及废气净化系统，具体涉及一种高速公路养护站重油、沥青烟气的净化系统。

背景技术

随着我国公路建设规模的不断扩大，沥青混凝土路面高等级公路在整个公路网所占的比重逐渐提高，引起沥青混凝土的大生产，沥青混凝土的生产过程会产生大量的污染严重的沥青烟气和粉尘。沥青废气包含沥青烟气，上浮的尘颗粒和油颗粒。沥青烟气中含有多种有机物，包括碳环烃、环烃衍生物及其它化合物。目前在国内外使用较多的处理方法有洗涤法、燃烧法、吸附法以及高压静电法。随着沥青烟气净化处理工艺的发展，采用某种单一的技术来处理沥青烟气已不能达到预期目标，更多的组合工艺已逐渐应用到该类废气的净化处理中来。同时，在选择沥青烟气治理工艺过程中，在达到一定去除率效果的同时，经济型也是各类涉及沥青行业的首选因素，因此，开发出一种同时具备良好净化效果和高性价比的沥青烟气治理工艺迫在眉睫，也备受广大沥青烟气治理行业研究人员的青睐。

通过对现有专利文献的检索发现，申请号为201310342356.9的中国发明专利申请公开了一种多功能环保型沥青烟气净化系统，将自动分离废气、油污、粉尘、烟尘的物理净化技术及等离子油烟净化和高压等离子废弃净化技术于一体，有效克服了现有处理设备不能同时解决废气、油污、粉尘、烟尘的全面处理及消除气体中异味、分解有害高分子化合物的弊端。然而，其未充分考虑到沥青搅拌站领域的烟气中同时配套含有较高浓度的重油烟气，而重油烟气因其一定的黏附性，并不能直接采用填料塔进行洗涤除尘，而是应该采用空塔预处理方式进行预处理。

申请号为201510640069.5的中国发明专利申请公开了一种沥青混合料搅拌设备中的沥青烟气净化系统，包括顺序设置的沥青烟气收集装置、洗涤除油塔、水蒸气过滤器、多级过滤净化装置、引风机、燃烧器和干燥筒。该净化系统结构合理，能够对沥青烟气进行闭路循环处理，处理效果好，处理效率高。然而，其未充分考虑到沥青烟气治理工艺选择过程中必须考虑的经济因素，众所周知，沥青烟气一般具备浓度低、风量大的排放特征，采用燃烧工艺将需要消耗巨大的能耗，大大提升沥青烟气制过程中的运行费用，另外，燃烧工艺还具备一次投资额高的特征，往往不具备较好的性价比，企业在选择沥青烟气治理工艺过程中，往往会对燃烧工艺望而却步。

发明内容

本发明的目的在于针对现有高速公路养护站领域重油、沥青烟气处理所存在的技术缺陷，提供一种能有效提高净化效果的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统。采用本发明的净化系统，可有效去除了同时夹杂炭黑颗粒物、油类物质及沥青烟气的有机成分，解决目前高速公路养护站领域典型恶臭废气净化难的问题。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明涉及一种高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统，所述净化系统包括安装于重油储罐呼吸口的套管式集气罩，安装于沥青搅拌站沥青烟气产生点位的柜式集气罩，专属脱除重油烟气中重油炭黑颗粒及部分扬尘的螺旋导流式喷淋系统，专属脱除所述螺旋导流式喷淋系统残留水雾的高压喷淋清洗式脱水系统，专属脱除重油、沥青烟气中油类物质的高压静电系统，专属高效分解脱除重油、沥青烟气中有机成分的低温等离子系统，专属强化处理所述低温等离子系统分解产物的末端深度净化系统，专属为除尘和废气净化提供介质的循环水泵系统，专属废气高空排放的排气筒；所述套管式集气罩、柜式集气罩的出气口均与螺旋导流式喷淋系统进气口相连，所述螺旋导流式喷淋系统、高压喷淋清洗式脱水系统、高压静电系统、低温等离子系统、末端深度净化系统、排气筒依次通过管道相连通。所述循环水泵系统包括第一、二、三循环水泵系统，所述螺旋导流式喷淋系统与第一循环水泵系统相连，所述高压喷淋清洗式脱水系统与第二循环水泵系统相连，所述末端深度净化系统与第三循环水泵系统相连。

所述的套管式集气罩边缘形状与储罐呼吸口形状一致，所述的套管式集气罩口直径比储罐呼吸口直径略大，所述的套管式集气罩套在储罐呼吸口上方并超过储罐呼吸口边缘10cm以上。即套管式集气罩边缘超过储罐呼吸口边缘至少10cm。

所述的螺旋导流式喷淋系统包括竖直设置的筒体塔身，所述的筒体塔身内部自下而上分别设有内向式设置的螺旋导流板、下层第一螺旋喷淋系统、上层第一螺旋喷淋系统以及外向式设置的除雾层板；上、下层第一螺旋喷淋系统均采用喷淋张角90°的不锈钢螺旋喷嘴。

所述的高压喷淋清洗式脱水系统包括竖直设置的筒体塔身，所述筒体塔身内部自下而上分别设置厚度为1.0～1.5米的厚丝网除雾层、第二螺旋喷淋系统及厚度为0.3～0.5米的薄丝网除雾层，所述厚、薄丝网除雾层均采用散堆式塑料丝网堆填而成，所述第二螺旋喷淋系统采用喷淋张角90°的不锈钢螺旋喷嘴。

所述的专属脱除重油、沥青烟气中油类物质的高压静电系统，包括壳体、高电压发生器、电场组件保护网、电场主集油组件以及均流孔板组成，所述的高电压发生器包裹于所述电场组件内部，所述电场主集油组件由放电极丝和集油板组成，所述集油板为两块完全相同的薄板，内嵌绝缘良好的电加热元件，所述的高电压发生器、电场组件保护网、电场主集油组件及均流孔板均包裹于壳体内部。

所述的专属高效分解脱除重油、沥青烟气中有机成分的低温等离子系统，包括箱体，设置于箱体内的等离子体反应装置、电控柜，所述箱体设置有进气口，该进气口与所述等离子体反应装置的进气端连通，所述等离子体反应装置同心设置圆管状内电极和外电极，且所述内电极与外电极之间设有环形间隙，同时，所述内电极为负极管，其外壁上均匀固定设置有数个金属导电尖端。所述等离子体反应装置的出气口与末端深度净化系统的进气口相连。

进一步地，所述等离子体反应装置为不锈钢材质，壁厚为3mm，在沥青烟气净化分解过程中，避免了产物中酸性物质对等离子体反应装置的腐蚀。

所述的专属强化处理所述的低温等离子系统分解产物的末端深度净化系统，包括竖直设置的筒体塔身，所述筒体塔身内部自下而上分别设有下填料层、下喷淋系统、上填料层、上喷淋系统和除雾层；所述填料层填料为聚丙烯鲍尔环散堆填料，填料上端压板压实；所述喷淋系统采用喷淋张角120°的不锈钢螺旋喷嘴；所述除雾层为塑料丝网结构。

进一步地，所述的末端深度净化系统，其喷淋系统使用的喷淋液为氢氧化钠溶液。

进一步地，所述的重油、沥青烟气的净化系统还包括专属拉引废气的引风机；所述引风机设于末端深度净化系统与排气筒之间的连接管道上。在本发明的技术方案中，设置引风机可确保所述的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统负压运行。

进一步地，所述第一、二、三循环水泵系统的循环水箱分别设有1套pH计自动监测探头。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

1、本发明的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统首先通过套管式集气罩收集的重油废气和柜式集气罩收集的沥青废气通过风管进入螺旋导流式喷淋系统去除部分灰尘、炭黑颗粒物以及部分油脂类物质，进入高压喷淋清洗式脱水系统后在散堆式填料的截留下除雾脱水，随后进入高压静电系统，高压电场产生电晕放电，同时使烟气中的重油和炭黑颗粒物荷电，在强电场力的作用下，使重油和炭黑颗粒物沉积，然后经除油后的废气进入等离子体系统，利用高能电子产生的活性基团的强裂解氧化能力对重油、沥青废气中的有机污染物质进行分解转化，前述分解后的废气再进入末端深度净化系统实现分解产物的彻底净化，最终在引风机的拉引下经排气筒高空排放，实现了高速公路养护站领域重油、沥青烟气的高效净化处理。

2、同时在螺旋导流式喷淋系统中采用了两层喷淋系统除尘、内向旋流板除雾的形式，喷淋清洗式脱水系统采用了一层喷淋系统清洗、散堆式塑料丝网除雾的形式，高压静电系统采用了高压电场除油的形式，等离子系统采用了电晕放电分解去除有机物的形式，末端深度净化系统采用了填料塔直接吸收的形式，依次实现了颗粒物高效收集、有机物高效分解、有机物分解产物高效吸收的目的。

3、本发明所述的螺旋导流式喷淋系统采用了无填料多层喷淋的方式，同时，所述的螺旋导流式喷淋系统顶部设置的除雾板设置为外向板，实现了高效除尘和防堵塞的双重目的。

4、所述的高压喷淋清洗式脱水系统同时包含高效除雾填料和反冲洗系统，避免了所述的高压静电系统和所述低温等离子系统因过多水分而影响沥青烟气和重油烟气的净化效果，以及避免了所述的高压喷淋清洗式脱水系统的堵塞。

5、本发明的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统一次造价低，同时采用了低能耗的所述的高压静电系统和所述低温等离子系统，系统阻力小(系统压力损失仅为1000Pa左右)，运行费用低，是一种性价比较高的重油、沥青烟气治理工艺。

6、本发明各处理单元结构和各处理单元所处顺序合理，能够同时对混合有沥青烟、重油、粉尘颗粒物烟气实现高效净化的目标，净化过程中不会产生任何二次污染物，是一种绿色、高效的重油、沥青烟气净化系统。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统流程及结构示意图；

其中，1为柜式集气罩，2为套管式集气罩，3为风阀，4为螺旋导流板，5为第一螺旋喷淋系统，6为除雾板，7为薄丝网除雾层，8为第二螺旋喷淋系统，9为过滤室，10为电控柜，11为填料层，12为喷淋系统，13为除雾层，14为引风机，15为采样平台，16为保护架，17为排液口，18为排气筒，19为第一循环水泵系统，20为第二循环水泵系统，21为第三循环水泵系统，22为螺旋导流式喷淋系统，23为高压喷淋清洗式脱水系统，24为高压静电系统，25为低温等离子系统，26为末端深度净化系统，27为厚丝网除雾层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统包括安装于沥青搅拌站沥青烟气产生点位的柜式集气罩1，安装于重油储罐呼吸口的套管式集气罩2，专属脱除重油烟气中重油炭黑颗粒及部分扬尘的螺旋导流式喷淋系统22，专属脱除所述的螺旋导流式喷淋系统残留水雾的高压喷淋清洗式脱水系统23，专属脱除重油、沥青烟气中油类物质的高压静电系统24，专属高效分解脱除重油、沥青烟气中有机成分的低温等离子系统25，专属强化处理所述的低温等离子系统分解产物的末端深度净化系统26，专属为除尘和废气净化提供介质的第一循环水泵系统19、第二循环水泵系统20、第三循环水泵系统21，专属拉引废气的引风机14，专属废气高空排放的排气筒18。

柜式集气罩1和套管式集气罩2后端设置一套多层金属过滤网过滤器，且柜式集气罩1和套管式集气罩2后端进气管口分别配置一套风阀3进行风量调节。所述套管式集气罩边缘形状与储罐呼吸口形状一致，所述套管式集气罩套在储罐呼吸口上，且套管式集气罩边缘超过储罐呼吸口边缘至少10cm。

螺旋导流式喷淋系统22内部自下而上分别设置一层螺旋导流板4、两层第一螺旋喷淋系统5及一层除雾板6，螺旋导流板4内向式设置，除雾板6外向式设置。第一螺旋喷淋系统5均采用喷淋张角90°的不锈钢螺旋喷嘴。

高压喷淋清洗式脱水系统23内部自下而上分别设置一层较厚的厚丝网除雾层27、一层第二螺旋喷淋系统8及一层较薄的薄丝网除雾层7，薄丝网除雾层7和厚丝网除雾层27均采用散堆式塑料丝网堆填而成。所述第二螺旋喷淋系统8采用喷淋张角90°的不锈钢螺旋喷嘴。

废气高空排放的排气筒18在进风管以上高约三倍进风管经处设置一套采样平台15，废气高空排放的排气筒18和采样平台15均采用保护架16作为支撑系统，在废气高空排放的排气筒18底部设置一处排液口17.

高压静电系统24包括壳体、高电压发生器、电场组件保护网、电场主集尘组件以及均流孔板组成，所述的高电压发生器包裹于所述电场组件内部，电场主集尘组件由放电极丝和集尘板组成，集尘板由两块完全相同的薄板，内嵌绝缘良好的电加热元件，所述的高电压发生器、电场组件保护网、电场主集油组件及均流孔板均包裹于壳体内部。

作为本实施例的优选方案，所述高电压发生器包括多个蜂窝结构，且每个所述的蜂窝结构通电后形成高压静电场。

低温等离子系统25包括箱体，设置于箱体内的过滤室9、电控柜10和等离子体反应装置，箱体设置有进气口，该进气口与所述等离子体反应装置的进气端连通，所述等离子体反应装置同心设置圆管状内电极和外电极，且所述内电极与外电极之间设有环形间隙，同时，所述内电极(负极管)外壁上均匀固定设置有数个金属导电尖端。所述等离子体反应装置的出气口与末端深度净化系统26的进气口相连。所述等离子体反应装置为不锈钢材质，壁厚为3mm。

末端深度净化系统26包括两层填料层11、两层喷淋系统12及一层除雾层13，填料层填料11为聚丙烯鲍尔环散堆填料，填料上端压板压实，除雾层13为塑料丝网结构；所述喷淋系统12采用喷淋张角120°的不锈钢螺旋喷嘴。该喷淋系统12使用的喷淋液为氢氧化钠溶液。本发明考虑到沥青烟气的有机成分经等离子工艺分解处理后会产生较多的分解产物甚至更毒的污染物质，而这些物质大多具有较好水溶性，故而通过等离子装置后端补充一道碱喷淋装置进而去除等离子的分解产物。

螺旋导流式喷淋系统22、高压喷淋清洗式脱水系统23、末端深度净化系统26底部分别设置一套循环水泵系统，即依次分别设第一循环水泵系统19、第二循环水泵系统20和第三循环水泵系统21。所述第一、二、三循环水泵系统19、20、21的循环水箱分别设有1套pH计自动监测探头。

重油、沥青烟气首先通过集气罩的收集后进入螺旋导流式喷淋系统22，通过第一螺旋喷淋系统5的喷嘴喷水除去烟气中较大的颗粒、粉尘以及可溶性物质。为进一步提高循环液的喷淋效率，在设置于第一循环水泵系统19的循环管路的上、下第一螺旋喷淋系统5进口前端分别设置一只转子流量计和球阀，以便运行过程中便于观察循环液是否达到预设喷淋效果。经过螺旋导流式喷淋系统22处理后的烟气进入高压喷淋清洗式脱水系统23，清洗烟气的同时利用散堆式塑料丝网除去烟气中的水雾，以提高后续高压静电系统24的净化效率。经过除雾后的烟气进入高压静电系统24，在通电时，形成静电场，利用静电作用下产生的电子、正负离子以及高频放电产生的瞬间高能量，打开高分子物质的化学键，转化为无害或低分子化合物，同时去除一些细小颗粒物。具体的，烟气通过管道进入静电反应装置的预处理层进行烟气分流，分流后均匀的烟气流向整个电场极板层，电晕放电，在这个极板空间内形成高浓度的等离子体，含油、尘的气流通过这个空间时，油腻粒子在短时间内产生荷电，使污染物质直接分解氧化，并在电场力的作用下，部分油、尘吸附在电场的集油板上。之后将通过高压静电系统的烟气送入到低温等离子系统25中，既利用高压放电时候产生的高能电子和离子，以及高能电子把氧分子分解成两个氧原子，并与氧分子再次结合产生的臭氧分子将烟气中的有机物质降解，同时也可借助等离子体中的离子与物体的凝结作用，对小至亚微米级的烟雾颗粒进行有效的收集。等低温等离子系统25出口出来的烟气最后进入末端深度净化系统26，自下而上进入下填料层11、下喷淋系统12、上填料层11、上喷淋系统12和除雾层13，为进一步提高有机废气分解产物的吸收效率，所选填料层11填料为聚丙烯鲍尔环散堆填料，同时在设于第三循环水泵系统21的循环管路的上、下喷淋系统12进口前端分别设置一只转子流量计和球阀，以便运行过程中便于观察循环液是否达到预设喷淋效果。经过层层净化后的达标重油、沥青烟气通过排气筒18高空排放。

为进一步提高有机废气分解产物的吸收效率，所述的末端深度净化系统26中循环液为碱性溶液，pH值不小于10.5。

在上述实施例中，处理后的重油、沥青烟气通过排气筒18排放出去，为了提高其排放的速度以及确保在净化系统运行过程中不发生漏夜漏气现象，优选的，在深度净化系统26和排气筒18之间的连通管道设置引风机14，确保所述的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统负压运行。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统，其特征在于，所述净化系统包括安装于重油储罐呼吸口的套管式集气罩，安装于沥青搅拌站沥青烟气产生点位的柜式集气罩，螺旋导流式喷淋系统，高压喷淋清洗式脱水系统，高压静电系统，低温等离子系统，末端深度净化系统和排气筒；所述套管式集气罩、柜式集气罩的出气口均与螺旋导流式喷淋系统进气口相连，所述螺旋导流式喷淋系统、高压喷淋清洗式脱水系统、高压静电系统、低温等离子系统、末端深度净化系统、排气筒依次通过管道连接；所述螺旋导流式喷淋系统与第一循环水泵系统相连，所述高压喷淋清洗式脱水系统与第二循环水泵系统相连，所述末端深度净化系统与第三循环水泵系统相连；

所述套管式集气罩边缘形状与储罐呼吸口形状一致，所述套管式集气罩套在储罐呼吸口上，且套管式集气罩边缘超过储罐呼吸口边缘至少10cm；

所述螺旋导流式喷淋系统包括竖直设置的筒体塔身，所述筒体塔身内部自上而下分别设有外向式设置的除雾层板、上层第一螺旋喷淋系统、下层第一螺旋喷淋系统以及内向式设置的螺旋导流板；上、下层第一螺旋喷淋系统均采用喷淋张角90°的不锈钢螺旋喷嘴；

所述高压喷淋清洗式脱水系统包括竖直设置的筒体塔身，所述筒体塔身内部自下而上分别设置厚度为1.0～1.5米的厚丝网除雾层、第二螺旋喷淋系统及厚度为0.3～0.5米的薄丝网除雾层，所述厚、薄丝网除雾层均采用散堆式塑料丝网堆填而成，所述第二螺旋喷淋系统采用喷淋张角90°的不锈钢螺旋喷嘴；

所述低温等离子系统包括箱体，设置于箱体内的等离子体反应装置、电控柜，所述箱体设置有进气口，该进气口与所述等离子体反应装置的进气端连通，所述等离子体反应装置上同心设置圆管状内电极和外电极，且所述内电极与外电极之间设有环形间隙，同时，所述内电极为负极管，其外壁上均匀固定设置有数个金属导电尖端；所述低温等离子系统采用电晕放电分解去除有机物的形式。

2.根据权利要求1所述的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统，其特征在于，所述高压静电系统包括壳体、高电压发生器、电场组件保护网、电场主集油组件以及均流孔板，所述高电压发生器设于电场组件内部，所述电场主集油组件由放电极丝和集油板组成，所述集油板为两块完全相同的薄板，内嵌电加热元件，所述高电压发生器、电场组件保护网、电场主集油组件及均流孔板均设于壳体内部。

3.根据权利要求1所述的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统，其特征在于，所述末端深度净化系统包括竖直设置的筒体塔身，所述筒体塔身内部自下而上分别设有下填料层、下喷淋系统、上填料层、上喷淋系统和除雾层；所述填料层填料为聚丙烯鲍尔环散堆填料，填料上端压板压实；所述喷淋系统采用喷淋张角120°的不锈钢螺旋喷嘴；所述除雾层为塑料丝网结构。

4.根据权利要求1或3所述的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统，其特征在于，所述末端深度净化系统中使用的喷淋液为氢氧化钠溶液。

5.根据权利要求1所述的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统，其特征在于，所述高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统还包括引风机，所述引风机设于末端深度净化系统与排气筒之间的连接管道上。

6.根据权利要求1所述的高速公路养护站领域重油、沥青烟气的净化系统，其特征在于，所述第一、二、三循环水泵系统的循环水箱分别设有1套pH计自动监测探头。