本發(fā)明涉及煙氣收集及處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煙氣減排處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

許多制造工藝中都會(huì)產(chǎn)生煙氣，這些有害甚至有毒煙氣經(jīng)排煙管道排出車間外，不易飛到高空分散，成為霧霾。有害煙氣例如金屬工件表面熱處理時(shí)的各種涂抹物氣化及受熱氧化，煙氣含長鍵油性煙灰，顆粒大小不等，煙氣量大且有異味，例如塑料注塑制造過程的煙氣排放，塑料注塑工藝常用的材料配制有高分子聚合物的合成樹脂、填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、潤滑劑、抗氧劑、除了上述助劑外，塑料中還可加入阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等，以滿足不同的使用要求。這些材料在加工過程的揮發(fā)及氣化，氣味重且含多種制癌物。有害煙氣例如：噴漆作業(yè)的煙氣。噴漆作業(yè)產(chǎn)生的含油漆顆粒的污物、有機(jī)溶劑、其它難氧化的污物。

廢氣的處理技術(shù)之一是廢氣洗滌，即，在減少排煙氣的過程中，針對不同的煙氣，洗滌水添加不同的藥劑或臭氧，以加強(qiáng)收集煙氣中煙灰的效果。洗滌水以循環(huán)方式噴淋收集煙氣中的煙灰污物。煙灰在洗滌水內(nèi)成為污染化學(xué)物，且通常需要在現(xiàn)場處理掉，因?yàn)榘严礈焖馑吞幚聿⒉粍?wù)實(shí)。洗滌水內(nèi)的污染化學(xué)物比一般工業(yè)污水排放的化學(xué)物，種類相對簡單且固定，因此利用臭氧把收集的污染化學(xué)物在現(xiàn)場氧化分解是較好的選擇。但分解一克的污染化學(xué)物常需要數(shù)克的臭氧和氧分子，在一定的壓力、溫度、濃度下，水體內(nèi)能溶解的臭氧量是有限地，增大臭氧供應(yīng)設(shè)備的容量并不會(huì)增加水體內(nèi)的溶解臭氧量，而且臭氧氧化分解進(jìn)行需要在一定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定的期望效果才行。如何提升臭氧分解污染化學(xué)物的效率，其中有甚多的改進(jìn)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種煙氣減排處理系統(tǒng)，以減少廢氣的排放和廢氣氣味的去除。

于是，本發(fā)明提供了一種煙氣減排處理系統(tǒng)，包括：通風(fēng)管、抽風(fēng)機(jī)、下風(fēng)管、水池及煙囪，煙氣經(jīng)通風(fēng)管進(jìn)入抽風(fēng)機(jī)，再由抽風(fēng)機(jī)排出到下風(fēng)管中進(jìn)入池水面上方，煙氣自水池水面反彈后經(jīng)由煙囪排放到大氣，在下風(fēng)管和/或煙囪前方設(shè)置用于噴灑含有臭氧和微納米級(jí)臭氧氣泡水滴的噴嘴，噴嘴處吸附了煙氣中的煙灰的水滴落入水池中，水池內(nèi)的水經(jīng)置于水池外的自吸泵進(jìn)入過濾裝置中將水中的大顆粒固體物過濾掉后進(jìn)入氣液混合泵輸入端，氣液混合泵的輸出端與壓力調(diào)整罐連接，水經(jīng)過壓力調(diào)整罐的出口進(jìn)入所述噴嘴，氣液混合泵輸入的氣體含氧氣和臭氧，水池中的水添加有承載臭氧、羥基自由基、或微納米臭氧氣泡物體的金屬氧化物納米載體材料。

其中，上述煙氣減排處理系統(tǒng)，在水池上方設(shè)有淋浴室，噴嘴設(shè)置在噴淋室內(nèi)，經(jīng)過噴嘴噴灑的煙氣經(jīng)煙囪排放到大氣中。

上述煙氣減排處理系統(tǒng)還包括：與氣液混合泵連接的用于產(chǎn)生氧氣和臭氧的臭氧供應(yīng)設(shè)備。

在壓力調(diào)整罐頂部設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。

所述納米載體材料的尺寸小于50nm。

所述納米載體材料的操作酸堿值pH范圍是5到11。

所述納米載體材料的操作酸堿值pH范圍是7到11。

所述納米載體材料為二氧化鈦、或者四氧化三鐵、或者二氧化鈦和四氧化三鐵的混合物。

所述水池內(nèi)的水含有臭氧和微納米級(jí)臭氧氣泡。

為了去除煙氣中大分子長鏈有機(jī)物，本發(fā)明還提供了一種煙氣減排處理系統(tǒng)，包括：通風(fēng)管、抽風(fēng)機(jī)、下風(fēng)管、水池及煙囪，煙氣經(jīng)通風(fēng)管進(jìn)入抽風(fēng)機(jī)，再由抽風(fēng)機(jī)排出到下風(fēng)管中進(jìn)入池水面上方，煙氣自水池水面反彈后經(jīng)由煙囪排放到大氣，在下風(fēng)管和/或煙囪前方設(shè)置用于噴灑含有臭氧和微納米級(jí)臭氧氣泡水滴的噴嘴，噴嘴處吸附了煙氣中的大分子長鏈有機(jī)物的水滴落入水池中，水池內(nèi)的水經(jīng)置于水池外的自吸泵進(jìn)入氣液混合泵的液體輸入端，所述氣液混合泵的氣體輸入端的輸入含氧氣和臭氧，所述氣液混合泵的輸出端與壓力調(diào)整罐連接，水經(jīng)過壓力調(diào)整罐的出口進(jìn)入所述噴嘴，所述水池中的水添加有能承載接受和傳遞臭氧、羥基自由基、或微納米臭氧氣泡物體的能量的金屬氧化物納米載體材料。所述大分子長鏈有機(jī)物可以和臭氧、羥基自由基、微納米級(jí)臭氧氣泡、臭氧加納米載體材料、羥基自由基加納米載體材料、微納米臭氧氣泡加納米載體材料、形成接觸吸附，被氧化消耗。

其中，所述納米載體材料為二氧化鈦、或者四氧化三鐵、或者二氧化鈦和四氧化三鐵的混合物。

本發(fā)明所述煙氣減排處理系統(tǒng)，通過含有臭氧和臭氧氣泡的循環(huán)水在煙氣流動(dòng)路徑上進(jìn)行水滴噴淋的方式，讓煙氣中的煙灰包括氣化物、不飽和氫鍵的有機(jī)物、非親水性的油性物、碳顆粒等物質(zhì)被吸附在水滴上，使煙氣中的煙灰量減少及去味；吸附的煙灰污物，部分由過濾裝置收集，部分在添加有承載臭氧、羥基自由基、或微納米臭氧氣泡物體的金屬氧化物納米載體材料的水池中逐步被氧化分解成二氧化碳和水，減少了廢氣的排放和廢氣的氣味的去除。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的煙氣減排處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種煙氣減排處理系統(tǒng)10。車間內(nèi)的煙氣，例如是塑料注塑制造過程的煙氣或是金屬工件熱處理作業(yè)產(chǎn)生的煙氣，其流動(dòng)路經(jīng)如圖1通道內(nèi)的箭頭所指，經(jīng)通風(fēng)管12，過抽風(fēng)機(jī)14，下風(fēng)管16進(jìn)入水池18。煙氣自水池18內(nèi)的水面反彈到噴淋室20，再經(jīng)由煙囪22排放到大氣。這煙氣流動(dòng)路徑是車間排煙氣所走的設(shè)定路徑。

其中，在下風(fēng)管16內(nèi)設(shè)置第一噴嘴46，或者在噴淋室20內(nèi)設(shè)置第二噴嘴50，或者同時(shí)在在下風(fēng)管16內(nèi)設(shè)置第一噴嘴46和在噴淋室20內(nèi)設(shè)置第二噴嘴50。

本實(shí)施例圖1中設(shè)置有淋浴室20，但是，淋浴室20還可以與煙囪22合并為一體，作為煙囪實(shí)現(xiàn)。

水池18內(nèi)的水經(jīng)自吸泵30進(jìn)入過濾裝置32把大顆粒的固體物過濾掉，然后進(jìn)入氣液混合泵34的液體輸入端35，氣液混合泵34的氣體輸入端36接收來自臭氧供應(yīng)設(shè)備38的臭氧。臭氧供應(yīng)設(shè)備38可以是一套設(shè)備，包括：空氣壓縮機(jī)及空氣除水設(shè)備來凈化空氣，氧氣分子篩來除氮純氧，高壓放電管把部分氧氣轉(zhuǎn)變成臭氧等。

在氣液混合泵34內(nèi)，氣體輸入端36接受的氧氣和臭氧被壓縮混合到水體內(nèi)，水體的溶氧量和溶臭氧量迅速達(dá)到過飽和，臭氧在水中的溶解度大約是氧分子的10至15倍，部分多余的氣體形成微納米氣泡混合到水體內(nèi)。1微米相當(dāng)于1米的一百萬分之一，而納米即是毫微米，1納米相當(dāng)于10億分之一米。微納米氣泡代表氣泡尺寸分布有微米級(jí)尺寸的，亦有接近納米級(jí)尺寸的。氣液混合泵34的出口處連接一壓力調(diào)整罐40，其頂部接有壓力調(diào)節(jié)閥42，水經(jīng)過壓力調(diào)整罐40的出口，一部分水經(jīng)管路44流到下風(fēng)管16，經(jīng)第一噴嘴46噴灑水滴在下風(fēng)管16內(nèi)。另一部分水經(jīng)管路48流到噴淋室20內(nèi)，經(jīng)第二噴嘴50噴灑水滴。

當(dāng)車間產(chǎn)生的煙氣經(jīng)通風(fēng)管12，抽風(fēng)機(jī)14，到達(dá)下風(fēng)管16時(shí)，第一噴嘴46噴灑含有溶解臭氧和微納米臭氧氣泡的水滴，煙灰遇上水滴，因溶解臭氧的電價(jià)位加上微納米臭氧氣泡的整體電價(jià)位表現(xiàn)在氣泡膜上，而水分子本身有極性，這使整個(gè)水滴具體的電價(jià)位表現(xiàn)比只有溶解臭氧的水滴強(qiáng)，產(chǎn)生吸附，把煙灰粘附在水滴表面，然后把污染化學(xué)物收集在水池18內(nèi)。排放的煙氣繼續(xù)向前推進(jìn)，自池水面回彈進(jìn)入噴淋室20。同樣的道理，第二噴嘴50噴灑的水滴，因含臭氧和微納米臭氧氣泡的緣故能吸附煙灰，處理后的煙氣，其中的煙灰量減少而水氣量增多，在抽風(fēng)機(jī)14的動(dòng)力推動(dòng)下繼續(xù)向前從煙囪22排到大氣。因此煙氣減排處理系統(tǒng)10能吸附煙氣中的煙灰和其它污物，減少煙灰的直接排放。煙灰中特別是在大氣里容易造成霧霾的不飽和氫鍵的有機(jī)物，非親水性的油性物和有機(jī)溶劑等，皆可被含有溶解臭氧和微納米臭氧氣泡的水滴吸附，減少排放和去味。

如圖1所示，通風(fēng)管12進(jìn)來的煙氣基本上經(jīng)過三道吸附。第一道吸附是在第一噴嘴46處形成的噴淋區(qū)域，第二道吸附是在煙氣接觸到池水面，被吸附在水面。第三道吸附是在第二噴嘴50處形成的噴淋區(qū)域。實(shí)際作業(yè)時(shí)，可依煙氣中污染化學(xué)物產(chǎn)生量及種類，風(fēng)力要求及抽風(fēng)機(jī)14動(dòng)力大小，可只使用第一噴嘴46，由第一噴嘴46處形成的噴淋區(qū)域，加上跟進(jìn)的煙氣在池水面的接觸，形成二道吸附?；蚩芍皇褂玫诙娮?0，由第二噴嘴50處形成的噴淋區(qū)域，加上前段煙氣在池水面的接觸，形成二道吸附。

另外在水池18內(nèi)添加有納米載體材料，這些納米載體材料皆是金屬氧化物，在水里漂流，協(xié)助臭氧對污染化學(xué)物進(jìn)行氧化分解。納米載體材料的反應(yīng)路徑有多種，主要反應(yīng)有三種，反應(yīng)路徑一是納米載體材料先和臭氧分子相吸附，然后整個(gè)分子團(tuán)，臭氧加納米載體材料和污染化學(xué)物相吸附，直接臭氧反應(yīng)時(shí)，釋出的能量經(jīng)納米載體材料的傳遞，促使污染化學(xué)物氧化分解。反應(yīng)路徑二是臭氧先和水反應(yīng)形成羥基自由基OH，納米載體材料和羥基自由基結(jié)合，然后整個(gè)分子團(tuán)，羥基自由基加納米載體材料，和污染化學(xué)物相吸附，羥基自由基釋出的能量經(jīng)納米載體材料的傳遞，促使污染化學(xué)物氧化分解。兩種反應(yīng)路徑比較，羥基自由基可以釋放較多的能量。反應(yīng)路徑三是納米載體材料先和微納米臭氧氣泡相吸附，然后整個(gè)分子團(tuán)，微納米臭氧氣泡加納米載體材料，和污染化學(xué)物相吸附，此微納米臭氧氣泡內(nèi)的臭氧釋出的能量經(jīng)納米載體材料的傳遞，促使污染化學(xué)物氧化分解。此微納米臭氧氣泡內(nèi)可能不只一個(gè)臭氧，一個(gè)以上的臭氧陸續(xù)釋放的能量皆可經(jīng)納米載體材料傳遞到污染化學(xué)物結(jié)構(gòu)上。

本發(fā)明實(shí)施例所述煙氣減排處理系統(tǒng)10和直接臭氧曝氣比較，優(yōu)勢明顯。因在一定的壓力、溫度、濃度下，水體內(nèi)溶臭氧量是有限的，常遠(yuǎn)低于吸附和分解煙灰的需求。含有溶解臭氧及微納米臭氧氣泡的水滴，因微納米臭氧氣泡的整體電價(jià)位表現(xiàn)在氣泡膜上，而且水分子本身有極性，這使整個(gè)水滴具體的電價(jià)位表現(xiàn)比只有溶解臭氧的水滴強(qiáng)，對某些非親水性的污染化學(xué)物，可以被含有溶解臭氧及微納米臭氧氣泡的水滴吸附，達(dá)到直接臭氧曝氣傳統(tǒng)淋洗作業(yè)達(dá)不到的效果。并且將臭氧以微納米氣泡形式儲(chǔ)存在水體內(nèi)，和納米載體材料配合能明顯增加對污染化學(xué)物的處理能力，達(dá)到直接臭氧曝氣氧化分解達(dá)不到的效果。

納米載體材料，在尺寸上的要求是50nm以下，優(yōu)選的范圍是30nm以下。操作酸堿值 (pH) 范圍是5到11，優(yōu)選的范圍是7到11。納米載體材料以金屬氧化物為主。他們可以是二氧化鈦，四氧化三鐵，或是這兩個(gè)材料的混合物。二氧化鈦在許多科研文獻(xiàn)中強(qiáng)調(diào)其光觸媒的特性，也被稱之為納米光觸媒催化材料。本發(fā)明實(shí)施例並不需要光照，而是利用二氧化鈦吸收及反射能量的特性，把臭氧和羥基自由基及微納米臭氧氣泡的能量轉(zhuǎn)載傳遞到污染化學(xué)物分子鍵上。為了避免和納米光觸媒催化材料的特性混淆，本發(fā)明以納米載體材料命名以區(qū)分于納米光觸媒催化材料。材料本身承載接受臭氧、羥基自由基、或微納米臭氧氣泡的能量，傳遞釋放承載的能量到污染化學(xué)物分子鍵上。

為了去除煙氣中大分子長鏈有機(jī)物，本發(fā)明實(shí)施例所述煙氣減排處理系統(tǒng)10對一般的污染化學(xué)物，可以提升臭氧分解污染化學(xué)物效率。有些大分子長鏈有機(jī)物不一定能夠有效率地氧化，這表示需要投入大量臭氧分子或羥基自由基，才能觀察到少許量的大分子長鏈有機(jī)物氧化結(jié)果。納米載體材料和臭氧分子、羥基自由基、以及微納米臭氧氣泡配合，提升分解污染化學(xué)物的效率。

在沒有納米載體材料參與反應(yīng)時(shí)，臭氧分子或羥基自由基因電價(jià)位差和污染化學(xué)物，特別是不飽和氫鍵的有機(jī)物相互吸引，臭氧或羥基自由基釋放的能量，有可能用于分解污染化學(xué)物或最后只是消耗掉轉(zhuǎn)化成為水的熱能。通常小分子形式的污染化學(xué)物容易吸收臭氧或羥基自由基釋放的能量，斷裂開再進(jìn)一步氧化，而大分子形式的污染化學(xué)物吸收單一臭氧或羥基自由基釋放的能量，大部分的情況只是引起污染化學(xué)物本身分子間的振動(dòng)而消耗掉。

臭氧分子、羥基自由基、或微納米臭氧氣泡若是先和納米載體材料因靜電而相吸附，然后整個(gè)分子團(tuán)帶負(fù)電價(jià)位，再和污染化學(xué)物特別是不飽和氫鍵的有機(jī)物，或大分子長鏈有機(jī)物，因電價(jià)位差而相互吸引，臭氧分子、羥基自由基、或微納米臭氧氣泡釋放的能量暫時(shí)寄存在納米載體材料，再經(jīng)由納米載體材料傳送到污染化學(xué)物本身。對于小分子形式的污染化學(xué)物，有否納米載體材料的能量傳送差別有限，對于大分子形式的污染化學(xué)物，有否納米載體材料的能量傳送是有決定性的差別。因通常需要同一時(shí)段里一個(gè)以上的臭氧或羥基自由基釋放的能量，才能使大分子形式的污染化學(xué)物分子產(chǎn)生有效斷裂。納米載體材料和臭氧、羥基自由基、或微納米臭氧氣泡形成的帶負(fù)電價(jià)位分子團(tuán)，相對于臭氧、羥基自由基或微納米臭氧氣泡本身，無論是和大分子形式的污染化學(xué)物的接觸面積和接觸機(jī)率皆較高，自然有較高的機(jī)率在同一時(shí)段里傳送一個(gè)以上釋放的能量。污染化學(xué)物從大分子形式斷裂成為小分子形式，而小分子形式再進(jìn)一步氧化，最終成為二氧化碳和水。

在水池18內(nèi)的池水，因?yàn)槿莘e有限，溶解臭氧量容易達(dá)到接近飽和，另外微納米臭氧氣泡亦儲(chǔ)存于水體內(nèi)，因此納米載體材料和臭氧、羥基自由基、及微納米臭氧氣泡，相遇相吸附的機(jī)率也相對提高。污染化學(xué)物例如大分子長鏈有機(jī)物，可以和臭氧、羥基自由基、微納米級(jí)臭氧氣泡、臭氧加納米載體材料、羥基自由基加納米載體材料、微納米臭氧氣泡加納米載體材料、形成接觸吸附，被氧化消耗。實(shí)驗(yàn)顯示，采用二氧化鈦為納米載體材料，或二氧化鈦和四氧化三鐵的混合物，和不采用納米載體材料的氧化操作做比較，可以提升臭氧分解污染化學(xué)物效率在15%-20%的范圍。從統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的觀點(diǎn)，采用納米載體材料對某些大分子長鏈有機(jī)物更是能分解和不能分解的差別。

臭氧應(yīng)用于高級(jí)氧化技術(shù)有：臭氧加紫外線做高級(jí)氧化工藝，臭氧加過氧化氣做高級(jí)氧化工藝，臭氧加紫外線加過氧化氣做高級(jí)氧化工藝，臭氧加活性炭協(xié)同降解有機(jī)物處理技術(shù)，臭氧加超聲強(qiáng)化的氧化技術(shù)等。本發(fā)明實(shí)施例所述是臭氧和微納米臭氧氣泡加納米載體材料，收集廢氣中的污染化學(xué)物達(dá)到減排效果，並提升污染化學(xué)物分解效率的高級(jí)氧化工藝。

上述實(shí)施例中，水池18內(nèi)的水還可以進(jìn)一步含有臭氧和微納米級(jí)臭氧氣泡，以更好的將污染化學(xué)物分解為二氧化碳和水。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所述煙氣減排處理系統(tǒng)10，以含溶解臭氧和微納米臭氧氣泡的水滴噴淋于煙氣的行進(jìn)路徑上，水滴吸附煙氣內(nèi)的污染化學(xué)物，污染化學(xué)物可以有不飽和氫鍵的有機(jī)物，非親水性的油性物，有機(jī)溶劑，碳顆粒，煙灰等。污染化學(xué)物收集于水池18內(nèi)達(dá)到減少排煙去味，并逐步被臭氧、羥基自由基、微納米級(jí)臭氧氣泡、臭氧加納米載體材料、羥基自由基加納米載體材料、或微納米級(jí)臭氧氣泡加納米載體材料氧化消耗掉，最終分解成二氧化碳和水。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。