CN110237652A - 一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，由气路控制单元、反应系统、液体循环系统、尾气监测系统及用于工艺参数监控的辅助系统五部分组成。通过PLC对旋流板叶片角度、烟/废气流量等进行自动精确控制，PLC根据实时数据反馈动态调整旋流板上叶片角度，以提高污染物处理精度和效率，降低运行成本和系统能耗。本发明具有扩大旋流板反应器适宜的烟/废气流量范围、控制精度高、安全性能优良、操作简便、投资运行成本低等优点。本发明所设计的旋流板反应系统，根据反应系统接纳的烟/废气量和系统压力不同适时调整叶片角度，实现了系统的自动化，烟/废气和污染物处理能力大大提升。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染治理领域，具体为一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统。
背景技术
随着工业化、城市化进程的快速推进，空气污染日趋严重，给人体健康带来严重危害。其中，化石燃料的燃烧、机动车尾气、工业生产释放的SO2、粉尘、臭气等造成的环境问题日益严重，SO2可导致硫酸盐气溶胶，同时也是生成酸雨的主要前驱物，粉尘不仅会传播疾病，也是导致雾霾现象的重要因子。对于SO2的污染控制，宜采用干法、半干法、湿法脱硫等技术；湿法脱硫技术净化效率高，运行稳定，但设备费用较高。常用的除尘方法有湿式电除尘、袋式除尘等。湿式电除尘作为常用的除尘技术，净化效率高，除尘条件宽泛，但能耗高，易造成二次污染。污泥发酵、医化以及各类化工生产过程是含VOCs有机臭气排放的主要污染因子。常用的VOCs臭气降解技术有燃烧、光催化、生物法、等离子体技术等。国外多采用吸附浓缩+蓄热催化燃烧(RCO)技术，净化效率高，运行稳定，但设备费用较高。等离子体技术降解有机废气，设备简单，管理方便，但易产生二次污染，对目标污染物降解不彻底的弊端。
旋流板反应器是当前应为非常广泛的脱硫、除尘、除臭设备，可根据目标污染物的不同更换循环液。该设备工作过程中，待处理烟气/废气与循环吸收液在塔内作相对运动，并在旋流塔板上形成较大表面积的水膜，从而大大强化了传质吸收效率。是脱硫、除尘、除臭等烟气/废气的重要选择之一，亦特别适合处理水溶性或亲水性强的含尘废气，例如喷漆废气预处理废气、污泥厌氧消化废气、压铸废气、锅炉、电厂烟气脱硫、除尘、除臭等。旋流板反应器具有设备阻力小，净化效率高，运行稳定，应用范围广等优点。
公开号为CN 102363091A的发明专利公开了一种船用尾排气处理系统的海水脱硫装置，包括设有烟气进口的预喷淋室，预喷淋室与脱硫塔连接，脱硫塔上设置海水进口，脱硫塔呈使烟气与海水逆向接触的形式，脱硫塔采用喷淋塔或填料塔。该发明结构合理，气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间；气液之间扰动剧烈，吸收阻力小，吸收效率高；操作稳定并有合适的弹性；气流通过时的压降小；结构简单、制造维修方便，造价低廉。但是其技术方案结构简单，技术方案公开内容有限，对于解决烟气/废气的脱硫、除尘、除臭等功能效果不明显。
公开号为CN102210992A的中国发明专利公开了一种旋流混合器，至少包括装盛液体的反应容器，在容器上设置有进气口，在进气口的上方设有内壳体，内壳体与容器内壁或内壳体与内壳体之间形成气相旋流通道，在内壳体的上方设置有外壳体，外壳体的中部开有液体进口，外壳体与内壳体之间形成流体旋流通道，气相旋流通道与流体旋流通道的外端部汇合成气液混合流旋流通道，该气液混合流旋流通道位于外壳体与容器内壁或外壳体与外壳体之间。优点是：气相旋流通道与流体旋流通道的端部汇合成气液混合流旋流通道，使气体和液体混合充分，气液接触面积大，空气利用率高，本发明相对于环形射流管结构更加简洁，不易结垢、染菌概率小；气体和液体混合过程中，对生产菌损伤较小；阻力损失低，进口空气压力低，不增加空压机电耗。但存在明显的缺点：所述气相旋流通道和气液混合流旋流通道是由叶片间隔焊接在一圆盘壳体上而形成，即旋流板叶片角度固定，极大限制了气-液接触面积和反应期内阻力变化，不能根据生产状况有效调整，精度控制有限，从而造成了对不同流量烟气/废气其设备运行缺乏弹性、旋流板利用效率低、反应期内阻力难以调节，污染物降解效率不高等问题。
综上所述，在旋流板反应器运行过程中，旋流板的叶片角度是影响污染物处理效率和系统正常运行的关键因素，目前的旋流板反应系统，旋流板叶片角度固定，极大限制了气-液接触面积和反应期内阻力变化，不能根据生产状况有效调整，精度控制有限，从而造成了对不同流量烟气/废气其设备运行缺乏弹性、旋流板利用效率低、反应期内阻力难以调节，污染物降解效率不高等问题。因此，开发和设计一种在高效降解含尘、含硫、含臭等烟气/废气的前提下烟气/废气流量适用范围广、反应精度高、运行成本低、自动化程度高的旋流板反应系统具有重要现实意义。
发明内容
为克服背景技术中现有旋流板反应系统脱硫、除尘、除臭技术中的不足，本发明提供一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，自动精确调节叶片(91)角度，提高旋流板(9)利用效率，从而达到系统过程优化及自动化、提高污染物处理效率的目的。
本发明提供如下技术方案：一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统包括气路控制单元、与气路控制单元连接的反应系统、与反应系统连接的液体循环系统、尾气监测系统及工艺参数监控辅助系统，共同构成自动化叶片调节系统。
所述各单元间的连接方式为：气路控制单元的罗茨风机(3)与管壳换热器(4)分别与反应系统的进气管接口(17)与尾气管接口(18)相接；反应系统的循环液进口管接口(15)、循环液出口管接口(16)分别与液体循环系统的流量计(11)与循环吸收液储柜(7)相连；尾气监测系统的多组分气体在线分析仪(6)与气路控制单元的管壳换热器(4)相接。
所述气路控制单元包括由三通电磁阀(1)，以及与三通电磁阀(1)连接的质量流量计(2)，用于精确控制进入反应塔的待处理烟/废气流量，三通电磁阀(1)一端连接应急旁路(14)，防止气体流量瞬时变化、腐蚀性气体混入等因素对后端设备影响；质量流量计(2)与管壳换热器(4)相连，可提高进入塔内待处理烟/废气温度，与尾气进行热交换；与管壳换热器(4)相连的罗茨风机(3)另一端连接反应系统进气管接口(17)，传输进入反应系统的烟/废气，罗茨风机(3)的调节受辅助系统的PLC(Programmable Logic Controller)(22)控制。
所述反应系统包括反应塔(5)内部设有若干层旋流板(9)，与旋流板(9)相连的压力传感器(20)通过工艺参数监控辅助系统的PLC(22)控制，反应塔上侧、底部分别与循环液进口管接口(15)、循环液出口管接口(16)相接；反应塔下侧、顶部分别与进气管接口(17)、尾气管接口(18)相接。
所述液体循环系统，包括循环吸收液储柜(7)，与循环吸收液储柜(7)相连的热管转换器(8)，用于控制吸收液温度；液体循环泵(13)与热管转换器(8)相连，为反应塔(5)输送吸收液；流量计(11)与液体循环泵(13)相连，用以控制进入反应塔(5)的吸收液量；循环吸收液储柜(7)由两个相连的箱体(两级吸收液制备及再生)组成，顶部连接加药泵(10)，用于配制或补充处理不同污染物所适用的吸收剂；底部与废水处理柜(12)相接，用于处理待外排的废弃吸收液；废水处理柜(12)底部接有污泥、废渣出口，可定期处理。
所述气路控制单元的质量流量计(2)和管壳换热器(4)均与尾气检测系统的气体在线分析仪(6)连接，可通过切换操作，实时分析由质量流量计(2)控制的含硫、含尘、含臭等烟/废气浓度和尾气管接口(18)排放的尾气中污染物浓度，并将数据传送至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，由PLC(22)代入其内部已设定数学模型，其结果与理想工艺参数对比，进而微调旋流板(9)角度；气体在线分析仪(6)接尾气排空管(19)，排出尾气。
所述工艺参数监控辅助系统包括PLC(22)系统和PC端(21)，三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、罗茨风机(3)、气体在线分析仪(6)、旋流板(9)、液体循环泵(13)、压力传感器(20)均通过数据线路与PLC(22)模块相连，其运行受PLC(22)控制与调控，实时记录相关数据并可于PC端(21)显示。
所述旋流板(9)包括联动机(92)、支撑杆(93)、反应塔外壁(94)、减速电机(95)、控制盒(96)以及若干叶片(91)；所述叶片(91)其中心轴杆一端与联动机(92)相连，另一端穿过反应塔外壁(94)与减速电机(95)相连；叶片(91)的转动受联动机(92)和减速电机(95)共同控制；所述减速电机(95)与控制盒(96)置于反应塔外壁(94)；联动机(92)与减速电机(95)均受控制盒(96)控制；联动机(92)由支撑杆(93)固定。
所述叶片(91)形状为类三角形，其中心线横穿轴杆，轴杆一端与联动机(92)相连，另一端穿过反应塔外壁(94)与减速电机(95)相连；叶片(91)的转动受联动机(92)和减速电机(95)共同控制，可转动调节角度范围为20-32°，叶片总数量可布置24-36片，叶片间的间隙面积与反应塔(5)内截面积之比为20-40％。
作为优选方案：所述压力传感器(20)可接收各旋流板(9)压力数据并反馈至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，并将PLC(22)输出信号转换为电信号，进而调节叶片(91)角度。所述压力传感器通常由压敏元器件和信号处理单元组成。
作为优选方案：工艺参数监控辅助系统的PLC(22)可将气体在线分析仪(6)检测得到的数据和压力传感器(20)得到的各旋流板(9)压力数据综合处理后，通过PLC(22)发送角度调节电信号传递给控制盒(96)，由控制盒(96)带动联动机(92)和减速电机(95)对叶片(91)执行角度调节，或PLC(22)发送指令至质量流量计(2)、罗茨风机(3)或液体循环泵(13)调节液气比等参数。
作为优选方案：所述压力传感器(20)当接收的各旋流板(9)压力数据为0-500Pa时，调节旋流板叶片(91)角度为23°；500-1000Pa时，调节叶片角度为25°；1000-1500Pa时，调节叶片角度为27°；1500-2000Pa时，调节叶片角度为29°；在2000-2500Pa时，调叶片角度为31°，在操作中根据实际工况略有微调。
作为优选方案：所述自动化叶片(91)调节系统可根据反应系统烟/废气流量和浓度适时调整叶片(91)角度，以优化液气比和传质速率等参数，并可提升叶片(91)传质效率，进而提高污染物处理效率，实现系统自动化。
作为优选方案：所述三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、罗茨风机(3)、旋流板(9)、液体循环泵(13)、气体在线分析仪(6)均通过数据线路与工艺参数监控辅助系统的PLC(22)相连，实时记录相关数据并可于PC端(21)显示。
作为优选方案：所述烟/废气中SO2浓度不超过8000mg/m3，颗粒物浓度不超过150mg/m3，臭气(TVOCs)浓度不超过120mg/m3；所述反应系统中压降不超过3000Pa；烟/废气处理最大风量90000m3/h；反应温度条件不大于150℃。
作为优选方案：所述叶片为不锈钢或其他防腐材质。
本发明还提供一种可自动调节叶片的旋流板塔反应系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤a.根据旋流板反应系统特征，通过加药泵(10)添加不同污染物所适用的吸收剂，生成不同类型的循环吸收液，处理不同类型烟/废气；
步骤b.打开质量流量计(2)，精确控制气源流量大小；接入气源，待处理烟/废气通过三通电磁阀(1)进入质量流量计(2)；根据质量流量计(2)数据通过PLC(22)自动调节、控制进入反应塔(5)的烟/废气量。
步骤c.不同类型的吸收液在循环吸收液储柜(7)内实现两级再生，并通过加药泵(10)补充相应的吸收剂，吸收液在循环吸收液储柜(7)内的高度不低于2/3；
步骤d.反应系统运行过程中，吸收液由反应塔(5)上侧进，底部出，待处理烟/废气从反应塔(5)下侧进，顶部出；气流与吸收液在塔内作逆流运动，并在旋流板(9)表面形成大表面积水膜，从而提高传质效率，叶片(91)角度可以改善反应塔(5)阻力，提高污染物降解效率；
步骤e.压力传感器(20)可接收各旋流板(9)压力数据并反馈至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，并将PLC(22)输出信号转换为电信号，进而调节叶片(91)角度。自动化叶片(91)调节系统可根据反应系统烟/废气流量和浓度适时调整叶片(91)角度，以优化液气比和传质速率等参数，提升叶片(91)传质效率。压力传感器(20)当接收的各旋流板(9)压力数据为0-500Pa时，调节旋流板叶片(91)角度为23°；500-1000Pa时，调节叶片角度为25°；1000-1500Pa时，调节叶片角度为27°；1500-2000Pa时，调节叶片角度为29°；在2000-2500Pa时，调叶片角度为31°，在操作中根据实际工况略有微调。
步骤f.烟/废气经过反应系统后，通过检测反应塔(5)阻力、尾气浓度，自动设置需要调节的角度范围并执行调节。其具体实现方式为：PLC(22)将气体在线分析仪(6)检测得到的数据和压力传感器(20)得到的各旋流板(9)压力数据综合处理后，发送角度调节电信号传递给控制盒(96)，由控制盒(96)带动联动机(92)和减速电机(95)对叶片(91)执行角度调节操作，或发送指令至质量流量计(2)、罗茨风机(3)或液体循环泵(13)调节液气比等参数；
步骤g.罗茨风机(3)传输进入反应系统的烟/废气流量并反馈至PLC(22)，防止流量突变对反应系统设备产生影响，并记录相关数据于PC端(21)显示；液体循环泵(13)传输进入反应系统的循环液流量并反馈至PLC(22)，记录相关数据显示于PC端(21)；当PLC(22)收集到气体在线分析仪(6)监测尾气中污染物浓度过高时，则反馈控制盒(96)改变旋流板(9)内叶片(91)角度或调节罗茨风机(3)或液体循环泵(13)流量，记录相关数据显示于PC端(21)。
作为优选方案：旋流板反应系统其烟/废气中SO2浓度不超过8000mg/m3，颗粒物浓度不超过150mg/m3，臭气(TVOCs)浓度不超过120mg/m3；所述反应系统中压降不超过3000Pa；烟/废气处理最大风量90000m3/h；反应温度条件不大于150℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明系统是由气路控制单元、反应系统、液体循环系统、尾气监测系统及用于工艺参数监控的辅助系统五部分组成。集气体流量精确控制、自动化调节旋流板叶片角度、废气反应均匀分布于一体，具有扩大旋流板反应器适宜的烟/废气流量范围、控制精度高、安全性能优良、自动化程度高等明显优势。解决了传统旋流板反应系统因旋流板叶片角度固定，无法灵活处理不同烟/废气量及控制精度有限等问题。总体来讲，本发明所提供的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统利用叶片调节系统核心装置之一PLC(22)根据实时数据反馈动态调整旋流板(9)上叶片(91)角度，有效地提高污染物处理精度和效率，降低运行成本和系统能耗，实现了系统的自动化，烟/废气和污染物处理能力明显提升。
附图说明
图1为本发明的系统工艺流程示意图；
图2为本发明中的旋流板(9)及叶片(91)立体示意图；
附图标注为：三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、罗茨风机(3)、管壳换热器(4)、反应塔(5)、气体在线分析仪(6)、循环吸收液储柜(7)、热管换热器(8)、旋流板(9)、叶片(91)、联动机(92)、支撑杆(93)、反应塔外壁(94)、减速电机(95)、控制盒(96)、加药泵(10)、流量计(11)、废水处理柜(12)、液体循环泵(13)、应急旁路(14)、循环液进口管接口(15)、循环液出口管接口(16)、进气管接口(17)、尾气管接口(18)、尾气排空管(19)、压力传感器(20)、PC端(21)、PLC(22)。
下面结合附图及具体实施例，对本发明做进一步说明：整个系统的单元结构和连接需要再叙述一遍，结合附图1、图2。
本发明提供一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，包括气路控制单元、与气路控制单元连接的反应系统、与反应系统连接的液体循环系统、尾气监测系统及用于工艺参数监控的辅助装置，共同构成自动化叶片调节系统。
所述气路控制单元包括由三通电磁阀(1)以及与三通电磁阀(1)连接的质量流量计(2)，三通电磁阀(1)一端连接应急旁路(14)；质量流量计(2)与管壳换热器(4)相连；与管壳换热器(4)相连的罗茨风机(3)另一端连接反应系统进气管接口(17)，罗茨风机(3)的调节受辅助系统的PLC(22)控制。
所述反应系统包括反应塔(5)内部设有若干层旋流板(9)，与旋流板(9)相连的压力传感器(20)通过工艺参数监控辅助系统的PLC(22)控制，反应塔上侧、底部分别与循环液进口管接口(15)、循环液出口管接口(16)相接；反应塔下侧、顶部分别与进气管接口(17)、尾气管接口(18)相接。
所述液体循环系统包括循环吸收液储柜(7)，与循环吸收液储柜(7)相连的热管转换器(8)；液体循环泵(13)与热管转换器(8)相连；流量计(11)与液体循环泵(13)相连；循环吸收液储柜(7)由两个相连的箱体组成，顶部连接加药泵(10)，底部与废水处理柜(12)相接；废水处理柜(12)底部接有污泥、废渣出口，定期处理污泥、废渣。
所述气路控制单元的质量流量计(2)和管壳换热器(4)均与尾气检测系统的气体在线分析仪(6)连接，气体在线分析仪(6)会将数据传送至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，由PLC(22)向控制盒(96)发送电信号，进而微调旋流板(9)上叶片(91)角度；气体在线分析仪(6)接尾气排空管(19)。
所述工艺参数监控辅助系统包括PLC(22)系统和PC(21)显示终端，三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、罗茨风机(3)、气体在线分析仪(6)、旋流板(9)、液体循环泵(13)、压力传感器(20)均通过数据线路与PLC(22)模块相连，其运行受PLC(22)控制与调控，实时记录相关数据并可于PC端(21)显示。
所述旋流板(9)包括联动机(92)、支撑杆(93)、反应塔外壁(94)、减速电机(95)、控制盒(96)以及若干叶片(91)；所述叶片(91)其中心轴杆一端与联动机(92)相连，另一端穿过反应塔外壁(94)与减速电机(95)相连；叶片(91)的转动受联动机(92)和减速电机(95)共同控制；所述减速电机(95)与控制盒(96)置于反应塔外壁(94)；联动机(92)与减速电机(95)均受控制盒(96)控制；联动机(92)由支撑杆(93)固定。
所述叶片(91)形状为类三角形，其中心线横穿轴杆，轴杆一端与联动机(92)相连，另一端穿过反应塔外壁(94)与减速电机(95)相连；叶片(91)的转动受联动机(92)和减速电机(95)共同控制。
所述压力传感器(20)可接收各旋流板(9)压力数据并反馈至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，并将PLC(22)输出信号转换为电信号，进而调节叶片(91)角度。所述压力传感器内部通常由压敏元器件和信号处理单元组成。
待评价旋流板反应系统中的主要反应为(以脱硫反应为例)：
Na2SO3+SO2→NaSO3+CO2
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3
SO2+2NH3·H2O→(NH4)2SO3
所述反应塔中进口SO2浓度不超过8000mg/m3；
颗粒物浓度不超过150mg/m3；
臭气(TVOCs)浓度不超过120mg/m3；
所述反应系统中压降不超过3000Pa；
烟/废气处理最大风量90000m3/h；
反应温度调节为不大于150℃。
具体实施方式
本发明提供一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其设计制造方法包括以下步骤：
旋流板反应系统包括气路控制单元、与气路控制单元连接的反应系统、与反应系统连接的液体循环系统、尾气监测系统及用于工艺参数监控的辅助装置，共同构成自动化叶片调节系统。
气路控制单元包括由三通电磁阀(1)以及与三通电磁阀(1)连接的质量流量计(2)，三通电磁阀(1)一端连接应急旁路(14)；质量流量计(2)与管壳换热器(4)相连；与管壳换热器(4)相连的罗茨风机(3)另一端连接反应系统进气管接口(17)，罗茨风机(3)的调节受辅助系统的PLC(22)控制。罗茨风机(3)最大风速为50000m3/h(可配置2-3台)。管壳换热器(4)为列管式气-液换热器，换热面积73.1m2，传热系数7000-7500W/m2·℃。
反应系统包括反应塔(5)内部设有若干层旋流板(9)，与旋流板(9)相连的压力传感器(20)通过工艺参数监控辅助系统的PLC(22)控制，反应塔上侧、底部分别与循环液进口管接口(15)、循环液出口管接口(16)相接；反应塔下侧、顶部分别与进气管接口(17)、尾气管接口(18)相接。反应塔(5)高8-12m，塔径2-4m，反应塔壁厚8mm，旋流板间隔0.8m。反应塔进出口及吸收液进出口管径均为150mm。
液体循环系统包括循环吸收液储柜(7)，与循环吸收液储柜(7)相连的热管转换器(8)；液体循环泵(13)与热管转换器(8)相连；流量计(11)与液体循环泵(13)相连；循环吸收液储柜(7)由两个相连的箱体(两级循环液再生)组成，顶部连接加药泵(10)；底部与废水处理柜(12)相接；废水处理柜(12)底部接有污泥、废渣出口，定期清理。循环吸收液储柜(7)由两个相连的箱体体积分别为4.7m3和4.1m3，加药泵(10)最大流速0.1-0.4m/s(配置2台，一用一备)。液体循环泵(13)最大流速0.8-1.6m/s(可配置2-3台)。热管转换器(8)换热面积29.6m2，热管RBB-112支，￠25*2.5*￠50，L＝980mm。
尾气监测系统，气路控制单元的质量流量计(2)和管壳换热器(4)均与尾气检测系统气体在线分析仪(6)连接，可切换操作，并数据传送至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，由PLC(22)代入其内部已设定数学模型，其结果与理想工艺参数对比，进而微调旋流板(9)角度；气体在线分析仪(6)接尾气排空管(19)，排出尾气。
工艺参数监控辅助系统包括PLC(22)系统和PC(21)显示终端，三通电磁阀(1)、罗茨风机(3)、气体在线分析仪(6)、旋流板(9)、液体循环泵(13)、压力传感器(20)均通过数据线路与PLC(22)模块相连，其运行受PLC(22)控制与调控，实时记录相关数据并可于PC端(21)显示。PLC(22)内存至少8M，单个CPU I/O处理能力不低于300个AI/AO点和800个DI/DO，至少存储48h数据；PC(21)CPU主频≥3.2GHz，内存≥2GB，硬盘≥256GB，显示卡≥1G独显。
旋流板(9)包括联动机(92)、支撑杆(93)、反应塔外壁(94)、减速电机(95)、控制盒(96)以及若干叶片(91)；所述叶片(91)其中心轴杆一端与联动机(92)相连，另一端穿过反应塔外壁(94)与减速电机(95)相连；叶片(91)的转动受联动机(92)和减速电机(95)共同控制；所述减速电机(95)与控制盒(96)置于反应塔外壁(94)；联动机(92)与减速电机(95)均受控制盒(96)控制；联动机(92)由支撑杆(93)固定。
叶片(91)形状为类三角形，长度为2.1m，最大宽度30mm。其中心线横穿轴杆，轴杆一端与联动机(92)相连，另一端穿过反应塔外壁(94)与减速电机(95)相连；叶片(91)的转动受联动机(92)和减速电机(95)共同控制，可转动调节角度范围为20-32°，叶片总数量可布置24-36片，叶片间的间隙面积与反应塔(5)内截面积之比为20-40％。叶片(91)及反应塔外壁(94)为316L不锈钢或其他防腐材质。
压力传感器(20)可接收各旋流板(9)压力数据并反馈至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，并将PLC(22)输出信号转换为电信号，进而调节叶片(91)角度。所述压力传感器通常由压敏元器件和信号处理单元组成。
自动化叶片(91)调节系统可根据反应系统烟/废气流量和浓度适时调整叶片(91)角度，以优化液气比和传质速率等参数，并可提升叶片(91)传质效率，进而提高污染物处理效率，实现系统自动化。
三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、罗茨风机(3)、旋流板(9)、液体循环泵(13)、气体在线分析仪(6)均通过数据线路与工艺参数监控辅助系统的PLC(22)相连，实时记录相关数据并可于PC端(21)显示。
基于可自动调节叶片角度的旋流板反应系统安装调试：
(a)向反应塔(5)内高度方向等距离安装三套旋流板(9)；
(b)将旋流板反应系统与气源管路相连；
(c)启动PLC及数据线路，检查与之相连的各设备状态并调试信号响应情况；
(d)密封性试验，在较宽操作参数范围内检查系统漏气情况；
(e)启动自动叶片(91)调节系统；
(f)调试旋流板反应系统内相关参数变化，使其达到最优工作条件。
动态尾气净化处理：
实施例1
将一定量CaCO3溶于循环吸收液储柜0.9m3水中配制成3mmol/L的吸收液，调节吸收液的pH值为8.3。启动液体循环泵，在反应塔为常温条件下，将平均温度250℃含有3500mg/Nm3SO2的模拟烟气20000Nm3/h通入反应塔内，模拟烟气与吸收液的体积流量之比为3，运行12h，检测排出已净化的尾气，结果为：SO2的去除效率为92.8％，此时叶片角度基本被控制在26.3°；反应塔内平均阻力1350Pa。
实施例2
将一定量硅油加入储液槽0.9m3水中配制成吸收液，调节吸收液pH值为7.0。启动液体循环泵，在反应器常温条件下，将含有浓度600mg/Nm3、90mg/Nm3一氯苯和甲硫醚的模拟废气8000Nm3/h通入本反应塔内，模拟有机废气与吸收液体积流量比为5，运行12h，检测排放已净化的尾气，结果为：一氯苯和甲硫醚苯的去除效率分别为81.9％、90.4％，此时叶片角度基本被控制在24.9°；反应塔内平均阻力930Pa。
实施例3
反应器为常温条件下，将分别含有110mg·Nm-3和50mg·Nm-3颗粒物和乙硫醇混合模拟废气3000Nm3/h通入反应塔内，运行8h，检测已净化的尾气，结果为：颗粒物和乙硫醇去除效率分别为95.4％和91.7％，此时叶片角度基本被控制在24.1°；反应塔内平均阻力650Pa。
本发明系统是由气路控制单元、反应系统、液体循环系统、尾气监测系统及用于工艺参数监控的辅助系统五部分组成。集气体流量精确控制、自动化调节旋流板叶片角度、废气反应均匀分布于一体，具有扩大旋流板反应器适宜的烟/废气流量范围、控制精度高、安全性能优良、自动化程度高等明显优势。解决了传统旋流板反应系统因旋流板叶片角度固定，无法灵活处理不同烟/废气量及控制精度有限等问题。总体来讲，本发明所提供的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统利用叶片调节系统核心装置之一PLC(22)根据实时数据反馈动态调整旋流板(9)上叶片(91)角度，可有效提高污染物处理精度和效率，降低运行成本和系统能耗，实现了系统的自动化，烟/废气和污染物处理能力明显提升。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，包括气路控制单元、与气路控制单元连接的反应系统、与反应系统连接的液体循环系统、尾气监测系统及工艺参数监控辅助系统；
所述各单元间的连接方式为：气路控制单元的罗茨风机(3)、管壳换热器(4)分别与反应系统的进气管接口(17)、尾气管接口(18)相接；反应系统的循环液进口管接口(15)、循环液出口管接口(16)分别与液体循环系统的流量计(11)、循环吸收液储柜(7)相连；尾气监测系统的气体在线分析仪(6)与气路控制单元的管壳换热器(4)相接。
2.根据权利要求1所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，所述气路控制单元包括三通电磁阀(1)，与三通电磁阀(1)连接的质量流量计(2)，用于精确控制进入反应塔的待处理烟气/废气流量；三通电磁阀(1)一端接应急旁路(14)，防止气体流量瞬时变化、腐蚀性气体混入因素对后端设备影响；质量流量计(2)与管壳换热器(4)相连，能够提高进入塔内待处理烟气/废气温度，与尾气进行热交换；与管壳换热器(4)相连的罗茨风机(3)另一端连接反应系统进气管接口(17)，传输进入反应系统的烟气/废气，罗茨风机(3)的调节受辅助系统的PLC(22)控制。
3.根据权利要求1所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，所述反应系统包括反应塔(5)内部设有若干层旋流板(9)，与旋流板(9)相连的压力传感器(20)通过工艺参数监控辅助系统的PLC(22)控制，反应塔上侧、底部分别与循环液进口管接口(15)、循环液出口管接口(16)相接；反应塔下侧、顶部分别与进气管接口(17)、尾气管接口(18)相接。
4.根据权利要求1所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，液体循环系统包括循环吸收液储柜(7)，与循环吸收液储柜(7)相连的热管转换器(8)，用于控制吸收液温度；液体循环泵(13)与热管转换器(8)相连，为反应塔(5)输送吸收液；流量计(11)与液体循环泵(13)相连，用以控制进入反应塔(5)的吸收液量；循环吸收液储柜(7)由两个相连的箱体(两级吸收液制备及再生)组成，顶部连接加药泵(10)，用于配制或补充处理不同污染物所适用的吸收剂；底部与废水处理柜(12)相接，用于处理待外排的废弃吸收液；废水处理柜(12)底部接有污泥、废渣出口，能够定期处理。
5.根据权利要求1所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，气路控制单元的质量流量计(2)和管壳换热器(4)均与尾气检测系统的气体在线分析仪(6)连接，能够通过切换操作，实时分析由质量流量计(2)控制的待处理含硫、含尘、含臭等烟气/废气浓度和尾气管接口(18)排放的尾气中污染物浓度，并将数据传送至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，由PLC(22)代入其内部已设定数学模型，其结果与理想工艺参数对比，进而微调旋流板(9)上叶片(91)角度；气体在线分析仪(6)接尾气排空管(19)，排出尾气。
6.根据权利要求1所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，工艺参数监控辅助系统包括PLC(22)和PC端(21)，三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、罗茨风机(3)、气体在线分析仪(6)、旋流板(9)、液体循环泵(13)、压力传感器(20)均通过数据线路与PLC(22)相连，其运行受PLC(22)控制与调控，实时记录相关数据并于PC端(21)显示。
7.根据权利要求3所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，旋流板(9)包括联动机(92)、支撑杆(93)、反应塔外壁(94)、减速电机(95)、控制盒(96)以及若干叶片(91)；所述叶片(91)其中心轴杆一端与联动机(92)相连，另一端穿过反应塔外壁(94)与减速电机(95)相连；叶片(91)的转动受联动机(92)和减速电机(95)共同控制；所述减速电机(95)与控制盒(96)置于反应塔外壁(94)；联动机(92)与减速电机(95)均受控制盒(96)控制；联动机(92)由支撑杆(93)固定。
8.根据权利要求7所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，所述叶片(91)形状为类三角形，其中心线横穿轴杆，轴杆一端与联动机(92)相连，另一端穿过反应塔外壁(94)与减速电机(95)相连；叶片(91)的转动受联动机(92)和减速电机(95)共同控制，转动调节角度范围为20-32°，叶片总数量布置为24-36片，叶片间的间隙面积与筒体截面积之比为20-40％。
9.根据权利要求8所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，所述压力传感器(20)接收各旋流板(9)压力数据并反馈至工艺参数监控辅助系统的PLC(22)，由控制盒(96)接收PLC(22)输出信号并转换为电信号，进而调节叶片(91)角度；所述压力传感器通常由压敏元器件和信号处理单元组成。
10.根据权利要求8所述的一种可自动调节叶片角度的旋流板反应系统，其特征在于，工艺参数监控辅助系统的PLC(22)能够将气体在线分析仪(6)检测得到的数据和压力传感器(20)得到的各旋流板(9)压力数据综合处理后，通过PLC(22)发送角度调节电信号传递给控制盒(96)，由控制盒(96)带动联动机(92)和减速电机(95)对叶片(91)执行角度调节，或PLC(22)发送指令至质量流量计(2)、罗茨风机(3)或液体循环泵(13)调节液气比参数。
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