1.一种利用爆气方式净化工业气体系统,其特征在于,包括:爆气净化单元(1)、液‑污分离单元(2)、液质监控单元(3)和气热回收单元(4);
所述的爆气净化单元(1)由进气管(1‑1)、舱体(1‑2)、排气管(1‑3)、过渡仓(1‑4)、捕滴器(1‑5)、冷凝器(1‑6)、脱水仓(1‑7)、储气仓(1‑8)、爆气仓(1‑9)、喷嘴(1‑10)、造泡器(1‑
11)、沉降仓(1‑12)、锥体(1‑13)、排污管(1‑14)和截阀(1‑15)组成;所述进气管(1‑1)为90°弯管形状,其垂直于水平面部分位于舱体(1‑2)中心位置,进气管(1‑1)上端与舱体(1‑2)顶部连接,进气管(1‑1)内为储气仓(1‑8);所述进气管(1‑1)与舱体(1‑2)之间形成一个环形空间,环形空间下1/3空间为沉降仓(1‑12);环形空间中1/3空间为爆气仓(1‑9);环形空间上1/3空间内设有脱水仓(1‑7)、冷凝器(1‑6)、捕滴器(1‑5)和过渡仓(1‑4);所述冷凝器(1‑
6)设在脱水仓(1‑7)中部;所示捕滴器(1‑5)位于脱水仓(1‑7)之上;所述过渡仓(1‑4)位于捕滴器(1‑5)之上;所述排气管(1‑3)位于舱体(1‑2)顶端,并与过渡仓(1‑4)相通;所述锥体(1‑13)位于舱体(1‑2)底部中心位置;所述造泡器(1‑11)位于进气管(1‑1)和锥体(1‑13)之间的中心位置,其高度在舱体(1‑2)内高1/3位置;所述排污管(1‑14)位于舱体(1‑2)底端,并与沉降仓(1‑12)相通;所述截阀(1‑15)与排污管(1‑14)连接;所述喷嘴(1‑10)位于造泡器(1‑11)上方与冷凝器(1‑16)连接;
所述的液‑污分离单元(2)由污水泵(2‑1)、过滤仓(2‑2)、滤料(2‑3)、排水口(2‑4)、集水井(2‑5)、提升泵(2‑6)、清水池(2‑7)、供水泵(2‑8)和上水管(2‑9)组成;所述污水泵(2‑
1)通过排污管(1‑14)与截阀(1‑15)连接,排污管(1‑14)与过滤仓(2‑2)相通;所述滤料(2‑
3)位于过滤仓(2‑2)内,过滤仓(2‑2)左下侧设有排水口(2‑4);所述集水井(2‑5)位于过滤仓(2‑2)一侧,提升泵(2‑6)位于集水井(2‑5)内;所述清水池(2‑7)位于集水井(2‑5)一侧,供水泵(2‑8)位于清水池(2‑7)上方;所述上水管(2‑9)一端与供水泵(2‑8)连接,另一端与冷凝器(1‑6)连接;所述滤料(2‑3)选用高炉渣、钢渣和粉煤渣;高炉渣:经过水淬处理的高炉渣,其性质分为碱性渣、中性渣和酸性渣,透孔率在90%以上,玻璃相在%90以上,粒度直径在1‑4mm之间,成分CaO38‑45、SiO230‑45、AI2O38‑17;钢渣:经过水闷处理的钢渣,其性质分为碱性渣和酸性渣,玻璃相在%90以上,透孔率在85%以上,粒度直径1‑20mm之间,成分CaO20‑55、SiO28‑35、AI2O31‑17;粉煤灰:其性质分为碱性渣,透孔率在90%以上,粒度直径
1‑3mm之间,成分为CaO1.5‑5.5、SiO243‑56、AI2O320‑32;根据有害污水的酸碱性选用不同的酸碱性的高炉渣、钢渣和粉煤灰渣作为滤料;
所述的液质监控单元(3)由输液管(3‑1)、取样管(3‑2)、输液泵(3‑3)、分析仪(3‑4)、连接管(3‑5)、药液罐(3‑6)和信号线(3‑7)组成;所述输液管(3‑1)分别与上水管(2‑9)和输液泵(3‑3)连接;所述连接管(3‑5)分别与输液泵(3‑3)和药液罐(3‑6)连接;所述取样管(3‑2)分别与上水管(2‑9)和分析仪(3‑4)连接;所述信号线(3‑7)分别与分析仪(3‑4)与输液泵(3‑3)连接;
所述的气热回收单元(4)由蒸发器(4‑1)、热导管(4‑2)、换热器(4‑3)、泵(4‑4)和冷导管(4‑5)组成;所述热导管(4‑2)分别与换热器(4‑3)和蒸发器(4‑1)左部连接;所述冷导管(4‑5)分别与换热器(4‑3)和蒸发器(4‑1)右部连接;所述泵(4‑4)位于冷导管(4‑5)中部,并与冷导管(4‑5)连接;所述换热器(4‑3)位于进气管(1‑1)内。
工作原理:工业气体被造泡器(1‑11)送入爆气仓(1‑9)内紊流水中转为若干大小不一的气泡,气泡受到紊流水的冲击和挤压,气泡内气压增高直至爆裂即爆气,工业气体中的有害物随爆气波冲入水中瞬间被水包裹收纳,并随螺旋水流和重力进入沉降仓(1‑12);由于沉降仓(1‑12)为内圆锥体上宽下窄,水流围绕锥体(1‑13)的旋转速度从上往下逐步加快,水中有害物被抛掷于沉降仓(1‑12)的底仓边缘,并随水流从排污管(1‑14)排出;经爆气方式净化的工业气体,随之携带水分子脱离爆气仓(1‑9)进入脱水仓(1‑7)转变为雾,雾中水分子不停的运动,分子与分子之间互相吸引,然后聚集在一起转变为雾滴,再通过冷凝器(1‑6)的冷凝,将雾滴聚集转为水珠回收;冷凝器(1‑6)中的冷源来源于清水池(2‑7)中的低温水;气体继续上升进入捕滴器(1‑5),通过捕滴器(1‑5)彻底将水分子捕捉回收;脱水的气体进入过渡仓(1‑4),再通过排气管(1‑3)排放;工业气体主要来源于尾气的排放,气温过高;通过气热回收单元(4)将工业气体所含的热能提取并降温,避免由于气温过高与水接触产生大量水蒸汽;气热回收单元(4)采用体内流体介质吸收工业气体的热能被汽化转为饱和蒸汽,饱和蒸汽通过蒸发器(4‑1)对外做功再利用;携带着有害物的污水通过排污管(1‑
14)进入液‑污分离单元(2)进行污液分离,有害物滞留在滤料(2‑3)中,污水转变为清水;水经液质监控单元(3)在线检测,确保水质达标;再通过供水泵(2‑8)送入爆气净化单元(1)进行循环作业。
2.根据权利要求1所述的一种利用爆气方式净化工业气体系统,其特征在于,所述造泡器(1‑11)由多组叶片组成。
3.一种利用爆气方式净化工业气体的方法,包括步骤如下
1)供水泵(2‑8)通过冷凝器(1‑6)和喷嘴(1‑10)向爆气仓(1‑9)和沉降仓(1‑12)供水,同时造泡器(1‑11)被浸入水中,储气仓(1‑8)进水;爆气仓(1‑9)和沉降仓(1‑12)内的水在喷嘴(1‑10)的作用下围绕进气管(1‑1)和锥体(1‑13)旋转流动;当水位达标后,开启截阀(1‑15);沉降仓(1‑12)和爆气仓(1‑9)内的水从上往下进入螺旋状流动,从排污管(1‑14)流出;为了保持两仓的水量,进出两仓的水总量相等;
2)开启造泡器(1‑11)高速离心式转动,储气仓(1‑8)内的水被送入爆气仓(1‑9)内,同时进气管(1‑1)内的储气仓(1‑8)转为负压状态,工业气体通过进气管(1‑1)进入储气仓(1‑
8),同时工业气体所含的热量被安置在进气管(1‑1)内的换热器(4‑3)提取再利用,至使工业气体的气温下降;
3)爆气仓(1‑9)内的水在造泡器(1‑11)高速转动下被搅拌为紊流状态的水;同时储气仓(1‑8)内的工业气体被造泡器(1‑11)送入紊流水中转为若干大小不一的气泡;气泡受到紊流水的冲击和挤压,气泡内气压增高直至爆裂产生爆气,工业气体中的有害物随爆气波高速冲入水中与水强烈接触并被水包裹收纳,然后随螺旋水流和重力进入沉降仓(1‑12);
4)携带有害物的污水,在沉降仓(1‑12)内继续围绕锥体(1‑13)旋转;污水中有害物在离心力和重力作用下被抛掷沉降仓(1‑12)边缘底部,同时在水流的带动下从排污管(1‑14)排出,进入液‑污分离单元(2)再处理;
5)经爆气方式净化的工业气体,携带大量水分子脱离爆气仓(1‑9)进入脱水仓(1‑7)转变为雾,经冷凝器(1‑6)的冷凝,雾滴聚集转为水珠回收;气体继续上升进入捕滴器(1‑5),通过捕滴器(1‑5)彻底将水分子捕捉回收;脱水的气体进入过渡仓(1‑4),再通过排气管(1‑
3)排放;
6)污水泵(2‑1)将排污管(1‑14)内携带着有害物的污水送入液‑污分离单元(2)的过滤仓(2‑2)内,经滤料(2‑3)的过滤,污水中的有害物则滞留在滤料(2‑3)中,水则下渗至滤料(2‑3)层底部转变为清水,再通过排水口(2‑4)进入集水井(2‑5),然后通过提升水泵(2‑6)将水送入清水池(2‑7),清水池(2‑7)内的水通过供水泵(2‑8)和上水管(2‑9)被送入爆气净化单元(1)的爆气仓(1‑9)循环作;即爆气净化单元(1)→液‑污分离单(2)→爆气净化单元(1);
7)液质监控单元(3)的取样管(3‑2)和输液管(3‑1)分别与上水管(2‑9)连接,在线间隔抽样检测;取样管(3‑2)提取上水管(2‑9)内的水,通过分析仪(3‑4)对水成分进行检测,再通过信号线(3‑7)与输液泵(3‑3)和输液管(3‑1)对上水管内的水进行补药,确保爆气净化的水质达标。
4.根据权利要求1所述的一种利用爆气方式净化工业气体方法,其特征在于,所述工业气体,包括含粉尘的气体、烟气、含化学雾滴的气体、水蒸汽、含病毒和病菌的气体、含二恶英的气体、含硫化合物SOX和H2O、含氮氧化合物NOX和NH3、含碳化合物CO和CH4、氧化剂O3和PAN。
5.根据权利要求1所述的一种利用爆气方式净化工业气体系统,其特征在于,所述滤料(2‑3),包括高炉渣、钢渣、粉煤灰,还包括石灰石、煤矸石、尾矿和砂石颗粒。
6.根据权利要求3所述的一种利用爆气方式净化工业气体方法,其特征在于,所述水,包括淡水、酸性水、碱性水、石灰水、氨水和海水。