CN116764372A - 一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔 - Google Patents
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Abstract
本发明属于净化塔技术领域，具体的说是涉及一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔,包括加热塔、制冷塔、吸收塔和冷凝器，所述加热塔包括塔壁、进料仓、反应仓、出料仓、第一气动仓门和第二气动仓门，所述反应仓塔壁内嵌有螺旋形热交换管，热交换管紧靠内壁，以达到最好的热交换效果，所述热交换管进水口位于塔壁后侧靠下位置，所述热交换管出水口位于塔壁前侧靠上位置。所述制冷塔的热交换管的入水口、出水口的位置以及螺旋方向与加热塔相反，所述制冷塔其余结构均与加热塔相同，通过这种方式，将放热反应产生的热通过冷凝介质带到加热塔中，起到了将制冷塔产生的化学放热利用起来，以加大预处理的反应程度、节约能耗、提升净化效果的作用。
Description
技术领域
本发明属于净化塔技术领域，具体的说是涉及一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔。
背景技术
氮氧化物包括多种化合物，如一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝烟，主要为一氧化氮和二氧化氮，并以二氧化氮为主。氮氧化物都具有不同程度的毒性，因此，在工业生产中，对于含有氮氧化物的废气，要用尾气净化塔处理后方可排放。
现有的氮氧化物尾气净化通常采用催化还原法、吸附和吸收三类，其中吸收法在氮氧化物与溶液反应过程中会放出一定的热量，而现有氮氧化物尾气净化塔通常不具有该类装置的热循环系统，可以说一定程度上对于反应自身产生的热量造成了浪费，增加了能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，本发明所要解决的具体问题是现有氮氧化物尾气净化塔通常不具有该类装置的热循环系统，可以说一定程度上对于反应自身产生的热量造成了浪费，增加了能耗。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，包括加热塔、制冷塔、吸收塔和冷凝器，所述加热塔、制冷塔和吸收塔外观均为长方体结构，所述加热塔、制冷塔和吸收塔通过气体管道串联，所述加热塔、制冷塔和冷凝器通过热交换管道串联，所述加热塔包括塔壁、进料仓、反应仓、出料仓、第一气动仓门和第二气动仓门，所述反应仓塔壁内嵌有螺旋形热交换管，热交换管紧靠内壁，以达到最好的热交换效果，所述热交换管进水口位于塔壁后侧靠下位置，所述热交换管出水口位于塔壁前侧靠上位置，所述反应仓的塔壁左下侧开设有进气口，所述反应仓塔壁右上侧开设有出气口。所述制冷塔的热交换管的入水口、出水口的位置以及螺旋方向与加热塔相反，所述制冷塔其余结构均与加热塔相同，冷凝器通过热交换管道将低温冷凝介质排入制冷塔对制冷塔的反应仓进行降温，促进放热反应2NO+O＝＝2NO2的进行，以提升反应效果，同时通过两塔中相对称的热交换管，将放热反应产生的热通过冷凝介质带到加热塔中，促进废气中的NOX分解转化为NO和NO2，本发明通过加入冷凝热循环系统，起到了将制冷塔产生的化学放热利用起来，以加大预处理的反应程度，节约能耗，提升净化效果的作用。
优选的，所述进料仓顶盖为可拆卸结构，所述进料仓底部左侧高于右侧，所述进料仓内放置有圆柱形活性炭棒，所述进料仓底侧设置有第一气动仓门，当反应仓需要填料时，打开第一气动仓门，活性炭棒会在重力作用下自动沿进料仓的底部滚入反应仓，所述反应仓前后两侧的塔壁内侧均开设有连续的Z型槽道，所述Z型槽道进口和出口均与第一气动仓门位于同一侧，所述活性炭棒两端与Z型槽道内壁滑动连接且均匀排布在反应仓内，在重力作用下，活性炭棒之间紧密的贴合，Z型槽道的多折结构使紧密贴合的活性炭棒构成多层过滤层，达到过滤尾气中颗粒物杂质的作用，所述第一气动仓门的同一侧设置有第二气动仓门，所述出料仓底部为V型结构，所述出料仓底部中心位置开设有与活性炭棒方向相同的条形出口，当反应仓内的活性炭棒使用一段时间后，表面微小颗粒沉积导致逐渐失去吸附性，可打开第二气动仓门，反应仓内的活性炭棒在重力作用下滚入出料仓，再沿出料仓的底部滚出条形出口，然后关闭第二气动仓门，打开第一气动仓门，进料仓里的活性炭棒在重力作用下滚入反应仓内的Z型槽道内，逐渐填满Z型槽道，形成多个过滤层，所述塔壁位于第一气动仓门和第二气动仓门的位置均开设有凹槽，所述第一气动仓门固定连接有滑块，所述滑块和凹槽内壁滑动密封连接，所述滑块另一侧固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆贯穿塔壁并与气缸活塞杆固定连接，所述活塞杆和塔壁贯穿孔滑动连接，所述气缸固定连接在塔壁外侧上，当某一仓门需要开启时，启动对应气缸，在活塞杆和伸缩杆的带动下，滑块向远离塔的中心的方向运动，带动仓门运动完成开门动作，关门时同理。
优选的，所述加热塔和制冷塔通过第一连接管连接，所述第一连接管上设有气体干燥过滤器，所述第一连接管上在气体干燥过滤器与加热塔之间设有空气进口，所述空气进口与空压机相连，净化塔工作时，加热塔中经过加热分解的混合气体在空气进口处和空气混合，然后经气体干燥过滤器干燥和初步过滤后排入制冷塔的反应仓内，两种气体混合，其中的NO和氧气接触，直接发生氧化，放出热量，放出的热量被反应仓塔壁内的热交换管带至加热塔，实现制冷塔内部的降温，以促进氧化反应的进行程度。
优选的，所述冷凝器出水口与制冷塔的进水口通过管道相连，所述制冷塔的出水口与加热塔的进水口通过管道相连，所述加热塔的出水口与冷凝器的进水口通过管道相连，通过这种设计，由冷凝器出来的低温冷媒在制冷塔中和气体流向相反，采用逆流冷凝法，提高了制冷效率，降低了制冷塔中的温度，而当高温的冷媒进入加热塔时，首先与低温高浓度尾气接触，提高了热传导效率，加速了加热塔中的分解反应进行。
优选的，所述第一气动仓门和第二气动仓门与底壁相接触的表面固定连接有第一橡胶层，所述仓底与第一气动仓门和第二气动仓门相接触的表面固定连接有第二橡胶层，当仓门关紧时，第一橡胶层和第二橡胶层相接触挤压，实现了反应仓内环境的密封。
优选的，所述吸收塔内部为中空容腔，所述吸收塔底部为倒锥形结构，所述吸收塔底部中心开设有排液口，当吸收塔中的NaOH溶液使用时间超出限定需要更换时，打开排液口，其中的液体自动排出，倒锥形结构的塔底使容腔内不会存液，所述吸收塔顶部开设有注液口，可通过注液口向容腔内添加NaOH溶液，所述吸收塔顶部开设有排气口，所述排气口安装有气体单向阀，所述气体单向阀直接连接大气，经过三级净化的气体主要的成分为空气，可直接排放至大气，气体单向阀的设置目的在于防止空气中的其他成分物质影响到容腔中的NaOH溶液，使其发生变质。为保证吸收塔的吸收效率，应实时注意NaOH溶液的浓度，经常更换。
优选的，所述加热塔和制冷塔的正面，分别位于反应仓上下两部分的外壁，开设有两个观察窗，当净化塔运行时，可通过对加热塔和制冷塔气体进出口的物理性质变化判断各级反应进行的是否彻底，以作出实时调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、制冷塔的热交换管的入水口、出水口的位置以及螺旋方向与加热塔相反，通过这种方式，对制冷塔的反应仓进行降温，促进放热反应2NO+O＝＝2NO2的进行，以提升反应效果，同时通过两塔中相对称的热交换管，将放热反应产生的热通过冷凝介质带到加热塔中，促进废气中的NOX分解转化为NO和NO2，加入冷凝热循环系统，起到了将制冷塔产生的化学放热利用起来以加大预处理的反应程度，节约能耗，提升净化效果的作用。
2、Z型槽道的设计实现了活性炭棒的简易更换。当活性炭棒使用一段时间后，表面微小颗粒沉积导致逐渐失去吸附性需要更换。加料仓可手动添加活性炭棒，当反应仓内的活性炭棒使用时间超出规定的时间，可打开第二气动仓门，活性炭棒沿Z型槽道依次滚出，活性炭棒在重力作用下滚入出料仓，再沿出料仓的底部滚出条形出口，将吸附能力变差的活性炭棒排出，随后关闭第二气动仓门，打开第一气动仓门，进料仓里的活性炭棒在重力作用下滚入反应仓内的Z型槽道内，逐渐排满Z型槽道，重新形成多个过滤层，完成活性炭棒的半自动更换。
附图说明
图1为本发明的主视图结构示意图；
图2为本发明的加热塔的直观图；
图3为本发明的主视图结构示意图的I的放大图。
图中：加热塔1、制冷塔2、吸收塔3、冷凝器4、塔壁11、进料仓12、反应仓13、进气口131、出气口132、Z型槽道133、出料仓14、条形出口141、第一气动仓门5、凹槽51、滑块52、伸缩杆53、第一橡胶层54、第二橡胶层55、第二气动仓门6、热交换管7、活性炭棒8、气缸9、活塞杆91、第一连接管10、气体干燥过滤器15、空气进口16、排液口17、注液口18、排气口19、气体单向阀20、观察窗21。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明实施例中，一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，包括加热塔1、制冷塔2、吸收塔3和冷凝器4，加热塔1、制冷塔2和吸收塔3外观均为长方体结构，所述加热塔1、制冷塔2和吸收塔3通过气体管道串联，所述加热塔1、制冷塔2和冷凝器4通过热交换管道串联，加热塔1包括塔壁11、进料仓12、反应仓13、出料仓14、第一气动仓门5和第二气动仓门6，反应仓13塔壁11内嵌有螺旋形热交换管7，热交换管7紧靠内壁，以达到最好的热交换效果，热交换管7进水口位于塔壁11后侧靠下位置，热交换管7出水口位于塔壁11前侧靠上位置，反应仓13的塔壁11左下侧开设有进气口131，反应仓13塔壁11右上侧开设有出气口132。制冷塔2的热交换管7的入水口、出水口的位置以及螺旋方向与加热塔1相反，制冷塔2其余结构均与加热塔1相同，冷凝器4通过热交换管7将低温冷凝介质排入制冷塔2对制冷塔2的反应仓13进行降温，促进放热反应2NO+O2＝＝2NO2的进行，以提升反应效果，同时通过两塔中相对称的热交换管7，将放热反应产生的热量通过冷凝介质带到加热塔1中，促进废气中的NOX分解转化为NO和NO2，加入冷凝热循环系统，实现了将制冷塔2产生的化学放热利用起来，以加大预处理的反应程度，节约能耗，提升净化效果的作用。
作为本发明的一种实施方式，进料仓12顶盖为可拆卸结构，进料仓12底部左侧高于右侧，进料仓12内放置有圆柱形活性炭棒8，进料仓12底侧设置有第一气动仓门5，当反应仓13需要填料时，打开第一气动仓门5，活性炭棒会在重力作用下自动沿进料仓12的底部滚入反应仓，反应仓13前后两侧的塔壁11内侧均开设有连续的Z型槽道133，Z型槽道133进口和出口均与第一气动仓门5位于同一侧，活性炭棒8两端与Z型槽道133内壁滑动连接且均匀排布在反应仓13内，在重力作用下，活性炭棒8之间紧密的贴合，Z型槽道133的多折结构使紧密贴合的活性炭棒8构成多层过滤层，达到过滤尾气中颗粒物杂质的作用，第一气动仓门5的同一侧设置有第二气动仓门6，出料仓14底部为V型结构，出料仓14底部中心位置开设有与活性炭棒8方向相同的条形出口141，当反应仓13内的活性炭棒8使用一段时间后，表面微小颗粒沉积导致逐渐失去吸附性，可打开第二气动仓门6，反应仓内的活性炭棒8在重力作用下滚入出料仓14，再沿出料仓14的底部滚出条形出口，然后关闭第二气动仓门6，打开第一气动仓门5，进料仓12里的活性炭棒8在重力作用下滚入反应仓13内的Z型槽道133内，逐渐排满Z型槽道133，形成多个过滤层，塔壁11位于第一气动仓门5和第二气动仓门6的位置均开设有凹槽51，第一气动仓门5固定连接有滑块52，滑块52和凹槽51内壁滑动密封连接，滑块52另一侧固定连接有伸缩杆53，伸缩杆53贯穿塔壁11并与气缸9活塞杆91固定连接，活塞杆91和塔壁11贯穿孔滑动连接，气缸9固定连接在塔壁11外侧上，当某一仓门需要开启时，启动对应气缸9，在活塞杆51和伸缩杆53的带动下，滑块52向远离塔的中心的方向运动，带动仓门运动完成开门动作，关门时同理。
作为本发明的一种实施方式，加热塔1和制冷塔2通过第一连接管10连接，第一连接管10上设有气体干燥过滤器15，第一连接管10上在气体干燥过滤器15与加热塔1之间设有空气进口16，空气进口16与空压机相连，净化塔工作时，加热塔1中经过加热分解的混合气体在空气进口16处和空气混合，然后经气体干燥过滤器15干燥和初步过滤后排入制冷塔2的反应仓13内，两种气体混合，其中的NO和氧气接触，直接发生氧化，放出热量，放出的热量被反应仓13塔壁11内的热交换管带至加热塔1，实现制冷塔2内部的降温，以促进氧化反应的进行程度。
作为本发明的一种实施方式，冷凝器4出水口与制冷塔2的进水口通过管道相连，制冷塔2的出水口与加热塔1的进水口通过管道相连，加热塔1的出水口与冷凝器4的进水口通过管道相连，通过这种设计，由冷凝器4出来的低温冷媒在制冷塔2中和气体流向相反，采用逆流冷凝法，提高了制冷效率，降低了制冷塔2中的温度，而当高温的冷媒进入加热塔1时，首先与低温高浓度尾气接触，提高了热传导效率，加速了加热塔1中的分解反应进行。
作为本发明的一种实施方式，第一气动仓门5和第二气动仓门6与底壁相接触的表面固定连接有第一橡胶层54，仓底与第一气动仓门5和第二气动仓门6相接触的表面固定连接有第二橡胶层55，当仓门关紧时，第一橡胶层54和第二橡胶层55相接触挤压，实现了反应仓内环境的密封。
作为本发明的一种实施方式，吸收塔3内部为中空容腔，吸收塔3底部为倒锥形结构，吸收塔3底部中心开设有排液口17，当吸收塔3中的NaOH溶液使用时间超出限定需要更换时，打开排液口17，其中的液体自动排出，倒锥形结构的塔底使容腔内不会存液，吸收塔3顶部开设有注液口18，可通过注液口向容腔内添加NaOH溶液，吸收塔3顶部开设有排气口19，排气口19安装有气体单向阀20，气体单向阀20直接连接大气，经过三级净化的气体主要的成分为空气，可直接排放至大气，气体单向阀20的设置目的在于防止空气中的其他成分物质影响到容腔中的NaOH溶液，使其发生变质。为保证吸收塔的吸收效率，应实时注意NaOH溶液的浓度，经常更换。
作为本发明的一种实施方式，加热塔1和制冷塔2的正面，分别位于反应仓13上下两部分的外壁，开设有两个观察窗21，当净化塔运行时，可通过对加热塔1和制冷塔2气体进出口的物理性质变化判断各级反应进行的是否彻底，以作出实时调整。
工作原理：尾气进入系统，首先在加热塔1中完成分解反应，其中的NOX受到热交换管中来自制冷塔2中的冷凝介质所携带的热量影响，分解转化为NO和NO2，同时，尾气中的飞灰以及颗粒会被反应仓13内的活性炭棒8吸附，起到过滤作用，这时通过加热塔1的气体成分主要有NO和NO2；随后混合气体在空气进口16处和空气混合，然后经气体干燥过滤器15干燥和初步过滤后排入制冷塔2的反应仓13内，两种气体混合，其中的NO和氧气接触，直接发生氧化，放出热量，反应方程式为2NO+O2＝＝2NO2,放出的热量被反应仓13塔壁11内的热交换管7带到加热塔1，实现制冷塔2内部的降温，以促进氧化反应的进行，此时通过制冷塔2的气体主要成分为NO2和空气的混合气；由制冷塔2排出的混合气体进入吸收塔3容腔，且制冷塔2与吸收塔3之间的管道设置有单向阀，其中NO2被其中的NaOH溶液吸收，发生反应为2NO2+2NaOH＝＝NaNO3+NaNO2+H2O,最终实现氮氧化物的净化，排入大气中的为无害混合气，主要成分为空气。
以上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以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，包括加热塔(1)、制冷塔(2)、吸收塔(3)和冷凝器(4)，其特征在于：所述加热塔(1)、制冷塔(2)和吸收塔(3)外观均为长方体结构，所述加热塔(1)、制冷塔(2)和吸收塔(3)通过气体管道串联，所述加热塔(1)、制冷塔(2)和冷凝器(4)通过热交换管道串联，所述加热塔(1)包括塔壁(11)、进料仓(12)、反应仓(13)、出料仓(14)、第一气动仓门(5)和第二气动仓门(6)，所述反应仓(13)塔壁(11)内嵌有螺旋形热交换管(7)，所述热交换管(7)进水口位于塔壁(11)后侧靠下位置，所述热交换管(7)出水口位于塔壁(11)前侧靠上位置，所述反应仓(13)的塔壁(11)左下侧开设有进气口(131)，所述反应仓(13)塔壁(11)右上侧开设有出气口(132)所述制冷塔(2)热交换管(7)的入水口、出水口和螺旋方向与加热塔(1)相反，所述制冷塔(2)其余结构均与加热塔(1)相同。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，其特征在于：所述进料仓(12)顶盖为可拆卸结构，所述进料仓(12)底左侧高于右侧，所述进料仓(12)内放置有圆柱形活性炭棒(8)，所述进料仓(12)底侧设置有第一气动仓门(5)，所述反应仓(13)前后两侧的塔壁(11)内侧均开设有连续的Z型槽道(133)，所述Z型槽道(133)进口和出口均与第一气动仓门(5)位于同一侧，所述活性炭棒(8)两端与Z型槽道(133)内壁滑动连接且均匀排布在反应仓(13)内，所述第一气动仓门(5)的同一侧设置有第二气动仓门(6)，所述出料仓(14)底部为V型结构，所述出料仓(14)底部中心位置开设有与活性炭棒(8)方向相同的条形出口(141)，所述塔壁(11)位于第一气动仓门(5)和第二气动仓门(6)的位置均开设有凹槽(51)，所述第一气动仓门(5)固定连接有滑块(52)，所述滑块(52)和凹槽(51)内壁滑动密封连接，所述滑块(52)另一侧固定连接有伸缩杆(53)，所述伸缩杆(53)贯穿塔壁(11)并与气缸(9)活塞杆(91)固定连接，所述活塞杆(91)和塔壁(11)贯穿孔滑动连接，所述气缸(9)固定连接在塔壁(11)外侧上。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，其特征在于：所述加热塔(1)和制冷塔(2)通过第一连接管(10)连接，所述第一连接管(10)上设有气体干燥过滤器(15)，所述第一连接管(10)上在气体干燥过滤器(15)与加热塔(1)之间设有空气进口(16)，所述空气进口(16)与空压机相连。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，其特征在于：所述冷凝器(4)出水口与制冷塔(2)的进水口通过管道相连，所述制冷塔(2)的出水口与加热塔(1)的进水口通过管道相连，所述加热塔(1)的出水口与冷凝器(4)的进水口通过管道相连。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，其特征在于：所述第一气动仓门(5)和第二气动仓门(6)与底壁相接触的表面固定连接有第一橡胶层(54)，所述底壁与第一气动仓门(5)和第二气动仓门(6)相接触的表面固定连接有第二橡胶层(55)。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，其特征在于：所述吸收塔(3)内部为中空容腔，所述吸收塔(3)底部为倒锥形结构，所述吸收塔(3)底部中心开设有排液口(17)，所述吸收塔(3)顶部开设有注液口(18)，所述吸收塔(3)顶部开设有排气口(19)，所述排气口(19)安装有气体单向阀(20)，所述气体单向阀(20)直接连接大气。
7.根据权利要求1所述的一种高浓度氮氧化物三级尾气净化塔，其特征在于：所述加热塔(1)和制冷塔(2)的正面，分别位于反应仓(13)上下两部分的外壁，开设有两个观察窗(21)。
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