CN201211459Y - 高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其至少包括一个二级冷凝机组和一个旋风分离器，所述的二级冷凝机组的入口可供所述的高湿度的恶臭异味废气进入，二级冷凝机组的出口与所述的旋风分离器的进气管相连通，所述的旋风分离器还设有排气管，以将经过水气分离处理后的空气排出。本实用新型采用二级冷凝机组和旋风分离器组合的方式，分步地将废气中的水气去除，可以有效利用两种不同水气分离装置的不同特性，达到最佳的水气分离效果。

Description

高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统

技术领域

本实用新型涉及一种治理湿度大于90％的高湿度、高浓度恶臭异味废气的气雾(水)分离系统。

背景技术

空气是人类生存的重要因素，洁净的空气是生命之源，优质的空气是健康之本，因而空气质量的好坏是涉及人类健康的重要问题。然而，我国有近三分之一的人暴露在污染较严重的空气中。这首先是由于我国近年来，工业化、城市化、全球化进程加快，生产过程中的排放问题导致的。除自身发展导致污染外，我国已成了世界工厂，一些地方已经成为了世界的垃圾场。而党的十七大报告中提出，科学发展观是可持续的发展观，既要重视经济增长指标，又要重视环境资源指标。从最新全球环保绩效排名看，中国被排在第105位。面对严峻的挑战，重环保，防污染，要“绿色GDP”已成为民间日益强烈的呼声，也成为政府高度关注的问题。一个治理污染的环保事业正在蓬勃兴起。

对于造纸业，染化工业、制药业、染整工业等用水大户，其工业废水在处理过程中，因微生物，机械搅动等作用，而加剧恶臭异味的排出，加上造纸，某些染化工业，染整工业的一些工序是在高温下进行，以及一些工序是以水循环冷却，从而使带有一定温度的水一并注入废水池，异致工业废水温度较高，在机械搅动作用下，使废气湿度增高，基本湿度高达90％以上。

其高湿度的恶臭异味废气，若不采取相应的技术措施，降低气体中含水量将会导致空气净化设施受损，影响空气净化效果。值得注意的是，这类工业废水中含有较多的有害物质，如：醛类、胺类，硫化物，炭氢化合物，氮氧化物，硝基化物等。加上废水中含有较多的有机物，它们受到微生物作用，还将生成二氧化氮、碳酸氢胺，醛胺类，吡啶类等含氮化合物和氮氧化等卤素化合物，因此要控制与改善，消除这些有害气体，其首要的是要降低废气中湿度，而常规的旋风分离器，基本都应用气固分离而对于高温高湿的水气分离气还不多见，特别是处理恶臭异味的高湿气体，并无先例。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于：提供一种高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其无活动部件，成本低，维护费用少，效率高，可靠性好，能够满足实际生产需要。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于，至少包括一个二级冷凝机组和一个旋风分离器，所述的二级冷凝机组的入口可供所述的高湿度的恶臭异味废气进入，二级冷凝机组的出口与所述的旋风分离器的进气管相连通，所述的旋风分离器还设有排气管，以将经过水气分离处理后的空气排出。

较佳的技术方案中：所述的二级冷凝机组包括一个冷凝器，所述的冷凝器内部形成一个供气流通过的空间，所述冷凝器的入口与出口分别与所述的空间相连通，在所述的空间内设有至少一组冷凝盘管，所述的冷凝盘管上固定有多个翅片，且所述的冷凝盘管内均循环有载冷剂，在冷凝盘管下方设有冷凝水箱，用来收集从冷凝盘管上滴落的水液，所述的冷凝水箱设有排水口，用来将收集的水液排出。

较佳的技术方案中：所述的空间内靠近所述的冷凝器的出口处设有挡液板。

较佳的技术方案中：所述的冷凝盘管设有载冷剂输入口与载冷剂输出口，所述的输出口与一个载冷剂容器相通，所述的载冷剂容器内盛放有载冷剂，并通过管道泵与所述的载冷剂输入口相连通；所述的载冷剂容器内还设有制冷盘管，所述的制冷盘管与一个压缩冷凝机组相连通，通过压缩冷凝机组与制冷盘管中循环流动的制冷剂的作用，降低所述的载冷剂容器内的载冷剂的温度。

较佳的技术方案中：所述的载冷剂是酒精。

较佳的技术方案中：所述的旋风分离器包括一个直立的封闭的圆筒体，所述的圆筒体的上端的圆柱面上设有所述的进气管，所述的进气管沿圆筒体的筒壁切向设置，或者在进气管位置设有导向叶片，使从二级冷凝机组出口排出的气体沿圆筒体的切向进入圆筒体内；所述的圆筒体的上端的中央位置垂向设有所述的排气管，所述的排气管外侧环设有数个撇液网，所述的圆筒体下端内部设有一个呈锥形且锥顶朝上的防涡网，所述的圆筒体底面设有一个排水口。

较佳的技术方案中：在所述的排气管外侧同轴设有一个撇液网安装管，所述的撇液网固定在圆筒体的顶面上，所述的数个撇液网固定在所述的撇液网安装管的外侧，所述的排气管的下端向外延伸设有防液体蠕动裙边，所述的防液体蠕动裙边与所述的撇液网安装管的内侧相接触。

较佳的技术方案中：所述的防涡网的锥顶上设有一个锥形的防涡盖。

较佳的技术方案中：所述的旋风分离器的排气管连通到加热干燥机，所述的加热干燥机再连通到综合除臭装置。

较佳的技术方案中：所述的综合除臭装置至少包括一个光催化除臭装置。

与现有技术相比较，采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于：

1、采用二级冷凝机组和旋风分离器组合的方式，分步地将废气中的水气去除，可以有效利用两种不同水气分离装置的不同特性，达到最佳的水气分离效果。

2、采用二级冷凝机组，分两级制冷，易于控制冷凝器的冷凝温度，从而保证冷凝效果。

3、旋风分离器采用圆筒体形状，降低了旋风分离器的底部的反击气流的影响。

4、旋风分离器增加了撇液网和防涡网，加速了水气分离。

5、旋风分离器增加了防涡网和防涡盖，减小了涡流影响。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构方框图；

图2是本实用新型的闭路循环二级制冷系统压缩冷凝机组结构示意图；

图3是本实用新型的冷凝器结构示意图；

图4是本实用新型的旋风分离器的正视图；

图5是本实用新型的旋风分离器的俯视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将通过较佳实施例并结合附图对本实用新型进行详细说明。为了使本实用新型的结构更加清晰，所述的附图有可能在绘制过程中改变了实际的比例关系，这不应当被理解为对本专利申请的限定。

如图1所示，是一个比较完善的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其包括一个二级冷凝机组10和一个旋风分离器30，所述的二级冷凝机组10的入口11可供所述的高湿度的恶臭异味废气进入，二级冷凝机组10的出口12与所述的旋风分离器30的进气管31相连通，所述的旋风分离器30还设有排气管32，以将经过水气分离处理后的空气排出。这样就组成了一个最简单的水气分离系统，可以将废气中的水气基本去除。然后，所述的旋风分离器30的排气管32连通到一个加热干燥机50，所述的加热干燥机50再连通到一个的综合除臭装置60(至少包括一个光催化除臭装置，或称光触媒除臭装置)，即可将废气中恶臭异味消除，然后将洁净的气体排入大气。

以下介绍上述水气分离系统的各组成部分的详细结构。

所述的二级冷凝机组10包括：由压缩冷凝机组17与制冷盘管18组成的第一级冷凝装置，以及，由一个载冷剂容器19、一个管道泵20与一个冷凝器13组成的第二级冷凝装置。具体结构如图2、图3所示，所述的冷凝器13水平放置，两端直径较小，中部直径较大，其内部中空，形成一个供气流通过的空间131，所述冷凝器13的入口11与出口12分别与所述的空间131相连通，在所述的空间131内设有至少一组冷凝盘管14(本实施例中，设有两组冷凝盘管14)，所述的冷凝盘管14上固定有多个翅片(由于冷凝盘管14与翅片的结构均属于现有技术，在附图中仅以图形示意表示)，且所述的冷凝盘管14内均循环有载冷剂，在冷凝盘管14下方设有冷凝水箱15，用来收集从冷凝盘管14上滴落的水液，所述的冷凝水箱15设有排水口151，用来将收集的水液排出。并所述的空间131内靠近所述的冷凝器13的出口12处设有挡液板16，防止过多的水气随同气流逃出冷凝器13的出口12。其中：所述的冷凝盘管14设有载冷剂输入口141与载冷剂输出口142，所述的输出口142与所述的载冷剂容器19相通，所述的载冷剂容器19内盛放有所述的载冷剂，并通过所述的管道泵20与所述的载冷剂输入口141相连通；所述的载冷剂容器19内设有所述的制冷盘管18，所述的制冷盘管18与所述的压缩冷凝机组17相连通。

所述的二级冷凝机组10运行时，首先，所述的第一级冷凝装置通过压缩冷凝机组17与制冷盘管18中循环流动的制冷剂(如R22或者氮氟氢(HFC))的作用，来降低所述的载冷剂容器19内盛放的液体载冷剂(如酒精)的温度，然后，所述的第二级冷凝装置中的管道泵20不断将载冷剂容器19内盛放的低温的液体载冷剂输入到所述的冷凝盘管14中，使所述的冷凝器13内的水气凝固、滴落而被收集。

如图4、图5所示，是本实用新型的旋风分离器30的正视图与俯视图，由图可知，所述的旋风分离器30包括一个直立的封闭的圆筒体33，所述的圆筒体33的上端的圆柱面上设有所述的进气管31，所述的进气管31沿圆筒体33的筒壁切向设置(这种设置方式属于现有结构，未予图示)，或者在进气管31位置设有导向叶片311(如图5所示)，使从二级冷凝机组10出口12排出的气体沿圆筒体33的切向进入圆筒体33内。所述的圆筒体33的上端的中央位置垂向设有所述的排气管32，在所述的排气管32外侧同轴设有一个撇液网安装管34，所述的撇液网固定在圆筒体33的顶面上，并在所述的撇液网安装管34的外侧环设有数个撇液网35，所述的排气管32的下端向外延伸设有防液体蠕动裙边321，所述的防液体蠕动裙边321与所述的撇液网安装管34的内侧相接触。在所述的圆筒体33下端内部设有一个呈锥形且锥顶朝上的防涡网36，最好在所述的防涡网36的锥顶上设置一个同样形状(锥形)的防涡盖361，防涡盖361覆盖在防涡网36的锥顶上。所述的圆筒体33底面设有一个排水口37。

根据我们的实际需要，为达到更高的分离要求和某些分离目的，还可将多个旋风分离器30以串联或并联形式组合。这些简单变化结构是本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。

以下通过详细介绍本实用新型的工作过程，来进一步了解本实用新型的结构与优点。

本实用新型采用的压缩冷凝机组17，它可与不同风量的有害气体工况相匹配，压缩机可以采用金明谷轮型半封闭压缩冷凝机组17，冷凝温度40°c，蒸发温度-25°c，其制冷剂目前采用R22(它是我国在2040年1月1日起禁止生产和使用的制冷剂)，它的标准蒸发温度为-40.8℃，凝固点为-160℃，能制冷-80℃以上低温。今后将采用氮氟氢(HFC)制冷剂替代R22。在正常运行状态下，压缩机利用制冷剂，在低温下沸腾吸热，此时沸腾吸热时的温度永远低于本实用新型所采用的载冷剂(酒精)的温度，制冷剂通过制冷盘管18对酒精桶内载冷剂(酒精)吸收热量，然后制冷剂再在高温高压时将热量排到高温热源中去，这样周而复始的制冷循环，使载冷剂(酒精)冷却到温度的设定值。

冷却的载冷剂(酒精)由管道泵20输送至冷凝器13，载冷剂(酒精)通过两组冷凝盘管14，并冷却由机械胀管按工艺要求、按一定间距紧紧套在铜制盘管上的翅片(本实用新型翅片距离为2毫米)，此时包括两组冷凝盘管14的冷凝器13按温度设定值，产生相应的冷凝效果。需要特别指出的是，每次循环一次所有冷凝盘管14中的载冷剂，仅需要使用载冷剂容器19内约1/5的容量，如此，可以有效保证载冷剂的足够低温。

当变频风机将高湿恶臭异味气体输入冷凝器13时，气体遇到冷的冷凝盘管14和翅片而部分凝结成水，水下落至冷凝水箱15，部分水滴和气体排出时，受挡液板16阻拦，再使部分水下落至冷凝水箱15，冷凝水由箱体排水口151集中排出。不可否认，气体随排气口排出时，仍有可能夹杂部分水滴，但对高湿度的气体来讲，已被冷凝器13部分冷却成水，而相应的降低了湿度，达到了一定的水气分离效果。上述经过冷凝器13的气体将进入旋风分离器30。

常规的旋风分离器30，基本都应用于气固分离，当流速达15m/s时，对微米级的颗粒均可分离出来且压降不高，一般来讲，流速越高，效率越高，分离物料浓度越大，压降越小，这类分离其形状基本为上圆柱、下锥体。若用这种形式的旋风分离器30来分离气雾(水)，那效果就不理想，这是因为：①气体沿颈部切向进入分离器，(或经过异向叶片)进入旋风分离器30，沿轴向向下旋转时，在桶壁形成的液膜沿颈部向上再向中心移动，再沿着排气管32向下移动(此时近排气管32处基本形成涡流卷而阻力很小)，液膜水滴下落时受到桶锥体的气流反击而被由排气管32排出。②由于分离空间131产生旋流运动形成外旋涡气体向下运动，内旋涡气体向上运动加上液滴质量小于固体颗粒这一情况，因而部分液滴将继续随气体排出。③排气管32下口部分向心速度大而形成短路流，从而极易造成小液体向排气管32逃逸，这种情况我们称之为液膜损失。④由于常规旋风分离器30为圆柱锥体，对分离固体物来讲是理想的，它可迫使被分离固体物沿锥壁下滑而排出，对于气雾(水)分离来讲，则不然，这时液相会被锥体旋涡而迫使液体向上流动，造成部分水滴外逃。⑤进入分离器的气液两相混合物的旋转角动量，会使得分离器锥体下部的储液的液体随之转动，形成两种旋涡，一是向上旋涡的出现，会使部分气体随排液管排出，另一方面下旋涡会产生射流阻塞效应。

基于上述情况，本实用新型的结构设计需要从下列情况出发来考虑：①如何避免液膜沿排气管32逃逸？②如何合理地处理已被离心力的水甩向边壁的液体相？③如何避免和消除旋涡尾部对分离下部液体或已分离到桶壁的液体影响？④如何提高液滴切割粒径。

因此，本实用新型的旋风分离器30(图4、图5)是设计成圆筒形，利用气体随分离器进气管31(或经过导向叶片311)切向高转速的气流在分离器壁面形成液膜，使液膜聚成液滴而被撇液网35(80目以上)和反涡流网(80目以上)阻挡，聚凝成大水滴而下落至分离器底部而排出，(一般视分离桶直径大小而设置反涡流网4-6个)，其实这种反涡流网还起着聚结板作用，为防止一部分液体在分离器上部壁面所形成液膜化二次气流驱动下，由壁面向上移动，再沿颈部向内移动，最后沿排气管32向下流动而在排气气管下端形成短路流而随气体排出的缺陷，本实用新型在距排气管32外围一定距离设立撇液网35，使颈部液膜因撇液网35作用而迫使这些不断发生的液膜沿撇液网35而不断下流。同时在排气管32下端周边置有防液体蠕动裙边321，这样一方面防止了排气管32下端的短路流，另一方面倘存有沿排气管32外壁下滑的液膜将被裙边阻挡而流向撇液网35，从而达到减少液体的外逃，良好地减少液膜损失，除此之外在本实用新型还在分离器下端设有以不锈钢网做成的防涡网36，使下旋的气流遇此防涡网36而改变气流旋转方向形成涡流，避免了旋涡尾部对分离器下部的液体发生影响，另一方面还起到隔离板(消涡板、稳涡板)作用，造成旋涡末端形成多个不规则的陀螺旋转气流，而防止液体向排气管32逃逸，并限止排液口的流速，使其有序的排出，另外还尽可能地考虑进入旋风分离器30内液滴分布、剪切速率，表面张力等因素，良好地考虑气液的物理特性(密度和粘度)的函数，表现气速，来选择与设计进气管31形成与内部空间131(直径)从而实现良好的水气分离。

总之良好的气雾(水)旋风分离器30能充分地利用高速旋转的气流，使液膜凝聚为水滴而不断下落，以及在撇液网35作用下，使顶部液膜沿撇液网35不断下滴，并通过防涡网36的反涡流的作用，减少水液的随排气管32逃逸，同时因反涡流网的阻挡而使气流运动发生微妙变化，而有利于水气分离。

从旋风冷凝分离器所分离出的恶臭异味气体，再经过加热干燥机50，使流过的气体进一步干燥，然后再进入以光催化(光触媒)为主体的综合除臭(异味)装置而被彻底消除恶臭异味而得到气体净化。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于，至少包括一个二级冷凝机组和一个旋风分离器，所述的二级冷凝机组的入口可供所述的高湿度的恶臭异味废气进入，二级冷凝机组的出口与所述的旋风分离器的进气管相连通，所述的旋风分离器还设有排气管，以将经过水气分离处理后的空气排出。

2.根据权利要求1所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：所述的二级冷凝机组包括一个冷凝器，所述的冷凝器内部形成一个供气流通过的空间，所述冷凝器的入口与出口分别与所述的空间相连通，在所述的空间内设有至少一组冷凝盘管，所述的冷凝盘管上固定有多个翅片，且所述的冷凝盘管内均循环有载冷剂，在冷凝盘管下方设有冷凝水箱，用来收集从冷凝盘管上滴落的水液，所述的冷凝水箱设有排水口，用来将收集的水液排出。

3.根据权利要求2所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：所述的空间内靠近所述的冷凝器的出口处设有挡液板。

4.根据权利要求2或3所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：所述的冷凝盘管设有载冷剂输入口与载冷剂输出口，所述的输出口与一个载冷剂容器相通，所述的载冷剂容器内盛放有载冷剂，并通过管道泵与所述的载冷剂输入口相连通；所述的载冷剂容器内还设有制冷盘管，所述的制冷盘管与一个压缩冷凝机组相连通，通过压缩冷凝机组与制冷盘管中循环流动的制冷剂的作用，降低所述的载冷剂容器内的载冷剂的温度。

5.根据权利要求4所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：所述的载冷剂是酒精。

6.根据权利要求1所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：所述的旋风分离器包括一个直立的封闭的圆筒体，所述的圆筒体的上端的圆柱面上设有所述的进气管，所述的进气管沿圆筒体的筒壁切向设置，或者在进气管位置设有导向叶片，使从二级冷凝机组出口排出的气体沿圆筒体的切向进入圆筒体内；所述的圆筒体的上端的中央位置垂向设有所述的排气管，所述的排气管外侧环设有数个撇液网，所述的圆筒体下端内部设有一个呈锥形且锥顶朝上的防涡网，所述的圆筒体底面设有一个排水口。

7.根据权利要求6所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：在所述的排气管外侧同轴设有一个撇液网安装管，所述的撇液网固定在圆筒体的顶面上，所述的数个撇液网固定在所述的撇液网安装管的外侧，所述的排气管的下端向外延伸设有防液体蠕动裙边，所述的防液体蠕动裙边与所述的撇液网安装管的内侧相接触。

8.根据权利要求6所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：所述的防涡网的锥顶上设有一个锥形的防涡盖。

9.根据权利要求1所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：所述的旋风分离器的排气管连通到加热干燥机，所述的加热干燥机再连通到综合除臭装置。

10根据权利要求9所述的高湿度的恶臭异味废气的水气分离系统，其特征在于：所述的综合除臭装置至少包括一个光催化除臭装置。

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