CN116212580B - 一种无动力废气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无动力废气净化装置，其包括进气管、冷却机构、净化机构和出气管，进气管用于导入废气；冷却机构包括第一管板、第二管板和至少一换热管，换热管内设有废气流道，换热管外以环境空气作为冷却介质；净化机构包括壳体，壳体通过第二管板与换热管连通并接收冷却后的废气，壳体内设有至少一反应吸附段，反应吸附段内填充有对废气进行吸附净化的吸附剂；出气管用于将净化后的废气导出。本发明中无动力废气净化装置结构合理，无需额外的动力源，尽可能地减少电气的使用。其中，将冷却机构直接暴露于环境空气中，保证了废气在进行吸附净化时可以降低到适宜的温度，又去除了原本应额外提供的冷媒，进一步避免了能源的消耗。

Description

一种无动力废气净化装置

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，尤其是指一种无动力废气净化装置。

背景技术

当今社会对工厂的环保要求越来越严格，特别是对于化工类企业，成分复杂的工业废气的处理一直是一门重要课题。例如在石油化工生产过程中，常常使用碱液吸收中和H₂S、碱洗油品和裂解气，在碱液吸收中和时，往往会散发出难闻的恶臭废气，主要组成是硫化物、酚类、环烷酸类的钠盐、油类、杂环芳烃和反应残余的游离氢氧化钠等；这些组分极易造成恶臭污染和中毒事件，还存在爆炸的风险。

现有技术中，处理恶臭废气的方法主要为吸收法、吸附法、微生物法、燃烧法等；对于上述的碱液吸收所产生的废气，由于是反应放热时蒸发产生的废气，其气量相对不多，微生物法成本较高，燃烧法成本虽低但有爆炸风险。吸收法为应对复杂的组分，需要配置很多组针对性的吸收液，流程复杂，再生困难，且需要解决吸收液蒸发所产生的二次废气问题；同时为使气液充分吸收，往往需采用喷淋的方式，连续的工作需消耗较多的能源、资源。而通过活性炭或是活性氧化铝球吸附，是其中一种安全有效的处理方法。且以当前的技术手段，活性炭或是活性氧化铝球可以较为方便的进行再生，可以进一步降低使用的成本。特别是，浸渍了特定化学物质的活性炭或是活性氧化铝球，解决了原来吸附速度慢的问题，且能够将有害组分先进行分解为无害组分再吸附，应对逸散废气的净化绰绰有余。

但工业废气往往伴随着较高的温度，如上述碱液吸收是一种放热的化学反应，导致散发的废气一般能达到40～70℃。而活性炭或是活性氧化铝球需要在一个合适的工作温度下，特别使不能在较高温度下工作，才能达到良好的吸附效果，这就使得废气在被吸附处理前，需要将温度适当降低。

为达到这一目的，容易想到的是，设置一个冷却装置作为废气的预处理手段。通常的冷却装置为确保冷却效果，会使用连续流动的冷却介质，如水冷却，或者具有一定流速的空气冷却等；这些冷却介质的使用，往往会使能耗增加以及维护成本提高，同时也存在一定的安全隐患。无额外动力的环境空气，由于受环境因素影响大，其散热效果并不稳定，特别是夏天阳光直晒时，环境空气难以使冷却装置表面的高温冷却下来，使冷却效果大打折扣甚至失效，所以通常不用作合适的冷却介质。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构合理、净化效果好的无动力废气净化装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无动力废气净化装置，该无动力废气净化装置包括：

进气管，用于导入废气；

冷却机构，包括第一管板、第二管板和至少一换热管，所述换热管的进气侧与第一管板连接，所述换热管的出气侧与第二管板连接，所述换热管内设有废气流道，所述废气流道通过所述第一管板与所述进气管连通并接收废气，所述换热管外以环境空气作为冷却介质；

净化机构，包括壳体，所述壳体通过所述第二管板与所述换热管连通并接收冷却后的废气，所述壳体内设有至少一反应吸附段，所述反应吸附段内填充有对废气进行吸附净化的吸附剂；

出气管，与所述壳体连接，用于将净化后的废气导出。

在本发明的一个实施例中，所述换热管在竖直方向上倾斜设置，所述换热管的出气侧高于所述换热管的进气侧，使废气冷却时产生的冷凝水从所述换热管的进气侧流出，并与所述进气管导入的热废气发生热交换。

在本发明的一个实施例中，所述第一管板的底部设有第一倾斜面，所述第一倾斜面的低点设有第一排水口，所述第一排水口连接有排水阀。

在本发明的一个实施例中，所述废气流道设有光滑内壁，所述换热管外壁连接有翅片，所述翅片沿所述换热管的轴向阵列分布或螺旋状分布。

在本发明的一个实施例中，所述进气管的后端设有与管板连接的第一变径段，所述第一变径段沿废气流动方向口径逐渐变大，以降低废气在所述冷却机构内的流速。

在本发明的一个实施例中，还包括遮阳罩。

在本发明的一个实施例中，所述遮阳罩设置在所述冷却机构上方，所述遮阳罩上设有排气管，所述排气管利用所述换热管外的环境空气与换热管内的废气热量交换后形成的热空气，产生气流上升效应将积聚在所述遮阳罩下的热气流排出。

在本发明的一个实施例中，还包括喷淋机构，所述喷淋机构设置在所述冷却机构与遮阳罩之间，所述喷淋机构用于在温度超过阈值时，利用喷淋水与环境空气和冷却机构接触，实现降温。

在本发明的一个实施例中，所述壳体的底部设有第二倾斜面，所述第二倾斜面的低点设有第二排水口，所述第二排水口连接有排水阀。

在本发明的一个实施例中，所述壳体内还设有气体吹扫口，所述气体吹扫口用于向所述吸附剂中吹扫惰性气体使其降温，并向经过所述反应吸附段后的废气中吹扫惰性气体。

在本发明的一个实施例中，还包括排放管道或烟囱，所述出气管与所述排放管道或烟囱连通，所述排放管道或烟囱将净化后的废气从目标高度排出，并形成烟囱效应。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明的无动力废气净化装置结构合理，无需额外的动力源，尽可能地减少电气的使用。

其中，将冷却机构直接暴露于环境空气中，在上述尽可能地减少电气使用的原则下，即保证了废气在进行吸附净化时可以降低到适宜的温度，又去除了原本应额外提供的冷媒，进一步避免了能源的消耗。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明优选实施例中无动力废气净化装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例冷却机构的结构示意图一；

图3是本发明优选实施例冷却机构的结构示意图二；

图4是本发明另一实施例中无动力废气净化装置的结构示意图。

标记说明：

1、进气管；101、第一变径段；201、第二变径段；

2、冷却机构；211、第一管板；212、第二管板；22、换热管；23、废气流道；24、翅片；25、第一排水口；26、第一倾斜面；27、遮阳罩；28、排气管；29、喷淋机构；

3、净化机构；31、壳体；32、反应吸附段；33、气体吹扫口；34、第二排水口；35、第二倾斜面；

4、出气管；

51、排水阀；52、排放管道或烟囱；

61、气体探测仪；62、控制器；63、第一温度传感器；64、吹扫口阀门；65、第二温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-3所示，本实施例公开了一种无动力废气净化装置，该无动力废气净化装置包括进气管1、冷却机构2、净化机构3和出气管4。

进气管1用于导入废气；冷却机构2包括第一管板211、第二管板212和至少一换热管22，所述换热管22的进气侧与第一管板211连接，所述换热管22的出气侧与第二管板212连接，所述换热管22内设有废气流道23，所述废气流道23通过所述第一管板211与所述进气管1连通并接收废气，所述换热管22外以环境空气作为冷却介质；净化机构3包括壳体31，所述壳体31通过所述第二管板212与所述换热管22连通并接收冷却后的废气，所述壳体31内设有至少一反应吸附段32，所述反应吸附段32内填充有对废气进行吸附净化的吸附剂；出气管4与所述壳体31连接，用于将净化后的废气导出。

其中，吸附剂之间存在间隙，废气从间隙通过反应吸附段32并与吸附剂充分接触，废气中的易燃易爆、有毒有害等组分被吸附剂分解净化。

可选地，所述吸附剂为一种或浸渍有化学物质的多孔载体，如活性炭、氧化铝、陶瓷等。所浸渍化学物质根据废气中含有的易燃易爆、有毒有害等组分确定，如高锰酸钾、氢氧化钾和磷酸等，应与其组分发生如氧化还原等反应消除毒性或变为更稳定的物质。可选地，所述吸附剂，为球型，柱型、破片型或蜂窝型等型式。

例如，针对有害组分为硫化氢、二氧化硫和丁烷的废气，可以设置三段反应吸附段32，三段反应吸附段32内分别填充浸渍高锰酸钾的球型氧化铝吸附剂、浸渍氢氧化钾的球型活性炭吸附剂和未浸渍化学物质的破片型活性炭。以实现对废气中不同有害组分的吸附。

其中，废气在净化时依次流过进气管1、冷却机构2、净化机构3和出气管4。废气来源一般为封闭罐体或场所，其废气为高温液体蒸发产生的废气或化学反应时产生的废气，这些产生的废气一般具有较高的温度，若直接与吸附剂接触，较高的温度往往会导致吸附效果变差。废气在密闭空间内堆积形成正压，带动废气从进气管进入无动力废气净化装置，并从出气管4流出。

所述进气管1的后端设有与管板连接的第一变径段101，所述第一变径段101沿废气流动方向口径逐渐变大，以降低废气在所述冷却机构2内的流速。确保废气在冷却机构2内有较低的流动速度，延长废气停留于冷却机构2中的时间，使废气得到更充分的冷却。

参照图2和3，在一些实施例中，换热管22设有多根，多根换热管22在换热管径向上呈矩形阵列分布。进一步地，在换热管径向上，换热管22之间等间隔分布；在竖直方向上，换热管22之间也等间隔分布。由此保证换热效果。

在一些实施例中，所述换热管22在竖直方向上倾斜设置，所述换热管22的出气侧高于所述换热管22的进气侧，使废气冷却时产生的冷凝水从所述换热管22的进气侧流出，并与所述进气管导入的热废气发生热交换。避免冷凝水积于换热管22内，且进气侧废气温度较高，可以避免冷凝水冬天冻结在换热管22内或所述换热管22的出气侧。

进一步地，所述第一管板211的底部设有第一倾斜面26，所述第一倾斜面26的低点设有第一排水口25，所述第一排水口25连接有排水阀51，便于快速将冷凝水排出。

在一些实施例中，所述废气流道23设有光滑内壁，所述换热管22外壁连接有翅片24，所述翅片24沿所述换热管22的轴向阵列分布或螺旋状分布。更优选地，翅片24靠近换热管22外壁部分具有波浪形结构。

优选地，废气流道23中的废气流速小于等于1m/s，确保废气在冷却机构2内有足够的停留时间，达到更好的冷却效果。

在一些实施例中，该无动力废气净化装置还包括遮阳罩27，所述遮阳罩27设置在所述冷却机构2上方，所述遮阳罩27上设有排气管28，所述排气管28利用所述换热管22外的环境空气与换热管22内的废气热量交换后形成的热空气，产生气流上升效应将积聚在遮阳罩27下的热气流排出。特别是无风时，排气管28可以将热空气从较高的位置排出，并进一步地促进新鲜的较冷的环境空气流向冷却机构2，强化废气冷却效果。其中，排气管28因为热交换，使得在换热管22顶部进入排气管28的气流比换热管22底部的气流温度高，密度低，自然形成一个烟囱(排气管)的自拔力。以实现无动力换热。优选地，排气管28竖直设置，排气管的长度大于2m。利用温度差自发形成空气流动的效果，排气管28是利用高空气温更低的温度，进一步强化空气的对流，排气管28设置于冷却机构的上方，更进一步地引导了气流流向。

进一步地，遮阳罩27垂直投影范围大于冷却机构2。遮阳罩27避免夏天阳光暴晒使冷却机构2产生积聚高热，从而降低废气冷却的效果。其中，遮阳罩27和换热管22顶部换热形成的局部高温，更容易在这里形成换热管22顶部和底部的自拔力对流。

在一些实施例中，该无动力废气净化装置还包括喷淋机构29，所述喷淋机构29设置在所述冷却机构2上方，所述喷淋机构29用于在温度超过阈值时，利用喷淋水与环境空气和冷却机构2接触，实现降温。

进一步地，当该无动力废气净化装置还包括遮阳罩27时，喷淋机构29设置在遮阳罩27与冷却机构2之间。喷淋机构29作为一种备用装置，平时不开启，在气温过高，无法将废气冷却下来时，短时间内开启喷淋机构29，喷淋水与环境空气或冷却机构2接触，水蒸发并吸收热量，以达到冷却降温的目的。

在一些实施例中，冷却机构2与净化机构3连接部分设有第二变径段201，第二变径段201远离冷却机构2一端口径小于连接冷却机构2一端的口径。以便于将冷却后的废气导入净化机构3。

在一些实施例中，所述壳体31内还设有气体吹扫口33，所述气体吹扫口33用于向所述吸附剂中吹扫惰性气体使其降温，并向经过所述反应吸附段32后的废气中吹扫惰性气体。气体吹扫口33与气体发生装置，例如气泵等连接。可选地，气体吹扫口33平时为关闭状态；用于吹扫的气体为相对于废气组分的惰性气体，优选的为氮气。所述惰性气体作为一种保护气体，在废气中有害组分浓度超标或反应吸附段32的温度超标时，起到稀释、降温的作用，避免起火、爆炸的风险。

在一些实施例中，所述壳体31的底部设有第二倾斜面35，所述第二倾斜面35的低点设有第二排水口34，所述第二排水口34连接有排水阀51。因为，废气通过反应吸附段32时与浸渍的化学物质发生氧化还原反应，有可能产生水，需要将其排出。

可选地，所述第一排水口25和第二排水口34各连有排水阀51，平时为关闭状态。所述排水阀51为截止阀，手动或自动地定期排出积聚的冷凝水；或为浮球式排水阀或类似自动排放装置，根据积液量，自动通过机械方式打开阀门排水。

在本实施例中，采用浮球式排水阀，当冷凝水积聚于浮球式排水阀中，浮球的浮力逐渐增大并把浮球浮起，冷凝水从浮球浮起后产生的间隙排出；若冷凝水缺乏时，浮球通过自身重力下沉，起到密封作用，防止废气从排水口泄漏。

参照图4，在另一实施例中，该无动力废气净化装置还包括排放管道或烟囱52，所述出气管4与所述排放管道或烟囱52连通，所述排放管道或烟囱52将净化后的废气从目标高度排出，并形成烟囱效应，利用废气与高空环境空气的温度差加强对流，进一步确保无动力废气净化装置内气体的流动。优选地，排放管道或烟囱52的高度至少为15m。

可选地，该无动力废气净化装置还包括控制系统。进一步地，在反应吸附段32与出气管4的连接管道之间，设有至少一个气体探测仪61，气体探测仪61用于测量处理后废气的气体含量，特别是可燃气体含量并传输至控制器62；在反应吸附段32附近设有至少一个第一温度传感器63，第一温度传感器63用于测量附近气体温度并传输至控制器62；在气体吹扫口33上设有一吹扫口阀门64，吹扫口阀门64可由控制器62控制开关或开度，吹扫口阀门64平时为关闭状态。当气体含量或第一温度传感器63测得温度超出设定值时，打开吹扫口阀门64，或根据超出设定值程度调节吹扫口阀门64开度；当气体含量或第一温度传感器63测得温度低于设定值时，逐步减小吹扫口阀门64开度直至关闭。

当冷却机构2设有喷淋机构29时，冷却机构2与净化机构3之间设有第二温度传感器65，第二温度传感器65用于测量经过冷却后的废气温度并传输至控制器62，当第二温度传感器65测得温度超出设定值时，打开喷淋机构29，当第二温度传感器65测得温度低于设定值时，关闭喷淋机构29。优选地，本发明中的带电仪表、阀门，以及控制器62或控制器62近端接线盒，均具有防爆功能，以提升安全性。

本发明的无动力废气净化装置利用废气来源产生的压力，以及出风口的烟囱效应带来的加强对流，使废气自行且较缓慢的在无动力废气净化装置中流动、净化，无需额外的动力源，尽可能地减少电气的使用，避免废气起火、爆炸等风险。

本发明的无动力废气净化装置将冷却机构直接暴露于环境空气中，在上述尽可能地减少电气使用的原则下，即保证了废气在进行吸附净化时可以降低到适宜的温度，又去除了原本应额外提供的冷媒，进一步避免了能源的消耗。

本发明的无动力废气净化装置在冷却机构上设置遮阳罩，进一步的设置有排气管和喷淋机构，在确保节省能源甚至不使用能源的前提下，确保了冷却机构在高温天气下仍能保证良好的冷却效果。

本发明的无动力废气净化装置中的净化机构设置有气体吹扫口，结合控制系统，可以在废气有害组分超浓度时进行吹扫稀释，进一步确保废气无起火、爆炸等风险。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种无动力废气净化装置，其特征在于，包括：

进气管，用于导入废气；

冷却机构，包括第一管板、第二管板和至少一换热管，所述换热管的进气侧与第一管板连接，所述换热管的出气侧与第二管板连接，所述换热管内设有废气流道，所述废气流道通过所述第一管板与所述进气管连通并接收废气，所述换热管外以环境空气作为冷却介质；

净化机构，包括壳体，所述壳体通过所述第二管板与所述换热管连通并接收冷却后的废气，所述壳体内设有至少一反应吸附段，所述反应吸附段内填充有对废气进行吸附净化的吸附剂；

出气管，与所述壳体连接，用于将净化后的废气导出；

还包括遮阳罩，所述遮阳罩设置在所述冷却机构上方；

所述遮阳罩上设有排气管，所述排气管利用所述换热管外的环境空气与换热管内的废气热量交换后形成的热空气，产生气流上升效应将积聚在所述遮阳罩下的热气流排出；

还包括排放管道或烟囱，所述出气管与所述排放管道或烟囱连通，所述排放管道或烟囱将净化后的废气从目标高度排出，并形成烟囱效应。

2.根据权利要求1所述的无动力废气净化装置，其特征在于，所述换热管在竖直方向上倾斜设置，所述换热管的出气侧高于所述换热管的进气侧，使废气冷却时产生的冷凝水从所述换热管的进气侧流出，并与所述进气管导入的热废气发生热交换。

3.根据权利要求1所述的无动力废气净化装置，其特征在于，所述废气流道设有光滑内壁，所述换热管外壁连接有翅片，所述翅片沿所述换热管的轴向阵列分布或螺旋状分布。

4.根据权利要求1所述的无动力废气净化装置，其特征在于，所述进气管的后端设有与管板连接的第一变径段，所述第一变径段沿废气流动方向口径逐渐变大，以降低废气在所述冷却机构内的流速。

5.根据权利要求1所述的无动力废气净化装置，其特征在于，还包括喷淋机构、第二温度传感器和控制器，第二温度传感器用于测量经过冷却后的废气温度并传输至控制器，所述喷淋机构设置在所述冷却机构与遮阳罩之间，所述喷淋机构用于在温度超过阈值时，利用喷淋水与环境空气和冷却机构接触，实现降温。

6.根据权利要求1所述的无动力废气净化装置，其特征在于，所述壳体的底部设有第二倾斜面，所述第二倾斜面的低点设有第二排水口，所述第二排水口连接有排水阀。

7.根据权利要求1所述的无动力废气净化装置，其特征在于，所述壳体内还设有气体吹扫口，所述气体吹扫口用于向所述吸附剂中吹扫惰性气体使其降温，并向经过所述反应吸附段后的废气中吹扫惰性气体。