一種煙氣處理系統的製作方法
2023-12-02 17:14:59
本實用新型涉及環保領域，特別是涉及一種煙氣處理系統。
背景技術：
工業文明和城市發展，在為人類創造巨大財富的同時，也把數十億噸計的廢氣和廢物排入大氣之中，人類賴以生存的大氣圈卻成了空中垃圾庫和毒氣庫。大氣中的有害氣體和汙染物達到一定濃度時，就會對人類和環境帶來巨大災難，空氣汙染已成為全世界城市居民生活中一個無法逃避的現實。而燃煤、燃油設備所產生的工業廢氣是空氣汙染的重要來源。
截至2006年底，單我國燃煤電站安裝脫硫設備的機組容量達1.5億千瓦，如全部投入運行，每年將產生的脫硫廢棄物的數量將超過2000萬噸；目前，當3.6億千瓦的燃煤電站全部安裝脫硫設備並投入運行時，每年的脫硫廢棄物的數量將達6000萬噸以上；全部安裝脫硝設備並投入運行時，每年的脫硝劑浪費的數量也將達3000萬噸以上；全部安裝脫塵設備並投入運行時，每年的脫塵廢棄物的數量將達40000萬噸以上。
由此可見，對於燃煤、燃油等設備所產生的工業廢氣的淨化是治理空氣汙染的重中之重。
目前，世界各國對燃煤、燃油設備排放煙氣的淨化都非常重視，已開發了數十種行之有效的煙氣淨化技術，其中廣泛採用的煙氣淨化技術有:分別處理法、半綜合處理法。
分別處理法：是指通過不同的設備和方法對廢氣中不同成分的有害氣體、灰塵等分別處理，具體如下：
1、除塵：除塵按效率高低分有：陶瓷濾芯除塵、高壓靜電布袋除塵、水膜除塵，但是均回收利用效率低，除塵設備成本高，且實際除塵效率不超過90％。
2、脫硫：有幹法脫硫(回收單質硫)、溼法脫硫(鹼水法脫硫，回收硫酸鹽)，但均回收率低，脫硫設備、添加劑成本高,且實際脫硫效率不超過80％。
3、脫硝：SNCR法、SCR法，均是採用氨+催化劑，在高中溫條件下，催化還原法脫硝成氮氣和水汽排放到大氣，只有投入而沒有回收，形成無底洞式投入，且實際脫硝效率不超過70％。
4、CO2脫除：現有尾氣淨化設備均不含CO2脫除裝置。
半綜合處理法：是指把脫硫除塵合為一體(水膜除塵脫硫法)或把脫硝脫塵合為一體。脫硝不能與脫硫合為一體，是因為脫硝中的催化劑易被硫中毒而失效。這種半綜合處理法可以減少一小部分投資，但煙氣淨化提高的並不明顯，且半綜合法回收不方便且不划算。而如果經過半綜合法處理後的廢氣直接外排，其排洩物汙染速度較快，造成的二次汙染依舊很嚴重。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種煙氣處理系統，其採用選擇性催化中和法，煙氣除塵、脫硫、脫硝、除霧在同一容器內交叉進行，也可稱為低溫處理法，整體設備的製造成本低，煙氣淨化效果更徹底，且可對脫出物進行回收利用，創造經濟效益。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：
一種煙氣處理系統，其包括用於煙氣冷卻的冷熱交換單元、煙氣淨化單元、用於對所述煙氣淨化單元脫出物進行處理的脫出物處理單元以及用於向所述煙氣淨化單元加藥的化學加藥單元；
所述煙氣淨化單元呈塔形，其包括反應器殼體，在該反應器殼體內部自下而上依次設有混合液室、氣室、過濾處理單元、除霧器，在該反應器殼體頂部設有出氣口，在該反應器殼體側壁上設有與所述氣室聯通的廢氣入口、與所述混合液室聯通的混合液出口、與過濾處理單元聯通的噴淋液入口以及用於測量及控制混合液溫度的溫控器和用於測量及控制混合液液位的液位控制器，所述廢氣入口通過管路連接風機，所述風機通過管路與所述冷熱交換單元聯通；
所述混合液出口通過管路與所述脫出物處理單元聯通，所述噴淋液入口通過管路連接所述化學加藥單元。
所述冷熱交換單元包括冷熱交換單元殼體以及位於所述冷熱交換單元殼體內部的重力除塵箱和冷熱交換器，且所述冷熱交換器位於所述重力除塵箱之上，所述冷熱交換單元殼體的上部設有進氣口，所述冷熱交換單元殼體的側面設有溫度計、液位計以及出氣口，所述冷熱交換器上設有進水口和出水口，進水口與外接冷水源管道聯通，出水口與外接排水管道聯通，所述風機通過管路與所述出氣口聯通。
所述脫出物處理單元包括分離器、濃縮液管泵、加熱器、補水器、螺旋輸送器以及通過管路依次連接的除塵容器、過濾容器、飽和容器、濃縮容器、固液分離器，所述除塵容器上設有混合液進口，所述混合液進口與所述混合液出口通過管路聯通；所述補水器與所述除塵容器和所述過濾容器聯通，用於向所述除塵容器和所述過濾容器補水；在所述除塵容器、所述過濾容器、所述飽和容器、所述濃縮容器、所述固液分離器上均設有觀察孔、採樣口、測溫孔和截止閥，每個截止閥的進口與對應的各容器的底部通過管路聯通，所述除塵容器、所述過濾容器、所述飽和容器底部的截止閥出口均聯通於所述螺旋輸送器，所述濃縮容器底部的截止閥出口與所述濃縮液管泵的進口通過管路聯通，所述濃縮液管泵的出口與所述加熱器的一端聯通，所述加熱器的另一端與所述分離器的一端聯通，所述分離器的另一端同時聯通所述過濾容器、所述飽和容器、所述濃縮容器以及所述固液分離器；所述飽和容器通過管路與所述噴淋液入口聯通。
所述過濾處理單元包括多個集成在一起的過濾模塊，每一所述過濾模塊包括支架、均勻布水器、除塵濾芯、液體導流器、催化濾芯以及密封件，所述除塵濾芯、所述液體導流器、所述催化濾芯、所述均勻布水器依次自下而上安裝於所述支架內側，所述密封件為橡膠，安裝於所述催化濾芯四周與所述支架內壁之間，用於密封煙氣，所述催化劑濾芯是具有多孔結構的陶瓷。
所述化學加藥單元包括包括助劑加藥單元、反應劑加藥單元、化工添加劑加藥單元以及成型添加劑加藥單元；各加藥單元均包括依次連接的盛藥容器、計量器、輸送設備和截止閥；每個加藥單元的截止閥進口與所對應的輸送設備聯通，每個加藥單元的截止閥出口均與所述噴淋液入口聯通。
在所述出氣口上設有用於監測排出氣體是否合格的在線監測單元。
所述分離器包括外管、設於外管內部的內管以及套於內管與外管之間的保溫管，所述保溫管和所述外管同軸線，所述內管與所述保溫管內相切，所述內管和所述保溫管與相切部位相對的一側上均設有多個長方形開口；所述外管的一端聯通所述加熱器，另一端聯通所述過濾容器和所述飽和容器，所述內管一端也聯通加熱器，另一端分為兩路，一路聯通所述固液分離器，另一路聯通所述濃縮容器，且在所述濃縮容器與所述內管之間設有截止閥。
所述煙氣處理系統還包括與所述脫出物處理單元聯通的產品成型單元，所述產品成型單元包括建築材料成型單元和化工產品成型單元；
所述建築材料成型單元包括依次相連的壓濾機、攪拌器、成型器，乾燥機；所述壓濾機與所述螺旋輸送器聯通；
所述化工成型單元包括依次相連的冷卻脫水器、攪拌器、成型器，乾燥機所述冷卻脫水器與所述固液分離器底部截止閥的出口聯通。
本實用新型與現有技術相比具有的有益效果是:
第一、節能。煙氣除塵、脫硫、脫硝在同一個裝置內完成，設備體積小，節省佔地空間，投資費用低；其設計採用了模塊化，節省安裝時間。運行過程中，由於二氧化硫與氮氧化物有互為催化作用，灰塵中的一些氧化物與硫酸、硝酸、碳酸在水的作用下可以中和生成鹽，節省了大量脫硝脫硫添加劑；水以及混合液的循環利用節省了用水；濾芯可以多次利用，減少濾芯投資費用；易損件較少，減少了維修費用，並延長整個系統的使用壽命。該煙氣處理工藝自控程度高、系統阻力小，電能損耗少。
第二、環保。其處理後工業煙氣排放達到超低排放標準
氮氧化物≤30mg/m3
二氧化硫≤20mg/m3
三氧化硫≤2.5mg/m3
粉塵≤5mg/m3
汞及化合物≤0.003mg/m3
在煙氣處理各個單元的協同作用下，整個煙氣處理過程在低溫、常壓無死角完全密閉的環境下運行，回收單元將回收物加工成產品，產出入庫，脫出的水經集水管道成功實現完全回用，無二次汙染。成功破解了困擾工業煙氣治理既消除大氣環境汙染又煙氣回收再利用產生利潤的技術性難題，此點是其設備在環保性能上的顯著特點。
第三、安全性能高。本工藝安全性主要表現在：其整個工藝設計為低溫低壓封閉安全防爆運行單元，裝備中沒有死角，無洩漏，無漏腐蝕點，沒有有害物的洩漏，不會造成有害氣體中毒、燒傷、燙傷、炸傷、電傷、粉塵汙染事故。
第四、脫出物回收利用，降低了生產成本。其具體如下：
脫出物進行固液分離產生如下產品：
(1)脫出重金屬氧化物及重金屬鹽類可製成道路磚、建材磚等建築材料。
(2)脫出鉀鹽、磷鹽、鎂鹽、鈣鹽、硒鹽等無害物可合成生態磚、生態複合土壤改良劑等；合成的生態磚可以用來治理沙漠地、鹽鹼地，改良汙染的土壤，也可用於建設立體生態農牧業。
(3)分離出的不飽合液體循環使用。
這樣通過對脫出物的合理利用，不但降低了企業經營成本，而且還可產生經濟效益，實現直接經濟效益型工業煙氣環保治理。
綜上所述，該煙氣處理系統投資少，結構簡單，成本低，且煙氣淨化過程中的脫出物可以回收再利用，不但不會造成二次汙染和浪費，而且還可以增加經濟收入，回收投入的資本。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例一示意圖；
圖2是本實用新型煙氣處理系統實施例二示意圖；
圖3是本實用新型煙氣處理系統實施例三示意圖；
圖4是本實用新型煙氣處理系統實施例四示意圖；
圖5是本實用新型中過濾模塊的結構圖；
圖6是本實用新型中分離器的結構圖；
圖7是本實用新型圖6中分離器沿中心線的剖視圖；
圖8是本實用新型圖6中分離器的右視圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細說明。在下面的描述中闡述了很多具體的細節便於充分的理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同於在此描述的其他方式實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似的改進，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。
實施例一
參見圖1、圖5至圖8，本實施例的煙氣處理系統包括用於煙氣冷卻的冷熱交換單元1、煙氣淨化單元2、用於對所述煙氣淨化單元脫出物進行處理的脫出物處理單元3以及用於向所述煙氣淨化單元2加藥的化學加藥單元4。
冷熱交換單元1包括冷熱交換單元殼體10以及位於該冷熱交換單元殼體10內部的重力除塵箱14和冷熱交換器16，且該冷熱交換器16位於該重力除塵箱14之上，所述冷熱交換單元殼體10的上部設有進氣口11，該冷熱交換單元殼體10側面設有溫度計12、液位計13以及出氣口15。冷熱交換器16上設有進水口161和出水口160，進水口161與外接冷水源管道聯通，出水口160與外接排水管道聯通。
煙氣淨化單元2呈塔形，其包括反應器殼體21，在該反應器殼體21內部自下而上依次設有混合液室25、氣室24、過濾單元23、除霧器22，在該反應器殼體21頂部設有出氣口20，在該反應器殼體21的側壁上設有與所述氣室24聯通的廢氣入口212、與所述混合液室25聯通的混合液出口213、與過濾處理單元23聯通的噴淋液入口214，在出氣口20上設有在線監測單元200，廢氣入口212通過風機26與出氣口15聯通。
同時，該煙氣淨化單元2上還設有用於測量及控制混合液溫度的溫控器211和用於測量及控制混合液液位的液位控制器210。
所述混合液出口213通過管路與所述脫出物處理單元3聯通，所述噴淋液入口214通過管路連接所述化學加藥單元4。
過濾處理單元23包括多個集成在一起的過濾模塊，每一所述過濾模塊包括支架230、均勻布水器231、催化濾芯232、液體導流器233、除塵濾芯234、密封件(圖中未示出)，所述除塵濾芯234、所述液體導流器233、所述催化濾芯232、所述均勻布水器231依次自下而上安裝於所述支架230內側，所述密封件為橡膠，安裝於所述催化濾芯232四周與所述支架230內壁之間，用於密封煙氣，所述催化劑濾芯232是一種以氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯等活性金屬氧化物經高溫燒結而成的具有多孔結構的精密陶瓷。
脫出物處理單元3包括分離器30、濃縮液管泵38、加熱器39、補水器36、螺旋輸送器37以及通過管路依次連接的除塵容器31、過濾容器32、飽和容器33、濃縮容器34、固液分離器35。除塵容器31上設有混合液進口310，該混合液進口310與混合液出口27通過管路聯通。所述補水器36與所述除塵容器31和所述過濾容器32聯通，用於向所述除塵容器31和所述過濾容器32補水，同時也間接通過濃縮容器34向煙氣淨化單元2補水；在除塵容器31、過濾容器32、飽和容器33、濃縮容器34、固液分離器35上均設有觀察孔、採樣口、測溫孔和截止閥，每個截止閥的進口與上述對應的各容器的底部通過管路聯通。除塵容器31、過濾容器32、飽和容器33通過底部的截止閥出口均聯通與螺旋輸送器37，濃縮容器34底部的截止閥出口與濃縮液管泵38的進口通過管路聯通，濃縮液管泵38的出口與加熱器39的一端聯通，加熱器39的另一端與分離器30的一端聯通，分離器30的另一端同時聯通過濾容器32、飽和容器33、濃縮容器34以及固液分離器35；飽和容器33通過管路與所述噴淋液入口214聯通。
所述分離器30包括外管302、設於外管內部的內管300以及套於內管300與外管302之間的保溫管301，所述保溫管301和所述外管302同軸線，所述內管300與所述保溫管301內相切，所述內管300和所述保溫管301與相切部位相對的一側上均設有多個長方形開口303。所述外管302的一端聯通加熱器39，另一端聯通所述過濾容器32和所述飽和容器33，所述內管300一端也聯通加熱器39，另一端分為兩路，一路聯通所述固液分離器35，另一路聯通所述濃縮容器34，且在所述濃縮容器34與所述內管300之間設有截止閥。
化學加藥單元4包括助劑加藥單元40和反應劑加藥單元41，該助劑加藥單元41包括依次連接的助劑罐400、計量器401、管道泵402、混合罐403和截止閥404，該反應劑加藥單元41包括依次連接的反應劑罐410、計量器411、管道泵412、混合罐413、截止閥414。截止閥404、截止閥414的出口均與噴淋液入口29通過管路聯通。
當煙氣處理系統開始工作時，助劑加藥單元40、反應劑加藥單元41同時開始工作，並通過噴淋液入口29向煙氣淨化單元2添加反應所需要的助劑和反應劑；同時補水器36間接通過濃縮容器34向煙氣淨化單元2補充煙氣淨化所需要的水。
在煙氣的處理過程中，煙氣通過進氣口11進入冷熱交換器單元1，煙氣經過循環冷卻後溫度降至80℃以下，而在煙氣的循環冷卻過程中，煙氣中的大顆粒灰塵被熱交換單元中1的冷水攔截下來，落入重力除塵箱14。冷卻後的煙氣通過風機26引導至煙氣淨化單元2的廢棄入口212，煙氣進入煙氣淨化單元2開始淨化。這時的煙氣由下向上穿過過濾單元23，煙氣中的灰塵、重金屬氧化物、氧硫化物、氮氧化物、碳氧化物被依次去除掉，隨水溶液形成混合液，該混合液通過液體導流器233進入混合液室25內；由於煙溫較高會有一些水汽化成水汽，被脫出有害物質的潔淨氣體攜帶水汽繼續向上穿過除水霧器22，這時水汽被除水霧器22除掉並向下流入混合液室25內，而經過除水霧器22脫水乾燥過的潔淨氣體再向上繼續經過在線監測單元200後，從出氣口20進入大氣。如果氣體含有有害物超標，在線監測單元200就會顯示並控制化學加藥單元4加大助劑和反應劑的供給量，直到氣體排放達標正常。
混合液從混合液出口213排出至脫出物處理單元3，通過除塵容器31上的混合液進口310進入除塵容器31。該混合液先通過除塵容器31初步過濾，然後進入過濾容器32二次過濾，過濾後的混合液繼續進入飽和容器33三次過濾，如果混合液不飽和則通過管路排至煙氣淨化單元2的噴淋液入口214，繼續循環；如果混合液達到飽和狀態則進入濃縮容器34進行濃縮。濃縮液管泵38將飽和溶液從濃縮容器34抽入加熱器39進行加熱，加熱後的溶液進入分離器30進行氣液分離，分離後產生的水蒸氣通過外管301進入過濾容器32和飽和容器33，分離後如果餘液達到高溫飽和則通過內管300進入固液分離器35進行固液分離，如果餘液未達到高溫飽，則繼續進入濃縮容器34循環濃縮。高溫飽和溶液通過固液分離器35分離後，產生的水進入濃縮容器34，產生的結晶物從固液分離器35的底部截止閥排出。排出物大多是硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽和其結晶水的複合鹽，可用作複合肥原料。
在混合液的過濾循環過程中，過濾出來的灰渣通過除塵容器31、過濾容器32、飽和容器33底部的截止閥流出，通過螺旋輸送器37將所有灰渣輸送至灰渣收集裝置，這些灰渣可用做建築材料。
另外，在脫出物處理單元3中的補水器36向除塵容器31、過濾容器32實時進行補水，確保各容器內水量恆定。
飽和容器33中常溫不飽和溶液通過噴淋液入口214進入煙氣淨化單元2的均勻布水器213循環使用，當均勻布水器213水量超量時，液位控制器210就會控制補水設備工作調整進水量。溫控器211通過控制外接冷源調節反應器殼體內溫度不超溫，保持正常工作。
實施例二
參見圖2，在實施例一的基礎上，除去脫出物處理單元3中的加熱器39，濃縮液管泵38的出口與冷熱交換器16的進水口161聯通，脫出物處理單元3中的分離器30的入口與冷熱交換器16的出水口161聯通。這樣濃縮液管泵38抽出的常溫飽和溶液作為冷熱交換器16的冷水源，而冷熱交換單元1中的高溫煙氣作為脫出物處理單元3的加熱源替代了實施例一中的加熱器39。
此實施例與實施例一相比，省去了冷水源和加熱器，利用了煙氣的餘熱，即節能環保，同時也減少了該煙氣處理系統的製造維護成本。
實施例三
參見圖3，在實施例一或者實施例二的基礎上，在冷熱交換單元殼體10的側壁增加與重力除塵箱14相通的混合液除塵入口17和混合液除塵出口18。具體實施為：煙氣淨化單元2中的混合液出口27與除塵容器31上的混合液進口310聯通的同時也聯通混合液除塵入口17，混合液除塵出口18聯通除塵容器31上的混合液進口310。這樣，在煙氣淨化過程中，混合液從混合液出口27流出後分為兩路，一路通過混合液除塵入口17進入重力除塵箱14，將沉澱的大顆粒灰塵從混合液除塵出口18衝出，通過混合液進口310進入除塵容器31；而另一路則直接通過混合液進口310進入除塵容器31。
此實施例與實施例一或實施例二相比，增加了一條混合液衝刷重力除塵箱14的通道，可實現重力除塵箱14的在線洗刷清理，省去了人為清理的工作量，同時提高了整個煙氣處理系統的工作效率。
實施例四
參見圖4，在實施例一、實施例二或者實施例三的基礎上，增加產品成型單元5，並在化學加藥單元4中增加化工添加劑加藥單元42和成型添加劑加藥單元43，該產品成型單元5與脫出物處理單元3聯通。
具體如下：
化工添加劑加藥單元42包括依次連接的助劑罐420、計量器421、螺旋給料機422、混合罐423和截止閥424，
成型劑加藥單元43包括依次連接的助劑罐430、計量器431、螺旋給料機432、混合罐433和截止閥434，
產品成型單元5包括建築材料成型單元50和化工產品成型單元51。建築材料成型單元50包括壓濾機500、攪拌器501、成型器502，壓濾機500接收螺旋輸送器37輸送來的灰渣，進行帶壓過濾，過濾後的灰渣進入攪拌器501，同時化工添加劑加藥單元42向攪拌器511裡添加添加劑，在灰渣與添加劑攪拌均勻後進入成型器502加工成各種建築用材料。該成型器502可以是市售的各種標準規格的成型機。該建築用材料可包括各種道路磚或者建材磚等。
化工產品成型單元5包括冷卻脫水器510、攪拌器511、成型器512，冷卻脫水器510接收從固液分離器35的底部截止閥排出的結晶物，進行冷卻脫水，冷卻脫水後的結晶物進入攪拌器511，同時化工添加劑加藥單元42向攪拌器511裡添加添加劑，在結晶物與添加劑攪拌均勻後進入成型器512加工成各種生態磚，該成型器可以是市售的各種標準規格的成型機。該生態磚可以用來治理沙漠地、鹽鹼地，改良汙染的土壤，也可用於建設立體生態農牧業。
實用新型
以上所述，僅為本實用新型佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。