一种移动式污染气体处理与资源化的撬装装置及处理方法

本发明属于污染气体处理领域，具体涉及一种移动式污染气体处理与资源化的撬装装置及处理方法。

背景技术：

1、环境问题和空气污染是引起全世界科学家关注的主要问题。火电、钢铁、玻璃、陶瓷、水泥和焦化等行业工业烟气中大气污染物硫(so2)、硝(nox)对生态环境和经济发展造成了严重影响。但同时它们又是一种重要的资源，烟气中的so2可直接用于生产硫酸，也可进一步将富硫解吸气净化提纯为高纯度so2产品，用于生产各种亚硫酸盐、明胶、胶水等，还可用作溶剂、漂白剂、消毒剂及氧化剂；no2可用于制造硝酸、硝化剂、氧化剂、催化剂、聚合抑制剂和火箭燃料氧化剂等；目前，用于治理气态污染物的方法很多，普遍采用的有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法等，传统的气态污染物减排技术通常将气态污染物转化为无害的化合物，其中吸附法既能比较彻底地消除气态污染物的污染，又能将气态污染物回收利用，被认为是一种很有前途的技术，冷凝法与吸附法的联合生产工艺正在成为一种趋势。先进的nox解吸技术和高效的吸附剂再生技术是吸附法实际应用成功的关键步骤，常用的吸附剂有分子筛、硅胶、活性炭等；吸附剂需求量大，设备庞大，投资和运转动力消耗也大，吸附后再生过程需要专门的设备和系统供应蒸汽、热空气等再生介质，造成设备费用和操作费用大幅增加，限制了吸附法的广泛使用。且传统的装置多为固定式，安装复杂，移动不便，并不适用于需要进行移动的应急处理或就地处置设施。

2、现有技术之一公开了一种移动式污染气体现场快速净化处理装置，包括一个可移动到污染气体现场的移动拖车，其上安装有由移动电源供电的主控制箱、复合滤箱、热净化箱、液吸附箱和负压风机，主控制箱控制污染气体的净化处理工作，复合滤箱的进气风管抽吸现场污染气体经过透气滤布和微孔滤料过滤掉污染气体中的颗粒污染物再送进热净化箱，进入焚化内腔进行热裂解催化吸附并经散热外腔降温处理后进入液吸附箱，内部有洗脱滤材以及中和液体、喷淋水泵和雾化喷头完成最后吸收净化后负压风机从引出管口安全排放出洁净气体完成净化处理。

3、现有技术之二公开了一种低排放移动式医疗废弃物焚烧尾气处理装置，包括：烟气换热器、急冷塔、烟气净化塔、烟气调温器、布袋除尘器、引风机、排气管、烟气调节阀，装置在重型卡车或集装箱内。将其应用于实际生活中，可降低医疗废弃物中残留的酸性气体、二恶英类污染物、氮氧化物等污染气体排放量，同时可实现处理过程中无废水排放。

4、现有技术之三公开了一种电化学还原技术耦合气液分离膜技术资源化处理氮氧化物废气的装置，包括由阴极气室、气体扩散阴极、阴极液室、阴离子交换膜、气体扩散阳极及阳极液室依次贴合而成的电化学反应器和与阴极液室通过输送管道相通的氨回收装置；还包括与阴极气室相通的进气系统、与阳极液室相通的电解液进液系统及与气体扩散阴极和气体扩散阳极相接的电源；氨回收装置内设有中空纤维膜，中空纤维膜一侧通过由阴极液室输入的电解液，另一侧通过吸收液。此装置处理氮氧化物废气能耗低，且电极活性、选择性、资源化处理效率高，无二次污染，适合工业化推广。能有效降低处理工业烟气中氮氧化物的能耗，而且电极性能高，可高效、高选择性转化氮氧化物为氨以及高效回收氮氧化物选择性转化所得氨。

5、以上现有技术中，现有技术之一和二虽然都能便捷运输、灵活运行，克服了现有技术对时间地点有约束的缺点，但是没有实现对污染气体的资源化。现有技术之三虽然实现了氮氧化物资源化，但是采用酸液吸收，存在药剂用量大、效果不稳定等问题，且酸液具有腐蚀性，对设备的制造材料要求较高，投资较大，维修也有一定困难。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出一种移动式污染气体处理与资源化的撬装装置及处理方法。所述撬装装置为气体污染物多塔处理和资源化的可移动式撬装装置。所述撬装装置可连续处理污染气体，不仅能够保证污染气体的超低排放，不产生废水、废气等二次污染物，更重要的是能够将污染气体资源化，从而实现资源化治理，而且具有结构紧凑、处理成本低、移动方便、实现污染气体资源化等优点。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种移动式污染气体处理撬装装置，所述撬装装置包括：

4、用于处理污染气体的处理单元；

5、用于冷凝并资源化污染气体的资源化单元；

6、用于装置内脱水塔再生的再生单元；和，

7、plc控制单元；

8、所述处理单元与资源化单元连接；

9、所述再生单元分别与所述处理单元、资源化单元和plc控制单元连接；

10、所述plc控制单元分别与所述处理单元和资源化单元连接。

11、进一步地，所述处理单元包括：

12、用于冷凝污染气体原料气的污染气体冷凝系统；

13、用于进一步除去原料气中水分的污染气体脱水系统；

14、用于吸附污染气体的吸附解吸系统；

15、用于过滤烟气中颗粒物的过滤系统；

16、用于控制气体流量的污染气体稳流系统；和

17、用于控制气体压力的污染气体加压系统；

18、所述污染气体冷凝系统、污染气体脱水系统、过滤系统、稳流系统、加压系统和吸附解吸系统顺序连接；

19、所述污染气体脱水系统与所述再生单元连接；

20、所述吸附解吸系统与所述资源化单元连接。

21、进一步地，所述污染气体冷凝系统包括

22、用于冷凝原料气的第一冷凝器；和

23、用于储存冷凝原料气产生的液体的第一气液分离罐；

24、所述第一冷凝器与所述第一气液分离罐连接；

25、所述第一气液分离罐与所述污染气体脱水系统连接。

26、进一步地，所述污染气体脱水系统包括至少两个并联的第一脱水塔；

27、所述第一脱水塔进气端与所述污染气体冷凝系统连接，出气端与所述过滤系统连接；

28、所述至少两个并联的第一脱水塔交替使用。

29、进一步地，所述过滤系统包括用于过滤脱水后气体中残留颗粒物的过滤器；

30、所述过滤器进气端与所述污染气体脱水系统连接，出气端与所述稳流系统连接。

31、进一步地，所述稳流系统包括：

32、用于控制进入所述吸附解吸系统气体流量的质量流量控制器；

33、所述质量流量控制器进气端与所述过滤系统连接，出气端与所述加压系统连接。

34、进一步地，所述加压系统包括

35、用于提高污染气体压力的增压风机；

36、所述增压风机的进气端与所述稳流系统连接，出气端与所述吸附解吸系统连接。

37、进一步地，所述吸附解吸系统包括

38、用于吸附污染气体的至少三个并联的吸附塔；

39、用于测定循环解吸气流量的烟气流量计；

40、用于加热吸附塔的吸附塔加热器；

41、用于冷凝解吸气的第二冷凝器；

42、用于系统循环解吸气的真空隔膜泵；

43、用于储存解吸气中经第二冷凝器冷凝下来的液体(水)的第二气液分离罐；

44、用于储存解吸气的气袋；

45、所述吸附塔一端分别与所述加压系统和真空隔膜泵一端连接，另一端与所述吸附塔加热器连接；

46、所述真空隔膜泵另一端与所述烟气流量计一端连接；

47、所述烟气流量计另一端分别与所述吸附塔加热器和第二冷凝器一端连接；

48、所述第二冷凝器另一端与所述第二气液分离罐一端连接；

49、所述第二气液分离罐另一端与所述气袋一端连接；

50、所述气袋另一端与所述资源化单元连接；

51、解吸时，解吸气在吸附塔、真空隔膜泵、烟气流量计及加热器中循环，解吸完成后解吸气进入第二冷凝器，降温后的解吸气经气液分离罐进入气袋。

52、进一步地，所述吸附塔替换为催化塔或吸收塔，以适应不同污染物(污染气体)的处理。

53、进一步地，所述烟气流量计为金属管浮子流量计，所述金属管浮子流量计采用全金属结构，适用于高温、高压和强腐蚀性的介质；因为解吸要升温，温度高且有的气态污染物有腐蚀性，所以烟气流量计采用金属管浮子流量计。

54、进一步地，所述资源化单元包括：

55、用于解吸气脱水的解吸气脱水系统；

56、用于增加解吸气压力的解吸气加压系统；

57、用于冷凝解吸气的解吸气冷凝系统；

58、用于控制资源化单元中解吸气压力的解吸气稳压系统；

59、用于控制资源化单元中解吸气流量的解吸气稳流系统；

60、用于给解吸气冷凝系统提供冷量的制冷系统；

61、用于储存产品的储存系统；

62、所述解吸气脱水系统、解吸气加压系统、解吸气冷凝系统和储存系统顺序连接；

63、所述解吸气冷凝系统分别与所述解吸气稳压系统和解吸气稳流系统连接；

64、所述制冷系统与所述解吸气冷凝系统连接。

65、进一步地，所述解吸气脱水系统包括至少一个第二脱水塔，所述第二脱水塔一端与所述吸附解吸系统连接，另一端分别与所述再生单元和解吸气加压系统连接。

66、进一步地，所述解吸气加压系统包括无油空压机，所述无油空压机一端与所述解吸气脱水系统连接，另一端与所述解吸气冷凝系统连接；所述无油空压机的最高压力(最高量程)为0.8mpa。

67、进一步地，所述解吸气冷凝系统包括一级深冷器和二级深冷器，所述一级深冷器和二级深冷器串联；

68、所述气袋里的解吸气由第二脱水塔脱水后经无油空压机加压收集，通过解吸气稳压系统的减压阀减压后进入一级深冷器低温加压深冷，冷下来的液体进入储存系统储存，未冷下来的气体进入二级深冷器加压深冷，液体进入产品储罐，由解吸气稳压系统的背压阀控制一二级深冷器压力，冷凝后剩余的气体直接排放。

69、进一步地，所述解吸气稳压系统包括

70、用于对进入所述解吸气冷凝系统中的解吸气减压的减压阀；和，

71、用于控制所述解吸气冷凝系统压力的背压阀；

72、所述减压阀设置在所述解吸气冷凝系统进气端；

73、所述背压阀设置在所述解吸气冷凝系统出气端。

74、进一步地，所述解吸气稳流系统包括

75、用于测量(所述制冷系统提供的)制冷剂在解吸气冷凝系统内循环的流量的齿轮流量计；

76、用于测量测量冷凝后气体流量的金属管转子流量计；

77、所述齿轮流量计设置在所述解吸气冷凝系统进气端；

78、所述金属管转子流量计设置在所述解吸气冷凝系统出气端。

79、进一步地，所述制冷系统包括低温冷阱，所述低温冷阱温度范围是-30℃～室温。

80、进一步地，所述储存系统包括产品储罐。

81、进一步地，所述再生单元包括

82、用于吹扫气路的再生风机；和

83、用于加热吹扫气的再生加热器；

84、所述再生加热器入口与所述再生风机连接，出口分别与所述污染气体脱水系统和解吸气脱水系统连接。

85、进一步地，所述plc控制单元包括：嵌入式一体化触摸屏和自动控制模块，采用自动控制模块对实验过程进行操作，该模块包括如下功能：

86、①可显示带实时状态数据的工艺流程图及实时趋势图、历史趋势图(每分钟记录一次)，对反应温度、反应压力、气体进料量等进行记录，可根据需要调用任意时间的数据；

87、②可定时(时间间隔可设定)记录并生产需要的过程数据报表；

88、③可自动记录关键过程变量发生的所有高限报警及报警的解除时间；

89、④可随时在线或脱机查询实验过程记录的所有时间的历史趋势、数据记录、报警记录。所有这些数据原则上不受时间长度的限制(仅受硬盘容量限制)；

90、⑤设立报警处理功能；

91、⑥可实时显示修改各种实验参数，如温度、流量及压力等；

92、⑦可实现评价装置中再生加热器和吸附塔加热器(加热器中包括的反应器、预热器、汽化器)的程序升温控制，液体进料量、气体进料量的流量控制。

93、进一步地，所述装置还设置7个取样口，分别可取脱水前、脱硝前、脱硝后、吹扫气、解吸时、解吸后、冷凝后状态下的样品。

94、本发明的另一目的在于，提供一种移动式污染气体处理方法，所述处理方法采用上述的撬装装置，所述处理方法包括如下步骤：

95、s1原料气处理：含有气态污染物的原料气经第一冷凝器冷凝后经第一气液分离罐进入第一脱水塔脱水，经过过滤器过滤及质量流量控制器后在增压风机的作用下进入吸附塔；

96、吸附后剩余的原料气作为气源用来解吸吸附饱和的吸附塔，或者用来吹扫解吸完成的吸附塔，使吸附塔冷却；

97、s2吸附饱和的吸附塔解吸：打开吸附塔加热器、真空隔膜泵，气体在吸附塔、吸附塔加热器、真空隔膜泵之间形成一个气体解吸循环；

98、当气路内压力超过设置的压力时，气路内的压力会自动排出，经第二冷凝器冷凝后，经过第二气液分离罐进入气袋；

99、s3资源化：气袋里的解吸气由第二脱水塔脱水后经无油空压机加压收集，通过减压阀减压后进入一级深冷器低温加压深冷，冷下来的液体进入产品储罐，未冷下来的气体进入二级深冷器加压深冷，液体进入产品储罐；

100、由背压阀控制一二级深冷器压力，冷凝后气体直接排放，金属管转子流量计测量冷凝后气体流量。

101、进一步地，所述原料气为so2、co2或vocs。

102、进一步地，所述质量流量控制器的配置的量程为0～10l/min)。

103、进一步地，s3具体内容包括：

104、解吸气进行资源化前先设置所述制冷系统(低温冷阱)的温度使其达到设定温度，所述制冷系统将冷量传递给所述解吸气冷凝系统；

105、当所述制冷系统和解吸气冷凝系统温度稳定后将所述气袋中的解吸气送入所述解吸气脱水系统脱水，精脱水后的解吸气经过所述解吸气加压系统加压后进入所述解吸气冷凝系统进行冷凝得到液态产品气，而冷凝后剩余气体排出。

106、进一步地，所述第一脱水塔和第二脱水塔吸附饱和后通过所述再生单元再生。

107、本发明的一种移动式污染气体处理与资源化的撬装装置及处理方法至少具有如下有益技术效果：

108、(1)在烟气气态污染物吸附净化的同时对气体污染物进行无损回收，得到气体污染物资源化产品，具有环境经济效益，可抵消一定的运行成本。

109、(2)研究吸附剂材料对气体污染物吸附、解吸的影响，根据不同的污染气体更换不同的吸附剂，检测不同吸附剂材料对不同气体污染物吸附、解吸量，也可检测同一吸附剂材料对不同气体污染物吸附、解吸量。

110、(3)研究火电、钢铁、玻璃、陶瓷、水泥和焦化等不同行业工业烟气中气体污染物。

111、(4)在一个塔内实现烟气气体污染物的氧化、吸附、解吸及吸附剂再生工艺，并可实现不同塔反应器之间气体污染物的氧化、吸附、解吸及吸附剂再生之间的切换。

112、(5)气体污染物气量大时，可增加塔的数量同时完成吸附、解吸、冷却步骤。

113、(6)撬装装置灵活机动，具备占地面积小、移动方便，便于维护、检修以及耗材更换。

114、(6)控制系统采用自动软件控制，减轻人员负担，运行维护成本低、操作简单。

115、(7)此装置能将烟气降到较低温度，是吸附净化的必要条件，而吸附净化又保证了低温烟气不会再有酸腐蚀管路。

116、(8)可根据不同的污染气体将吸附塔更换为催化塔、吸收塔。不同的污染物(污染气体)，可更换不同的处理方式。

117、(9)装置的撬装式结构可根据污染现场需要而移动。