專利名稱：一種固定床煙氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用活性炭纖維作為吸附材料、用于脫
除燃煤煙氣或其他有害廢氣中的硫氧化物、氮氧化物以及劇毒物如汞等的固定床煙氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
活性炭纖維作為活性炭中的一種，是活性炭家族中的第三代產(chǎn)品，與粉末活性炭
(Powdered Activated Carbon) (PAC)和顆?；钚蕴?Gra皿larActivated Carbon) (GAC)
相較，在吸附容量、微孔和活性位、吸附催化能力、氣固接觸效率等方面更具優(yōu)勢，在煙氣脫
硫、脫硝甚至包括重金屬以及揮發(fā)性有機污染物的脫除等方面展示了廣闊的應用前景。 活性炭纖維吸附法是利用活性炭纖維的高吸附容量和高催化轉(zhuǎn)化特性將污染物
吸附并催化轉(zhuǎn)化而加以脫除。活性炭纖維較為柔軟，制成的產(chǎn)品一般是活性炭纖維布和活
性炭纖維氈，不易填充成型，機械強度較差。即便完成固定填充，煙氣在填充好的活性炭纖
維之間流動時，對活性炭纖維具有一定的沖刷力，如果填充方式不當，固定不牢靠，則容易
出現(xiàn)活性炭纖維被煙氣氣流沖擊而脫落的現(xiàn)象；尤其當廢氣中含有大量水分或者在活性炭
纖維再生過程中，不可避免會出現(xiàn)活性炭纖維吸附水分而自重大大增加的情況，這種情況
下極易變形、甚至垮塌。在大規(guī)模工業(yè)煙氣凈化領(lǐng)域，除了自身的生產(chǎn)成本過高以外，活性
炭纖維的大規(guī)模裝填固定方法難以解決，這也是限制其廣泛應用的一個重要因素。因此尋
求較優(yōu)的活性炭纖維固定方法，發(fā)展具有良好力學性能、較低壓力損耗的活性炭纖維吸附
裝置對于推動活性炭纖維在廢氣凈化方面的應用具有非常重要的意義。 活性炭纖維的填充與固定，有三個重要因素需要綜合考慮。 首先要考慮其填充效率，即單位填充空間內(nèi)所填充的活性炭纖維的質(zhì)量。填充效 率越高，煙氣與活性炭纖維的接觸也就越充分，催化吸附等反應過程的效果也就越好；同時 設備規(guī)模也相應變小，煙氣凈化裝置占用場地越小，成本也就越低。 其次要考慮其力學性能，即要有一定的機械強度。在吸水后自重增加、氣流沖擊等 條件下，所填充的活性炭纖維能夠長時間保持原有狀態(tài)，沒有變形、破損、脫落、塌陷等狀況發(fā)生。 第三，要考慮煙氣通過所填充的活性炭纖維時的壓力損耗。壓力損耗越小就意味 著可以選擇較低功率的引風機，降低運行成本。影響壓力損耗大小的因素有很多，一般而 言，填充方式合理、填充的活性炭纖維平整均勻，壓力損耗相應較小。另外填充效率和壓力 損耗這兩個因素具有一定的矛盾性，因為填充效率越高，則意味著活性炭纖維越密集，壓力 損耗相應越大；相反若是填充效率越低，則說明活性炭纖維之間的空隙越疏松，可供煙氣流 通的空間越大，壓力損耗也就越小。因而，在填充活性炭纖維的過程中，需要綜合權(quán)衡填充 效率與壓力損耗這兩個因素。 中國專利文獻CN1460033A(
公開日為2003年12月03日)公開了一種以負載催化 劑的活性炭纖維作為催化單元，并向催化單元噴水，進而脫除污染物的裝置及其運行方法。該技術(shù)的活性炭纖維填充單元采用波板和平板活性炭纖維交替疊放的形式，加上送水及支撐裝置，結(jié)構(gòu)較為復雜。平板和波板之間的孔隙難以保持均勻，容易導致氣流分布不均，從而影響脫除效率以及活性炭纖維的利用效率。另外，活性炭纖維在工作過程中吸水后自重成倍增加，這種平板和波板交替疊放再粘結(jié)固定的方式并不十分可靠，容易導致活性炭纖維填充單元內(nèi)的煙氣通道變形、活性炭纖維塌陷甚至脫落，進而使得活性炭纖維填充單元內(nèi)的通道孔隙過小、煙氣氣流分布不均、甚至通道完全堵死，形成活性炭纖維死區(qū)。因此，此種活性炭纖維的固定與填充方式，雖然有著較好的填充效率以及壓力損耗，但力學性能沒有保障。 中國專利文獻CN2429246Y(授權(quán)公告日為2001年05月09日)公開了一種活性炭纖維脫硫裝置，其活性炭纖維的填充與固定是以將活性炭纖維制作若干濾管的形式實現(xiàn)，此種方式雖然能將活性炭纖維牢固、均勻地固定，與煙氣的接觸也非常充分，能有效提高活性炭纖維的利用率和吸附脫附速率，但制作較為麻煩，尤其是在煙氣流量較大的場合，由于每一根濾管都需要單獨的煙氣通道，而活性炭纖維的特性又使得濾管的直徑大小有限，因而濾管數(shù)量會隨著煙氣流量的增大而線性增長，這不僅會使得設備較為龐大而增加制造成本，而且壓力損耗也會隨著濾管數(shù)量的增加而線性增加，因而增加了運行成本。因此，此種活性炭纖維的固定與填充方式，雖然有著較好的力學性能和活性炭纖維的利用效率，但有著較大的壓力損耗，并且較大的壓力損耗并沒有帶來令人滿意的填充效率，其動力主要消耗在煙氣穿透活性炭纖維濾管的過程中。 中國專利文獻CN2425281Y(授權(quán)公告日為2001年03月28日)公開了一種氣體凈化裝置，是由上下布流器、罐體、大小圓柱過濾筒、上下網(wǎng)架組成，其特征在于大小圓柱過濾筒皆由內(nèi)外鋼條鋼網(wǎng)組成的內(nèi)外圓網(wǎng)柱將活性炭纖維過濾布夾在其間，同時又形成兩道同心圓過濾芯，再由上下網(wǎng)架固定并形成分流通道。該吸附裝置的壓力損失很小，在處理流量小、流速低的場合較為有效；對于大型鍋爐廢氣而言，其填充效率過低，僅靠兩道同心圓過濾芯來達到氣體凈化，顯然難以滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的活性炭纖維固定與凈化裝置中存在的問題與
不足之處，提供一種固定床煙氣凈化裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、活性炭纖維的填充效率高、反應器的壓力損耗小以及使用方便的特點。 本實用新型提供的固定床煙氣凈化裝置，其特征在于殼體的頂部設置有廢氣入口 ，其底部設置有排氣口 ，殼體自上而下劃分為導流段、凈化段和集氣段，導流段內(nèi)安裝有帶孔的整流板，整流板上方安裝有導流板；凈化段內(nèi)填充有活性炭纖維填充單元；導流段和凈化段之間布置有均勻分布的霧化噴嘴和進水口； 活性炭纖維填充單元的結(jié)構(gòu)為固定框架的上、下兩端各有兩根相互平行的梳板，兩根梳板上的梳齒和梳口都呈均勻分布，并且間隙大小一致，上、下兩根梳板的各梳口內(nèi)分別插有上、下夾板，上、下夾板之間均固定有片狀的活性炭纖維，相鄰兩片活性炭纖維之間的空隙寬度為0. 5到10毫米。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下突出優(yōu)點 1)本實用新型的凈化裝置可以同時脫除多種污染物如硫氧化物、氮氧化物、汞及揮發(fā)性有機物等。 2)本實用新型的凈化裝置保證了活性炭纖維的填充效率和污染物脫除效率。可以 在一定的反應器空間內(nèi)裝填盡量多的活性炭纖維，獲取最佳的填充效率，保證凈化裝置內(nèi) 廢氣與活性炭纖維的接觸更加充分，有利于污染物的吸附脫除；同時凈化裝置的結(jié)構(gòu)緊湊， 尺寸規(guī)模小，從而減小設備建造和運行成本。 3)本實用新型的凈化裝置具有廣泛的適用性。可用于填充不同類型的活性炭纖維
例如粘膠基活性炭纖維、酚醛基活性炭纖維、聚丙烯腈基活性炭纖維和瀝青基活性炭纖維，
也適用于其它能夠采用本實用新型所提供的裝載填充方法而加以裝載填充的其它吸附催
化材料。能夠應用于煙氣排放規(guī)模不同的場合，特別是大流量規(guī)模的場合。 4)本實用新型在填充有活性炭纖維的凈化裝置內(nèi)供煙氣通過的空隙分布窄小均
勻，不存在無法與煙氣接觸的活性炭纖維死區(qū)，煙氣容易通過反應器內(nèi)的活性炭纖維填充
體，也有效控制了壓力損耗。 5)本實用新型中活性炭纖維豎直固定，各片活性炭纖維均拉緊平直、牢固可靠，能 經(jīng)得住長期的煙氣沖刷而不出現(xiàn)破損、脫落、塌陷等現(xiàn)象，具有較好的力學性能，滿足工程 應用要求。 6)本實用新型中凈化裝置的固定安裝、拆卸和維修以及活性炭纖維的再生和更換 非常方便。

圖1是活性炭纖維填充單元的整體示意圖； 圖2是活性炭纖維夾片示意圖； 圖3是活性炭纖維填充單元的固定框架示意圖； 圖4是活性炭纖維填充單元固定框架上的梳板示意圖； 圖5是活性炭纖維填充單元的局部填充示意圖； 圖6是活性炭纖維填充單元的剖視圖； 圖7是填充活性炭纖維的固定床凈化裝置示意圖； 圖8是多段填充活性炭纖維的固定床凈化裝置示意圖。
具體實施方式現(xiàn)結(jié)合附圖和實例來對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。 如圖1至圖6所示，活性炭纖維填充單元的結(jié)構(gòu)為固定框架7的上下兩端各有兩 根相互平行的梳板3，梳板上有分布均勻的梳齒4，梳板3上的梳齒4以及梳口 5間隙大小 一致、均勻分布、對正平齊。將活性炭纖維1裁剪成規(guī)則的片狀，然后采用夾板2將其上下 兩端夾緊，將每片纖維的上下夾板2插入固定框架7上的梳板3的相鄰梳齒4之間的梳口 5中，形成過盈配合從而將活性炭纖維片兩端夾牢，并上下拉緊，保持平直，使得每片活性炭 纖維都能夠均勻垂直固定，相鄰兩片活性炭纖維之間的空隙寬度為l毫米。按此方法將若 干規(guī)則整齊大小尺寸一致的活性炭纖維牢固地固定在固定框架上，得到活性炭纖維填充單 元。當煙氣流經(jīng)活性炭纖維填充單元時，煙氣中的污染物在通過活性炭纖維片與片之間形 成的均勻狹窄的方形通道6以及填充單元邊緣處的煙氣通道8時被吸附脫除。[0031] 固定框架7的板材要求耐腐蝕、耐260攝氏度的中低溫、具有一定的強度，可以是工程塑料，也可以是不銹鋼。 如圖7所示，填充活性炭纖維的固定床凈化裝置包括殼體10、廢氣入口 11、含有導流板13以及多孔整流板14的導流段12、由活性炭纖維填充單元9構(gòu)成填充體的凈化段15、尾部集氣段16以及排氣口 17。 凈化段可以為長方體狀的空間，將一個或多個活性炭纖維填充單元9累疊構(gòu)成填充體放置其中。待處理的含污染物的廢氣經(jīng)過入口 11進入凈化裝置的導流段12，廢氣經(jīng)過導流段的導流板13以及多孔整流板14后形成均勻的氣流進入凈化段15，經(jīng)過凈化段填充體中活性炭纖維的吸附脫除后形成的潔凈廢氣通過尾部集氣段16以及排氣口 17排出。[0034] 在凈化裝置內(nèi)部的導流段和凈化段之間布置有均勻分布的若干霧化噴嘴18和進水口 19，用來實現(xiàn)噴水調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部的溫度、廢氣增濕以及活性炭纖維水洗脫附再生的目的。導流段、凈化段與集氣段以及相鄰凈化段之間的殼體由法蘭連接20，保證良好的水氣密封性能。 在裝置運行時，煙氣經(jīng)入口 11進入凈化裝置之后，由于煙氣導流板13和多孔整流板14的作用，使得反應器橫截面上煙氣的流動速度和流量分布均勻。均勻分布的煙氣流經(jīng)活性炭纖維填充體中活性炭纖維片與片之間、填充邊緣處的狹長扁平的方形通道8時，煙氣中的污染物成分在具有催化轉(zhuǎn)化特性的活性炭纖維表面被催化、吸附和轉(zhuǎn)化進而被脫除，最終經(jīng)廢氣出口 17排出。 本實用新型裝置包括有至少兩個凈化段，相鄰的凈化段之間安裝有柵格21。如圖8中所示的多段填充活性炭纖維的固定床凈化裝置。凈化裝置內(nèi)包括四個凈化段，有利于安裝、維護以及活性炭纖維的更換等工作。相鄰兩段的殼體之間由法蘭20連接，具有良好的水氣密封性能。每一凈化段內(nèi)部裝載的活性炭填充單元可以是一個或者多個，視凈化裝置的規(guī)模和填充單元的尺寸大小而定。每段之間布置由耐腐蝕的不銹鋼制造的柵格21，用于承載活性炭纖維填充單元并保持廢氣流通，同時便于每段的運行工況檢查與檢修。在每段殼體都開有可供工作人員出入的檢修口 22，檢修口的尺寸高度大于活性炭纖維填充單元的高度而略小于該段殼體的高度；檢修口的寬度大于兩倍活性炭纖維填充單元的寬度。檢修時，檢修人員將活性炭纖維填充單元從檢修口移出若干個便可以進入該段逐個檢查該層填充單元的設備狀況以及與之相鄰的各凈化段的設備工作狀況。 以上所述為本實用新型的典型實施例而已，但本實用新型不應該局限于該實施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實用新型保護的范圍。
權(quán)利要求一種固定床煙氣凈化裝置，其特征在于殼體(10)的頂部設置有廢氣入口(11)，其底部設置有排氣口(17)，殼體(10)自上而下劃分為導流段(12)、凈化段(15)和集氣段(16)，導流段(12)內(nèi)安裝有帶孔的整流板(14)，整流板(14)上方安裝有導流板(13)；凈化段(15)內(nèi)填充有活性炭纖維填充單元(9)；導流段(13)和凈化段(15)之間布置有均勻分布的霧化噴嘴(18)和進水口(19)；活性炭纖維填充單元(9)的結(jié)構(gòu)為固定框架(7)的上、下兩端各有兩根相互平行的梳板(3)，兩根梳板(3)上的梳齒(4)和梳口(5)都呈均勻分布，并且間隙大小一致，上、下兩根梳板(3)的各梳口(5)內(nèi)分別插有上、下夾板(2)，上、下夾板(2)之間均固定有片狀的活性炭纖維(1)，相鄰兩片活性炭纖維之間的空隙寬度為0.5到10毫米。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定床煙氣凈化裝置，其特征在于該裝置包括有至少兩個 凈化段，相鄰的凈化段之間安裝有柵格(21)。
專利摘要本實用新型公開了一種填充活性炭纖維的固定床煙氣凈化裝置，其殼體的頂部設置有廢氣入口，其底部設置有排氣口，殼體內(nèi)腔自上對下劃分為導流段、凈化段和集氣段，導流段內(nèi)安裝有帶孔的整流板，整流板上方安裝有導流板；凈化段內(nèi)填充有活性炭纖維填充單元?；钚蕴坷w維填充單元的固定框架的上、下兩端各有兩根相互平行的梳板，上、下兩根梳板的各梳口內(nèi)分別插有上、下夾板，上、下夾板之間均固定有片狀的活性炭纖維，相鄰兩片活性炭纖維之間的空隙寬度為0.5到10毫米。本實用新型能夠?qū)⒒钚蕴坷w維牢固可靠地長期固定裝載在凈化裝置內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，活性炭纖維的填充效率高，反應器的壓力損耗小，維修、安裝、更換和再生方便等優(yōu)點。
文檔編號B01D53/04GK201454348SQ20092008613
公開日2010年5月12日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者劉子紅, 劉豪, 吳輝, 曾漢才, 邱建榮, 閆志強 申請人:華中科技大學