CN1120740C - 废气处理装置及废气处理设备 - Google Patents

Abstract

一种废气处理设备，具有圆锥状内筒11、喷嘴19以及吸附纸31，该圆锥状内筒11越往下方直径越小，该喷嘴19用于沿着圆锥状筒11的上部内周面并朝着以圆锥状筒11中心轴为中心旋转的方向喷射压缩空气。圆锥状内筒11在其上部形成取入废气的上部开口，在其下部形成用于排出通过内部的废气的构成物质的下部开口12。吸附纸31配置在从圆锥状内筒11排出的废气的构成物质的通过流路中。

Description

废气处理装置及废气处理设备

本发明涉及一种处理微粉状固体的污染物质与气体的大气污染物质混合存在的废气的废气处理装置，以及具有该装置的废气处理设备。

一般情况下，在高温废气中除了NO_X和戴奥克辛(ダイオキシン)类等以气体状态存在的大气污染物之外，还混有以粉尘等固体状态存在的物质。

作为除去废气中的微粉状固体的装置，已知的有采用离心力方式的旋风除尘器和采用过滤方式的布袋除尘器。它们都只能分离收集废气中的微粉状固体，气体状态的大气污染物不能除去，基本上都排放到大气中。

因此，为了除去该气体状态的大气污染物，还需要使用能吸收大气污染物的水溶液的化学设备。该化学设备除了气体的大气污染物与水溶液反应的反应槽外，还具有在设备内使水溶液循环的装置、重新供给水溶液的装置、以及处理水溶液的装置等。

所以，为了处理以固体状态存在的公害物质和以气体状态存在的大气污染物质混合存在的废气，过去一般采用旋风除尘器等除尘器和化学设备组合起来的装置。

然而，在这样的废气处理装置中，化学设备非常大，装置的制造费用高，而且由于必须进行水溶液的供给和处理，所以运行费用也高。为此，在化工行业和钢铁生产行业等在产品等制造过程中产生大量的废气的行业，非常希望有不使用化学设备也能除去气体状态的大气污染物的装置。

作为满足这一要求的装置，有本申请的申请人申请的、记载于国际公开WO92/02292号公报中的废气处理装置。

该废气处理装置具有越向下方直径越小的圆锥状筒和沿着该圆锥状筒的上部内周面喷射压缩气体的喷嘴，在圆锥状筒的上部形成吸入废气的上部开口，在圆锥状筒的下部形成排出口。

采用该废气处理装置处理以固体状态存在的公害物质和以气体状态存在的大气污染物混存的废气的机理如下。

在圆锥状筒内，通过压缩气体的流入使压力上升，并以压缩气体的绝热膨胀使温度下降。这样，流入到圆锥状筒内的废气中的气体污染物质的一部分随着压力上升和温度下降而变成液体。成为液体的大气污染物质在圆锥状筒内的涡流中与微粉状固体污染物质碰撞，吸附在其上。该微粉状固体在离心的作用下被除去。亦即，气体的污染物质以吸附在微粉状固体上的形式与微粉状固体一起从废气中去除，从排出口排出。

记载于上述国际公开WO92/02292号公报中的废气处理装置是比较简单的设备，它可以有效地处理以固体状态存在的公害物质和以气体状态存在的大气污染物质混存的废气，可以说是一种制造费用及运行费用不高的非常优良的设备。

然而，在受到公害问题困扰的今天，始终都希望能更有效率地处理废气。

因此，本发明的目的就在于提供一种废气处理装置和具有该废气处理装置的废气处理设备，以满足这样的要求，该废气处理装置可以用比较简单的装置有效地处理以固体状态存在的公害物质和以气体状态存在的大气污染物质混存的废气。

用于达到上述目的的第1废气处理装置的特征在于具有：

中空的圆锥状筒，它越向下直径越小，在其上部形成有取入上述废气的上部开口，在其下部形成将通过内部的上述废气的构成物质排出的下部开口；

喷嘴，用于沿着上述圆锥状筒的上部内周面并且朝着以该圆锥状筒中心轴为中心旋转的方向喷射压缩气体；

压缩气体供给装置，用于向上述喷嘴供给上述压缩气体；

外壳，来自上述圆锥状筒的上述下部开口的排出物进入其中，在其上部形成将上述废气中的气体成分排出的排气口，在其下部形成将上述废气中的微粉状固体排出的排出口；以及

滤片，它配置在上述外壳内的气体流路中，具有气体可通过的多个微孔。

用于达到上述目的的第2废气处理装置的特征在于：在上述第1废气处理装置中，在从产生上述废气的废气发生源到废气进入上述圆锥状筒内之间，具有用于冷却废气的冷却装置。

用于达到上述目的的第3废气处理装置的特征在于：在上述第2废气处理装置中，

上述冷却装置具有

用于罩住上述圆锥状筒外周面并在其与该圆锥状筒的外周面之间供给制冷剂的冷却套。

用于向上述冷却套内供给上述制冷剂的制冷剂供给装置，以及

用于将上述制冷剂从上述制冷剂套内排出的制冷剂排出装置。

用于达到上述目的的第4废气处理装置的特征在于：在上述第1～第3中任何一个废气处理装置中，具有旋回流形成装置，用于以上述圆锥状筒的中心轴为中心使上述废气旋转，并将该废气从该圆锥状筒的上述上部开口送入该圆锥状筒内。

用于达到上述目的的第5废气处理装置的特征在于：在上述第4废气处理装置中，上述旋回流形成装置具有废气旋回筒，该废气旋回筒设置在上述圆锥状筒的上端，呈中空圆筒状，在其侧周形成用于将上述废气取入到中空圆筒内的开口，在该开口的边缘安装有旋回叶片，用于使从该开口流入到中空圆筒内的废气旋转。

用于达到上述目的的第6废气处理装置的特征在于：在上述第4废气处理装置中，上述旋回流形成装置具有废气旋回皿状板，该废气旋回皿状板设置在上述圆锥状筒的上端，呈随着接近该圆锥状筒的中心轴逐渐向下方凸出的皿状，从其上面形成朝着使上述废气旋转的方向贯通到其下面的多个通孔。

用于达到上述目的的第7废气处理装置的特征在于：在上述第1～6中的任何一个废气处理装置中，具有多个上述喷嘴。

用于达到上述目的的第8废气处理装置的特征在于：在上述第1～7中任何一个废气装置中，

上述滤片为带状的滤网；

具有卷绕着上述滤网的供给辊轴、用于卷绕上述滤网的卷取辊轴、以及使上述卷取辊轴转动的卷取机构；

使由该供给辊轴供给而且卷绕到该卷取辊轴之前的上述滤网位于上述外壳内的气体流路中地配置上述供给辊轴和上述卷取辊轴。

用于达到上述目的的第9废气处理装置的特征在于：在上述第8废气处理装置中，于上述滤网上至少附着有吸收上述废气中特定成分的物质、与该特定成分反应的物质、以及促进该特定成分反应的物质中的一种。

用于达到上述目的的第10废气处理装置的特征在于：在上述第8和第9中任何一个废气处理装置中，具有将与上述废气中的特定成分反应的反应物质供给到上述滤网的反应物质供给装置。

用于达到上述目的的第11废气处理装置，其特征在于：在上述8～10中的任一废气处理装置中，在上述外壳的下部形成液体排出口，用于排出上述废气及上述压缩气体中的水份冷凝后形成的液体；具有液体循环系统，用于使从上述外壳的上述液体排出口排出的上述液体返回到上述圆锥状筒内。

用于达到上述目的的第12废气处理装置，其特征在于：在第1～7中的任何一个废气处理装置中，上述滤片为具有开口并形成为袋状的袋滤器用滤布。

用于达到上述目的的第1废气处理设备，其特征在于具有：

上述第1～12中任何一个废气处理装置；

用于冷却来自废气发生源的上述废气的冷却装置，以及

将用上述冷却装置冷却的上述废气送入上述废气处理装置的气体送入装置。

用于达到上述目的的第2废气处理设备，其特征在于：

具有上述第8～11中任何一个废气处理装置(以下作为上游侧废气处理装置)以及上述第12废气处理装置(以下作为下游侧废气处理装置)。

上述上游侧废气处理装置的上述排气口与上述下游侧废气处理装置的上述圆锥状筒的上述上部开口由气体管线相连。

用于达到上述目的的第3废气处理设备，其特征在于：在上述第2废气处理设备中，具有

用于冷却来自废气发生源的上述废气的冷却装置，以及

用于将由上述冷却装置冷却的上述废气送入上述上游侧废气处理装置的气体送入装置。

图1是作为本发明一实施例的废气处理设备的要部透视图，其中局部被切除。

图2是作为本发明一实施例的上游侧废气处理装置的要部透视图，其中局部被切除。

图3是作为本发明一实施例的下游侧废气处理装置的要部透视图，其中局部被切除。

图4是作为本发明一实施例的旋风式处理装置的剖视图。

图5是作为本发明一实施例的废气旋回筒的透视图。

图6是图5中VI-VI线剖视图。

图7是作为本发明一实施例的废气旋回皿状板的俯视图。

图8是图4中VIII-VIII线剖视图。

图9是作为一实施例的吸附纸、其卷取装置、药液供给装置的透视图。

下面，根据附图说明作为本发明一实施例的废气处理设备。

如图1所示，本实施例中的废气处理设备与锅炉(废气发生源)1相连，该锅炉在内部燃烧重油或其它可燃性物质。在从该锅炉1排出的高温废气中，除了戴奥克辛(ダイオキシン)、NO_X、SO_X等以气体状态存在的大气污染物质之外，还包含粉尘等以固体状态存在的物质。

本实施例的废气处理设备具有冷却器(冷却装置)2、上游侧废气处理装置A和下游侧废气处理装置B、以及送风机3。该冷却器2用于冷却在锅炉1中发生的废气，该上游侧废气处理装置A及下游侧废气处理装置B用于处理由该冷却器2冷却了的废气，该送风机3用于将由冷却器2冷却后的废气送到上游侧废气处理装置A。

如图2所示，上游侧废气处理装置A具有旋风式处理装置10A、滤网式处理装置30、以及将从滤网式处理装置30排出的液体的一部分送往旋风式处理装置10A的液体循环装置60。

如图2及图4所示，旋风式处理装置10A具有：圆锥形内筒11，越向下其直径越小；喷嘴19、19、…，用于向该圆锥状内筒11的上部喷射压缩空气；压缩机(压缩气体供给装置)4，用于向多个喷嘴19、19、…供给压缩气体；废气旋回皿状板13，设置在圆锥状内筒11的上端，呈随着接近圆锥状内筒11的中心轴C而逐渐向下方凸出的皿状，并形成从其上面贯穿到下面的多个贯通孔14、14、…；废气旋回筒16，设置在圆锥状内筒11的上端，呈中空圆筒状，在其侧周形成将废气引入中空圆筒内的多个开口17、17、…；冷却套(冷却装置)20，覆盖在圆锥状内筒11的外周面，冷却水供给到其与该外周面之间；外筒25，覆盖在安装着冷却套20的圆锥状内筒11及废气旋回筒16的外周；外筒盖26，用于封闭外筒25的上端；压缩空气分配器27，用于把来自压缩机4的压缩空气分配到多个喷嘴19；外壳28，为四方筒状，用于覆盖以上部件。

圆锥状内筒11的上端(即与圆锥底面相当的部分)开有口(上部开口)，同时，其下端(与圆锥顶点相当的部分)也开有口(下部开口)，该下部开口形成排出口12。如图2所示，在该排出口12连接着一直延伸到滤网式处理装置30侧面下部的微粉排出管59。圆锥状内筒11的上部开口由废气旋回皿状板13封闭。

如前所述，该废气旋回皿状板13从其上面向其下面形成多个贯通孔14、14、…。如图7所示，这些贯通孔14、14、…以圆锥状内筒11的中心轴C为中心，形成在以螺旋状描绘出的线段上。另外，该贯通孔14为了使通过这里的废气成为顺时针方向(从上观察的场合)的旋回流，从废气旋回皿状板13的上面向下面倾斜，而且以圆锥状11的中心轴C为中心朝着顺时针方向贯通。

如图4所示，在覆盖于圆锥状内筒11的外周面的冷却套20的下部连接着冷却水供给配管21a，在其上部连接有冷却水排水配管21b。在冷却水供给配管21a及冷却水排水配管21b上分别设置有用于调节流过其中的冷却水流量的流量调节阀22a、22b以及用于测定冷却水温度的温度计23a、23b。

如图5所示，废气旋回筒16呈中空圆筒状，其上端面和下端面开有口。在废气旋回筒16的侧周，形成用于将废气引入到中空圆筒内的多个矩形开口17、17、…。如图6所示，在各开口17、17、…的边缘设置有旋回叶片18，用于以圆锥状内筒11的中心轴C为中心使从开口17流入到中空圆筒内的废气在顺时针方向上(从上观察的场合)旋转。该废气旋回筒16设在废气旋回皿状板13的正上方。

如图4所示，覆盖着安装有冷却套20的圆锥状内筒11及废气旋回筒16外周的外筒25，在下部形成开口25a。该开口25a连接到形成于外壳28下部的废气吸入室29。在形成有该废气吸入室29的外壳28的侧壁形成有吸气口29a。在该吸气口29a上通过冷却器2及送风机3连接着从锅炉1延伸出的废气管道5(图2)。外筒25的上部由顶板26封闭。该顶板26在闭塞外筒25的上部开口的同时，也将废气旋回筒16的上部开口闭塞。

在设置于外筒25周围的压缩空气分配器27上，连接着从压缩机4延伸出的压缩空气供给配管58。另外，如图8所示，在该压缩空气分配器27上设有7个喷嘴19、19、…。喷嘴19的前端部弯曲，以使从该前端部喷射出的压缩空气沿着圆锥状内筒11的上部内周面以圆锥状内筒11的中心轴C为中心在顺时针方向(从上观察的场合)旋转。为了易于理解圆锥状内筒11内的压缩空气的喷射方向，图8中省略了废气旋回皿状板13。

如图2所示，滤网式处理装置30具有形成滤网的吸附纸(片)31、卷绕着吸附纸31的供给辊轴32、用于卷绕吸附纸31的卷取辊轴33、用于朝目的方向输送废气中微粉状固体的螺旋体49、将它们覆盖住的外壳40、使卷取辊轴33回转的卷取机构35、以及将药液供给到吸附纸31的药液供给装置50。吸附纸31、供给辊轴32、卷取辊轴33、以及卷取机构35都分别为2个。

外壳40的上部呈四方筒形，下部呈四方锥形。如前所述，在外壳40的四方锥形部分的侧面连接着从旋风式处理装置10A延伸出的微粉排出管59。在外壳40的四方锥形部分的下部设置着上述螺旋体49。在该螺旋体49下部的、形成外壳40的壁面上，形成液体排出口42和微粉排出口41。在外壳40的四方筒形部分与四方锥形部分的分界面处设置着将外壳40内分隔开的隔板44。在该隔板44上形成在上下方向贯通的多个贯通孔。外壳40的四方筒部分的侧壁在四个部位向侧方凸出，它们形成吸附辊收容室45、46。在这4个吸附辊收容室45、46中，每2个相互对着，在相向的一方的吸附辊室45设置着供给辊轴32，在另一方的吸附辊室46设置着卷取辊轴33。带状的吸附纸31的一端卷绕到供给辊轴32，并从该处沿水平方向延伸，横穿过外壳40内，另一端卷绕到卷取辊轴33。在形成外壳40的四方筒部的侧壁上部形成排气口43。而且，在配置于上层侧的吸附纸31预先附着有粉末状活性碳。

如图9所示，卷取机构35具有齿轮电动机(ギセモ-タ)39、安装于其输出轴的驱动皮带轮38、安装于卷取辊轴33的从动皮带轮36、以及架设在两皮带轮36、38上的皮带37。

如图9所示，药液供给装置50具有药液箱51和药液配管52，该药液箱51用于存蓄作为药液的氨水，该药液配管52用于将该药液箱51内的氨水供给到卷绕于供给辊轴32上的吸附纸31 。

如图2所示，液体循环装置60具有箱61、液体循环泵69、过滤器68、以及雾化装置70。该箱61用于暂时存蓄从滤网式处理装置30排出的液体，其下部为圆锥形；液体循环泵69用于将箱61内的液体送往旋风式处理装置10A的废气旋回筒16内；过滤器68用于除去从箱61中出来的液体中的固形物；该雾化装置70用于将从液体循环泵69送来的液体雾化。

在下部为圆锥形的箱61的上部，连接有液体配管62和药液配管63，该液体配管62从形成于滤网式处理装置30的外壳40下部的液体排出口42延伸出。在箱61的下部，形成有用于将存蓄在箱61内的淤泥排出的淤泥排出口66。在箱61上设置有用于测定箱61内的液体的pH值的pH仪65。在药液配管63设置有可相应于由该pH仪65测定出的pH值改变阀开度的药液流量调节阀64。氨水在该药液配管63中流动。在箱61的圆锥部的上部连接着液体配管67。该液体配管67通过过滤器68连接到液体循环泵69的吸入口。

如图4所示，雾化装置70具有雾化容器71、多个喷嘴72、72、…、以及外壳73，该雾化容器71用于接受从液体循环泵69送来的液体，该喷嘴72、72、…用于向雾化容器71内喷射压缩空气，该外壳73罩住雾化容器71和喷嘴72、72、…并将在雾化容器71内雾化了的气体送往旋风式处理装置10A的废气旋回筒16内。雾化容器71大体呈圆筒状，其上部开口，下部形成有底。在雾化容器71安装有多个喷嘴72、72、…，以向雾化容器71的底部喷射压缩空气。从喷嘴72喷射出的压缩空气碰到雾化容器71的底部后上升，将从液体循环泵69送来的液体雾化，该雾化了的液体与该压缩空气一起从雾化容器71的上部开口71a流出到雾化容器71外，再从外壳73的循环液体排出口74排出到旋风式处理装置10A的废气旋回筒16内。

如图3所示，下游侧废气处理装置B具有旋风式处理装置10B和袋滤器式处理装置80 。该旋风式处理装置10B与上游侧废气处理装置A的旋风式处理装置10A基本相同。与上游侧废气处理装置A的旋风式处理装置10A不同之处在于：下游侧废气处理装置B的旋风式处理装置10B在上部未设有液体循环装置60的雾化装置70，并且设在圆锥状内筒11下部的微粉排出管59B延伸到垂直下方。在下游侧废气处理装置B的旋风式处理装置10B的吸气口29a连接着从上游侧废气处理装置A的滤网式处理装置30的排气口43延伸出的废气管道6。

袋滤器式处理装置80具有袋状的特氟隆滤布(片)81、81、…，朝着目的方向输送废气中微粉状固体的螺旋体89，将它们罩住的外壳85，以及用于消除该滤布81孔眼堵塞的反向冲洗装置90。

滤布81呈圆筒状，上部开口，下部有底。该滤布81的上部开口边缘支承在隔板87上。

外壳85的上部呈四方筒形，下部呈四方锥形。外壳85的四方锥形部分的内部由上述隔板87上下隔开，其下侧形成吸入室82，其上侧形成排气室83。另外，在形成排气室83的外壳40的侧壁上形成有排气口88。在吸入室82内，配置有由隔板87支承的多个滤布81、81、…，并设置着从旋风式处理装置10B延伸出的微粉排出管59B的下端开口59Ba。在外壳85的四方锥形部分的下部，设有前述螺旋体89。在该螺旋体89下部的、形成外壳85的壁面上，形成微粉排出口86。

反向冲洗装置90具有用于暂时贮存压缩空气的集箱91以及用于将集箱91内的压缩空气导入到滤布81、81、…内的配管92、92、…。

下面，说明该实施例中废气处理设备的作用。

来自锅炉1的废气由冷却器2冷却后，用送风机3加压到约700mmAq，并使其流入到上游侧废气处理装置A的旋风式处理装置10A。

流入到旋风式处理装置10A的废气通过废气吸入室29，从外筒25的开口25a，流过外筒25的内周面与冷却套20外周面之间。在该过程中，废气与冷却套20内的冷却水进行热交换而冷却。废气到达外筒25内周面与废气旋回筒16之间时，从废气旋回筒16的多个开口17、17、…流入到废气旋回筒16内。在该过程中，废气由设在废气旋回筒16各开口17、17、…处的旋回叶片18、18、…施加顺时针方向的力。废气旋回筒16内的废气一边沿顺时针方向旋转一边向下移动，通过废气旋回皿状板13的贯通孔14，流入到圆锥状内筒11内。在该过程中，由于废气旋回皿状板13的贯通孔14朝着废气旋转方向贯通，所以提高了废气的旋转性。

在旋风式处理装置10A的圆锥状内筒11内，除了废气之外，还从喷嘴19供给来自压缩机4的压缩空气。在该实施例中，压缩空气调整到4.5～7.0kg/cm²左右，并沿着废气的旋转方向从喷嘴19喷射到圆锥状内筒11内。因此，在圆锥状内筒11内的压力提高的同时，圆锥状内筒11内的废气的旋转力也提高。当流入到一台旋风式处理装置10A的废气量约为22Nm³/min时，供给到一台旋风式处理装置10A的压缩空气的量为0.25Nm³/min，非常小。

在圆锥状内筒11中，借助于压缩空气的流入，使压力上升到特定值，同时使温度降低到特定的温度。该温度下降是由压缩空气的绝热膨胀效果与旋风固有的效果所产生的。圆锥状内筒11内的气体由冷却套20内的冷却水进一步冷却。在圆锥状内筒11内的压力上升和温度下降的作用下，废气中的气体污染物质液化，吸附在废气中的微粉状固体上。压缩空气中的水分冷凝后变成水，废气中的气体污染物溶解到其中，该水吸附在废气中的微粉状固体上。如上述那样，微粉状固体吸附压缩空气中的水和液化了的气体污染物质，微粉状固体在相互附着在一起而成为较大的块的同时也变得重起来，在一边与基本上除去了气体污染物及微粉状固体后的废气一起旋转一边下降的阶段，受到离心力作用而从废气中分离出来。

下面，以氮氧化物和戴奥克辛类为例对除去废气中的气体污染物的机理进行说明。

在与大气污染有关的公害物质中，目前最成为问题的是氮氧化物和戴奥克辛。

氮氧化物(即二氧化氮NO₂)近年来作为诱发光化学的“烟雾”现象的物质以及作为释放异常恶臭的物质，是一种尤其成为问题的气体。氮氧化物发生于石油等化石燃料的燃烧过程和制造硝酸等的化学工序中。在氮氧化物中，一氧化氮NO是在前述的化石燃料的燃烧时由氧和氮直接反应而生成，二氧化氮NO₂由一氧化氮再次进行氧化反应而生成。该NO₂冷却时，发生二分子结合反应，变成无色的液状四氧化氮(N₂O₄)。

其反应式为

…………………………………………(1)

该反应为可逆反应，而且是发热反应，即使温度下降、压力增加，平衡反应式(1)向右侧进行，NO₂变成液状的四氧化氮N₂O₄。

这样，当在NO₂变化成N₂O₄的气氛中存在微粉状固体时，即使是微量的N₂O₄，也吸附到微粉状固体上，与该微粉状粒子一起被除去。因此，如该实施例那样，当增大废气气氛的压力而且使废气冷却时，废气中的气体状污染物的大多数液化并吸附到微粉状固体上。关于废气中气体污染物质液化的详细内容记述于由日本分析化学会关东支部发刊的“公害分析指针”的大气篇中。

戴奥克辛类是以二个氧原子连接二个苯环的氯化戴奥克辛(盐素化ダイオキシン)和以一个氧原子连接二个苯环的氯化氧芴(盐素化ジバンゾフラン)两者的总称。该戴奥克辛类在越南战争中使用，大量包含于产生了许多畸形儿的枯叶剂中，由此而被人们所认识。近年来，在城市垃圾焚烧炉的废气中被检测出，另外，在住在该焚烧炉附近的母亲的母乳中也检测到，为此成为一个大问题。

垃圾等的焚烧过程中的戴奥克辛的生成可分为在焚烧炉内生成的场合和在从焚烧炉排出的废气的冷却过程中生成的场合。

在焚烧炉内，在垃圾等的焚烧初期阶段，发生大量的碳化氢(CnHm)，通常它与空气接触而分解成二氧化碳和水，但当它与空气的接触不好时，则生成戴奥克辛类或具有与戴奥克辛类相似构造的物质(前驱体)。另外，即使在焚烧炉内没有生成戴奥克辛类，但如生成戴奥克辛类的前驱体，在废气的冷却过程中也会以氯化铜、氯化铁、碳等作为触媒，将该前驱体合成为戴奥克辛类。特别是当废气温度在300℃附近时，该合成反应易于发生。300℃左右也是戴奥克辛类的熔点。

因此，在该实施例中，在将废气排放到大气之前，降低废气温度使其低于戴奥克辛类的合成温度即300℃，将前驱体合成为戴奥克辛类，同时使合成的戴奥克辛及预先包含在废气中的戴奥克辛类几乎全部微粉化，并将其收集起来。具体地说，在该实施例中，用冷却器2使在锅炉1中产生的800℃以上的废气降到约120℃左右，然后进一步用旋风式处理装置10A内的冷却套20和圆筒状内筒11内的绝热膨胀等使圆筒状内筒11内的废气温度降到70℃左右。结果，在圆筒状内筒11内，废气中的戴奥克辛类几乎都微粉化。如前所述那样，微粉化了的戴奥克辛类与压缩空气中的水和液化了的气体污染物吸附，微粉状固体相互附着在一起，成为较大的块，在一边与基本除去了气体污染物和微粉状固体的废气一起旋转一边下降的阶段，受到离心力作用而从废气中分离出来。

在废气中气体污染物的去除过程中，重要的构件是作为旋回流形成装置的废气旋回筒16和废气旋回皿状板13及冷却套20。

废气旋回筒16及废气旋回皿状板13通过提高圆锥状内筒11内的废气旋转性，在提高以离心力分离废气中微粉状固体的效果的同时，也提高废气的冷却效果。废气的冷却效果的提高是利用下述的原理。当在圆锥状内筒11内形成旋回流时，圆锥状内筒11中心轴近旁的压力减小，圆锥状内筒11的外周侧的压力增大。因此，当圆锥状内筒11内的废气旋转性提高时，圆锥状内筒11的中心轴近旁与外周侧的压力差进一步变大。为此，当用废气旋回筒16和废气旋回皿状板13提高圆锥状内筒11内的废气旋回性时，在压缩空气一边旋转一边接近圆锥状内筒11的中心轴的过程中，压缩空气的绝热膨胀率提高，废气的冷却效果也提高。废气旋回筒16及废气旋回皿状板13除了具有提高圆锥状内筒11内的废气旋转性的功能以外，还担负着防止废气旋转筒16及废气旋转皿状板13的各下游侧的压力由于某种原因而增大从而导致废气逆向流动的功能。

另外，冷却套20也冷却废气。该冷却套20不仅冷却通过外筒25与冷却套20之间的废气，而且还冷却通过圆锥状内筒11内的废气，换句话说，冷却刚流入到旋风式处理装置10A内的废气和即将从旋风式处理装置10A流出的废气，从而有效地冷却废气。圆锥状内筒11内的废气温度，是通过调节设在冷却水供给配管21a及冷却水排水配管21b上的流量调节阀22a、22b的阀开度、控制供给到冷却套20中的冷却水量来调整的。

如上述那样，含有戴奥克辛类的微粉状固体吸附压缩空气中的水和液化了的气体污染物，微粉状固体相互附着在一起，形成较大的块，与几乎全部去除了气体污染物及微粉状固体的废气一起，从圆锥状内筒11的排出口12经微粉排出管59，送入到滤网式处理装置30的外壳40内。

在从旋风式处理装置10A送来的气体和固体中，湿的较大的固体由设在外壳40下部的螺旋体49送往微粉排出口41，并由此排出到外部。另外，如前所述，在旋风式处理装置10A内，形成包含因压缩空气中的水分冷凝而形成的水和液化了的气体污染物的液体。该液体从形成于外壳40下部的液体排出口42送到液体循环装置60的下部锥形箱61内。另外，液体的一部分也与上述固体一起从微粉排出口41排出。外壳40内的压力由于大于大气压，所以存在着到达外壳40内的气体等不通过吸附过滤器31而从微粉排出口41逃逸走的危险。在该实施例中，通过积存在螺旋体49根部之间的湿微粉，在一定程度上密封微粉排出口41，防止气体等从微粉排出口41流过；在用湿的微粉等进行的密封不充分的场合，可在微粉排出口41设置回转阀等。另外，出于同样的理由，也可在下游侧废气处理装置B的袋滤器式处理装置80的微粉排出口86设置回转阀等。

从旋风式处理装置10A送来的气体等经隔板44的贯通孔上升，到达下层的吸附纸31 。隔板44的作用在于防止进入外壳40中的固体中不马上落下的物质(即浮游在气体中的物质)的大部分直接到达吸附纸31。在到达下层的吸附纸31的气体等通过该吸附纸31的过程中，含在气体中的很少量的微粉(含有戴奥克辛)由吸附纸31捕集。由于在该吸附纸附着有由药液供给装置50供给的氨，所以在旋风式处理装置10A内未液化的NO_X在通过该吸附纸31的过程中，分解成氮和水。为了提高脱硝率，也可预先在该吸附纸31上附着用于促进NO_X与氨反应的催化剂。通过了下层吸附纸31的气体等进一步通过上层吸附纸31。在通过该上层吸附纸31的过程中，进一步捕集气体中的微粉，同时使气体中的NO_X分解成氮和氧。由于在该上层吸附纸31上附着有粉末活性碳，所以可进一步提高捕集包含戴奥克辛类的微粉的效果，同时还可获得脱臭效果。下层及上层的吸附纸31、31所卷绕的卷取辊轴33、33都分别由卷取机构35、35驱动，虽然每次量很小，但常时都在转动。因此，下层及上层的吸附纸31、31常时地每次很少量地卷绕在卷取辊轴33、33上。因此，即使微粉等附着在吸附纸31上，也会在孔眼堵塞之前由供给辊轴32向气体流路中供给新的吸附纸31。在该实施例中，虽然是使吸附纸31常时移动着，但也可常时地测定吸附纸31上游侧与下游侧之间的压力差，在该压力差达到预定值以上时，换言之，在吸附纸31的孔眼好象已堵塞时，驱动卷取机构35，卷取已堵塞孔眼的吸附纸31。

通过下层及上层的吸附纸31的气体等从外壳40的排气口43流出滤网式处理装置30，经过废气管道6，流向下游侧废气处理装置B的旋风式处理装置10B。

在该实施例中，于上下2层地设置了吸附纸31、31，但也可以是多层，相反，也可以是一层。这应根据废气中的微粉量存在的程度、是否在下游侧设置废气处理装置等适当地进行确定。另外，在该实施例中，作为滤网使用的是纸，这是因为其前提是在卷绕到卷取辊轴33之后将其废弃；如果要再利用的场合，可以使用耐蚀性高的带状特氟隆滤布。在该场合，使特氟隆滤布在卷取辊轴33与供给辊轴32之间循环，在从卷取辊轴33返回到供给辊轴32的过程中，可以向特氟隆滤布喷射压缩空气或水等，洗掉附着在特氟隆滤布上的微粒子等。另外，在该实施例中，是将氨供给到上层和下层的吸附纸31、31，但也可以向任何一方供给氨使NO_X分解，向另一方供给生石灰水溶液使SO_X分解。

另一方面，从滤网式处理装置30排出、送到液体循环装置60的下部锥形箱61的液体经过滤器68，送往液体循环泵69。从滤网式处理装置30的液体排出口42排出的物质不仅为液体，而且还包含许多微小粒径的固体。因此，由于微小粒径的固体沉降到箱61的底部，所以从箱61的污泥排出口66定期地排出固体等。另外，在浮游于液体中的固定到达液体循环泵69之前尽可能由过滤器68将其捕集。箱61内的pH值由pH计65进行测定。药液流量调节阀64相应于由该pH计65测定的pH值而改变阀开度，在pH值小的场合，阀开度增大，向箱61输送氨水。

液体从液体循环泵69送到雾化装置70的雾化容器71内。除了该液体外，还从喷嘴72向该雾化容器71喷射压缩空气。压缩空气在碰到雾化容器71的底部而上升的过程中，将送到雾化容器71内的液体雾化，并与雾化了的液体一起从雾化容器71的上部开口71a流出到雾化容器71外，然后从外壳73的循环液排出口74排出到旋风式处理装置10A的废气旋回筒16内。排出到废气旋回筒16内的液体被送往圆锥状内筒11，在这里，使废气中的微粉状固体变湿，促进微粉状固体相互间的附着。另外，由于在通过液体循环装置60的过程中向该液体中混入氮，所以废气中的一部分NO_X分解成氮和水。

在该实施例中，是向返回到吸附纸31和旋风式处理装置10A的液体中供给氨，但在希望有效地除去SO_X而不是NO_X的场合，也可以供给与SO_X反应的生石灰水溶液来代替氨。另外，在旋风式处理装置10A中，也可以不返回在这里产生的液体，而是直接向旋风式处理装置10A内供给氨、生石灰水溶液以及粉末活性碳等。亦即，供给到吸附纸31和旋风式处理装置10A的物质，也可以是吸附废气中特定成分的物质，或与特定成分反应的物质，或促进特定成分反应的催化剂等。

送到下游侧废气处理装置B的气体等，由下游侧废气处理装置B的旋风式处理装置10B进一步使气体中的气体污染物液化，并将微粉分级。然后，将它们从旋风式处理装置10B通过微粉排出管59B送往袋滤器式处理装置80的吸入室82。在到达吸入室82的气体等中，较大的微粉依原样落下，由设于外壳85下部的螺旋体89从微粉排出口86排出。另外，浮游于气体中的较小的微粉在气体从滤布外周侧到达内周侧的过程中由特氟隆滤布81捕集。通过了特氟隆滤布81的气体从特氟隆滤布81的上部开口到达排气室83，从排气室83经过排气口88，排出到大气中。

当微粉附着在特氟隆滤布81的外周导致特氟隆滤布81的外周侧与内周侧的差压增大时，从反向冲洗装置90向特氟隆滤布81的内周侧输送压缩空气，洗落附着在滤布81外周的微粉。该微粉从设在外壳85下部的微粉排出口86排出。在该实施例中，是从反向冲洗装置90用压缩空气洗落附在滤布上的微粉，但也可以设置使滤布81振动的振动器来代替该反向冲洗装置。

如上所述，在该实施例的废气处理设备中，由于不另行设置大的化学设备就可以除去废气中的气体及微粉状固体污染物质，所以可减少运行费用和制造费用。

另外，在该废气处理设备中，圆锥状内筒11内的废气中的微粉状固体吸附液化了的气体污染物和压缩空气中的水，逐渐变湿，微粉状固体相互附着在一起。因此，即使是粒径非常小的微粉状固体也逐渐变成大的粒径，所以，比起简单地采用旋风进行的微粉状固体分离更能分离小粒径的微粉状固体。另外，在通过旋风式处理装置10A、10B之后，没有除去的微粉由吸附纸31或特氟隆滤布81捕集。在这里应注意的是，由于未被旋风式处理装置10A、10B除去的微粉也稍微有点湿，所以易于附着到吸附纸31或特氟隆滤布81上，与同样直径的微粉处于干燥状态的情形相比，捕集效率要高得多。因此，通过与旋风式处理装置10A、10B一起在该下游侧设置吸附纸31或特氟隆滤布81等滤片，可以提高微粉的除去效率。

另外，在该实施例中，由于向旋风式处理装置10A内喷射雾状氨水溶液，并预先在吸附纸31上附着氨和活性碳，所以可进一步提高废气中的NO_X和微粉的除去效率。

以上说明了本发明的一个实施例，在该实施例中，作为废气发生源例示出锅炉1，但本发明并不局限于此，只要是产生废气的装置它都可以适用，例如船舶和车辆的柴油机，化工厂的反应器以及垃圾焚烧炉等。

另外，在以上的实施例中，对于废气发生源，串联地设置了二台废气处理装置A、B，但为了提高废气中的有害物质除去能力，也可以串联地设置数量更多的废气处理装置。另外，为了增大废气的处理量，也可以相对于废气发生源并列地设置多个废气处理装置。

按照本发明，通过在圆锥状筒内提高废气的压力并进行冷却，使废气中的气体污染物质液化，将其吸附到废气中的微粉状固体上，利用旋风效果除去该微粉状固体，所以，即使不另行设置化学设备，也可以除去废气中的气体和微粉状固体的污染物质，减少运行费用和制造费用。

由于未能在圆锥状筒中分离的废气中的微粉状固体可以由设在圆锥状筒下游侧的滤片加以捕集，所以可更有效地除去微粉状固体。在本发明中，特别是可在圆锥状筒内使废气中的微粉变湿，所以可提高通过设在圆锥状筒下游侧的滤片捕集微粉状固体的效率。

Claims (15)

1.一种废气处理装置，用于处理混有微粉状固体污染物和气体的大气污染物的废气，其特征在于具有：

中空的圆锥状筒，它越向下直径越小，在其上部形成有取入上述废气的上部开口，在其下部形成将通过内部的上述废气的构成物质排出的下部开口；

喷嘴，用于沿着上述圆锥状筒的上部内周面并且朝着以该圆锥状筒中心轴为中心旋转的方向喷射压缩气体；

压缩气体供给装置，用于向上述喷嘴供给上述压缩气体；

外壳，来自上述圆锥状筒的上述下部开口的排出物进入其中，在其上部形成将上述废气中的气体成分排出的排气口，在其下部形成将上述废气中的微粉状固体排出的排出口；以及

滤片，它配置在上述外壳内的气体流路中，具有气体可通过的多个微孔。

2.如权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于：在从产生上述废气的废气发生源到废气进入上述圆锥状筒内之间，具有用于冷却该废气的冷却装置。

3.如权利要求2所述的废气处理装置，其特征在于：

上述冷却装置具有

用于罩住上述圆锥状筒外周面并在其与该圆锥状筒的外周面之间供给制冷剂的冷却套，

用于向上述冷却套内供给上述制冷剂的制冷剂供给装置，以及

用于将上述制冷剂从上述制冷剂套内排出的制冷剂排出装置。

4.如权利要求1～3中任何一项所述的废气处理装置，其特征在于：具有旋回流形成装置，用于以上述圆锥状筒的中心轴为中心使上述废气旋转，并将该废气从该圆锥状筒的上述上部开口送入该圆锥状筒内。

5.如权利要求4所述的废气处理装置，其特征在于：上述旋回流形成装置具有废气旋回筒，该废气旋回筒设置在上述圆锥状筒的上端，呈中空圆筒状，在其侧周形成用于将上述废气取入到中空圆筒内的开口，在该开口的边缘安装有旋回叶片，用于使从该开口流入到中空圆筒内的该废气旋转。

6.如权利要求4所述的废气处理装置，其特征在于：上述旋回流形成装置具有废气旋回皿状板，该废气旋回皿状板设置在上述圆锥状筒的上端，呈随着接近该圆锥状筒的中心轴逐渐向下方凸出的皿状，形成有从其上面朝着使上述废气旋转的方向贯通到其下面的多个贯通孔。

7.如权利要求1～6中任何一项所述的废气处理装置，其特征在于：具有多个上述喷嘴。

8.如权利要求1～7中任何一项所述的废气处理装置，其特征在于：

上述滤片为呈带状的滤网；

具有卷绕着上述滤网的供给辊轴、用于卷取上述滤网的卷取辊轴、以及使上述卷取辊轴转动的卷取机构；

使由该供给辊轴供给而且在卷绕到该卷取辊轴之前的上述滤网位于上述外壳内的气体流路中地配置上述供给辊轴和上述卷取辊轴。

9.如权利要求8所述的废气处理装置，其特征在于：在上述滤网上至少附着有吸收上述废气中特定成分的物质、与该特定成分反应的物质、以及促进该特定成分反应的物质中的一种。

10.如权利要求8和9中任何一项所述的废气处理装置，其特征在于：具有将与上述废气中的特定成分反应的反应物质供给到上述滤网的反应物质供给装置。

11.如权利要求8～10中任何一项所述的废气处理装置，其特征在于：

在上述外壳的下部形成液体排出口，用于排出上述废气及上述压缩气体中的水分冷凝后形成的液体；

具有液体循环系统，用于使从上述外壳的上述液体排出口排出的上述液体返回到上述圆锥状筒内。

12.如权利要求1～7中任何一项所述的废气处理装置，其特征在于：上述滤片为具有开口并形成为袋状的袋滤器用滤布。

13.一种废气处理设备，其特征在于具有：

权利要求1～12中任何一项所述的废气处理装置，

用于冷却来自废气发生源的上述废气的冷却装置，以及

将用上述冷却装置冷却的上述废气送入上述废气处理装置的气体送入装置。

14.一种废气处理设备，其特征在于：

具有权利要求8～11中任何一项所述的废气处理装置(以下作为上游侧废气处理装置)以及权利要求12所述的废气处理装置(以下作为下游侧废气处理装置)，

上述上游侧废气处理装置的上述排气口与上述下游侧废气处理装置的上述圆锥状筒的上述上部开口由气体管线相连。

15.如权利要求14所述的废气处理设备，其特征在于它具有：

用于冷却来自废气发生源的上述废气的冷却装置，以及

用于将由上述冷却装置冷却的上述废气送入上述上游侧废气处理装置的气体送入装置。

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