用于净化含有污染物的气体的方法及设备与流程

文档序号:12480491阅读:257来源:国知局

本发明涉及一种用于含有污染物的废气,特别是烟雾的净化的方法及设备。



背景技术:

众所周知,对包含污染物的气体进行处理的需求不断地被更多地感受到,污染物例如是来自于燃烧设施的烟雾或是来自工业过程的包含有机和无机污染物(例如颗粒以及重金属)的废水。

从经济及环境角度来看,去除包含在上述废气中的CO2的排放也同样重要。

出于显而易见的环境原因,这样一种污染物应当在将气体排放至大气之前即被处理掉。

在主要包含有机污染物的气体的情况下,净化过程通常是通过燃烧方式来执行。

更为具体地,该气体被引入燃烧室,燃烧室包含有由燃料保持适当燃烧的火焰,并且在其中发生废弃物的氧化。

然而,这种已知的气体净化方法具有一些缺陷,特别是受限于燃料的大量消耗,在排放的烟雾中存在有部分氧化成分,花费较长时间以使方法产生效果,以及在负载可变的情况下缺乏灵活性。

相反,在待净化气体中含有诸如灰尘、金属、特别是重金属和/或颗粒等的无机性质的特定污染物的情况下,净化通常是采用包括选择性过滤器、洗涤系统以及电子过滤器的设备完成的。另一个缺陷则在于对这些电子过滤器以及他们的废弃物的清洁和处置。

另外需要强调的是,这样一种过滤器的有效性随着使用而逐渐降低,直至不得不对其进行清洁或是完全替换后而将它们处理至垃圾场。

然而,这种类型的设备具有大的整体尺寸并且需要高额的投资以及运行及维护成本。

专利文件JP 2000037638、US 2730195、US 4222748、EP 0532841、GB 556939描述了气体净化方法,该方法构想了一种第一水分配操作,接着为气体处理阶段,在其中分子被静电充电并在随后通过一种静电过滤器而被捕获,在此之后,气体进行第二水分配处理操作。



技术实现要素:

本发明的主旨在于提供一种用于净化含有污染物的气体的方法及设备,其可以有效去除包含在处理气体中的有机和无机污染物。

在这一目的内,本发明的目的在于提供一种用于净化含污染物的气体的方法及设备,相比于当前所使用的已知类型的方法或设备,具有低廉的投资、运行及维护成本。

本发明的另一个目的在于提供一种用于净化含污染物的气体的方法及设备,其可以在使用起来简单、合理、容易、高效的范围内并且以可负担的解决方案克服了现有技术的上述缺陷。

以上所述的目的可以由具有权利要求1所述特征的本发明方法实现。

以上所述的目的可以由具有权利要求7所述特征的本发明设备实现。

附图说明

从对用于净化含污染物的气体的设备的优选的,而并非限定的实施例的描述中,本发明的其他特点和优点将变得更加明显,该实施例通过附图中的指示性的而非限制性的示例示出,在附图中:

图1是根据本发明的设备的纵向剖视图。

具体实施方式

具体参考该附图,附图标记1总体上指代一种用于净化含有污染物的气体的设备。

设备1包括中空腔体2,其限定了具有用于待净化气体的进气口4以及用于净化后气体的出气口5的净化室3。

优选地,腔体具有大体上圆形的截面,并且进气和出气口4、5设置于其轴向端点。

根据本发明,设备1包括第一分配装置6,其用于在净化室3的第一部分3a内分配雾化水以去除待净化气体中的有机和/或无机化合物。通过第一分配装置6被雾化的水包括氘,以便于提高水自身的导电率。

更为具体地,第一分配装置6包括多个喷嘴,其布置在对第一部分3a进行限定的腔体2的内壁上的多个喷嘴。

从图1所示的实施例中可以看出,第一分配装置6包括沿着腔体2的纵向延伸(例如,沿着布置在第一部分3a的相对侧的多个行)的彼此分离的多个喷嘴。

适当地,喷嘴6的方向可调节,并且它们通过这样一种方式被配置以在净化室内部产生湍流并且在第一部分3a内部获得大体均匀的雾化。

待净化气体通过进气口4在大体上轴向的方向上被引入腔体2,并且从喷嘴6流出的雾化水能够在净化室3内拦截在其流动方向的交叉方向上引入的气体,如箭头14所示。

便利地,设备1包括布置在进气口4附近的至少一个轴流风扇7并且能够实现在中空腔体2中的气体的吸入的真空。

通过喷嘴6注入的水为室温,优选地不低于10℃,并且以允许第一部分3a的水的完全雾化且不会阻碍腔体2内的气体的正常外流的压力(约为30/40bar)进行供给。

优选地,由喷嘴6雾化的水包含比例的M.P.C.D.(分子潜在链粉碎机),其包括从组:碳酸钠、偏硅酸钠、乙氧基化醇和水性染料中选择的至少一个,并且能够促进分子分解且有利于有机和/或无机部分沉淀在腔体2的底部。

随着气体流经第一部分3a而被去除的有机和/或无机部分在腔体2的底部被收集,其中提供有第一开口8,以允许有机和/或无机部分自身可以随着由喷嘴6分配的雾化水的冷凝之后而形成的冲刷水流而流出。

设备1还包括位于净化室3的第二部分3b的气体处理装置,并且其被布置在相对于气体流动的方向的第一分配装置6的下游。

根据本发明,处理装置包括用于放电形成9的装置,其能够使得出自第一部分3a的气体电离并得到等离子状态,因此使得包含在气体自身的有机化合物发生分子解离,即CO2和其他长链分子的分解。

例如,CO2通过以下反应分解:

CO2→CO+0.5O2

随着这样的分解,分子保持在“非平衡”状态。

形成装置9包括至少一对极性相反的电极10,以及用于对该电极10对提供电位差的装置(图中未示出)。在其间发生上述放电的电极10接收具有25000V至30000V之间的电压和0.1A至1.5A之间的电流强度的脉冲直流电。

在第二部分3b施加的放电因此能够使得无机化合物的分子分解并且不会对相关的分子进行静电充电。

优选地,电极10为具有金属笼的网状类型。

在图1所示的实施例中,第二部分3b具有大体圆柱形状,并且电极10被布置在该第二部分3b的相对的内壁上。

电极10的数量根据待处理气体的流量(m3/h)进行适当选择。

每一对电极10之间的距离也是根据组成待处理气体的元素选择的,并且可在小于或等于20mm的情况下进行任选。

相对于待处理气体的流动方向,在电极10的下游,在雾化水的第二分配装置11被布置在净化室的第三部分3c的内部。

第二分配装置11能够进一步从出自第二部分3b的气体中去除由电离引起的分解后剩余的分子残余。

更为具体地,第二分配装置11包括多个喷嘴,布置在对第三部分3c进行限定的腔体2的内壁上。

同样地,在此情况下,喷嘴11的方向可以被调节,且它们通过这样一种方式配置以在净化室内部产生湍流并且在第三部分3c内部获得大体均匀的雾化。

喷嘴11能够以室温在第三部分3c内引入雾化水,以便于进一步去除仍在悬浮的分子,以避免重新生成原始分子或其他长链分子,如呋喃或二噁英。

如同第一分配装置6,喷嘴11同样沿着彼此相向和相对的多行布置。

优选地,来自喷嘴11的雾化水包含比例的M.P.C.D.,同样在此情况下,其能够促进包含在长链分子中的有机和/或无机部分的沉淀,并且有利于仅具有高氧气及臭氧含量的水汽的流出。

沉淀的有机和/或无机部分在腔体2的底部被收集,并且与由喷嘴11冷凝的冲刷水一起通过第二开口12流出,该第二开口12位于第二及第三部分3b和3c之间并与第一开口8连通。

有利地,设备1还包括至少一个过滤元件13,过滤元件13布置在第二分配装置11的下游,并且能够捕获在气体流经第三部分3c后仍然残留在该气体中的任何固体颗粒。

在如图1所示的实施例中,过滤元件13布置在出气口5。

更为具体地,过滤元件13为机械式,并且包括一层或多层纤维结构,优选地为碳纤维。

设备1还可以包括轴流风扇,图中未示出,其能够促进气体通过净化室3流出。

本发明的操作如下。

待净化气体在净化室3内部被馈送通过进气口4并且轴流风扇沿着方向14引导气体流出。

待净化气体接着到达第一部分3a,其中对包括氘的雾化水的第一分配操作通过喷嘴6发生。

如前所述,由喷嘴6分配的雾化水优选为室温,使得包含在待净化气体中的有机和/或无机化合物被去除,其在第一部分3a的底部收集,并从这里被移除。

接着,气体到达净化室3的第二部分3b,其中由于电极10之间所产生的放电的影响,在向电极施加电势差之后,气体自身发生电离,到达等离子状态。

通过气体高湿度含量及高导电率的影响,由于在第一部分3a执行的冲刷以及由于在由喷嘴6分配的水中具有氘,该电路在电极10之间闭合,从而产生了一系列的高压放电。该放电由此导致诸如二氧化碳和其他长链分子等的有机化合物产生了分子分解。

随着在第二部分3b发生的电离,分解的分子保持在“非平衡”状态。

在第二部分3b的下游,接着进行雾化水的第二分配操作,大体上按照与上述的第一分配操作相同的步骤,以便于进一步去除仍存在的悬浮分子并且防止原始分子或其他长链分子的重新形成。

该第二“冲洗”使得仍包含在气体中的有机和/或无机化合物被进一步去除,这些化合物沉淀并且净化室3的底部收集。

已经沉淀的有机和/或无机部分,均随着雾化水的第一和第二分配操作,通过开口8和12被输送至回收通道。

优选地,出自第三部分3c的气体还经历了一个能够捕获仍残留在气体中的任何杂质的机械过滤的阶段。

更为具体地,气体通过设置在出气口5处的过滤元件13。

因此,从出气口5出来的气体由氧气、水蒸气和臭氧组成。

本发明所描述的技术方案是如何实现所要达到的技术目的的已在实践中被证实,并且特别需要强调的事实是形成本发明的主题的方法和设备允许以简单实用的方式净化污染的气体,例如来自于燃烧过程的那些气体或是工业生产过程中的包含有机和无机污染物的废水,还允许去除CO2

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