CN108905601A - 烟气的生态净化利用方法及其净化设施 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种烟气的生态净化利用方法，具体步骤为：第一步：烟气收集；在排放烟气的设备上的烟气出口处经过排烟管道连接初级烟气净化设备；第二步，中级过滤；将初级烟气净化设备净化后的烟气通过吸风机和排烟管道进入中级烟气净化设备；第三步，光合作用室的准备；将第二步净化后的类空气，再次通过类空气出口、排烟管道、吸风机和流量阀门后进入光合作用室，光合作用室的温度控制在35‑45度；第四步：光合作用转化：根据类空气的组分要求后的类空气进入光合作用室，然后同时进行光合作用；第五步：收集空气，将光合作用室转化的新鲜空气直接排放空气中或通过氧气收集器将空气存储。
Description
技术领域
本发明属于烟气治理技术领域，特别是涉及一种将类空气气体转化为新鲜空气并生产生物质的技术领域。
背景技术
本申请人的烟气治理方法主要是将废烟气转换为类空气(获得发明专利，专利号：ZL 201110125055.1)后，作为炉底风再回到锅炉继续燃烧，循环往复，形成封闭式燃烧方法，极大地减少了燃烧对环境的危害，但因锅炉的能效将受到影响，从而限制了它的应用领域。
为扩展本技术的应用范围、力求在不增加污染的情况下本申请人对净化设备再次改进，首次采用了鼓泡床气体过滤排放装置(获实用新型专利证书，专利号：ZL201621383493.2)，该设备推出后，将转换的类空气气体进行过滤，脱除部分惰性气体后再回到锅炉进行燃烧，从而实现封闭式燃烧封闭度的自如控制，使封闭式燃烧技术广泛地运用到各个行业，其排出的气体为类空气，对环境的危害已非常微小。
各项指标见表：
将废烟气转化为类空气，再将类空气通过鼓泡床净化，上述方法对烟气进行深度的净化对环境的危害基本解除，但该方法只是存留在烟气净化层面，突出的是治的观念，可是所排出的烟气还是无法直接或间接的利用，导致部分能源的浪费，不符合节能减排的精神，不符合循环经济的原则。要想彻底的解决烟气问题，就需要采用全新的模式，将所排出的类空气气体进行生态利用，完善“排放源+生态肺”的烟气治理及利用模式，从而彻底解决人类为获取能量而形成的对环境的危害。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供烟气的生态净化利用方法及其净化设施，用于解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种烟气的生态净化利用方法，其具体步骤为：
第一步：烟气收集；
在排放烟气的设备上的烟气出口处经过排烟管道连接初级烟气净化设备，经过该级净化过滤后形成类空气；
第二步，中级过滤；
将初级烟气净化设备净化后的烟气通过吸风机和排烟管道进入中级烟气净化设备，经过该级净化过滤后形成的类空气，为进一步过滤后的类空气；
此时的类空气的成分组成为2％-5％的二氧化碳；20％的水蒸汽；15-17％氧气；其余为氮气；50ppm以下的氮氧化物；
第三步，光合作用室的准备；
将第二步净化后的类空气，再次通过类空气出口、排烟管道、吸风机和流量阀门后进入光合作用室，光合作用室的温度控制在35-45度；
其中，光合作用室分为陆基光合作用室和水基光合作用室；
在一个独立的光合空间内，利用植物的光合作用，使类空气气体转化为新鲜空气，通过控制类空气的输入量，从而不断地向环境输送新鲜空气，我们形象地称之为“生态肺”。
1)陆基光合作用室的的准备工作
步骤一：先准备转化室骨架，该骨架为长方形结构，保持长宽比大于10，类空气进口低于新鲜空气出口，进出口的直线间距大于30米；
步骤二：碳汇土壤的准备
首先，准备碳汇土壤，其具体组分为：8-12％的电石粉；17-23％的草木灰；60-80％的粉煤灰或沙土10—30公斤/m3腐植酸；
其次，碳汇土壤的形成
特定的土壤组份可以吸收大气中的二氧化碳，并将其封存”，2014年中科院科学家发现并证实了这一原理(见百科知识2014第5期《破解“碳黑洞”之谜》)。
碳汇土壤的组成：8-12％的电石粉；17-23％的草木灰；60-80％的粉煤灰或沙土组成混合体，混合好后，每方再加10-30公斤腐植酸，用植物的浆汁调匀，堆置3—5周，形成了碳汇土壤。实践中检测出碳汇土壤吸收的碳占比例的50％以上。实现了碳的土壤封存。
将上述形成的碳汇土壤直接放入转化骨架内；
步骤三：光合载体的植入
光合载体种植在碳汇土壤内，便于吸收二氧化碳；
步骤四：在转化骨架上面覆盖一层棚膜；
2)水基光合作用室的的准备工作
步骤一：先准备转化室骨架，该骨架为长方形结构，保持长宽比大于10，类空气进口低于新鲜空气出口，进出口的直线间距大于30米；
步骤二：往转化骨架内注入水源，水源的位置要低于类空气进口；
步骤三：往转化骨架内加入光合水载体，优选为绿萍藻；该载体漂浮在水面上；
步骤四：在转化骨架上面覆盖一层棚膜；
第四步：光合作用转化
根据类空气的组分要求后的类空气进入光合作用室，然后同时进行光合作用；
在作用室会进行饥饿吸收、光合作用、固氮净化、温室效应和成云化雨过程；具体的说：
A、光合作用：植物利用光合作用吸收类空气中的二氧化碳，释放出新鲜氧气，形成新鲜空气的主要组成部分。
B、饥饿吸收：科学实验证明，在空气中植物吸入二氧化碳处于饥饿状态，空气中的二氧化碳含量不足400PPm，植物生长所需要的二氧化碳浓度在10000—40000PPm之间，类空气二氧化碳的浓度可以根据不同作物人为地控制，从而适合植物生长的最佳状态。
C、固氮净化：在水生植物中，伴生具有固氮功能的菌藻类能高效吸收类空气中的氮氧化物，从而使气体得到了净化。
D、温室效应：应用案例中我们得到的数据是类空气光合空间温度比空气光合空间温度高5—10摄氏度，这样给作物提供了更多的能量，也为今后热能利用提供了一条途径。
E、成云化雨过程：类空气进入光合空间内，首先形成云雾体，通过室内温差的作用形成对流，进而凝结成水滴，似雨而下，从而净化了室内空气，保证排出的气体潮湿，温暖并带有淡淡的草香。
第五步：收集空气，将光合作用室转化的新鲜空气直接排放空气中或通过氧气收集器将空气存储。
根据净化方法中所述的陆基光合作用室的具体结构为：包括：
转化骨架，转化骨架的一侧设有类空气进口，另一侧设有新鲜空气出口，在转化骨架内设有土壤层，土壤层的上方种植光合载体。
优选地，所述类空气进口通过排烟管道、流量阀门、吸风机与过滤装置的出口连接。
优选地，所述转化骨架的上方覆盖一层棚膜。
优选地，所述土壤层和骨架顶端的棚膜之间形成类空气转化室。
优选地，所述转化骨架为长方形结构。
优选地，所述保持长宽比大于10。
优选地，所述类空气进口低于新鲜空气出口。
优选地，所述进出口的直线间距大于30米。
优选地，所述土壤层为碳汇土壤。
优选地，所述光合载体为巴根草。
根据净化方法中所述的水基光合作用室的具体结构为：包括：
转化骨架，转化骨架的一侧设有类空气进口，另一侧设有新鲜空气出口，在转化骨架内设有水源层，土壤层的上方漂浮水光合载体。
优选地，所述类空气进口通过排烟管道、流量阀门、吸风机与过滤装置的出口连接。
优选地，所述转化骨架的上方覆盖一层棚膜。
优选地，所述水光合载体和骨架顶端的棚膜之间形成类空气转化室。
优选地，所述转化骨架为长方形结构。
优选地，所述保持长宽比大于10。
优选地，所述类空气进口低于新鲜空气出口。
优选地，所述进出口的直线间距大于30米。
优选地，所述水光合载体为绿萍藻。
如上所述，本发明的具有以下有益效果：
A、通过“生态肺”的模式，将类空气转化为新鲜空气，实质是将废烟气中的尘、硫、硝三害除掉的情况下又消除了温室气体，完成了碳的循环。简称“四害”全除。
B、产生巨大的经济效益：通过对类空气气体的利用，生产大量的生物质，进而产生经济效益。企业应用这种模式，能将投入变为产出，社会应用这种模式，将产生巨大的经济效益和环境效益。
C、随着这种微观模式的推广、兴起，必将转化为宏观经济的新动能。
D、独立生态肺：凡以烟气为排放源的企业，应用封闭式燃烧技术可以结合院墙的改造，化边墙为边房(棚)，化地面库房为高脚库房，库房下修建光合转化室，宜水则水，宜陆则陆，面积以能满足本排放源全部转化为基准。这样就形成了“排放源+生态肺“的微观模式。这种模式使排放生态化了，等同于有了一个生态检验室。使环保工作不再是被动地达到指标，而是主动地提高指标了。有害物质尘、硫、硝得到了较为彻底的根治。温室气体得到了控制，这种生态+的企业形态，应该成为发展的方向。
E、共享生态肺：社会单位如工业园、镇、乡、县、市，可将辖区内无航运功能的河道、排沟、灌渠、湿地、沼泽、坑塘、涝洼及路边绿化带建成共享光合转化室。“共享肺”可以作为“独立肺”的保障和提高，为无独立排放源或条件不足的排放源企业提供处理类空气的空间，并设维护管理员。这样就形成了共享“生态肺”模式。这种模式能极大地改变区域内的景观，改善原来那种敞开式的污染环境，扩张了生产生物质的承载面积，创造出巨大的经济效益。
F、对超大排放源：如火力发电厂，应主动承担起改造荒漠、荒滩以及提高土地效能的责任，大幅度地扩张可利用土地的面积，使工厂化种植业蓬勃兴起。担起振兴地方经济的大任。
附图说明
图1显示为本发明的陆基光合作用室的结构示意图。
图2显示为本发明的陆基光合作用室的结构侧视图。
图3显示为本发明的水基光合作用室的结构示意图。
图4显示为本发明的水基光合作用室的结构侧视图。
标号说明
1为鼓泡床气体过滤排放装置、2为类空气出口、3为类空气进口、4为碳汇土壤、5为光合载体、6为类空气转化室、7为棚膜、8为转化室骨架、9为新鲜空气出口、10为排烟管道、11为流量阀门、12为吸风机。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1-图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种烟气净化利用方法，其具体步骤为：
第一步：烟气收集；
在排放烟气的设备上的烟气出口处经过排烟管道连接初级烟气净化设备，经过该级净化过滤后形成类空气；
第二步，中级过滤；
将初级烟气净化设备净化后的烟气通过吸风机和排烟管道进入中级烟气净化设备，经过该级净化过滤后形成的类空气，为进一步过滤后的空气；
此时的类空气的成分组成为2％—5％的二氧化碳；20％的水蒸汽；15—17％氧气；其余为氮气；50ppm以下的氮氧化物；
第三步，光合作用室的准备；
将第二步净化后的类空气，再次通过类空气出口、排烟管道、吸风机和流量阀门后进入光合作用室，光合作用室的温度控制在35-45度；
其中，光合作用室分为陆基光合作用室和水基光合作用室；
在一个独立的光合空间内，利用植物的光合作用，使类空气气体转化为新鲜空气，通过控制类空气的输入量，从而不断地向环境输送新鲜空气，我们形象地称之为“生态肺”。
1)陆基光合作用室的的准备工作
步骤一：先准备转化室骨架，该骨架为长方形结构，保持长宽比大于10，类空气进口低于新鲜空气出口，进出口的直线间距大于30米；
步骤二：碳汇土壤的准备
首先，准备碳汇土壤，其具体组分为：8-12％的电石粉；17-23％的草木灰；60-80％的粉煤灰或沙土10—30公斤腐植酸；
其次，碳汇土壤的形成
特定的土壤组份可以吸收大气中的二氧化碳，并将其封存”，2014年中科院科学家发现并证实了这一原理(见百科知识2014第5期《破解“碳黑洞”之谜》)。
碳汇土壤的组成：8-12％的电石粉；17-23％的草木灰；60-80％的粉煤灰或沙土组成混合体，混合好后，每方再加10—30公斤腐植酸，用植物的浆汁调匀，堆置3—5周，形成了碳汇土壤。实践中检测出碳汇土壤吸收的碳占比例的50％以上。实现了碳的土壤封存。
将上述形成的碳汇土壤直接放入转化骨架内；
步骤三：光合载体的植入
光合载体种植在碳汇土壤内，便于吸收二氧化碳；
步骤四：在转化骨架上面覆盖一层棚膜；
应用案例以巴根草为光合载体，进气量以4小时充满转化室容积为标准，在正常光合作用下得出如下结果，见表：
2)水基光合作用室的的准备工作
步骤一：先准备转化室骨架，该骨架为长方形结构，保持长宽比大于10，类空气进口低于新鲜空气出口，进出口的直线间距大于30米；
步骤二：往转化骨架内注入水源，水源的位置要低于类空气进口；
步骤三：往转化骨架内加入光合水载体，优选为绿萍藻；该载体漂浮在水面上；
步骤四：在转化骨架上面覆盖一层棚膜；
应用案例以绿萍做光合载体，进气量以4小时充满转化室容积为标准，在正常光合作用下，得出如下结果，见表：
第四步：光合作用转化
根据类空气的组分要求后的类空气进入光合作用室，然后同时进行光合作用；
在作用室会进行饥饿吸收、光合作用、固氮净化、温室控制和成云化雨过程；具体的说：
A、光合作用：植物利用光合作用吸收类空气中的二氧化碳，释放出新鲜氧气，形成新鲜空气的主要组成部分。
B、饥饿吸收：科学实验证明，在空气中植物吸入二氧化碳处于饥饿状态，空气中的二氧化碳含量不足400PPm，植物生长所需要的二氧化碳浓度在10000—40000PPm之间，类空气二氧化碳的浓度可以根据不同作物人为地控制，从而适合植物生长的最佳状态。
C、固氮净化：在水生植物中，伴生具有固氮功能的菌藻类能高效吸收类空气中的氮氧化物，从而使气体得到了净化。
D、温室效应：应用案例中我们得到的数据是类空气光合空间温度比空气光合空间温度高5—10摄氏度，这样给作物提供了更多的能量，也为今后热能利用提供了一条途径。
E、成云化雨过程：类空气进入光合空间内，首先形成云雾体，通过室内温差的作用形成对流，进而凝结成水滴，似雨而下，从而净化了室内空气，保证排出的气体潮湿，温暖并带有淡淡的草香。
第五步：收集空气，将光合作用室转化的新鲜空气直接排放空气中或通过氧气收集器将空气存储。
根据净化方法中所述的陆基光合作用室的具体结构为：包括：
转化骨架，转化骨架的一侧设有类空气进口，另一侧设有新鲜空气出口，在转化骨架内设有土壤层，土壤层的上方种植光合载体。
优选地，所述类空气进口通过排烟管道、流量阀门、吸风机与过滤装置的出口连接。
优选地，所述转化骨架的上方覆盖一层棚膜。
优选地，所述土壤层和骨架顶端的棚膜之间形成类空气转化室。
优选地，所述转化骨架为长方形结构。
优选地，所述保持长宽比10。其中长40米，宽4米。
优选地，所述类空气进口低于新鲜空气出口。
优选地，所述进出口的直线间距为40米。
优选地，所述土壤层为碳汇土壤。
优选地，所述光合载体为巴根草。
其中的长宽比和进出口的距离是为了更好的进行光合作用，同时保证烟气在作用室内充分转化。若低于该参数会导致转化不完全，不彻底。
根据净化方法中所述的水基光合作用室的具体结构为：包括：
转化骨架，转化骨架的一侧设有类空气进口，另一侧设有新鲜空气出口，在转化骨架内设有水源层，土壤层的上方漂浮水光合载体。
优选地，所述类空气进口通过排烟管道、流量阀门、吸风机与过滤装置的出口连接。
优选地，所述转化骨架的上方覆盖一层棚膜。
优选地，所述水光合载体和骨架顶端的棚膜之间形成类空气转化室。
优选地，所述转化骨架为长方形结构。
优选地，所述保持长宽比12。其中长48米，宽4米。
优选地，所述类空气进口低于新鲜空气出口。
优选地，所述进出口的直线间距为48米。
优选地，所述水光合载体为绿萍藻。
实施例：
无光合作用下的运行状况，进气量以2小时充满转化室容积为准，见表：
通过指标对比，正常光合作用下，本模式脱碳并产生新鲜氧气，无光合作用下达到了低碳清洁排放。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种烟气的生态净化利用方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步：烟气收集；
在排放烟气的设备上的烟气出口处经过排烟管道连接初级烟气净化设备，经过该级净化过滤后形成类空气；
第二步，中级过滤；
将初级烟气净化设备净化后的烟气通过吸风机和排烟管道进入中级烟气净化设备，经过该级净化过滤后形成的类空气，为进一步过滤后的类空气；
此时的类空气的成分组成为2％-5％的二氧化碳；20％的水蒸汽；15-17％氧气；其余为氮气；50ppm以下的氮氧化物；
第三步，光合作用室的准备；
将第二步净化后的类空气，再次通过类空气出口、排烟管道、吸风机和流量阀门后进入光合作用室，光合作用室的温度控制在35-45度；
第四步：光合作用转化
根据类空气的组分要求后的类空气进入光合作用室，然后同时进行光合作用；
第五步：收集空气，将光合作用室转化的新鲜空气直接排放空气中或通过氧气收集器将空气存储。
2.根据权利要求1所述的烟气的生态净化利用方法，其特征在于，
光合作用室分为陆基光合作用室和水基光合作用室；
1)陆基光合作用室的的准备工作
步骤一：先准备转化室骨架，该骨架为长方形结构，保持长宽比大于10，类空气进口低于新鲜空气出口，进出口的直线间距大于30米；
步骤二：碳汇土壤的准备
首先，准备碳汇土壤，其具体组分为：8-12％的电石粉；17-23％的草木灰；60-80％的粉煤灰或沙土10—30公斤/m3腐植酸；
其次，碳汇土壤的形成
特定的土壤组份可以吸收大气中的二氧化碳，并将其封存”，2014年中科院科学家发现并证实了这一原理(见百科知识2014第5期《破解“碳黑洞”之谜》)。
碳汇土壤的组成：8-12％的电石粉；17-23％的草木灰；60-80％的粉煤灰或沙土组成混合体，混合好后，每方再加10-30公斤腐植酸，用植物的浆汁调匀，堆置3—5周，形成了碳汇土壤。实践中检测出碳汇土壤吸收的碳占比例的50％以上。实现了碳的土壤封存。
将上述形成的碳汇土壤直接放入转化骨架内；
步骤三：光合载体的植入
光合载体种植在碳汇土壤内，便于吸收二氧化碳；
步骤四：在转化骨架上面覆盖一层棚膜；
2)水基光合作用室的的准备工作
步骤一：先准备转化室骨架，该骨架为长方形结构，保持长宽比大于10，类空气进口低于新鲜空气出口，进出口的直线间距大于30米；
步骤二：往转化骨架内注入水源，水源的位置要低于类空气进口；
步骤三：往转化骨架内加入光合水载体，优选为绿萍藻；该载体漂浮在水面上；
步骤四：在转化骨架上面覆盖一层棚膜。
3.根据权利要求2所述的烟气的生态净化利用方法，其特征在于，根据净化方法中所述的陆基光合作用室的具体结构为：包括：
转化骨架，转化骨架的一侧设有类空气进口，另一侧设有新鲜空气出口，在转化骨架内设有土壤层，土壤层的上方种植光合载体。
优选地，所述类空气进口通过排烟管道、流量阀门、吸风机与过滤装置的出口连接。
优选地，所述转化骨架的上方覆盖一层棚膜。
优选地，所述土壤层和骨架顶端的棚膜之间形成类空气转化室。
优选地，所述转化骨架为长方形结构。
优选地，所述保持长宽比大于10。
优选地，所述类空气进口低于新鲜空气出口。
优选地，所述进出口的直线间距大于30米。
优选地，所述土壤层为碳汇土壤。
优选地，所述光合载体为巴根草。
4.根据权利要求2所述的烟气的生态净化利用方法，其特征在于，根据净化方法中所述的水基光合作用室的具体结构为：包括：
转化骨架，转化骨架的一侧设有类空气进口，另一侧设有新鲜空气出口，在转化骨架内设有水源层，土壤层的上方漂浮水光合载体。
优选地，所述类空气进口通过排烟管道、流量阀门、吸风机与过滤装置的出口连接。
优选地，所述转化骨架的上方覆盖一层棚膜。
优选地，所述水光合载体和骨架顶端的棚膜之间形成类空气转化室。
优选地，所述转化骨架为长方形结构。
优选地，所述保持长宽比大于10。
优选地，所述类空气进口低于新鲜空气出口。
优选地，所述进出口的直线间距大于30米。
优选地，所述水光合载体为绿萍藻。
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