处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法

申请号 CN201480033484.8 申请日 2014-05-07 公开(公告)号 CN105492104A 公开(公告)日 2016-04-13
申请人 信咏综合建设株式会社; 发明人 金雄会;
摘要 本 发明 涉及一种用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备,包括:与烟道相连的一次防止处理部分,以冷却有害气体并防止从有害气体产生有害物质,其中由于高温火焰流产生的有害气体在烟道内流动。一次防止处理部分包括:其中容纳有 冷却 水 的一次 处理室 ;设置在一次处理室内并与烟道连接的一次抽吸管;与一次抽吸管的下部耦联、在浸没于冷却水下的状态下旋转以将有害气体以微气泡的形式排到冷却水中、由此允许有害气体与冷却水 接触 并冷却的一次旋转 叶片 部分;以及转动一次旋转叶片部分的一次叶片转动部分。
权利要求

1.一种用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备,包括:
与烟道相连的一次防止处理部分,在所述烟道内通过高温火焰流产生有害气体和有害物质,所述一次防止处理部分构造成迅速地冷却有害气体以防止从有害气体产生有害物质;
其中所述一次防止处理部分包括:其中容纳有冷却的一次处理室;设置在所述一次处理室内并与所述烟道连接的一次抽吸管;与所述一次抽吸管的下部耦联、在浸没于冷却水下的状态下旋转、将有害气体以微气泡的形式排到冷却水中以允许有害气体与冷却水接触并得以迅速冷却的一次旋转叶片部分;以及转动所述一次旋转叶片部分的一次旋转叶片驱动部分。
2.如权利要求1所述的设备,其中所述一次抽吸管形成为使得其外直径对应于所述烟道的内直径,并设置成使得其上端插入所述烟道内一预定的长度、而其下端与所述一次旋转叶片部分连通。
3.如权利要求2所述的设备,其中所述一次旋转叶片部分包括上部开口以与所述一次抽吸管连通、且外周面具有以规则的间隔形成的有害气体排出端口的有害气体抽吸管;分别耦联至所述有害气体抽吸管的上部和下部的上支撑板和下支撑板;以及螺旋状地耦联在所述有害气体排出端口的一侧并将有害气体排至冷却水的多个旋转叶片。
4.如权利要求3所述的设备,其中所述旋转叶片的端部形成为沿所述上支撑板和下支撑板的径向朝外突出一预定的长度。
5.如权利要求4所述的设备,冷却水在其中循环的冷却水循环和过滤部分设置在所述一次处理室的一侧处。
6.如权利要求1至5中任一项所述的设备,进一步包括二次防止处理部分,所述二次防止处理部分将在所述一次防止处理部分中处理过的一次处理气体溶解在处理水中、并对含在一次处理气体中的残留物质进行处理,其中在所述处理水中溶解有有害气体处理剂。
7.一种使用如权利要求1所述的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备来处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的方法,进一步包括:
一次处理操作,其中所述用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备被耦联至高温有害气体在其中流动的烟道,通过使得有害气体与冷却水接触来迅速地冷却有害气体,并由此防止有害物质的产生;以及
二次处理操作,其中经过所述一次处理操作的一次处理气体被浸没到处理水中并由此处理残留物质,其中所述处理水含有溶解在其中的有害气体处理剂,
其中所述一次处理操作包括一个这样的操作:其中导入其中的有害气体通过在浸没于冷却水下的状态下旋转的旋转叶片、并因此以微气泡的形式排至冷却水中。

说明书全文

处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法,更具体地,涉及这样的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法:其迅速地冷却有害气体、并因此从根本上防止产生并除去例如二恶英(dioxin)的有害物质。

背景技术

[0002] 由焚化炉(其焚烧城市的日常垃圾或工业废弃物)产生的废气含有例如CO2、HCl、NOx、SOx、灰尘和二恶英的有害物质。已经采用了各种用于处理含有上述有害物质的废气的传统方法。
[0003] 大多数的用于防止有害物质排放的现有方法具有一用于在有害物质形成之后收集并管理有害物质的系统。也就是说,现有的方法的技术系统通过产生有害物质来最大程度地收集有害物质。因此,由于在一些位置产生了有害物质、且应当收集并储存所产生的物质,所有存在对有害物质进行管理的问题。
[0004] 而且,现有的用于除去和收集有害物质的商业化设备需要一注入式冷却塔或单独的设施及装置,以用于形成冷却空气来冷却在一位置处形成的高温。因此,存在这样的问题:需要用于安装上述设施的大的安装面积和设备,以及在安装与管理上述设备时所涉及的高的费用
[0005] 这种用于防止有害物质排放的传统技术导致许多问题,例如由于用于防止有害物质排放的设施的尺寸增加所导致的大的安装面积、以及高的投资成本。高的费用导致制造费用的增加,并因此导致在产品成本竞争方面的严重问题,尤其是给许多面临温室效应气体排放标准问题的厂家带来很大的担忧。
[0006] [相关的技术文献]
[0007] [专利文献]
[0008] (专利文献1)名称为“Hybrid-Type Method and Apparatus for Treating Exhaust Gas”(用于废气处理的混合式方法及设备)的韩国专利No.10-0613303[0009] (专利文献1)名称为“Charcoal Ignition Device with Harmful Material Removal Function”(带有害材料除去功能的木炭点火设备)的韩国专利No.10-1133206发明内容
[0010] 技术问题
[0011] 本发明提供了一种用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法,其从根本上防止了从有害气体产生有害物质,由此简化了有害气体处理工艺。
[0012] 进一步地,本发明提供了一种用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法,其结构简单、由此导致设施的安装和管理费用最小化。
[0013] 进一步地,本发明提供了一种用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法,其可经由迅速地冷却高温有害气体来防止有害物质的形成、并通过处理来防止从温度并不高的有害气体形成有害物质,因此可根据有害气体的形成工艺来选择性地采用。
[0014] 通过下面描述的本发明的示例性实施例,本发明的这些目的和各种优点对于本领域技术人员而言是清楚的。
[0015] 技术方案
[0016] 本发明的一个方面提供了一种用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法,包括:与烟道相连的一次防止处理部分,在所述烟道内通过高温火焰流产生有害气体和有害物质,所述一次防止处理部分构造成迅速地冷却有害气体以防止从有害气体产生有害物质;其中所述一次防止处理部分包括:其中容纳有冷却水的一次处理室;设置在所述一次处理室内并与所述烟道连接的一次抽吸管;与所述一次抽吸管的下部耦联、在浸没于冷却水下的状态下旋转、将有害气体以微气泡的形式排到冷却水中以允许有害气体与冷却水接触并得以迅速冷却的一次旋转叶片部分;以及转动所述一次旋转叶片部分的一次旋转叶片驱动部分。
[0017] 一次抽吸管可形成为使得其外直径对应于烟道的内直径,并设置成使得其上端插入烟道内一预定的长度、而其下端与一次旋转叶片部分连通。
[0018] 一次旋转叶片部分可包括上部开口以与所述一次抽吸管连通、且外周面具有以规则的间隔形成的有害气体排出端口的有害气体抽吸管;分别耦联至所述有害气体抽吸管的上部和下部的上支撑板和下支撑板;以及螺旋状地耦联在所述有害气体排出端口的一侧并将有害气体排至冷却水的多个旋转叶片。
[0019] 旋转叶片的端部可形成为沿所述上支撑板和下支撑板的径向朝外突出一预定的长度。
[0020] 冷却水在其中循环并排出污泥的冷却水循环和过滤部分设置在所述一次处理室的一侧处。
[0021] 所述设备可进一步包括包括二次防止处理部分,所述二次防止处理部分将在所述一次防止处理部分中处理过的一次处理气体溶解在处理水中、并对含在一次处理气体中的残留物质进行处理,其中在所述处理水中溶解有有害气体处理剂。
[0022] 同时,本发明的目的可通过用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备和方法来实现。本发明的另一方面提供一种用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的方法,所述方法包括:一次处理操作,其中所述用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备被耦联至高温有害气体在其中流动的烟道,通过使得有害气体与冷却水接触来迅速地冷却有害气体,并由此防止有害物质的产生;以及二次处理操作,其中经过所述一次处理操作的一次处理气体被浸没到处理水中并由此处理残留物质,其中所述处理水含有溶解在其中的有害气体处理剂。
[0023] 一次处理操作可进一步包括一个这样的操作:其中导入其中的有害气体通过在浸没于冷却水下的状态下旋转的旋转叶片、并因此以微气泡的形式排至冷却水中。
[0024] 有益效果
[0025] 根据本发明的用于防止由有害气体产生有害物质的设备可通过单纯的冷却水(其中没有添加化学组分、加热)从根本上防止产生例如二恶英的有害物质,并因此可避免形成有害物质的时刻。同时,可于二次防止处理部分中通过处理水来除去和收集没有在一次防止处理部分处理的残留有害物质,由此可彻底地防止有害物质的逸出。
[0026] 此外,由于处理室和旋转叶片另外地设置在有害气体和有害物质的移动路径中,整个结构是简单的,因此可减少安装和管理费用。也就是说,因为不需要收集和存储二恶英的单独设施,与现有技术相比可减少管理费用。
[0027] 同时,由于可根据有害气体和有害物质的形成过程选择地使用一次防止处理部分和二次防止处理部分,可改善管理效率。附图说明
[0028] 图1以示意图示意性地示出一根据本发明的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备的整体结构。
[0029] 图2以立体图示出根据本发明的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备的旋转叶片部分的结构。
[0030] 图3以平面图示出根据本发明的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备的旋转叶片部分的的平面结构。
[0031] 图4至8以表格和图表示出通过根据本发明的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备的有害气体的处理结果。

具体实施方式

[0032] 在下文中,通过参考附图来描述本发明的示例性实施例,由此提供对本发明的充分理解。然而,本发明并不限于下文描述的示例性实施例,而是能以各种方式进行改进。下文对示例性实施例的描述是为了本领域技术人员可以实现并实践本发明。因此,附图中示出的构成元件的尺寸和形状可能因为方便和清楚的目的而被放大地示出。在每个附图中,相同的构件能够以相同的附图标记指代。在以下的描述中,如果认为对相关的、注意到的功能或结构的特殊描述可能会使得本发明的主旨变得费解,则会省去该特殊描述。
[0033] 图1以示意图示意性地示出根据本发明一实施例的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备1的结构。
[0034] 根据本发明一实施例的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备1安装成与一安装在厂、热发电站、石油化工厂、垃圾焚烧站等中以将有害物质排到大气中的烟道20连接。
[0035] 用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备1包括:一次防止处理部分100,其通过使得有害气体G1与冷却水W接触来迅速地冷却有害气体G1并因此防止有害物质的产生;以及二次防止处理部分200,其通过使得在一次防止处理部分100中得以处理的一次处理气体G2与处理水A接触来再次净化残留的有害物质,并因此将一次处理气体G2处理成可被排到大气中的、呈清洁空气形式的二次处理气体G3。
[0036] 在此,在其中通过火焰F形成高温有害气体或有害物质的烟囱工业中(例如钢厂、热力发电站、石油化工厂和垃圾焚烧站),一次/初级防止处理部分100和二次/次级防止处理部分200作为一个组件/整体地安装并使用。
[0037] 然而,在其中不通过形成火焰就产生有害气体或有害物质的其它工业中(例如IT相关产业、高精密度工业、需要清洁空气的工业、受沙尘之苦的工业、建筑工地以及大型建筑),可仅仅选择性地采用二次防止处理部分200。
[0038] 也就是说,根据有害气体的类型、浓度、温度和形成过程,一次防止处理部分100和二次防止处理部分200可分开地或一起地使用。
[0039] 一次防止处理部分100包括其中储存有冷却水W的一次处理室110、与烟道20连接并抽吸有害气体G1的一次抽吸管120、与一次抽吸管120连接并通过旋转叶片137的旋转产生抽吸压力的一次旋转叶片部分130、驱动一次旋转叶片部分130的一次旋转叶片驱动部分140、以及使得一次处理室110中的冷却水W循环的冷却水循环和过滤部分150。
[0040] 一次处理室110形成为一封闭的壳体形状,并在其中容纳冷却水W。冷却水W容纳到一次处理室110的1/3高度处。当一次旋转叶片部分130不旋转时,冷却水W的表面保持水平。当一次旋转叶片部分130旋转时,冷却水W的表面因为离心力而倾斜,如图1中箭头W1所示。
[0041] 烟道20插入到一次处理室110的上部,而一次旋转叶片驱动部分140穿过一次处理室110的下部耦联至一次旋转叶片部分130。
[0042] 一次抽吸管120将烟道20连接至一次旋转叶片部分130,并使得有害气体G1可以移动到一次旋转叶片部分130。一次抽吸管120的上部区域插入到烟道20中,而下部区域与有害气体抽吸管135连接。
[0043] 一次抽吸管120形成为从有害气体抽吸管135往烟道20插入预定的高度。优选地,一次抽吸管120的外直径形成为与烟道20的内直径对应,因此所有通过烟道20的有害气体G1都被导入到一次抽吸管120。
[0044] 一次旋转叶片部分130在浸没于冷却水W下的状态下旋转,并用于通过旋转里产生使得有害气体G1移动、以及将有害气体G1以微气泡的形式排至冷却水W中的抽吸压力。
[0045] 一次旋转叶片部分130包括上支撑板131和下支撑板133、使得上支撑板131和下支撑板133彼此连接的有害气体抽吸管135、以及以规则的间隔耦联至有害气体抽吸管135外周面的多个旋转叶片137。
[0046] 有害气体抽吸管135耦联至一次抽吸管120的下端,并使有害气体穿过一次抽吸管120朝旋转叶片137移动。有害气体排出端口135a形成在有害气体抽吸管135的外周面上,以沿长度方向以规则的间距彼此隔开。每个有害气体排出端口135a贯穿地形成在一对相邻的旋转叶片137之间,并在旋转叶片137之间排出有害气体G1。
[0047] 上支撑板131和下支撑板133分别耦联至有害气体抽吸管135的上端和下端,并覆盖多个旋转叶片137的上侧和下侧。因此,通过有害气体排出端口135a排出的有害气体G1不会逸出至外部,并可导入到位于旋转叶片137之间的冷却水W中。
[0048] 上支撑板131和下支撑板133通过侧连接板134覆盖旋转叶片137的移动路径。因此,当其中溶解有有害气体G1的冷却水W在旋转叶片137之间排出时,侧连接板134可以防止冷却水W再次从外侧被导入并妨碍冷却水W的排出流。
[0049] 多个旋转叶片137可旋转地形成为从有害气体抽吸管135的外周面螺旋状地延伸。旋转叶片137从一次旋转叶片驱动部分140接收驱动力并转动。此时,一次旋转叶片驱动部分140连接至有害气体抽吸管135、由此转动有害气体抽吸管135并从而驱动多个旋转叶片
137。
[0050] 如附图所示,旋转叶片137可形成为螺旋状地延伸,或者,可以线性的方式径向地延伸。此时,在各旋转叶片137的端部区域处形成突出端137a,所述突出端137a以预定的长度l突出到各上支撑板131和下支撑板133的外侧。
[0051] 由于突出端137a突出到各上支撑板131和下支撑板133的外侧,所述突出端137a与冷却水W直接地接触。因此,当旋转叶片137旋转时,在与冷却水W撞击的同时,突出端137a受到一个大的压力。突出端137a如此地形成:其相对于有害气体抽吸管135的度θ2要比旋转叶片137的角度θ1大。也就是说,突出端137a如此地形成:从各旋转叶片137的端部大角度地弯曲。
[0052] 如图3所放大地示出的,当旋转叶片137顺时针地转动时,一大的压力P2被施加至突出端137a的外表面,同时,突出端137a的外表面与冷却水W撞击,而一小的压力P1被施加至突出端137a的内表面。因此,有害气体G1沿旋转叶片137的内表面排出,并然后溶解在冷却水W中。
[0053] 同时,由于在于旋转叶片137之间排出时有害气体G1与旋转叶片137撞击、因此作用有压力,所以有害气体G1以微气泡的形式溶解在冷却水W中。
[0054] 在此,在焚化炉10中产生的有害气体通常含有具有一高的温度(约900℃或更高)有害物质。在二恶英的情形中,它们在850℃的高温下分解,并在320℃至390℃的温度下最大量地形成。
[0055] 以微气泡的形式溶解在位于旋转叶片137之间的冷却水W中的有害气体G1迅速地从900℃的温度冷却到100℃的温度。因此,有害气体G1维持在320℃至380℃之间的温度区间内的持续时间(其中形成二恶英)仅仅为大约1秒钟。因此,从根本上防止了从有害气体G1形成例如二恶英的有害物质。
[0056] 也就是说,因为根据本发明的一次防止处理部分100从根本上防止了例如二恶英的有害物质的产生,所以不再需要用于收集、存储和管理之前产生的有害物质的传统工艺。
[0057] 此外,在一次处理室110的一侧设置冷却水循环和过滤部分150,以循环与高温有害气体G1进行了热交换的冷却水W。此时,在与一次处理室110内的有害气体G1接触的同时,灰尘等溶解在冷却水中。冷却水循环和过滤部分150包括循环冷却水W的循环管151、循环152、以及过滤含在冷却水W中的有害物质(例如污泥)的过滤部分153。此外,如果有需要的话,冷却水循环和过滤部分150可进一步包括将冷却水维持在适当温度下的冷却部分(未示出)。
[0058] 此外,二次防止处理部分200连接至一次处理室110和经一次处理的气体的排出管211。二次防止处理部分200用于净化并将一次处理气体G2——其中有害气体的产生得以阻止但仍含有残余的有害物质——排出到大气。
[0059] 二次防止处理部分200与一次防止处理部分100具有相同的机械构造,但与一次防止处理部分100不同的是其中储存的是处理水A。一次防止处理部分100容纳冷却水W以迅速地冷却有害气体G1,但二次防止处理部分200容纳的是处理水A。
[0060] 处理水A用于除去、中和并收集一次处理气体G2中的残留的空气污染物。通过将有害气体处理剂溶解在水中来形成处理水A。可根据待处理的有害气体的不同类型来不同地提供有害气体处理剂。在本发明的实施例中,液体氢化钠被用作有害气体处理剂。液体氢氧化钠的溶解度被设置在3%-10%的范围内。
[0061] 通过转动二次旋转叶片部分230来在处理水A中形成气泡以处理有害气体。气泡被排出至二次处理室210的外部,在净化部分(未示出)中进行净化、并然后在净化之后收集或排出。
[0062] 将参照图1至图3来描述根据本发明的、具有上述结构的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备1的操作步骤。
[0063] 从焚化炉10由火焰F产生的有害气体G1移动通过烟道20。此时,烟道20的端部与一次防止处理部分100的一次抽吸管120连接。
[0064] 当一次旋转叶片部分130由一次旋转叶片驱动部分140转动时,在一次抽吸管120内形成负压,且有害气体G1被吸入一次抽吸管120中。吸入一次抽吸管120中的有害气体G1经由有害气体排出端口135a排出,并移动到相邻旋转叶片137之间。
[0065] 此时,在旋转叶片137以高速转动时,在各旋转叶片137的外表面处产生大的压力P2,并在各旋转叶片137的内表面处产生相对较小的压力P1,因此,有害气体G1沿着各旋转叶片的内表面排至冷却水W。在此过程中,有害气体G1持续地与以高速转动的旋转叶片137接触,并因此转变成微气泡。呈微气泡形式的有害气体G1与冷却水W接触,且其在冷却水W中的溶解度由于大的接触区域而增加。同时,微气泡形式的有害气体G1由于大的温差在数秒钟内迅速地冷却,因此防止了例如二恶英的有害物质的形成。
[0066] 与冷却水W接触的一次处理气体G2经由二次处理气体管道20移动到二次防止处理部分200。穿过二次抽吸管220和二次旋转叶片部分230的一次处理气体G2与处理水A(其中溶解有液体氢氧化钠)反应,因此吸收并收集、中和及除去残余物质。被这样地二次处理的二次处理气体G3被净化至可排放到大气中的清洁状态,并然后经由二次处理气体排出管213排放到大气中。
[0067] 图4以图表示出在烟道20入口端M处有害气体G1中的氧气和二氧化浓度随时间的变化,图5的表格分析了二次处理气体G3中的氧气、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和氧化硫组分随时间的变化,其中二次处理气体G3从图1的二次处理气体排出管213排出,图6以图表的形式示出了图5的表格。
[0068] 此外,图7的图表示出在烟道20入口端M处有害气体G1中的取代异构体的浓度分布,而图8的图表示出流经二次处理气体排出管213的二次处理气体G3中的取代异构体的浓度分布。
[0069] 如图中所示,执行一燃烧测试——其中使用一个一次防止处理部分100在焚化炉10中燃烧日常垃圾,且通过授权检测机构在4个小时的时间里测量有害物质的浓度。结果是,出在烟道20入口端M处二恶英的排出浓度是20.68ng-TEQ/Nm2,而在一次处理气体排出管211中,二恶英的排出浓度是2.98ng-TEQ/Nm2,氮氧化物的平均排出浓度是27.2ppm,氧化硫的排出浓度是0ppm。因此,可以得知,在测量位置之间,二恶英的去除效率为约85.6%,且有害物质的形成总体上得以减少。
[0070] 如上所述,通过单纯的冷却水(其中没有添加化学组分、加热),本发明的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备可从根本上防止例如二恶英的有害物质的产生,并因此可避免形成有害物质的时刻。同时,可于二次防止处理部分中通过处理水来除去留在一次处理气体中的有害物质并再次进行收集,由此可彻底地防止有害物质的逸出。
[0071] 同时,由于处理室和旋转叶片另外地设置在有害气体和有害物质的移动路径中,整个结构是简单的,因此可减少安装和管理费用。也就是说,因为不需要收集和存储二恶英的单独设施,与现有技术相比可减少管理费用。
[0072] 同时,由于可根据有害气体和有害物质的形成过程选择地使用一次防止处理部分和二次防止处理部分,可改善管理效率。
[0073] 可以理解,上文描述的本发明的用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备的实施例仅用于示例的目的,对于本领域技术人员而言,可进行各种替代、改变和变化而不会偏离本发明主要特征的技术精神。因此,上述的实施例是示例性的,不用于限制权利要求的范畴。因此,本发明的技术精神由权利要求限定,并且应当理解,本发明还包括包括落在本发明的技术范畴和精神之内的所有等同方案和替代方案。
[0074] 主要元件的详细描述
[0075] 1    用于处理有害气体以及防止产生并除去有害物质的设备
[0076] 100  一次防止处理部分
[0077] 110  一次处理室
[0078] 120  一次抽吸管
[0079] 130  一次旋转叶片部分
[0080] 131  上支撑板
[0081] 133  下支撑板
[0082] 135  有害气体抽吸管
[0083] 135a 有害气体排出端口
[0084] 137  旋转叶片
[0085] 137a 突出端
[0086] 140  一次旋转叶片驱动部分
[0087] 150  冷却水循环和过滤部分
[0088] 151  冷却水循环管
[0089] 152  循环泵
[0090] 153  过滤部分
[0091] 200  二次防止处理部分
[0092] 210  二次处理室
[0093] 211  一次处理气体排出管
[0094] 213  二次处理气体排出管
[0095] 220  二次抽吸管
[0096] 230  二次旋转叶片部分
[0097] 240  二次旋转叶片驱动部分
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