废气排放装置和方法与流程

1.本技术涉及石油化工领域，特别涉及一种废气排放装置和方法。


背景技术：

2.工业锅炉在生产过程中会排放大量的废气，废气中包括二氧化硫，二氧化硫是一种危害较为严重的污染物，排放至大气中的二氧化硫会形成酸性降雨，对生态环境、工农业生产、建构筑物材料等多方面造成危害与破坏。我国对工业废气的排放标准有严格的要求，需对工业锅炉排放的废气进行二氧化硫脱硫后再进行废弃排放，从而减小排放至大气中的二氧化硫浓度。
3.相关技术中的一种废气排放装置为洗涤塔，从工业锅炉中排放的废气经过管道输出至洗涤塔中，洗涤塔内包括风机组、填充层和废水排放器，风机组将包含有二氧化硫的烟气吸入洗涤塔内，烟气与填充层内的洗涤液充分接触，洗涤液吸附烟气内的二氧化硫，净化烟气，通过净化的烟气排出洗涤塔，吸附二氧化硫的洗涤液作为废液流至废水排放器。
4.但是，上述相关技术中的废气排放装置的脱硫能力较弱。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种废气排放装置和方法。所述技术方案如下：
6.第一方面，提供了一种废气排放装置，所述废气排放装置包括：气液混合器以及至少两个反应组件；
7.所述气液混合器具有液相入口、气相入口以及出口端，所述液相入口与待混合液体的管道连接，所述气相入口用于与废气管道连接，所述废气管道排出的废气包括二氧化硫，所述出口端与任一所述反应组件连接；
8.所述至少两个反应组件中的每个反应组件包括依次连接的收缩管、喉管和扩张管，所述收缩管的直径沿靠近所述喉管的方向逐渐减小，所述喉管的直径处处相等，所述扩张管的直径沿远离所述喉管的方向逐渐增大；
9.所述至少两个反应组件中，任意两个相邻的反应组件中，一个反应组件的收缩管远离所述喉管的一端与另一个反应组件的扩张管远离所述喉管的一端连接，且所述至少两个反应组件中与所述出口端连接的第一反应组件的收缩管远离喉管的一端与所述出口端连接。
10.可选的，任一所述反应组件中，所述扩张管远离所述喉管的一端的直径与所述收缩管远离所述喉管的一端的直径相等。
11.可选的，所述喉管的直径满足公式：
12.a＝c-2bsinθ113.其中，a为所述喉管直径，b为所述收缩管的长度，c为所述收缩管远离所述喉管的一端的直径，θ1为所述收缩管管壁与所述喉管的轴线的夹角。
14.可选的，所述扩张管以及两个端面所包围的空间呈圆台状，所述至少两个反应组
件的总长度满足公式：
15.l＝i(bcosθ1+mcosθ2+n)
16.其中，l为至少两个反应组件的总长度，i为反应组件的数量，m为所述扩张管两端的长度，n为喉管的长度，θ2为所述扩张管管壁与所述喉管轴线的夹角。
17.可选的，所述待混合液体为氢氧化钠溶液。
18.可选的，所述多个反应组件之间为焊接连接。
19.可选的，每个所述反应组件中，所述喉管、所述收缩管和所述扩张管之间焊接连接。
20.可选的，所述喉管、所述收缩管和所述扩张管的材质为不锈钢。
21.另一方面，提供了一种废气排放方法，所述方法用于第一方面所述的废气排放装置，所述方法包括：
22.通过气液混合器的液相入口向所述气液混合器中注入待混合液体；
23.将所述气液混合器的气相入口与废气管道连接，使所述废气管道向所述气液混合器中注入废气，所述废气中包括二氧化硫；
24.将至少两个反应组件输出的气体排出。
25.可选的，所述通过气液混合器的液相入口向所述气液混合器中注入待混合液体，包括：
26.以33nm3/h的流量向所述气液混合器中注入待混合液体；
27.所述将所述气液混合器的气相入口与废气管道连接，使所述废气管道向所述气液混合器中注入废气，包括：
28.将所述气液混合器的气相入口与废气管道连接，使所述废气管道以4400nm3/h的流量向所述气液混合器中注入所述废气。
29.本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
30.提供一种包括气液混合器以及至少两个反应组件的废气排放装置，废气可以从气液混合器的气相入口进入该装置，待混合液体从气液混合器的液相入口进入后在气液混合器中与废气进行混合，形成气液混合物，该气液混合物从出口端进入连接着的至少两个反应组件中的收缩管，该收缩管的直径沿靠近喉管的方向逐渐减小，可以增加气液混合物的流速，从而使废气和待混合液体混合更为充分，之后通过喉管进入扩张管，该扩张管的直径沿远离喉管的方向逐渐增大，如此便可以增加管内的压强，从而使气液混合物的粒径更为分散，气体与待混合液体反应更为充分，使待混合液体与废气中的二氧化硫充分反应，从而减小了废气中二氧化硫的浓度。解决了相关技术中的废气排放装置的脱硫能力较弱的问题，达到了提高脱硫能力的效果。
附图说明
31.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
32.图1是本技术实施例提供的一种废气排放装置的结构示意图；
33.图2是本技术实施例提供的另一种废气排放装置的结构示意图；
34.图3是本技术实施例提供的一种废气排放装置的立体结构示意图；
35.图4是本技术实施例提供的一种废气排放方法的流程图；
36.图5是本技术实施例提供的另一种废气排放方法的流程图。
37.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
39.二氧化硫是一种无色但有很强的刺激性气味的气体，是目前大气中危害最严重的污染物质之一。二氧化硫多随工业废气排放至大气中，我国对工业废气制定有严格的排放标准，基于二氧化硫的污染性，最新一次的国家废气排放标准中再一次提高了对二氧化硫的浓度排放要求，因此，对工业废气进行脱硫技术极为重要。
40.目前，对二氧化硫的减排与控制技术通常包括燃烧前脱硫、燃烧中脱硫与燃烧后烟气脱硫三种，其中燃烧后烟气脱硫对二氧化硫的清洁力较高，成本较低，成为应用最广泛的脱硫技术。燃烧后烟气脱硫技术又分为干法脱硫技术、半干法脱硫技术和湿法脱硫技术，其中湿法脱硫技术是指将液相与含有二氧化硫的气相进行混合，通过液体与二氧化硫反应从而吸收废气中的二氧化硫，将净化后的废气排出至大气，吸收二氧化硫的液体作为废液排放至废液回收系统进行处理。由于近年来我国对二氧化硫排放量的标准一再提高，相关技术中的废气排放装置脱硫能力较弱，已无法满足国家排放标准。
41.本技术实施例提供了一种废气排放装置和方法，能够解决上述相关技术中存在的问题。
42.图1是本技术实施例提供的一种废气排放装置的结构示意图。该废气排放装置可以包括：
43.气液混合器10以及至少两个反应组件20。
44.气液混合器10具有液相入口11、气相入口12以及出口端13，液相入口11与待混合液体的管道连接，气相入口12用于与废气管道连接，废气管道排出的废气包括二氧化硫，出口端13与任一反应组件20连接。
45.至少两个反应组件20中的每个反应组件包括依次连接的收缩管211、喉管212和扩张管213，收缩管211的直径沿靠近喉管212的方向逐渐减小，喉管212的直径处处相等，扩张管213的直径沿远离喉管212的方向逐渐增大。
46.至少两个反应组件20中，任意两个相邻的反应组件21和22中，一个反应组件22的收缩管221远离喉管222的一端与另一个反应组件21的扩张管213远离喉管212的一端连接，且至少两个反应组件21和22中与出口端13连接的第一反应组件21的收缩管211远离喉管212的一端与出口端13连接。
47.综上所述，本技术实施例提供一种包括气液混合器以及至少两个反应组件的废气排放装置，废气可以从气液混合器的气相入口进入该装置，待混合液体从气液混合器的液相入口进入后在气液混合器中与废气进行混合，形成气液混合物，该气液混合物从出口端进入连接着的至少两个反应组件中的收缩管，该收缩管的直径沿靠近喉管的方向逐渐减
小，可以增加气液混合物的流速，从而使废气和待混合液体混合更为充分，之后通过喉管进入扩张管，该扩张管的直径沿远离喉管的方向逐渐增大，如此便可以增加管内的压强，从而使气液混合物的粒径更为分散，气体与待混合液体反应更为充分，使待混合液体与废气中的二氧化硫充分反应，从而减小了废气中二氧化硫的浓度。解决了相关技术中的废气排放装置的脱硫能力较弱的问题，达到了提高脱硫能力的效果。
48.请参考图2，其示出了本技术实施例提供的另一种废气排放装置的结构示意图。
49.可选的，任一反应组件(21、22或23)中，扩张管远离喉管的一端的直径与收缩管远离喉管的一端的直径相等。以反应组件21为例，收缩管211的直径沿靠近喉管212的方向逐渐减小，扩张管213的直径沿远离喉管212的方向逐渐增大，其中喉管212的直径处处相等，也即是扩张管213靠近喉管212的一端和收缩管211靠近喉管212的一端直径相等。以使扩张管213和喉管212之间的连接较为便捷，同时使收缩管211和喉管212之间的连接较为便捷，也即是降低了操作难度和制造难度，从而降低了制造成本。
50.待混合液体通过与气液混合器10的液相入口11连接的管道进入气液混合器10中，含有二氧化硫的废气通过与工业锅炉的废气排放管道连接的气液混合器10的气相入口12进入气液混合器10中。废气和待混合液体在气液混合器10内进行初步混合后，从出口端13进入与其连接的第一反应组件的收缩管211，由于收缩管211沿长度方向的直径逐渐减小，加速了废气和待混合液体的流速，使废气和待混合液体加速相互间的碰撞，切割液滴，使液滴形成细小微粒，之后通过喉管212进入扩张管213，由于扩张管213沿长度方向的直径逐渐减小，废气和待混合液体的流速迅速减小，扩张管213内压强增加，和喉管212内的流体产生负压，使废气和待混合液体的两相更加分散，从而使废气和待混合液体的反应更为充分，待混合液体在反应过程中可以吸收废气中的二氧化硫，因此反应越充分，废气中的二氧化硫浓度越小。扩张管213远离喉管212的一端的直径与收缩管211远离喉管212的一端的直径相等，便于将第一反应组件21与第二反应组件22连接，同时也便于制造，节省制造成本。
51.可选的，待混合液体为氢氧化钠溶液。氢氧化钠为一种具有强腐蚀性的强碱，氢氧化钠溶于水后，形成碱性溶液，而二氧化硫为酸性氧化物，因此氢氧化钠溶液可以与废气中的二氧化硫发生反应生成盐和水，因此使用氢氧化钠溶液作为待混合溶液，可以减少废气中二氧化硫的浓度。二氧化硫与氢氧化钠溶液的反应越充分，废气中二氧化硫的浓度也就越低。也可以使用其他待混合溶液，本技术实施例在此不作限定。
52.此外，相邻的两个反应组件中的扩张管直径也可以不相等，与气液混合器10连接的第一反应组件21中的扩张管的直径可以大于第二反应组件22的扩张管的直径。相邻的两个反应组件中的收缩管的直径也可以不相等。与气液混合器10连接的第一反应组件21中的收缩管的直径可以大于第二反应组件22的收缩管的直径。扩张管、收缩管和喉管的直径的具体设置与废弃的排量和待混合液体的排放量相关，因此本技术实施例在此不作限定。
53.可选的，喉管的直径满足公式：
54.a＝c-2bsinθ1；
55.其中，a为喉管直径，b为收缩管的长度，c为收缩管远离喉管的一端的直径，θ1为收缩管管壁与喉管的轴线的夹角。每一个反应组件中，喉管212的直径相当于收缩管211较小一端的直径和扩张管213较小一端的直径。喉管212的直径与废气的排量和待混合液体的流量的大小也有一定比例关系。排量和流量越大，通过喉管212的流体量越大，喉管212的直径
越大；排量和流量越小，通过喉管212的流体量越小，喉管212的直径越小。收缩管211管壁的倾斜角度不同，进入收缩管211的流体的流速会有不同。多个反应组件中任一反应组件的喉管均适用于上述喉管直径的计算公式。
56.可选的，扩张管以及两个端面所包围的空间呈圆台状，至少两个反应组件的总长度满足公式：
57.l＝i(bcosθ1+mcosθ2+n)；
58.其中，l为至少两个反应组件的总长度，i为反应组件的数量，m为扩张管两端的长度，n为喉管的长度，θ2为扩张管管壁与喉管轴线的夹角。扩张管213的两端的直径和扩张管的形状可以均与收缩管211一致。因此收缩管211以及两个端面所包围的空间也可以呈圆台状。反应组件的数量与废气的排量和待混合液体的流量大小也有一定比例关系，排量和流量越大，废气与待混合液体需要更多的时间去进行充分的混合和反应，因此多设置一个反应组件，废气与待混合液体之间混合和反应的流程再多进行一次，从而会使其反应更为充分。多个反应组件的数量本技术实施例在此不作限定。
59.另外，废气排放装置还可以包括出口管道30。图3是本技术实施例提供的一种废气排放装置的立体结构示意图，出口管道30与远离气液混合器10的反应组件23中的扩张管连接，充分反应后的废气通过出口管道30进入后续的洗涤塔中进行进一步废气处理，具体的洗涤塔内废气处理过程可以参考相关技术，本技术实施例在此不做赘述。与废气中的二氧化硫充分反应后的待混合液体作为废气混合液，通过出口管道30排入废液回收处理装置，进行进一步处理，处理过程可以参考相关技术，本技术实施例在此不做赘述。由于扩张管远离喉管的一段直径较大，因此出口管道30可以作为一个缓冲管道与后续装置进行连接。也可以直接将远离气液混合器10的最后一个反应组件中的扩张管作为出口管道30与后续处理装置进行连接。出口管道30可以与反应组件焊接连接，也可以通过法兰进行连接。具体的连接方式本技术实施例在此不作限定。
60.可选的，多个反应组件之间为焊接连接。任意两个相邻的反应组件中任一个反应组件22的收缩管221远离喉管222的一端与另一个反应组件21的扩张管213远离喉管212的一端连接。由于废气排放装置中反应组件的个数与废气的排量和待混合液体的流量大小有一定比例关系，因此在制造废气排放装置时，若将多个反应组件与气液混合器10一体成型，当废气的排量和待混合液体的流量改变，需更换不同数量的反应组件的废气排放装置，则要制造多个废气排放装置，从而导致制造成本较高。因此本技术实施例中，可以制造多个单独的反应组件，再根据废气的排量和待混合液体的流量选择不同数量的反应组件进行组合。由于待混合液体和废气在废弃排放装置中不断发生反应，因此各个反应组件之间的连接需要更加牢固，以此避免废弃排放装置破损。焊接连接的焊口连接出耐久性强，严密性好。也可以选择法兰连接或螺纹连接，若选择法兰连接，应在扩张管和收缩管连接处设置法兰盘。具体的连接方式本技术实施例在此不作限定。另外，气液混合器中10的出口端13与至少两个反应组件中的第一反应组件21的收缩管211远离喉管212的一端也可以为焊接连接。
61.可选的，每个反应组件中，喉管212、收缩管211和扩张管213之间焊接连接。喉管212的两端分别与收缩管211和扩张管213连接，为了避免连接处在管内的待混合液体和气体的反应和腐蚀下受损，本技术实施例中使用焊接连接。喉管212、收缩管211和扩张管213之间也可以为法兰连接或螺纹连接。另外，若选择法兰连接，应在扩张管213和喉管212连接
的一端以及收缩管211和喉管212连接的一端设置法兰盘。具体的连接方式本技术实施例在此不作限定。
62.可选的，喉管212、收缩管211和扩张管213的材质为不锈钢。由于待混合液体多为带有一定腐蚀性的液体，且待混合液体与废气中的物质进行反应时也可能产生腐蚀性，因此废气排放装置的材质首先要耐腐蚀性较强。当待混合液体为氢氧化钠溶液时，由于氢氧化钠溶液会与玻璃或两性非金属发生轻微反应受损，不锈钢耐腐蚀性强且成本较低，因此本技术实施例中选择不锈钢作为废气排放装置的制造材料。也可以使用其他材质制造废气排放装置，本技术实施例在此不作限定。
63.综上所述，本技术实施例提供一种包括气液混合器以及至少两个反应组件的废气排放装置，废气可以从气液混合器的气相入口进入该装置，待混合液体从气液混合器的液相入口进入后在气液混合器中与废气进行混合，形成气液混合物，该气液混合物从出口端进入连接着的至少两个反应组件中的收缩管，该收缩管的直径沿靠近喉管的方向逐渐减小，可以增加气液混合物的流速，从而使废气和待混合液体混合更为充分，之后通过喉管进入扩张管，该扩张管的直径沿远离喉管的方向逐渐增大，如此便可以增加管内的压强，从而使气液混合物的粒径更为分散，气体与待混合液体反应更为充分，使待混合液体与废气中的二氧化硫充分反应，从而减小了废气中二氧化硫的浓度。解决了相关技术中的废气排放装置的脱硫能力较弱的问题，达到了提高脱硫能力的效果。
64.图4是本发明实施例提供的一种废气排放方法的流程图，该方法可用于上述任一实施例中的废气排放装置，该方法包括：
65.步骤401、通过气液混合器的液相入口向气液混合器中注入待混合液体。
66.将预先配置好的待混合液体通过管道从液相入口注入气液混合器中，待混合液体可以为氢氧化钠溶液。
67.步骤402、将气液混合器的气相入口与废气管道连接，使废气管道向气液混合器中注入废气，废气中包括二氧化硫。
68.废气管道可以是与工业锅炉的出气口连接的管道，废气管道与气液混合器的气相入口连接，使工业锅炉排出的废气可以直接进入气液混合器中。
69.步骤403、将至少两个反应组件输出的气体排出。
70.进入气液混合器的废气和待混合液体经过至少两个反应组件后得到充分的反应，反应后的废气中二氧化硫浓度大大降低，将反应后的废气从废气排放装置中排出至其他废气处理装置进行进一步处理；将反应后的待混合液体排入废液处理装置进行进一步处理，处理后的待混合液体可以进行进一步的循环利用。
71.综上所述，本技术实施例提供一种废气排放方法，该方法可以使用一种包括气液混合器以及至少两个反应组件的废气排放装置，废气可以从气液混合器的气相入口进入该装置，待混合液体从气液混合器的液相入口进入后在气液混合器中与废气进行混合，形成气液混合物，该气液混合物从出口端进入连接着的至少两个反应组件中的收缩管，该收缩管的直径沿靠近喉管的方向逐渐减小，可以增加气液混合物的流速，从而使废气和待混合液体混合更为充分，之后通过喉管进入扩张管，该扩张管的直径沿远离喉管的方向逐渐增大，如此便可以增加管内的压强，从而使气液混合物的粒径更为分散，气体与待混合液体反应更为充分，使待混合液体与废气中的二氧化硫充分反应，从而减小了废气中二氧化硫的
浓度。解决了相关技术中的废气排放装置的脱硫能力较弱的问题，达到了提高脱硫能力的效果。
72.图5是本发明实施例提供的另一种废气排放方法的流程图，该方法可用于上述任一实施例中的废气排放装置，该方法包括：
73.步骤501、以33nm3/h的流量向气液混合器中注入待混合液体。
74.nm3/h是流体在标注温度和压力下每小时的流量，待混合液体的注入量即注入速度与废气排放量成正比，可以通过废气排放量对待混合液体的注入量进行调整。
75.步骤502、将气液混合器的气相入口与废气管道连接，使废气管道以4400nm3/h的流量向气液混合器中注入废气。
76.废气的排放流量与工业生产相关。可以通过工业生产中的计量方法计算废气的排放量，从而调整待混合液体的注入量。使用上述废气和待混合液体的排量时液相流量较小，可以使用两个反应组件连接的废气排放装置，其中每个反应组件中喉管的长度可以为120毫米，扩张管和收缩管远离喉管的一端直径可以为500毫米。当两个反应组件中的扩张管的直径不相等时，第一反应组件中的扩张管的直径可以为650毫米，第二反应组件中的扩张管的直径可以为500毫米。
77.步骤503、将至少两个反应组件输出的气体排出。
78.本技术实施例中使用上述排放量的废气和待混合液体进行实验，上述排量的废气和待混合液体进入相关技术中的废气排放装置进行脱硫处理后，其出口端待混合液体的液滴直径为0.52mm，废气中二氧化硫的浓度分布标准差为12％。而使用本技术上述任一实施例中的废气排放装置时，同等排量的废气和待混合液体经过本身本技术上述任一实施例中的废气排放装置进行脱硫处理后，其出口端待混合液体的的液滴直径为0.45mm，废气中二氧化硫的浓度分布标准差为6％。正是由于本技术的多个反应组件可以使待混合液体和废气充分的反应，因此降低了废气中二氧化硫的浓度。可以达到国家要求的废气排放标准。
79.综上所述，本技术实施例提供一种废气排放方法，该方法可以使用一种包括气液混合器以及至少两个反应组件的废气排放装置，废气可以从气液混合器的气相入口进入该装置，待混合液体从气液混合器的液相入口进入后在气液混合器中与废气进行混合，形成气液混合物，该气液混合物从出口端进入连接着的至少两个反应组件中的收缩管，该收缩管的直径沿靠近喉管的方向逐渐减小，可以增加气液混合物的流速，从而使废气和待混合液体混合更为充分，之后通过喉管进入扩张管，该扩张管的直径沿远离喉管的方向逐渐增大，如此便可以增加管内的压强，从而使气液混合物的粒径更为分散，气体与待混合液体反应更为充分，使待混合液体与废气中的二氧化硫充分反应，从而减小了废气中二氧化硫的浓度。解决了相关技术中的废气排放装置的脱硫能力较弱的问题，达到了提高脱硫能力的效果。
80.以上所述仅为本技术的可选的实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。