气体的处理系统和处理方法与流程

本发明涉及一种气体的处理系统和处理方法。

背景技术：

1、氯盐制备项目是为新一代超高温熔盐储能示范项目提供合格氯盐，从而满足储能装置长期稳定运行的需求。但是，氯盐对材料的腐蚀性非常强，限制了其作为传储热介质的应用，需要净化后才能满足光热电站及储能装置长期稳定运行需求。在氯盐制备中会产生各类具有化学毒性的气体，需要设计和规划合理的收集、处理和排放措施。这些气体包括含氯盐颗粒、以及含氢气、氯化氢的废气。由于废气具有化学毒性、腐蚀性或易燃易爆，标准中对其排放浓度有严格规定，因此需要通过专门的处理工艺进行净化后才能达标排放。

2、目前，存在的废气处理系统，无法有效处理含酸碱性气体、爆炸性气体和熔盐颗粒的气体，且处理过程中容易发生堵塞的情况和容易爆炸的情况，导致长时间下整个处理系统无法操作。因此，急需一种能够有效处理含酸碱性气体、爆炸性气体和熔盐颗粒的气体且还能具有较长使用期限的处理系统。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种气体的处理系统和处理方法，采用该系统和方法对气体的净化效率高，且适用范围广、安全性高。

2、本发明通过下述技术方案解决上述技术问题：

3、本发明提供了一种气体的处理系统，其依次包括气体供应管道、集气装置、净化装置、引风机和排出管道；所述净化装置用于净化由集气装置排出的尾气；

4、所述气体的处理系统还包括控制模块，所述控制模块包括压力控制单元，所述压力控制单元包括设于所述排出管道上的压力检测器和第一控制器；所述第一控制器的输入端和所述压力检测器电连接，所述第一控制器的输出端和所述引风机电连接，所述第一控制器用于根据压力检测器测得的压力控制所述引风机的转速。

5、本发明中设置集气装置一方面可以避免由于系统内部的局部堵塞而出现的压降突升的情况，避免了波动造成的影响，保障系统的稳定运行；另一方面，通过集气装置补风可有效将爆炸性气体（例如氢气）的含量降至爆炸下限以下，保障系统的安全运行。同时，配合压力控制单元能够避免气体从集气装置溢出，能够满足设计安全性。

6、本发明中，较佳地，所述集气装置包括一外壳、一惰性气体隔离环和一法兰，所述气体供应管道和所述惰性气体隔离环同轴设置于所述外壳形成的空腔中，且所述气体供应管道和所述惰性气体隔离环通过所述法兰可拆卸连接，所述气体供应管道的出口位于所述外壳形成的空腔的内部；

7、所述气体供应管道的外壁面和所述惰性气体隔离环的内壁面之间形成环形间隙，所述环形间隙用于惰性气体的流通；所述法兰的内部设有垂直于所述法兰的轴线的惰性气体通道，所述惰性气体通道和所述环形间隙连通，所述惰性气体通道用于向所述环形间隙通入惰性气体。

8、本发明设置惰性气体隔离环可进一步避免气体中的潮湿的固体颗粒和爆炸性气体与空气中的氧气和水分接触，保证了系统的安全性。同时，采用在法兰上设置惰性气体通道与在惰性气体隔离环内部设置惰性气体通道相比，能够使在空腔中形成的惰性气体隔离空间更均匀和稳定，且能适用于多种场合。

9、其中，较佳地，所述环形间隙为0.5-1mm。

10、其中，较佳地，所述气体供应管道的出口和所述外壳的出口之间的垂直距离占所述外壳的高度的60%-70%。

11、其中，较佳地，所述气体供应管道的出口和所述外壳的出口的直径比15%-25%。

12、本发明中，较佳地，所述净化装置包括湿法吸收装置；所述湿法吸收装置中由上至下依次设有吸收液喷淋层、填料层、吸收液层；所述湿法吸收装置外接一循环管路连接所述吸收液层和所述吸收液喷淋层，用于将所述吸收液层的吸收液经过所述吸收液喷淋层传递至所述填料层；所述湿法吸收装置用于吸收气体中的酸性物质或碱性物质。

13、其中，较佳地，所述集气装置和所述湿法吸收装置之间通过一管道连接，所述管道通入所述吸收液层，用于将所述集气装置中的气体传输至所述湿法吸收装置。将所述管道通入所述吸收液层一方面能够起到液封的作用，有效隔绝氢气的泄漏，另一方面能够避免后端气体串流至集气装置使气体逃逸，保障了系统的安全性。

14、其中，较佳地，所述湿法吸收装置的气体出口处设有除雾装置。

15、其中，较佳地，所述除雾装置为气旋超净除雾结构。

16、其中，较佳地，所述湿法吸收装置还连通一补药装置，所述补药装置用于向所述湿法吸收装置补充吸收液；所述控制模块还包括酸性或碱性气体浓度控制单元，所述酸性或碱性气体浓度控制单元包括设于所述集气装置的出口的第一酸性气体浓度检测仪或第一碱性气体浓度检测仪、设于所述湿法吸收装置的出口的第二酸性气体浓度检测仪或第二碱性气体浓度检测仪、第三控制器；所述第三控制器的输入端和所述第一酸性气体浓度检测仪或所述第一碱性气体浓度检测仪电连接，所述第三控制器的输出端和所述补药装置电连接，所述第三控制器用于根据浓度检测仪测得的酸性气体浓度或碱性气体浓度控制所述补药装置的补药量。

17、在某些具体实施方案中，所述第一酸性气体浓度检测仪为第一氯化氢浓度检测仪，所述第二酸性气体浓度检测仪为第二氯化氢浓度检测仪，所述第一氯化氢浓度检测仪和所述第二氯化氢浓度检测仪的量程为0-10ppm。

18、其中，较佳地，所述湿法吸收装置还连通一补药装置，所述补药装置用于向所述湿法吸收装置补充吸收液；所述控制模块还包括ph值控制单元，所述ph值控制单元包括设于所述湿法吸收装置中的ph计和第四控制器，所述第四控制器的输入端和所述ph计电连接，所述第四控制器的输出端和所述补药装置电连接，所述第四控制器用于根据ph计测得的ph值控制所述补药装置的补药量。

19、其中，较佳地，所述湿法吸收装置还外接一补水管道，所述控制模块还包括补水控制单元，所述补水控制单元包括设于所述湿法吸收装置的内部的液位计、第四控制器和设于所述补水管道上的补水阀；

20、所述第四控制器的输入端和所述液位计电连接，所述第四控制器的输出端和所述补水阀电连接，所述第四控制器用于根据所述液位计测得的液位控制所述补水阀的开合。

21、本发明中，较佳地，所述集气装置和所述湿法吸收装置连接的管道上还设有一支管；所述控制模块还包括氢气浓度控制单元，所述氢气浓度控制单元包括设于所述集气装置的出口的第一氢气浓度检测仪、设于所述支管上的进气阀、第二控制器；所述第二控制器的输入端和所述第一氢气浓度检测仪电连接，所述第二控制器的输出端分别和所述进气阀、所述引风机电连接，所述第二控制器用于根据第一氢气浓度检测仪测得的氢气浓度控制所述进气阀的开合和所述引风机的转速。

22、在本发明某些具体实施方案中，所述氢气浓度控制单元还包括设于所述湿法吸收装置的出口的第二氢气浓度检测仪，所述第二控制器的输入端还和所述第二氢气浓度检测仪电连接，所述第二控制器的输出端分别和所述进气阀、所述引风机电连接，所述第二控制器用于根据第一氢气浓度检测仪和第二氢气浓度检测仪测得的氢气浓度控制所述进气阀的开合和所述引风机的转速。

23、在某些具体实施方案中，所述第一氢气浓度检测仪和所述第二氢气浓度检测仪的量程为0-1000ppm。

24、本发明中，较佳地，所述净化装置还包括干式吸附装置；所述干式吸附装置设于所述集气装置的下游；所述干式吸附装置沿气体流动方向依次设有缓冲区和吸附区，所述吸附区设有吸附剂，所述干式吸附装置用于吸附气体中的酸性物质或碱性物质。

25、其中，较佳地，所述缓冲区和吸附区之间设有丝网除雾器。设置丝网除雾器能够去除由缓冲区通入吸附区的气体的水分，有利于进一步提高吸附效果。

26、其中，所述丝网除雾器的孔径较佳地为3μm以下。

27、其中，较佳地，所述缓冲区的内侧壁上设有第二挡板。

28、其中，所述第二挡板的数量较佳地为1-5个，例如为3个。

29、其中，所述第二挡板和所述缓冲区的内侧壁的夹角较佳地为45°-90°。

30、其中，所述第二挡板的切口长度较佳地为10-30mm，例如为20mm。

31、在本发明某些具体实施方案中，所述第二挡板的数量为3个，由下向上的方向上的第一个挡板斜向下设置，且和缓冲区的内侧壁的夹角为45°；由下向上的方向上的第二个挡板和第三个挡板和缓冲区的内侧壁的夹角为90°。

32、其中，较佳地，第一个挡板、第二个挡板和第三个挡板的切口长度均为20mm。

33、在本发明某些具体实施方案中，所述净化装置包括湿法吸收装置和设于所述湿法吸收装置下游的干式吸附装置；所述干式吸附装置用于进一步吸附气体中残留的酸性物质或碱性物质。

34、本发明中，较佳地，所述集气装置的上游还包括沉降装置，所述沉降装置的内部从上至下依次设有柱状结构的沉降区和含有超声波雾化装置的锥形结构的增湿区，所述沉降装置用于分离气体中的固体颗粒。

35、其中，较佳地，所述沉降区的内侧壁上设有第一挡板，所述第一挡板的数量较佳地为3-7个。

36、在本发明某些具体实施方案中，所述第一挡板可平行于所述柱状结构的轴线设置，或者，可垂直于所述柱状结构的轴线设置。

37、其中，所述第一挡板的切口长度和所述柱状结构的直径的比值较佳地为（0.15-0.45）：1。其中，切口长度的含义为所述第一挡板远离连接处的一端距所述沉降区的内侧壁的垂直距离。

38、其中，每两个相邻的第一挡板之间的间距和所述柱状结构的直径的比值较佳地为（0.2-1）：1。

39、本发明中设置超声波雾化装置可以对气体中的固体颗粒进行雾化增湿，提高固体颗粒去除效率，同时也可溶解吸收气体中的酸性物质。

40、其中，较佳地，所述沉降区和所述增湿区的体积比为（1.5-2）：1。

41、其中，较佳地，所述增湿区的底部设有收集口，所述收集口的数量和所述第一挡板的数量比较佳地为（0.4-0.6）：1，例如为0.5：1。设置收集口可及时收集气体中的固体颗粒，能够进一步减少反混，提高去除效率。

42、其中，较佳地，所述沉降装置为沉降罐。

43、其中，较佳地，所述沉降罐为垂直型沉降罐。采用垂直型沉降罐能够进一步提高气体中大固体颗粒的去除。

44、其中，较佳地，所述沉降装置的进气口连接金属软管，用于向所述气体的处理系统输入气体。本发明再沉降装置前设置金属软管，即能有效解决管道的堵塞问题，又能够降低拆卸和安装的难度。

45、其中，较佳地，所述金属软管的内衬为四氯化氟材料。采用四氯化氟材料能够有效避免气体的腐蚀。

46、其中，较佳地，所述沉降装置和所述集气装置之间的管道上设有电动阀。

47、在本发明某些具体实施方案中，所述惰性气体隔离环例如为氩气隔离环。

48、在本发明某些具体实施方案中，所述沉降装置和所述集气装置之间的管道上设有一第一支路，用于调节所述管道中的气体流量。

49、在本发明某些具体实施方案中，所述集气装置和所述湿法吸收装置之间的管道上设有一第二支路，用于调节所述管道中的气体流量。

50、在本发明某些具体实施方案中，所述湿法吸收装置和所述干式吸附装置之间的管道上设有一第三支路，用于调节所述管道中的气体流量。

51、在本发明某些具体实施方案中，所述集气装置和所述湿法吸收装置之间的管道上设有一第四支路，所述第四支路与所述干式吸附装置连通。本发明中设置该第四支路能够使湿法吸收装置和所述干式吸附装置以最优的方式运行。

52、在本发明某些具体实施方案中，所述干式吸附装置的下游设有排气筒，用于排出气体。

53、在本发明某些具体的实施方案中，所述气体的处理系统可设置于一车间内，所述车间设有氢气检测仪和氯化氢检测仪，用于检测车间中的氢气的浓度和氯化氢的浓度，并通过控制系统控制警报器的运行和排风装置的运行。

54、本发明还提供了一种气体的处理方法，其采用上述气体的处理系统，包括以下步骤：

55、气体由所述气体供应管道通入所述气体的处理系统，所述气体包括酸性气体、碱性气体、氢气和固体颗粒中的一种或多种；

56、所述压力控制单元按照以下方式运行：

57、采用所述压力检测器实时检测所述排出管道的压力，根据检测的压力，调节所述引风机的转速，直至所述压力检测器检测得到的压力到达设定阈值。

58、本发明中，较佳地，所述氢气通入所述气体的处理系统的流速为0-5l/min。

59、本发明中，较佳地，所述酸性气体包括氯化氢气体，所述氯化氢气体通入所述气体的处理系统的流速为0-6l/min。

60、其中，较佳地，所述氢气和所述氯化氢气体的体积比为（0-0.9）：1。

61、在本发明某些具体实施方案中，所述气体的温度为550℃以上。

62、本发明中，较佳地，所述湿法吸收装置的填料为聚丙烯塑料。

63、其中，较佳地，所述填料的形状为空心多面球体。

64、本发明中，较佳地，所述湿法吸收装置包括碱液或酸液。

65、其中，较佳地，所述碱液为氢氧化钾溶液。

66、其中，所述氢氧化钾溶液的ph值较佳地为10-12。

67、其中，较佳地，所述酸液为硫酸和/或盐酸。

68、其中，所述酸液的ph值较佳地为1-3。

69、其中，较佳地，所述干式吸附装置的吸附剂为碱石灰。

70、其中，较佳地，所述吸附剂的形状为柱状。

71、本发明中，较佳地，所述气体通入所述气体的处理系统的流速为3-5m/s。

72、本发明中，较佳地，所述惰性气体通入所述惰性气体进口的速度小于所述气体通入所述内层结构的速度。

73、其中，较佳地，所述惰性气体通入所述惰性气体进口的速度为5-8m/s。

74、本发明中，较佳地，所述气体的处理系统的压力为-80~-120pa，例如为-100pa。其中，所述压力为表压。其中，所述气体的处理系统的压力的含义为引风机的上游的装置和管道中的压力。

75、本发明中，较佳地，所述压力控制单元按照以下方式运行：

76、当所述压力检测器检测得到的压力低于50pa时，逐步分段提高所述引风机的转速，并分别保持一定时间，当表压值出现上升时，恢复引风机风速；当所述压力检测器检测得到的压力为50-70pa时，保持所述引风机的转速不变，当所述压力检测器检测得到的压力高于70pa时，降低所述引风机的转速。

77、其中，较佳地，所述压力控制单元按照以下方式运行：

78、当所述压力检测器检测得到的压力低于50pa时，提高所述引风机的转速并使警报器运行，当所述压力检测器检测得到的压力为50-70pa时，保持所述引风机的转速不变并使警报器关闭，当所述压力检测器检测得到的压力高于70pa时，降低所述引风机的转速并使警报器运行。

79、本发明中，当所述压力检测器检测得到的压力为50-70pa时，气体的处理系统的压力为-80~-120pa，所述压力为表压。

80、本发明中，较佳地，所述氢气浓度控制单元按照以下方式运行：

81、所述氢气浓度控制单元按照以下方式运行：采用所述第一氢气浓度检测仪实时检测所述集气装置的出口的氢气浓度，根据检测的氢气浓度，调节所述进气阀的开合和所述引风机的转速直至所述第一氢气浓度检测仪检测得到的氢气浓度到达设定阈值。

82、其中，较佳地，所述氢气浓度控制单元按照以下方式运行：

83、当所述第一氢气浓度检测仪检测得到的浓度低于10ppm时，所述进气阀关闭，所述引风机的转速保持不变；当所述第一氢气浓度检测仪检测得到的浓度为10ppm以上时，所述进气阀打开，提高所述引风机的转速。

84、其中，较佳地，所述氢气浓度控制单元按照以下方式运行：

85、当所述第一氢气浓度检测仪检测得到的浓度低于10ppm时，所述进气阀关闭，所述引风机的转速保持不变，警报器关闭；当所述第一氢气浓度检测仪检测得到的浓度为10ppm以上时，所述进气阀打开，提高所述引风机的转速，警报器运行。

86、其中，较佳地，所述氢气浓度控制单元按照以下方式运行：

87、当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度低于10ppm时，所述进气阀关闭，所述引风机的转速保持不变；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为10ppm以上时，所述进气阀打开，提高所述引风机的转速。

88、其中，较佳地，所述氢气浓度控制单元按照以下方式运行：

89、当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度低于5ppm时，所述进气阀关闭，所述引风机的转速保持不变，警报器关闭；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为5-10ppm时，所述进气阀关闭，所述引风机的转速保持不变，警报器运行；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为10ppm以上时，所述进气阀打开，提高所述引风机的转速，警报器运行。

90、本发明中，较佳地，所述酸性或碱性气体浓度控制单元按照以下方式运行：

91、采用所述第一酸性气体浓度检测仪或所述第一碱性气体浓度检测仪实时检测所述集气装置的出口的酸性气体或碱性气体浓度，根据检测的酸性气体或碱性气体浓度，调节所述补药装置的补药量直至所述浓度检测仪测得的酸性气体浓度或碱性气体浓度到达设定阈值。

92、其中，较佳地，所述酸性气体浓度控制单元按照以下方式运行：

93、所述酸性气体为氯化氢；

94、当所述第一氯化氢浓度检测仪检测得到的浓度低于10ppm时，所述加料泵的转速保持不变；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为10ppm以上时，所述加料泵的转速增加。

95、当所述第二氯化氢浓度检测仪检测得到的浓度低于10ppm时，所述加料泵的转速保持不变；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为10ppm以上时，所述加料泵的转速增加。

96、其中，较佳地，所述酸性气体浓度控制单元按照以下方式运行：

97、所述酸性气体为氯化氢；

98、当所述第一氯化氢浓度检测仪检测得到的浓度低于5ppm时，所述加料泵的转速保持不变，警报器关闭；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为5-10ppm时，所述加料泵的转速保持不变，警报器运行；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为10ppm以上时，所述加料泵的转速增加，警报器运行。

99、当所述第二氯化氢浓度检测仪检测得到的浓度低于5ppm时，所述加料泵的转速保持不变，警报器关闭；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为5-10ppm时，所述加料泵的转速保持不变，警报器运行；当所述第二氢气浓度检测仪检测得到的浓度为10ppm以上时，所述加料泵的转速增加，警报器运行。

100、本发明中，较佳地，所述ph值控制单元按照以下方式运行：

101、采用所述ph计实时检测吸收液的ph值，根据检测的ph值，调节所述补药装置的补药量直至所述ph计检测得到的吸收液的ph值达设定阈值。

102、其中，较佳地，所述ph值控制单元按照以下方式运行：

103、吸收液为氢氧化钾溶液时，ph值小于等于10时，增加所述补药装置的补药量；当所述ph计检测得到的ph值大于10小于等于12时，维持所述补药装置的补药量；当所述ph计检测得到的ph值大于12时，减少所述补药装置的补药量；

104、吸收液为酸液为硫酸和/或盐酸，ph值大于等于3时，增加所述补药装置的补药量；当所述ph计检测得到的ph值大于等于1小于3时，维持所述补药装置的补药量；当所述ph计检测得到的ph值小于1时，减少所述补药装置的补药量。

105、本发明中，较佳地，所述补水控制单元按照以下方式运行：

106、采用所述液位计实时检测吸收液的液位，根据检测的液位，控制所述补水阀的开合直至所述液位计检测得到的液位达设定阈值。

107、其中，较佳地，所述补水控制单元按照以下方式运行：

108、当所述液位计检测得到的液位小于等于全液位的20%时，所述补水阀打开；当所述液位计检测得到的液位高于全液位的20%时，所述补水阀关闭。

109、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

110、本发明所用试剂和原料均市售可得。

111、本发明的积极进步效果在于：

112、采用本发明的气体的处理系统一方面可以有效去除气体中的酸性或碱性气体，同时还能在处理的过程中隔绝空气，避免由于某些爆炸性气体的存在导致的爆炸现象；另一方面，还能有效降低该处理系统的堵塞现象，能够增加该处理系统的使用寿命，并进一步提高气体中的酸性或碱性气体的去除效率。