CN110975516B - 一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置及其方法 - Google Patents

一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置及其方法，属于工业烟气过滤领域，主要由料仓系统、吸附剂喷射系统、布袋除尘器组成。脱除VOCs方法主要包括以下步骤：吸附剂存储在料仓系统内，通过可调频的螺杆加料器向上移动，被与空压机相连的文丘里管产生的负压吸入喷射系统，而后经由含有多个开孔的偏心异径管喷射进入烟气管道，从而使烟道内吸附剂分布更加均匀；混有吸附剂的烟气进入布袋除尘器后，会在除尘器的过滤布袋上形成吸附剂滤层，确保烟气中的VOCs先经过吸附剂滤层吸附而后排出，根据VOCs的脱除效果调整脉冲喷吹时间，使吸附剂滤层可以及时更新，保证脱除效果。本发明提高了烟气中VOCs的脱除效果，避免了过长的烟气管道容易造成吸附剂在其中的粘附，提高了生产安全。

Description

一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置及其 方法
技术领域
本发明工业烟气过滤领域，特别涉及了一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置及其方法。
背景技术
工业生产过程中会产生大量的工业烟气，其中含有的颗粒物和挥发性有机物（VOCs）是大气污染的重要来源之一。颗粒物已成为我国突出的大气污染现象，其不仅可以导致雾霾现象，更会对人们的身体造成严重的损伤。同时，由于致癌，致畸，致突变的“三致”特性，VOCs的排放控制也越发受到人们的重视。目前，多数的空气污染控制设备（APCD）都通过干式静电除尘器、吸附剂固定床和吸附剂喷射，来分别实现对颗粒物和VOCs的控制，然而干式电除尘对粒径小于1μm的亚微米级颗粒物的捕集效率却一直处于较低的水平，而烟气对吸附剂的夹带也易降低固定床的效率，吸附剂喷射主要通过在吸附剂喷射点后方设置较长的烟气管道，提高吸附剂在管道内的停留时间，从而实现其吸附效果并保证吸附剂与烟气的均匀混合，但同时过长的烟气管道容易造成吸附剂在其中的粘附，威胁生产安全。因此，有必要优化现有技术以增强对颗粒物和VOCs的协同控制。
发明内容
发明目的：本发明提供一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置及其方法，该方法可在现有布袋除尘脱除颗粒物的基础上增加其对VOCs的脱除功能，以减少工业烟气对大气环境的污染。
技术方案：一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置，包括布袋除尘器，所述装置还包括料仓系统、吸附剂喷射系统，吸附剂喷射系统设于料仓系统与布袋除尘器之间；
所述料仓系统包括存放吸附剂的料仓、进行吸附剂上料的螺旋上料装置和用于控制螺旋上料装置的调频器，所述料仓上设有用于添加吸附剂的加料口，所述螺旋上料装置设于料仓内，所述调频器与螺旋上料装置连接；
所述吸附剂喷射系统包括：空压机，喷射进料管、至少一根喷射输送管，所述喷射进料管为文丘里管，所述文丘里管的喉道处设有开口并与料仓连接，所述空压机通过管道与文丘里管的入口连接；所述喷射输送管为一端敞开、另一端闭合的偏心异径管，且敞开端的管径大于其闭合端的管径；所述喷射输送管竖直设于布袋除尘器上的进口烟道内，且敞开端穿过进口烟道的侧壁通过管道与文丘里管的出口连通；所述喷射输送管的一侧管壁与水平面垂直，且该侧管壁上垂直设有若干个喷射口，所述喷射口从上到下依次分布且间距相等，所述喷射口的出气方向与进口烟道内烟气流通的方向一致。
所述喷射输送管8的斜管壁倾斜度为与竖直平面的夹角为3°-12°。
所述料仓3内的吸附剂为粒径为100目~200目之间的粉末状活性炭吸附剂。
所述布袋除尘器13为脉冲喷吹袋式除尘器。
本发明还提供了上述装置脱除VOCs的方法，包括以下步骤：控制可调频的螺旋上料装置将存储在料仓系统的吸附剂向上输送，被与空压机相连的文丘里管产生的负压吸入吸附剂喷射系统，而后经偏心异径管上的喷射口喷射进入进口烟道，从而使进口烟道内吸附剂分布更加均匀；往进口烟道内通入工业烟气，工业烟气与进口烟道中的吸附剂混合后进入布袋除尘器后，吸附剂会在布袋除尘器的过滤布袋上形成吸附剂滤层，使得烟气中的VOCs先经过吸附剂滤层吸附而后排出，通过VOCs脱除效果标定布袋除尘器脉冲喷吹的喷吹间隔时间，当VOCs脱除效果降低时，控制袋式除尘器进行脉冲喷吹，吸附剂滤层会从过滤布袋上脱落后由布袋除尘器下方出口收集，而烟气中混有吸附剂会在布袋除尘器的过滤布袋上形成新的吸附剂滤层，从而使得吸附剂滤层能够及时更新，保证烟气中VOCs的脱除效果。
所述存储在料仓中的吸附剂粒径为100目~200目，工业烟气中喷射的吸附剂浓度为100mg/Nm3~500mg/Nm3。
所述进口烟道中工业烟气温度为90℃~150℃。
有益效果：本发明利用吸附剂喷射系统中的偏心异径管向工业烟气管道中喷射吸附剂，在过滤布袋上形成吸附剂滤层，确保烟气中的VOCs先经过吸附剂滤层吸附脱除后排放，其中喷射用偏心异径管一侧具有均匀分布的喷射口，保证烟气管道内的吸附剂分布均匀，增强烟气中VOCs的脱除效果，避免了过长的烟气管道容易造成吸附剂在其中的粘附，提高了生产安全。
还通过文丘里管道结合可调频螺旋上料来添加吸附剂，有利于提高吸附剂喷射量的可控性，并降低因加料过多而导致的喷射管道的堵塞风险。同时结合布袋除尘上的脉冲喷吹，可根据不同烟气中VOCs的脱除效果调整脉冲喷吹时间，从而确保吸附剂滤层能够及时更新，保证烟气中VOCs的脱除效果。
附图说明
图1是本发明所述的一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置的结构示意图。
其中，1为空压机，2为加料口，3为料仓，4为螺旋上料装置，5为调频器， 6为喷射进料管，7为进口烟道，8为喷射输送管，9为喷射口，10为过滤布袋，11为脉冲喷吹，12为控制箱，13为布袋除尘器，14为出口烟道。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置，包括布袋除尘器13，所述布袋除尘器13可选用脉冲喷吹袋式除尘器（型号无特殊要求）。该类除尘器为箱体结构，主要由桁架、灰斗、中部箱体、上部箱体、喷吹装置（过滤布袋10，脉冲喷吹11）、梯子及平台、进口烟道7、出口烟道14、控制箱12（PLC控制系统）八部分组成。脉冲清灰采用PLC控制系统，时间取值。也可根据用户要实现压差控制。由PLC控制电磁脉冲阀，使用压缩空气清灰。控制方式为在线控制。所述装置还包括料仓系统、吸附剂喷射系统，吸附剂喷射系统设于料仓系统与布袋除尘器之间；
所述料仓系统包括存放吸附剂的料仓3、进行吸附剂上料的螺旋上料装置4和用于控制螺旋上料装置4的调频器5，所述料仓3上设有用于添加吸附剂的加料口2，所述螺旋上料装置4设于料仓3内，所述调频器5与螺旋上料装置4连接；
所述吸附剂喷射系统包括：空压机1，喷射进料管6、至少一根喷射输送管8，所述喷射进料管6为文丘里管，所述文丘里管的喉道处设有开口并与料仓3连接，所述空压机1通过管道与文丘里管的入口连接；所述喷射输送管8为一端敞开、另一端闭合的偏心异径管，且敞开端的管径大于其闭合端的管径；所述喷射输送管8竖直设于布袋除尘器13的进口烟道7内，且敞开端穿过进口烟道7的侧壁通过管道与文丘里管的出口连通；所述喷射输送管8的一侧管壁与水平面垂直，且该侧管壁上垂直设有若干个喷射口9，与水平面垂直的管壁相对的管壁为斜管壁，所述喷射口9从上到下依次分布且间距相等，所述喷射口的出气方向与进口烟道7内烟气流通的方向一致。
本发明中的喷射输送管8的一侧管壁与水平面垂直，其相对的另一侧管壁为斜管壁，该斜管壁的倾斜度与竖直平面的夹角为3°~12°。
本发明中的喷射输送管8的数量可根据具体进口烟道宽度确定，进口烟道中至少设置一个喷射输送管，若进口烟道宽度较大，可以设置多个喷射输送管，每个喷射输送管的间隔优选为1.5 m -2m，多个喷射输送管并排布置于进口烟道内，且各喷射输送管的敞开端通过管道串联后与文丘里管的出口连通。
本发明中的喷射口9的数量可根据具体进口烟道高度确定，每个喷射口间隔优选0.3 m ~0.6m，喷射口均匀分布在布袋除尘入口进口烟道中。
上述装置脱除VOCs方法：吸附剂通过加料口2加入料仓3，通过配置调频器5控制螺杆上料装置4将存储在料仓3中的吸附剂向上输送，被与空压机1相连的文丘里管产生的负压吸入吸附剂喷射系统，而后经偏心异径管上的多个喷射口9喷射进入烟道，从而使烟道内吸附剂分布更加均匀；往进口烟道7内通入工业烟气，工业烟气与进口烟道7中的吸附剂混合后进入布袋除尘器13后，吸附剂会在布袋除尘器的过滤布袋10上形成吸附剂滤层，使得烟气中的VOCs先经过吸附剂滤层吸附而后从出口风管14排出，通过VOCs脱除效果标定布袋除尘器脉冲喷吹11的喷吹间隔时间，当VOCs脱除效果降低时，控制袋式除尘器进行脉冲喷吹，吸附剂滤层会从过滤布袋上脱落后由布袋除尘器下方出口收集，而烟气中混有吸附剂会在布袋除尘器的过滤布袋上形成新的吸附剂滤层，从而使得吸附剂滤层能够及时更新，保证烟气中VOCs的脱除效果。所述的存储在料仓中的吸附剂粒径应在100目~200目之间的粉末状活性炭吸附剂，工业烟气中喷射的吸附剂浓度应在100 mg/Nm3~500 mg/Nm3之间。所述的烟道中工业烟气温度为90℃~150℃。
实施例2
烟气由全自动燃煤锅炉产生，烟气量为1200Nm3/h，烟道内烟气流速为12m/s。锅炉稳定运行后，通过气溶胶发生器在烟气中添加适量的飞灰，以及通过注射泵添加适量的苯、甲苯、对二甲苯和氯苯等有机物，保证测试所需的烟尘及VOCs浓度。温度为100℃的燃煤烟气进入布袋除尘器，采用烟尘采样仪、采样枪与滤筒采集布袋除尘器前后烟气中颗粒物，通过称重分析颗粒物浓度变化，通过便携式甲烷/非甲烷总烃分析仪PF-300在线测试布袋除尘前后烟气管道中VOCs的含量变化。经测试，布袋除尘器进口处烟气中颗粒物质量浓度为3156.5mg/Nm3，VOCs含量为73.4mg/Nm3。在未利用本发明装置及方法之前，烟气直接进入布袋除尘器，出口烟道中颗粒物浓度降低至328.7mg/Nm3，VOCs浓度为71.8mg/Nm3，颗粒物脱出效率为89.6%，VOCs脱除效率为2.2%。之后按照本发明所述，在布袋除尘器前设置料仓系统与吸附剂喷射系统，通过加料口向料仓中添加喷射用粉末活性炭，调整变频器，控制螺杆上料的速度，使吸附剂添加量达到400mg/Nm3，同时开启空压机使文丘里管的进料口吸入螺杆上端的粉末活性炭，并将其输送至偏心异径管，而后通过偏心异径管及喷射口向烟气管道中均匀喷射粉末活性炭，其中活性炭选用粒径为200目的，原料为椰壳的商用活性炭，BET测试其比表面积为1188.2m2/g。喷射后出口烟道中颗粒物浓度为325.9mg/Nm3，VOCs浓度为54.9mg/Nm3，颗粒物脱除效率为89.7%，VOCs脱除效率为25.2%。可以看出，添加粉末状吸附剂后，布袋除尘器后烟气中的颗粒物浓度并不会因此上升，布袋除尘器效率也不会因此发生较大变化，而VOCs的脱除效率达到25.2%，相较于之前提升23%，说明本发明可以有效降低烟气中的VOCs的排放。本发明中的料仓系统通过文丘里管道结合可调频的螺旋上料装置来优化进料量的控制，并降低普通螺杆加料器下料过多时堵塞喷射管道的风险。本发明中的布袋除尘内设置有配置控制箱的脉冲喷吹，可以保证滤饼的定时更换，保证VOCs的吸附效率。本发明中的布袋除尘器脉冲喷吹间隔时间通过VOCs脱除效果标定，可及时更新吸附剂滤层，保证脱除效果。
以上所述，仅为对本发明的技术与特点的阐述，并非对本发明做任何形式上的限制；凡本领域技术人员均可按说明书如图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；本领域技术人员在未作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均在本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置，包括布袋除尘器（13），其特征在于，所述装置还包括料仓系统、吸附剂喷射系统，吸附剂喷射系统设于料仓系统与布袋除尘器之间；
所述料仓系统包括存放吸附剂的料仓（3）、进行吸附剂上料的螺旋上料装置（4）和用于控制螺旋上料装置（4）的调频器（5），所述料仓（3）上设有用于添加吸附剂的加料口（2），所述螺旋上料装置（4）设于料仓（3）内，所述调频器（5）与螺旋上料装置（4）连接；
所述吸附剂喷射系统包括：空压机（1），喷射进料管（6）、至少一根喷射输送管（8），所述喷射进料管（6）为文丘里管，所述文丘里管的喉道处设有开口并与料仓（3）连接，所述空压机（1）通过管道与文丘里管的入口连接；所述喷射输送管（8）为一端敞开、另一端闭合的偏心异径管，且敞开端的管径大于其闭合端的管径；所述喷射输送管（8）竖直设于布袋除尘器（13）上的进口烟道（7）内，且敞开端穿过进口烟道（7）的侧壁通过管道与文丘里管的出口连通；所述喷射输送管（8）的一侧管壁与水平面垂直，且该侧管壁上垂直设有若干个喷射口（9），所述喷射口（9）从上到下依次分布且间距相等，所述喷射口的出气方向与进口烟道（7）内烟气流通的方向一致。
2.根据权利要求1所述的一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置，其特征在于，所述喷射输送管（8）的斜管壁倾斜度为与竖直平面的夹角为3°-12°。
3.根据权利要求1所述的一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置，其特征在于，所述料仓（3）内的吸附剂为粒径为100目~200目之间的粉末状活性炭吸附剂。
4.根据权利要求1所述的一种烟气中吸附剂喷射耦合布袋除尘脱除VOCs的装置，其特征在于，所述布袋除尘器（13）为脉冲喷吹袋式除尘器。
5.根据权利要求1-4任一项所述装置脱除VOCs的方法，其特征在于包括以下步骤：控制可调频的螺旋上料装置将存储在料仓系统的吸附剂向上输送，被与空压机相连的文丘里管产生的负压吸入吸附剂喷射系统，而后经偏心异径管上的喷射口喷射进入进口烟道，从而使进口烟道内吸附剂分布更加均匀；往进口烟道内通入工业烟气，工业烟气与进口烟道中的吸附剂混合后进入布袋除尘器后，吸附剂会在布袋除尘器的过滤布袋上形成吸附剂滤层，使得烟气中的VOCs先经过吸附剂滤层吸附而后排出，通过VOCs脱除效果标定布袋除尘器脉冲喷吹间隔时间，当VOCs脱除效果降低时，控制袋式除尘器进行脉冲喷吹，吸附剂滤层会从过滤布袋上脱落后由布袋除尘器下方出口收集，而烟气中混有吸附剂会在布袋除尘器的过滤布袋上形成新的吸附剂滤层，从而使得吸附剂滤层能够及时更新，保证烟气中VOCs的脱除效果。
6.根据权利要求5所述的脱除VOCs的方法，其特征在于，所述存储在料仓中的吸附剂粒径为100目~200目，工业烟气中喷射的吸附剂浓度为100mg/Nm3~500mg/Nm3。
7.根据权利要求5所述的脱除VOCs的方法，其特征在于，所述烟道中工业烟气温度为90℃~150℃。
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