CN105903336A - 一种安全环保多功能泄氯吸收装置 - Google Patents

一种安全环保多功能泄氯吸收装置 Download PDF

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Abstract

一种安全环保多功能泄氯吸收装置，用于吸收泄氯，保护人身和生产安全环境和空气不受污染。该装置主要由液碱箱和箱上双吸塔、液碱泵、高压风机等组成。泄氯时氯气报警仪发出报警信号，泄氯吸收装置自动运行。碱液泵从液碱箱抽出液碱到双吸塔喷淋器向下喷淋，风机从加氯储氯室内抽出含氯空气到第一吸收塔下部与喷下的液碱经多次不同形式反应后，液体流到液碱箱，气体经气连管进入第二吸收塔与第一吸收塔重复反应后被完全净化的气体经自动密封器排到大气。该装置吸收泄氯能力大速度快，反应液多年不结晶不需大修，只转换有关阀门，短时间即可清除双吸塔、液碱箱内各种污物，是理想的安全环保设备。

Description

一种安全环保多功能泄氯吸收装置
技术领域
本发明属于安全环境保护设计制造技术领域
背景技术
氯气用于供水消毒、污水处理、化工漂染、造纸橡胶等行业，科研单位也有用氯的。
氯是强氧化剂剧毒气体，泄出的氯与空气中的二氧化碳接触形成比氯气毒性大十倍的光气(COCL2)，吸入微量也很危险，对人动植物具有极强的杀伤力。空气中氯气浓度达到1‰人会立即死亡，如兰州晨报公开报道的2002年8月27日17时许，兰州石化公司动力厂污水处理车间泄氯没及时处理，氯气扩散导致公路行人司乘人员等55人中毒，其中四人死亡(包括晨报一名司机)，一人病危并造成空气污染。国家有关部门早有规定，用氯部门必须装有安全可靠的泄氯防护设备，尾气排放符合国标GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中新污染源大气污染物排放限值的第八项，无组织排放监控浓度限值，周界外浓度最高点0.40mg/m3。当前我国用氯部门虽然都装有泄氯自动吸收装置，多数用吸收氯气快的氢氧化钠溶液(以下简称液碱)为反应介质，其反应式2NaOH+CL2→NaCLO+NaCL+H2O现有技术制造的泄氯吸收装置符合国家对氯气规定的排放标准从没有发现，给用氯单位造成安全隐患。为了安全有很多用氯单位改用不稳定的次氯酸钠对水质消毒。
一是吸收泄氯能力很低，如：黑龙江省松北一污水处理厂，安装调试完泄氯吸收装置放氯气2公斤实验，1000kg/h(每小时应吸收泄氯1000公斤)氯吸收装置运行3个多小时没吸收完氯气。福建省一大型水厂新安装的1000kg/h泄氯吸收装置，第一年泄氯2次，最多一次泄氯不足6公斤，两次分别运行4-5个小时也没吸收完泄氯，最后都是开门窗将室内泄的氯气放出。
二是用液碱为反应液的泄氯吸收装置，少则一年多、多则三年反应液大量结晶，液碱吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠结晶体，其反应式：2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O，如哈尔滨磨盘山水厂泄氯吸收装置内结晶体严重堵塞泄氯吸收装置内部各构件，塔内填料构件与结晶形成一体(整个冰坨)，装置运行时液碱箱密封垫爆破。用液碱为反应液温度低于11℃以下时，尽管每周开动设备运行30分钟以上循环液碱溶解结晶体，仍然不能从根本上解决液碱结晶。
三是液碱箱内液碱利用率低。泄氯吸收装置运行过程中只能从液碱箱内抽出液碱平均浓度或低于平均浓度，当发生大泄氯事故时，设备运行中已经吸收部分或大部分氯气，这时箱内液碱浓度已经很低了，再从箱内抽出低浓度液碱进入吸收塔，很难满足吸收空气中含高浓度氯气需要。
四是吸收塔内构件被结晶体或杂物堵塞。特别是液碱箱内形成冰状结晶固定在箱底和箱壁，需要拆卸整台设备。铲除结晶体既不安全又耗时间，如山东某市一水厂铲除液碱箱和清除吸收塔结晶体6名工作人员紧张工作12天清除结晶体，安装完毕恢复原设备，每人都有不同轻微被液碱烧伤，这样长时间大修设备，如果此时发生泄氯事故后果不堪设想。
发明内容
发明目的：本发明为改变现有泄氯吸收装置技术缺陷，提供一种吸收泄氯能力大效率好，尾气排放符合国家规定的标准，保障用氯单位安全生产，环境空气不受污染。
本发明技术方案：本发明对现有泄氯吸收装置缺陷用以下技术方案解决。
一种安全环保多功能泄氯吸收装置，包括吸收塔、液碱箱、液碱泵、风机，吸收塔自上面下有多孔隔板、多孔填料、多孔支撑隔板，所述液碱箱上双吸塔内自上而下有气液净化分离器、多管喷淋器、空心球、鲍尔环填料，支撑填料栅板，以填料栅板为界下有进气旋流排液室，所述高压风机吸气管道通往集氯地沟，出气管道经自动密封器与第一吸收塔下部进气旋流排液室弯管相接，第一吸收塔上部出气口由气连管与第二吸收塔下部的进气旋流排液室弯管连接，出气口经第二吸收塔上部的自动密封器通往大气，所述双吸塔下液碱箱由隔板组成的多组小箱构成的，所述液碱泵吸程口过滤器连接的液碱吸程管通往液碱箱，吸程管还连接自来水管，扬程管经阀门与吸收塔内多管喷淋器连接，扬程管还连接液碱箱清洗管经阀门通往液碱箱。
上述安全环保多功能泄氯吸收装置，所述吸收塔内气液净化分离器，是由带密封帽圆筒在筒壁焊接有多个切线管组成，筒底外周板与塔壁焊接，筒外周板相对各有分离液流孔，与液流孔下小弯管相接；多管喷淋器法兰与液碱泵的扬程管塔内法兰连接，管两侧有多组小管组成，大、小管的管壁下均布多个小孔，填料中的空心球表面布满多皱折，鲍尔环填料外圆布满多个窗孔，圆内由多形小片构成，填料栅板由条形薄板焊接而成，外圆由焊接在塔内壁多个三角筋支撑；进气旋流排液室内由弯管连接在进气口，排液口反应液回路管经阀门通往液碱箱中前部小箱。
一种安全环保多功能泄氯吸收装置，所述安装在进气和尾气排放管道上的自动密封器由圆筒内壁连接的上下法兰，分别焊接在上下筒壁内，下法兰软密封垫上的二片半圆密封板，分别连接在中间的轴杆上，轴杆两端分别安装在圆筒内壁的轴孔内，轴杆下有半圆管两端分别焊接在轴孔下部。
一种安全环保多功能泄氯吸收装置，所述液碱箱内由隔板组成的多组小箱，各小箱壁有循环口，箱盖有应急投碱孔、投碱孔，箱壁有液量计，箱下部有排污阀连管，通往地漏；进气旋流排液室排液出口的反应液回路管经阀门通往箱内前部的中间小箱液面下；液碱泵吸口过滤器吸程管经阀门通往液碱箱后部中间小箱，管吸口有常开的阀门；吸程管经阀门还连接自来水管，扬程管经阀门与吸收塔内多管喷淋器连接，扬程管还连接液碱箱清洗管经阀门通往液碱箱前部中间小箱。
一种安全环保多功能泄氯吸收装置，所述液碱泵吸程管经阀门连接的自来管，扬程管经阀门与吸收塔内多管喷淋器连接，双塔下部进气旋流排液室中间有液连管、排污管经阀门通往地漏；排液口连接的反应液回路管经阀门通往液碱箱前部中间小箱液面下。
对照现有技术本发明的有意效果
新颖性：1、高压风机抽吸到进气旋流排液室的含氯空气，直接与上部喷下的大量液碱旋转接触吸收氯气，上升的气体经填料层，升流的气体经多管喷淋器携带的液碱进入气液净化分离器的圆筒切线管外周与吸收塔内壁高速旋转，气液直接充分接触吸收泄氯。2、用隔绝空气与液碱接触方法并每年一次转换设备自身有关阀门，用自来水冲洗吸收塔内部构件配合，保护液碱在零下18℃多年不结晶。代替循环液碱方法保护液碱(液碱仍然结晶)。3、液碱箱内多组小箱和各小箱的循环口，控制液碱浓度流程，提高液碱有效利用率。4、转换泄氯吸收装置自身有关阀门，短时间即可清除吸收塔内部构件结晶，特别是液碱箱各种结晶体污物。
创造性：本发明特点1、含氯空气实际直接接触液碱量大，吸收泄氯能力大：改变现有泄氯吸收装置填料对含氯空气压降损失大，含氯空气接触填料表面液碱的局限性。填料压降损失大，气速明显降低，风机抽吸是空气重2.5倍的氯气就大量减少，填料表面液碱量是有限的，含氯空气也可能总走填料某一个范围，实际接触液碱量少，满足不了吸收高浓度氯气的需要。
本发明的特点是高压风机抽吸的含氯空气进入进气旋流排液室，由进气口弯管控制气流打在下部的液碱面上，气流惯性旋转与上部喷下的全部液碱搅在一起，随着泄氯吸收装置不断运行，新进来的含氯空气在下有新液碱面，上有新喷淋下的液碱搅在一起，反应后液体经排液出口的反应液回路管流到液碱箱前部中间小箱液面下，由于箱内液面封闭反应液管口，只能进液体流到箱内液面下，气体进不到箱内只能经填料栅板升流。气体升流与鲍尔环、多皱折空心球填料表面液碱反应后，携带的液体同进入气液净化分离器带密封帽圆桶的切线管，由切线管出来的雾状气体在圆筒壁与塔内壁间高速旋转氯被吸收，液体被分离出流到液流孔经小弯管流到填料。高速气体升流到塔顶部大空间，气速由10多米/s突然降至1米/s以下，如有被分离降下的液滴顺着塔壁，流到液流孔小弯管进入到填料，被净化的气体经排气口连通的气连管进入第二吸收塔进气旋流排液室与第一吸收塔重复反应后，气体经自动开启的自动密封器排到大气。本发明吸收泄氯能力大，泄氯场所一次泄出最大的氯气量一瓶氯，500kg/瓶或1000kg/瓶(一个体积的液氯泄出，气化为450个体积的氯气)，泄氯场所有的门窗没关闭，泄氯吸收装置运行过程中，室外也不会有氯气。于现有泄氯吸收装置相比，如：浙江某自来水公司新安装的两台1000kg/h泄氯吸收装置，各放1公斤氯气实验，设备运行2个小时也没吸收完氯气，而且门窗缝还向外冒氯。
本发明特点2、保护液碱多年不结晶：保护现有泄氯吸收装置液碱不结晶方法是，每半月开动液碱泵循环液碱一次，每次30分钟，天冷时(11℃以下)每周循环一次液碱，也解决不了液碱结晶难题。本发明是在高压风机出口和尾气排放口各安装一台自动密封器，发生泄氯，泄氯吸收装置自动运行时，密封器自动敞开吸收含氯空气。吸收完泄氯，泄氯吸收装置停止运行时，自动密封器自动隔绝空气进入泄氯吸收装置，每年一次转换设备自身阀门清洗吸收塔内构件和每季度关闭液碱泵扬程阀开液碱箱清洗阀，手动开液碱泵，闭路循环箱内液碱2分钟配合，在-18℃多年液碱不结晶。
本发明特点3、液碱箱内用隔板构成多组小箱，各小箱有循环口控制液碱浓度流程，使箱内最高浓度液碱先进入液碱吸口，提高了液碱利用率和吸收泄氯效率。本发明特点4、短时间内完成现有泄氯吸收装置常规故障：铲除箱内结晶体、处理完大的泄氯事故更换箱内反应液，液碱箱内形成的碳酸钠、氯化钠和次氯酸钠结晶体和污物，不需拆卸设备大修。如：山东省某一个水厂液碱箱内结晶体平均厚度180mm，固定在箱底7.84m2，拆卸铲除结晶体和清除污物再安装，6人紧张工作12天，每人都有被液碱轻微烧伤，这样长时间大修如果出现泄氯，是无法采取措施的。本发明用液碱箱内多组小箱循环口自来水流程和高压风机的高速气流配合，仅一个人工作，一个工作日很轻松的就将泄氯吸收装置吸收塔和液碱箱内部各种结晶体污物等清除。如果此时发生泄氯事故，一个人将液碱箱排污阀38、液碱箱清洗阀40关闭，开启液碱泵扬程阀16、液碱泵吸程阀15、将电控箱手动转换开关转为自动，液碱泵4、高压风机5自动运行，并马上向箱后部应急投碱孔22投放氢氧化钠片碱(应急投碱孔还可在出现特大泄氯事故时，箱内液碱不足急用)。根据箱壁液量计21显示随时关闭自来水阀20，开关阀门只转动90度，操作1分钟内，完成应急状态下设备吸收泄氯。保障安全，环境空气不受污染。上述4项特点，从资料和国内外进口同类设备，如：沈阳大巴彦水厂(法国进口)，鞍山汤河水厂(美国进口)，宁波保税区北仑水厂(美国进口)，长春中日友好水厂(日本进口)等从未见过也没听说过的技术特征。
实用性：本发明实用于用氯产氯单位安全生产，环境空气不受污染。具有使用方便操作简单，按图加工各部件组装即可使用。
附图说明：
图1：本发明结构示意图
图2：本发明平面示意图
图3：吸收塔内部结构示意图
图4：自动密封器结构示意图
图5：液碱箱内部结构示意图
图6：气液净化分离器结构示意图
图中各构件标号1、液碱箱；2、第1吸收塔；3、第2吸收塔；4、液碱泵；5、高压风机；6、自动密封器；7、气液净化分离器圆筒；8、多管喷淋器；9、填料；10填料栅板；11、进气旋流排液室；12、进气弯管；13、反应液回路管；14、反应液回路阀；15、液碱泵吸程阀；16、液碱泵扬程阀；17、过滤器；18、液连管；19、液碱吸口阀；20、自来水阀；21、液量计；22、应急投碱孔；23、投碱孔；24、气连管；25、吸收塔排污阀；26、自动密封器圆筒；27、自动密封器上法兰；28、自动密封器半圆封闭板；29、自动密封器轴杆；30、自动密封器软密封垫；31、自动密封器下法兰；32、自动密封器短管法兰；33、液碱箱隔板；34、液碱箱循环口；35、液碱箱内小箱；36、液碱吸程管；37、自动密封器半圆管；38、液碱箱排污阀；39、地漏；40、液碱箱清洗阀；41、吸收塔法兰；42、视镜；43、排液口法兰；44、切线管；45、外周板；46、塔壁；47、分离液孔；48、出气口法兰；49、小弯管；50、密封帽；51、自动密封器轴孔；52、液碱箱排污连管。
具体实施方式：
一、选料、加工、实验、检验：选择本发明用的耐氯气、氢氧化钠和次氯酸钠腐蚀的各规格板材、管材、管件、阀门和各规格法兰紧固件等，选择制造本型号规定的技术指标防腐蚀的高压风机及风压、风量，液碱泵及扬程、流量，保障制造加工过程中达到型号规定的技术指标。
本发明工作原理和工艺流程
按图纸加工组装：1、进行压力试验，液碱箱水压试验：开自来水阀20加压到规定压力，恒压30分钟不渗不漏。吸收塔气压试验：开动高压风机不停运行，用洗衣粉水溶液检验各法兰焊缝密封处不冒泡，试验合格开液碱箱排污阀38将水排到地漏39。2、性能实验：水排完关闭液碱箱排污阀38，关闭吸收塔排污阀25，关闭液碱箱清洗阀40，开液碱泵吸程阀15，开液碱泵扬程阀16，开反应液回路阀(2个)14，开自来水阀20，观察液量计指示到规定液位，关闭自来水阀20，手动启动液碱泵4和高压风机5，检验液碱泵和高压风机运行、电机电流、噪音等是否正常、在风机吸气口测试风速、风量，检验喷淋密度，进气旋流排液室气液直接接触是否达到要求，尾气排放是否含雾珠。有达不到所规定的技术指标必须在投碱前彻底解决。3、联动实验：性能检验合格后将电控箱转动开关转到自动位置。用少量盐酸(HCL)和少量高锰酸钾(KMnO4)，在氯气报警器探头附近反应：2kMnO4+16HCL＝2KCL+2MnCL2+5CL2↑+8H2O生成少量氯气，报警的同时泄氯吸收装置自动运行，很快又停止(制的少量氯气吸进吸收塔被水吸收反应式：CL2+H2O→HCL+HCLO)。根据型号规定的用碱量向液碱箱投碱。4、放氯实验：放氯气量、放氯时间必须与用户研究并完全同意方可放氯实验，放氯十分钟后用氨水在放氯场所门窗外和尾气排放口检验无白雾为合格产品。
二、保护液碱多年不结晶安全环保实施方式1、按图4图纸加工各部件，组装自动密封器，一台安装在高压风机出气管道，另一台安装在尾气排放管道。2、每年用自来水清洗一次吸收塔内部结构配合。清洗吸收塔方法是设备处于正常状态下：电控箱转动开关处于自动位置，液碱箱排污阀38，吸收塔排污阀25，液碱箱清洗阀40，自来水阀20，关闭。液碱泵吸程阀15，液碱泵扬程阀16，反应液回路阀(2个)14，处于开启状态。清洗吸收塔方法是：将电控箱转动开关转到手动，先开吸收塔排污阀25，关闭反应液回路阀2个14，关闭液碱泵吸程阀16，开自来水阀20，开风机运行一分钟停，然后将前面的阀门、电控箱转动开关恢复到原位。
三、利用液碱箱内较高液碱浓度，提高吸收高浓度氯气效率。
按图5加工液碱箱内隔板33组成的多组小箱35和各小箱循环口34，在设备正常吸收泄氯运行时就可实施：液碱箱前部中间小箱的液碱是刚从进气旋流排液室11反应后经反应液回路管13流回的液碱，其浓度较箱内液碱浓度低，随着设备不断的运行，前部中间小箱刚流回低浓度液碱，经液碱箱多组小箱循环口不断循环将箱内较高浓度液碱在前有液碱泵吸程管抽吸，后有较低浓度液碱推动，箱内总是最高浓度液碱先进入到液碱吸口19，由液碱泵4抽吸箱内高浓度液碱经多管喷淋器8喷到填料9。
四、清洗吸收塔内部构件，在配合保护液碱不结晶中提到；下面说的是液碱箱内吸收大量的泄氯达到更换反应液程度时，箱内形成的次氯酸钠、氯化钠、碳酸钠等结晶体，在泄氯吸收装置处于正常状态下，清除液碱箱内多种结晶体和污物方法：将电控箱转换开关转到手动位，开液碱箱排污阀38，关液碱泵吸程阀15，关液碱泵扬程阀16，开液碱箱清洗阀40，开自来水阀20，手动开高压风机5，高压风机气流进入到进气旋流排液室11，在没有喷淋液碱流到排液口43、没有箱内液碱封闭反应液回路管口13，进入前部中间小箱与液碱箱清洗管下来的高压自来水，进入到各小箱经循环口几次冲洗结晶体形成的水溶物，经液碱箱排污阀38排到地漏39。
本发明结构虽然较复杂，但操作时只转换设备自身几个阀门，便可完成几十个工作人员铲除液碱箱各种结晶体和污物的工作量，而且还保障工作人员的安全和设备不被损坏(箱内液碱吸口阀常开，只在换液碱泵吸程阀(15)至液碱箱间构件才关闭)。

Claims (5)

1.一种安全环保多功能泄氯吸收装置，包括吸收塔、液碱箱、液碱泵、风机，吸收塔自上而下有多孔隔板、多孔填料、多孔支撑隔板，其特征是液碱箱(1)上双吸塔内(2、3)自上而下有气液净化分离器(7)、多管喷淋器(8)、空心球、鲍尔环填料(9)，支撑填料栅板(10)，以填料栅板为界下有进气旋流排液室(11)；所述高压风机(5)吸气管道通往集氯地沟，出气管道经自动密封器(6)与第一吸收塔(2)下部进气旋流排液室弯管(12)相接，第一吸收塔上部出气口由气连管(24)与第二吸收塔(3)下部的进气旋流排液室弯管(12)连接，出气口经第二吸收塔上部的自动密封器(6)通往大气；所述双吸塔(2、3)下液碱箱(1)由隔板(33)组成的多组小箱(35)构成的，所述液碱泵(4)吸程口过滤器(17)连接的液碱吸程管(36)通往液碱箱(1)，吸程管还连接自来水管(20)，扬程管经阀门(16)与吸收塔内多管喷淋器(8)连接，扬程管(16)还连接液碱箱清洗管经阀门(40)通往液碱箱(1)。
2.根据权利要求1所述安全环保多功能泄氯吸收装置，吸收塔内(2、3)气液净化分离器，是由带密封帽(50)圆筒(7)在筒壁焊接有多个切线管(44)组成，筒底外周板(45)与塔壁(46)焊接，筒外周板(45)相对各有分离液流孔(47)，液流孔(47)下和小弯管相接；多管喷淋器(8)法兰与液碱泵(4)扬程管(16)的塔内法兰连接，管两侧有多组小管组成，大、小管的管壁下均布多个小孔，填料(9)中的空心球表面布满多皱折，鲍尔环填料外圆布满多个窗孔，圆内由多形小片构成，填料栅板(10)由条形薄板焊接而成，外圆由焊接在塔内壁多个三角筋支撑；进气旋流排液室内(11)由弯管(12)连接在进气口，排液口反应液回路管经阀门(14)通往液碱箱中前部小箱。
3.根据权利要求1所述安全环保多功能泄氯吸收装置，其特征是安装在进气和尾气排放管道上的自动密封器(6)由圆筒内壁连接的上下法兰(27、31)，分别焊接在上下筒壁(26)内，下法兰软密封垫(30)上的二片半圆密封板(28)，分别连接在中间的轴杆上(29)，轴杆两端分别安装在圆筒内壁的轴孔内(51)，轴杆下有半圆管(37)两端分别焊接在轴孔(51)下部。
4.根据权利要求1所述安全环保多功能泄氯吸收装置，其特征是液碱箱(1)内由隔板(33)组成的多组小箱(35)，各小箱壁有循环口(34)，箱盖有应急投碱孔(22)、投碱孔(23)，箱壁有液量计(21)，箱下部有排污阀(38)连管(52)。通往地漏(39)；进气旋流排液室排液出口(43)的反应液回路管经阀门(14)通往箱(1)内前部的中间小箱液面下；液碱泵(4)吸口过滤器(17)吸程管经阀门(15)通往液碱箱后部中间小箱，管吸口有常开的阀门(19)；吸程管经阀门还连接自来水管(20)，扬程管经阀门(16)与吸收塔内多管喷淋器(8)连接，扬程管还连接液碱箱清洗管经阀门(40)通往液碱箱(1)前部中间小箱(35)。
5.根据权利要求1所述安全环保多功能泄氯吸收装置，其特征是液碱泵(4)吸程管经阀门连接的自来管(20)，扬程管经阀门(16)与吸收塔内多管喷淋器(8)连接，双塔下部进气旋流排液室中间有液连管(18)、排污管经阀门(25)通往地漏(39)；排液口(43)连接的反应液回路管经阀门(14)通往液碱箱(1)前部中间小箱液面下。
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