CN110339696A - 工业废气脱硝水力空化反应器及脱硝系统 - Google Patents

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Abstract

一种工业废气脱硝水力空化反应器及脱硝系统，反应器包括进口渐缩段、喉部和出口渐扩段，喉部设置有进气口，喉部内设置有多孔板，进气口靠近进口渐缩段的一侧，多孔板靠近出口渐扩段的一侧；脱硝系统包括上述水力空化反应器，还包括废气进管、处理液槽、鼓泡反应器和气液分离器，低温恒温浴槽、水力空化反应器、鼓泡反应器和气液分离器依次连接，低温恒温浴槽与水力空化反应器的连接管道上设置有进液阀和泵，鼓泡反应器的排液口通过排液阀与低温恒温浴槽连接，废气进管通过质量流量计和进气阀与水力空化反应器连接。本发明将多孔孔板安装在文丘里管的喉部，通过增强空化射流能量产生强烈的空化效应，对工业废气脱硝处理效果好、无二次污染。

Description

工业废气脱硝水力空化反应器及脱硝系统
技术领域
本发明涉及一种用于工业废气中脱硝的处理装置，属于废气处理技术领域。
背景技术
化石燃料作为电力生产的重要能源之一，生产过程中产生的废气大多含有对自然环境和人类健康有极大危害的物质，废气当中包含的无机化合物大部分是由氧化物的模式存在，即NOX和SOX，做好脱硫脱硝工作，在电力生产过程中的重要性不容忽视。解决石油化工废气处理问题，也是目前石油化工企业面临的重点问题。
目前脱硫脱硝技术可以分为干法和湿法两类，随着科学技术的发展，脱硫脱硝技术的研究方向大多转向湿式法。湿法脱硫脱硝技术排放的废水中含有重金属元素砷和氟、氯以及部分氮和硫的化合物,其造成的污染也不容忽视，其次就是氮氧化物的去除率比较低、采用的催化剂成本高的问题。还有脱硝产物再利用效率低,易造成二次污染，并且回收的成本高,经济性比较差。
发明内容
针对现有的废气脱硝技术存在的易造成二次污染、成本高等问题，本发明提供一种可以实现无二次污染、处理效果好、成本低的工业废气脱硝水力空化反应器，以及采用这种空化反应器的脱硝系统。
本发明的工业废气脱硝水力空化反应器，采用以下技术方案：
该反应器，包括进口渐缩段、喉部和出口渐扩段，喉部设置有进气口，喉部内设置有多孔板，进气口靠近进口渐缩段的一侧，多孔板靠近出口渐扩段的一侧。
所述进口渐缩段的长度为100mm，所述出口渐扩段的长度为100mm，所述喉部的直径为20mm，喉部的长度为200mm。
所述喉部与进口渐缩段连接处的入口锥角为18°，所述喉部与出口渐扩段连接处的出口锥角为18°。
所述多孔板的外径与喉部的内径一致，厚度为20mm。
所述多孔板上的通孔呈扩散式分布，由多孔板的中心向外通孔密度减小。所述多孔板上分布的通孔直径为1mm。
利用上述工业废气脱硝系统，包括上述水力空化反应器，还包括废气进管、处理液槽(低温恒温浴槽，用于提供处理液)、鼓泡反应器和气液分离器，低温恒温浴槽、水力空化反应器、鼓泡反应器和气液分离器依次通过管道连接，低温恒温浴槽与水力空化反应器的连接管道上设置有进液阀和泵，鼓泡反应器的排液口通过排液阀与低温恒温浴槽连接，废气进管通过质量流量计和进气阀与水力空化反应器连接。
所述气体分析仪和质量流量计均与数据分析器连接。
所述气液分离器的排气口连接气体分析仪，气体分析仪与数据分析器连接。
所述质量流量计均与数据分析器连接。
本发明将多孔孔板安装在文丘里管的喉部，在同时流经文丘里管和多孔孔板时由于两者的协同作用，通过增强空化射流能量，产生强烈的空化效应，增加了空化处理次数，提高了空化处理的实际效果。在吸入气体的同时引起液体空化，通过高速液体对气体的剪切作用产生大量气体充气泡，对工业废气处理效果好、成本低，无二次污染。具体具有以下特点：
1.使用文丘里管和孔板结合式水力空化反应器在流体气体入口处产生真空，而不会引起废气排除设备的背压增加。
2.使用文丘里管和孔板结合式水力空化反应器对废气中的杂质不敏感，因此不容易引起脏物堵塞，具有优于传统洗涤器的明显优势。
3.使用文丘里管和孔板结合式水力空化反应器可以产生大量的气体填充气泡。气体填充气泡极大地扩大了气液接触面积并提高了化学反应速率。在同一个时间，氧化剂分子和水分子被用于气体填充气泡内部与NO分子的相互作用。
4.在同时流经文丘里管和多孔孔板时由于两者的协同作用，通过增强空化射流能量，产生强烈的空化效应，增加了空化处理次数，提高了空化处理的实际效果。
5.使用文丘里管和孔板结合式水力空化反应器，气体填充气泡在生产后被压缩并变小。较小的空间增加了分子的碰撞机会，进一步加强了脱硝效果。
6.性能稳定、可靠性高和便于操作。
7.操作简单，维修方便，安全可靠，避免了频繁的清洗，无环境污染。
8.利用文丘里管结合孔板式的水力空化反应器进行脱硝，不存在温室气体排放的问题，气体填充气泡在生产后被压缩并变小，较小的空间增加了分子的碰撞机会，扩大了气液接触面积并提高了化学反应速率，进一步加强了脱硝效果。
9.可以实现无二次污染的脱硝处理。
附图说明
图1为本发明工业废气脱硝水力空化反应器的结构示意图。
图2为本发明中多孔孔板的结构示意图。
图3为本发明中工业废气脱硝系统的结构原理示意图。
图中：1.进口渐缩段，2.喉部，3.进气口，4.多孔板，5.出口渐扩段，6.管路，7.进液阀，8.排液阀，9.低温恒温浴槽，10.泵，11.水力空化反应器，12.鼓泡反应器，13.气液分离器，14.废气管，15.质量流量计，16.数据分析器，17.气体分析仪，18.质量流量控制器，19.进气阀。
具体实施方式
本发明的工业废气脱硝水力空化反应器，如图1所示，包括进口渐缩段1、喉部2和出口渐扩段5，喉部2上设置有用于吸进废气的进气口3，喉部2内设置有多孔板4。进气口3靠近进口渐缩段1的一侧，多孔板4靠近出口渐扩段5的一侧。进口渐缩段1的长度为100mm，出口渐扩段5的长度为100mm，喉部2的内径为20mm，喉部2的长度为200mm。喉部2与进口渐缩段1连接处的入口锥角为18°。喉部2与出口渐扩段5连接处的出口锥角为18°。
整个水力空化反应器连接在废气处理管路6中，管路6的内径为50mm。
如图2所示，多孔板4的外径与喉部2的内径一致，厚度为20mm，其上分布有轴向通孔，通孔直径为1mm。多孔板4上的通孔呈扩散式分布，由多孔板4的中心向外通孔密度减小。
对水力空化反应器各部分及多孔板中具体参数的限定是在大量试验的基础上达到较佳脱硝效果得出的。
采用上述水力空化反应器的工业废气脱硝系统，如图3所示，除了水力空化反应器11以外，还包括废气进管14、低温恒温浴槽9(用于提供液体)、鼓泡反应器12和气液分离器13。低温恒温浴槽9、水力空化反应器11、鼓泡反应器12和气液分离器13依次通过管道连接，气液分离器13的排气口与气体分析仪17连接。低温恒温浴槽9与水力空化反应器11的连接管道上设置有进液阀7和泵10。鼓泡反应器12的排液口通过排液阀8与低温恒温浴槽9连接。废气进管14通过质量流量计15和进气阀19与水力空化反应器11连接。质量流量计15与其配套的质量流量控制器18连接，质量流量控制器18和气体分析仪17均与数据分析器16连接。质量流量控制器18控制质量流量计15的开启大小，以控制质量流量。
打开进液阀7和进气阀19，启动泵10，将低温恒温浴槽9内的液体泵入水力空化反应器11，通过水力空化反应器11的高速动力流产生低吸入压力并抽出废气。由废气管14进入的废气在水力空化反应器11内与液体混合，形成气体填充气泡，废气流速由质量流量计15控制。气体充气气泡和动力液体(来自低温恒温浴槽9)一起通过水力空化反应器11并到达鼓泡反应器12，鼓泡反应器12中的液位由排液阀8控制。在鼓泡反应器12中分离的处理过的气体混合物再通过气液分离器13，气液分离器13分离的气体进入气体分析仪17进行气体分析，将分析结果输送至数据分析器16，数据分析器16根据分析结果控制质量流量控制器18，质量流量控制器18控制质量流量计15，以控制进入水力空化反应器11中废气的质量流量。通过对水力空化反应器11两端进液和出液压力的控制以及废气吸入量的控制，达到最佳的处理效果。鼓泡反应器12分离出的液体通过排液阀8返回低温恒温浴槽9。
水力空化反应器11在吸入气体的同时引起液体空化，通过高速液体对气体的剪切作用产生大量气体充气泡。空化会在空腔中产生60000bar高压和2000-6000K高温热点，具有高达109K/s的快速加热速率。空腔中的极端化学反应条件对加速化学反应有很大帮助。在水力空化过程中产生的羟基自由基是强氧化物质，也促进NO的氧化。

Claims (9)

1.一种工业废气脱硝水力空化反应器，其特征是：包括进口渐缩段、喉部和出口渐扩段，喉部设置有进气口，喉部内设置有多孔板，进气口靠近进口渐缩段的一侧，多孔板靠近出口渐扩段的一侧。
2.根据权利要求1所述的工业废气脱硝水力空化反应器，其特征是：所述进口渐缩段的长度为100mm，所述出口渐扩段的长度为100mm，所述喉部的直径为20mm，喉部的长度为200mm。
3.根据权利要求1所述的工业废气脱硝水力空化反应器，其特征是：所述喉部与进口渐缩段连接处的入口锥角为18°，所述喉部与出口渐扩段连接处的出口锥角为18°。
4.根据权利要求1所述的工业废气脱硝水力空化反应器，其特征是：所述多孔板的外径与喉部的内径一致，厚度为20mm。
5.根据权利要求1所述的工业废气脱硝水力空化反应器，其特征是：所述多孔板上的通孔呈扩散式分布，由多孔板的中心向外通孔密度减小。
6.根据权利要求1或5所述的工业废气脱硝水力空化反应器，其特征是：所述多孔板上分布的通孔直径为1mm。
7.一种工业废气脱硝系统，其特征是：包括权利要求1-5任一项所述的工业废气脱硝水力空化反应器，还包括废气进管、处理液槽、鼓泡反应器和气液分离器，低温恒温浴槽、水力空化反应器、鼓泡反应器和气液分离器依次通过管道连接，低温恒温浴槽与水力空化反应器的连接管道上设置有进液阀和泵，鼓泡反应器的排液口通过排液阀与低温恒温浴槽连接，废气进管通过质量流量计和进气阀与水力空化反应器连接。
8.根据权利要求7所述的工业废气脱硝系统，其特征是：所述气液分离器的排气口连接气体分析仪，所述气体分析仪与数据分析器连接。
9.根据权利要求7所述的工业废气脱硝系统，其特征是：所述质量流量计与数据分析器连接。
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