有害气体深度处理装置及其处理方法与流程

本发明涉及有害气体处理技术领域，特别涉及一种有害气体深度处理装置及其处理方法。

背景技术：

随着我国工业化和城市化的飞速发展，工业生产总值不断提高，但同时工业生产、燃料燃烧过程中产生了大量的有害气体；城市化建设使得城市生活垃圾越来越多，在垃圾焚烧过程中也产生了大量的有害气体。有害气体中含有多种有害物质，例如一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、二恶英、重金属离子等，如果将有害气体直接排放或者排放不达标准，将直接危害环境和人类健康。

现有的无害化处理技术对有害气体的处理不够彻底，处理后的气体中仍然含有有害物质，并且现有的无害化处理技术需要消耗大量的能源，既不节能也增加了成本。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种有害气体深度处理装置及其处理方法，其对有害气体进行深度处理，且节能环保、成本低。

为实现上述目的，本发明的有害气体深度处理装置包含内管和外管，外管套设在内管之外，外管与内管之间具有空间，有害气体深度处理装置还具有气体入口和气体出口，从气体入口到气体出口，内管的内部空间依次分为增速减压区、有害物吸附区、气固分离区、减速加压区，沿气体出口到气体入口的方向，外管与内管之间的空间分为吸附物脱吸区、吸附物储仓、酸液过滤区。

进一步地，在内管和外管的横断面方向上，吸附物储仓位于内管和吸附物脱吸区之间。

进一步地，吸附物脱吸区包围住减速加压区、气固分离区、有害物吸附区，以及部分的增速减压区。

进一步地，内管位于气体入口的一端设计成一文丘里管，具有吸入段、收缩段、喉道、扩散段，增速减压区从吸入段延伸至扩散段，有害物吸附区位于扩散段。

进一步地，吸附物储仓包围部分的增速减压区和部分的有害物吸附区，其从喉道延伸至扩散段。

进一步地，吸附物储仓由斜壁、穿孔板、内管的管壁构成，斜壁从喉道向外且向上倾斜延伸，内管管壁在喉道处开设吸附物出口，穿孔板上开设吸附物入口。

进一步地，有害物吸附区设置上阻球格网和下阻球格网，下阻球格网安装在扩散段，上阻球格网安装在扩散段的上方，上阻球格网和下阻球格网之间为有害物吸附区，有害物吸附区内放入若干级配轻质球。

进一步地，气固分离区设置导流板和圆锥形导流器，导流板从上阻球格网的边缘向上倾斜延伸，圆锥形导流器设置在气固分离区的出口处的中心。

进一步地，气固分离区在出口处具有倾斜壁，倾斜壁处设置喷水雾装置，喷水雾装置在倾斜壁的一圈向内管内喷水雾。

进一步地，内管在减速加压区的内径大于内管其他部分的内径。

进一步地，内管在减速加压区的内壁上开有若干通孔，使得内管与外管连通。

进一步地，酸液过滤区位于吸附物脱吸区的下方，深度处理装置在酸液过滤区的下方设置酸液排出口。

进一步地，吸附物脱吸区设置静压力平衡水装置。

本发明还提出一种利用有害气体深度处理装置对有害气体进行深度处理的方法，包含如下步骤：

s1：对有害气体进行减速加压，并向有害气体中添加吸附物；

s2：有害气体和吸附物一起进入有害物吸附区，吸附物吸附有害气体中的有害物；

s3：经吸附后的气体和吸附物进入气固分离区，并做高速离心运动，吸附物从气体中分离；

s4：气体和吸附物进入减速加压区，吸附物在正压作用下进入吸附物脱吸区，气体从气体出口排出；

s5：吸附物在吸附物脱吸区进行脱吸，再进入吸附物储仓进行循环利用；

s6：在脱吸过程中产生的稀酸液进入酸液过滤区进行过滤后排出。

进一步地，在步骤s1中，利用文丘里效应对有害气体进行增速减压，并从吸附物储仓内将吸附物吸入到有害气体中。

进一步地，有害物吸附区内放入若干级配轻质球，在有害气体的气流作用下，级配轻质球呈悬浮状态且不断翻滚。

进一步地，在步骤s4中，利用水对吸附物进行脱吸。

进一步地，深度处理方法采用两个有害气体深度处理装置，分别为第一级深度处理装置和第二级深度处理装置，且两者串联，第二级深度处理装置的吸附物作为氨载体，对有害气体进行深度脱硫脱氮。

本发明的有害气体深度处理装置及处理方法利用能量守恒定律，通过改变深度处理装置的直径，改变气体的流动速度和管内的压力，从而实现吸附物的自动添加、自动分离、自动排出，无需增设动力装置，大大地节约了能源。另外，该深度处理装置采用内管和外管的两层管设计，使得吸附物在吸附有害物后进入外管，在外管中进行脱吸，利用外管和内管的连通设计，实现吸附物的循环利用。因此该深度处理装置以及处理方法既能对有害气体进行深度处理，有效去除有害气体中的有害物，又节能环保。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。

图1是本发明首选实施方式的有害气体深度处理装置的示意图。

图2是本发明首选实施方式的有害气体深度处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的有害气体深度处理装置10大致为一双层管，包含内管10a和外管10b，外管10b套设在内管10a的外面，外管10b与内管10a之间具有空间。

深度处理装置10具有气体入口a和气体出口b。从气体入口a至气体出口b，内管10a的内部空间依次分为增速减压区1、有害物吸附区2、气固分离区3、减速加压区4。沿着气体出口b到气体入口a的方向，外管10b与内管10a之间的空间依次分为吸附物脱吸区5、吸附物储仓6、酸液过滤区7。

增速减压区1位于深度处理装置10的气体入口a处。内管10a在增速减压区1的被设计成一文丘里管，具有入口段1a、收缩段1b、喉道1c、扩散段1d。入口段1a即为气体入口a，从入口段1a到收缩段1b，深度处理装置10的内径逐渐变小，喉道1c处的内径最小，从喉道1c到扩散段1d，深度处理装置10的内径逐渐变大。利用文丘里效应，当有害气体从气体入口a进入深度处理装置10，在通过缩小的过流断面时，气体的流速增大、压力降低，附近的低压产生抽吸作用。

有害物吸附区2与增速减压区1相邻，其从文丘里管的扩散段1d向着气体出口b的方向延伸。有害物吸附区2具有上阻球格网21和下阻球格网22。下阻球格网22安装在文丘里管的扩散段1d上，且靠近喉道1c。上阻球格网21位于扩散段1d的上方。上阻球格网21和下阻球格网22之间的区域即为有害物吸附区2，有害物吸附区2内放入若干级配轻质球20。由于上阻球格网21和下阻球格网22的阻挡，级配轻质球20被限制在有害物吸附区2内。级配轻质球20优选为轻质塑料和高强纤维制成的球体，也可以采用轻质陶瓷球等。

吸附物储仓6设置在部分增速减压区1和部分有害物吸附区2的外围。具体地，吸附物储仓6从增速减压区1的喉道1c延伸至扩散段1d。吸附物储仓6由斜壁61、穿孔板62，以及内管10a的部分管壁构成，斜壁61从喉道1c处向外延伸，穿孔板62的两端分别与斜壁61和内管管壁连接。在深度处理装置10的长度方向上，吸附物储仓6的断面尺寸从喉道1c处开始先逐渐增大再逐渐减小。喉道1c处的内管管壁开有多个孔，为吸附物出口，吸附物储仓6内储藏的吸附物能从吸附物出口进入增速减压区1。穿孔板62上开有多个孔，为吸附物入口，吸附物能从吸附物入口进入吸附物储仓6内。吸附物储仓6的结构设计，使得吸附物在重力的作用下自动地靠近吸附物出口，而增速减压区1的低压将吸附物储仓6内的吸附物沿图示箭头f1的方向吸入增速减压区1。

吸附物可以采用活性炭、粉煤灰、焚烧飞灰或者其他能够吸附有害气体中的有害物的物质。

在文丘里效应的作用下，当有害气体从气体入口a进入增速减压区1时，吸附物被吸入增速减压区1，并随着有害气体一起经下阻球格网22进入有害物吸附区2。在有害气体的气流作用下，有害物吸附区2内的级配轻质球20呈悬浮状，且不停翻滚，使得有害气体和吸附物能够充分接触、混合，延长了有害气体的流程，增加了有害气体与吸附物的接触时间，有害气体中的有害物，例如硫氧化物、氮氧化物、二恶英、重金属离子等被吸附物充分吸收，从而达到高效去除有害气体中有害物的目的。

有害气体与吸附物随后一起进入气固分离区3。气固分离区3中设置导流板31、圆锥形导流器32。导流板31的下端与上阻球格网21连接，其从上阻球格网21的边缘处倾斜向上延伸，导流板31的上端向内弯曲。上阻球格网21的顶面上设置多个小导向板21a，小导向板21a的倾斜方向与导流板31的倾斜方向一致。进入气固分离区3的气体和吸附物在小导向板21a和导流板31的引导下做高速附壁离心运动，因而，气体中的已吸附有害物的吸附物从气体中离心分离，并沿着内管10a的内壁向上运动。

圆锥形导流器32设置在气固分离区3的出口处的中心。气流在圆锥形导流器32处形成斜向冲力，将吸附物冲向四周，即内管10a的内壁。气固分离区3在出口处的管壁向外延伸，形成倾斜壁33，使得深度处理装置10的内径变大。在倾斜壁33处设置喷水雾装置34，其在倾斜壁33一圈均匀喷出水雾，将运动至四周的吸附物淋湿、截留，并沿图示箭头f2的方向推至减速加压区4。

内管10a在减速加压区4的内径比气固分离区3的内径大。根据能量守恒定律，由于内径增大，气体在经过减速加压区4时，流速降低，压力增加。

减速加压区4的管壁上开有若干个通孔42，使得吸附物能通过通孔42，进入吸附物脱吸区5。

在减速加压区4的正压作用下，吸附物经过通孔42进入吸附物脱吸区5，而气体则从气体出口b中排出。

减速加压区4的出口处设置挡板43，用于阻挡少量吸附物。直径较小的吸附物受到挡板43的阻挡，在压力的作用下，从通孔42进入吸附物脱吸区5。

吸附物脱吸区5从减速加压区4延伸至增速减压区1的喉道1c处，并且包围住吸附物储仓6。在内管10a和外管10b的横断面方向上，吸附物储仓6位于内管10a和吸附物脱吸区5之间。吸附物脱吸区5设置静压力平衡水装置51，用于向吸附物脱吸区5内提供水，利用水对吸附物进行脱吸。在脱吸过程中，吸附物所吸附的硫氧化物和氮氧化物形成稀酸液，同时，稀酸液与吸附物所吸附的部分重金属离子发生反应形成各种不溶性重金属盐，从而达到同时去除部分重金属离子的目的。

吸附物在脱吸区5中，从减速加压区4处落至吸附物储仓6处，较长的吸附物脱吸区5使得脱吸时间较长，脱吸效果较好。经脱吸后，吸附物从穿孔板62上的吸附物入口进入吸附物储仓6，从而实现吸附物的循环利用，节省了能源。在吸附物较少、外管10b中的压力较小的情况下，可以调高静压力平衡水装置51的水压，利用水压来促使吸附物进入吸附物储仓6。

优选地，吸附物脱吸区5设置压力传感器，以监测吸附物脱吸区5内的压力。穿孔板62上设置阻液孔和阻液板，以防止液体进入吸附物储仓6。

优选地，吸附物脱吸区5设置吸附物控制标高观察孔52，用于衡量脱吸区内吸附物的量，吸附物脱吸区5的顶端开有吸附物补充口53，当吸附物脱吸区5内的吸附物较少时，通过吸附物补充口53向吸附物脱吸区5内补充吸附物，以保证吸附物储仓6内右足够的吸附物。

优选地，在外管10b的长度方向上，吸附物脱吸区5在其中间部分开有中部酸液出口54，中部酸液出口54处加装过滤装置，用于在吸附物脱吸区5内酸液较多时，直接从中部酸液出口54排出，避免吸附物脱吸区5内积聚过多酸液。

酸液过滤区7与吸附物脱吸区5相邻。在脱吸过程中产生的稀酸液流入酸液过滤区7中进行过滤，然后从深度处理装置10的底部排酸液出口8排出。吸附物脱吸区5在靠近酸液过滤区7的一端，以及底部排酸液出口8处也设置静压力平衡水装置51，用于向酸液中提供水，以保证酸液过滤后有一定的松散度，避免形成堵塞。

本发明的有害气体深度处理装置根据能量守恒定律，利用管子直径的变化来改变气体的流动速度和管内的压力，从而实现自动添加吸附物以及自动分离、排出吸附物，无需另外增加动力源，节省了能源。另外，该深度处理装置采用内管和外管的双层管结构，巧妙地将完成吸附任务的吸附物排至外管中，在外管中进行处理，再利用外管和内管的连通，实现吸附物的循环利用，节省了吸附物的使用量，既环保又节能。

如图2所示，利用上述有害气体深度处理装置10对有害气体进行深度处理的方法，包括如下步骤：

s1：对有害气体进行减速加压，并向有害气体中添加吸附物；

s2：有害气体和吸附物进一起进入有害物吸附区，吸附区内的若干级配轻质球在气流作用下呈悬浮且不断翻滚，延长了有害气体与吸附物的接触时间，吸附物充分吸附有害气体中的有害物；

s3：经吸附后的气体和吸附物进入气固分离区，并做高速离心运动，吸附物从气体中分离；

s4：气体和吸附物进入减速加压区，吸附物在正压作用下进入吸附物脱吸区，气体从气体出口排出；

s5：吸附物在吸附物脱吸区进行脱吸，再次进入吸附物储仓进行循环使用；

s6：在脱吸过程中产生的稀酸液进入酸液过滤区进行过滤后排出。

上述有害气体深度处理处理方法在有害物吸附区内放置级配轻质球，级配轻质球在有害气体的气流作用下，呈悬浮状且不断翻滚，使得有害气体和吸附物的接触时间更长，接触更充分，有效地提高了吸附效果，从而实现了有害气体的深度处理。另外，该处理方法将吸附了有害物的吸附物进行脱吸处理，并循环利用，既节约了能源又环保。

优选地，深度处理方法采用两个有害气体深度处理装置进行串联，分别作为第一级深度处理装置和第二级深度处理装置。有害气体经过第一级深度处理装置后，再进入第二级深度处理装置，进行进一步地无害化处理。第二级深度处理装置的吸附物中添加氨，可以是液态氨或者晶体氨，这样，吸附物作为氨载体，对有害气体进行深度脱硫脱氮。

上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。