一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置的制作方法

    技术2024-12-11  41


    本发明属于废气处理,具体地说,涉及一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置。


    背景技术:

    1、在废气处理领域,单纯的废气处理技术已经十分成熟,如干法,湿法脱硫;利用石灰液可实现脱硫,但是石灰法产生固废,处理困难,干法处理不彻底。

    2、scr法脱硝产生催化剂固废,并且需200-300摄氏度的废气温度,对较低温度需要增温,在废气温度只有几十摄氏度的情况下难以实现脱硝,增加温度会显著增加成本,企业难以承担,sncr法是在1000摄氏度以上高温炉膛内,喷雾高分子,尿素液等还原剂,利用高温产生热解氨气实现脱硝,但是较高温度需要锅炉较高的操作水平,并且普遍存在堵塞和腐蚀烟道的情况,需要经常停机清理,造成使用不便。

    3、在除尘领域,目前普遍采用多管除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器,多管和旋风除尘器难以达到目前国家的超净排放标准,布袋除尘器可以实现超净排放的要求,但是具有怕高温的特点,一些工况产生的锅炉废气中的火星,会烧毁布袋,并且布袋需要定期进行更换,造成企业负担。另外会生成固废,一方面治理废气,一方面产生布袋固废,因此得不偿失。

    4、在余热利用方面,目前普遍采用省煤器进行余热的回收,可将锅炉尾气由200-300摄氏度回收至排放到120-150摄氏度左右,但是温度下降,又导致脱硝温度的不适,又需要增温,增加脱硝成本,不回收余热又会导致烧毁布袋除尘器,废气处理处在矛盾之中。

    5、在废气处理中,对so2,nox的处理,普遍产生固废,无法将废气转化为有益物质。

    6、在废气处理中,尤其垃圾焚烧过程中,采用高温燃烧、二次燃烧或者配合生物质燃料、天然气燃料使用,尤其二次燃烧增温需要额外增加燃料,保证烟气温度在一千摄氏度以上,才能够降低二恶英生成,之后末端还要增加活性炭的使用,进一步降低和吸收二恶英,最后用布袋除尘器过滤,进一步保证二恶英的达标排放,但是这个过程中,二次燃烧的费用会显著增加垃圾焚烧的成本,使垃圾焚烧技术小型化难以突破。

    7、目前的废气处理,不管是脱硫还是脱硝,都需要较高的烟气温度,并进行喷雾,否则达不到排放要求,较高的烟气温度意味着热能的排放,喷雾的药剂如尿素液、氨水、次氯酸钠等,在高温的作用下,生成含有气溶胶的白色烟气,不仅对大气有害,并且浪费了巨量的热能,直接造成能源的无效排放。

    8、在碳捕捉领域,为了捕捉co2,需要用各种化工药剂进行酸碱反应从而进行吸收,普遍使用氨水进行反应,但是氨水的使用造成氨气的逃逸,生成有害废气,同时在进行此种反应过程中,反应温度如果超过37摄氏度左右,会产生co2析出,不利于co2的捕捉,只有反复的多个多组装置,反复地工作,才能够降低温度,减少氨气逃逸和co2析出,此过程中的废气温度浪费,没有有效利用。无形中降低了co2的回收效益,增加了成本,无法有效地大规模应用,难以普及。

    9、授权公告号为cn212283529u的中国专利公开了自动调整污染物排放数值的处理器,解决了传统废气处理器中的弊端和问题,但是该技术在使用过程中,气体分隔板长期经过灰尘高速通过,会逐渐磨损孔板,加大气体分割孔,分割孔的逐渐扩大降低了风压,风压的降低会影响处理器内液层的稳定,进而影响设备稳定运行,严重时会烧毁电机。只有更换气体处理段主要设备,才能保证装置平稳运行。

    10、同时该专利中的自动加药系统,在检测到烟气超标后,会发出指令给加药机进行加药,由于药剂在加注后,会有反应时间,不会立即发生气体浓度下降,加药机会持续加药,造成药剂超量加注,造成液层加高,风机负荷加大,减少进气量,影响烟气进气的不足,对废气源的工作造成影响。

    11、由于很多工况下烟气处理是全天或者常年工作,在烟尘颗粒含量超高的处理工况下,药剂浓度在有效的情况下,颗粒物会持续增多,粘稠度增加,严重影响设备运行工况,甚至设备风机超过液体粘稠度,产生负荷,设备停止运行,影响工作。

    12、在废气处理过程中,尤其是锅炉,窑炉,焚烧炉类废气脱硝处理,氮氧化合物中一氧化氮很难与还原剂发生反应,需要结合氧化剂与之发生反应,将一氧化氮氧化成二氧化氮,通常使用臭氧,氧化剂将一氧化氮氧化成二氧化氮,二氧化氮与还原剂发生反应,还原成氮气排出,但是氧化剂普遍价格很高,造成脱硝成本高,使用代价巨大,使用臭氧发生器造成另一种大气污染,得不偿失。

    13、在进行碳捕捉工作中,采用的串联工作方式,可以实现二氧化碳的捕捉,但是在二氧化碳吸收浓度达到饱和后,一级吸收反应器已经无法继续进行吸收,二氧化碳逃逸到下一级废气处理器,会持续增加浓度,导致系统无法工作。


    技术实现思路

    1、为解决上述技术问题,本发明提供一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,在进行碳捕捉过程中,对其他废气同步实现在一组设备内同时完成脱硫,低温脱硝,吸附颗粒物除尘,余热利用,废气变肥,脱除异味,温度瞬间极冷降低二噁英的产生,降低气溶胶的脱白,吸附有机废气为一体的废气处理装置,并可以在碳捕捉工作过程中,实时监控储液箱和集气箱的药剂液体温度,当药剂温度超过一定程度时,换热机构开始降温,降低了储液箱和集气箱的温度,减少药液蒸发,降低溶液二氧化碳析出,降低传统废气处理白烟的产生,实现脱白效果;并显著提高二氧化碳捕捉率,实现全方位的废气治理,一套装置达到处理废气领域的全部要求。使用者可以根据需要在不改变设备结构、体积的情况下,只需增加废气处理药剂浓度和调整液位高度,增加气液接触时间,各种废气处理率可达95-100%。

    2、另外,本发明还能解决在高浓度药剂处理废气及碳捕捉过程中产生的氨气等其他药剂残余气体逃逸问题,当高浓度废气在处理后,药剂中高浓度氨气逃逸被清水捕捉和利用,当清水达到饱和状态时,形成高浓度氨水,并进入氨逃逸处理箱,利用氨水为处理箱进行加药,既不造成氨水的浪费,也减少了氨气对大气的污染。

    3、同时,本发明还利用锅炉等烟气源的余热将吸收so2,co2,nox等废气过程中产生的盐类浓缩,减少水的含量,生成高盐溶液,有助于提取化肥。实现废气利用,解决废水循环蒸发不外排,减少二次污染。

    4、本发明适用于各种锅炉,窑炉,金属冶炼,石油化工,煤炭焦化,焊接烟气,密闭空间,垃圾焚烧,农业废气,可再生资源清洁供热,沼气提纯等废气处理领域。

    5、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

    6、一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,包括:

    7、废气处理机构,所述废气处理机构包括储液箱,所述储液箱顶部安装有处理箱,所述处理箱的顶部安装有集气箱,所述废气处理机构通过处理箱进行废气反应,并通过集气箱对溢出有害气体进行吸附;

    8、废液处理机构,所述废液处理机构包括蒸发器,所述蒸发器内部安装有排烟管,所述废气处理机构通过排烟管产生的高温对废液进行蒸发处理。

    9、作为本发明的一种优选实施方式,所述处理箱与集气箱的内部均设置有分割机构,所述分割机构包括层级调节桩,所述层级调节桩上,根据工艺需要安装插接有若干层液泡分割板,所述液泡分割板上开设有液泡分割孔,所述分割机构通过液泡分割孔将气泡进行分割,所述处理箱与集气箱的内部上端还安装有除雾器。

    10、作为本发明的一种优选实施方式,所述处理箱与集气箱内均设置有换热机构,所述换热机构包括换热器,位于处理箱与集气箱之间的换热器之间相互串联,所述换热器一端安装有循环管,所述循环管上安装有冷却水箱,所述循环管上安装有散热器和第一驱动装置。

    11、作为本发明的一种优选实施方式,所述储液箱一侧安装有氨逃逸处理箱,所述氨逃逸处理箱的顶部安装有竖管,所述竖管上安装有上支管和下支管,所述上支管与集气箱的底部连接,所述下支管与处理箱的顶部连接,所述下支管位于处理箱内部除雾器的顶部,所述竖管上安装有第二驱动装置。

    12、作为本发明的一种优选实施方式,所述蒸发器一侧安装有连通管,所述连通管的一端与储液箱连接,所述连通管上安装有空气氧化调节阀,所述蒸发器一侧安装有清理口,所述蒸发器位于清理口的底部安装有进烟口,所述进烟口与排烟管连接相通,所述排烟管顶部与蒸发器内部连通,所述蒸发器一侧安装有排料口,所述排料口处安装有阀门,所述蒸发器一侧还安装有浓度检测器。

    13、作为本发明的一种优选实施方式,所述储液箱与处理箱一侧均安装有液位电控装置,所述液位电控装置上安装有上回流探头、上补液探头、下回流探头以及下补液探头,所述储液箱与处理箱一侧均安装有补液管,所述补液管一端与水泵连接,所述储液箱与氨逃逸处理箱之间安装有第一导管,所述第一导管上安装有第三驱动装置,所述储液箱与处理箱之间安装有第二导管,所述第二导管上安装有第四驱动装置,所述蒸发器与储液箱之间安装有第三导管,所述第三导管上安装有第五驱动装置。

    14、作为本发明的一种优选实施方式,所述集气箱的顶部安装有锥形罩,所述锥形罩的顶部安装有吸风管,所述吸风管一端安装有高压吸风机,所述高压吸风机的出口端安装有氨气检测器,所述集气箱一侧安装有第一温度传感器,所述处理箱一侧安装有第二温度传感器,所述储液箱内安装有酸碱度检测器。

    15、作为本发明的一种优选实施方式,还包括处理器,所述处理器上配置有用于控制具有碳捕捉功能的多功能废气处理装置运行的控制系统,所述控制系统包括检测单元、执行单元:

    16、所述检测单元用于检测废气处理机构与废液处理机构中的各项数值,并基于检测结果生成指令或信号;

    17、所述执行单元用于基于液位电控装置执行液位调节程序,以控制液面维持高度。

    18、作为本发明的一种优选实施方式,所述检测单元包括温度识别策略,所述温度识别策略包括在第二温度传感器内配置有启动识别阈值,所述启动识别阈值表征处理箱内通入高温废气,所述温度识别策略还包括获取第二温度传感器的实时温度数值a,当实时温度数值a大于启动识别阈值时,生成通电信号,并基于通电信号使装置整体通电,以表征装置整体开始运行,当实时温度数值a小于等于启动识别阈值时,生成断电信号,并基于断电信号使装置整体断电,以表征装置的整体停机。

    19、作为本发明的一种优选实施方式,所述检测单元还包括温度检测策略,所述温度检测策略包括在第一温度传感器与第二温度传感器内配置降温运行阈值,所述降温运行阈值表征换热机构运行所需的温度,所述第一温度传感器与第二温度传感器内配置降温停止阈值,所述降温停止阈值表征换热机构停止运行所需温度,所述温度检测策略还包括获取第一温度传感器的实时温度数值b,并基于实时温度数值a和实时温度数值b与降温运行阈值和降温停止阈值的大小对比控制换热机构运行;

    20、当实时温度数值a与实时温度数值b满足任意数值大于降温运行阈值时,生成工作信号,并基于工作信号控制换热机构工作,以表征装置开始降温,否则生成空信号,并基于空信号使换热机构维持当前状态,当实时温度数值a与实时温度数值b满足两者同时小于降温停止阈值时,生成停机信号,并基于停机信号控制换热机构停机,以表征装置降温完毕,否则生成空信号,并基于空信号使换热机构维持当前状态。

    21、作为本发明的一种优选实施方式,所述检测单元还包括氨气检测策略,所述氨气检测策略包括在氨气检测器内配置氨气浓度阈值,还包括获取氨气检测器的实时氨气浓度数值,并基于实时氨气浓度数值与氨气浓度阈值的对比生成相应指令,当实时氨气浓度数值大于氨气浓度阈值时,氨气逸出,表征集气箱内吸收氨气的液体达到饱和状态,并生成抽取指令,基于抽取指令控制第二驱动装置运行,以表征集气箱中的氨水吸收至氨逃逸处理箱中,当实时氨气浓度数值小于或等于氨气浓度阈值时,氨气未逸出,表征集气箱内吸收氨气的液体未达到饱和状态,并生成待机指令,并基于待机指令控制第二驱动装置处于待机状态。

    22、作为本发明的一种优选实施方式,所述检测单元还包括浓度检测策略,所述浓度检测策略包括在浓度检测器内配置浓度检测阈值,还包括获取浓度检测器的实时液体浓度数值,并基于实时液体浓度数值与浓度检测阈值的对比生成相应指令,当实时液体浓度数值大于浓度检测阈值时,表征废液需要排放,并生成开阀指令,基于开阀指令控制阀门打开,以排放液体,当实时液体浓度数值小于或等于浓度检测阈值时,表征废液无需排放,并生成关阀指令,基于关阀指令控制阀门关闭,以防止液体排放。

    23、作为本发明的一种优选实施方式,所述检测单元还包括液位控制策略,所述液位控制策略包括补液控制程序和回流控制程序;

    24、所述补液控制程序包括基于上补液探头、下补液探头检测的液面生成指令,当液面到达下补液探头时,表征液体需要补充,并生成补液开始指令和补液信号,当液面到达上补液探头时,表征液体补充完毕,并生成补液停止指令;

    25、所述回流控制程序包括基于上回流探头、下回流探头检测的液面生成指令,当液面到达上回流探头时,表征液体需要减少,并生成回流开始指令和回流信号,当液面到达下回流探头时,表征液体回流完毕,并生成回流停止指令。

    26、作为本发明的一种优选实施方式,所述执行单元包括根据获取的获取补液或回流的信号执行相应的程序;

    27、当获取到补液信号时,执行单元执行补液控制程序;

    28、当获取到回流信号时,执行单元执行回流控制程序。

    29、本发明与现有技术相比具有以下有益效果:

    30、本发明储液箱处设置的空气氧化调节阀,可调整空气的进气量,使空气中的氧气参与氧化一氧化氮为二氧化氮,便于二氧化氮与处理药剂快速反应,还原成氮气,降低药剂中氧化药剂和臭氧的投放量,减少运行成本。用自然界最廉价的空气中的氧来氧化一氧化氮,解决一氧化氮难氧化的难题,解决了药物氧化的高成本和臭氧对环境的危害;

    31、本发明可以利用烟气温度将含有碳酸盐,硝酸盐,硫酸盐的处理废液蒸发,降低废液的水浓度,提高含盐量,有利于固体提取,提高余热利用率,蒸发后的水分进入储液箱,循环使用,实现热量和处理药液水分的循环使用;

    32、本发明可以在碳捕捉工作过程中,实时监控处理箱和集气箱的药剂温度,当药剂温度超过一定程度时,换热机构开始降温,降低了处理箱和集气箱的温度,减少药液蒸发,从而杜绝传统废气处理白烟的产生,实现脱白效果;

    33、本发明可以解决在高浓度药剂处理废气及碳捕捉过程中产生的氨气逃逸问题,高浓度废气在处理后,产生高浓度氨气被清水捕捉和利用,当清水达到饱和状态时,形成高浓度氨水,并进入氨逃逸处理箱,利用氨水为储液箱进行加药,既不造成氨水的浪费,也减少了氨气对大气的污染。


    技术特征:

    1.一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述处理箱(101)与集气箱(102)的内部均设置有分割机构,所述分割机构包括层级调节桩(301),所述层级调节桩(301)上安装有液泡分割板(302),所述液泡分割板(302)上开设有液泡分割孔(303),所述分割机构通过液泡分割孔(303)将气泡进行分割,所述处理箱(101)与集气箱(102)的内部还安装有除雾器(300)。

    3.根据权利要求2所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述处理箱(101)与集气箱(102)内均设置有换热机构,所述换热机构包括换热器(404),位于处理箱(101)与集气箱(102)之间的换热器(404)之间相互串联,所述换热器(404)一端安装有循环管(401),所述循环管(401)上安装有冷却水箱(400),所述循环管(401)上安装有散热器(403)和第一驱动装置(402)。

    4.根据权利要求3所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述储液箱(100)一侧安装有氨逃逸处理箱(504),所述氨逃逸处理箱(504)的顶部安装有竖管(502),所述竖管(502)上安装有上支管(500)和下支管(501),所述上支管(500)与集气箱(102)的底部连接,所述下支管(501)与处理箱(101)的顶部连接,所述下支管(501)位于处理箱(101)内部除雾器(300)的顶部,所述竖管(502)上安装有第二驱动装置(503)。

    5.根据权利要求4所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述蒸发器(200)一侧安装有连通管(201),所述连通管(201)的一端与储液箱(100)连接,所述连通管(201)上安装有空气氧化调节阀(202),所述蒸发器(200)一侧安装有清理口(205),所述蒸发器(200)位于清理口(205)的底部安装有进烟口(204),所述进烟口(204)与排烟管(203)连接,所述排烟管(203)顶部与蒸发器(200)内部连通,所述蒸发器(200)一侧安装有排料口(206),所述排料口(206)处安装有阀门,所述蒸发器(200)一侧还安装有浓度检测器(207)。

    6.根据权利要求5所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述储液箱(100)与处理箱(101)一侧均安装有液位电控装置(700),所述液位电控装置(700)上安装有上回流探头(701)、上补液探头(702)、下回流探头(703)以及下补液探头(704),所述储液箱(100)与处理箱(101)一侧均安装有补液管(705),所述补液管(705)一端与水泵连接,所述储液箱(100)与氨逃逸处理箱(504)之间安装有第一导管(600),所述第一导管(600)上安装有第三驱动装置(601),所述储液箱(100)与处理箱(101)之间安装有第二导管(602),所述第二导管(602)上安装有第四驱动装置(603),所述蒸发器(200)与储液箱(100)之间安装有第三导管(604),所述第三导管(604)上安装有第五驱动装置(605)。

    7.根据权利要求6所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述集气箱(102)的顶部安装有锥形罩(103),所述锥形罩(103)的顶部安装有吸风管(104),所述吸风管(104)一端安装有高压吸风机(105),所述高压吸风机(105)的出口端安装有氨气检测器(106),所述集气箱(102)一侧安装有第一温度传感器(107),所述处理箱(101)一侧安装有第二温度传感器(109),所述储液箱(100)内安装有酸碱度检测器(108)。

    8.根据权利要求7所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,还包括处理器,所述处理器上配置有用于控制具有碳捕捉功能的多重废气处理装置运行的控制系统,所述控制系统包括检测单元、执行单元:

    9.根据权利要求8所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述检测单元包括温度识别策略,所述温度识别策略包括在第二温度传感器(109)内配置有启动识别阈值,所述启动识别阈值表征处理箱(101)内通入废气,所述温度识别策略还包括获取第二温度传感器(109)的实时温度数值a,当实时温度数值a大于启动识别阈值时,生成通电信号,并基于通电信号使装置整体通电,以表征装置整体开始运行,当实时温度数值a小于等于启动识别阈值时,生成断电信号,并基于断电信号使装置整体断电,以表征装置的整体停机。

    10.根据权利要求9所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述检测单元还包括温度检测策略,所述温度检测策略包括在第一温度传感器(107)与第二温度传感器(109)内配置降温运行阈值,所述降温运行阈值表征换热机构运行所需的温度,所述第一温度传感器(107)与第二温度传感器(109)内配置降温停止阈值,所述降温停止阈值表征换热机构停止运行所需温度,所述温度检测策略还包括获取第一温度传感器(107)的实时温度数值b,并基于实时温度数值a和实时温度数值b与降温运行阈值和降温停止阈值的大小对比控制换热机构运行;

    11.根据权利要求8所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述检测单元还包括氨气检测策略,所述氨气检测策略包括在氨气检测器(106)内配置氨气浓度阈值,还包括获取氨气检测器(106)的实时氨气浓度数值,并基于实时氨气浓度数值与氨气浓度阈值的对比生成相应指令,当实时氨气浓度数值大于氨气浓度阈值时,氨气逸出,表征集气箱(102)内吸收氨气的液体达到饱和状态,并生成抽取指令,基于抽取指令控制第二驱动装置(503)运行,以表征集气箱(102)中的氨水吸收至氨逃逸处理箱(504)中,当实时氨气浓度数值小于或等于氨气浓度阈值时,氨气未逸出,表征集气箱(102)内吸收氨气的液体未达到饱和状态,并生成待机指令,并基于待机指令控制第二驱动装置(503)处于待机状态。

    12.根据权利要求8所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述检测单元还包括浓度检测策略,所述浓度检测策略包括在浓度检测器(207)内配置浓度检测阈值,还包括获取浓度检测器(207)的实时液体浓度数值,并基于实时液体浓度数值与浓度检测阈值的对比生成相应指令,当实时液体浓度数值大于浓度检测阈值时,表征废液需要排放,并生成开阀指令,基于开阀指令控制阀门打开,以排放液体,当实时液体浓度数值小于或等于浓度检测阈值时,表征废液无需排放,并生成关阀指令,基于关阀指令控制阀门关闭,以防止液体排放。

    13.根据权利要求8所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述检测单元还包括液位控制策略,所述液位控制策略包括补液控制程序和回流控制程序;

    14.根据权利要求13所述的一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,其特征在于,所述执行单元包括根据获取的补液或回流的信号执行相应的程序;


    技术总结
    本发明涉及废气处理技术领域,公开了一种具有碳捕捉功能的多种废气处理装置,包括,废气处理机构,所述废气处理机构包括储液箱,所述储液箱顶部安装有处理箱,所述处理箱的顶部安装有集气箱,所述废气处理机构通过处理箱进行废气反应,并通过集气箱对溢出气体进行吸附;废液处理机构,所述废液处理机构包括蒸发器,所述蒸发器内部安装有排烟管,所述废气处理机构通过排烟管产生的高温对废液进行蒸发处理。本发明可以利用烟气温度将含有碳酸盐,硝酸盐,硫酸盐的处理废液蒸发,降低废液的水浓度,提高含盐量,有利于固体提取,提高余热利用率,蒸发后的水分进入储液箱,循环使用,实现热量和处理药液水分的循环使用。

    技术研发人员:祝恩波
    受保护的技术使用者:鞍山市霾无踪科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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