CN113477058A - 一种燃煤取暖炉废气处理装置 - Google Patents

一种燃煤取暖炉废气处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃煤取暖炉废气处理装置，包括安装在炉体上的炉体出口弯管，与炉体出口弯管连通的竖直烟管，与竖直烟管连通的水平烟管，所述炉体出口弯管上安装有盛装有尿素溶液的尿素罐，所述尿素罐顶端安装有尿素罐上盖，所述尿素罐上盖的中间设置有喇叭管，所述喇叭管的底端为扩口段，所述扩口段位于尿素罐内部，所述喇叭管的顶端安装在炉体出口弯管上且与炉体出口弯管连通，所述尿素罐内部设置有雾化片，所述尿素罐上盖设置有连通尿素罐内外的通孔。本发明为一种结构简单、净化效果好、成本低的燃煤取暖炉废气处理装置，尤其适用于采用燃煤取暖的地区。

Description

一种燃煤取暖炉废气处理装置
技术领域
本发明涉及一种燃煤取暖炉废气处理装置，属于废气处理技术领域。
背景技术
农村地区现已经推广使用电取暖、燃气取暖等清洁的取暖方式，但是部分地区依然使用燃煤炉进行燃煤取暖。煤炭燃烧过程中会产生大量的碳氧化合物、碳氢化合物、硫化物、氮氧化合物以及悬浮颗粒等污染物，这些废气直接排放至大气中，一方面直接对环境造成了严重的污染，是酸雨的主要因素之一，另一方面会危害居民健康，容易引起呼吸疾病，严重时会造成生命危险。
例如现有的专利ZL202010049761.1公开一种含粉尘废气的综合处理装置，其通过6字形的机体、捕尘布等结构实现对废气中粉尘的过滤。然而其结构复杂，并不适用于燃煤取暖炉，而且仅仅能够将粉尘过滤，无法去除硫化物、氮氧化合物等有害气体，废气处理效果较差。
例如现有的专利ZL96224576.3公开一种简易废烟气排放净化装置，其废气通过净化壶中的液体对烟气进行处理。然而，取暖炉的废气排出压力较低，无法通过净化壶中的液体，反而会导致废气回流至室内造成室内废气聚集，容易造成居民生命危险。
例如现有的专利ZL200880017736.2公开一种废气处理装置和方法，其将氯化铵和氯化氢供给至烟道中进行废气处理，然而，其需要设置结构复杂的大型处理设备，而且所需的材料氯化铵和氯化氢成本高、而且均具有一定的毒性，并不适用于居民取暖所用。
因此，如何提供一种结构简单、净化效果好、成本低的燃煤取暖炉废气处理装置为当前急需解决的技术难点之一。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种燃煤取暖炉废气处理装置，通过在排烟管道上设置尿素罐、积碳罐和碱罐分别对燃煤废气中的氮氧化合物、悬浮颗粒、硫化物进行处理，结构简单，而且采用农村地区常见的尿素化肥、碱面等物质进行处理，废气处理效果好、成本低、安全性高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种燃煤取暖炉废气处理装置，包括安装在炉体上的炉体出口弯管，与炉体出口弯管连通的竖直烟管，与竖直烟管连通的水平烟管，所述炉体出口弯管上安装有盛装有尿素溶液的尿素罐，所述尿素罐顶端安装有尿素罐上盖，所述尿素罐上盖的中间设置有喇叭管，所述喇叭管的底端为扩口段，所述扩口段位于尿素罐内部，所述喇叭管的顶端安装在炉体出口弯管上且与炉体出口弯管连通，所述尿素罐内部设置有雾化片，所述尿素罐上盖设置有连通尿素罐内外的通孔。
进一步的，所述扩口段的正下方设置有凹形雾化片，所述凹形雾化片通过雾化片支架安装在尿素罐内。
进一步的，所述水平烟管的端部设置有W形管，所述W形管包含波谷段一和波谷段二，所述波谷段二的底部安装有碱罐，所述碱罐内部装有食用碱溶液或者石灰水。
进一步的，所述波谷段二安装有除硫冷凝板，所述除硫冷凝板底部设置有玻璃纤维棉杆，所述玻璃纤维棉杆伸入碱罐内部的食用碱溶液或者石灰水中。
进一步的，所述除硫冷凝板包括固定环和固定在固定环内的除硫冷凝网，所述固定环和除硫冷凝网位于波谷段二的管内。
进一步的，所述除硫冷凝网为除硫冷凝杆组成的网状结构，所述除硫冷凝杆包括金属杆和包覆在金属杆外侧的玻璃纤维棉层，所述玻璃纤维棉层与玻璃纤维棉杆连接。
进一步的，所述固定环的顶端设置有散热片，所述散热片设置在W形管管外。
进一步的，所述波谷段一的底部安装有积碳罐，所述积碳罐的顶端设置有阻流板，所述阻流板插设在波谷段一的管道内。
进一步的，所述积碳罐内部设置滤尘网，所述积碳罐的侧壁且位于滤尘网的下方设置有酸液出口，所述碱罐的侧壁设置有酸液入口，所述酸液出口通过管道与酸液入口连通。
进一步的，所述W形管的端部设置有出口导流管，所述出口导流管内壁设置有螺旋状的导流板。
本发明的优点在于：
1.本发明提供的燃煤取暖炉废气处理装置，在炉体出口弯管上设置尿素罐，尿素罐产生的雾气混合进入废气中，在废气温度较高的炉体出口弯管处进行化学反应，实现有效的除氮，同时向废气中添加一定的水分，为除尘和除硫做准备。而且，采用了二级雾化结构，为废气处理提供充足的尿素雾气，提高除氮效率，降低了废气中氮氧化物的含量，减少对环境的污染，而且有效防止酸液和颗粒物质回流侵入尿素溶液，提高尿素溶液的使用率，减少耗材。
2.其次，水平烟管为包含水平支管和竖直支管形成的三通管，水平支管处连接有W形管，W形管上设置有阻流板、积碳罐和除硫冷凝板、碱罐，分别对废气的中的悬浮颗粒和硫化物进行处理，提高废气的处理效果。
3.W形管上设置有除硫冷凝板，将废气中携带的水分冷凝，进入碱罐中补充水分，防止碱罐缺水，同时，冷凝的水能够有效的将废气中的部分硫化物等有害物质吸附到除硫冷凝网进行反应，提高了除硫效果。
4.本发明的耗材为尿素、食用碱或者石灰等常见材料，净化效果好、成本低且安全，尤其适用于采用燃煤取暖炉取暖的农村地区。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明整体结构示意图。
图2为尿素罐结构图。
图3为尿素罐剖面图。
图4为尿素罐爆炸图。
图5为W形管示意图。
图6为W形管示意图爆炸图。
图7为W形管剖面图。
图8为积尘板示意图。
图9为除硫板示意图。
图10为除硫板爆炸图。
图11为冷凝杆剖面图。
图12为出口导流管示意图。
图13为三通管示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明公开，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，根据本发明的实施方式，提出一种燃煤取暖炉废气处理装置，包括安装在炉体1上安装的炉体出口弯管2，与炉体出口弯管2连通的竖直烟管4，与竖直烟管4连通的水平烟管5。其中炉体1放置于室内进行取暖，炉体1内产生的废气通过依次连通的炉体出口弯管2、竖直烟管4，与竖直烟管4和水平烟管5排出室外。
如图1所示，所述炉体出口弯管2上安装有尿素罐3。如图2-4所示，所述尿素罐3侧壁设置有尿素添加管3.1，通过尿素添加管3.1向尿素罐3内添加尿素化肥或者尿素化肥的溶液。所述尿素罐3顶端安装有尿素罐上盖3.2，所述尿素罐上盖3.2的中间设置有喇叭管3.3，所述喇叭管3.3的底端为扩口段3.31，所述扩口段3.31位于尿素罐3内部。所述喇叭管3.3的顶端安装在炉体出口弯管2上且与炉体出口弯管2连通，进而将尿素罐3安装在炉体出口弯管2上。所述尿素罐3内部设置有雾化片3.4。所述尿素罐上盖3.2设置有连通尿素罐3内外的通孔。
通过尿素添加管3.1向尿素罐3内添加尿素溶液，利用雾化片3.4将尿素溶液雾化，形成雾气，此过程中为一级雾化。炉体1内产生的高温废气从炉体出口弯管2中快速排出，利用文丘里原理将尿素罐3内部产生的尿素雾气抽吸、混合进高温的废气中，尿素作为还原剂与废气中的氮氧化物发生化学反应，生成氮气、水和二氧化碳等，从而实现对燃煤废气中氮氧化物的去除，具体的反应方程为：
CO(NH2)2→2NH2+CO
NH2+NO→N2+H2O
2CO+2NO→N2+2CO2
如图3所示，所述扩口段3.31的正下方设置有凹形雾化片3.5，所述凹形雾化片3.5通过雾化片支架3.6安装在尿素罐内。当雾气在喇叭管3.3中积聚过多时，容易在管壁上形成液滴而向下回流，利用凹形雾化片3.5能够及时将回流的液滴收集，并且重新雾化，向炉体出口弯管2及时提供尿素雾气，此为二级雾化。此外，废气中夹杂有大量的悬浮颗粒，容易向下沉积进入尿素罐内，凹形雾化片3.5的设置能够及时的将颗粒性杂质收集，防止颗粒侵入尿素溶液，造成尿素溶液被污染而失效，提高除氮效率。通过上述一级、二级雾化能够为炉体出口弯管2提供充足的尿素雾气，使废气中的氮氧化物充分反应，提高除氮效率，降低了废气中氮氧化物的含量，减少对环境的污染。
如图4所示，所述尿素罐上盖3.2的底部设置有滤网3.7，通过滤网3.7防止外界杂质侵入尿素罐内导致尿素溶液被污染减少尿素的消耗，降低成本。
优选的，所述喇叭管3.3管道中设置有增压风扇，便于快速的将尿素雾气送至炉体出口弯管2中。
如图1和5所示，水平烟管5的端部设置有W形管6，所述W形管6包含波谷段一6.1和波谷段二6.2。所述波谷段二6.2的底部安装有碱罐8，所述碱罐8内部装有食用碱溶液或者石灰水。
如图6和9所示，所述波谷段二6.2安装有除硫冷凝板8.1，所述除硫冷凝板8.1底部设置有玻璃纤维棉杆8.13，所述玻璃纤维棉杆8.13伸入碱罐8内部的食用碱溶液中。通过玻璃纤维棉杆8.13将食用碱溶液传导至除硫冷凝板8.1中，进而利用碱性的溶液将废气中的硫化物等有害物质去除，具体的反应过程为：
2OH-+SO2+H2O→SO3 -2+2H2O
2CO3 -+SO2+H2O→SO3 -2+CO2+H2O
当采用石灰溶液时，具体的反应过程为：
Ca(OH)2+SO2+H2O→CaSO3↓+2H2O
Ca(OH)2+CO2+H2O→CaCO3↓+2H2O
如图9-11所示，所述除硫冷凝板8.1包括固定环8.11和固定在固定环内的除硫冷凝网8.12，所述固定环8.11和除硫冷凝网8.12位于波谷段二6.2的管内，所述除硫冷凝网8.12为除硫冷凝杆组成的网状结构，所述除硫冷凝杆包括金属杆8.121和包覆在金属杆外侧的玻璃纤维棉层8.122。所述玻璃纤维棉层8.122与玻璃纤维棉杆8.13连接，以便于将碱罐8中的碱液传导至除硫冷凝网8.12上的玻璃纤维棉层8.122中，使得流过W形管6的废气能够充分的与碱液发生反应，进而将其中的硫化物等有害物质去除。由于采用了常见的食用碱或者石灰作为耗材，因此成本低，安全度高。优选的，所述除硫冷凝网8.12为两层以上，以便于增强对废气的除硫效果。
此外，所述除硫冷凝杆中心为金属杆8.121，其温度较低。炉体产生的废气中本身包含有一定的水蒸气，加之炉体出口弯管2上的尿素罐3向废气中添加的尿素雾气包含有大量的水分，因此，废气中包含有大量的水分。当废气通过除硫冷凝网8.12时，水蒸气冷凝形成液态水，通过玻璃纤维棉层8.122、玻璃纤维棉杆8.13进入到碱罐8中进行补充水分，防止碱罐缺水，同时，冷凝的水能够更加有效的将废气中的硫化物等有害物质吸附到除硫冷凝网8.12进行反应，提高了除硫效果。
优选的，所述固定环为金属材质，所述金属杆8.121与固定环连接，所述固定环8.11的顶端设置有散热片8.14，所述散热片设置在W形管6管外。通过设置散热片8.14，加快金属杆8.121散热，降低金属杆8.121温度，提高冷凝效果，提高对废气的处理效果。优选的，所述散热片8.14上设置有握持孔8.14，便于用户握持，进行除硫冷凝板8.1的更换和维修。
如图10所示，所述固定环8.11的底端设置有通孔8.16，所述玻璃纤维棉杆8.13穿过通孔8.16深入到碱罐8中。
如图7-8所示，所述波谷段一6.1的底部安装有积碳罐7。所述积碳罐7的顶端设置有阻流板7.1，所述阻流板7.1插设在波谷段一6.1的管道内，所述阻流板7.1的底部设置有排碳管7.2，所述排碳管7.2与积碳罐7的罐口连接。通过设置阻流板7.1，当废气通过阻流板7.1时，其中部分悬浮颗粒冲击到阻流板7.1上被阻挡，在阻流板7.1处堆积，并且通过排碳管7.2进入到积碳罐7中。
如图7所示，所述积碳罐7内部设置滤尘网7.3，所述积碳罐的侧壁且位于滤尘网7.3的下方设置有酸液出口7.4。所述碱罐8的侧壁设置有酸液入口8.2，所述酸液出口7.4通过管道10与酸液入口8.2连通。其中，废气在通过阻流板7.1时，部分水分同样被阻挡或者冷凝形成酸液，之后进入积碳罐7中，酸液通过滤网在积碳罐内聚集，当聚集到一定程度后，酸液通过管道10进入碱罐8中进行化学反应，进一步提高了废气的处理效率。
如图7和12所示，所述W形管6的端部设置有出口导流管9，所述出口导流管9内壁设置有螺旋状的导流板9.1。通过出口导流管9一方面降低了废气排出的流动阻力，使废气快速排出，另一方面使废气中的水分进一步在导流板9.1上冷凝，冷凝的水分回流至碱罐8中进行补充水分，防止碱罐缺水。
如图13所示，所述水平烟管5包括水平支管5.1和顶部设置的竖直分管5.2，所述水平支管5.1与W形管6连通。所述竖直分管5.2上设置有控制阀(未示出)，所述控制阀用于控制竖直分管5.2开通与关闭。所述控制阀与控制器连接，通过控制器控制控制阀的启闭。所述水平支管5.1处设置有气压计，所述气压计用于检测水平支管5.1内废气的流动压力。居民的室内还设置有二氧化硫检测器，所述气压计和二氧化硫检测器均与控制器连接。当水平支管5.1废气流动压力过大或者室内二氧化硫浓度超过阈值时，控制器控制控制阀开启，废气直接从竖直分管5.2排出，防止废气通过W形管6时流动阻力过大而无法排除造成室内废气聚集，对居民的生命健康造成危害。
优选的，所述水平支管5.1设置有增压风扇，加快废气进入W形管6，提高废气处理的效率。
本发明提供的燃煤取暖炉废气处理装置在炉体出口弯管上设置尿素罐，尿素罐产生的雾气混合进入废气中，在废气温度较高的炉体出口弯管处进行化学反应，实现有效的除氮，同时向废气中添加一定的水分，为除尘和除硫做准备。其次，水平烟管为包含水平支管和竖直支管的三通管，水平支管处连接有W形管，W形管上设置有阻流板、积碳罐和除硫冷凝板、碱罐，分别对废气的中的悬浮颗粒和硫化物进行处理。此外，本发明的耗材为尿素、食用碱或者石灰等常见材料，净化效果好、成本低且安全，尤其适用于采用燃煤取暖炉取暖的农村地区。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃煤取暖炉废气处理装置，包括安装在炉体(1)上的炉体出口弯管(2)，与炉体出口弯管(2)连通的竖直烟管(4)，与竖直烟管(4)连通的水平烟管(5)，其特征在于：所述炉体出口弯管(2)上安装有盛装有尿素溶液的尿素罐(3)，所述尿素罐(3)顶端安装有尿素罐上盖(3.2)，所述尿素罐上盖(3.2)的中间设置有喇叭管(3.3)，所述喇叭管(3.3)的底端为扩口段(3.31)，所述扩口段(3.31)位于尿素罐(3)内部，所述喇叭管(3.3)的顶端安装在炉体出口弯管(2)上且与炉体出口弯管(2)连通，所述尿素罐(3)内部设置有雾化片(3.4)，所述尿素罐上盖(3.2)设置有连通尿素罐(3)内外的通孔。
2.根据权利要求1所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述扩口段(3.31)的正下方设置有凹形雾化片(3.5)，所述凹形雾化片(3.5)通过雾化片支架(3.6)安装在尿素罐(3)内。
3.根据权利要求1所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述水平烟管(5)的端部设置有W形管(6)，所述W形管(6)包含波谷段一(6.1)和波谷段二(6.2)，所述波谷段二(6.2)的底部安装有碱罐(8)，所述碱罐(8)内部装有食用碱溶液或者石灰水。
4.根据权利要求3所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述波谷段二(6.2)安装有除硫冷凝板(8.1)，所述除硫冷凝板(8.1)底部设置有玻璃纤维棉杆(8.13)，所述玻璃纤维棉杆(8.13)伸入碱罐(8)内部的食用碱溶液或者石灰水中。
5.根据权利要求4所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述除硫冷凝板(8.1)包括固定环(8.11)和固定在固定环内的除硫冷凝网(8.12)，所述固定环(8.11)和除硫冷凝网(8.12)位于波谷段二(6.2)的管内。
6.根据权利要求5所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述除硫冷凝网(8.12)为除硫冷凝杆组成的网状结构，所述除硫冷凝杆包括金属杆(8.121)和包覆在金属杆外侧的玻璃纤维棉层(8.122)，所述玻璃纤维棉层(8.122)与玻璃纤维棉杆(8.13)连接。
7.根据权利要求5所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述固定环(8.11)的顶端设置有散热片(8.14)，所述散热片(8.14)设置在W形管(6)管外。
8.根据权利要求4所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述波谷段一(6.1)的底部安装有积碳罐(7)，所述积碳罐(7)的顶端设置有阻流板(7.1)，所述阻流板(7.1)插设在波谷段一(6.1)的管道内。
9.根据权利要求8所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述积碳罐(7)内部设置滤尘网(7.3)，所述积碳罐的侧壁且位于滤尘网(7.3)的下方设置有酸液出口(7.4)，所述碱罐(8)的侧壁设置有酸液入口(8.2)，所述酸液出口(7.4)通过管道(10)与酸液入口(8.2)连通。
10.根据权利要求3所述的燃煤取暖炉废气处理装置，其特征在于：所述W形管(6)的端部设置有出口导流管(9)，所述出口导流管(9)内壁设置有螺旋状的导流板(9.1)。
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