一種用于二氧化碳捕集的多污染物治理設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過廢氣與溶液接觸的方式，來去除工業(yè)廢氣中多污染物的治理方法,是使水性液體通過高壓噴頭產(chǎn)生高壓水霧與廢氣接觸，以使廢氣中的CO2擴(kuò)散到所述水性液體中形成含有CO2的水性溶液，所述廢氣與高壓水霧以交叉流的形式接觸，且廢氣與高壓水霧噴射方向的角度范圍為45?135°。本發(fā)明還公開了使單個(gè)或組合吸收容器中煙氣流速和水霧速率之間暫時(shí)保持壓差的專有設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)CO2的去除，而無需任何化學(xué)品或其他過程的協(xié)助來捕集CO2分子。在冷凝過程中，CO2分子被水捕集/吸收而轉(zhuǎn)移到廢水中。采用本發(fā)明的技術(shù)可捕獲的CO2體積遠(yuǎn)高于CO2在水中的溶解度。
【專利說明】
一種用于二氧化碳捕集的多污染物治理設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)廢氣治理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種捕集廢氣中污染物的方法及其設(shè) 備，特別是涉及一種捕集廢氣中包括二氧化碳在內(nèi)的多污染物的方法及其設(shè)備，同時(shí)，具有 較高的脫硫脫硝效率。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳?xì)淙剂?化石燃料)的燃燒副產(chǎn)物主要包括:氮(N2)、二氧化碳(C02)、水(H20)、一 氧化碳(C0)、未燃燒的碳?xì)浠衔?UHC)、硫氧化物(S0 X)、顆粒物(煙塵）、氮氧化物(N0X)、單 質(zhì)汞(Hg)、汞氧化物(Hg(n ))和氯化氫(HC1)等。而0)、0)2、取、取2、11(：1、冊(：、3(^、顆粒物和 N0X這類物質(zhì)是有害的且不需要產(chǎn)生的。這些污染物被稱作標(biāo)準(zhǔn)污染物，且世界各地的許多 監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立了控制這類污染物的標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] 世界各國越來越關(guān)注全球氣候變化問題及其對未來的影響，希望控制并減少大氣 中的二氧化碳(C02)排放量。C0 2的來源很廣，其中煤、天然氣、燃料油、生物燃料和甲烷等有 機(jī)燃料的燃燒是其主要來源，特別是用于發(fā)電或供熱的燃燒過程是產(chǎn)生C0 2的重要來源。為 了使人為氣候變化引起災(zāi)難性環(huán)境損害的可能性降低，需要減少大氣中二氧化碳(C02)的 排放量，并對大氣中C0 2和其他溫室氣體(GHG)濃度的穩(wěn)定性進(jìn)行控制。這就需要使C02排放 量在目前排放水平上有一個(gè)大幅減少，很多提案均指出要在本世紀(jì)中葉減少目前C0 2排放 量的80%。
[0004] 可以通過不同方式對C02進(jìn)行捕集，包括燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒。燃 燒后捕集是用溶劑(化學(xué)吸收劑)和/或水來捕集燃燒產(chǎn)生廢氣中的C0 2。燃燒前捕集是將燃 料與空氣或氧氣反應(yīng)生成C02與出的混合物，將C02從混合物中分離出來，余下H 2用作燃料。 富氧燃燒則是用氧氣代替空氣作為氧源，以使燃燒后的主要產(chǎn)物為C02,并有將其進(jìn)行儲存 的潛能。
[0005] 在燃燒后捕集的過程中，溶于水中的二氧化碳與碳酸發(fā)生如下平衡： C02 + H20 - H2CO3 在25 °C時(shí)，水合平衡常數(shù)Kh= 1.70 X 1(T3，因此，大部分二氧化碳并不能轉(zhuǎn)化成碳酸，而 是以二氧化碳分子的形式存在。在沒有催化劑的情況下，達(dá)到平衡的速度是相當(dāng)緩慢的，正 反應(yīng)(CO2 + H2O-H2C03)的反應(yīng)速率常數(shù)為0.039 s_1，逆反應(yīng)(H2C03-C〇2 +出0)的反應(yīng)速 率常數(shù)為23JT1。
[0006] 通過亨利定律來進(jìn)一步理解⑶2溶于水的理論，亨利定律規(guī)定"在一定溫度下，氣 體在給定體積的溶液中的溶解度與該氣體在該溶液中的平衡分壓成正比"。該定律的一種 等效描述是氣體在溶液里的溶解度與溶液上方該氣體的平衡分壓成正比。亨利定律可以用 p=kHc(-定溫度下)表示，式中：p代表溶液上方氣相中溶質(zhì)的分壓，c代表溶質(zhì)濃度，kH為亨 利常數(shù)，其與溶質(zhì)、溶劑和溫度有關(guān)。以下為298k條件下測定的幾種氣體在水中的亨利常數(shù) kH:氧氣（〇2): 769 ? 2L ? atm/mol，二氧化碳（C〇2): 29 ? 41L ? atm/mol，氫氣（H2): 1282 ? 1L ? 81：1]1/1]1〇1。亨利定律還有其他多種表達(dá)形式，不同表達(dá)形式中1^的定義不同，相應(yīng)的1^單位也 不同。尤其是，溶液中溶質(zhì)的"濃度"可以用摩爾分?jǐn)?shù)或摩爾濃度表示。普朗克化學(xué)研究所大 氣化學(xué)系的羅爾夫?桑德（Rolf Sander: Air Chemistry Department: Max-Planck Institute of Chemistry)在其發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)中列出了表1所示的亨利定律的其他多種 表達(dá)形式。
[0007] 式中： caq為溶液中氣體的濃度（或摩爾濃度）（摩爾/升）； cgasS溶液上方氣體的濃度(摩爾/升）； P為溶液上方氣體的分壓（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）； X為溶液中氣體的摩爾分?jǐn)?shù)（無量綱）。
[0008] 比較上表中的各種表達(dá)式可以看出，亨利定律中的常數(shù)如^與如,叩互為倒數(shù)關(guān)系。 由于所有的kH都可以被稱作亨利定律常數(shù)，因此需要仔細(xì)識別亨利定律所采用表達(dá)式的版 本。
[0009] 還應(yīng)該指出，亨利定律是一個(gè)僅適用于"足夠稀"溶液的限制性定律，體系偏離理 想狀態(tài)越多，即溶質(zhì)與溶劑的化學(xué)性質(zhì)越不同，亨利定律適用的濃度范圍越窄。通常，亨利 定律只適用于氣體溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)小于0.03的情況。
[0010] 亨利定律只適用于溶劑與所溶解的氣體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的溶液體系。氣體與溶劑 發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)常見例子是C02，C0 2與水發(fā)生一定程度的反應(yīng)形成碳酸(H2C〇3)。
[0011] 當(dāng)系統(tǒng)溫度發(fā)生變化時(shí)，亨利常數(shù)也隨之發(fā)生變化，這就是為什么有些人更喜歡 將亨利常數(shù)稱為亨利系數(shù)的原因。溫度對亨利常數(shù)的影響可以通過多個(gè)方程進(jìn)行評估。如 下是范特霍夫方程的一些表達(dá)式： 式中：
kH代表給定溫度下的亨利常數(shù)(如本文第一部分定義）。值得注意的是，C的符號取決于 kH,pc或kH,cp的選用； T代表任何給定溫度，單位:K; T°代表標(biāo)準(zhǔn)溫度(298 K)。
[0012]這個(gè)方程只是一個(gè)估算式，僅適用于沒有通過實(shí)驗(yàn)得出更好公式的氣體。
[0013]下表列舉了方程式中的一些常數(shù)C值(K):
通常永久性氣體的溶解度會隨溫度(室溫附近)的增加而降低，液體中給定氣體濃度的 分壓必將增加。將水(飽和氮?dú)?從25 °C加熱到95 °C時(shí)，水中氮?dú)獾娜芙舛葘⒋蠹s降低至初 始值的43%。這可以通過加熱容器中的水得到驗(yàn)證:在水加熱遠(yuǎn)未達(dá)到沸點(diǎn)之前，會產(chǎn)生小 氣泡，且小氣泡將會上升。類似地，當(dāng)碳酸飲料不涼時(shí)，飲料中C0 2的逃逸速度更快，這是因 為在較高的溫度下，達(dá)到相同溶解度所需要的C02的分壓會隨之增加。在達(dá)到平衡狀態(tài)的海 水中，海水溫度每增加16K，其C0 2的分壓將增加一倍。
[0014] 常數(shù)C可以用如下公式表示： 式中：
AscllvH代表溶液的焓； R代表氣體常數(shù)。
[0015] 當(dāng)然，氣體的溶解度并不會隨溫度的增加而一直降低。對于水溶液，亨利定律常數(shù) 通常會有最大值（當(dāng)溶解度達(dá)到最低時(shí)）。對于大多數(shù)永久性氣體，低于120 °C時(shí)會有最小 值。通常，氣體的分子量越小(且氣體在水中的溶解度越低），亨利定律常數(shù)達(dá)到最大值時(shí)所 需的溫度越低。因此，氦氣達(dá)到亨利常數(shù)最大值時(shí)的溫度約為30°C，氬氣、氮?dú)夂脱鯕膺_(dá)到 亨利常數(shù)最大值時(shí)的溫度為92-93°C，氙氣達(dá)到亨利常數(shù)最大值時(shí)的溫度為114°C。
[0016] 亨利定律已被證明廣泛適用于"無限稀釋"（x-0)的溶質(zhì)中，如適用于蔗糖或氯化 鈉等非揮發(fā)性物質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明公開了一種用于二氧化碳捕集的多污染物治理設(shè)備及方法，是使水性液體 通過高壓噴頭產(chǎn)生高壓水霧與廢氣接觸，以使廢氣中的C0 2擴(kuò)散到所述水性液體中形成含 有C02的水性溶液，并通過對噴霧段中高壓噴頭的噴射方向和廢氣的流動方向的相對角度 進(jìn)行調(diào)整，使廢氣與噴霧之間保持$父尚的壓差，從而提尚廢氣中^氧化碳捕集率。
[0018] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明公開了一種除去工業(yè)廢氣中污染物的方法，是使水性液體通過高壓噴頭產(chǎn)生高 壓水霧與廢氣接觸，以使廢氣中的C02擴(kuò)散到所述水性液體中形成含有C02的水性溶液，所述 廢氣與高壓水霧以交叉流的形式接觸，且廢氣與高壓水霧噴射方向的角度范圍為45-135°。
[0019] 作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述水性液體以高壓水霧的形式與廢氣接觸后，經(jīng)冷凝 形成含有廢氣中污染物和/或污染物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的水性溶液，并從所述水性溶液中提取回收 污染物和/或污染物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。
[0020] 其中，所述水性液體是水，或含有與廢氣中污染物作用的物質(zhì)的水溶液。
[0021] 為了對廢氣中S〇2等氣體有更好的治理效果，所述水性液體中含有H2〇2。
[0022] 為了對廢氣中NO等氣體有更好的治理效果，所述廢氣在與水性液體接觸前，先與 〇3接觸，將N0轉(zhuǎn)化成N02，提取熱量。
[0023] 優(yōu)選地，所述高壓噴頭以噴霧陣列的形式存在。
[0024] 本發(fā)明還公開了一種提高廢氣中二氧化碳捕集率的設(shè)備，所述設(shè)備包括至少一個(gè) 霧化段及連接在所述霧化段之后的冷凝段，在所述霧化段內(nèi)至少安裝一級由高壓噴頭組成 的噴霧陣列，所述噴霧陣列中高壓噴頭的噴射方向與霧化段內(nèi)廢氣的流動方向呈45-135°， 所述冷凝段為變徑流量噴咀結(jié)構(gòu)。
[0025]作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述變徑流量噴咀的入口為收縮型噴嘴結(jié)構(gòu)，出口為發(fā) 散型噴嘴結(jié)構(gòu)。
[0026]優(yōu)選地，冷凝段填充的冷凝介質(zhì)為氯化聚氯乙烯(CPVC)。
[0027]通常，所述廢氣是由化石燃料燃燒而產(chǎn)生的，所述化石燃料包括煤、石油和生物燃 料等，當(dāng)然也可以是由天然氣燃燒而產(chǎn)生的。
[0028] 還可以在所述霧化段的上游設(shè)置如下的配置： 廢熱鍋爐，用于接收廢氣并除去廢氣中的熱量； 靜電除塵器，用于接收廢氣并除去廢氣中的顆粒物； 臭氧吸引器，接收來自于鍋爐的含N0廢氣，并使含N0廢氣與03接觸，將N0轉(zhuǎn)化成N02，形 成含有N02和剩余N0的廢氣； 省煤器，用于廢氣余熱回收。
[0029]此外，該設(shè)備還包括風(fēng)機(jī)，用于將處理后干凈的廢氣排出；還可以包括廢水處理系 統(tǒng)，用于接受高壓噴霧陣列及相應(yīng)的冷凝段中形成的冷凝液。
[0030] 本發(fā)明還公開了一種捕集溶液中C02的方法，將包含C02氣體的溶液排出，并將溶液 中的C〇2進(jìn)行分尚、壓縮。
[0031] 本發(fā)明還公開了一種廢水處理系統(tǒng)，包括： 儲罐，連接到冷凝段上，用于將冷凝段表面積累的廢水進(jìn)行存儲;排汽口，引排儲罐內(nèi) 冷凝液中的C〇2，并將廢水中所包含的C〇2進(jìn)行排放。
[0032] 在廢水處理系統(tǒng)中，可以將從廢水中排出的C02進(jìn)行壓縮、干燥、液化、存儲。
[0033] 本發(fā)明通過對噴霧陣列中高壓噴頭的噴射方向和廢氣的流動方向的相對角度進(jìn) 行調(diào)整，使噴霧陣列中高壓噴頭的噴射方向與霧化段內(nèi)廢氣的流動方向維持在45-135°范 圍內(nèi)，以便使噴向廢氣流中的高壓細(xì)水滴與廢氣充分接觸，將廢氣中盡可能多的C0 2溶于高 壓水霧中；同時(shí)，在噴向廢氣流中的高壓細(xì)水滴與廢氣接觸的過程中，廢氣中的N0x、S0 x、 HCl、Hg和顆粒物等物質(zhì)與高壓水霧也將發(fā)生反應(yīng);本發(fā)明還公開了通過使廢氣與冷凝介質(zhì) 接觸的方式，來提取含有N0X、S0 X、HC1、Hg和顆粒物的溶液。
[0034] 本發(fā)明所公開的設(shè)備與前邊所申報(bào)的兩個(gè)專利并不相同，以前申報(bào)的兩個(gè)專利分 別是專利名稱為廢熱回收及污染物治理設(shè)備的美國專利6，344，177，和專利名稱為將二氧 化碳轉(zhuǎn)化成醇的美國專利8，084，652，在之前申報(bào)的設(shè)備中，高壓細(xì)水滴與廢氣流以對流的 形式接觸，進(jìn)而將廢氣中的各組分進(jìn)行溶解、反應(yīng)、轉(zhuǎn)化。此外，在本發(fā)明中，冷凝介質(zhì)段采 用變徑流量噴咀設(shè)計(jì)，其入口是一個(gè)收縮型噴嘴結(jié)構(gòu)，出口是一個(gè)發(fā)散型噴嘴結(jié)構(gòu)，這種設(shè) 計(jì)能夠降低本發(fā)明設(shè)備單元內(nèi)的流通面積。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)能夠在高壓噴霧段產(chǎn)生與廢氣流 方向相反，快速移動的沖擊波和/或頻率波，并在高壓噴霧和廢氣流之間保持大的壓差。
[0035] 具體的講，本系統(tǒng)可以包括第一級霧化裝置或噴霧陣列、第一級冷凝裝置或冷凝 介質(zhì)、第二級霧化裝置或噴霧陣列、第二級冷凝裝置或冷凝介質(zhì)；其中，第一級霧化裝置或 噴霧陣列，用于接收廢氣，并將廢氣與含有過氧化氫(H 202)的水性液體噴霧接觸生成含有硝 酸(HN〇3)、硫酸(H2S〇4)、碳酸(H 2C〇3)和鹽酸(HC1)酸液;第一級冷凝裝置或冷凝介質(zhì)，用于從 含有硝酸(HN〇3)、硫酸(H2S〇4)、碳酸(H 2C〇3)和鹽酸(HC1)酸液的廢氣流中冷凝出酸液，并從 冷凝裝置或冷凝介質(zhì)的表面收集由HN〇3、H2S〇4、H 2C〇3和HC1形成的第一殘留液體混合物。第 二級霧化裝置或噴霧陣列，用于接收廢氣，并將廢氣與水霧接觸生成由硝酸(HN〇3)、硫酸 (H 2S〇4)、碳酸(H2C〇3)和鹽酸(HC1)形成的酸液;第二級冷凝裝置或冷凝介質(zhì)，用于從含有硝 酸(HN〇3)、硫酸(H 2S〇4)、碳酸(H2C〇3)和鹽酸(HC1)的酸液的廢氣中冷凝出酸液，并從冷凝裝 置或冷凝介質(zhì)的表面收集由HN〇3、H 2S〇4、H2C〇3和HC1形成的第二殘留液體混合物。
【附圖說明】
[0036] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的C02脫除率效果圖。
[0038]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中高壓水流與廢氣流逆(對)流的示意圖。
[0039]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的裝置圖。
[0040] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中以煤、石油或生物燃料為化石燃料的多污染物治理裝置的 工藝流程圖。
[0041] 圖5本發(fā)明實(shí)施例中以天然氣為化石燃料的多污染物治理裝置的工藝流程圖。 [0042]圖6為本發(fā)明系統(tǒng)的燃燒過程，燃燒過程中產(chǎn)生包含N0、N0 2、S02、HCl、Hg、Hg2X02 和顆粒物的廢氣流。
[0043]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中用于收集煙氣的接收系統(tǒng)。
[0044] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中多污染治理設(shè)備模塊系統(tǒng)的不同視圖。
[0045] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例中的高壓噴霧陣列及相關(guān)設(shè)備。
[0046] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例中的廢水處理系統(tǒng)。
[0047] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例中的C02壓縮系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0048]為對本發(fā)明有更透徹的理解，下面將結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn) 行詳細(xì)說明，并在以下實(shí)施例的詳細(xì)說明中對許多細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言，即使沒有這些細(xì)節(jié)描述，本發(fā)明也可以實(shí)施。除此之外，本發(fā)明并沒有對公知常識 進(jìn)行詳細(xì)的介紹，以避免因不必要的描述而冗長復(fù)雜化。
[0049] 總體上，本發(fā)明在【具體實(shí)施方式】中公開了一種多污染物治理設(shè)備和方法。具體地 說，在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中公開了一種從含有C0 2的廢氣中捕集C02的設(shè)備和方法， 以在壓差和水的綜合作用下將廢氣中的⑶2溶解。本發(fā)明還包括從廢氣中產(chǎn)生酸，這種酸包 括但并不僅限于硫酸(H 2S04)和硝酸(HN03)，并將這些酸與一種或多種試劑結(jié)合生成伯醇和 仲醇。本發(fā)明設(shè)備中所使用的管道及配套管件、栗、閥門和其它裝置都是由耐受材料制備而 成的，該材料可承受在其中輸送的被轉(zhuǎn)化、加壓、反應(yīng)后新生成的或被其它方式處理的化學(xué) 物質(zhì)。本發(fā)明中使用的術(shù)語"酸"或"混酸"至少可以適用于碳酸、硫酸或硝酸。
[0050] 在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述多污染物治理設(shè)備包括冷凝介質(zhì)，例如 但不限于氯化聚氯乙烯(CPVC)填料。為了降低進(jìn)入多污染物治理設(shè)備之前廢氣的溫度，在 一個(gè)實(shí)施方式中，將省煤器設(shè)置在多污染物治理設(shè)備之前。此外，在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施方式中配置了噴霧陣列或霧化裝置，用于除去廢氣中的C0 2。盡管本發(fā)明所公開的多污染 物治理設(shè)備的實(shí)施方式中各階段裝置是按照特定順序進(jìn)行部署的，但各階段中裝置的順序 或數(shù)量并不僅限于此。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，不同階段的任何順序和數(shù)量的調(diào)整都 應(yīng)該落入本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。例如，在任何階段應(yīng)用任何數(shù)量的省煤器、噴霧陣列或 霧化裝置、除霧器、（引）風(fēng)機(jī)都應(yīng)落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的一個(gè)或多 個(gè)實(shí)施方式中公開了一種靈活的、模塊化的多污染物治理設(shè)備，能夠從不同類型的工業(yè)廢 氣中除去多種污染物。
[0051] 本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中的多污染物治理設(shè)備能夠?qū)a(chǎn)自于工業(yè)廠房廢 氣中的污染物去除，這里的工業(yè)廠房涉及到多個(gè)領(lǐng)域的加工和制造業(yè)，包括但不限于食品 加工和包裝、紙漿和造紙、印刷、化工及相關(guān)產(chǎn)品、橡膠、塑料、醫(yī)院、大學(xué)、金屬工業(yè)、藥品生 產(chǎn)、廢水和污水處理、飲料、公用事業(yè)、焚燒(火葬）、鋼鐵、化妝品、紡織品、電子產(chǎn)品和石油 精煉等。
[0052] C02、N0x、S0x、HCl、Hg、Hg( II)和顆粒物這類不需要的和/或目標(biāo)污染物的去除需要 借助某些反應(yīng)才能實(shí)現(xiàn)。下面介紹了一些用于除去廢氣中不同污染物的反應(yīng)、方法和裝置。
[0053] C02 二氧化碳(c〇2)是由兩個(gè)氧原子和一個(gè)碳原子通過共價(jià)鍵形成的化合物，可溶于水，與 水(h2〇)接觸生成碳酸(h2c〇3)，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。然而，大部分的c〇2并沒有轉(zhuǎn)化成H 2C〇3， 而作為溶解的C02存留在水中。因此，如果對水施加振動、低頻波或熱這類能量，水中的0) 2分 子將被釋放到大氣中。
[0054] N0X N0X是一氧化氮(NO)和二氧化氮(N〇2)的總稱。NO和N〇2都是燃燒過程中空氣中的氮與氧 發(fā)生反應(yīng)形成的。N02可通過將其與以水汽或煙氣流中的蒸汽形式存在的水接觸生成廢水， 再將廢水收集并引流至廢水處理廠進(jìn)行中和處理。由于N0不能通過與水接觸的方式除去， 因此需要將N0通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成N0 2,可以通過在廢氣中注入臭氧(03)發(fā)生如下反應(yīng)實(shí)現(xiàn) 上述轉(zhuǎn)化。
[0055] N0 + 〇3 -> N〇2 + 〇2 〇
[0056] S0X S0X是二氧化硫(s〇2)和三氧化硫(S〇3)的總稱。這些氧化物是由如煤或石油這類含硫化 石燃料在燃燒過程中形成的，借助于燃燒過程中的濕度，部分s〇2轉(zhuǎn)化成了 S〇3。通過向水中 添加雙氧水形成溶液，如5%的雙氧水溶液，使S〇2和S03與雙氧水溶液接觸快速轉(zhuǎn)化為含有 H2S04的廢水。煙氣中的廢水冷凝后排至廢水處理廠進(jìn)行中和處理。
[0057] HC1 氯化氫(HC1)是一元酸，其與水接觸轉(zhuǎn)化成鹽酸而除去。在鹽酸溶液中，H+能夠與一個(gè) 水分子結(jié)合形成水合氫離子H3〇+。
[0058] HC1 + H20 ^ H30+ + Cl〇
[0059] Hg(0)和 Hg(n) 正常條件下，汞的性質(zhì)非常穩(wěn)定，極不容易氧化，通常都是以汞元素(Hg(0))的形式存 在。在化石燃料（如煤）的燃燒過程中，汞元素(Hg(0))揮發(fā)(氣化)變成汞(Hg(0))蒸氣，此 外，通過煙氣中的氧化反應(yīng)，部分汞(Hg(0))蒸氣可以轉(zhuǎn)化成汞離子Hg(n)化合物。汞化合 物Hg( n)通常具有水溶性，因此可以通過將汞化合物Hg( n)與水(水汽或蒸汽)接觸，并將 溶有Hg(n)的蒸汽冷凝形成的廢水引流至廢水處理廠而除去。然而，汞蒸氣(Hg(0))不溶于 水(H 20)，因此，汞蒸氣(Hg(0))不能通過與水接觸的方式除去。幸運(yùn)的是，在煙氣溫度下，汞 蒸氣(Hg(o))可以與氣態(tài)的氯反應(yīng)生成氯化汞(HgCl 2)，而氯化汞(HgCl2)易溶于水，因此，可 以將生成的氯化汞與水(H2〇)(水汽、蒸汽或液態(tài))接觸而除去。
[0060] 圖1展示了與本發(fā)明相關(guān)的兩個(gè)專利中C02的脫除示意圖，該兩個(gè)專利分別是名稱 為"廢熱回收及污染物治理設(shè)備"的美國專利6，344，177，以及名稱為"將二氧化碳轉(zhuǎn)化成 醇"的美國專利8，084，652。當(dāng)廢氣流的流速為80英尺/分鐘(MPM) (101)或24.384米/分鐘 時(shí)，C02的脫除率為86%(如圖1A所示，圖1A中：1為⑶2的脫除率，2為入口處⑶ 2的濃度，3為出 口處C02的濃度）。然而，由于高壓水滴與廢氣流的作用，當(dāng)廢氣流的流速增加時(shí)，C0 2的脫除 率將發(fā)生變化，當(dāng)廢氣流的流速增加至120英尺/分鐘（102)或36.576米/分鐘時(shí)，C02的脫除 率顯著下降至11.1%(如圖1B所示，圖1B中：1為C0 2的脫除率，2為入口處⑶2的濃度，3為出口 處C02的濃度）。這一現(xiàn)象與亨利定律中"當(dāng)一個(gè)流速增加，其他流速保持恒定時(shí)，將會引起 壓差的降低"相符合。
[0061] 圖2顯示的示意圖中，當(dāng)廢氣流（201)以80英尺/分鐘或24.384米/分鐘的流速與 2500psi的高壓水流（202)接觸時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)顯著的壓差（A P)用于溶解⑶2分子。在本發(fā) 明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，壓差是由2500psi的高壓水流（202)與流速為80英尺/分鐘或 24.384米/分鐘的廢氣流(201)對流接觸產(chǎn)生的。然而，當(dāng)廢氣流(204)增加到120英尺/分鐘 或36.57米/分鐘時(shí)，再與2500psi的高壓水流(205)接觸，產(chǎn)生的壓差(206) ( A P)將降低， 從而引起C02分子的溶解或捕捉效率降低。
[0062] 此外，當(dāng)廢氣流(207)以80英尺/分鐘或24.384米/分鐘的流速與2500psi的高壓水 流(208)接觸時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)顯著的壓差（A P)用于溶解C02分子。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施 例中，壓差是由2500psi的高壓水流(208)與流速為80英尺/分鐘或24.384米/分鐘的廢氣流 (207)交叉流接觸產(chǎn)生的。而且，本發(fā)明所述多污染物治理設(shè)備中，冷凝段采用變徑流量噴 咀設(shè)計(jì)，在與廢氣流流經(jīng)變徑流量噴咀時(shí)，產(chǎn)生頻率波/沖擊波（210)，對氣流產(chǎn)生振蕩效 果，進(jìn)而使壓差(209)擁有更長的滯留時(shí)間，來溶解C0 2分子。
[0063]此外，當(dāng)廢氣流(211)的流速增加到120英尺/分鐘或36.57米/分鐘后，在廢氣流與 保持在2500psi的高壓水流(212)接觸的過程中，壓差(213) ( A P)降幅很小，從而獲取較高 的C02分子的溶解或捕捉效率。此外，廢氣流以120英尺/分鐘或36.57米/分鐘的速率與 2500psi的高壓水流(212)接觸時(shí)，廢氣流與高壓水流之間保持著可觀的壓差(213) ( A P)， 用于溶解C02分子。此外，在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，多污染物治理設(shè)備冷凝段采用 變徑流量噴咀設(shè)計(jì)，在與廢氣流流經(jīng)變徑流量噴咀時(shí)，產(chǎn)生頻率波/沖擊波(214)，對氣流產(chǎn) 生振蕩效果，進(jìn)而使壓差(213)擁有更長的滯留時(shí)間，來溶解C0 2分子。
[0064] 圖3給出了本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中多污染物治理設(shè)備的流程圖。所述多污染物治 理設(shè)備可以應(yīng)用于化石燃料的鍋爐或熔爐，如圖所示，當(dāng)選擇煤、石油或生物燃料作為化石 燃料時(shí)，可使用廢熱鍋爐和靜電除塵器這類相關(guān)設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)熱回收盤管(302)， 通過熱回收盤管(302)內(nèi)一系列的管子來回收廢氣中的余熱，并將回收的余熱定向輸送到 換熱器(303)，繼而將換熱器(303)中流體的熱量傳輸至助燃空氣(304)來預(yù)熱空氣，以更好 地提高鍋爐的工作效率。該設(shè)備還包括臭氧吸引器(305)及相關(guān)裝置，如臭氧發(fā)生器(307) 和0 2供應(yīng)單元（306)。該設(shè)備還包括第一級高壓噴霧陣列（308)及相應(yīng)的第一級高壓栗 (309)、反滲透系統(tǒng)（318)、第一級水供應(yīng)單元(310)和H 2〇2供應(yīng)單元(311)。所述多污染物治 理設(shè)備還包括第一級冷凝介質(zhì)（312)，如氯化聚氯乙烯(CPVC)填料，該冷凝介質(zhì)與排水管 相連接，將所有冷凝的廢水引流到污水處理中心(313)。該設(shè)備還包括第二級高壓噴霧陣列 (315)，其包括第二級高壓栗(316)、反滲透系統(tǒng)和第二級供水單元(317)。此外，該設(shè)備還包 括第二級冷凝介質(zhì)（319)，如氯化聚氯乙烯(CPVC)填料，該冷凝介質(zhì)與排水管相連接，將所 有冷凝的廢水也引流到污水處理中心（313)，用于對包含C0 2在內(nèi)的所有酸液進(jìn)行收集處 理。污水處理中心（313)中的C02輸送到⑶:^處理中心（314)進(jìn)行壓縮存儲。此外，該設(shè)備還包 括風(fēng)機(jī)(320)，將潔凈后的煙氣經(jīng)廠區(qū)排氣煙肉排放。此外，該設(shè)備還包括反滲透系統(tǒng)，將經(jīng) 過反滲透系統(tǒng)處理的潔凈水輸送到供水單元(310)和(317)。
[0065] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明的實(shí)施方式并不僅限于圖3所示的裝置構(gòu)造。圖 3中直接或間接展示的各組件，從系統(tǒng)中的某一單元(如:上游單元)獲得物料，并將物料(同 樣的物料或者在某種程度上改進(jìn)后的物料)輸送到系統(tǒng)中的另一單元中（如:下游單元）。在 任何情況下，可以通過一系列的管道、栗或類似的配件從上游單元中接收物料。此外，盡管 圖3所示的實(shí)施例展現(xiàn)了各階段，或多污染治理設(shè)備的特定順序，但是各階段的順序或數(shù)量 并不僅限于圖3所示的特定安排。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，在不脫離本公開范圍的情況 下，改變?nèi)魏坞A段數(shù)量和順序排列都是允許的。例如:在該設(shè)備中用任何數(shù)量的省煤器、噴 霧裝置或噴霧陣列、冷凝介質(zhì)或冷凝裝置、除霧器和風(fēng)機(jī)都不偏離本公開范圍。
[0066] 本發(fā)明通過【具體實(shí)施方式】展示了以煤或石油作主要燃料的多污染物治理方法。結(jié) 合圖4可看出，步驟(401)，廢氣進(jìn)入省煤器進(jìn)行熱量提取(BTU)，將提取的熱量再利用以達(dá) 到節(jié)約能量的目的。步驟(402)，廢氣中的N0在與0 3 (臭氧）接觸的過程中轉(zhuǎn)化為N02。步驟 (403)，使廢氣與水霧和雙氧水充分接觸生成酸液混合物。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可知，在 一個(gè)典型的化石燃料燃燒過程中，產(chǎn)生的廢氣中包括但不僅限于N0、N0 2、S02、Hg( II)、HC1、 C02和顆粒物中的一種或多種。相應(yīng)地，步驟（403)形成的酸液混合物中可能包括HN03、 H2S〇4、Hg、HgCl2和廢水中的一種或多種。酸液混合物中可能還包括其他化學(xué)品和材料(重金 屬、煙塵）。步驟(404)，通過與冷凝介質(zhì)，如，CPVC填料段，接觸的方式，從廢氣中提取形成的 酸液混合物。步驟(405)，廢氣中殘余的組分，如，NO、N0 2、S02、Hg、Hg(II)、HC1、C02和顆粒物， 通過再次與水霧接觸形成圓0 3、賊〇4、出0)3、取(：12和廢水的酸液混合物。步驟(406)，通過再 次與冷凝介質(zhì)如CPVC填料段進(jìn)行接觸，從廢氣中提取形成的酸液混合物。步驟(407)，可以 通過將干凈的廢氣與除霧器接觸除去多余的水分形成干凈的廢氣流。
[0067] 在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，可以通過在溶液中加入冷凍胺來對C02進(jìn)行捕集，而 不發(fā)生C02逃逸。
[0068] 將⑶2的溫度控制在10 °C左右，能夠確保胺和⑶2結(jié)合形成化學(xué)結(jié)構(gòu)。此外，在具體 實(shí)施方式中，胺吸收C02成為醇的起始基，如C00H或R0H，而所生成醇的種類則取決于胺的種 類。如果溫度高于120°C，胺和C0 2將會分離，因此，即使可能有高溫廢氣的存在，冷水也有利 于使胺和C02保持在合適的溫度。此外，如下面實(shí)施方式中更詳細(xì)的描述，在天然氣燃燒應(yīng) 用中，胺溶液可用于吸收C0 2，還可以向溶液中加入氯化鋁鋰，而不必將溶液進(jìn)行蒸餾。詳細(xì) 描述見美國專利號8,084,652，本專利雖僅提供其名稱，卻視同全文引用，納入此專利中。
[0069] 如圖5所示，本發(fā)明通過【具體實(shí)施方式】展示了以天然氣作為化石燃料的多污染物 治理方法的流程圖。步驟(501 )，在天然氣燃燒過程產(chǎn)生的包含NO、N02、C02和顆粒物的廢氣 進(jìn)入省煤器進(jìn)行熱量提取（BTU)，并將提取的熱量再利用以達(dá)到節(jié)約能量的目的。步驟 (502)，將廢氣與0 3接觸，使廢氣中的N0轉(zhuǎn)化為N02。步驟(503)，廢氣與水霧接觸生成包含 HN03、H2C03和廢水的酸液混合物。該酸液混合物中可能還包括其它化學(xué)品和材料。通過將廢 氣與冷凝介質(zhì)（504)，如CPVC填料段進(jìn)行接觸，從廢氣中提取形成的酸液混合物。步驟 (505)，廢氣中的殘余組分，如N0 2、C02和顆粒物與水霧接觸形成包含HN03、H2C0 3和廢水的酸 液混合物。步驟(506)，通過與冷凝介質(zhì)（如CPVC填料段)進(jìn)行再次接觸，從廢氣中提取酸液 混合物。步驟(507)，可以通過將干凈的廢氣與除霧器接觸除去多余的水分形成干凈的廢氣 流。
[0070] 如圖6所示，本發(fā)明通過【具體實(shí)施方式】所展示的設(shè)備，在燃燒過程中生成含有N0、 N〇2、S02、HC1、Hg、Hg( n )、C02和顆粒物的廢氣。鍋爐(600)是一個(gè)能夠產(chǎn)出每小時(shí)以百萬計(jì) 的能量(BTUs)用于發(fā)電的火管鍋爐或水管鍋爐。鍋爐(600)可以采用常規(guī)設(shè)計(jì)，包括燃燒器 (601)，用于接收并控制預(yù)熱燃燒空氣(602)和燃料(603)(如，煤)加入量，和一個(gè)液位控 制器(604)，以保證鍋爐給水水平。鍋爐廢氣直接通過一系列的煙道導(dǎo)管(605)進(jìn)入廢熱鍋 爐(606 )，用于將廢氣的高溫?zé)崃砍ァ?br>[0071] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式并不局限于圖6所示的 配置。一個(gè)典型的廢熱鍋爐(606)和/或余熱發(fā)生器(熱回收蒸汽發(fā)生器)組安裝在化石燃料 鍋爐的廢氣出口，廢氣出口處的熱廢氣通過廢熱鍋爐(606)和/或余熱發(fā)生器組內(nèi)的許多組 件，這些組件可以是蒸發(fā)器、省煤器、過熱器和再熱器的組合。蒸發(fā)器、省煤器、過熱器和再 熱器的數(shù)量是由驅(qū)動汽輪機(jī)所需的壓力級別決定的。廢熱鍋爐(606)和/或余熱發(fā)生器基于 廢氣流的方向可以分為垂直或水平兩種類型。對于水平類型，廢氣水平流過垂直管道，和/ 或垂直流過水平管道。廢熱鍋爐(606)和/或余熱發(fā)生器有單壓力應(yīng)用或多壓力應(yīng)用，而單 壓廢熱鍋爐(606)具有單氣包，且蒸汽是在單一的壓力等級下產(chǎn)生的，多壓廢熱鍋爐(606) 可用于兩個(gè)或三個(gè)壓力等級。
[0072] 蒸發(fā)器部分的類型是非常重要的，通常是針對廢熱鍋爐(606)單元的整體結(jié)構(gòu)定 義的。盡管余熱發(fā)生器的類型和結(jié)構(gòu)有很多種，本文將僅對以下五個(gè)一般類型的蒸發(fā)器進(jìn) 行描述。
[0073] l)D_Frame 蒸發(fā)器布局： D-Frame蒸發(fā)器對于需要從小型燃?xì)廨啓C(jī)和柴油發(fā)動機(jī)中回收熱量的廢熱鍋爐機(jī)組非 常適合。D-Frame蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)非常緊湊，并且能在完全組裝好后進(jìn)行運(yùn)輸。然而，對于氣流 量大的單元，彎管的排列方式會導(dǎo)致模塊超過運(yùn)輸載重限制，從而使其應(yīng)用受到了一定程 度的限制。
[0074] 2)0_Frame 蒸發(fā)器布局： 0-Frame蒸發(fā)器可能比其它任何一種配置的蒸發(fā)器的使用時(shí)間都長，其具有作為蒸汽 分離包的上封頭的優(yōu)點(diǎn)?；蛘?，上封頭通過立管與蒸汽包連接，可以允許一個(gè)以上的〇-Frame蒸發(fā)器連接到相同的蒸汽包，使氣量大的模塊可被運(yùn)輸。
[0075] 3) A-Frame 蒸發(fā)器布局： 這種A-Frame蒸發(fā)器是0-Frame蒸發(fā)器的一個(gè)簡單變形。因其能處理大量的灰而受歡 迎，在較低的蒸汽包之間的中心區(qū)域可以配置用于收集和清除固體顆粒物的料斗。
[0076] 4)I_Frame 蒸發(fā)器布局： 在過去的20年中，這種I-Frame蒸發(fā)器是所有蒸發(fā)器設(shè)計(jì)中最受歡迎的。此類蒸發(fā)器可 以作為模塊安裝在多軸向模塊或多側(cè)向模塊內(nèi)，可以將其被設(shè)計(jì)為能夠接受任何氣流的配 置。這種設(shè)計(jì)有多種變形，每個(gè)管匯可能包括一、二或三行管。通常，這種蒸發(fā)器在制造、裝 運(yùn)和現(xiàn)場建造時(shí)更經(jīng)濟(jì)。這些管束可以組裝成模塊或者以零散的形式運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行安裝。 [0077] 5)水平管式蒸發(fā)器布局： 采用水平管式蒸發(fā)器，不僅可以從燃?xì)廨啓C(jī)排氣中回收余熱，也可以從煉油廠和石油 化工爐的煙氣中回收余熱。由于運(yùn)輸限制，因此，該蒸發(fā)器具有與0-Frame蒸發(fā)器類似的尺 寸限制。通常，這種蒸發(fā)器比其它配置蒸發(fā)器的制造成本低，但如果這種蒸發(fā)器是一個(gè)與大 管道，如:一些C0鍋爐，或很長管道的自然循環(huán)設(shè)計(jì)，需要特別考慮，以確保所有的管子都能 滿足系統(tǒng)的排水需求。
[0078]廢熱鍋爐的過熱器部分是用于干燥蒸汽包中分離飽和蒸汽。在一些單元中，可能 只需要預(yù)熱到略高于泡點(diǎn)溫度，而在其他單元中，可能需要額外存儲能量，而被過熱到一個(gè) 較高的溫度。過熱器部分通常位于蒸發(fā)器前面的較熱氣流中。過熱器的設(shè)計(jì)通常會隨所使 用蒸發(fā)器的類型而定，過熱器的三種基本設(shè)計(jì)類型分別是水平管、垂直管和I-Frame。如果 出口處的氣流垂直向上，水平管過熱器的設(shè)計(jì)通常用于D-Frame蒸發(fā)器。水平管過熱器的設(shè) 計(jì)預(yù)計(jì)也將用于水平蒸發(fā)器中。垂直管過熱器的設(shè)計(jì)一般用于A-Frame或0-Frame蒸發(fā)器 中，但是，如果廢氣的出口采用水平設(shè)計(jì)，也可以用在D-Frame蒸發(fā)器中。I-Frame過熱器將 用于I-Frame蒸發(fā)器中，但也可以用在其它類型的蒸發(fā)器中。廢熱鍋爐(606)產(chǎn)生的高溫、高 壓蒸汽驅(qū)動蒸汽渦輪機(jī)（607)，進(jìn)而通過發(fā)電機(jī)（608)發(fā)電，從而減少電廠的消耗，為整個(gè) 工廠節(jié)約能源。
[0079]廢熱鍋爐(606)中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)入靜電除塵器(609)后，廢氣中的浮塵和其它大顆 粒物被除去，靜電除塵器(609)將會對廢氣中的顆粒物進(jìn)行充電，形成帶電粒子。帶電粒子 被吸引并沉積在金屬板或其它收集裝置上。處理過的空氣從靜電除塵器中流出，通過煙道 排至大氣中。當(dāng)收集裝置中累積了足夠多的顆粒物時(shí)，可以通過機(jī)械敲擊的方式來抖落收 集器上的顆粒物。這些干的或濕的顆粒物落入該收集裝置底部的料斗中進(jìn)行處理或回收。 靜電除塵器(609)中通常會與用于脫除氮氧化物的脫硝單元和用于除去二氧化硫的洗滌器 或其他設(shè)備搭配使用。
[0080]靜電除塵器(609)最基本的設(shè)計(jì)是由垂直細(xì)導(dǎo)線和大平面垂直金屬板組成的。根 據(jù)應(yīng)用目的的不同，金屬板的之間的間隔可以從小于0.5英寸（1.3厘米)到7英寸(約17.8厘 米）。廢氣流水平流過導(dǎo)線與層疊式金屬板之間，在導(dǎo)線與金屬板之間施加幾千伏的負(fù)電 荷，來達(dá)到除去氣流中雜質(zhì)的目的。
[0081] 板式沉降器經(jīng)常作為空氣凈化器或爐內(nèi)過濾器的永久替代品而公開銷售。不像其 它空氣凈化技術(shù)，板式沉降器通常不會成為有害細(xì)菌滋生的溫床。然而，板式沉降器的板很 難清潔，并且能產(chǎn)生臭氧和氮氧化物。一些沉降過濾器通常會帶著特殊的浸泡清潔器一起 進(jìn)行銷售，可將整個(gè)組板拆下浸泡幾小時(shí)后，以松動板上的顆粒物。
[0082] 在許多工廠，在制造過程中產(chǎn)生的顆粒物作為灰塵釋放到熱廢氣中。如果這些含 塵熱廢氣釋放到大氣中，這些灰塵顆粒物會降低能見度，加劇氣候變化，并致使人類產(chǎn)生如 肺損傷和支氣管炎這類嚴(yán)重的健康問題。直徑小于2.5微米(0.0001英寸）的小顆粒物被吸 到肺部后能引起炎癥反應(yīng)，因此是特別危險(xiǎn)的。
[0083]在煙道氣的清理過程中，靜電除塵器是重要的工具，可以非常有效地降低直徑約1 微米(0.00004英寸）的顆粒物污染，一些靜電除塵器甚至可以除去直徑0.01微米的顆粒物。 此外，靜電除塵器可以處理在不同溫度和流速下大量氣體中的固體顆粒物或液滴。
[0084] 依據(jù)于各種灰塵和水滴的特性和氣流速度而設(shè)計(jì)的靜電除塵器(609)具有不同的 尺寸和類型。某些類型的靜電除塵器是為了能在特定溫度和濕度的氣流中正常工作而設(shè)計(jì) 的。為了除去煙塵中的雜質(zhì)，干式靜電除塵器在氣流露點(diǎn)以上的溫度工作。與此相反，濕式 靜電除塵器在相對濕度100%的飽和氣流中工作。濕式靜電除塵器通常是用來除去工業(yè)煙氣 中的油、樹脂、瀝青和硫酸霧等這類液滴。濕式靜電除塵器主要用于濕度很充足、含有可燃 性顆粒物或粘性顆粒物的氣體中。
[0085] 特大型的發(fā)電廠中，可能在每個(gè)單元中設(shè)有多個(gè)靜電除塵器，而一般工廠中可能 僅需要一個(gè)比家用吸塵器略大的靜電除塵器。一些除塵器能從煙氣中收集99.9%甚至更多 的粉塵(可能含砷、酸和其他化學(xué)物質(zhì)），這主要取決于氣體的溫度和流速、顆粒物的大小與 化學(xué)組成、靜電除塵器的設(shè)計(jì)及所應(yīng)用的電壓。靜電除塵器內(nèi)部，兩電極之間，可產(chǎn)生一個(gè) 單向靜電場，該電場可將通過其中的廢氣流中的灰塵掃除。沉積在靜電除塵器腔室外表面 的灰塵或浮塵可以通過周期性振動的方式除去。
[0086] 廢氣依次通過靜電除塵器(609)和臭氧吸引器(610)。02供應(yīng)單元(611)與臭氧發(fā) 生器（612)相連，臭氧發(fā)生器（612)中產(chǎn)生的臭氧輸送至臭氧控制面板內(nèi)的臭氧控制閥 (614)對臭氧的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后將臭氧輸送至流量計(jì)(613)中，并通過流量計(jì)(613)對將 進(jìn)入臭氧吸引器(610)中臭氧的線性體積流速進(jìn)行測定。
[0087]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】可知，臭氧吸引器(610)是一個(gè)煙氣流通過的變徑流 量噴咀裝置，在其中被注入物質(zhì)的動能在絕熱情況下增加。更具體地說，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施例可知，在臭氧吸引器(610)輸入端形成一個(gè)收縮型噴嘴結(jié)構(gòu)，從而降低了排氣煙道的流 通面積，在幾英尺后，臭氧吸引器(610)輸出端形成一個(gè)發(fā)散型噴嘴結(jié)構(gòu)，將增加排氣煙道 的流通面積。動能的增加引起壓力的降低，它是通過流速的變化實(shí)現(xiàn)的。臭氧吸引器(610) 是一個(gè)將作為氧化劑的臭氧通過噴嘴引入到廢氣中的裝置，用于將廢氣中的一氧化氮(N0) 氧化為二氧化氮(N〇2)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，按照1 : 1的體積比，將臭氧引入到廢氣中。 由此，將臭氧引入到廢氣中，將會發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)： N0 + 〇3^ N〇2 + 〇2 與臭氧混合后的廢氣可以帶壓流體的形式通過省煤器(熱轉(zhuǎn)換傳遞設(shè)備）（615)，該設(shè) 備由鋼管構(gòu)成，鋼管內(nèi)給水以高于蒸汽渦輪機(jī)(607)的壓力和鍋爐單元輸出蒸汽量相對應(yīng) 的速率供應(yīng)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，任何類型或分類的省煤器的應(yīng)用都沒有超出本公開 的范圍。通常，省煤器可以根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。例如，根據(jù)省煤器的幾何布置形 式可以分為水平或垂直型。根據(jù)廢氣流與省煤器管道的相對方向，省煤器可以劃分成縱向 或橫向流動。根據(jù)排氣和水流的流動方向，省煤器還可以分為順流或逆流。根據(jù)熱性能（給 水被加熱的程度），省煤器還能進(jìn)一步分為沸騰式或非沸騰式。省煤器分類的其它例子還包 括回管或連續(xù)管(取決于設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié))和基管或翅片式(根據(jù)受熱面的類型）。省煤器內(nèi)還可 以采用交錯或線管布置。省煤器內(nèi)管子的排列情況影響許多因素，包括但不限于管束內(nèi)的 排氣、通風(fēng)損耗、傳熱特性及清洗的容易度。
[0088] 再回到圖6中，通過省煤器(615)，并借助流經(jīng)一些列管件和閥門的如水這類的傳 熱流體，將廢氣中的熱傳遞到預(yù)熱燃燒空氣階段(602)。通過管道、配件和栗將液體的熱量 消耗后，被轉(zhuǎn)移到預(yù)熱燃燒空氣階段(602)中的燃燒空氣中的熱又返回到省煤器(615)。在 這種情況下，省煤器中的水被蒸發(fā)掉，此時(shí)，可以通過控制閥(618)向省煤器中補(bǔ)充自來水。
[0089] 此外，鍋爐（600)中的水變成蒸汽消耗后可以通過給水栗（617)從(D/A)脫泡桶 (616)中抽取水向鍋爐(600)中補(bǔ)充，通常稱為"鍋爐補(bǔ)給"或"鍋爐給水"。來自于(D/A)脫泡 桶(616)中的鍋爐給水通過給水栗(617)來向鍋爐中供水，并通過鍋爐給水閥（620)對給水 量進(jìn)行調(diào)控。在具體實(shí)施中，鍋爐給水閥（620)可以通過液位控制器(605)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使鍋爐 內(nèi)的水始終保持在預(yù)定量。此外，廢熱鍋爐(606)中變成水蒸汽而消失的水可以通過自來水 進(jìn)行補(bǔ)充，并通過控制閥(619)對廢熱鍋爐(606)中的補(bǔ)水量進(jìn)行控制。
[0090] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】可知，存在于省煤器(615)中的廢氣通過一系列煙道 輸送到多污染物治理設(shè)備中。
[0091] 如圖7所示實(shí)施例描述了一個(gè)用于接收廢氣的接收系統(tǒng)。具體而言，圖7所示的接 收系統(tǒng)僅代表本發(fā)明多污染物治理設(shè)備【具體實(shí)施方式】中的一樣本。如上述圖6所示實(shí)施例 中來自于省煤器(615)中的廢氣直接輸送到多污染物治理設(shè)備單元(700)。多污染物治理設(shè) 備單元(700)包括第一級高壓噴霧陣列(701)、第一級冷凝介質(zhì)(CPVC填料）(702)、第二級高 壓噴霧陣列（703)、第二級冷凝介質(zhì)(CPVC填料）（704)、除霧器(705)、風(fēng)機(jī)(706)及排氣煙囪 (707)。
[0092]進(jìn)入多污染治理設(shè)備單元(700)的廢氣與第一級高壓噴霧陣列（701)接觸，廢氣遇 到高壓溶液細(xì)水霧發(fā)生水解反應(yīng)。此處所述的水解反應(yīng)是一個(gè)化合物(或組合物)與水之間 的化學(xué)反應(yīng)，能夠產(chǎn)生一種或多種新的化合物(或組合物）。第一級高壓噴霧陣列(701)中每 個(gè)高壓噴頭的配置都是為了釋放高壓液體水霧。高壓水霧由小液滴(直徑約10微米)組成， 而小液滴具有較大的比表面積。例如圖7所示的多污染物治理設(shè)備單元(700)中的高壓噴霧 陣列是由一系列連接到管道及配件上的高壓噴頭構(gòu)成的。因此，高壓噴霧陣列形成的噴霧 模式對廢氣流進(jìn)行噴灑，以確保廢氣中的各種污染物與水霧進(jìn)行接觸。小液滴和極大比表 面積的霧狀液滴的組合有利于廢氣中各種污染物與高壓霧化溶液反應(yīng)。此外，高壓溶液液 滴被引導(dǎo)與廢氣流以交叉流形式接觸時(shí)，可使廢氣流與高壓水霧之間保持一個(gè)顯著的壓 差，以保證各種污染物均有較高的脫除效率。
[0093]在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，第一級高壓噴霧陣列（701)中用于產(chǎn)生水霧的溶液 來自于用于收集和貯存反滲透水的儲罐(711)。高壓噴霧栗(715)從反滲透儲罐(711)中抽 取反滲透水，并將抽取的反滲透水輸送至第一級高壓噴霧陣列（701)，同時(shí)，H2〇2儲罐(712) 中的雙氧水溶液通過H 2〇2化學(xué)計(jì)量栗(714)輸送至高壓噴霧栗(715)。向高壓噴霧栗(715)中 引入與水混合的H 2〇2的量通過控制閥（710)進(jìn)行調(diào)控。從高壓噴霧栗(715)輸出的混合溶液 通過控制閥（716)來對混合溶液的流量進(jìn)行調(diào)控，以對廢氣流施加適量的混合溶液。混合溶 液被輸送到高壓噴頭中，高壓噴頭通過一系列管道及配件的連接構(gòu)成第一級高壓噴霧陣列 (701)?；旌先芤和ㄟ^高壓噴頭進(jìn)行噴射，其噴射壓力約為1500psi至3000psi，以實(shí)現(xiàn)廢氣 中各成分最大程度的水解。噴射液滴吸收N0 2、S02、HC1、Hg和Hg( n)之類的污染物，并能溶解 C〇2〇
[0094]例如，向廢氣中引入H202和H20的混合溶液可能發(fā)生如下反應(yīng)： S〇2 + H2〇2^ H2SO4 3N〇2 + H2O - 2HN〇3 + NO HC1 + H2O - H30+1 + Cl-1 Hg(n) + 2C1-1- Hg2Cl2 在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，通過第一級高壓噴霧陣列（701)的廢氣與第一級冷凝介 質(zhì)（702)(如CPVC填料段）接觸。飽和廢氣在第一級冷凝介質(zhì)（702)表面形成一個(gè)濕潤膜， 賊〇4、顯03、（出0 +1)((：1'和取2(：12在重力的作用下被濕潤膜捕獲形成包含上述各類型酸液 的濃酸，并輸送至排水管及配件（723)，排水管和及配件(723)引導(dǎo)濃酸進(jìn)入廢水槽(724)， 然后，這些濃酸隨后被分入中和操作工序。
[0095]此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，第一級冷凝介質(zhì)（702)的設(shè)計(jì)為一個(gè)變徑流量噴 咀，第一級冷凝介質(zhì)(702)段的入口是一個(gè)收縮型噴嘴結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)能夠減少多污染物治 理設(shè)備單元內(nèi)的流通面積，出口是一個(gè)發(fā)散型噴嘴結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)使得第一級高壓噴 霧陣列(701)段內(nèi)產(chǎn)生快速移動地沖擊波和/或高頻率波，同時(shí)保持高壓水霧溶液和廢氣流 之間的較大壓差。為了溶解C0 2,需要在高壓噴霧和廢氣流之間形成相當(dāng)大的壓差?？梢杂^ 察到當(dāng)高壓噴霧與廢氣之間以對流形式接觸時(shí)，在一般應(yīng)用情況下，當(dāng)廢氣的排氣量較低， 如80fpm (英尺/分鐘）至120fpm(英尺/分鐘）時(shí)能夠除去廢氣中的⑶2。然而，當(dāng)廢氣的排 放量增加時(shí)，廢氣中C02的去除效率將會降低。此外，在本發(fā)明的具體實(shí)施中，即使廢氣排放 量很高時(shí)，多污染物治理設(shè)備單元也可以保持較高的C0 2去除率，如能夠在150fpm(英尺/分 鐘)至1200f pm(英尺/分鐘）的排放量間保持較高的C02去除效率。
[0096]本發(fā)明所使用的"冷凝介質(zhì)"包括任何能增強(qiáng)去除廢氣流中所夾帶液滴的填料裝 置。例如，CPVC填料具有高孔隙比、壓降小、傳質(zhì)單元高度低、溢流點(diǎn)高、氣液接觸均勻、比 重小、傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)。一些旨在聚集細(xì)霧使之成為足夠重，可從廢氣中分離的液滴的結(jié) 構(gòu)可被采用。用于多污染物治理設(shè)備單元的CPVC填料可以起到減少分離給定尺寸液滴所需 的停留時(shí)間的作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所公開的各種類型的填料，如可由直 徑在0.1-0.3mm范圍內(nèi)的互鎖非對稱金屬或塑料編織而成。這種類型的填料對液滴和低壓 下的液滴具有較高的去除效率。進(jìn)一步，本發(fā)明的實(shí)施例可以適用本領(lǐng)域已知的或待開發(fā) 的任何填料。
[0097]圖7所示的實(shí)施方式中有廢水處理中和槽(726)，其中包含的廢水酸貯槽(724)通 過污水栗（725)來對廢水處理中和槽(726)中的pH值進(jìn)行調(diào)控，廢水處理中和槽(726)中的 酸與石灰石這類的堿性化學(xué)品混合，以達(dá)到中和混酸的目的，使其處理起來更安全。當(dāng)混酸 進(jìn)入控制pH值的廢水處理中和槽(726 )，pH值自動控制傳感器(727)將信號發(fā)送到化學(xué)品儲 罐(730)，進(jìn)而通過化學(xué)栗（729)控制向中和廢水處理罐(726)中輸送的化學(xué)品（如石灰石） 量，以達(dá)到石灰石與酸混合發(fā)生中和反應(yīng)?？刂苝H值的廢水處理中和槽(726)中有一個(gè)化學(xué) 攪拌器(728)，用于對控制pH值的廢水處理中和槽(726)中接收的化學(xué)品進(jìn)行混合。本發(fā)明 中來自于控制pH值的廢水處理中和槽(726)中和酸指的是鹽，通過污水栗(731)輸送至廢水 壓濾機(jī)(732)中，將鹽和顆粒物中的水?dāng)D出，僅留下擠壓后的含水固體。從固體中分離出來 的水作為循環(huán)水被重復(fù)使用，這些循環(huán)水通過一系列管道和及配件（733)輸送至循環(huán)栗 (734)，循環(huán)栗(734)將循環(huán)水再引流至循環(huán)水罐(735)中，在這個(gè)過程中循環(huán)水被重新使 用。通過自動化控制閥（757)對進(jìn)入到循環(huán)水罐(735)中循環(huán)水的體積和流量進(jìn)行控制。此 外，在【具體實(shí)施方式】中，循環(huán)水罐(735)中的循環(huán)水通過反滲透栗(736)引流至反滲透系統(tǒng) (708 )，并通過自動控制閥（738)對進(jìn)入反滲透系統(tǒng)(708)中的水流量和流速進(jìn)行調(diào)控。 [0098]經(jīng)過CPVC填料(702)的廢氣進(jìn)入第二級高壓噴霧陣列（703)進(jìn)行接觸。第二級高壓 噴霧陣列（703)可配置成能釋放含有液滴的高壓溶液水霧，其中，水霧中的液滴非常小(直 徑約10微米)且比表面積很大，從而使高壓溶液水霧與廢氣中沒有被第一階段高壓噴霧系 統(tǒng)轉(zhuǎn)化或捕獲的各種污染物進(jìn)行反應(yīng)。高壓噴霧栗(718)從反滲透水儲罐中抽出反滲透水， 并將反滲透水引流至高壓控制閥（719)，對反滲透水的水量和壓力進(jìn)行調(diào)控，并通過一系列 管道和及配件(738)引流至第二級高壓噴霧陣列（703)。
[0099] 在【具體實(shí)施方式】中，廢氣通過第二級高壓噴霧陣列（703)后變成飽和廢氣與第二 級冷凝介質(zhì)(704)(如CPVC填料段)接觸。飽和廢氣在第二級冷凝介質(zhì)(704)表面形成一個(gè)濕 潤膜，祕〇4、圓〇3、（關(guān) +1)((：1力和取2(：12在重力作用下被濕潤膜捕獲形成包含上述酸的混 酸，并輸送至排水管和及接頭配件(723)。
[0100] 此外，在本發(fā)明的具體實(shí)施中，第二級冷凝介質(zhì)（704)的設(shè)計(jì)為一個(gè)變徑流量噴 咀，第二級冷凝介質(zhì)(704)段的入口是一個(gè)收縮型噴嘴結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)能夠降低多污染物治 理設(shè)備單元內(nèi)的流通面積，出口是一個(gè)發(fā)散型噴嘴結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)使得第二級高壓噴 霧陣列(703)段內(nèi)產(chǎn)生快速移動地沖擊波和/或高頻率波，同時(shí)保持高壓水霧溶液和廢氣流 之間的較大壓差。為了溶解C0 2,需要在高壓噴霧和廢氣流之間形成相當(dāng)大的壓差。
[0101] 通過第二級冷凝介質(zhì)（704)的廢氣流進(jìn)入除霧器(705)接觸，除霧器(705)通常安 裝在汽液分離器容器上來提高廢氣流中所夾帶液滴的去除效率。除霧器(705)可以是網(wǎng)格 型分離器，葉片包或其它結(jié)構(gòu)，旨在聚集細(xì)霧成足夠重液滴使得能夠從廢氣流中分離出來。 除霧器(705)能減少分離所需要的給定尺寸液滴停留時(shí)間，從而減少分離器設(shè)備的體積和 相關(guān)費(fèi)用。
[0102] 此外，在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，廢氣通過除霧器（705)后，直接通過風(fēng)機(jī) (706)，風(fēng)機(jī)(706)可補(bǔ)償由多污染物治理設(shè)備單元或煙道中零件引起的任何摩擦損失，使 廢氣流保持選定的流量和流速。廢氣流通過風(fēng)機(jī)(706 )，隨后被引入排氣煙肉（707 )，然后廢 氣通過排氣煙囪（707)直接排放到大氣中。
[0103] 由圖7可以看出，設(shè)備中還有第三個(gè)高壓噴霧栗(721)作為備用，以防其它高壓噴 霧栗發(fā)生故障，同時(shí)，該栗也可與其余高壓噴霧栗按順序交替時(shí)間運(yùn)行，以使三臺栗的磨損 程度相同。當(dāng)使用高壓噴霧栗(721)時(shí)，高壓噴霧栗(721)將高壓液體輸送至控制閥（722)并 將高壓液體引流至高壓噴霧陣列。
[0104]此外，在實(shí)施例中，反滲透系統(tǒng)(745)是一種利用半透膜將飲用水中較大顆粒物去 除的水凈化技術(shù)。在反滲透系統(tǒng)中，所施加的壓力是用于克服滲透壓，滲透壓是一種依數(shù)性 質(zhì)，依數(shù)性由熱力學(xué)參數(shù)化學(xué)勢能決定。從反滲透系統(tǒng)輸出的過濾、水輸送至控制閥（710) 并對過濾水的流量和壓力進(jìn)行調(diào)控，然后再輸送至反滲透水儲罐（711)。當(dāng)反滲透系統(tǒng) (745)需要水時(shí)，可以通過自來水控制閥（709)對水量進(jìn)行調(diào)制以滿足反滲透系統(tǒng)（745)的 需求。
[0105]此外，來自于第二級高壓噴霧陣列（703)、第二級冷凝介質(zhì)（704)和除霧器(705)中 的冷凝液通過一系列管道和及配件(738)引流至C02攪拌罐(739)。
[0106] 此外，有些細(xì)節(jié)并沒有在圖或?qū)嵤┓绞街畜w現(xiàn)出來，但并不代表其不存在，如:C02 攪拌罐(739)內(nèi)有一個(gè)用于攪拌水的振動器或攪拌器(雖然未在圖上標(biāo)記出來），通過對其 移動將水中溶解的C02釋放變成蒸汽和/或氣體。C0 2通過一系列管道和及配件(740)輸送至 C02儲罐(741)。0)2儲罐(741)有足夠的存儲空間用于存儲C02,其存儲量為系統(tǒng)20分鐘的C0 2 處理量。
[0107] 在具體實(shí)施中，當(dāng)⑶2作為產(chǎn)品被輸送至其他地點(diǎn)時(shí)，為了運(yùn)輸?shù)陌踩?，需要將? 加壓液化。將C02從C02儲罐(741)輸送至羅茨栗(742)。羅茨型增壓器或羅茨鼓風(fēng)機(jī)是一種正 位移凸輪栗，通過一對與齒輪相似的嚙合凸輪來栗取C0 2。在瓣周圍捕獲的C02從進(jìn)氣側(cè)向排 氣側(cè)移動。從羅茨栗(742)中出來的C02進(jìn)入螺桿壓縮機(jī)(743)，用于增加 C02的壓力。來自于 螺桿壓縮機(jī)(743)中的高壓C02通過氣體干燥器(未在實(shí)施例中標(biāo)出），用于除去純高壓C0 2中 的水分。
[0108] 進(jìn)一步，高壓⑶2進(jìn)入液化器(744 )，在液化器(744)中高壓C02冷卻成液體形式。通 過標(biāo)準(zhǔn)制冷循環(huán)來液化壓縮c〇2氣體。這種特殊c〇 2冷凝液化裝置的應(yīng)用大大降低了 c〇2的排 放量，淘汰了不美觀的塔頂冷凝器，并大大減少c〇2冷凝液化系統(tǒng)的占地面積。
[0109] 此外，在圖8所示實(shí)施例中，多污染物治理設(shè)備單元中各階段的數(shù)量和順序并不限 于這種特定順序。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，任何階段，數(shù)目及任何排列順序的應(yīng)用均不脫 離本公開范圍。例如，使用任何數(shù)量的省煤器、高壓噴霧陣列、冷凝介質(zhì)、除霧器和（弓丨）風(fēng)機(jī) 都不脫離本公開范圍。
[0110] 圖8A-8D展示了本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中多污染物治理設(shè)備單元的各個(gè)視圖，該單 元是由800-804模塊部分構(gòu)建而成的，由此，允許單元根據(jù)廠房的規(guī)格尺寸配置及選型。 [0111]圖8A為模塊化多污染物治理設(shè)備的俯視圖。第一部分(800)用于容設(shè)第一級高壓 噴霧陣列（如，第一級高壓噴霧陣列(801))，其中第二部分(801)用于安裝第一級填料部分， 即第一級冷凝介質(zhì)，（如，填料段(802))。第三部分(802)用于容設(shè)第二級高壓噴霧陣列（如， 第二級高壓噴霧陣列（803))，第四部分（803)容設(shè)第二級填料部分，即第二級冷凝介質(zhì)， (如，填料段(804))。第五部分(804)安裝除霧器(如，除霧器部分(805))。
[0112]圖8B所示的是本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的模塊化多污染物治理設(shè)備的側(cè)視圖。 進(jìn)一步在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，通過側(cè)視圖中的單扇門（805)能夠進(jìn)入多污染物治理設(shè)備 單元的內(nèi)部組件中，例如，用于年度檢查內(nèi)部襯里和所有內(nèi)部組件。
[0113]圖8C展示了該設(shè)備單元的后視圖。在【具體實(shí)施方式】中，外部襯里(806)可以是由蝕 刻的預(yù)鍍鋅鋼板(例如，16 gauge (2.4mm))、環(huán)氧樹脂涂層和成品耐久漆構(gòu)建而成的;面板 之間的內(nèi)部介質(zhì)(808)采用玻璃鋼材質(zhì)，這種材質(zhì)由彈性長絲與熱固性樹脂粘結(jié)制成的，具 有阻燃性能。此外，內(nèi)部介質(zhì)(808)為可防崩壞或斷裂的耐細(xì)菌和真菌的材料。在具體的實(shí) 施例中，需內(nèi)部介質(zhì)（808)使用纖維，經(jīng)具有資質(zhì)實(shí)驗(yàn)室評估，滿足要求纖維性質(zhì)，并符合 如:MVSS-302和UL94HF1的標(biāo)準(zhǔn)；內(nèi)部襯里（809)可以為英科耐爾合金（incornel alloy)結(jié) 構(gòu)，如2gauge(6.4mm)并對其進(jìn)行水密焊接使其能夠耐受高溫和潮濕的酸性環(huán)境。此外，內(nèi) 部襯里(809)可選擇，但并不僅限于由高鎳、高鉻、耐氧化和還原環(huán)境的英科耐爾合金。在某 些情況下，可以選擇能夠耐各種有機(jī)酸、氯化物應(yīng)力腐蝕開裂(C1SCC)和其它化學(xué)還原劑的 哈氏合金來替代。
[0114]結(jié)構(gòu)框架(812)可以選擇，但不僅限于6" X6"X0.187"的強(qiáng)度不銹鋼，框架單元內(nèi) 部的切割邊緣均使用高品質(zhì)的焊接接頭和/或螺栓接頭(807)。在設(shè)備底部有一個(gè)連續(xù)、傾 斜的底板(810)，以便將所有冷凝介質(zhì)中的冷凝酸液滴引流至位于地面最低點(diǎn)的地漏(811) 中。在具體的實(shí)施例中，傾斜底板也可以是由英科耐爾合金構(gòu)建而成，如12gauge (6.4mm)， 并對傾斜底板進(jìn)行水密焊接來抵御高濃度酸液。
[0115]圖8D所示的是本發(fā)明具體實(shí)施例中檢修門的一個(gè)示例。多污染物治理設(shè)備單元的 檢修門（813)大小不一，帶有多個(gè)鉻門鉸鏈(815 )、凸輪型門閂（門鎖存器）(816)和檢查窗口 (814)檢修門（813)安裝在鋼板(未標(biāo)出）上。檢修門（813)上設(shè)有橡膠密封墊片(817)用于 承受異常溫度條件，如，240-350°C。檢查窗口（814)是安裝在通道和密封(819)上的雙層鐵 絲增強(qiáng)玻璃。檢修門的內(nèi)部豎壁(820)由英科耐爾合金構(gòu)建而成的，并采用水密焊接。門之 間的絕緣或介質(zhì)材料(821)是玻璃鋼材質(zhì)，這種材質(zhì)由彈性長絲與熱固性樹脂粘結(jié)制成的， 具有阻燃性能。
[0116] 圖9A-E展示了本發(fā)明具體實(shí)施例中的一個(gè)高壓噴霧陣列(901)，其中，圖9A為噴霧 陣列的側(cè)視圖，圖9B為噴霧陣列的立體圖，圖9C為噴霧陣列安裝詳圖-1，圖9D為噴霧陣列安 裝詳圖-2,圖E為噴霧陣列系統(tǒng)示意圖。例如，高壓噴霧陣列(901)可作為如圖7所述的多污 染物治理設(shè)備中的第一、二、三級高壓噴霧陣列。配置在框架(902)上的高壓噴霧陣列(901) 能夠側(cè)裝許多行和許多高壓噴頭，作為多污染物治理設(shè)備單元的一部分，高壓噴霧陣列的 偵V表面(903)用螺栓固定并密封在該設(shè)備單元上。高壓噴霧陣列框架的每一行都包括多個(gè) 管道、配件及高壓噴頭（904)。有利的是，當(dāng)需要更換高壓噴頭（904)和/或高壓噴霧陣列 (901)時(shí)，可以從多污染物治理設(shè)備單元的側(cè)邊將高壓噴霧陣列框架拖拉出來，無需關(guān)閉設(shè) 備單元。此外，具體的實(shí)施例中，帶有托盤的每個(gè)高壓噴霧陣列可以從設(shè)備單元的頂部或側(cè) 部拖拉出來進(jìn)行更換，無需關(guān)停設(shè)備單元。
[0117] 在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，高壓噴頭的噴嘴(905)可用316L不銹鋼制成的，并具有 能夠擰入不銹鋼管內(nèi)螺紋端(906)的標(biāo)準(zhǔn)的外螺紋端。此外，高壓噴霧陣列框架面板(909) 可很容易地用螺栓固定和密封到多污染物治理設(shè)備上。
[0118] 在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，高壓噴霧陣列的結(jié)構(gòu)可以是垂直和水平的U型管槽 (907)，高壓噴霧陣列的管道和配件可通過U型支架(908)在管槽中固定。此外，還可以在高 壓噴霧陣列框架面板(909)上設(shè)有多個(gè)螺栓孔(910)，用于將高壓噴霧陣列框架密封螺栓固 定到多污染物治理設(shè)備上。
[0119] 此外，在高壓噴霧陣列框架面板的外表面，316L不銹鋼管道及配件(911)固定到高 壓噴霧陣列框架面板(909)上，并與每一行的高壓噴霧陣列連接。在高壓噴霧陣列框架面板 (909)的底部有一個(gè)316L不銹鋼快速接頭(912)，當(dāng)需要將高壓噴霧陣列框架(902)拉出時(shí)， 斷開316L不銹鋼快速接頭(912)連接即可。
[0120]此外，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，可以通過高壓噴霧栗裝置向高壓噴霧陣列(901) 提供高壓液體，然后，高壓噴霧陣列(901)又將高壓液體提供給高壓噴頭(904)。
[0121]此外，在具體實(shí)中，反滲透水可以引流到高壓栗裝置，然后再進(jìn)入霧化過濾裝置 (917)將所有顆粒物(如，管爐渣和灰塵)除去，再將過濾后的反滲透水輸送至高壓噴霧栗裝 置（916)待反滲透水增壓到所需的壓力后，將增壓后的反滲透水引流至高壓噴霧陣列 (901)。此外，高壓反滲透水可以通過水流量計(jì)(914)來記錄水流的體積和壓力;然后高壓反 滲透水流至控制閥（913)，在控制閥（913)中將水的流量和流速調(diào)至高壓噴霧陣列的要求 值。進(jìn)一步，高壓噴霧栗裝置(916)的每一側(cè)均設(shè)有可視壓力表(915)，用于定期檢查高壓噴 霧栗裝置中的任何故障。
[0122] 圖10展示了本發(fā)明具體實(shí)施例中的廢水中和系統(tǒng)。例如，從多污染物治理設(shè)備單 元冷凝/濃縮得到的酸液引流至廢水管道系統(tǒng)（1000)，這使得酸液廢水自由流動到廢水管 道系統(tǒng)進(jìn)行中和操作。廢水管道系統(tǒng)（1000)和配件是由CPVC和/或316L不銹鋼材料構(gòu)建而 成的，用于防止管道回路中的高濃度酸液對管道進(jìn)行侵蝕和腐蝕。
[0123] 此外，在本發(fā)明具體的實(shí)施例中，廢水管路中的酸液可以通過用于對酸液流量和 流速進(jìn)行調(diào)控的三通自動控制閥（1001)。三通自動控制閥（1001)引導(dǎo)酸液進(jìn)入螺旋反應(yīng) 器-1 (1002)和或進(jìn)入螺旋反應(yīng)器-2 (1004)。
[0124] 此外，在本發(fā)明具體的實(shí)施例中，酸液進(jìn)入螺旋反應(yīng)器-1(1002)和螺旋反應(yīng)器-2 (1004)中，使酸液與石灰石混合。石灰石是通過斗式提升機(jī)（1003)進(jìn)入到螺旋反應(yīng)器-1 (1002)和螺旋反應(yīng)器-2 (1004)中的。
[0125] 在本發(fā)明具體的實(shí)施例中，可以通過斗式提升機(jī)(1003)將石灰石坑中的石灰石輸 送到螺旋反應(yīng)器-1(1002)和螺旋反應(yīng)器-2 (1004)中。此外，螺旋反應(yīng)器-1(1002)和螺旋反 應(yīng)器-2 (1004)是用來處理工業(yè)或商業(yè)活動中產(chǎn)生的副產(chǎn)物-廢水的處理設(shè)備，處理后的工 業(yè)廢水可以重新使用或外放。
[0126] 在本發(fā)明具體的實(shí)施例中，螺旋反應(yīng)器-1 (1002)和螺旋反應(yīng)器-2 (1004)中的廢 水進(jìn)入化學(xué)攪拌罐（1005)，通過pH控制和混合器來確?；瘜W(xué)攪拌罐(1005)中所有的酸已被 中和?；瘜W(xué)攪拌罐（1005)中的廢水可以通過化學(xué)栗-1(1006)和化學(xué)栗_2(1007)(備用）引流 至廢水壓濾機(jī)-1 (1011)和廢水壓濾機(jī)_2( 1013)。
[0127] 此外，在本發(fā)明具體的實(shí)施例中，廢水可以通過一套管道和配件進(jìn)入三通自動控 制閥（1009 )，通過對三通自動控制閥（1009)設(shè)定參數(shù)來對處理后的水的流量、壓力和方向 進(jìn)行調(diào)控。處理后的水從三通自動控制閥（1009)流至廢水壓濾機(jī)-1(1011)和廢水壓濾機(jī)-2 (1013 )，再引流至廢水壓濾機(jī)控制閥-1 (1010)和廢水壓濾機(jī)控制閥-2 (1012)。
[0128] 在本發(fā)明的具體的實(shí)施例中，廢水壓濾機(jī)控制閥-1 (1010)和廢水壓濾機(jī)控制閥-2 (1012)，用于控制處理后的水進(jìn)入到廢水壓濾機(jī)-1(1011)和廢水壓濾機(jī)-2(1013)中的體 積和壓力參數(shù)。在廢水壓濾機(jī)-1(1011)和廢水壓濾機(jī)-2(1013)中，通過擠壓處理后的水， 將鹽和顆粒物從水中擠壓出來，從而僅留下擠壓后的含水固體。從固體中分離出來的水作 為循環(huán)水被重新使用，并通過一系列管道和及配件（1014)輸送至循環(huán)水貯水箱（1015)。此 外，來自于循環(huán)水貯水箱（1015)中的水可以通過循環(huán)水栗（1016)和（1017)進(jìn)入到機(jī)械過濾 器-1(1018)和機(jī)械過濾器-2(1019)，并通過機(jī)械過濾器-1(1018)和機(jī)械過濾器-2(1019)除 去水中任何剩余的懸浮物和鹽后形成循環(huán)水，然后將循環(huán)水通過管道和配件（1020)返回至 反滲透系統(tǒng)。
[0129] 圖11展示了具體實(shí)施例中的一個(gè)C02壓縮站，將捕集的C02進(jìn)行壓縮以便于運(yùn)輸。此 外，C0 2可以通過一系列管道及配件（1101)輸送至羅茨栗-1(1102)和羅茨栗-2(1103)。羅茨 栗-1(1102)和羅茨栗-2(1103)沒有內(nèi)部壓縮或排氣/出口閥。
[0130] 當(dāng)吸入腔被打開時(shí)，氣體體積激增返回至吸入腔，然后必須克服出口壓力重新排 放。由于這種作用，特別是在進(jìn)口和出口之間存在高壓差會產(chǎn)生一個(gè)高水平的能量耗散，導(dǎo) 致在低氣流流動時(shí)，羅茨栗有顯著地散熱，僅能輸送出少量的熱量。
[0131] 在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，C02被輸送至螺桿壓縮機(jī)-1(1104)和螺桿壓縮機(jī)-2 (1105) 進(jìn)行壓縮。當(dāng)C02進(jìn)入到螺桿壓縮機(jī)-1(1104)和螺桿壓縮機(jī)-2(1105)時(shí)，經(jīng)由壓縮機(jī) 的進(jìn)氣過濾器低壓端進(jìn)入，達(dá)到需要的壓力時(shí)再進(jìn)入中間冷卻器，然后進(jìn)入壓縮機(jī)的下一 階段，將C0 2冷卻至所需的溫度，最終將具有所需壓力的C02輸送至空氣干燥器-1(1106)和至 空氣干燥器-2(1107)。
[0132] 由于壓縮C02中含有相當(dāng)數(shù)量以蒸汽形式存在的水分，當(dāng)溫度下降時(shí)，蒸汽會凝結(jié) 成液體，這些液體將是導(dǎo)致設(shè)備和系統(tǒng)生銹的主要原因。防止C0 2中蒸汽冷凝的唯一方法是 安裝一個(gè)合適的干燥器，以壓縮C〇2的方式來降低露點(diǎn)溫度。壓縮后的C〇2先經(jīng)空氣干燥器-1 (1106) 和至空氣干燥器-2 (1107)干燥后，再輸送至液化器-1 (1108)和液化器-2 (1109)將壓 縮后的C02液化。
[0133] 本發(fā)明具體實(shí)施例中的液化器-1(1108)和液化器-2(1109)可以使用氮?dú)庾鳛橹?要的工作流體。而液化器的設(shè)計(jì)容量則視散裝液體產(chǎn)品的預(yù)期平均每日需求量及同一空氣 分離裝置中與C0 2-起生成的其他額外液體的消耗需求情況而定。
[0134] 此外，可以將C02液體輸送至一個(gè)灌裝、運(yùn)輸和儲存的地方，準(zhǔn)備裝運(yùn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于二氧化碳捕集的多污染物治理方法，是使水性液體通過高壓噴頭產(chǎn)生高壓 水霧與廢氣接觸，以使廢氣中的CO 2擴(kuò)散到所述水性液體中形成含有CO2的水性溶液，其特征 在于:所述廢氣與高壓水霧以交叉流的形式接觸，且廢氣與高壓水霧噴射方向的角度范圍 為45-135°。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述水性液體以高壓水霧的形式與廢氣接觸 后，經(jīng)冷凝形成含有廢氣中污染物和/或污染物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的水性溶液，并從所述水性溶液中 提取回收污染物和/或污染物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述水性液體是水，或含有與廢氣中污染 物作用的物質(zhì)的水溶液。4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述水性液體中含有H2O2。5. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述廢氣在與水性液體接觸前，先與O3接 觸，將NO轉(zhuǎn)化成NO 2，提取熱量。6. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述高壓噴頭以噴霧陣列的形式存在。7. -種用于二氧化碳捕集的多污染物治理設(shè)備，所述設(shè)備包括至少一個(gè)霧化段及連接 在所述霧化段之后的冷凝段，其特征在于:在所述霧化段內(nèi)至少安裝一級由高壓噴頭組成 的噴霧陣列，所述噴霧陣列中高壓噴頭的噴射方向與霧化段內(nèi)廢氣的流動方向呈45-135°， 所述冷凝段為變徑流量噴咀結(jié)構(gòu)。8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于：所述變徑流量噴咀的入口為收縮型噴嘴結(jié) 構(gòu)，出口為發(fā)散型噴嘴結(jié)構(gòu)。9. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于:冷凝段填充的冷凝介質(zhì)為氯化聚氯乙烯。10. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于:所述廢氣是由化石燃料燃燒而產(chǎn)生的，所述 化石燃料包括煤、石油和生物燃料。11. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于:所述廢氣是由天然氣燃燒而產(chǎn)生的。12. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，在所述霧化段的上游配置有： 廢熱鍋爐，用于接收廢氣并除去廢氣中的熱量； 靜電除塵器，用于接收廢氣并除去廢氣中的顆粒物； 臭氧吸引器，接收來自于鍋爐的含NO廢氣，并使含NO廢氣與O3接觸，將NO轉(zhuǎn)化成NO2，形 成含有NO2和剩余NO的廢氣； 省煤器，用于廢氣余熱回收。13. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于：還包括風(fēng)機(jī)，用于將處理后干凈的廢氣排 出。14. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于:還包括廢水處理系統(tǒng)，用于接收霧化段及冷 凝段中產(chǎn)生的液體。
【文檔編號】B01D50/00GK105879582SQ201610426459
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】韋恩·斯科特·小福特, 郎建峰
【申請人】山西北極熊環(huán)境科技有限公司