CN102068891A - 一种用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，包括：设有一进气孔、三个排气孔的检测设备，检测设备的控制设备，脱硫设备以及脱氮设备，其中，所述检测设备的另两个排气孔一个同所述脱硫设备管道连接，一个同脱氮设备管道连接。本发明的有益效果是：能够自动检测烟气中含硫量、含氮氧化物量；根据烟气中是否含有硫化物、氮氧化物来决定是否启动脱硫脱氮设备，以实现脱硫脱氮设备的间歇式工作，从而达到节能的目的；运行成本较低。

Description

一种用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统 

技术领域

本发明涉及一种混合气体中硫化物、氮氧化物的清除系统，尤其涉及用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统。 

背景技术

目前在治理含硫、含氮氧化物烟气方面，主要使用的方法是干式或湿式两种方法。大多数脱硫脱氮设备均为连续不间歇的工作方式，而在一些特殊的生产工序中要求脱硫脱氮设备间歇式工作，若采用老式设备会造成能量的浪费。这就要求一种能够自动检测烟气中含硫量、含氮氧化物量的脱硫、脱氮设备。根据烟气中是否含有硫化物、氮氧化物来决定是否启动脱硫脱氮设备，以实现脱硫脱氮设备的间歇式工作，从而达到节能的目的。但目前市场上通用的脱硫脱氮设备很难达到这一要求。 

因此，目前迫切需要一种能自动净化混合气体中的硫化物、氮氧化物的系统。 

发明内容

本发明旨在提供一种能间歇工作从而达到节能目的且能彻底清除混合气体中的硫化物、氮氧化物的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，以解决现有硫化物、氮氧化物杂质清除设备不能同时满足清除完全杂质和节能功能的技术问题。 

本发明的发明目的是通过下述技术方案来实现的： 

一种用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，包括： 

设有一进气孔、三个排气孔的检测设备，所述检测设备包括有检测室以及同检测室管道连接的储气室，所述检测室同所述进气孔之间管道连接有风机，所述储气室通过一阀门与一排气孔管道连接； 

检测设备的控制设备，所述控制设备包括硫化物传感器、氮化物传感器； 

脱硫设备，所述脱硫设备包括圆柱形外壳、喷雾单元，所述外壳的上方设有脱硫设备进气口，所述外壳的中部设有至少一层过滤网，所述外壳的下部为锥形以利于集液，外壳下部的两侧分别设有带阀门的脱硫烟气排出孔、脱硫设备与脱氮设备连接管，外壳的底端设有导液管，所述喷雾单元包括压缩空气系统、喷雾装置，所述喷雾装置包括喷嘴，所述滤网上有一层碱液液膜以使烟气通过滤网时使得硫和碱液充分反应从而脱硫；以及 

脱氮设备，所述脱氮设备包括外壳，所述外壳的上部设有脱氮设备进气口，外壳下部设有脱氮与脱硫连接管以及通过阀门与外壳连接的脱氮烟气排出孔，所述外壳内部设有活性炭支架， 

其中，所述检测设备的另两个排气孔一个同所述脱硫设备管道连接，一个同脱氮设备管道连接。 

优选地，在风机和检测设备之间设有恒温装置，使气体进入检测设备后保持在一个衡定的温度，能有效的减少温度给检测带来的影响。 

优选地，所述至少一层过滤网为三层，按上中下均匀分布。过滤网采用防腐性无机纤维编织，经特殊工艺处理，抗腐蚀性强，烟气从上到下依次穿过滤网。 

优选地，所述压缩空气系统包括空气压缩机、过滤器、泄压阀、减压阀以及连接管路，所述过滤器管道连接于空气压缩机后以过滤掉压缩空气中的粉土、油污从而保证进入喷嘴是干净的空气。 

优选地，所述喷雾装置还包括碱液泵、止回阀。 

优选地，所述喷嘴采用气水双流喷嘴。喷嘴斜向上喷雾，可以最大程度的与烟气接触，喷嘴采取环形分布，喷雾管采用耐腐蚀不锈钢管材质，喷嘴的数量为3个，均匀分布，各喷嘴的角度为100-140度，各层滤网的上方均有喷嘴，在清除烟气中硫的同时，使各层滤网保持足够的碱液，使烟气充分与液膜接触，保证过滤效果。 

所述导液管采用直径为5mm的不锈钢耐腐蚀钢管，导液管直接深入液面下方，由于导液管很细，保证气体不会溢出。 

优选地，脱氮设备的上下均有两个活性碳支架，活性炭支架的安装方式为两个锥形的底部对称安装，可以有效的增加烟气和活性碳的接触面积，在脱氮设备下方有和脱硫设备的连接管和烟气排出孔。活性碳支架的形状为锥形，表面为蜂巢状。活性碳支架由四层组成，各层可自由拆开，方便更换。 

活性炭支架各层之间装有活性炭，活性碳放在蜂巢状支架上，既可以减少对烟气的阻力，又可以使烟气和催化剂有尽可能大的接触面积，提高脱氮率。活性炭上吸附有脱氮催化剂。 

在脱硫设备外壳上有两个半圆形开口，用于更换活性碳和脱硫催化剂。在开口处设有密封装置，采用耐腐的密封圈密封，确保脱氮设备在工作时烟气不会外溢。 

优选地，所述检测室同所述风机之间管道连接有消音器。 

本发明的有益效果：能够自动检测烟气中含硫量、含氮氧化物量；根据烟气中是否含有硫化物、氮氧化物来决定是否启动脱硫脱氮设备，以实现脱硫脱氮设备的间歇式工作，从而达到节能的目的；运行成本较低。 

附图说明

图1是本发明所述系统的工作原理图； 

图2是本发明所述检测设备的结构示意图； 

图3是本发明所述脱硫设备的结构示意图； 

图4是本发明所述脱氮设备的结构示意图； 

图5是本发明所述PLC控制系统的工作原理图； 

图6是本发明所述感温电阻RT1与PLC的连接方式图； 

图7是本发明所述感温电阻RT2与PLC的连接方式图； 

图8是本发明所述硫化物传感器，氮氧化物传感器的工作电路图； 

图9是本发明所述硫化物传感器与PLC的连接方式图； 

图10是本发明所述氮氧化物传感器与PLC的连接方式图； 

图11是本发明所述执行机构与PLC的接线方式图； 

图12是本发明所述风机电机与变频器的连接图。 

图13是本发明所述喷雾单元结构示意图。 

图中： 

1、检测设备进气孔；2、风机；3、消音器；4、检测室；5、储气室；6、烟气排出孔；7、阀门III；8、阀门I；9、泵I；10、止回阀I；11、止回阀II；12、泵II；13阀门II；14、脱硫设备烟气进气口；15、喷嘴；16、过滤网；17、脱硫设备外壳；18、阀门VI；19、脱硫设备与脱氮设备连接管；20、集液装置；21、导液管；22、阀门IV；23、脱硫烟气排出孔；24、脱氮设备进气口；25、活性碳支架；26、脱氮设备外壳；27、阀门V；28、脱氮烟气排出孔；29、脱氮设备与脱硫设备连接管。 

具体实施方式

以下参照附图1-12，结合具体的实施方式对本发明作进一步的说明。 

一种用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，第一部分是检测设备及控制系统，第二部分是脱硫设备，第三部分是脱氮设备，分别如图2，图3，图4所示。烟气首先进入检测设备进行检测，若检测结果符合标准，将气体直接从排气孔排出；若检测出烟气中含硫量超标，控制设备通过控制脱硫设备相关阀门及泵的开关，使烟气通入脱硫设备，进行脱硫。脱硫完成后烟气经脱硫排气孔排出，若检测出烟气中含氮氧化物超标，控制设备通过控制脱氮设备相关阀门及泵的开关，使烟气通入脱氮设备，进行脱氮处理，为了使检测更为准确，在风机和检测设备之间设有恒温装置，使气体进入检测设备后保持在一个衡定的温度，能有效的减少温度给检测带来的影响。 

设有检测设备进气孔1、三个排气孔的检测设备，所述检测设备包括有检测室4以及同检测室4管道连接的储气室5，所述检测室4同所述检测设备进气孔1之间管道连接有风机2，所述储气室5通过阀门III7与烟气排出孔6管道连接； 

检测设备的检测室4、储气室5，如图3所示。检测室4包括风机2，消音器，恒温装置，止回阀，硫化物传感器，氮氧化物传感器，以及控制系统PLC，储气室包括回流孔，排气孔，回流泵，止回阀以及开关阀。 

在储气室5的末端是脱硫、脱氮后的烟气排出孔6。储气室5与检测室4相连接的地方有两个连接孔：一路连接着脱硫设备的烟气进气孔，另一路连接脱氮设备烟气进气孔。在连接孔和脱硫、脱氮设备之间分别设有阀门I8、阀门II13、泵I9、泵II12和止回阀I10、止回阀II11。泵的作用是为气体回流提供动力，止回阀的作用是防止气体回流，造成有害气体泄露。 

烟气经过风机2、消音器3，进入气体检测室4，在气体检测室4内，传感器会检测出气体中是否含有硫化物和氮氧化物成分，并向PLC发出信号，控制各阀门的动作。

在检测设备和脱硫设备、脱氮设备之间各有一个中间泵。当检测出过滤后的气体中的含硫量超标时，阀门III7关闭，阀门IV22打开，阀门I8打开。泵I9接收到控制信号后，进入工作状态，将检测设备中的气体通到脱硫设备中，脱硫后经过脱硫排气孔排出。当检测设备中的气体符合标准后，泵I9将停止工作，阀门III7打开，阀门IV22关闭，阀门I8关闭。 

当检测出气体的含氮量不符合标准时，阀门III7关闭，阀门V27打开，阀门II13打开，泵II12接收到控制信号后，进入工作状态，将检测设备中的气体通到脱氮设备中，脱氮后经过脱氮排气孔排出。当检测设备中的气体符合标准后，泵II12将停止工作，阀门III7打开，阀门II13关闭，阀门V27关闭。 

当检测出气体中的硫含量和氮含量均超出排放标准时，控制系统控制阀门III7关闭，阀门I8打开，阀门VI18打开，阀门V27打开，然后泵I9开始工作，气体经过脱硫，脱氮后从脱氮排出孔排出；当检测设备中的气体检测符合标准，控制系统控制泵I9停止工作，阀门III7打开，阀门VI18关闭，阀门V27关闭，阀门I8关闭，气体由排气孔排出。 

风机2是由三相异步电机带动的，根据排烟量的大小，通过变频器来控制电机的转速，从而改变风机的转速，使排出的烟气能及时排出或通过脱硫脱氮设备进行过滤，电机和变频器的连接图如图12所示。 

所述脱硫设备包括圆柱形外壳17、喷雾单元，所述外壳17的上方设有脱硫设备进气口14，所述外壳17的中部设有至少一层过滤网16，所述外壳17 的下部为锥形以利于集液，外壳17下部的两侧分别设有带阀门IV32的脱硫烟气排出孔23、脱硫设备与脱氮设备连接管19，外壳17的底端设有导液管21，所述喷雾单元包括压缩空气系统、喷雾装置，所述喷雾装置包括喷嘴15，所述滤网16上有一层薄薄的碱液液膜以使烟气通过滤网时使得硫和碱液充分反应从而脱硫。 

优选地，脱硫设备的外壳17采用耐酸碱钛板材质，由四块钛板焊接而成的圆柱形，外径为80cm，高为200cm。 

在脱硫设备外壳的上方是烟气进气口，进气口的直径为30cm，脱硫设备采用多层滤网结构，过滤网16有三层，按上中下均匀分布，最上层距离脱硫设备的顶部距离为50cm，各过滤网之间的间距为50cm，三层过滤网对烟气进行多次过滤，脱硫中采用网孔60目的耐腐蚀过滤网，过滤网采用防腐性无机纤维编织，经特殊工艺处理，抗腐蚀性强，烟气从上到下依次穿过滤网，滤网上有一层薄薄的碱液液膜，当烟气通过滤网时，使得硫和碱液充分反应，达到脱硫的作用。 

喷雾单元主要由压缩空气系统，喷雾装置组成，其结构示意图如图13所示。压缩空气系统由空气压缩机，过滤器，泄压阀，减压阀以及连接管路组成，压缩缸的压缩空气经过过滤器过滤，过滤掉压缩空气中的粉土，油污等，保证进入喷嘴是干净的空气。空气压缩机的型号为TP-102，通过PLC控制启动和停止，空气压缩机与PLC的连接如图10所示。 

喷雾装置由碱液泵、止回阀、喷嘴15组成。止回阀可以防止碱液回流，喷嘴15采用气水双流喷嘴，喷嘴15将碱液雾化成微小的雾滴。喷嘴15斜向上喷雾，可以最大程度的与烟气接触，喷嘴15采取环形分布，喷雾管采用耐腐蚀不锈钢管材质，喷嘴15的数量为3个，均匀分布，各喷嘴15的角度为100-140度，各层滤网的上方均有喷嘴15，在清除烟气中硫的同时，使各层滤网保持足够的碱液，使烟气充分与液膜接触，保证过滤效果。 

在脱硫设备的下面是锥形的集液装置，液化的碱液喷雾通过锥形斜面流下，通过导液管流出，导液管采用直径为5mm的不锈钢耐腐蚀钢管，导液管直接深入液面下方，由于导液管很细，保证气体不会溢出。 

烟气进入脱硫设备后，烟气首先进行第一次气雾混合，经过喷嘴由多角度喷射出的雾液，碱液和烟气充分混合和接触，一部分烟气中的硫分子被碱液吸收，其余部分随雾液向下，经过第一层过滤网，过滤网上有沉积下的碱液，碱液对烟气中剩余的硫成分进行吸收，通过第一层过滤网，含有少量硫的烟气继续下沉，逐层通过各过滤网，至最后一层烟气中的硫全部吸收，完成烟气中硫的吸收，完成脱硫的气体从脱硫排气孔排出。脱硫设备长时间工作，喷雾管喷出的雾气会凝结成液体，并沿着脱硫设备壳内壁流到脱硫设备底部，脱硫设备的底部为倒锥形，在脱硫设备下部液体回收装置，里面盛有碱液，碱液通过导流管流出，并回收。 

所述脱氮设备包括脱氮设备外壳26，所述外壳26的上部设有脱氮设备进气口24，外壳26下部设有脱氮与脱硫连接管29以及通过阀门V27与外壳26连接的脱氮烟气排出孔28，所述外壳26内部设有活性炭支架25。 

脱氮设备外壳26优选为不锈钢材质，脱氮进气孔，蜂巢状活性炭支架，脱氮后烟气出气孔组成，脱氮设备的外壳采用不锈钢材质，由4块不锈钢钢板焊接而成。脱氮设备壳体的外径可优选为70cm、高为200cm、不锈钢钢板厚度为5mm。 

脱氮设备进气口24为不锈钢材质，脱氮进气孔的直径为30cm，厚度为5mm，脱氮回流进气孔也是不锈钢材质，外径为30cm。活性碳支架的形状为锥形，表面为蜂巢状，活性碳支架由四层组成，各层可自由拆开，方便更换，脱氮设备的上下均有两个活性碳支架，活性炭支架的安装方式为两个锥形的底部对称安装，可以有效的增加烟气和活性碳的接触面积，在脱氮设备下方有和脱硫设备的连接管和烟气排出孔。 

烟气由脱氮设备的进气孔进入脱氮设备，首先经过上层的活性碳支架，烟气充满活性炭支架的各层，活性炭支架各层之间装有活性炭，活性碳放在蜂巢状支架上，既可以减少对烟气的阻力，又可以使烟气和催化剂有尽可能大的接触面积，提高脱氮率，活性炭上吸附有脱氮催化剂，烟气与活性炭表面的催化剂充分接触，烟气中的一部分氮氧化物被其吸收，烟气继续下降，通过第二层活性炭层，并与其充分反应，最后通过脱氮设备的排气孔排出。脱硫设备长时间工作，会使活性炭和催化剂失效，要定期更换活性炭和催化剂，在脱硫设备 外壳上有两个半圆形开口，用于更换活性碳和脱硫催化剂。在开口处设有密封装置，采用耐腐的密封圈密封，确保脱氮设备在工作时烟气不会外溢。 

脱氮设备是以廉价的褐煤基吸附催化剂来完成脱氮工作的，烟气中的氮氧化物首先被吸附在活性焦炭表面，然后在褐煤基吸附催化剂催化作用下发生化学反应而被除去。活性焦炭的吸附性越好，褐煤基吸附催化剂脱氮的效果就越好，在制备活性焦炭时，合理选取原料的比例，对活性碳的影响较大，经实验，本发明选取原料褐煤，煤焦油和焦煤的质量比为65∶10∶25，此时制备的焦炭的吸附性最好。在选择用催化剂时，经试验采用FeSO₄时，脱氮高达94.1％，本发明选用FeSO₄作为脱氮催化剂。 

检测设备的控制系统，是以PLC为中心控制装置，包括硫化物传感器、氮化物传感器。PLC的工作原理图如图5所示控制各部分的顺序动作。设备通电后，PLC通过温度传感器发出的信号，控制恒温装置工作，使通入检测室的气体保持在恒定的温度20-40℃之间。当温度高于40℃，PLC会控制制冷设备工作；当温度低于20℃时，PLC控制制热设备工作。通过硫化物和氮氧化物传感器发出的信号，来控制各阀门和泵的动作。 

各种传感器与PLC的连接端口如下表所示： 

名称	X
		感温电阻RT1	X0
感温电阻RT2	X1
		硫化物传感器	X2
氮氧化物传感器	X3

各执行机构和PLC的连接端口如下表所示： 

名称	Y
		制冷设备	Y0
制热设备	Y1
		阀门1	Y2
阀门2	Y3
		阀门3	Y4
阀门4	Y2
		阀门5	Y3
阀门6	Y8
		泵1	Y5
泵2	Y6
		风机	Y7

[0064] 当温度超过超过40℃时，感温电阻RT1阻值变小，三极管G1基极电压变大，三极管导通，控值继电器RELAY通电，从而使PLC的输入端X0接通，控制PLC的输出Y0，通过Y0控制制冷设备工作，感温电阻RT1与PLC的连接图如图6所示。当温度低于20℃时，感温电阻RT2阻值变大，三极管G1基极电压变大，三极管导通，控值继电器RELAY通电，从而使PLC的输入端X1接通，控制PLC的输出Y1，通过Y0控制制热设备工作，感温电阻RT2与PLC的连接图如图7所示。 

硫化物传感器、氮化物传感器工作原理相同，电路图如图8所示。硫化物传感器与PLC的连接方式如图9所示，硫化物传感器优选用的传感器型号为SO2-BF。氮氧化物感器与PLC的连接方式如图10所示，氮氧化物传感器优选用的传感器型号为NE-NO2-P。各执行机构与PLC的连接图如图11所示。 

当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。 

Claims (20)

1.一种用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，包括：

设有一进气孔、三个排气孔的检测设备，所述检测设备包括有检测室以及同检测室管道连接的储气室，所述检测室同所述进气孔之间管道连接有风机，所述储气室通过一阀门与一排气孔管道连接；

检测设备的控制设备，所述控制设备包括硫化物传感器、氮化物传感器；

脱硫设备，所述脱硫设备包括圆柱形外壳、喷雾单元，所述外壳的上方设有脱硫设备进气口，所述外壳的中部设有至少一层过滤网，所述外壳的下部为锥形以利于集液，外壳下部的两侧分别设有带阀门的脱硫烟气排出孔、脱硫设备与脱氮设备连接管，外壳的底端设有导液管，所述喷雾单元包括压缩空气系统、喷雾装置，所述喷雾装置包括喷嘴，所述滤网上有一层碱液液膜以使烟气通过滤网时使得硫和碱液充分反应从而脱硫；以及

脱氮设备，所述脱氮设备包括外壳，所述外壳的上部设有脱氮设备进气口，外壳下部设有脱氮与脱硫连接管以及通过阀门与外壳连接的脱氮烟气排出孔，所述外壳内部设有活性炭支架，

其中，所述检测设备的另两个排气孔一个同所述脱硫设备管道连接，一个同脱氮设备管道连接。

2.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：在风机和检测设备之间设有恒温装置以使气体进入检测设备后保持在一个衡定的温度从而有效的减少温度给检测带来的影响。

3.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述至少一层过滤网为三层，按上中下均匀分布。

4.如权利要求3中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述过滤网采用防腐性无机纤维编织。

5.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述压缩空气系统包括空气压缩机、过滤器、泄压阀、减压阀以及连接管路，所述过滤器管道连接于空气压缩机后以过滤掉压缩空气中的粉土、油污从而保证进入喷嘴是干净的空气。

6.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述检测室同所述风机之间管道连接有消音器。

7.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述喷雾装置还包括碱液泵、止回阀。

8.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述喷嘴采用气水双流喷嘴。

9.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述导液管采用直径为5mm的不锈钢耐腐蚀钢管，导液管直接深入液面下方。

10.如权利要求1-9中任一所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：喷嘴斜向上喷雾以最大程度的与烟气接触。

11.如权利要求10中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述喷嘴采取环形分布，喷雾管采用耐腐蚀不锈钢管材质。

12.如权利要求11中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述喷嘴的数量为3个，均匀分布，各喷嘴的角度为100-140度。

13.如权利要求12中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述各层滤网的上方均有喷嘴。

14.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述活性碳支架包括上下均有两个。

15.如权利要求14中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：活性炭支架的安装方式为两个锥形的底部对称安装以有效的增加烟气和活性碳的接触面积。

16.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：活性碳支架的形状为锥形，表面为蜂巢状，活性碳支架由四层组成，各层可自由拆开以方便更换。

17.如权利要求16中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：活性炭支架各层之间装有活性炭，活性碳放在蜂巢状支架上。

18.如权利要求17中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述活性炭上吸附有脱氮催化剂。

19.如权利要求1中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：所述脱硫设备外壳上有两个用于更换活性碳和脱硫催化剂的半圆形开口。

20.如权利要求19中所述的用于自动净化混合气体中硫化物、氮氧化物的系统，其特征在于：开口处设有密封装置以确保脱氮设备在工作时烟气不会外溢。

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