[发明专利]一种通除气中污物的方法与机器

摘要

本发明公开的是一种通除气体中多种污物的方法与机器。按本法设计的是集干法与湿法、物理法与化学法于一体，可同时除尘、除二噁英、除汞微粒、降黑度、脱硫、脱硝、脱碳、脱氟化氢、脱硫化氢及秸秆焚烧烟气的机器，它增加通除污物种类和提高除污精度来节能减排。除污的种类越多和精度越高，净化度越高，证实了本法科学合理、机器高效低耗——既鼓风又除砂除汞微粒的引风除砂机、利用液体的化学性质和粘附性在除有害气体的同时除尘和降黑度；设计液包气式反应器充当不同种类污染物的氧化器或还原器，它对污物的拦截致密度比其他拦截技术的致密度高得多，是当前最严密最有效除污精度最高和除污种类最多的，适用于采用任意燃料的炉窑之烟气的治理。

主权项

一种通除气中污物的方法与机器，其特征是它由针对无论是因燃烧过程中产生的含何种污物的烟气，还是在非燃烧过程中产生具有何种特性的扬尘气体均能通除的方法与按该方法设计的通除气中污物的机器所组成，该方法分十五个部分：部分一，将在燃烧过程中产生的含有污物一氧化氮NO的气体引至第一级反应器——NO预氧化器之中，与空气中的氧气O₂进行氧化反应，将一氧化氮NO氧化为高价态的氮氧化物NO_x，针对一氧化氮NO的氧化方法很多，但只要符合化学理论所揭示的化学规律的气‑气相、气‑液相、气‑固相氧化反应机理并合适本发明中的方法制定的工艺要求之氧化反应方式都可采用；但无论是采用气‑气相、气‑液相的氧化方法，还是采用气‑固相的氧化方法实施氧化，都要优先采用氧化性能强、对人的毒害相对温和的——致残致死速度慢的、经济性和综合性都好的氧化剂；部分二，采用气‑气相的氧化方法实施氧化，无论是采用空气中的氧气O₂或专制的氧气O₂，还是特制的臭氧O₃作为氧化剂，都要严格地遵循工艺温度与氧化反应的规律；采用空气中的氧气O₂作为氧化剂，应以一氧化氮NO向二氧化氮NO₂氧化转化平衡图为依据，从高温污染气源获取氧化转化工艺所需要的温度；采用臭氧O₃作为氧化剂，应按臭氧O₃的寿命与温度之间的内在关系将温度调整到工艺要求的范围之内；部分三，通过按具体情况制定的工艺要求所选用安装的数量合适的、流量可控的供氧器向NO预氧化器的氧化催化管管内供氧，借助氧气表、NO_x表，调节氧气和氮氧化物的浓度，且防止NO预氧化器因NO的氧化过程的放热而超温或欠温；部分四，采用对污染物的拦截致密度比水幕、水簾、水膜、水花飞溅、高速喷雾、喷淋等粉尘拦截技术的拦截致密度要高得多的液包气式洗尘氧化还原器作为第二级及以上各级反应器的反应器模块，液包气式洗尘氧化还原反应器模块有时被简称为液包气式洗尘氧化还原器、或简称为浸入式反应器，或简称为水封式反应器，或简称为浸入式水封洗尘反应器，或根据它在具体装置中针对污染物不同种类、针对性气中污物不同的化学成分以及所体现出来的功能或处理方式直接简称为除尘器、氧化器或还原器，与传统称呼一致，但此处的简称之含义与传统称呼的含义不同；部分五，在NO预氧化器的出风口与第二级反应器的进气口之间增加一个提高气压的引风机，以满足含污物气体在吸收二氧化硫的氧化器里和在还原氮氧化物的还原器里对压力的工艺要求；部分六，将部分五中关于提高气压和关于除砂子的工艺要求交给本发明中的既有引风功能又有除砂子功能的引风除砂机来完成，并作为第一级处理器，以满足工艺要求，其工艺位置在NO预氧化器的出风口与第二级反应器的进气口之间；部分七，经过引风除砂机第一次清除砂子、汞微粒之后的气体进入第二级反应器以及更高等级的反应器，必须经过相应反应器中的气体分配器，将处于高压状态的气体均匀地分配到安装在气体分配器的各个末端的，且处在液面下满足化学药液相应的工艺深度要求而工作的每一根喷气管之喷嘴中喷出，进入化学液体；部分八，按具体情况制定的工艺要求在气体分配器的末端处水平而等距地安装一系列设置满足工艺要求数量的细孔喷头的喷气管，构成喷气管排，喷气管排的平面与水平面一致，且在喷气管排平面上方竖直等距地安装数量合适的涂有针对性的催化剂兼有防气泡合并功能的隔板排；部分九，在同一个反应器机箱内盛有对含有污物的气体具有除尘(除二噁英)、除汞微粒、降黑度、脱硫、脱硝、脱碳、脱氟化氢和脱硫化氢之功能的液体，含有污物的气体在液中进行的物理过程中体现出除尘(除二噁英)、除汞微粒和降黑度的功能，含有污物的气体在其中发生的化学反应中体现出脱硫、脱硝、脱碳、脱氟化氢和脱硫化氢的功能；对于气体内只含部分种类的污物的情形，可针对气体中不同的污物在本机器不同等级的反应器机箱内分别盛入针对性的化学药剂而成为有侧重的脱除处理功能的脱硫反应器、脱硝反应器、脱碳反应器、脱氟化氢反应器、脱硫化氢反应器，同时它们还是除尘器和除汞微粒器；部分十，在末级反应器的出风口所连接的管内设置防氨气逃逸装置及中和装置；部分十一，配有监控系统，监控系统由温度表、流量表、压力表、流速表、水位表、氧气表、NO_x表、SO₂表、PH表和生成物浓度监测仪与执行机构所构成；部分十二，在监控系统的监控下，对于各反应器中使用同种化学药剂时，将从净化气体出风口所在的反应器向污染气源方向逐级实施逆流式补药或补水之方式；对于各反应器中使用不同种类的化学药剂时，将采用各自独立补药或补水之方式；部分十三，设计一种特殊结构构成具有防堵功能和过滤功能的副产品收集箱与具有渣体重力汇集沉降功能的锥形箱底组合联用；部分十四，设置一种液体搅拌系统，在略低于机箱内液体液面的、适当的液位上取液，经化学泵从机箱的锥形箱底底部指向上方的喷嘴喷入机箱内的液体中；部分十五，本方法按照模块化、标准化、系列化、组合化的要求设计本发明中的干法除尘器、湿法洗尘器、氧化器、还原器、副产箱、检测系统总成制成系列的标准的模块而令其机件具有组合性，通过各种模块的不同组合来满足不同个体对整机的不同要求而具有不同特性，尤其是可通过反应器的串并联不同组合方式来调节整机对含污气体的处理能力、可通过增减反应器级数来调节对含污气体的除污精度和整机的性价比，具体说，通过反应器并联组合可以提高整机的单位时间处理量；通过反应器串联组合可以提高整机的除污精度，依据是设置的反应器级数越多，对含污气体的处理次数越多，所得到的除污精度即越高，反之亦然；设置的反应器级数越合理，所得到的机器整体综合性能越好，性价比越高，设计时可根据具体气体所含有污物的情况和包括经济因素的总治理要求，以及综合多方面的因素选定反应器的级数；按照本方法能使一台机器去除当前在气体中所发现的所有污物，但某一确定的具体气体中并非含有人们所发现的全部种类的污物，通常只含部分种类的污物，现场检测出哪几种污物就可以针对性地运用本方法中的相应部分，待处理的气体中不含某一种污物就可以不运用本方法中的相应部分；按照上述方法设计一种用于污染气体中既有粉尘又含有复杂的有害化学成分的污染气体治理工程中通除气中污物的机器甲之特征是，针对治理氮氧化物污染而言，采用气‑气相的氧化方法且采用空气中的氧气O₂作为氧化剂实施氧化，即将合适的长度与管径之耐温耐腐蚀的管材加工成蛇形管，并用催化筒支架悬空地在蛇形管的直线段管内将数个涂有催化剂的任意几何截面的不同直径的氧化圆筒按照同轴线的工艺要求构成氧化催化筒部件，蛇形管管外用保温材料严密包缠后，将其进气口和出风口留在保温罩外之后再用刚性隔热材料制成的保温罩将蛇形管整体罩住，将监测温度表、流量表、氧气表及有关气体化学成分分析仪表安装在该保温罩外的仪表盘A上，即构成了针对含有污物的气体中一氧化氮NO的一级反应器——NO预氧化器Q，且用前引风管与污染气源的烟囱口严密对接；将含有污物的气体引入NO预氧化器Q中，用后引风管与引风除砂机的进气口严密对接；引风除砂机的出风口与第二级反应器中的气体分配器进气口密封对接，使得含有污物的气体经过气体分配器对含有污物的气体按工艺要求均匀分配到安装在气体分配器的末端处的喷气管，由喷气管上的喷嘴将含有污物的气体喷到氧化还原液里；喷出的含有污物的气体以向上浮动的气泡形式与氧化还原液进行化学反应——吸收了二氧化硫SO₂、二氧化碳CO₂和还原了氮氧化物NO_x与硫化氢HS₂，以及气泡所携带的烟尘在与液体发生的粘附过程中转移到液体里去了，同时降低了气体的林格曼黑度；离开液体后较为干净的气体被集中到加压风机的进气口，经其加压后，从加压风机的出风口送进第三级反应器的气体分配器中进行均压，均压后，气体分配器末端的喷气管中的气压接近相等，即可喷出气量接近的气体；气体在第三级反应器及后续反应器里将重复在第二级反应器内的运行过程；在末级反应器的总出风口管道内安装了消氨气喷嘴以及配有用于中和的药水池和喷雾所需要的空气压缩机装置；按照上述方法设计一种用于污染气体中只含有遇水会固结的水泥类特征的粉尘，不含有害的化学成分的污染气体治理工程中通除气中污物的机器丙就是一种除尘降黑度机，其特征是，因污染气体中不含某些有害的化学成分，没有相关有害化学成分的需要采用本方法中相应部分去治理，故在具体的、实际的机器中可不用本方法中的相应部分；因污染气体中只有水泥类特征的粉尘，则直接将收尘罩收集含尘气体送至第一级引风除砂机A的进气口，第一级引风除砂机A的出风口与第二级引风除砂机B的进气口密封对接；第二级引风除砂机B的出风口与第三级引风除砂机C的进气口密封对接；第三级引风除砂机C的出风口与下一级引风除砂机的进气口密封对接，直至与第n级引风除砂机n的进气口密封对接，在第n级引风除砂机n的出风口，即总出风口获得达标的净化气体；从第一级至第n级的引风除砂机n的除砂通孔逐级减小；因污染气体中不含某些有害的化学成分，没有相关有害的化学成分的需要采用本方法中相应部分去治理，即本方法中的相应部分用不上，故在具体的、实际的机器中可不用本方法中的这些部分；污染气体中只有水泥类特征的粉尘，则直接将收尘罩收集含尘气体送至第一级引风除砂机A的进气口，第一级引风除砂机A的出风口与第二级引风除砂机B的进气口密封对接；第二级引风除砂机B的出风口与第三级引风除砂机C的进气口密封对接；第三级引风除砂机C的出风口与下一级引风除砂机的进气口密封对接，直至与第n级引风除砂机n的进气口密封对接，在第n级引风除砂机n的出风口，即可在总出风口获得达标的净化气体；从第一级至第n级的引风除砂机n的除砂通孔逐级减小；按照模块化概念，可以将液包气式洗尘氧化还原反应器制成一系列的标准单位处理量×m倍(m＝1，2，3……)的污染气体治理模块，对于这类只含粉尘的污染气体治理机，只需在干法除尘系列模块中选用合适的干法除尘器模块和在降黑度功能系列模块中选用合适的降黑度功能块即可组成符合个案要求的除尘降黑度机；按照上述方法设计一种用于污染气体中只有遇水不会固结的粉尘，不含有害的化学成分的污染气体治理工程中的通除气中污物的机器丁就是一种除尘降黑度机，其特征是，污染气体中不含有害的化学成分，不需要采用本方法中相应部分去治理，故在具体的、实际的机器中可不用本方法中的相应部分；污染气体中只有遇水不会固结的粉尘，则将收尘罩收集含尘气体通过减震管E直接送至第一级反应器——引风除砂机的进气口，引风除砂机的出风口通过减震管、烟气管道和快速接头与第二级反应器——液包气式洗尘器的进气口密封对接，在液包气式洗尘器的出风口，也就是整个机器的总出风口获得达标的净化气体；在液包气式洗尘器制成一系列的标准化的污染气体治理模块之后，A)对于这类污染气体的治理机，只需在湿法除尘系列模块中选用合适的湿法除尘模块和在降黑度功能系列模块中选用合适的降黑度功能块即可组成符合个案要求的除尘降黑度机；B)将第二级反应器中的氧化还原器所盛的化学药剂水溶液换成普通清水，该氧化还原器即成为液包气式洗尘器；在第二级反应器的机箱满足工艺要求的地方设有观察镜和仪表盘。