CN113599970A - 一种沥青烟焦油黑法吸附装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青烟焦油黑法吸附装置，包括烟气管道、焦粉输送管道、分散混合装置和吸附反应装置；烟气管道中沿烟气流动方向依次为第一直管部、收缩部、颈部、扩张部和第二直管部；焦粉输送管道连通在颈部位置上，用于向烟气管道中输送吸附液相物质的焦粉；分散混合装置设置在所述扩张部的内部，包括设置在管道中心位置的挡盘；吸附反应装置设置在第二直管部内部，包括设置在管道中心位置的导流盘。本发明具有吸附沥青烟气中的焦油的作用，并且制作简单，价格便宜。
Description
技术领域
本发明属于电解铝行业的炭阳极生产技术领域，涉及一种沥青烟焦油黑法吸附装置。
背景技术
电解铝生产中，电解槽的炭阳极包括导电的炭块，炭块也是预焙电解槽生产的损耗部件。制造炭块时，阳极沥青是制造炭阳极的优质粘接剂，对于炭块的成型起着关键作用。在炭块的混捏、冷却、成型生产过程中产生大量的沥青烟气，沥青烟气中含有沥青烟、烟尘、硫化物等多种污染物，通常采用布袋除尘设备过滤处理。在烟气经过布袋除尘器时，由于烟气中的液相物质如焦油和VOC等，冷却后凝结成露，具有一定的粘结性，贴附在过滤袋上，会产生糊袋现象，导致布袋除尘器无法正常运行，降低了除尘设备的使用寿命。需要一种方式来解决糊袋问题。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，发明人拟采用黑法吸附去除沥青烟气中液相物质，因此，需要一种能够让吸附剂与沥青烟气充分混合，并进行吸附反应的沥青烟焦油黑法吸附装置。本发明提供一种沥青烟焦油黑法吸附装置，目的在于，沥青烟气与多孔性固体接触，使污染物吸附在固体表面而从气流中分离出来。吸附作用可发生在不同界面上，气体或污染物在固体(吸附剂)表面被吸附的过程是一种自发性过程。对于吸附剂及其被吸附物来说，被吸附物质的量随着表面增大而增加。煅后焦粉本身就是非常良好的吸附剂，具有比表面积大、孔隙率大、吸附能力强、颗粒均匀，有较好的机械强度、化学稳定性和热稳定性好，制作简单，价格便宜等优点，在烟气管道中设计焦粉加料口，并设置分散混合装置和吸附反应装置，使焦粉与沥青烟气充分混合并反应。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种沥青烟焦油黑法吸附装置，包括烟气管道、焦粉输送管道、分散混合装置和吸附反应装置；
所述烟气管道中有一段直径缩小的颈部，使得颈部两侧的烟气管道沿烟气流动方向依次为第一直管部、收缩部、颈部、扩张部和第二直管部；所述颈部用于通过缩小直径加快颈部烟气的流动速度；
所述焦粉输送管道连通在所述颈部位置上，用于向烟气管道中输送吸附液相物质的焦粉；
所述分散混合装置设置在所述扩张部的内部，分散混合装置用于将管道中的焦粉颗粒分散与烟气混合；
所述吸附反应装置设置在第二直管部内部，吸附反应装置用于通过迫使焦粉颗粒与烟气产生相对运动，增加焦粉颗粒吸附反应的机会。
进一步的优化是：所述分散混合装置包括设置在管道中心位置的挡盘，挡盘用于引导焦粉分散到气流中。
进一步的优化是：所述吸附反应装置包括设置在管道中心位置的导流盘，导流盘均匀密布有贯通的小孔；导流盘的周边与管道侧壁留有环形间隙，环形间隙用于导流盘周边的气流通过。
进一步的优化是：所述焦粉输送管道与烟气管道倾斜连通，所述倾斜连通用于焦粉顺应烟气流动方向进入烟气管道。
进一步的优化是：所述分散混合装置还包括固定杆；所述固定杆有多个，围绕挡盘的中心分布；每个固定杆的一端固定连接挡盘，另一端用于连接烟气管道的侧壁，固定杆用于将挡盘固定在所述扩张部管道的中心位置。
进一步的优化是：所述挡盘上还设置有导流叶片，导流叶片用于引导气流中的焦粉向挡盘周边流动。
进一步的优化是：所述挡盘的最大直径不小于所述颈部直径。
进一步的优化是：所述导流盘周边环形间隙中固定连接有多个导流板，导流板均匀围绕导流盘的中心布置，导流板外侧固定连接固定环，固定环与第二直管部的管道侧壁固定连接，导流板和固定环用于将导流盘固定在第二直管部的中心位置。
进一步的优化是：所述导流板还用于引导导流盘周边气流向中心流动。
进一步的优化是：还包括布袋除尘设备；所述布袋除尘设备连通烟气管道的第二直管部，用于收集吸附烟气后的焦粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用焦粉吸附沥青烟气的焦油等液相物质；在烟气管道中通过缩小直径加快颈部烟气的流动速度，焦粉随高速流动的气流撞击到分散混合装置上，被进一步细化并分散至整个管道中，加快了焦粉分散和与烟气混合的速度；携带焦粉的气流到达吸附反应装置后，焦粉受到阻挡改变了运行路径，提高了焦粉的吸附效果。总之，本发明具有吸附沥青烟气中的焦油的作用，减少了布袋除尘设备糊袋现象，延长了布袋除尘设备的使用寿命，节省了检修成本，并且制作简单，价格便宜。
附图说明
图1为本发明的实施例1的主视图；
图2为本发明的实施例1的分散混合装置平面结构示意图；
图3为本发明的实施例1的分散混合装置三维立体结构示意图；
图4为本发明的实施例1的吸附反应装置平面结构示意图；
图5为本发明的实施例1的吸附反应装置三维立体结构示意图。
图中：1烟气管道、11第一直管部、12收缩部、13颈部、14扩张部、15第二直管部、2焦粉输送管道、3分散混合装置、4吸附反应装置、5烟气流动方向、6焦粉流动方向、7布袋除尘设备。
具体实施方式
下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1：请参阅图1-5；
本发明提供如下技术方案：一种沥青烟焦油黑法吸附装置，包括烟气管道1、焦粉输送管道2、分散混合装置3和吸附反应装置4；
所述烟气管道1中有一段直径缩小形成颈部13，使得颈部13两侧的烟气管道1沿烟气流动方向依次为第一直管部11、收缩部12、颈部13、扩张部14和第二直管部15；所述颈部13用于通过缩小直径加快烟气管道1中的烟气的流动速度；
所述焦粉输送管道2连通在所述颈部13位置上，用于向烟气管道1中输送吸附液相物质的焦粉；所述焦粉输送管道2与烟气管道1倾斜连通，用于所述焦粉顺应烟气流动方向进入烟气管道1；所述倾斜角度为45度；
所述分散混合装置3设置在扩张部14的内部，包括设置在中心位置的挡盘31，挡盘31用于通过阻挡中心气流的流动将焦粉扩散到周边与烟气混合；
所述吸附反应装置4设置在第二直管部15内部，包括设置在中心位置的导流盘41，导流盘41上均匀密布有贯通的小孔411，小孔411用于迫使焦粉颗粒相互靠近的通过小孔411；
所述分散混合装置3的挡盘31上还设有多个均匀围绕中心的导流叶片32；导流叶片32用于引导气流加快向周边流动；所述每片导流叶片32均为螺旋弯曲状，使得所有导流叶片32形成涡旋状态，涡旋用于进一步加快气流的流动；所述挡盘31的周边设置四个固定杆33，固定杆33的末端与扩张部14的烟气管道1的侧壁通过螺栓连接，固定杆33用于将挡盘31固定在扩张部14的中心位置；所述挡盘31的最大直径大于或等于颈部13直径，用于完全阻挡从颈部13流出的烟气和焦粉；
所述吸附反应装置4的导流盘41与第二直管部15的侧壁留有环形间隙，环形间隙用于引导气流通过；在间隙中均布有围绕中心的导流板42，导流板42用于引导管道内周边的气流向中心流动，导流板42外侧套接固定环43，固定环43的外侧分布四个连接管道侧壁的支座44，固支座44与管道侧壁通过螺栓固定连接，用于将导流盘41固定在第二直管部15的中心位置；
所述第二直管部15连接布袋除尘设备7，布袋除尘设备7用于收集吸附后的焦粉。
使用时，颈部13高速流动的烟气将焦粉输送管道2的焦粉颗粒被吸入烟气管道1中。焦粉颗粒经过分散混合装置3被分散，与烟气充分混合；进入第二直管部15后，焦粉颗粒流速与烟气流速达到平衡，但吸附反应装置4改变了焦粉颗粒的流向，增加了焦粉颗粒与不同烟气分子接触的机会，从而过滤烟气中液相物质。吸附着沥青烟气的细焦粉成为载焦粉，载焦粉随气流脉冲布袋除尘器7，由布袋除尘器7收集下来并进入配料仓待用。
需要强调的是：
焦粉作为吸附剂应用到本实施例的烟气吸附领域，所要克服的新的技术困难是，焦粉与烟气吸附反应不充分，焦粉吸附作用效率低，焦粉浪费严重，并且增大了后续的焦粉收集的布袋过滤装置的负担。本实施例利用焦粉对烟气中液相物质进行吸收，对焦粉的吸附过程进行了至少两点优化：第一点，设置了分散装置，提高了焦粉在烟气中的均匀度，有利于发挥每一颗焦粉颗粒的吸附作用；第二点，设置了吸附反应装置，增加了焦粉颗粒与烟气的相对运动，提高了焦粉吸附反应的效率，降低了焦粉的使用量，也减轻了后续布袋过滤装置的负担。
需要说明的是：
1.直径缩小的颈部13的工作原理是：利用文丘里效应，该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比。通过加快气流速度，焦粉输送管道2的焦粉颗粒被吸入烟气管道1中。
2.分散混合装置3的工作原理是：在气流吹动作用下，加快了焦粉颗粒的流动速度，使得高速流动的焦粉颗粒撞击到挡盘31上，被进一步细化并分散至整个管道中，加快了焦粉分散和与烟气混合的效率。
3.吸附反应装置4的工作原理是：焦粉进入第二直管部15后，焦粉颗粒流速与烟气流速达到平衡，焦粉与烟气几乎没有相对运动，不利于焦粉颗粒的吸附作业。通过设置导流盘41，改变焦粉颗粒的运行轨迹，导致焦粉颗粒向前的流动速度慢于烟气的流动速度，增加了焦粉颗粒与不同烟气分子接触的机会。导流盘41上虽然设有小孔，但气流通过面积还是大幅减小，有大部分没有通过小孔411的焦粉颗粒在导流盘41前部聚集，这些焦粉颗粒的运行轨迹有两种，第一种径向流动，流向周边的环形间隙，从环形间隙流过导流盘41；第二种是在撞击导流盘41反弹后，垂直往复运动，受气流吹动再次流向导流盘41，反复撞击导流盘41寻找通过小孔411的机会；两种运行轨迹均改变了焦粉颗粒原有的直线运行轨迹，迫使焦粉颗粒与烟气产生相对运动，增加焦粉颗粒吸附反应的机会。导流盘41使得焦粉颗粒在导流盘41前部聚集，聚集的焦粉颗粒使得此处气流中的焦粉颗粒密度大幅增加，密集的焦粉颗粒产生过滤效应，从而过滤烟气中液相物质。环形间隙，由于管道侧壁的气流速度较慢，焦粉颗粒滞留的时间也较长，此处不适宜设置阻挡部件，否则气流阻力过大，有堵塞的风险，反而需要引导此处的气流向中心流动，以保证吸附反应装置4能够持续工作。
本实施例优点在于，利用焦粉吸附沥青烟气的焦油等液相物质；在烟气管道中通过缩小直径加快颈部烟气的流动速度，焦粉随高速流动的气流撞击到分散混合装置上，被进一步细化并分散至整个管道中，加快了焦粉分散和与烟气混合的速度；携带焦粉的气流到达吸附反应装置后，焦粉受到阻挡改变了运行路径，提高了焦粉的吸附效果；本实施例的吸附装置没有运动部件，不需要驱动装置，适于沥青烟气管道的恶劣环境，结构简单，工作可靠。总之，本发明具有吸附沥青烟气中的焦油的作用，并且制作简单，价格便宜。
本发明未详述部分为现有技术；对于本领域的普通技术人员而言，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：包括烟气管道(1)、焦粉输送管道(2)、分散混合装置(3)和吸附反应装置(4)；
所述烟气管道(1)中有一段直径缩小的颈部(13)，使得颈部(13)两侧的烟气管道(1)沿烟气流动方向依次为第一直管部(11)、收缩部(12)、颈部(13)、扩张部(14)和第二直管部(15)；所述颈部(13)用于通过缩小直径加快颈部(13)烟气的流动速度；
所述焦粉输送管道(2)连通在所述颈部(13)位置上，用于向烟气管道(1)中输送吸附液相物质的焦粉；
所述分散混合装置(3)设置在所述扩张部(14)的内部，分散混合装置(3)用于将管道中的焦粉颗粒分散与烟气混合；
所述吸附反应装置(4)设置在第二直管部(15)内部，吸附反应装置(4)用于通过迫使焦粉颗粒与烟气产生相对运动，增加焦粉颗粒吸附反应的机会。
2.根据权利要求1所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：所述分散混合装置(3)包括设置在管道中心位置的挡盘(31)，挡盘(31)用于引导焦粉分散到气流中。
3.根据权利要求1所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：所述吸附反应装置(4)包括设置在管道中心位置的导流盘(41)，导流盘(41)均匀密布有贯通的小孔(411)；导流盘(41)的周边与管道侧壁留有环形间隙，环形间隙用于导流盘(41)周边的气流通过。
4.根据权利要求1所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：所述焦粉输送管道(2)与烟气管道(1)倾斜连通，所述倾斜连通用于焦粉顺应烟气流动方向进入烟气管道(1)。
5.根据权利要求1所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：所述分散混合装置(3)还包括固定杆(33)；所述固定杆(33)有多个，围绕挡盘(31)的中心分布；每个固定杆(33)的一端固定连接挡盘(31)，另一端用于连接烟气管道(1)的侧壁，固定杆(33)用于将挡盘(31)固定在所述扩张部(14)管道的中心位置。
6.根据权利要求1所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：所述挡盘(31)上还设置有导流叶片(32)，导流叶片(32)用于引导气流中的焦粉向挡盘(31)周边流动。
7.根据权利要求1所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：所述挡盘(31)的最大直径不小于所述颈部(13)直径。
8.根据权利要求1所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：所述导流盘(41)周边环形间隙中固定连接有多个导流板(42)，导流板(42)均匀围绕导流盘(41)的中心布置，导流板(42)外侧固定连接固定环(43)，固定环(43)与第二直管部(15)的管道侧壁固定连接，导流板(42)和固定环(43)用于将导流盘(41)固定在第二直管部(15)的中心位置。
9.根据权利要求8所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：所述导流板(42)还用于引导导流盘(41)周边气流向中心流动。
10.根据权利要求1所述的沥青烟焦油黑法吸附装置，其特征在于：还包括布袋除尘设备(7)；所述布袋除尘设备(7)连通烟气管道(1)的第二直管部(15)，用于收集吸附烟气后的焦粉。
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