CN1077657A - 回收废气的综合利用方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到环境保护及节能技术，特征是亿万 个泡沫将废气包住运行时：数十万m²泡沫液膜吸收 废气热能生产蒸馏水和热水，提高锅炉热效率达 10％以上；泡沫的Na₂CO₃和废气的全部SO₂反应 得Na₂SO₃；泡沫的Ca(OH)₂和废气的CO₂反应得 CaCO₃；将细至1微米的烟尘全部除去。本发明的 经济效益显著，经其装置处理的10吨炉废气，可得一 万吨蒸馏水及80℃热水7.3万吨；亚硫酸钠550吨 及轻质碳酸钙2.6万吨以上，创年毛利达1000万元 以上。

Description

本发明回收废气的综合利用方法及装置涉及到环境保护和节能的技术。现在全球有1亿多吨二氧化硫及过量的二氧化碳排入大气。我国也有2000多万吨二氧化硫排入。二氧化硫排入大气形成的酸雨及过量二氧化碳排放大气产生的温室效应，已威协人类的生存。某些国家的酸雨比醋酸（PH2.7）和柠檬汁（PH1.5）还酸。科技日报1992·3·10报导：“酸雨能造成水生生态损害，缩短建筑物及古迹文物的寿命，加速城市生命线***各种管网、设备的金属锈蚀……***救灾署专家断言，若任酸雨加剧，到2000年，德国90%的森林、瑞士30%的植物，瑞典1.8万个水体将因酸雨而不复存在”。酸雨在我国也引起不良效果，如它在我国南方的复盖面积达150多万平方公里（面积相当于四个日本国国土的总和），污染农田面积0.4亿亩。我国酸雨PH值也不低，例如广西柳洲市达4.0～4.5，四川重庆市在4.5左右，每年造成的损失，单是农业就达20亿元以上，温室效应已给人类带来灾难，世界各地频频发生的特大风灾水灾就是例证。出于经济原因，不少厂家将未经处理的大量废水排入江河，使世界不少地区的水源已达到无法饮用的程度。因此，现在发达国家和我国沿海地区。已对天然矿泉水产生怀疑，开始兴起饮用蒸馏水。

现在各国政府都开始抓环境治理，并共同商定许多法规治理环境，例如全球限制二氧化硫的排放，全球限制二氧化碳的排放量等。我国政府早在89年就将整治环境污染作为各级政府领导任期目标之一（羊城晚报89年4·24报导）。美国政府今年计划耗资40亿美元，加拿大政府也拿出30亿加元治理环境。

二氧化硫称霸世界为害人类，不是没有解决办法，而是整治它时，在经济上化费很大。正如我国著名化学家候德榜在七十年代末著书时指出：“世界上解决微量二氧化硫（低于0.5%）的方法虽然众多，但却难予突破经济关”。本发明不但能突破这个经济关，而且使消烟除尘变成盈利的事业，从而改变人们过去认为消烟除尘是亏本的看法。

中国专利局在1988年公告廖树汉先生的《泡沫净化蒸馏装置及其方法》CN87101638·A只提及到对烟尘的捕捉，也没有对烟气提出具体的分离方法。所以，至今为止，在经济上可行的方法，还未见报导。

本发明的目的在于，提出一种能分离回收废气中各种物质，加以利用后会产生很高的经济效益和社会效益的综合利用方法及装置。

燃煤废气是含有烟尘，焦油类物质，二氧化硫，二氧化碳，氮气等物质的高温混合气体，这种高温混合气体是可以通过物理手段和化学方法逐样分离出来，再加利用而成为用途广泛的物质。

一、现叙述本发明回收废气的综合利用方法

1、本发明是一种治理环境污染和节能的技术，其特征是，废气在风机的驱动下，通过LSH产泡器后被吸收液层产生的泡沫包住，在运行过程中，废气不断撞击泡沫（吸收液），在和泡沫液膜（吸收液）产生物理化学作用时，组成废气的物质被泡沫（吸收液）分离，经缩泡器、结晶罐、喷雾器、热交换器、沉淀过滤池等，分别被回收利用的综合利用的方法。

2、本发明所说的废气包括燃烧煤的废气，燃烧油料的废气，燃烧有机废物的废气，硫酸厂等化工产品的废气，酒楼宾馆的废气等。

3、本发明所说的吸收液含有添加剂或不含添加剂。

4、本发明所说添加剂包括发泡剂，碳酸钠，碳酸氢钠，氧化钙，氢氧化钙，氢氧化钠。

5、本发明所说的吸收液包括水液和油液。

6、本发明所说的物理化学作用包括：

（1）除尘

用不含发泡剂的泡沫粘附捕捉粉尘，焦油类物质。

（2）热能回收

用含有发泡剂的泡沫吸收废气的热能生产蒸汽，蒸汽经热交换器获得蒸馏水，注入锅炉用的热水及生活用的热水，使锅炉的热效率提高。

（3）除烟气

对含有粒径5微米以下细尘的废气，用含有发泡剂的泡沫粘附捕捉。

（4）除二氧化硫

用含有发泡剂、碳酸钠（碳酸氢钠）的泡沫，和废气中的二氧化硫反应，产生亚硫酸钠，经结晶罐获得亚硫酸钠成品。

（5）除二氧化碳

用超声震动将含有氢氧化钙的吸收液粉碎成雾粒，使雾粒和废气中的二氧化碳进行化学反应生成碳酸钙后，再用LSH产泡器产生的泡沫粘捕雾粒，经沉淀过滤后获得轻质碳酸钙。

（6）除氮气

余下的氮气贮存备用或排入大气。

7、本发明所说综合利用中的除尘，除烟气，除二氧化硫，除二氧化碳，热能回收等，可根据不同需要进行组合。

例如：处理燃煤，燃油料锅炉的废气，可用“除尘，除烟气，除二氧化硫，除二氧化碳，热能回收”进行组合。处理内燃机的废气，用“除烟气，除二氧化硫”进行组合。处理含二氧化硫的二氧化碳天然气用“除二氧化硫”进行。处理酒楼宾馆废气可用“除烟气”进行，处理水泥厂的粉尘可用“除尘”进行，等等。

处理燃煤废气时，本发明先在前面的吸收液内加入碳酸钠或碳酸氢钠，是利用碳酸钠，碳酸氢钠是碳酸盐，它不和废气中的二氧化碳发生化学反应的特征，从而最大限度保证反应生成的亚硫酸钠（或亚硫酸氢钠），有很高的纯洁度，而在后面的吸收液内加入氢氧化钙（和/或氧化钙），是利用二氧化碳与氢氧化钙（和/或氧化钙）进行化学反应，生成难溶于吸收液的碳酸钙沉淀。有利于用沉淀过滤池回收碳酸钙。

本发明取用的LSH产泡器，是对“泡沫净化蒸馏装置及其方法”中的产泡器进行改进的产泡器，它不管吸收液里有或没有发泡剂，都能不断地产生数十层以上的大量泡沫，使综合利用能更好地进行。

本发明的吸收液取用水液或油液，是因有些处理不能用水液，例如水泥厂的水泥飞尘。用水处理，水泥就会在装置内凝结，使装置不能运行，而且油液粘度比水大，对处理量大的处理物，用油液有时会比水液更经济。虽然它会增加一点电力，但可回收处理物或完全省去发泡剂的使用。

粉尘是吸湿性强的物质，很容易被液膜粘住，在运行过程中，粉尘在泡沫内剧烈旋转翻滚，千万次撞击泡沫液膜，因此在通过数十层泡沫时，粉尘就得到清除。所以本发明在分离回收粉尘的吸收液中不加入发泡剂，也能获得同样的效果。

热能回收、二氧化硫分离都和反应作用的时间及面积成正比例关系。本发明在除烟汽、热能、二氧化硫回收的吸收液中加入发泡剂，是利用发泡剂能使泡沫保持一段较长的时间才会破裂的特点。这样，在单位时间内就会获得最大量的泡沫，为热能、二氧化硫、烟气的分离打下坚实的基础。成为“实破经济关”决定性的一步。使用发泡剂的另一个好处是，用很低风压（如10cm水柱/cm²）就能使整个装置充满泡沫，获得液膜面积达数十万平方米的亿万个泡沫。泡沫不但使化学反应和物理作用获得足够的时间及接触面，而且节省了大量的动力。在回收热能产生蒸汽的阶段，烟气中粒径在5微米以下的细尘含量很少，消耗的发泡剂不多。二氧化硫分离消耗的发泡剂就更少了。原因是碳酸钠和亚硫酸钠等都溶解于水，它们基本上不消耗发泡剂，所以使用极少的发泡剂就能获得大量的持久泡沫，使运行的成本大大降低。发泡剂的使用使“突破经济关”成为现实。

本发明在二氧化碳分离回收的吸收液内不加入发泡剂，而取用加压喷雾泡沫回收的方法，是因为碳酸钙不溶于，而且数量很大，消耗的发泡剂很多，不如对吸收液加压进行喷雾，使液雾和二氧化碳进行化学反应，再用泡沫粘捕液雾节省成本。轻质碳酸钙用途广泛，橡胶塑料，油漆，纸张等都用它作填充料，是主要的获利产品、多耗点电力也很值得。

二氧化碳，二氧化硫是酸性气体，碳酸钠和氢氧化钙是碱性物质，两种物质的反应属酸碱的中和反应，反应时间迅速，反应比较完全彻底。

本发明回收废气的综合利用方法没有烟尘排放。因为烟尘前后经除尘，热能回收，除二氧化硫，除二氧化碳等四个阶段，通过数亿个泡沫和近百万平方米液面的粘附净化。

本发明回收废气的综合利用方法也没有二氧化硫排放，因为二氧化硫首先和面积达20万平方米的3.2亿个泡沫液膜内的碳酸钠进行中和反应。如有极微量的二氧化硫未和碳酸钠反应的话，也会在通过碳酸钙室时和氢氧化钙产生化学反应，生成亚硫酸钙沉淀而被完全彻底消除。

本发明回收废气的综合利用方法，没有废液排放，因为混浊的吸收液，经沉淀过滤池后，得到含发泡剂或碳酸钠或氢氧化钙的澄清吸收液，已用抽液泵送回各有关的室利用，因此没有废液排放。最后排放出来的只是未被氢氧化钙吸收完的二氧化碳及惰性氮气。

全球即将实行的全球二氧化碳排放量限制及限制二氧化硫排放的公约，对排废气大户的火力发电厂来说，会带来很大的冲击。本发明能将二氧化硫全部和二氧化碳的50%以上清除的特点，必给火力发电厂帮大忙。

三、现介绍本发明回收废气的综合利用方法产生的经济效益

我国1990年煤产10多亿吨，其中 1/3 （3亿多）供应全国30多万台工业锅炉使用。我国蒸发量2吨以下的工业炉占 2/3 ，它的排烟温度约250℃，蒸发量2吨以上工业炉占 1/3 ，它的排烟温度约200℃。本发明可将烟温降至40℃。全国窖炉14多万台耗煤2亿吨

1、全国推行本发明回收废气的综合利用方法，我国不用多化费一分钱，每年就可以获得6161万吨标煤。

10亿× 1/3 × 2/3 ×（250-40）÷13.5×1%＝0.3456亿

10亿× 1/3 × 1/3 ×（200-40）÷13.5×1%＝0.1316亿

2亿×（200-60）÷13.5×1%＝0.2074亿

当保温层的保温系数是90%时

（0.3456+0.1316+0.2074）×90%＝0.6161（亿吨）

2、全国推行本发明回收废气的综合利用方法，我国不用多化费一分钱，每年可获得饮用蒸馏水达8.451亿吨，它可解决9.647亿（人、年）的饮用水。

可获得110℃蒸汽8.451亿吨。

10亿× 1/3 × 2/3 ×250÷13.5×1%＝0.4115亿

（2+10× 1/3 × 1/3 ）×200÷13.5×1%＝0.4609

0.8724×90%×7000÷650＝8.451亿吨

8.451÷（365×0.0024）＝9.647亿（人·年）

3、全国推行本发明回收废气的综合利用方法，全国不用多化费一分钱，就可减少1426万吨以上二氧化硫的排放，并获得2807万吨纯净的亚硫酸钠。

5.3亿×7000÷5200×1%＝0.0713（亿吨S）

S+O₂＝SO₂

32  64

0.0713  0.1426

64  126  44

0.1426  0.2807  0.0980

4、全国实行本发明回收废气的综合利用方法，我国不用多化费一分钱，每年可获得纯洁的轻质碳酸钙17.65亿吨以上

7000大卡的煤含碳为86.4%

（3.3+2）×80%＝4.24（亿吨）（炉渣耗碳6.4%）

12  44  44  100

4.24  15.54  15.54  35.31

按50%反应率计算

35.31×50%＝17.65（亿吨）

5、全国推行本发明回收废气的综合利用方法，我国上空可减少包括粒径1微米在内的烟尘2597万吨排入大气。

各种锅炉排烟的含尘量平均约3.5g/NM³

5.3亿×14×0.0035＝2597万吨

可以说，LSH回收废气的综合利用方法在全国实行，我国人民不但在经济上获得可喜的成绩。而且洁净的空气和饮用水，必将为提高我国人民的健康尽一份力量。

四、现介绍本发明回收废气的综合利用装置

现在我国推行的各式各样的除尘器，属于名牌产品的，其除尘率均在80%左右（现行各种锅炉的排烟含量在3.5g/NM³左右）。因此目前的锅炉经其除尘后排放出来的烟气，含尘仍然在0.7g/Nm³左右，远远高于国家法定的0.2g/Nm³的标准。目前出现的水膜除尘，效果虽然好些，但它产生水的第二次污染，不符合环境保护要求，推广困难。而且，现行的除尘器无法除去1-2微米这样细小的烟尘（***门指出：3微米以下的烟尘对人的健康危害很大），也无法将破坏生态平衡的二氧化硫，二氧化碳除去，更不用说利用烟气中非常宝贵的热能，另一个共同缺点是运行费用高。给用户带来沉重负担。

利用“本发明回收废气的综合利用装置”能完全克服上述存在的缺点。

1、它不但能将危害于人类的二氧化硫和过量的二氧化碳等物质，转化为有用途广泛的化工产品，而且没有第二次污染，完全符合环境保护要求，减少酸雨的产生。

2、它能将原来的浪费掉的热能利用起来，生产供人们饮用的蒸馏水，不但解决人们对食水的日益恐慌，而且为能源的节省开辟一条新途径。

3、它能将烟气中包括细至1微米的细尘全部除去，使人们获得真正洁净的空气。

4、它能速进Na₂CO₃、CaO行业的发展，增加社会就业率。

5、更重要的是，它能产生高额的经济效益，是一项盈利事业。

本发明回收废气的综合利用装置是执行本发明回收废气的综合利用方法的装置，它是一种环境保护及节能的装置。其特征是该装置由LSH产泡器，缩泡器，物料补给器，泡沫探测器，液位控制器，沉淀过滤池，抽液泵，雾化器，结晶罐，热交换器，风机，阀门、管道、人孔，保温层等组成的除尘室，蒸汽室，蒸馏水室，亚硫酸钠室，碳酸钙室等构成，如图示一。

本发明所说的除尘室，其特征是由产泡室和沉淀过滤池组成，它包括进气管①，保温层②，液位控制器③，LSH产泡器④，进液阀⑤，搅拌机⑥，排渣机⑦，排液阀⑧，抽液泵⑩（11），沉淀过滤池⑨，风机（12），排气管（13），人孔（14），产泡室（15），如图示二。

本发明所说的蒸汽室，其特征是由产泡室和消泡室及沉淀过滤池组成，它包括进汽管（16），保温层（17），液位探测器（18），物料补给器（19），LSH产泡器（20），进液阀（21），通液器（22），搅拌机（23），排液阀（24），抽液泵（26）（27），沉淀过滤池（25），泡沫探测器（28），排汽管（29），消泡室（30），人孔（31）（34）缩泡器（32），产泡室（33），如图示三。

本发明所说的蒸馏水室，其特征是由冷却室和汽液分离室组成，它包括进汽管（35），排液阀（36），保温层（37），热交换器（38），人孔（39）（40），热交换器（41），进液阀（42），人孔（43），排液阀（44），汽液分离室（45），排汽阀（46），冷却室（57），排液阀（48），进液阀（49），冷却室（50），如图示四。

本发明所说的亚硫酸钠室，其特征是由产泡室、消泡室和结晶罐组成，它包括进汽管（51），液位控制器（52），物料补给器（53），产泡器（54），进液阀（55），通液器（56），排液阀（57），抽液泵（59）（60），结晶罐（58），泡沫探测器（61），排气管（62），消泡室（63），人孔（64），缩泡器（65），产泡室（66），人孔（67）如图示五。

本发明所说的碳酸钙室，其特征是由雾化室、消雾室和沉淀过滤池组成，它包括进汽管（68）（68），人孔（69）（84），液位控制器（70）（80）。抽液泵（71）（72），沉淀过滤池（73），进液阀（74）（79）（86）（87），雾化器（75），搅拌机（76）（78），LSH产泡器（77），物料补给器（81），消雾室（82），排气管（85），高压泵（88），雾化室（89），如图示六。

本发明所说的除尘室、蒸汽室、蒸馏水室、亚硫酸钠室、碳酸钙室，可以数室组合运行，也可以单室运行。

例如处理燃煤废气，用除尘室，蒸汽室，蒸馏水室，亚硫酸钠室，碳酸钙室组合运行。处理水泥厂的废气时，可以用除尘室，蒸汽室组合运行。处理酒店宾馆废气时，则用蒸汽室单独运行，等等。

LSH产泡器安装在产泡室（消雾室），使用时浸在吸收液里，它在风机的配合下，使吸收液产生大量泡沫，对废气物质产生分离回收作用。

缩泡器是一个贯通两端的空心体，安装在产泡室，消泡室之间，它能使通过的泡沫体积缩小，令泡沫释放出洁净的气体。

液位控制器是电器装置，安装在产泡室外，它能探测液位高低的变化，进而控制进液阀的开关，使吸收液位保持相对隐定的高度。

泡沫探测器是电器装置，安装在消泡室外，它能探测泡沫量的变化，而自动控制物料补给器的开关，补充消耗的添加剂。

搅拌机安装在室内的吸收液里，它能将吸收液内的沉淀物搅拌起来，以利抽液泵将沉淀物排出室外，使用时浸在吸收液里。

拌渣机安装在室内的吸收液面附近，它可将吸收液面的浮渣排出室外，使用时半浸在吸收液。

沉淀过滤池安装在室外，它能将抽液泵送来的混浊吸收液沉淀过滤为澄清的吸收液。

热交换器安装在冷却室内，和冷却水配合，在使蒸汽冷却为蒸馏水时，将冷却水加热，回收废气的热能。

通液器安装在产泡室，消泡室下方的侧壁之间，它能使两室间的吸收液互通。

风机安装在室外，它能使废气产生通过发泡液层，产泡器、热交换器的压力。

结晶罐安装在室外，它能使Na₂SO₃溶液变为固体Na₂SO₃。

阀门安装在各室的壁上或管道上，控制汽液的进出。

入孔设在各室的壁上，为各室进行修理提供出入口。

管道安装在各室之间，使废气能流通全套装置。

保温层复盖在汽液分离室之前各室的外壁，它能防止废气热能散失，提高热效率。

抽液泵安装在室外，它能将室内混浊吸收液送到沉淀过滤池，或将沉淀过滤池的澄清吸收液送回室内。

物料补给器安装在室外，它能自动补充消耗的添加剂。

雾化器安装在雾化室，它能使吸收液成为烟雾状。

五、现以处理10吨锅炉废气为例，介绍“本发明回收废气的综合利用装置”运行，及其产生的具体经济效益。

1、现介绍该装置怎样粘捕粉尘、焦油类物质。

燃煤废气从锅炉排出后，通过进汽管①，进入除尘室的产泡器④内，在风机的配合下，废气穿过LSH产泡器的小孔，被分割成许多般细小的汽流。小汽流撞击吸收液，使吸收液产生涡流。回流的吸收液将小汽流切断而形成汽泡。在吸收液切断小汽流的同时，也是形成第二个汽泡的开始，如此不断重复，在吸收液层内就产生连串的汽泡，由于LSH产泡器布满小孔，在同一瞬间就有许多汽泡产生，通过调整LSH产泡器的小孔数目及风压，我们就可以在LSH产泡器的吸收液层获得重重叠叠密密麻麻的小汽泡，也即获得重重叠叠密密麻麻的泡沫层。在泡沫产生及上升的过程中，泡沫内废气的粉尘剧烈旋转翻滚，当粉尘撞击泡沫液膜时，被泡沫液膜粘住而留在泡沫液膜内，产生净化作用，即烟气中的粉尘得到分离。在同一时间，泡沫内的焦油类物质，同样剧烈旋转翻滚，焦油的沸点较高，在撞击泡沫液膜时，蒸汽状的焦油迅速被泡沫液膜冷却成小液点，或溶解于泡沫液膜，或浮在泡沫液膜面上。在产泡室内的吸收液不含发泡剂，所以当泡沫高出吸收液面一定高度时，最高层泡沫内的气压大过泡沫液膜的表面张力时，泡沫就会自行破裂，释放出除去粉尘，焦油的气体。泡沫破裂后变成液体，连同它粘住的粉尘，溶解的焦油及浮在它上面的焦油液粒，一同沿LSH产泡器壁流入吸收液中。当吸收液内的粉尘含量达到预期的混浊度时，先开动搅拌机⑥将沉积的粉尘搅拌起来，然后再起动抽液泵⑩将混浊的吸收液送到沉淀过滤池⑨，这样就可以将废气中的粉尘回收。当吸收液面的焦油浮渣达到预定的厚度时，就开动排渣机⑦将浮渣排出室外，这样就可以将烟气中的焦油类物质回收。当沉淀过滤池内的澄清液足够多时就开动抽液泵（11）将澄清液送回产泡室（15）。在除尘室只要求除去粒径大于5微米的粉尘和焦油类物质，小于5微米的粉尘送往蒸汽室内含有发泡剂的吸收液层分离回收，在经济上会合算些。

（1）泡沫粘捕粉尘耗用电力

26.2KW×24×300＝188648KWh/年

0.56×188648＝105638元≈10.5万（广东新会电费价）

除去粉尘焦油类物质的废气，经排汽管（13）和风机（12）（风机安排在这里可减少粉尘磨损），送到蒸汽室。如图示二

2、现介绍该装置怎样吸收废气热能产生出蒸汽。

经过除尘室除去粉尘，焦油类物质的废气从进汽管（16）进入蒸汽室的LSH产泡器（20）内，被LSH产泡器的小孔分割成许多细小的汽流，汽流撞击吸收液形成许多小汽泡。因吸收液含有发泡剂，当小汽泡离开吸收液面时，就会将吸收液吹成泡沫，由于发泡剂的存在，离开吸收液面的泡沫不会立即破裂而保留一段时间。这样泡沫就会充满整个产泡室空间。适当调整LSH产泡器小孔的数目和孔径，我们就会获得泡沫直径不大于10MM的泡沫，也就是说每立方米泡沫有100万个以上的泡沫，其液膜面积达600m²以上，（处理10吨锅炉废气的泡沫在此有2.5亿个，面积达15万m²），在泡沫上升过程中，泡沫液膜吸收烟气中的热能，使自身的温度不断升高，直至泡沫液膜沸腾产生大量蒸汽充满泡沫。泡沫吸收废气热能产生蒸汽的同时，在除尘室未被泡沫液膜粘捕的粒径小于5微米的烟尘，在运行过程中剧烈翻滚，撞击泡沫内的水汽（蒸汽）时，吸收水份使自身的重量增加。由于粉尘自身含有水份，当含水的粉尘撞击泡沫液膜时，在水的表面张力产生的自粘作用下，使含水细尘很容易被泡沫液膜粘附捕捉，由于泡沫量多，泡沫液膜面积大，及泡沫内温度大等因素，使粒径细至1微米的烟尘也能被粘捕。液体的吸热及蒸发，与液体的表面积成正比关系。蒸汽室的泡沫面积达15万平方米，能迅速将烟气的热能吸收。废气在蒸汽室内约有一分钟的运行时间，使泡沫有足够的时间吸收烟气的热能。据测，每立方米泡沫约6kg重，泡沫液膜的升温所吸收的热量不多，加上缩泡器和通液器的使用，令吸收液在蒸汽室内不断循环吸热，使泡沫液膜能不断吸热直至达到沸腾，产生大量蒸汽充满泡沫。粘捕烟尘的泡沫通过缩泡器（32）产生破裂重组过程，使泡沫的体积大大缩小，离开缩泡器后跌落消泡室，自行破裂成为液体，连同粘捕的烟尘进入吸收液，当吸收液的含尘量达到预期的混浊度时开动搅拌器（23）搅动吸收液层，然后开动抽液泵（24）将混浊的吸收液送往沉淀过滤池（25），并用抽液泵（27）将沉淀过滤池内澄清的吸收液送回蒸汽室。在泡沫通过缩泡器产生破裂重组过程时，泡沫释放出充满蒸汽（或水汽）的无尘废气，通过排气管（29）送往蒸馏水室内。这样蒸汽室就达到既除去粒径小至1微米的细尘，又将废气中的热能分离出来生产蒸汽的双重目的。如图示三。

（1）泡沫吸收热能生产蒸汽耗用电力

12.2KW×24×300＝87852KWh

0.56元×87852≈49197元＝4.9万元

（2）泡沫粘捕粒径5微米以下烟尘耗用发泡剂费用：

4000元×10＝40000元＝4万元

3、现介绍该装置怎样获得蒸馏水，锅炉用热水，生活用热水及经济效益。

已除去烟尘、焦油类物质、而充满蒸汽的废气，由进气管（35）进入冷却室（50），蒸汽撞击热交换器（38）时，将自身的热能传给热交换器，而在热交换器壁上形成液体（即变成蒸馏水）后，流入汽液分离室（45），在蒸汽冷凝成液体时释放出大量的水蒸汽热能，将热交换器加热，热交换器又将从进水阀（49）进来的冷却水加热，当冷却水从排水阀（36）排出时，水温已升高到80℃。将这种80℃热水送进锅炉使用，使锅炉由加入冷水改变为加入热水，从而减少锅炉烧煤量，即提高锅炉的热效率。我们还可以进一步提高锅炉的热效率，即让80℃的废气再通过一级热效换器（41），使废气进一步降至40℃，即获得40℃的热水供职工使用。如处理10吨锅炉的废气，在其排烟温度为200℃时，可获得饮用蒸馏水1万吨以上，80℃锅炉用热水7.3万吨以上及40℃生活用热水5.3万吨以上，从而使锅炉的热效率提高10%以上。如图示四。

（1）每年可生产蒸馏水

200÷13.5×1%＝14.8%

（理论表明，烟温降低13.5℃，锅炉热效率提高1%）。

1.45×24×300×7000×14.8%÷650＝16640吨（10吨炉每小时耗标煤约1.45吨，水的汽化热为540大卡），

按装置热散失10%计算

16640×90%＝14976（吨）

按每吨30元计算

14976×30＝449280元≈44.9万元

（2）每年可生产80℃热水

（200-80）÷13.5×1%＝8.8%（提高锅炉垫效率）

10440×8.8%×7000÷80＝80388.0吨

按冷却室保温系数90%计算

80400×90%＝72360吨

（3）每年可生产40℃热水

（80-40）÷13.5×1%＝2.96%（再提高锅炉热效率）

10440×2.96%×7000÷40＝54079吨≈5.4万吨

（4）生产的热水相当于全年节省的标煤重量1142吨

10440×（8.8%×90%+3.00%）＝1142吨

250元×1142＝285500元（新会煤价）。

4、现介绍该装置吸收废气的二氧化硫生产亚硫酸钠。

清除烟尘、焦油、热能的废气，由进汽管（51）进入LSH产泡器（54）内，被LSH产泡器的小孔分割成许多细小汽流，汽流撞击吸收液形成许多小汽泡。因吸收液含有发泡剂，当小汽泡离开吸收液面时，将吸收液吹成泡沫。由于吸收液内含有碳酸钠，当泡沫内剧烈旋转翻滚的二氧化硫分子撞击泡沫液膜时，就会和溶解在泡沫液膜内的碳酸钠进行化学反应，生成溶解于泡沫液膜的亚硫酸钠（Na₂CO₃+SO₂→Na₂SO₃+CO₂↑）。由于发泡剂的存在，泡沫不会立即破裂而保持一段时间，使容积达340m³的产泡室充满泡沫。二氧化硫是酸性气体，碳酸钠属碱性盐，两者的反应属反应迅速的中和反应。进入亚硫酸钠室的二氧化硫被泡沫分割成6.5亿份（34×191×10⁵）在85秒的长时间内（340÷4＝85秒），和有20万m²面积（340×600＝204000）的泡沫液膜内的碳酸钠进行反应。泡沫内的二氧化硫分子剧烈旋转翻滚，成千上万次不断以新的二氧化硫分子撞击泡沫液膜，和液膜内的碳酸钠分子进行化学反应，上述的长时间，大接触面积，千万次撞击，酸碱反应等因素，使泡沫液膜内的碳酸钠能完全吸收废气中的二氧化硫生成亚硫酸钠。所以说，经该装置处理过的废气，没有二氧化硫排放。10吨锅炉每年燃烧10440吨标煤，约含二氧化硫198.72吨，可生产亚硫酸钠391.23吨。

7200÷5373＝1.34（锅炉燃煤5200大卡/kg）

10440×1.34×1%＝139.89（煤含硫1%）

32  32  64  64  106  126  44

139.89  279.78  279.78  463.4  550.81  192.36

当泡沫充满产泡室时，就会通过缩泡器（65）使自己的体积变小，并跌进消泡室（63）内自行破裂成为吸收液，从通液器（56）回到产泡室再被废汽吹成泡沫。当吸收液溶解的亚硫酸钠达到预定的浓度时，就开动抽液泵（50）将吸收液送往结晶罐（58）进行处理获得固体亚硫酸钠。

当碳酸钠每吨1000元，亚硫酸钠2500元，电费0.56元/KWh时（广东新会物价）。

（1）泡沫吸收二氧化硫耗用电费

36.6KW×24×300＝263520KWh

0.56元×263520＝14.75万元

（2）处理10吨锅炉废汽生产亚硫酸钠创年税利：

2500×550.81-1000×463.4-147571＝766054元

从上述可知，该装置可将二氧化硫从废气中分离出来，并用它生产出用途广泛的亚硫酸钠，从而“突破经济关”，将这种难予处理的为害于人类的物质转化为服务于人群。

泡沫经缩泡器（65）产生破裂重组时，释放出已除去二氧化硫的废气，经消泡室的排气管（62）送到碳酸钙室，对废气中二氧化碳进行分离回收，如图示五。

5、现介绍该装置怎样获得轻质碳酸钙

含有氢氧化钙的吸收液，经加压后流经雾化器时，撞击雾化器的震动片，使震动片产生超声震动，将吸收液粉碎成雾状液粒径约7微米喷入雾化室，令整个雾化室充满这种细小液粒（即雾粒）。适当调整雾化室的汽流量，使这种雾粒缓慢下降以增加雾粒和废气中二氧化碳的接触时间，使化学反应完全彻底。

从亚硫酸钠室排出来的废气，由进气管（68）进入雾化室（89），废汽中的二氧化碳撞击雾粒时，和雾粒内的氢氧化钙产生化学反应，生成碳酸钙沉淀留在雾粒内，雾粒在运行过程中互相碰撞时，雾粒会互相结合而变大加重，当雾粒的重量大于废汽流动的支承力时，就会连同其内的碳酸钙微粒一起跌进吸收液层。重量小于废汽支承力的液粒，会随同废气从排（进）汽管（83）进入消雾室的LSH产泡器（77）内。废汽从雾化室的排汽管（83）进入消雾室（82）的LSH产泡器（77），撞击LSH产泡器内的吸收液产生泡沫。在运行过程中，泡沫内废汽中的二氧化碳分子（在雾化室未能参予反应）剧烈旋转翻滚，撞击雾粒及泡沫液膜时，产生化学反应生成碳酸钙沉淀，留在雾粒及泡沫液膜内。当泡沫内的雾粒撞击泡沫液膜时，在表面张力的作用下，雾粒即被泡沫液膜粘住而留在泡沫液膜内。从而产生回收雾粒的作用（即产生消雾作用），由于吸收液不含发泡剂，当泡沫高出吸收液面一定高度，最高层泡沫内的气压大过泡沫液膜的表面张力时，泡沫就自行破裂，释放出没有雾状吸收液的气体，从排汽管（85）排放。泡沫自行破裂变成液体，连同碳酸钙微粒流入吸收液。当吸收液内的碳酸钙微粒含量达到预定的程度时。即开动抽液泵（71）将吸收液送往沉淀过滤池。澄清的吸收液由抽液泵（72）经石灰池后送回雾化室（89），如图示六。

1公斤吸收液经超声雾化后能得到57700亿粒直径为7微米的雾粒，雾粒总面积有3428m²。在370m³的雾化室内，将1000kg吸收液雾化，得到342.8万m²的雾粒面积，使二氧化碳和氢氧化钙有良好的接触面，为化学反应创造良好的条件。10吨锅炉的烟汽通过雾化室约需90秒时间，为二氧化碳和氢氧化钙进行反应提供充裕的反应时间，加上我们控制吸收液含氢氧化钙不大于10%，使雾化室的化学反应朝二氧化碳过剩的状态进行，令我们在雾化室状态获得纯净的轻质碳酸钙。

（1）生产轻质碳酸钙耗电费

75KWh×24×300＝540000KWh

0.56元×540000＝302400元（广东新会电价）

（2）10440×80%＝8352（7000大卡煤含碳量）

C+O₂＝CO₂CO₂＝30624+192.35＝30816.35

12  44

8352  30624

CO₂+CaO＝CaCO₃

44  56  100

30816  39220  70036

（3）按CO₂的吸收率为50%计算

70036×50%≈35018吨

39220×50%＝19610吨

（4）按市价每吨CaCO₃600元 CaO200计算

600×35018-200×19610＝17088800元

（5）处理10吨锅炉废汽生产轻质碳酸钙创年毛利：

17088800-302400＝16786400元≈1678万元

（6）除生产轻质碳酸钙外，还可以对从亚硫酸钠室出来的废气，施加每平方厘米50kg的压力压缩处理，可获得液体的二氧化碳，也能将废汽中的二氧化碳分离出来加以利用。

6、现介绍该装置处理10吨锅炉废汽，生产蒸馏水、热水、亚硫酸钠及轻质碳酸钙可创年税利：1809万元。

539952+766054+16786400＝1809万元

其中：

（1）除烟尘、生产蒸馏水及热水所创年税利：＝53.9万元

285500+449280-49190-40000-105638＝53.9万元

（2）生产亚硫酸钠所创年税利：

1377025-463400-147571＝766054元≈76.6万元

（3）生产轻质碳酸钙所创年税利：

21010800-3922000-302400＝16786400元＝1678万元

进气管-1，16，35，51，68，83。

保温层-2，17，37。

液位控制器-3，18，52，70，80。

LSH产泡器-4，20，54，77。

进液阀-5，21，42，49，55，74，86，87。

搅拌机-6，23，76，78。

排渣机-7。

排液阀-8，24，36，44，48，57，79。

沉淀过滤池-9，25，73。

抽液泵-10，11，26，27，59，60，71，72。

风机-12。

排气管-13，29，46，62，85。

人孔-14，31，34，39，40，43，64，67，69，84。

产泡室-15，33，66。  汽液分离室-45。

物料补给器-19，53，81。  冷却室-47，50。

通液器-22，56。  结晶罐-58。

泡沫探测器-28，61。  雾化器-75。

消泡室-30，63。  消雾室-82。

缩泡器-32，65。  高压泵-88。

热交换器-38，41。  产雾室-89。

Claims (12)

1、回收废气的综合利用方法属于法理环境污染及节能的技术。其特征是，废气在风机的驱动下，通过LSH产泡器后被吸收液层产生的泡沫包住，在运行过程中，废气不断撞击泡沫(吸收液)，在和泡沫(吸收液)产生物理化学作用时，组成废气的物质被泡沫(吸收液)分离，经缩泡器、结晶罐、喷雾器、热交换器、沉淀过滤池等，分别被回收利用的综合利用方法。

2、根据权利要求1描述的方法，其特征是所说的吸收液包括水液和油液。

3、根据权利要求1至2描述的方法，其特征是所说的吸收液含有添加剂或不含添加剂。

4、根据权利要求1至3描述的方法，其特征是所说的添加剂包括发泡剂，碳酸钠，碳酸氢钠，氢氧化钙，氢氧化钠。

5、根据权利要求1至4描述的方法，其特征是所说的物理化学作用包括：

（1）用不含发泡剂的泡沫粘捕废气的粉尘，焦油类物质。

（2）用含发泡剂的泡沫粘捕废气中粒径小于5微米以下的细尘。

（3）用含发泡剂的泡沫吸收废气热能生产蒸汽，蒸汽经热交换器获得蒸馏水，注入锅炉用的热水及生活用的热水，使锅炉热效率提高。

（4）用含发泡剂、碳酸钠（或/和碳酸氢钠）的泡沫，和废气的二氧化硫反应生成亚硫酸钠（或/和亚硫酸氢钠）。

（5）用超声震动将含有氢氧化钙的吸收液粉碎成雾粒，使雾粒和废气的二氧化碳进行反应生成碳酸钙后，再用LSH产泡器产生的泡沫粘捕雾粒，经沉淀过滤获得轻质碳酸钙。

6、应用权利要求1至5描述方法的回收废气的综合利用装置，是一种治理环境污染和节能的装置，其特征是该装置由LSH产泡器，缩泡器，液位控制器，泡沫探测器，物料补给器，沉淀过滤池，抽液泵，雾化器，结晶罐，热交换器，风机，阀门，保温层，管道，人孔等组成的除尘室，蒸汽室，蒸馏水室，亚硫酸钠室，轻质碳酸钙室等构成，如图示一。

7、根据权利要求6装置描述，除尘室的特征是由产泡室和沉淀过滤池组成，它包括进气管①，保温层②，液位控制器③，LSH产泡器④，进液阀⑤，搅拌机⑥，排渣机⑦，排液阀⑧，沉淀过滤池⑨，抽液泵⑩（11），风机（12），排气管（13），人孔（14），产泡室（15）组成，如图示二。

8、根据权利要求6装置描述，蒸汽室的特征是产泡室，消泡室和沉淀过滤池组成，它包括进气管（16），保温层（17），液位控制器（18），物料补给器（19），LSH产泡器（20），进液阀（21），通液器（22），搅拌机（23），排液阀（24），沉淀过滤池（25），抽液泵（26）（27），泡沫探测器（28），排气管（29），消泡室（30），人孔（31）（34），缩泡器（32），产泡室（33），如图示三。

9、根据权利要求6装置描述，蒸馏水室的特征是由冷却室和汽液分离室组成，它包括进气管（36），排液阀（36），保温层（37），热交换器（38）（41），人孔（39）（40）（43），进液阀（42），排液阀（44），汽液分离室（45），排气管（46），冷却室（47），排液阀（48），进液阀（49），冷却室（50），如图示四。

10、根据权利要求6装置描述，亚硫酸钠室的特征是由产泡室、消泡室和结晶罐组成，它包括进气管（51），液位控制器（52），物料补给器（53），LSH产泡器（54），进液阀（55），通液器（56），排液阀（57），结晶罐（58），抽液泵（59）（60），泡沫探测器（61），排气管（62），消泡室（63），人孔（64）（67），缩泡器（65），产泡室（66），如图示五。

11、根据权利要求6装置描述，碳酸钙室的特征是由喷雾室、消雾室和沉淀过滤池组成，它包括进气管（68）（83），人孔（69）（84），液位控制器（70）（80），抽液泵（71）（72）沉淀过滤池（73），进液阀（74）（79）（86）（87），雾化器（75），搅拌机（76）（78），LSH产泡器（77），物料补给器（81），消雾室（82），排气管（85），高压泵（88），雾化室（89），如图示六。

12、根据权利要求6至11装置描述，除尘室，蒸汽室，蒸馏水室，亚硫酸钠室，碳酸钙室，能进行任意组合运行，或单室运行。

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