CN110227319A - 一种用于烟气除尘降霾的烟囱及其除尘降霾工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟气除尘降霾技术领域，公开了一种用于烟气除尘降霾的烟囱及其除尘降霾工艺，用于烟气除尘降霾的烟囱包括主要由收集室和排烟筒组成的烟囱主体，排烟筒底部与燃烧炉排气口连通，排烟筒内设置有雾化喷头；收集室通过引流管连接沉淀单元；雾化喷头通过导管连接至沉淀单元，导管上设置有水泵。本发明通过雾化喷头向烟囱内喷入喷淋液，对烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质进行吸附，实现除尘降霾的目的；吸附后的喷淋液经沉淀单元沉淀分离并经适当调节补充，可实现喷淋液循环或持续喷入排烟筒内，实现对烟气进行持续除尘降霾；同时，经除尘降霾后的烟气排入大气中可增加大气湿度，可实现降低大气中尘、霾的目的。

Description

一种用于烟气除尘降霾的烟囱及其除尘降霾工艺

技术领域

本发明涉及烟气除尘降霾技术领域，具体涉及一种用于烟气除尘降霾的烟囱及其除尘降霾工艺。

背景技术

随着工业的急速发展，大量化石燃料被燃烧，排放了大量的温室气体和雾霾颗粒。温室气体影响全球气候，雾霾颗粒在静稳天气下难以扩散，形成雾霾天气，严重影响人们的生产、生活和身心健康。目前，为治理温室气体和雾霾颗粒排放主要靠政府管制、企业停工停产、改进染料燃烧技术以减少排放，但是这些举措严重影响一些企业的正常生产与经济效益。另外，通过洗涤雾霾受体，如人工降雨、自然降雨洗涤外界大气或大风天气吹散静稳雾霾天气，耗费具大且需要气候适宜为前提，可控性差。

烟气一般会通过烟囱进行排放，烟囱排放烟气不但污染环境，而且烟气中还往往携带有温室气体(CO₂、SO₂等)、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质，对人体造成伤害。现有的烟囱一般不具有除尘降霾功能，如何设计出带有除尘降霾的烟囱，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

基于以上问题，本发明提供一种用于烟气除尘降霾的烟囱及其除尘降霾工艺，可对烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质进行吸附，实现除尘降霾的目的；带有温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质的喷淋液经沉淀单元沉淀分离后，经适当调节补充喷淋液，可实现喷淋液循环或持续喷入排烟筒内，实现对烟气进行持续除尘降霾；同时，经除尘降霾后的烟气排入大气中可增加大气湿度，可实现降低大气中尘、霾的目的。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种用于烟气除尘降霾的烟囱，包括主要由底部的收集室和位于收集室上方的排烟筒组成的烟囱主体，排烟筒底部与燃烧炉排气口连通，排烟筒内设置有喷淋方向朝向排烟筒底部的雾化喷头，雾化喷头位于靠近排烟筒顶部的位置；靠近收集室顶部的外壁上设置有引流管，引流管一端与收集室内腔连通，引流管另一端设置有用于承接引流管中流体的沉淀单元；雾化喷头进口端连接有导管，远离雾化喷头的导管端头伸入沉淀单元的液面内，导管上设置有水泵。

进一步地，沉淀单元包括多个依次串联的沉淀池，远离雾化喷头的导管端头伸入最后一级沉淀池内。

进一步地，排烟筒出口处设置有气雾分离机构，气雾分离机构包括中空的筒体，筒体内设置有旋转叶轮，筒体的中轴线、排烟筒的中轴线以及旋转叶轮的转轴均位于同一直线上。

进一步地，筒体侧壁为中空夹层结构，筒体的中空夹层内壁环向设置有与旋转叶轮边缘位置相对应的缺口；筒体的中空夹层外壁上连接有与中空夹层连通的回流管，远离筒体的回流管端头与收集室的内腔连通。

进一步地，排烟筒底部和引流管之间设有导流器，燃烧炉排气口位于导流器和引流管之间的位置；导流器包括锥筒，锥筒的大口径端边缘与排烟筒内壁密封连接，锥筒的小口径端朝向收集室。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种烟气除尘降霾工艺，包括如下步骤：

S1：预先在沉淀单元内装入喷淋液，将烟气通入排烟筒内；

S2：启动水泵使导管抽吸沉淀单元内的喷淋液，通过雾化喷头向排烟筒内喷入喷淋液，对烟气进行除尘降霾，洗涤后的烟气经排烟筒排入外界；

S3：吸附有烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质的喷淋液经排烟筒内腔下落至收集室内；

S4：吸附有烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质的喷淋液在收集室的引流管溢出至沉淀单元内；

S5：在沉淀单元内对喷淋液中的颗粒物质进行沉淀，经沉淀分离后的喷淋液通过适当的调节与补充后，被水泵抽吸至雾化喷头，再次形成雾状喷淋液对烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质进行吸附，实现喷淋液的循环、持续除尘降霾。

进一步地，沉淀单元采用多个依次串联的沉淀池对喷淋液中的颗粒物质进行沉淀分离；并并可通过沉淀池对喷淋液损失的有效成分及状态(pH、各成分浓度、水量)进行调节与补充以进行有效的循环利用。

进一步地，排烟筒出口处通过气雾分离机构对含有雾化喷淋液的烟气进行气雾分离，并对分离出的喷淋液进行收集，以进行喷淋液的循环利用。

进一步地，利用回流管连通气雾分离机构与收集室，将气雾分离机构分离并收集的喷淋液回收至收集室；。

进一步地，沉淀单元内的喷淋液中分散有Ca(OH)₂、Ba(OH)₂、活性炭、有机吸附剂中的一种或多种，并对喷淋液损失的有效成分及状态(pH、各成分浓度、水量)进行调节与补充以进行有效的循环利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过雾化喷头向烟囱内喷入喷淋液，对烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质进行吸附，实现除尘降霾的目的；带有温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质的喷淋液经沉淀单元沉淀分离后，经适当调节补充喷淋液，可实现喷淋液循环或持续喷入排烟筒内，实现对烟气进行持续除尘降霾。

2.本发明在烟囱内部设计安装实现，通过对现有烟囱改造进行实现，易于推广实施；

3.本发明不需要企业停产停工，不影响经济效益；且不受天气影响，可人工控制；并且可以对回收利用的固体霾颗粒进行回收再利用；

4.本发明在减少雾霾颗粒排放的同时，还可以有目的性的洗涤所排放污染气体中的温室气体或其他有害气体。

5.本发明可人为可控的增加当地蒸散量，调节大气湿度，可实现降低大气中尘、霾的目的；并通过控制蒸散水汽的酸碱度，来中和外界汽车尾气所含酸性污染气体，达到一定程度上控制大气湿度、减少酸雨发生的目的，使烟囱成为新的“地球之肺”。

附图说明

图1为实施例1中用于烟气除尘降霾的烟囱的结构示意图；

图2为实施例1中气雾分离机构的结构示意图；

图3为实施例2中用于烟气除尘降霾的烟囱的结构示意图；

图4为实施例2中气雾分离机构的结构示意图；

其中：1、收集室；2、排烟筒；3、雾化喷头；4、引流管；5、沉淀单元；6、导管；7、水泵；8、气雾分离机构；9、筒体；10、旋转叶轮；11、缺口；12、回流管；13、导流器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

参见图1-2，一种用于烟气除尘降霾的烟囱，包括主要由底部的收集室1和位于收集室1上方的排烟筒2组成的烟囱主体，排烟筒2底部与燃烧炉排气口连通，排烟筒2内设置有喷淋方向朝向排烟筒2底部的雾化喷头3，雾化喷头3位于靠近排烟筒2顶部的位置；靠近收集室1顶部的外壁上设置有引流管4，引流管4一端与收集室1内腔连通，引流管4另一端设置有用于承接引流管4中流体的沉淀单元5；雾化喷头3进口端连接有导管6，远离雾化喷头3的导管6端头伸入沉淀单元5的液面内，导管6上设置有水泵7。

在本实施例中，工厂在燃烧炉燃烧燃料产生温室气体、雾霾、烟尘颗粒及其他有害物质经由燃烧炉排气口进入排烟筒2，在排烟筒2内部由于热空气的巨大浮力快速上升。沉淀单元5预先装有喷淋液，启动水泵7后，喷淋液由导管6吸入，经雾化喷头3喷洒至排烟筒2内。烟气在上升途中，其中的温室气体、雾霾、烟尘颗粒及其他有害物质被经由雾化喷头3喷洒的大量喷淋液微滴吸附而达到涤液净化的效果，经过洗涤的烟气经排烟筒2入外界，排放到外界的是洁净的空气或者含有一定气化喷淋液的湿润空气。排烟筒2内吸附了温室气体、雾霾、烟尘颗粒及其他有害物质的喷淋液由排烟筒2底部进入收集室1，然后沉淀单元5，利用重力场对喷淋液中的颗粒物质进行沉淀分离；经对沉淀单元5的喷淋液适当调整或补充，可实现喷淋液循环或持续喷入排烟筒2内，实现对烟气进行持续除尘降霾。

沉淀单元5包括多个依次串联的沉淀池，远离雾化喷头3的导管6端头伸入最后一级沉淀池内。喷淋液经多个串联的沉淀池进行多级沉淀，使喷淋液内吸附的颗粒物质充分沉淀去除，可以规避颗粒物质因沉淀不充分而进入雾化喷头3内造成雾化喷头3堵塞的问题。本实施例为四级沉淀，可以依据实际情况适当增减沉淀池级数。本实施例中各级沉淀池环向布置于收集室1外壁周围，使沉淀单元5布置紧凑，节约空间；另外，各沉淀池的最高液位逐级递减，通过喷淋液装满每个沉淀池后自身溢出，减少采用泵主动抽吸，可节约动力能源。

排烟筒2出口处设置有气雾分离机构8，气雾分离机构8包括中空的筒体9，筒体9内设置有旋转叶轮10，筒体9的中轴线、排烟筒2的中轴线以及旋转叶轮10的转轴均位于同一直线上。在排烟筒2内上升的烟气带动旋转叶轮10旋转，可以对排出的烟气起到导向的作用；同时可以使夹杂在烟气中的雾状喷淋液与叶片产生碰撞，雾状喷淋液被吸附在叶片上并聚集成液滴，通过叶片的高速旋转，由于离心力的作用将液滴甩至筒体9内壁，并经由筒体9内壁流入排烟筒2内壁，最终经排烟筒2内壁流入收集室1。

同时，排放到外界的含有一定气化喷淋液的湿润空气，可以增加空气湿度，可实现降低大气中尘、霾的目的。

排烟筒2底部和引流管4之间设有导流器13，燃烧炉排气口位于导流器13和引流管4之间的位置；导流器13包括锥筒，锥筒的大口径端边缘与排烟筒2内壁密封连接，锥筒的小口径端朝向收集室1。由雾化喷头3喷洒而出的大量喷淋液微滴在吸附了烟气中的温室气体、雾霾、烟尘颗粒及其他有害物质之后，经过导流器13聚拢收集流入位于排烟筒2底部的收集池，导流器13可以防止喷淋液经由燃烧炉排气口倒流回燃烧炉，确保燃烧炉正常工作且提高了喷淋液的回收率。

实施例2：

参见图3-4，一种用于烟气除尘降霾的烟囱，包括主要由底部的收集室1和位于收集室1上方的排烟筒2组成的烟囱主体，排烟筒2底部与燃烧炉排气口连通，排烟筒2内设置有喷淋方向朝向排烟筒2底部的雾化喷头3，雾化喷头3位于靠近排烟筒2顶部的位置；靠近收集室1顶部的外壁上设置有引流管4，引流管4一端与收集室1内腔连通，引流管4另一端设置有用于承接引流管4中流体的沉淀单元5；雾化喷头3进口端连接有导管6，远离雾化喷头3的导管6端头伸入沉淀单元5的液面内，导管6上设置有水泵7。

排烟筒2出口处设置有气雾分离机构8，气雾分离机构8包括中空的筒体9，筒体9内设置有旋转叶轮10，筒体9的中轴线、排烟筒2的中轴线以及旋转叶轮10的转轴均位于同一直线上。

筒体9侧壁为中空夹层结构，筒体9的中空夹层内壁环向设置有与旋转叶轮10边缘位置相对应的缺口11；筒体9的中空夹层外壁上连接有与中空夹层连通的回流管12，远离筒体9的回流管12端头与收集室1的内腔连通。高速旋转的叶片带动汇集与叶片上的液滴高速旋转，由于离心力的作用将液滴甩至筒体9内壁，液滴由缺口11进入筒体9的中空夹层，并在筒体9的中空夹层内汇集；因中空夹层的外壁通过回流管12连接至收集室1，在中空夹层汇集的喷淋液最终经回流管12流入收集室1。可以规避汇集的液滴直接由排烟筒2内壁回流入收集室1的过程中再次被高温高速的烟气气化或雾化，进一步提高了喷淋液的回收率。

本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。

实施例3：

参见图3-4，一种烟气除尘降霾工艺，包括如下步骤：

S1：预先在沉淀单元5内装入喷淋液，将烟气通入排烟筒2内；

S2：启动水泵7使导管6抽吸沉淀单元5内的喷淋液，通过雾化喷头3向排烟筒2内喷入喷淋液，对烟气进行除尘降霾，洗涤后的烟气经排烟筒2排入外界；本实施例中排烟筒2出口处设置雾化通过气雾分离机构8对含有雾化喷淋液的烟气进行气雾分离，并对分离出的喷淋液进行收集。

S3：吸附有烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质的喷淋液经排烟筒2内腔下落至收集室1内；

S4：吸附有烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质的喷淋液经收集室1的引流管4溢出至沉淀单元5内；

S5：在沉淀单元5内对喷淋液中的颗粒物质进行沉淀，经沉淀分离后的喷淋液通过适当的调节与补充后，被水泵7抽吸至雾化喷头3，再次形成雾状喷淋液对烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质进行吸附，实现喷淋液的循环、持续除尘降霾。本实施例的沉淀单元5采用多个依次串联的沉淀池对喷淋液中的颗粒物质进行多级沉淀分离，提高了带有颗粒物质的喷淋液的分离效率，规避了颗粒物质因沉淀不充分而进入雾化喷头3内造成雾化喷头3堵塞的问题，同时对分离后的喷淋液通过适当的调节与补充可以保持喷淋液高效的吸附效率。

本实施例中的气雾分离机构8包括中空的筒体9，筒体9内设置有旋转叶轮10，筒体9的中轴线、排烟筒2的中轴线以及旋转叶轮10的转轴均位于同一直线上。筒体9侧壁为中空夹层结构，筒体9的中空夹层内壁环向设置有与旋转叶轮10边缘位置相对应的缺口11；筒体9的中空夹层外壁上连接有与中空夹层连通的回流管12，远离筒体9的回流管12端头与收集室1的内腔连通。高速旋转的叶片带动汇集与叶片上的液滴高速旋转，由于离心力的作用将液滴甩至筒体9内壁，液滴由缺口11进入筒体9的中空夹层，并在筒体9的中空夹层内汇集；因中空夹层的外壁通过回流管12连接至收集室1，在中空夹层汇集的喷淋液最终经回流管12流入收集室1。可以规避汇集的液滴直接由排烟筒2内壁回流入收集室1的过程中再次被高温高速的烟气气化或雾化，进一步提高了喷淋液的回收率。本实施例中旋转叶轮10的转速可以经调节开关进行人为控制，进而实现人为控制喷淋液的蒸散量。

沉淀单元5内的喷淋液中分散有Ca(OH)₂、Ba(OH)₂、活性炭、有机吸附剂中的一种或多种，带有Ca(OH)₂或Ba(OH)₂的喷淋液会吸收烟气中的CO₂和SO₂产生CaCO₃、CaSO₄、BaCO₃或BaSO₄固体，达到尽可能多地吸收烟气中CO₂和SO₂的目的，以降低烟气中的CO₂和SO₂的排放。针对化工厂排放的有机高分子废气或未知有害气体成分，可以在淋洗液中可添加适量活性炭颗粒对其进行有目的性的吸附。

同时也可利用不同的沉淀池分步骤沉淀去除喷淋液吸附的CO₂、SO₂等温室气体所产生的沉淀。如加了Ca(OH)₂的喷淋液会产生CaCO₃、CaSO₄固体，以便于CaCO₃、CaSO₄的分别回收利用；而且Ca(OH)₂可由生石灰(CaO)溶于水而成，廉价易得，成本较低，易于推广实施。除此之外，沉淀池中还可加入可与烟气中的其他有害气体进行物理、化学反应以增加吸附效率的成分，如活性炭颗粒、有机吸附剂(吸附树脂)等，针对不同烟囱(工厂燃煤/气锅炉烟囱、化工厂有机物提炼烟囱等)排放的多种有害物质，实现有目的的吸附。

本实施例也可通过调节开关人为控制旋转叶轮10的转速，进而达到人为控制排放到外界的是洁净的空气还是含有一定气化喷淋液的湿润空气，进而人为影响大气湿度或酸碱度的目的。如含有微量Ca(OH)₂的喷淋液被蒸散到大气中，能中和外界大气中汽车尾气或其他工业活动产生的酸性污染气体，能在一定程度上控制大气湿度、减少酸雨发生。

如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于烟气除尘降霾的烟囱，包括主要由底部的收集室(1)和位于收集室(1)上方的排烟筒(2)组成的烟囱主体，所述排烟筒(2)底部与燃烧炉排气口连通，其特征在于：所述排烟筒(2)内设置有喷淋方向朝向排烟筒(2)底部的雾化喷头(3)，所述雾化喷头(3)位于靠近排烟筒(2)顶部的位置；靠近所述收集室(1)顶部的外壁上设置有引流管(4)，所述引流管(4)一端与收集室(1)内腔连通，所述引流管(4)另一端设置有用于承接引流管(4)中流体的沉淀单元(5)；所述雾化喷头(3)进口端连接有导管(6)，远离所述雾化喷头(3)的导管(6)端头伸入沉淀单元(5)的液面内，所述导管(6)上设置有水泵(7)。

2.根据权利要求1所述的一种用于烟气除尘降霾的烟囱，其特征在于：所述沉淀单元(5)包括多个依次串联的沉淀池，远离所述雾化喷头(3)的导管(6)端头伸入最后一级沉淀池内。

3.根据权利要求1所述的一种用于烟气除尘降霾的烟囱，其特征在于：所述排烟筒(2)出口处设置有气雾分离机构(8)，所述气雾分离机构(8)包括中空的筒体(9)，所述筒体(9)内设置有旋转叶轮(10)，所述筒体(9)的中轴线、排烟筒(2)的中轴线以及旋转叶轮(10)的转轴均位于同一直线上。

4.根据权利要求3所述的一种用于烟气除尘降霾的烟囱，其特征在于：所述筒体(9)侧壁为中空夹层结构，所述筒体(9)的中空夹层内壁环向设置有与旋转叶轮(10)边缘位置相对应的缺口(11)；所述筒体(9)的中空夹层外壁上连接有与中空夹层连通的回流管(12)，远离所述筒体(9)的回流管(12)端头与收集室(1)的内腔连通。

5.根据权利要求1所述的一种用于烟气除尘降霾的烟囱，其特征在于：所述排烟筒(2)底部和引流管(4)之间设有导流器(13)，燃烧炉排气口位于导流器(13)和引流管(4之间的位置；所述导流器(13)包括锥筒，所述锥筒的大口径端边缘与排烟筒(2)内壁密封连接，所述锥筒的小口径端朝向收集室(1)。

6.基于权利要求1-5任意一项所述的用于烟气除尘降霾的烟囱的除尘降霾工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：预先在沉淀单元(5)内装入喷淋液，将烟气通入排烟筒(2)内；

S2：启动水泵(7)使导管(6)抽吸沉淀单元(5)内的喷淋液，通过雾化喷头(3)向排烟筒(2)内喷入喷淋液，对烟气进行除尘降霾，洗涤后的烟气经排烟筒(2)排入外界；

S3：吸附有烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质的喷淋液经排烟筒(2)内腔下落至收集室(1)内；

S4：吸附有烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质的喷淋液在收集室(1)的引流管(4)溢出至沉淀单元(5)内；

S5：在沉淀单元(5)内对喷淋液中的颗粒物质进行沉淀，经沉淀分离后的喷淋液通过适当的调节与补充后，被水泵(7)抽吸至雾化喷头(3)，再次形成雾状喷淋液对烟气中的温室气体、雾霾、烟气颗粒及其他有害物质进行吸附，实现喷淋液的循环、持续除尘降霾。

7.根据权利要求6所述的除尘降霾工艺，其特征在于：沉淀单元(5)采用多个依次串联的沉淀池对喷淋液中的颗粒物质进行沉淀分离。

8.根据权利要求6所述的除尘降霾工艺，其特征在于：排烟筒(2)出口处通过气雾分离机构(8)对含有雾化喷淋液的烟气进行气雾分离，并对分离出的喷淋液进行收集。

9.根据权利要求8所述的除尘降霾工艺，其特征在于：利用回流管(12)连通气雾分离机构(8)与收集室(1)，将气雾分离机构(8)分离并收集的喷淋液回收至收集室(1)。

10.根据权利要求6所述的除尘降霾工艺，其特征在于：所述沉淀单元(5)内的喷淋液中分散有Ca(OH)₂、Ba(OH)₂、活性炭、有机吸附剂中的一种或多种。