CN111558287A - 废气处理系统及废气处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种废气处理系统及废气处理工艺,该废气处理系统包括至少两个串联布置供所述废气流经的分系统,且各分系统中串联设置有至少一个气体处理装置,气体处理装置中部分地盛装有处理液,并于气体处理装置中设有处理单元;因处理单元可将废气中的粉尘或若干种气态物质收容于处理液中;位于上游的第一分系统中的处理液对废气中粉尘和易溶性气态物质的捕捉或溶解;位于第一分系统下游的第二分系统中的所述处理液与不易溶的碱性或酸性气态物质的中和反应。本发明所述的废气处理系统,采用多级串联的工艺系统完成对废气中各类有害物质的处理,具有降低污染物排放且回收效率高的优点。

Description

废气处理系统及废气处理工艺
技术领域
本发明涉及废气处理净化技术领域,特别涉及一种废气处理系统;同时,本发明还涉及一种应用该废气处理系统的废气处理工艺。
背景技术
由于钢厂电厂以及垃圾发电厂是产生废气的重要源头,对于燃煤的钢厂及电厂产生的废气,污染物主要包括烟尘、二氧化硫、氮氧化合物、二噁英、二氧化碳等,其中因为煤炭中含有的硫成分比例高达1%—7%,排放的污染物是大气中二氧化硫的主要来源。对于燃烧垃圾发电产生的废气,污染物除了包含烟尘、二氧化硫、氮氧化合物,还包括含有剧毒二噁英等物质。另外,工厂、车间等排放的尾气也是空气污染的一个主要来源,而迫于环境压力,很多工厂都会因为环保的原因被要求限产停产,从而使企业造成很大的损失。
现今电钢厂等大型燃煤锅炉尾气处理的脱硫脱硝工艺由以下缺点:因为污染物处理不达标采用低硫煤,低硫煤和高硫煤每吨成本差距在一百元以上;排放尾气有些要求再次做消白烟处理,运行成本很高;同时维护使用人员多、占地面积大、投资成本高、处理不完全等。
现有技术中的垃圾焚烧尾气处理技术通常采用活性炭粉吸附或干法脱酸工艺,例如采用向烟道内直接喷入活性炭粉或吸收剂的方法,从而达到去除烟气中有害物质的目的。此种尾气处理方法成本高、处理效率低、效果差。二氧化碳是一种温室气体,燃煤或燃烧垃圾发电是二氧化碳污染的主要来源之一,现金技术处理二氧化碳成本太高。因此,急需研发一种成本低、净化效率高且环保性能好的废气处理设备及废气处理工艺,显得十分必要。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种废气处理系统,以延长废气处理系统中的滤材寿命,从而降低气体处理净化的成本。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种废气处理系统,用于处理流经的废气,包括:
至少两个串联布置供所述废气流经的分系统,且各分系统中串联设置有至少一个气体处理装置;
于所述气体处理装置中部分地盛装有处理液,并于所述处理液的液面上方设置有供所述废气穿经、而可构成所述处理液与所述废气充分接触的处理单元;因所述处理单元的过滤拦截或吸附作用,而可将所述废气中的粉尘或若干种气态物质收容于所述处理液中;
位于上游的第一分系统中的所述处理液为溶液,所述溶液构成对所述废气中粉尘和易溶性气态物质的捕捉或溶解;
位于所述第一分系统下游的第二分系统中的所述处理液为酸液或碱液,而形成与所述废气中不易溶的碱性或酸性气态物质的中和反应。
进一步的,所述废气处理系统还包括位于所述第二分系统下游、具有至少一个所述气体处理装置的第三分系统;该所述第三分系统的所述气体处理装置中盛装的所述处理液为碱性溶液,且该所述气体处理装置配设有滤出装置和反应器;所述废气中的二氧化碳与所述碱性溶液反应所生成的弱碱性盐经所述滤出装置滤出,并输送至所述反应器中;所述反应器布置于所述第一分系统A上游的所述废气的流经通道内。
进一步的,由所述第三分系统排出的所述废气经催化器排至外界,且所述催化器布置于所述反应器上游的所述流经通道内。
进一步的,所述废气处理系统还包括若干的滤出装置和处理液改善装置;所述滤出装置和所述处理液改善装置成组或单独地连通设置于所述气体处理装置的下方;所述滤出装置承接所述气体处理装置或所述处理液改善装置中所述处理液的流入,以构成对所述处理液中固态物质的收集和滤出;所述处理液改善装置承接所述气体处理装置或所述滤出装置中所述处理液的流入,且因酸碱性相异物质的投放而与流入的所述处理液中和反应、和/或因配备的降温单元的降温而析出所述处理液中的盐类物质。
进一步的,于所述处理液改善装置和所述气体处理装置之间设置有回流管路。
进一步的,所述第一分系统和所述第二分系统中的所述气体处理装置均为多个;同一分系统内的所述处理液逆着所述废气的流向、由最下游的所述气体处理装置依次补充输送、直至最上游的所述气体处理装置,且最下游的所述气体处理装置上开设有补液口,仅最上游的所述气体处理装置配设有所述滤出装置和/或所述处理液改善装置。
进一步的,所述气体处理装置具有由壳体围构形成的空腔,所述处理单元被驱动旋转地分隔于所述壳体两端的入气口和排气口之间;所述处理单元部分地浸泡而因旋转而冲刷于所述处理液中;于所述废气穿越浸湿有所述处理液的所述处理单元时,因所述处理单元的拦截和/或所述处理液的作用,而可构成对所述废气内若干种物质的分离和/或去除。
进一步的,沿所述废气的流向,于所述空腔内顺次地间隔设置有多个所述处理单元;位于最上游的所述气体处理装置内的各所述处理单元中,至少其一为滤网;所述第二分系统中所述气体处理装置内的各所述处理单元为活性炭制成的过滤圆盘。
相对于现有技术,本发明具有以下优势:
(1)本发明所述的废气处理系统,采用多级串联的工艺系统完成对废气中各类有害物质的处理,首先利用浸湿有处理液的处理单元捕捉粉尘,利用溶液溶解易溶的有害气体,采用酸碱中和的方式、并借助活性炭的吸附完成对不易溶解气体的吸附捕捉和反应去除;达到了良好的分类、逐级去除净化,具备良好的成本优势和较高的净化性能。该废气处理系统的第三分系统利用碳酸钠等碱液在水中的弱碱溶液反应,并借助活性炭的吸附完成对二氧化碳的反应,生成弱碱盐,并利用系统的余热利用升温实现弱碱盐到碱盐的逆向反应,实现了对废气中二氧化碳的分离提纯,可减少碳排放量。本系统主要使用石灰石原料完成废气的处理,并可生产硫酸钙、硝酸钙、纯度较高的二氧化碳等副产品,总体处理成本低,具有可观的经济效益优势。
本系统采用多级串联的工艺系统完成对废气中各类有害物质的处理,首先利用浸湿有处理液的处理单元捕捉粉尘,利用溶液溶解易溶的有害气体,采用酸碱中和的方式、并借助活性炭的吸附完成对不易溶解气体的吸附捕捉和反应去除;达到了良好的分类、逐级去除净化,具备良好的成本优势和较高的净化性能。
系统的第三分系统利用碳酸钠等碱液在水中的弱碱溶液反应,并借助活性炭的吸附完成对二氧化碳的反应,生成弱碱盐,并利用系统的余热利用升温实现弱碱盐到碱盐的逆向反应,实现了对废气中二氧化碳的分离提纯,可减少碳排放量。系统主要使用石灰石原料完成废气的处理,并可生产硫酸钙、硝酸钙、纯度较高的二氧化碳等副产品,总体处理成本低,具有可观的经济效益优势
为达到上述目的,本发明的工艺技术方案是这样实现的:
一种废气处理工艺,该工艺包括如下步骤:
S1:废气进入第一分系统,并依次经过系统内的各气体处理装置;在处理单元的过滤拦截或吸附作用下,废气与溶液充分接触,废气中的粉尘和易溶性气态物质被捕捉或溶解而进入溶液中;
S2:从第一分系统A流出的废气进入第二分系统,并依次经过系统内的各气体处理装置,该分系统中的酸液或碱液与废气中的废气中不易溶的碱性或酸性气态物质中和反应,处理后的废气排出;
S3:从气体处理装置或处理液改善装置中流出的含有固态物质的处理液经滤出装置处理,滤出固态物质并排出处理液,并将排出的酸碱度较低或盐类物质溶解浓度较低的处理液回流至气体处理装置;
S4:从气体处理装置或滤出装置中流出的酸碱度较高或盐类物质溶解浓度较高的处理液经处理液改善装置处理,通过中和反应或降温析出获得酸碱度较低或盐类物质溶解浓度较低的含有固态物质的处理液排出;
上述的步骤S3和步骤S4次序可以调换。
进一步的,步骤S2的废气再经由第三分系统后排出;第三分系统的气体处理装置中盛装碱性溶液,废气中的二氧化碳与该碱性溶液反应生成弱碱性盐,含有析出的固态的弱碱性盐的处理液从气体处理装置中排出,再经过步骤S3;由S3获得的固态弱碱性盐进入被上游高温的废气加热后的反应器,反应生成碱性盐、水和二氧化碳;生成的碱性盐用于本分系统中气体处理装置内碱性溶液的配制。
本发明中所述的废气处理工艺,通过应用上述废气处理系统,能够将废气中的大部分有毒气体处理净化,具有本发明的废气处理系统中所述的有益效果。
附图说明
构成本发明的一部分的附图,是用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明是用于解释本发明,其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系,均不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例一所述的废气处理系统的整体结构示意图;
图2为本发明实施例一所述的第一气体处理装置于其一视角下的整体结构示意图;
图3为本发明实施例一所述的第一气体处理装置于另一视角下的整体结构示意图;
图4为图2中A-A方向的剖视图;
图5为本发明实施例一所述第二气体处理装置的内部结构示意图;
图6为处理单元的结构示意图;
图7为图6中B部放大图;
附图标记说明:
1-壳体,100-下壳体,101-入气端侧板,102-排气端侧板,103-沉降槽,104- 封装翻边,105-第一回流管路,106-入气口,107-补气口,108-排气口,109-第二回流管路,110-上壳体,111-第三回流管路,112-第一输送管路,113-第二输送管路,114-第三回收口,115-第三输送管路,116-废气进入口,117-添料口, 120-补液口,133-排泄口,137-滤板,138-出液口,150-喷头;
2-处理单元,200-过滤体,201-边框,202-支撑筋,203-转轴,204-电机,206- 轴封,207-密封体,21-第一处理单元,22-第二处理单元,23-第三处理单元, 24-第四处理单元;
3-流经通道,31-第一换热管,32-进料口,33-观察口,34-反应器,35-第一回收口,36-第二回收口,37-催化器;
A-第一分系统,B-第二分系统,C-第三分系统;
4-第一气体处理装置,40-第一处理液改善装置,41-加料口,42-搅拌器, 43-第一滤出装置,44-第二换热管,45-第四回收口,46-第五回收口,47-第二滤出装置;
5-引流风机,6-第二气体处理装置;
7-第三气体处理装置,71-第二处理液改善装置,72-第三换热管,73-第六回收口,74-第三滤出装置;
8-第四气体处理装置,9-第五气体处理装置,91-第四滤出装置,92-第七回收口。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
此外,在本发明的描述中,涉及到的左、右、上、下等方位名词,是为了描述方便而基于图示状态下的用语,不应理解为构成对本发明结构的限定;提到的第一至第七等也均是为了便于描述,而不能理解为指示或暗示相对的重要性。
实施例一
本实施例涉及一种废气处理系统,用于对废气进行处理,以减少污染物的排放。该废气处理系统包括至少两个串联布置供废气流经的分系统,且各分系统中串联设置有至少一个气体处理装置。在气体处理装置中部分地盛装有处理液,并在处理液的液面上方设置有供废气穿经、而可构成处理液与废气充分接触的处理单元,该处理单元可将废气中的粉尘或若干种气态物质进行过滤拦截或吸附,而使粉尘或若干种气态物质收容于处理液中。
其中,沿着废气的流动方向,位于上游的第一分系统A中的处理液为溶液,该溶液构成对废气中粉尘和易溶性气态物质的捕捉或溶解。位于第一分系统A 下游的第二分系统B中的处理液为酸液或碱液,而形成与废气中不易溶的碱性或酸性气态物质的中和反应。该废气处理系统可针对废气中的不同成分进行针对性对废气中的粉尘、易溶性气态物质和不易溶的碱性或酸性气态物质进行处理,而可减少废气排放对环境的污染,具有较好的经济效益和社会效益。
本实施例中的废气可为燃煤(比如电厂)产生的废气、垃圾燃烧(垃圾发电厂)产生的废气或者其他工业废气等。以下以垃圾发电厂产生的废气为例对本实施例中的废气处理系统进行说明。当废气为其他废气时,废气处理系统的工作原理与垃圾发电厂废气的处理方式大致相同,在此不再对其进行赘述。
垃圾发电厂产生的废气中的污染物包含烟尘、二氧化硫、氮氧化合物,还包括含有剧毒二噁英等物质。基于以上总体原则,上述第一分系统A的作用在于处理烟尘和二氧化硫,第二分系统B的作用在于处理氮氧化物。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明,本实施例的废气处理系统的一种示例性结构如图1所示,上述的第一分系统A包括第一气体处理装置4,串流在第一气体处理装置4下游的第二气体处理装置6。第二分系统B 包括沿废气的流动方向串流在第二气体处理装置6下游的第三气体处理装置7 和第四气体处理装置8。在相邻两气体处理装置间可设置引流风机5,以驱使废气流动。此处,通过将各分系统设置成两个能够实现对废气中污染物的分级处理,提高废气处理效率。当然,本实施例中各分系统中气体处理装置的数量还可根据具体的使用需求进行增加。在第一气体处理装置4中的处理液均可为清水,以便于二氧化硫转化成硫酸溶液。当然,处理液除了采用清水外还可为其他溶液,但采用清水制得的硫酸溶液的浓度和纯度更高,成本更低。
在第一气体处理装置4的上游设有用于将废气输送至第一气体处理装置4 内的流经通道3。废气经由废气进入口116流入到流经通道3内。由于未经处理的烟气的温度可达800~1100℃,不加处理直接进入各分系统存在安全隐患和能量浪费的问题,故而,如图1中所示,在该流经通道3内设有第一换热管31,在该第一换热管31内流通有换热介质,其可在废气流经的过程中进行热交换,从而使得废气的温度降低释放能量,换热介质温度升高实现蓄能,此处的蓄能可用于冬季取暖,节能环保。另外,为对流经通道3内的状态进行查看,在流经通道3上还设有观察口33。
另外,废气在流经流经通道3时,因第一换热管31的阻挡和流经通道3 空间的原因,会对废气中的烟尘进行预处理,使得部分烟尘下落至流经通道3 的底部,最后经由其底部的第二回收口36进行收集。如此设置,可减少流经分系统的烟尘量,进而利于延长分系统的使用寿命。
本实施例中各气体处理装置具有由壳体1围构形成的空腔、以及设置于空腔内的处理单元2,壳体1的两端部分设有供气体进出空腔的入气口106和排气口108,处理单元2被驱动旋转地分隔于入气口106和排气口108之间。该处理单元2部分地浸泡而因旋转而冲刷于处理液中;在废气穿越浸湿有处理液的处理单元2时,因处理单元2的拦截和/或处理液的作用,而可构成对废气内大部分二氧化硫的分离和/或去除。
由于各气体处理装置的结构大致相同,以下以第一气体处理装置4为例,对其结构进行说明。如图2和图3中所示,上述的壳体1包括上下扣合相连的上壳体110和下壳体100,其中,在上壳体110和下壳两侧的边缘处均形成有外翻设置的封装翻边104,上壳体110和下壳体100经由穿经对应封装翻边104 间的紧固螺栓紧固安装。在壳体1的两端分别设由构成对壳体1两端开口封堵的侧板,上述的入气口106和排气口108分别位于两个侧板上。为便于区分,本实施例中将具有入气口106的侧板称为入气端侧板101,将另一侧板称为排气端侧板102。
其中,为使处理液的净化效果较好,入气口106位于入气端侧板101的顶部,排气口108位于排气端侧板102的顶部。当然,本实施例中的入气口106 和排气口108还可设置在两端的上壳体110上。
如图4中所示,上述处理单元2为沿废气的流动方向间隔布置的四个,以对流动中的废气中的烟尘四级过滤,达到较好的烟尘过滤效果。当然,根据具体的过滤需求,本实施例中气体处理装置中处理单元2的数量还可适应性调整。此处,为达到较好的分级过滤效果,各处理单元2的过滤能力随废气的流动方向越来越高。对应于各处理单元2,空腔的横截面呈圆形,处理单元2为与空腔同同轴布置的回转体,如此利于处理单元2的旋转布置,可使过处理单元2 很好地将空腔分隔开来,从而为废气的净化创造良好的条件。为便于描述,根据废气的流动方向布置的将各处理单元2分别称为第一处理单元21、第二处理单元22、第三处理单元23和第四处理单元24。
为提高本气体处理装置对烟尘的处理效果,在第一处理单元21上游的上壳体110上设有喷头150,该喷头150可将水以水幕或者水雾的形式喷入到第一处理单元21和入气端侧板101间,不仅可使得大部分悬浮在空腔内的烟尘遇水沉淀入处理液中,还可增加烟尘在处理单元2上的贴附效果,进而顺利的进入到处理液中。
上述的各处理单元2的最基本的作用是实现对废气中的烟尘进行过滤,得到洁净度较高的气体,其具体包括边框201,以及若干层布设于边框201之中、呈薄壁状的若干层过滤体200。此处,采用过滤体200过滤,即可达到预定的过滤效果,也利于过滤体200的转动。虽然在烟尘过滤的过程中,不可避免的会造成对过滤体200的堵塞,但由于本实施例中的各处理单元2能够通过旋转而接触处理液,因处理液对烟尘的冲击和烟尘在处理单元2旋转中的离心作用,可实现对处理单元2上过滤体200的自清洗,从而利于延长处理单元2的使用寿命,减少其维护成本。
上述过滤体200为一层时的具体结构如图6中所示,边框201的外周壁呈环状,其一侧的侧部连接在外周壁上,为过滤体200的安装提供基础。在边框201的侧部上构造有与过滤体200曲面相适配的支撑筋202,且支撑筋202为环边框201的轴向间隔布置的多个,以达到较好的支撑效果。本实施例中,处理单元2上的过滤体200可以设置为两层,当其为两层时,可在两侧过滤体200 间填充过滤物,如活性炭等,起到较好的过滤效果。
本实施例中的过滤体200具体可为滤网、活性炭过滤网或活性炭过滤块、陶瓷过滤片中的至少一种。第一处理单元21至第四处理单元24均可采用同样的滤网,或者两者中其一滤网,另一为活性炭过滤网或活性炭过滤块或陶瓷过滤片等。通过其上过滤孔的孔径从而实现对不同规格的烟尘杂质进行过滤。此处,过滤体200采用上述产品,便于配备,且具备适合过滤、耐用性高等特点。
以上过滤体200的具体选材上可知,各过滤产品均具有实现过滤功能的滤孔,这种滤孔一方面能够对烟尘进行物料过滤,还能够在浸入到处理液的过程中在滤孔内形成水膜,当水膜处于废气的流动路径时,废气在外力驱动下容易穿经水膜并使水膜破裂,在此一瞬间能够增大二氧化硫与水之间的接触,从而利于硫酸溶液的生成。尤其是,过滤体200采用具有活性炭的滤网或者由活性炭制成的过滤圆盘时,还可因活性炭本身对二氧化硫的吸附作用,直接将吸附的二氧化硫转移到处理液中,进行更加高效的二氧化硫的转化。基于此,在第一气体处理装置4和第二气体处理装置6内的最下游的处理单元2优选为活性炭材质的过滤体200。
本实施例中,过滤体200可呈迎着固态杂质流入的方向凸起的曲面状,以可借助离心力更好的将对应处理单元2隔离的烟尘杂质在过滤体200上进行去除流向周边,从而利于过滤体200过滤效率的提高。当然,过滤体200除了采用曲面状外,还可采用平面的形状,只不过相较而言曲面状的过滤体200使用效果更优秀。
为提高处理单元2的使用效果,本实施例中壳体1内处理液的液面位于处理单元2高度的三分之一至三分之二之间,比如,处理液的液面高度位于处理单元2高度的二分之一。这种状态下,被拦截的固态杂质可随处理单元2的旋转而被冲刷入处理液中,并因离心力和或处理液的冲击而离开处理单元2,从而减少对处理单元2的堵塞。基于处理液高度的重要作用,本实施例中,靠近于排气口108,在上壳体110上设有补液口120,以通过补入处理液的方式保证处理液的使用效果。
本实施例中驱动第一气体处理装置4中各处理单元2转动的动力来着于安装在排气端侧板102上的电机204,该电机204的动力输出端连接有转轴203,两个处理单元2分别通过其上的边框201安装在转轴203上,在电机204的驱动下,带动转轴203绕着其轴线转动,并通过转动提高处理单元2上烟尘杂质的过滤和去除效果,其中,为确保转轴203在转动中与排气端侧板102间的密封性,在转轴203上还安装有轴封206。
另外,为提高处理单元2在转动过程中的使用效果,本实施例中如图6中所示,在边框201的外周壁上设有密封体207,以限制废气由边框201的外周壁与空腔内壁面间向后流动。具体结构上,如图7中所示,本实施例中的密封体207具体包括粘贴或者借助紧固螺钉固定在边框201外周壁面上的粘贴层,和设置在粘贴层上、并沿过滤体200的径向向外延伸布置的若干刷毛,且刷毛为沿粘贴层的高度方向设置的多组。考虑到处理液的酸性,粘贴层和刷毛可采用现有技术中耐酸的橡胶材料制成。此处,通过刷毛不会影响处理单元2的转动还可实现较好的限制效果。当然,本实施例中的密封体207除了采用刷毛外,还可采用现有技术中其他易于在边框201上安装并耐酸性溶液腐蚀的气体密封件。
本实施例中,在空腔的内壁面上设有分置于各处理单元2左右两侧的环状凸起,并于环状凸起和处理单元2间设有多个滚动件。具体结构上,如图4中所示,在环状凸起的朝向对应处理单元2的侧面上设有支架,滚动件为定位安装在支架上的滚珠。在边框201上设有供滚珠滑动的滑道。此处,通过设置环状凸起和滚动件,可增大壳体1对处理单元2的承载力,同时,采用滚动摩擦增加了稳固性,并有效减少处理单元2在旋转过程中的摩擦力,进而减少使用过程中的磨损。
本实施例中,为便于第一气体处理装置4中处理液中的烟尘杂质进行处理,继续参照图1,在壳体1的底部构造有与空腔连通、并逆着气体的流向下倾的沉降槽103;由处理液捕捉或反应生成的沉降物经沉降槽103滑移至沉降槽103 的末端,并可经开设于末端的排泄口133排出。此处,在壳体1底部构造沉降槽103,可积存并滑出处理液中的固态物质,从而改善处理液的清澈度。
具体结构上,在排泄口133设有第一滤出装置43,其具有与排泄口133相连通的第一过滤腔,在第一过滤腔上设有出液口138,并在出液口138的上游设有构成烟尘与硫酸溶液分离的滤板137,因滤板137的阻隔,烟尘会沉在底部经由第三回收口114进行回收。为将浓度较高的硫酸溶液进行转化,第一分系统A中还设有第一处理液改善装置40,其可通过碱性溶液与硫酸溶液进行中和反应,从而实现对浓硫酸的处理。具体来讲,该第一处理液改善装置40具有与上述出液口138相连通的第一处理液改善腔,在处理液改善腔的顶部设有用于放入碱性物质的加料口41。此处的碱性物质可为碳酸钙粉,其采购成本低,利于降低转化投入,其目数优选为200以上。由于碳酸钙极难溶于水,为促进中和反应的进行,本实施例中,在第一处理液改善腔内还设有搅拌器42,以将碳酸钙粉搅拌成悬浮液。此时,碳酸钙与硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳。由于硫酸钙在水中的溶解度低,可通过现有技术中的过滤装置将硫酸钙过滤出得到的硫酸钙由第一处理液改善腔底部的第五回收口46进行回收。
而滤出硫酸钙的溶液则可通过第一回流管路105输送至第二气体处理装置 6的补液口120内,进行溶液的再利用,从而不会排出液体的污染物,具有较好的环保效果。另外,由于在第一处理液改善腔内的反应生成的二氧化碳浓度和纯度较高,故而生成的二氧化氮可经由第四回收口45进行回收,从而能够变废为宝。
本实施例中,第二气体处理装置6至第四气体处理装置8的结构如图5中所示,由于废气中的烟尘已在第一气体处理装置4中进行了去除,因此,位于下游的几个气体处理装置中烟尘的含量较少。故而未设置喷头150和沉降槽103 的结构,仅仅在其进气端的底部设有排泄口133。且由于第二气体处理装置6 的作用在于对未被第一气体处理装置4处理的小部分二氧化硫进行转化,故而,处理液的性质由清水变成稀硫酸,该稀硫酸可经由连接在其排泄口133和第一气体处理装置4排气口108间的第一输送管路112重新流入第一气体处理装置 4内再次与二氧化硫反应生成硫酸,重复第一气体处理装置4中的处理路线,实现整个第一分系统A的无污染排放的前提下,还收获硫酸钙和二氧化碳气体。
如图1中所示,上述第二分系统B中第三气体处理装置7用于对废气中的大部分氮氧化物进行处理,由于氮氧化物在补气口107补入氧气的作用下会生成硝酸溶液和亚硝酸溶液,故而第三气体处理装置7中的处理液为可与硝酸和亚硝酸反应的碱性溶液。由于亚硝酸并不稳定,易于转化成硝酸,故主要考虑碱液与硝酸的反应即可。此处的碱液可为碳酸钙配制的溶液,在第三气体处理装置7内各处理单元的作用下,会对碳酸钙溶液起到搅拌的作用,从而使得碳酸钙以悬浮液的形态存在,该碳酸钙溶液与硝酸溶液反应生成硝酸钙、水和二氧化碳,其中,水留在处理液中,二氧化碳在引流风机5的驱动下向后流动,而硝酸钙则可进行析出。具体结构上,设有用于析出硝酸钙的第二处理液改善装置71,该第二处理液改善装置71具有与第三气体处理装置7排泄口相连通的第二处理腔,硝酸钙溶液流入第二处理腔内后,可通过第三换热管72对硝酸钙溶液进行冷却,然后借助第三滤出装置74析出硝酸钙固态,析出的固体经由第六回收口73进行回收,整个反应过程仍无污染物的排出。
在第三气体处理装置7内碳酸钙还可与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钙,在该反应中,第三气体处理装置7内的过滤体200优选使用多孔过滤结构体或吸附体,例如,使用由活性炭制成的过滤圆盘,由活性炭制成的过滤圆盘在处理反应中可起到至关重要的作用,具体来讲,因活性炭过滤圆盘本身对二氧化碳的吸附作用,直接将吸附的二氧化碳转移到处理液中,进行更加高效的二氧化碳的转化。此处制得的碳酸氢钙溶液能够在加热的情况下生成碳酸钙沉淀和水,该产物即为第三气体处理装置7中处理液的成分,故而可通过第二回流管路109输送至第四气体处理装8置的补液口120内,实现重复利用。
第四气体处理装置8的作用是对少量的氮氧化物进行吸收,其内的处理液仍为碳酸钙悬浊液。第四气体处理装置8内的处理液可经由其上的排泄口133 和第二输送管路113输送至第三气体处理装置7的补液口120内,将稀硝酸转化成浓硝酸再次利用。
通过第一分系统A和第二分系统B的处理,现废气中的污染物主要有一氧化碳、二氧化碳和二噁英。基于此,继续参照图1中所示,本实施例中的废气处理系统还包括位于第二分系统B下游、具有至少一个气体处理装置的第三分系统C。此处其具有一个气体处理装置,即第五气体处理装置9。当然,根据具体的使用需要还可在第五气体处理装置9的下游再设置多个气体处理装置。该第三分系统C的气体处理装置中盛装的处理液为碱性溶液,废气中的二氧化碳与碱性溶液反应所生成的弱碱性盐经滤出装置滤出,并输送至反应器34中。且该气体处理装置配设有滤出装置和反应器,反应器34布置于第一分系统A 上游的废气的流经通道3内。
第五气体处理装置9中的碱性溶液具体为趋于饱和的碳酸钠溶液,在其上壳体110上设有用于添加碳酸钠固态的添料口117。碳酸钠与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠。由于碳酸氢钠在水中的溶解度低,而碳酸钠和二氧化碳及水较为充足,故而一直不断的生成碳酸氢钠,当碳酸氢钠的浓度大于饱和溶度时会析出碳酸氢钠氢钠晶体。此处,第五气体处理装置9中的由活性炭制成的过滤圆盘起到了促进反应进行的作用。因活性炭过滤圆盘本身对二氧化碳的吸附作用,直接将吸附的二氧化碳转移到处理液中,进行更加高效的二氧化碳的转化。
为对碳酸氢钠晶体进行收集,本实施例中第三分系统C还设有第四滤出装置91,晶体在第四滤出装置91的作用下由第七回收口92进行回收,而液体则通过第三回流管路111输送至第五气体处理装置9的补液口120,整个反应过程无污染物的排出。在此需要说明的是,此处的碱性溶液除了采用碳酸钠外,还可采用其他可与二氧化碳发生反应的碱性溶液。
上述的反应器34的作用是将碳酸氢钠晶体进行分解处理和回收,具体结构上,如图1中所示,该反应器34位于第一换热管31的上游,其具有设置在流经通道3内的分解腔,将碳酸氢钠晶体放入到分解腔顶部的进料口32后,在下落的过程中因外界温度较高,碳酸氢钠晶体先脱水成碳酸氢钠,然后,分解成碳酸钠粉、水蒸气和二氧化碳混合体。其中,为便于对碳酸钠进行回收,在分解腔内设有倾斜向下布置以延长其在分解腔内停留时间的挡板,因挡板的设置,碳酸钠粉末下落至底部并经由第二回收口36进行回收,回收后的碳酸钠还可加入至第五气体处理装置9的添料口117中,以实现化学产物的反复利用。而水蒸气和二氧化碳混合体可经由第三输送管路115输送至第二换热管44生成的水经由第一回流管路105进行重复利用,而生产的二氧化碳经由第四回收口45 回收。
第五气体处理装置9中还可通过活性炭吸附作用对废气中的一氧化碳和二噁英进行吸附处理,其中,浸泡有碱液的活性炭对二噁英的吸附效率更佳。如图1中所示,由第三分系统C排出的废气经催化器37排至外界,通过催化器 37将一氧化碳、未处理掉的碳氧化物、二噁英等有害气体通过氧化和还原反应生成无害的气体后再排出。例如,可使用三元催化器,由于三元催化器的使用对温度有要求,故而将其布置于反应器34上游的流经通道3内,以达到较好的处理效果。虽应用本实施例中的废气处理装置仍会排出二氧化碳,但相比于传统的废气处理系统,其仍在降低二氧化碳的排放上具有较好的减排效果,具有较好的意义。
显然,在本实施例中,基于本系统的工艺原理及构成,可通过控制各工艺环节的温度、压力、液位、含量等工况条件,实现处理工艺的进行;通过在各环节加装检测装置和控制执行装置,可以更方便地控制系统的运行。例如,为了系统各工艺环节相关反应或变化工况条件的良好保持,可在第二气体处理装置6、第三气体处理装置7、第四气体处理装置8和第五气体处理装置9内设置氧含量检测仪器,以合理控制补入装置的空气或氧气量;还可在各装置中加装液位检测装置,基于液位的情况补入或输送处理液。处理单元2的两侧可加装差压检测仪器,实施监控其阻塞程度情况,以便及时维护。
除此之外,本实施例中,在第二分系统A与流经通道3之间还可设有与第一分系统A并联的另一第一分系统A,如此设置,当其一第一分系统A发生故障需要维修时,可先使用另一第一分系统A。同理,亦可设置与第二分系统B 和第三分系统C分别并联的分系统。
本实施例所述的废气处理系统,采用多级串联的工艺系统完成对废气中各类有害物质的处理,首先利用浸湿有处理液的处理单元2捕捉粉尘,利用溶液溶解易溶的有害气体,采用酸碱中和的方式、并借助活性炭的吸附完成对不易溶解气体的吸附捕捉和反应去除;达到了良好的分类、逐级去除净化,具备良好的成本优势和较高的净化性能。该废气处理系统的第三分系统C利用碳酸钠等碱液在水中的弱碱溶液反应,并借助活性炭的吸附完成对二氧化碳的反应,生成弱碱盐,并利用系统的余热利用升温实现弱碱盐到碱盐的逆向反应,实现了对废气中二氧化碳的分离提纯,可减少碳排放量。本系统主要使用石灰石原料完成废气的处理,并可生产硫酸钙、硝酸钙、纯度较高的二氧化碳等副产品,总体处理成本低,具有可观的经济效益优势。
实施例二
本实施例涉及一种废气处理工艺,应用在实施例一种的废气处理系统上,该工艺包括如下步骤:
S1:废气进入第一分系统A,并依次经过系统内的各气体处理装置;在处理单元的过滤拦截或吸附作用下,废气与溶液充分接触,废气中的粉尘和易溶性气态物质被捕捉或溶解而进入溶液中;
S2:从第一分系统A流出的废气进入第二分系统B,并依次经过系统内的各气体处理装置,该分系统中的酸液或碱液与废气中的废气中不易溶的碱性或酸性气态物质中和反应,处理后的废气排出;
S3:从气体处理装置或处理液改善装置中流出的含有固态物质的处理液经滤出装置处理,滤出固态物质并排出处理液,并将排出的酸碱度较低或盐类物质溶解浓度较低的处理液回流至气体处理装置;
S4:从气体处理装置或滤出装置中流出的酸碱度较高或盐类物质溶解浓度较高的处理液经处理液改善装置处理,通过中和反应或降温析出获得酸碱度较低或盐类物质溶解浓度较低的含有固态物质的处理液排出;
上述的步骤S3和步骤S4次序可以调换。
其中,步骤S2的废气再经过第三分系统C后排出;第三分系统C的气体处理装置中盛装碱性溶液,废气中的二氧化碳与该碱性溶液反应生成弱碱性盐,含有析出的固态的弱碱性盐的处理液从气体处理装置中排出,再经过步骤S3;由S3获得的固态弱碱性盐进入被上游高温的废气加热后的反应器,反应生成碱性盐、水和二氧化碳;生成的碱性盐用于本分系统中气体处理装置内碱性溶液的配制。
本发明中所述的废气处理工艺,通过应用实施例一中的废气处理系统,能够将废气中的大部分有毒气体处理净化,具有本发明的废气处理系统中所述的有益效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废气处理系统,用于处理流经的废气,其特征在于包括:
至少两个串联布置供所述废气流经的分系统,且各分系统中串联设置有至少一个气体处理装置;
于所述气体处理装置中部分地盛装有处理液,并于所述处理液的液面上方设置有供所述废气穿经、而可构成所述处理液与所述废气充分接触的处理单元(2);因所述处理单元(2)的过滤拦截或吸附作用,而可将所述废气中的粉尘或若干种气态物质收容于所述处理液中;
位于上游的第一分系统A中的所述处理液为溶液,所述溶液构成对所述废气中粉尘和易溶性气态物质的捕捉或溶解;
位于所述第一分系统A下游的第二分系统B中的所述处理液为酸液或碱液,而形成与所述废气中不易溶的碱性或酸性气态物质的中和反应。
2.根据权利要求1所述的废气处理系统,其特征在于:所述废气处理系统还包括位于所述第二分系统B下游、具有至少一个所述气体处理装置的第三分系统C;该所述第三分系统C的所述气体处理装置中盛装的所述处理液为碱性溶液,且该所述气体处理装置配设有滤出装置和反应器(34);所述废气中的二氧化碳与所述碱性溶液反应所生成的弱碱性盐经所述滤出装置滤出,并输送至所述反应器(34)中;所述反应器(34)布置于所述第一分系统A上游的所述废气的流经通道(3)内。
3.根据权利要求2所述的废气处理系统,其特征在于:由所述第三分系统C排出的所述废气经催化器(37)排至外界,且所述催化器(37)布置于所述反应器(34)上游的所述流经通道(3)内。
4.根据权利要求1所述的废气处理系统,其特征在于:所述废气处理系统还包括若干的滤出装置和处理液改善装置;所述滤出装置和所述处理液改善装置成组或单独地连通设置于所述气体处理装置的下方;所述滤出装置承接所述气体处理装置或所述处理液改善装置中所述处理液的流入,以构成对所述处理液中固态物质的收集和滤出;所述处理液改善装置承接所述气体处理装置或所述滤出装置中所述处理液的流入,且因酸碱性相异物质的投放而与流入的所述处理液中和反应、和/或因配备的降温单元的降温而析出所述处理液中的盐类物质。
5.根据权利要求4所述的废气处理系统,其特征在于:于所述处理液改善装置和所述气体处理装置之间设置有回流管路。
6.根据权利要求5所述的废气处理系统,其特征在于:所述第一分系统A和所述第二分系统B中的所述气体处理装置均为多个;同一分系统内的所述处理液逆着所述废气的流向、由最下游的所述气体处理装置依次补充输送、直至最上游的所述气体处理装置,且最下游的所述气体处理装置上开设有补液口(120),仅最上游的所述气体处理装置配设有所述滤出装置和/或所述处理液改善装置。
7.根据权利要求1-6中任一所述的废气处理系统,其特征在于:所述气体处理装置具有由壳体(1)围构形成的空腔,所述处理单元(2)被驱动旋转地分隔于所述壳体(1)两端的入气口(106)和排气口(108)之间;所述处理单元(2)部分地浸泡而因旋转而冲刷于所述处理液中;于所述废气穿越浸湿有所述处理液的所述处理单元(2)时,因所述处理单元(2)的拦截和/或所述处理液的作用,而可构成对所述废气内若干种物质的分离和/或去除。
8.根据权利要求6所述的废气处理系统,其特征在于:沿所述废气的流向,于所述空腔内顺次地间隔设置有多个所述处理单元(2);位于最上游的所述气体处理装置内的各所述处理单元(2)中,至少其一为滤网;所述第二分系统B中所述气体处理装置内的各所述处理单元(2)为活性炭制成的过滤圆盘。
9.一种废气处理工艺,其特征在于,该工艺包括如下步骤:
S1:废气进入第一分系统A,并依次经过系统内的各气体处理装置;在处理单元的过滤拦截或吸附作用下,废气与溶液充分接触,废气中的粉尘和易溶性气态物质被捕捉或溶解而进入溶液中;
S2:从第一分系统A流出的废气进入第二分系统B,并依次经过系统内的各气体处理装置,该分系统中的酸液或碱液与废气中的废气中不易溶的碱性或酸性气态物质中和反应,处理后的废气排出;
S3:从气体处理装置或处理液改善装置中流出的含有固态物质的处理液经滤出装置处理,滤出固态物质并排出处理液,并将排出的酸碱度较低或盐类物质溶解浓度较低的处理液回流至气体处理装置;
S4:从气体处理装置或滤出装置中流出的酸碱度较高或盐类物质溶解浓度较高的处理液经处理液改善装置处理,通过中和反应或降温析出获得酸碱度较低或盐类物质溶解浓度较低的含有固态物质的处理液排出;
上述的步骤S3和步骤S4次序可以调换。
10.根据权利要求9所述的废气处理工艺,其特征在于:步骤S2的废气再经由第三分系统C后排出;第三分系统C的气体处理装置中盛装碱性溶液,废气中的二氧化碳与该碱性溶液反应生成弱碱性盐,含有析出的固态的弱碱性盐的处理液从气体处理装置中排出,再经过步骤S3;由S3获得的固态弱碱性盐进入被上游高温的废气加热后的反应器,反应生成碱性盐、水和二氧化碳;生成的碱性盐用于本分系统中气体处理装置内碱性溶液的配制。
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