光伏供电高污染废气净化装置及酸碱性活性炭的制备方法与流程

本发明涉及空气净化技术领域，尤其是光伏供电高污染废气净化装置及酸碱性活性炭的制备方法。

背景技术：

传统的废气净化方法有以下几种：活性炭废气净化吸附法、催化燃烧废气净化法、热力燃烧废气净化法以及等离子废气净化法。

而上述几种废气净化方法具有以下几点不足：用电成本高；无法在重污染环境里有效的吸附有害气体；不能彻底处理有毒有害气体；功能不够完善。

因此，目前的废气净化方法仍需继续改进，尤其是对于重污染环境下有害气体的净化，急需一种装置来彻底解决。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的不足，提供了光伏供电高污染废气净化装置及酸碱性活性炭的制备方法，其采用中和方式，通过多种水膜与多种活性炭组合的结构将重污染环境中的有害气体彻底吸附、处理，同时通过光伏发电的方式降低用电成本。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种光伏供电高污染废气净化装置，包括净化器壳体，所述净化器壳体上开设有进风口和出风口，同时在所述进风口处设置有风机，所述净化器壳体内设置有净化装置以及与所述风机相连的蓄电池；

所述净化装置包括依次设置的普通活性炭层和酸碱性活性炭层；

所述普通活性炭层包括依次连接的一号水膜层、一号活性炭层、二号水膜层、二号活性炭层以及三号水膜层；

所述酸碱性活性炭层包括酸性活性炭层和碱性活性炭层；

所述蓄电池与设置在所述净化器壳体顶部的太阳能光伏发电系统相连。

上述技术方案中，优选的，所述净化器壳体内位于所述进风口和所述出风口处分别设置有风量缓冲模块。

酸碱性活性炭的制备方法，其制备步骤如下：①、原料煤制粉，煤焦油脱水；②、将第①步中的两种物料混捏；③、物料成型；④、物料固化；⑤、炭化：将物料送入燃烧室内燃烧，之后送入到温度为450-500℃的反应炉内，与通入到反应炉内的燃油和空气反应，完成后从反应炉下方的炭化料出口取出物料；⑥、冷却；⑦、储存；⑧、活化：将物料送入到活化炉内与通入到活化炉内的水蒸气反应；⑨、将活化后的物料分成两部分，第一部分先破碎再筛分，第二部分直接筛分，第一部分筛上物为破碎炭，筛下物通过制粉操作成粉状炭，第二部分筛上物为柱状颗粒碳，筛下物通过制粉操作成粉状炭。

上述技术方案中，优选的，所述空气为酸性空气。

上述技术方案中，优选的，所述空气为碱性空气。

上述技术方案中，优选的，所述水蒸气为酸性水蒸气。

上述技术方案中，优选的，所述水蒸气为碱性水蒸气。

上述技术方案中，优选的，步骤⑧中，物料流程如下：物料进入加料槽后，借重力作用沿着产品道缓慢下行，依次经过预热带、补充炭化带、活化带、冷却带，完成全部活化过程，最后由下部卸料器卸出，预热带利用炉内热量预热除去水分，在补充炭化带，炭化料被高温活化气体间接加热使炭的温度不断提高进行补充炭化，在活化带，活化道与活化气体道垂直方向相通，炭与活化气体直接接触进行活化，在冷却带，用循环水或风冷方式对活化料进行冷却，直到活化料温度低于60℃；

上述技术方案中，优选的，步骤⑧中，气体流程如下：左半炉烟道闸阀关闭，右半炉烟道闸阀开启，水蒸气从左半炉蓄热室底部进入，经格子砖加热到变成高温水蒸气，从上连烟道进入，水蒸气与物料反应后产生的水煤气与残余水蒸气依次经过左半炉上、中、下烟道进入右半炉，在右半炉内混合气体依次经过下、中、上烟道及上连烟道进入右半炉蓄热室顶部，然后通过格子砖往下流动，促使格子砖温度升高，尾气冷却，进入烟道排出完成循环，而第二次循环与上述循环相反，第一、二次循环每半小时切换一次，从而使活化过程连续不断地进行。

本发明的有益效果是：

①主采用光伏供电，大大降低企业工业用电成本，提供市电与储能辅助供电模式，保证设备不间断运行，被具备人工与智能能量管理功能；

②有效反应吸收各种有毒有害气体，净化后的气体对大气无二次污染；

③有效延长了太阳电池的实际工作时间和提高系统发电效率；

④能在重污染环境里的室内吸附有害气体。

⑤功能完善。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为本发明酸碱性活性炭的制备方法中步骤⑤的示意图。

图3为本发明酸碱性活性炭的制备方法中步骤⑧的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：参见图1，一种光伏供电高污染废气净化装置，包括净化器壳体1，所述净化器壳体1上开设有进风口11和出风口12，同时在所述进风口11处设置有风机2，风机2与外部电源以及设置在净化器壳体1内的蓄电池3均相连，通过能源管理控制器在两种模式中切换，蓄电池中有足够电量供应时，通过蓄电池供电，而蓄电池通过光伏发电系统6供电；蓄电池中没有足够电量供应时，通过外部电源供电，即市电供电。

所述净化器壳体1内设置有净化装置，所述净化装置包括依次设置的普通活性炭层和酸碱性活性炭层。

所述普通活性炭层包括依次连接的一号水膜层41、一号活性炭层42、二号水膜层43、二号活性炭层44以及三号水膜层45，一号水膜层41、二号水膜层43和三号水膜层45均包括有净化领域常用的水膜。

其中所述一号水膜层41内设置有碱性试剂，一号水膜层的作用是促进污染空气中酸性气体的部分溶解，不溶解部分增加湿度；所述二号水膜层43内设置有弱酸性试剂，二号水膜层的作用是促进污染空气中碱性气体的部分溶解，不溶解部分增加湿度；三号水膜层45的作用是促进污染空气溶解，不溶解部分增加湿度。普通活性炭层净化部分污染空气，净化不掉的由酸碱性活性炭层净化。

所述酸碱性活性炭层由酸碱性活性炭组成，所述酸碱性活性炭包括酸性活性炭和碱性活性炭，其中，所述酸性活性炭形成酸性活性炭层51，所述碱性活性炭形成碱性活性炭层52。其中，酸性活性炭使用食用醋酸（CH3COOH）与活性炭碳混合，醋酸浓度为70%左右，重量比例为1:30左右的量，在100---1000度高温下加入催化剂形成混合物，然后用固定容器压成型，形成长方体过滤材料；碱性活性炭使用食用碱（小苏打碳酸氢钠NaHCO3）与活性炭碳混合，小苏打浓度为50%左右，重量比例为5:30左右的量，在100---1000度高温下加入催化剂形成混合物，然后用固定容器压成型，形成长方体过滤材料。

同时，为增加过滤效果，在净化器壳体1内位于所述进风口11和所述出风口12处分别设置风量缓冲模块7，风量缓冲模块7包括若干导流板。通过设置风量缓冲模块，促进有害气体与所有水膜和所有活性炭充足反应，从而提升净化效果。

工业有毒有害气体反应吸收（吸收酸性气体和碱性气体QD-001号和QD-002号吸附量达到95%以上；QD-003号对氯气和其他相关恶臭气体吸附率达98%以上；能过滤0.5-2.5μm的颗粒污染物）。

能在重污染环境里针对气体污染物的不同而投放相应的吸附材料来吸附有害气体。

太阳能电池板是靠光照来发电的，当其表面局部被遮挡时，将形成阴影，造成电池板输出将会有多个峰值点，为防止其运行在局部最优点上，项目采用全局和局部相结合的最大功率追踪控制算法，实现最大程度的利用太阳能。

人机交互界面采用时尚平板电脑，参数设置可直接通过电脑上位机界面设置完成。

太阳能部分具有输入过压、输入欠压、输出过流、输出短路、输出过压、过热保护等功能。

净化装置部分在天气变化室外湿度过高时，自动切换内循环模式，内外循环，自能切换。

本装置内还具有换风系统，使得室内不需要开窗也能完成空气流动，并在此基础上，安装空气净化模块，完成空气加热，消除室内的细菌、病毒。

能源管理控制器，完成光伏功率模块、蓄电池及市电对废气净化系统的能量管理，废气的治理难很大程度上取决于产品的开发成本，无论是本土染整行业还是传统的化工造纸行业，产线的废气处理设备正常运行会增加产品开发成本，从而进一步增加产品成本，降低企业的核心竞争力，为降低企业治理废气的成本，本方案采用光伏新能源供电的新型废气净化设备，成为解决废气的新型途径。

能量管理系统核心是开发高效的能源管理控制器，为稳定运行废气净化装置提供能量支撑，光伏发电成本低，但因为其自身间歇性发电问题，需要一部分蓄电池完成短时的负荷支撑以便废气净化装置能够稳定运行，若光伏发电效率偏低，则需要切换至市电与光伏互补的混合补充模式，在尽可能降低市电成本的工况下，能量管理控制器需要尽可能提高光伏的利用率，针对废气净化系统的加热负载特性，能量管理系统需增加废气净化系统启动时的短路功率，需额外依据系统本身特性定制专用的能源管理控制模式，以应对各种模式切换时的工况。

净化装置核心是开发空气净化装置，为改善环境承载能力，保护当地大气环境与生态环境，需开发具备过滤空气颗粒污染物，吸收酸性气体、碱性气体、氯气和其他相关恶臭气体的装置，同时可依据客户性质定制处理染整过程中挥发的硅油、助剂、染料及其分解产物混合成的油性物质、吸收氨气或苯系化合物的控制装置，并且研制了能在重污染环境里的室内吸附有害气体的多功能有害气体吸附材料。

参见图2和图3，酸碱性活性炭的制备方法，其制备步骤如下：①、原料煤制粉，煤焦油脱水；②、将第①步中的两种物料混捏；③、物料成型；④、物料固化；⑤、炭化：将物料送入燃烧室内燃烧，之后送入到温度为450-500℃的反应炉内，与通入到反应炉内的燃油和空气反应，其中，制备酸性活性炭时通入酸性空气，制备碱性活性炭时通入碱性空气，完成后从反应炉下方的炭化料出口取出物料；⑥、冷却；⑦、储存；⑧、活化：将物料送入到活化炉内与通入到活化炉内的水蒸气反应，其中，制备酸性活性炭时通入酸性水蒸气，制备碱性活性炭时通入碱性水蒸气；⑨、将活化后的物料分成两部分，第一部分先破碎再筛分，第二部分直接筛分，第一部分筛上物为破碎炭，筛下物通过制粉操作成粉状炭，第二部分筛上物为柱状颗粒碳，筛下物通过制粉操作成粉状炭。

步骤⑤中，物料在燃烧室内燃烧完成后的废料通过沉降室滑落到沉渣池内；反应后的气体经过尾气处理装置从烟囱排出；反应后气体的余热通过余热锅炉通入到活化炉和换热器内，换热器出口蒸汽3.0t/h，温度194℃；外排烟道温度250-450℃。

而反应炉包括炉头、炉体和炉尾，炉头温度700-900℃；炉体温度450-500℃；炉尾温度350℃；炉体表面温度350-380℃；

步骤⑧中，物料流程如下：物料进入加料槽后，借重力作用沿着产品道缓慢下行，依次经过预热带、补充炭化带、活化带、冷却带，完成全部活化过程，最后由下部卸料器卸出，预热带利用炉内热量预热除去水分，在补充炭化带，炭化料被高温活化气体间接加热使炭的温度不断提高进行补充炭化，在活化带，活化道与活化气体道垂直方向相通，炭与活化气体直接接触进行活化，在冷却带，用循环水或风冷方式对活化料进行冷却，直到活化料温度低于60℃；

步骤⑧中，气体流程如下：左半炉烟道闸阀关闭，右半炉烟道闸阀开启，水蒸气从左半炉蓄热室底部进入，经格子砖加热到变成高温水蒸气，从上连烟道进入，水蒸气与物料反应后产生的水煤气与残余水蒸气依次经过左半炉上、中、下烟道进入右半炉，在右半炉内混合气体依次经过下、中、上烟道及上连烟道进入右半炉蓄热室顶部，然后通过格子砖往下流动，促使格子砖温度升高，尾气冷却，进入烟道排出完成循环，而第二次循环与上述循环相反，第一、二次循环每半小时切换一次，从而使活化过程连续不断地进行。

步骤⑧中，工艺标准如下：

（1）加料时间间隔8小时，为保证活化炉安全，入炉料各项指标必须合格，每次须将加产品道内料槽加满耙平，料层下沉深度不得超过60厘米，加料后将水封槽注满水。

（2）出料时间间隔：根据下达的生产指标调整。

（3）工艺温度： 1—10点： 830℃—850℃；

11—12点： 820℃—830℃。

（4）蓄热室温度：顶部850℃—950℃，底部300℃—400℃。

（5）进炉蒸汽压力：336型炉大于2.0kg/cm2，588型炉大于2.5 kg/cm2。

（6）进炉蒸汽流量：336型炉大于1500kg/h， 588型炉大于3000 kg/h。

（7）进炉空气压力：300-700Pa。

（8）炉内压力：冷却半炉：70-100Pa，加热半炉50-70Pa。

（9）切换周期：一般为30min。

（10）加热半炉内过氧含量：小于0.6%。

（11）炉内气体中CO含量：小于4%。

（12）切换程序：

①开启左（右）半炉空气闸阀，关闭右（左）半炉空气闸阀；

②开启左（右）半炉烟道闸阀，关闭右（左）半炉烟道闸阀；

③开启右（左）半炉蒸汽闸阀，关闭左（右）半炉蒸汽闸阀。

（13）卸料方式及要求（双层卸料器定体积卸料）依次将上层插板拉开，物料从冷却段进入下料器中间炭仓，放满后关门上层拉板，再打开下层插板，这时物料由下料器卸出。

制备产生的酸性活性炭以及碱性活性炭用于上述的净化装置内，用于中和污染空气中的碱性或酸性有害气体，解决普通活性炭无法有效吸附所有有效气体的弊端，同时，通过上述方法制备的活性炭对于普通活性炭还提升了其普通的吸附效果，使得净化效果更好。