本發(fā)明涉及一種煙氣凈化裝置，特別是涉及一種鋁電解煙氣中COS凈化裝置。

背景技術(shù)：

在鋁電解過(guò)程，由于不可避免的陽(yáng)極效應(yīng)導(dǎo)致煙氣中含有部分COS。COS是大氣中主要的含硫污染氣體，其在大氣中存在時(shí)間遠(yuǎn)比其他含硫化合物長(zhǎng)。在大氣中部分被氧化成亞硫酸、硫酸等形成酸雨，另一部分COS隨著大氣運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入空氣稀薄的對(duì)流層，破壞臭氧層，是一種危害很大的氣體污染物。而進(jìn)入到大氣中的COS主要來(lái)源于鋁電解煙氣，因此減少鋁電解煙氣中的COS含量對(duì)保護(hù)環(huán)境有重要的意義。目前，對(duì)于鋁電解煙氣的凈化多采用兩段式，即干法凈化和濕法凈化。干法凈化使用粉狀氧化鋁，鋁電解煙氣經(jīng)過(guò)集氣罩收集后與下料點(diǎn)投入的氧化鋁混合，氧化鋁吸附煙氣中的HF氣體，經(jīng)過(guò)袋式除塵器氣固分離后，煙氣送入減法凈化流程。減法凈化一般使用堿性溶液，如Na₂CO₃溶液、NaOH溶液除去煙氣中SO₂氣體。而對(duì)于煙氣中COS氣體，沒(méi)有專門(mén)的凈化工藝。雖然在減法凈化過(guò)程中，一部分COS氣體可被分解吸收，但大部分還是進(jìn)入大氣。因此，發(fā)明一種專門(mén)處理煙氣中COS氣體是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能凈化鋁電解過(guò)程中產(chǎn)生的COS氣體，減少對(duì)環(huán)境的危害的鋁電解煙氣中COS凈化裝置。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的鋁電解煙氣中COS凈化裝置，包括氣體反應(yīng)室，所述的氣體反應(yīng)室上設(shè)有至少一個(gè)噴向所述的氣體反應(yīng)室的內(nèi)腔的混合氣體噴嘴，所述的混合氣體噴嘴的進(jìn)口端連接有煙氣管道和水霧管道，所述的氣體反應(yīng)室連接有凈化煙氣排出管道，所述的氣體反應(yīng)室的底部連接有廢水排出管道，在所述的氣體反應(yīng)室的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有紫外光源。

在所述的氣體反應(yīng)室的內(nèi)腔上方設(shè)有擋板，所述的擋板的中間設(shè)有孔洞，所述的凈化煙氣排出管道設(shè)在所述的擋板的上方，所述的混合氣體噴嘴設(shè)在所述的氣體反應(yīng)室的中間位置處于所述的擋板的下方。

所述的紫外光源設(shè)在所述的擋板的內(nèi)部邊緣，所述的紫外光源的照射方向?yàn)橄路健?/p>

所述的紫外光源的照射部為耐酸和耐高溫球面玻璃。

所述的氣體反應(yīng)室的下部為錐形結(jié)構(gòu)，底部設(shè)有所述的廢水排出管道。

整個(gè)所述的氣體反應(yīng)室的內(nèi)部材料采用耐酸腐蝕材料，采用表面反光良好的鏡面玻璃或者表面光滑的耐硫酸不銹鋼材料。

所述的混合氣體噴嘴為4個(gè)，所述的煙氣管道通過(guò)四個(gè)煙氣支管進(jìn)入所述的氣體反應(yīng)室，所述的水霧管道通過(guò)四個(gè)水霧支管進(jìn)入所述的氣體反應(yīng)室，一支所述的煙氣支管和一支所述的水霧支管共同連接一個(gè)所述的混合氣體噴嘴。

所述的混合氣體噴嘴的噴出氣體方向與所述的氣體反應(yīng)室的內(nèi)壁相切，并且向水平方向下方噴出。

在與所述的氣體反應(yīng)室相連的管道包括煙氣管道、水霧管道、凈化煙氣排出管道、廢水排出管道、混合氣體噴嘴、擋板、紫外光源內(nèi)部全部采用耐腐蝕材料以避免煙氣及其中含酸液滴對(duì)管道腐蝕。

在所述的廢水排出管道上設(shè)有廢酸出口流速閥門(mén)以及安全閥門(mén)。

所述的氣體反應(yīng)室采用鋼結(jié)構(gòu)骨架固定在地面上。

采用上述技術(shù)方案的鋁電解煙氣中COS凈化裝置，安裝在氟化物干法凈化工藝之后、硫化物濕法凈化工藝之前。煙氣進(jìn)入氣體反應(yīng)室時(shí)與水霧混合進(jìn)入氣體反應(yīng)室，在紫外光的照射下發(fā)生轉(zhuǎn)化，生成SO₂以及煙氣中原有的SO₂會(huì)隨著液滴沉降進(jìn)入反應(yīng)器底部，由底部廢酸出口排出，凈化后的煙氣則由頂部煙氣排出管道排出。水霧管道連接水霧發(fā)生器，可以產(chǎn)生水霧，類似于空氣加濕器。

在氣體反應(yīng)室底部的廢水排出管道設(shè)有廢酸出口流速閥門(mén)以及安全閥門(mén)，流速閥可控制廢水流出速度，而安全閥門(mén)的作用在于發(fā)生突發(fā)情況時(shí)，緊急閉合廢水流出管道。水霧的噴入氣體反應(yīng)室的速度可調(diào)節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明能降低煙氣中COS的濃度，減少鋁電解煙氣中COS對(duì)環(huán)境的污染，也可降低后續(xù)凈化煙氣中SO₂的成本。

本發(fā)明通過(guò)將含COS煙氣引入氣體反應(yīng)室，混合水霧及空氣后，煙氣中水含量及O₂提高，促進(jìn)COS分解反應(yīng)發(fā)生。此外紫外光照射的條件下，增大COS分解率。

煙氣中COS分解原理如下：

COS在紫外光照射下能迅速發(fā)生光氧化反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為CO₂和SO₂。SO₂能進(jìn)一步氧化，最終以SO₄^2-形式溶解在液體中，從下部廢酸出口帶出。進(jìn)入下一個(gè)氣體反應(yīng)室的氣體也會(huì)經(jīng)過(guò)相同的流程，發(fā)生相同的反應(yīng)，以保證凈化效果。

反應(yīng)式：

SO₂+O₂+H₂O→H₂SO₄

綜上所述，本發(fā)明是一種能凈化鋁電解過(guò)程中產(chǎn)生的COS氣體，減少對(duì)環(huán)境的危害的鋁電解煙氣中COS凈化裝置。

附圖說(shuō)明

圖1為發(fā)明的裝置的整體示意圖。

圖2為反應(yīng)器內(nèi)部立體示意圖。

圖3為反應(yīng)器內(nèi)部示意圖。

圖4為煙氣管道和水霧管道噴口立體示意圖。

圖5為煙氣管道和水霧管道噴口俯視示意圖。

圖6為擋板示意圖。

圖7為噴口角度示意圖。

圖8為噴口角度俯視示意圖。

圖9是紫外光源示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種鋁電解煙氣中COS凈化裝置，包括氣體反應(yīng)室1，氣體反應(yīng)室1上設(shè)有至少一個(gè)噴向氣體反應(yīng)室1的內(nèi)腔的混合氣體噴嘴7，混合氣體噴嘴7的進(jìn)口端連接有煙氣管道3和水霧管道4，氣體反應(yīng)室1連接有凈化煙氣排出管道5，氣體反應(yīng)室1的底部連接有廢水排出管道6，在氣體反應(yīng)室1的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有紫外光源9。氣體反應(yīng)室1采用鋼結(jié)構(gòu)骨架2固定在地面上。

如圖2和圖3所示，在氣體反應(yīng)室1的內(nèi)腔上方設(shè)有擋板8，擋板8的中間設(shè)有孔洞11保證凈化的煙氣可以通過(guò)，凈化煙氣排出管道5設(shè)在擋板8的上方，混合氣體噴嘴7設(shè)在氣體反應(yīng)室1的中間位置處于擋板8的下方。氣體反應(yīng)室1的下部為錐形結(jié)構(gòu)，底部設(shè)有所述的廢水排出管道6。

如圖2、圖3和圖6所示，紫外光源9設(shè)在擋板8的內(nèi)部邊緣，紫外光源9的照射方向?yàn)橄路健Ｗ贤夤庠?的照射部為耐酸和耐高溫球面玻璃。

整個(gè)氣體反應(yīng)室1的內(nèi)部材料采用耐酸腐蝕材料，采用表面反光良好的鏡面玻璃或者表面光滑的耐硫酸不銹鋼材料。

如圖2、圖3、圖4和圖5所示，混合氣體噴嘴7為4個(gè)，煙氣管道4通過(guò)四個(gè)煙氣支管11進(jìn)入氣體反應(yīng)室1，水霧管道3通過(guò)四個(gè)水霧支管10進(jìn)入氣體反應(yīng)室1，一支煙氣支管11和一支水霧支管10共同連接一個(gè)混合氣體噴嘴7。

如圖7和圖8所示，混合氣體噴嘴7的噴出氣體方向與氣體反應(yīng)室1的內(nèi)壁相切，并且向水平方向下方噴出。

在與氣體反應(yīng)室1相連的管道包括煙氣管道3、水霧管道4、凈化煙氣排出管道5、廢水排出管道6、混合氣體噴嘴7、擋板8、紫外光源9內(nèi)部全部采用耐腐蝕材料以避免煙氣及其中含酸液滴對(duì)管道腐蝕。

在廢水排出管道6上設(shè)有廢酸出口流速閥門(mén)以及安全閥門(mén)。

參見(jiàn)圖1至圖8，未凈化的煙氣通過(guò)煙氣管道3通入氣體反應(yīng)室1，水霧通過(guò)水霧管道4進(jìn)入氣體反應(yīng)室1，未反應(yīng)的煙氣與水霧在進(jìn)入氣體反應(yīng)室1時(shí)共用一個(gè)混合氣體噴嘴7并且混合，在紫外光源9照射下，發(fā)生反應(yīng)。COS反應(yīng)生成的SO₂和氣體中原有SO₂會(huì)溶于水從下方的廢水排出管道6被排出回收，未反應(yīng)和反應(yīng)生成物通過(guò)氣體反應(yīng)室1上部的擋板8的中間的孔洞11，最終通過(guò)凈化煙氣排出管道5排出氣體反應(yīng)室1進(jìn)入下一凈化流程。

水霧管道4噴入氣體反應(yīng)室1的水霧流速控制由鋁電解廠系列控制系統(tǒng)控制，其水霧噴入速度與鋁電解槽系列內(nèi)發(fā)生陽(yáng)極效應(yīng)的電解槽數(shù)有關(guān)。在較多電解槽發(fā)生陽(yáng)極效應(yīng)時(shí)，水霧噴入速度相應(yīng)提高。

根據(jù)煙氣管道的總流量及其中的COS濃度，可以安裝多臺(tái)鋁電解煙氣中COS凈化裝置并聯(lián)，以保證凈化COS效果。

氣體反應(yīng)室1采用鋼結(jié)構(gòu)骨架2固定在地面上，鋼結(jié)構(gòu)骨架2與氣體反應(yīng)室1之間的固定方式可自行設(shè)計(jì)，但應(yīng)保證氣體反應(yīng)室1牢固固定在地面上。在這里提供一種采用鋼管固定的方案可供參考。

氣體反應(yīng)室1中間位置設(shè)有四個(gè)混合氣體噴嘴7，以供煙氣和水霧進(jìn)入氣體反應(yīng)室1。氣體反應(yīng)室1下部為錐形結(jié)構(gòu)，便于液滴下落，底部設(shè)有廢水排出管道6，保證廢水可流出氣體反應(yīng)室1。在氣體反應(yīng)室1上方設(shè)有擋板8，可以一定程度上隔離上部空間和下部反應(yīng)空間，保證氣體進(jìn)入氣體反應(yīng)室1后有充分的反應(yīng)時(shí)間。反應(yīng)過(guò)后的氣體通過(guò)上部的凈化煙氣排出管道5排出，在擋板8的孔洞11的內(nèi)部邊緣設(shè)有四個(gè)紫外光源9。整個(gè)氣體反應(yīng)室1的內(nèi)部材料采用耐酸腐蝕材料，可采用表面反光良好的鏡面玻璃或者表面光滑的耐硫酸不銹鋼材料。

煙氣管道3通過(guò)四個(gè)煙氣支管10進(jìn)入氣體反應(yīng)室1，水霧管道4通過(guò)四個(gè)水霧支管11進(jìn)入氣體反應(yīng)室1，煙氣支管10和水霧支管11共同連接一個(gè)混合氣體噴嘴7。

在氣體反應(yīng)室1上部固定有擋板8，擋板8中間有孔洞11保證凈化的煙氣可以通過(guò)，在擋板8內(nèi)側(cè)開(kāi)孔處安裝有四個(gè)紫外光源9，照射方向?yàn)橄路健?/p>

混合氣體噴嘴7噴出氣體方向與氣體反應(yīng)室1內(nèi)壁相切，并且向水平方向下方噴出。保證氣體可以在氣體反應(yīng)室1內(nèi)以螺旋向下方向運(yùn)動(dòng)，增加氣體反應(yīng)時(shí)間。

在擋板8上安裝的紫外光源9如圖9所示，紫外光源9下部為耐酸和高溫(300℃)球面玻璃。

安裝時(shí)，首先將整體的鋼結(jié)構(gòu)骨架2焊接在地基上。隨后將煙氣管道3與鋁電解煙氣凈化系統(tǒng)干法凈化后煙氣管道對(duì)接?？筛鶕?jù)整個(gè)煙氣管道3的總流量流量，以及COS濃度并聯(lián)幾臺(tái)氣體反應(yīng)室1，以保證凈化效果。

將水霧發(fā)生器與水霧管道4相連接，上方的凈化煙氣排出管道5與鋁電解煙氣濕法凈化的煙氣管道相連接，下方的廢水排出管道6可采用專門(mén)的廢水收集槽收集后，定期送入化工廠利用。

本發(fā)明將含COS煙氣與水霧混合通入氣體反應(yīng)室1，COS在紫外光照射下與H₂O和O₂反應(yīng)生成SO₂，而生成的SO₂易溶于水生成H₂SO₃，最終被氧化成H₂SO₄，被水滴沉降進(jìn)入氣體反應(yīng)室1底部的廢酸收集槽，最終通過(guò)廢水排出管道6排出氣體反應(yīng)室1再用于硫酸的制備。該發(fā)明的一方面可提高COS分解率，有效凈化煙氣中COS氣體，減少進(jìn)入大氣中COS的量，保護(hù)環(huán)境，另一方面，也可以減少在后續(xù)濕法除SO₂過(guò)程中堿消耗量，減少成本，收集槽中的含酸液體也可回收用于制酸，增加收益。