一种一氧化碳催化氧化反应后的废气处理装置

1.本发明涉及金属生产冶炼技术领域。具体而言，涉及一种一氧化碳催化氧化反应后的废气处理装置。


背景技术：

2.作为现代钢铁冶炼流程里的核心环节，烧结占据着及其重要的地位，其作用是解决从矿山来的矿粉由于粒度小、透气性差、容易导致高炉选料崩料故而不能直接入炉炼铁的问题。通过烧结，可能将矿粉变为粒度较大、结构多孔、强度也比较大的烧结矿，从而可以保证高炉的顺行。但是，随着环保力度的加大，烧结机的废烟处理一直是关注的重点，其中一氧化碳(co)占据了一大部分。尤其是在前期烧结阶段，烧结工艺自身产生的一氧化碳所占据的比例大致占据了总一氧化碳排放量的20％，一氧化碳自身具有一定的毒性，一旦生产过程中被工人或者普通市民吸入，将导致中毒进而对生命安全带来危害。
3.目前国内烧结机废烟气co治理一般采用内循环或外循环。烟气内循环一般采用单独的变频循环风机，在风箱支管直接提取co浓度高的烟气，风机选型一般采用全压18000pa，功率不低于2台主抽风机风量总和的30％，提取的废烟气通过多管除尘器直接循环至台车表面进行再次燃烧，降低co总量，其特点为设备投资大，运行成本高；烟气外循环一般采用从2台主抽风机出口混合后的废烟气直接提取20％-30％的废烟气进入台车表面进行再次燃烧，降低co总量，其特点为不能针对性的消除co含量高的风箱支管，只能消除烟道混合后烟气总量的co，其实际运行效果差，不能从源头治理。
4.查阅相关地已公开技术方案，公开号为cn201820320608的实用新型专利公开了一种蒸汽辅助吹扫式烟气处理装置，反应容腔中通过加热蒸汽管输入蒸汽而使反应容腔中保持足够的温度，以使催化剂层中的催化剂具有较好的活性；在进气烟道中设有进气调节阀，出气烟道中设有出气调节阀；以反应腔中温度变化为依据对所述的进气调节阀进行调节，使得反应腔内的温度保持在合适的水平，从而使得催化剂层中的催化剂保持较好的催化效果，提高烟气脱除一氧化碳、氮氧化物及硫化物等有害物质的效率。公开号为cn201820776642的技术方案公开了一种电解铝废气中一氧化碳处理装置，该装置包括反应室、混合室、输入管、输出管和反应管，反应室的底下设置有混合室，混合室的底下设置有输入管，所述的输出管设置在反应室的顶上，反应管设置在反应室内，反应管的上端与输出管相连通，反应管的另一端连接在混合室上；还包括电子点火器、喷孔、氧气供应瓶，反应管上设置有若干个喷孔，电子点火器安装在反应室内，电子点火器的点火口对准喷孔；混合室的左侧设置有氧气供应瓶；其特点在于能够高效的把电解铝阳极中产生的一氧化碳完全燃烧，避免废气中的一氧化碳直接排入空气中污染空气。公开号为申请公布号cn107583384a的技术方案提出一种净化装置，该装置通过设置净化箱，对催化氧化塔排出的废气进行净化处理，通过净化层的设置，能够使除尘后的空气进一步净化，增强了净化空气的效果，但是依旧存在如下问题：现有技术中的净化层相当于过滤层，用于净化空气的活性炭层或过滤棉等等，在处理中，为了增加过滤效果可以通过增加过滤面积实现；但是，长期使用容易
造成过滤层的堵塞，堵塞后清洗很不方便，由于当过滤层厚度较厚，清洗时间会很长。
5.以上技术方案均提及到了对于针对固定培植条件的配置与制造方案，但对于后期蓝莓生长环境的持续监测的技术方案却少有提及。
6.背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于，提供一种一氧化碳催化氧化反应后的废气处理装置，所述处理装置包括处理段，用于通入含有一氧化碳的废气并在其内部进行将一氧化碳进行化学反应；所述处理段中设置有一个或以上的处理级，每个所述处理级包括用于喷出与一氧化碳产生化学作用的反应物的喷淋组件，以及位于所述喷淋组件后段的含有反应催化剂的处理层；通过使用所述喷淋组件实施反应物的施发，使反应物能够充分且均匀地分布于待处理的废气当中；同时在两个所述处理级以及所述处理段的出口端设置有涡轮层，从而使废气能在所述处理段能产生充分的搅拌和混合，使处理装置的处理效率进一步提升。
8.本发明采用如下技术方案：
9.一种一氧化碳催化氧化反应后的废气处理装置，所述处理装置包括：
10.处理段，所述处理段的入口端接入含有一氧化碳的废气的输出源；废气流经所述处理段后，从所述处理段的出口端离开；
11.检测元件，用于检测所述处理理入口端以及出口端的气体中的一氧化碳含量；
12.在所述处理段中，包括一个或以上的处理级；每个所述处理级包括：
13.一个或以上的喷淋组件，所述喷淋组件设置于所述处理段的气体移动路径上，用于向所述处理段内部喷出反应物；
14.一个处理层，所述处理层设置于所述处理段的气体移动路径上；所述处理层含有所述反应物与废气中的一氧化碳发生化学反应时所需的催化剂；
15.其中在每个处理级中，所述处理层设置于一个或以上的所述喷淋组件的后方；每个所述处理级的排出端与下一个所述处理级之间具有一个第一涡流层；所述第一涡流层设置多个一级涡流结构；所述一级涡流结构具有朝向出口端方向的一级导向斜面，用于引导废气的流向；并且在所述一级导向斜面的末段具有一级引导部件；所述一级引导部件为一个倾斜面；所述一级引导部件从所述一级导向斜面的表面逐渐远离，并向所述入口端倾斜，从而将废气引导至所述排出端的下方；
16.优选地，所述处理装置还包括储存器和注入组件；所述储存器用于储存所述反应物；所述注入组件用于驱动所述反应物从所述储存器到达所述喷淋组件；
17.优选地，所述处理段的出口端具有一个第二涡流层；所述第二涡流层具有二级涡流结构；所述二级涡流结构具有朝向出口端方向的二级导向斜面，用于引导废气的流向；并且在所述二级导向斜面的末段具有二级引导部件；所述二级引导部件为一个倾斜面；所述二级引导部件从所述二级导向斜面的表面逐渐远离，并向所述入口端倾斜，从而将废气引导至所述出口端的下方；
18.优选地，所述检测元件分别设置于所述出口端和所述入口端；并且根据所述入口端测得的废气的一氧化碳含量n1，以及在所述出口端测得的一氧化碳含量n2，调节所述反应
物的供给流量；
19.优选地，在所述入口端以及所述出口端的至少其中一端还包括有流量阀口，用于控制废气在所述处理段内的流量；
20.优选地，所述反应物为水、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾或以上化学物质的混合物；
21.优选地，所述处理层所含的催化剂包括由iii族材料，铂族材料，以及金属氧化物载体；其中iii族材料为铝、镓、铟或者钛的一种或一种以上的混合物；铂族材料为钌、铑、钯、锇、铱、铂的一种或一种以上的混合物；金属氧化物载体为氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化铈、二氧化硅和氧化钨中的一种或一种以上的混合物。
22.本发明所取得的有益效果是：
23.1.本发明的处理装置通过设置于处理段中的喷淋组件，能够将反应物均匀地施放于待处理的废气之间，有别于以往使用一侧输入管道提供反应物的方式，能够提高反应物在废气之间的混合程度；
24.2.本发明处理装置通过设置于两个处理层以及处理段出口端的涡流结构，能使气体在流通路径上产生一定的混拌，从而有别于以往气体可能在处理段内迅速流动的作用下，产生反应不充分并且反应不均匀的情况；并且所述涡流结构产生的阻力较小，对气体的流通影响不明显；
25.3.本发明处理装置的一氧化碳检测元件设置于上述涡流结构的后段，能够检测到充分混合处理后的气体，能够提高检测的测确性；
26.4.本发明的处理装置的软、硬件具有模块化设计，方便今后的升级或者更换相关的软、硬件环境，降低了使用的成本。
附图说明
27.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
28.图1为本发明处理装置的整体示意图；
29.图2为本发明实施例中所述喷淋组件的示意图；
30.图3为本发明实施例中所述第二涡流层的示意图；
31.图4为本发明实施例中所述第一涡流层的示意图；
32.图5为本发明实施例中所述检测元件的示意图。
33.附图标号说明：10-入口端；20-出口端；101-处理段；102-喷淋组件；103-处理层；104-检测元件；106-注入组件；107-储存器；108-第一涡流层；109-第二涡流层；110-处理级；201-喷淋头；202-管道；300-混合腔；301-二级导向斜面；302-二级引导部件；310-混合气流；501-气体回收管；502-气体储存箱；503-气体浓度传感器；504-通气孔。
具体实施方式
34.为了使得本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系
统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
35.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
36.实施例一：
37.一种一氧化碳催化氧化反应后的废气处理装置，所述处理装置包括：
38.处理段101，所述处理段的入口端10接入含有一氧化碳的废气的输出源；废气流经所述处理段后，从所述处理段的出口端20离开；
39.一个或以上的喷淋组件102，所述喷淋组件102设置于所述处理段的气体路径中，用于向所述处理段内部的废气喷出反应物；
40.一个或以上的处理层103，所述处理层103含有用于将所述反应物与废气中的一氧化碳发生化学反应所需的催化剂；所述处理层103设置于所述处理段101的气体路径上，并且设置于一个所述喷淋组件102在气体移动路径的后方；
41.检测元件104，用于检测气体中的一氧化碳含量；
42.控制单元，通讯连接到所述喷淋组件102以及所述检测元件104；用于获取所述检测元件104的检测数据，以控制所述喷淋组件102进行工作；
43.其中，一个或以上的所述喷淋组件102与其后方的一个所述处理层103组成一个处理级110；每个所述处理级110的排出端与下一个所述处理级110之间具有一个第一涡流层108；所述第一涡流层108设置多个一级涡流结构；所述一级涡流结构具有朝向出口端方向的一级导向斜面，用于引导废气的流向；并且在所述一级导向斜面的末段具有一级引导部件；所述一级引导部件为一个倾斜面；所述一级引导部件从所述一级导向斜面的表面逐渐远离，并向所述入口端10倾斜，从而将废气引导至所述排出端的下方；
44.优选地，所述处理装置还包括储存器107和注入组件106；所述储存器107用于储存所述反应物；所述注入组件106用于驱动所述反应物从所述储存器107到达所述喷淋组件102；
45.优选地，所述处理段101的出口端20具有一个第二涡流层109；所述第二涡流层109具有二级涡流结构；所述二级涡流结构具有朝向出口端20方向的二级导向斜面，用于引导废气的流向；并且在所述二级导向斜面的末段具有二级引导部件；所述二级引导部件为一个倾斜面；所述二级引导部件从所述二级导向斜面的表面逐渐远离，并向所述入口端10倾斜，从而将废气引导至所述出口端20的下方；
46.优选地，所述检测元件104分别设置于所述出口端20和所述入口端10；在所述入口端10测得的废气的一氧化碳含量n1，以及在所述出口端20测得的废气一氧化碳含量n2；
47.优选地，在所述入口端10以及所述出口端20的至少其中一端还包括有流量阀口，用于控制废气在所述处理段101内的流量；
48.优选地，所述反应物为水、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾或以上化学物质的混合物；
49.优选地，所述处理层103所含的催化剂包括由iii族材料，铂族材料，以及金属氧化物载体；其中iii族材料为铝、镓、铟或者钛的一种或一种以上的混合物；铂族材料为钌、铑、钯、锇、铱、铂的一种或一种以上的混合物；金属氧化物载体为氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化铈、二氧化硅和氧化钨中的一种或一种以上的混合物；
50.在一种实施方式中，所述处理段101接入到烧结机的燃烧废气的输出管道，用于对含有一氧化碳的废气进行处理；优选地，所述处理段101使用不锈钢材质制造，以降低在化学反应过程中对所述处理段101本身造成的腐蚀；优选地，所述处理段101为圆柱状；但在其他的实施方式中，所述处理段101亦可以为长方体或其他立体形状；优选地，所述处理段101竖直放置，所述输入端位于所述输出端的下方，使废气的流动路径由下而上；
51.在一种实施方式中，如附图2，所述喷淋组件102包括管道202以及紧固安装于管道202上的多个喷淋头201；喷淋头201和管道202的外表面用绝热材料处理，以保证能够承受所述处理段101内可能达到200～300℃的工况环境；此外，为了更有效地保护喷淋头201和在管道202内部流动的反应物免受高温的影响，管道202和/或喷淋头201内部除了使用隔热材料外，还提供了将外部冷空气引入所述管道202内部的支管道，用于防止所述反应物在高温下发生燃烧；
52.在一种实施方式中，所述喷淋组件102中的管道202绕所述处理段101的内壁圆周布置；多个所述喷淋头201指向所述处理段101的中央，并向所述处理段101中部喷出所述反应物；
53.而在另一种实施方式中，所述喷淋组件102布置于所述处理段101的中部；多个所述喷淋头201沿所述处理段101的径向发散向外布置，并从所述处理段101中部向四周喷出所述反应物；
54.进一步的，所述喷淋组件102的管道连接到位于所述处理段101外部的所述储存器107；并且连接所述储存器107与所述喷淋组件102的管道之间，设置所述注入组件106，用于驱动管道内的所述反应物离开所述储存器107，沿管道进入所述喷淋组件102，并且在一定的压力下从所述喷淋件喷出；优选地，所述注入组件106可以为喷射真空泵；
55.进一步的，如果具有两个或以上所述处理层103，则可以将由所述储存器107输出的管道分支为多个支路，每个支路分别接入一个所述喷淋组件102中；
56.进一步的，接入每个所述喷淋组件102的管道均配置有可控流量的开关阀门，用于控制所述反应物的投入量；
57.进一步的，所述处理层103所含的催化剂包括由iii族材料、铂族材料以及金属氧化物载体
58.其中，所述金属氧化物载体的形状可根据实际需求选择颗粒状、丸状、板状、蜂窝状等，载体的流动路径可以是梯形、矩形，或者可以是薄壁通道；并且可以具有任何合适的横截面形状和尺寸，例如正方形、正弦曲线、六边形、椭圆形或圆形；
59.另一方面，本实施方式中的催化剂是通过本领域常用的方法制备；以下为可选的一种制备本实施方式中的催化剂的方式：
60.首先，将铂族材料依附于金属氧化物载体上；铂族前驱体没有特别限制，依附铂族
材料的方法也没有限制；依附铂族材料后，进行热处理工艺，设定热处理气氛的温度为100～200℃，优选在120℃左右干燥1～3小时，优选2小时左右，其后在400～550℃左右，优选在约500℃下进行煅烧1至3小时，优选约2小时；
61.接下来，将iii族材料添加上述半成品催化剂中；在这种情况下，可以直接使用市售的负着有铂的催化剂；任何化合物都可以用作iii族材料的前驱体；iii族材料由干法浸渍法、和湿法浸渍法进行处理均可；iii族材料在加入上述半成品催化剂后，在热处理气氛在100至200℃，优选在约120℃下干燥1至3小时，优选约2小时，然后在约400至550℃，优选约500℃煅烧约2小时；此时，以100份重量的金属氧化物载体制备的催化剂中，含有0.1～1份的铂族材料和5～10份的3b族材料；
62.进一步的，在所述处理层103中填充催化剂，然后在流动氢气的同时在300至500℃进行预处理，然后向所述处理段101输入含有一氧化碳的废气；预处理和反应过程中气体的空速为5000～60000h-1
；
63.进一步的，所述反应物的体积成份比例为一氧化碳0.1～1％，氢气1～50vol％，氧气10～15％，水蒸气0～30％、0.05％的o-dcb，0.1％的nabi、0.8～1.2％的hcl2、0.3～0.5％的cl、1～1.2％的so2。
64.实施例二：
65.本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进：
66.进一步的，描述所述第一涡流层108与所述第二涡流层109的结构；
67.如附图3所示，描述所述第二涡流层109的所述二级涡流结构；
68.设定在所述处理段101离出口端20最近的一个处理级110与出口端20之间的空间为混合腔300；
69.在所述混合腔300顶部，位于出口端20周围的上壁的部分或全部，可以形成朝向出口端20逐渐上升的二级导向斜面301；通过设置该二级导向斜面301，能够使位于出口端20投影下方的周围的气流沿二级导向斜面301流向出口端20；
70.进一步的，设置有从顶部二级导向斜面301向斜下方突出的二级引导部件302；二级引导部件302设置成向斜下方倾斜的形状(在本实施方式中，相对于铅垂方向倾斜约45
°
角度)，其形成向下倾斜同时逐渐与二级导向斜面301分离的倾斜表面；
71.从处理层103流入混合腔300的气流在混合腔300内上升，与混合腔300的顶部接触；气流从纵向流转换为的横向流；此时，气流的部分被驱使沿着二级导向斜面301流向出口端20；另一方面，剩余的气流沿废气混合室10的周壁内表面向下流动，由于这些沿不同方向流动的气流之间的接触，在气流中开始出现湍流；
72.由于混合腔300的顶部设置有二级导向斜面301，因此即使气流在所述处理段101顶部发生接触冲击后发生紊流，也能够进下将气流变为稳定，降低了气流的流动阻力；
73.随后，沿二级导向斜面301横向流动的气流通过与二级引导部件302接触而形成朝向出口端20下方的流动；二级引导部件302向下方倾斜，同时逐渐与二级导向斜面301远离，从而将气流的流动从横向平稳地转换为向下方向；抑制气流的流动阻力的增加；
74.随后，沿二级导向斜面301向下的气流，与从出口端20投影下方的上升气流产生搅拌的混合气流310，并向出口端20上升；该混合气流310由设置于出口端20的检测单元捕获
并取样，从而检测一氧化碳浓度；此时，由检测单元检测的气流在出口端20下方位置具有均匀的一氧化碳混合浓度分布；因此，检测单元能够准确地检测所取样的气流中的一氧化碳浓度，并且能够可靠地一氧化碳通过所述处理段101被处理后的去除程度；
75.类似地，所述第一涡流层108中具有多个一级涡流结构，并且一级涡流结构与所述第二涡流层109中的二级涡流结构类似，但尺寸更小并且优选地，多个一级涡流结构均布于所述第一涡流层108之上；
76.其中，一级涡流结构包括的一级引导部件以及所述一级导向斜面如附图4所示，因其原理与二级涡流结构类似，在此不作赘述；
77.通过设置一级涡流结构，使得所述处理段101内的处理气体能够充分得到混合；并且通过设置二级涡流结构，使由检测元件104测得的气体一氧化碳含量为均匀混合后的气体，避免因为气流的混乱和混合不稳定，而测取了不合理的数据。
78.实施例三：
79.本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进：
80.进一步的，示例性地说明所述检测元件104的一种实施方式：如附图5所示，其中附图5(a)所述检测元件104的侧面示意图，图5(b)为所述检测元件104的正面示意图；
81.优选地，所述检测元件104可以分别设置在所述处理段101的入口端10和出口端20；
82.优选地，检测元件104由气体回收管501、与气体回收管501连接的气体储存箱502、以及收纳在气体储存箱502内的气体浓度传感器503构成；
83.以所述处理段101的出口端20为例，检测单元在出口端20的内壁的位置，横跨出口端20向出口端20的中心延展；在气体回收管501上形成有多个通气孔504；通气孔504从出口端20中截留流过的气体；气体从通气孔504流入气体储存箱502，储存在气体储存箱502内的气体的一氧化碳浓度由气体浓度传感器503检测；在所述气体浓度传感器503后部设置有排放口，连通于外间大气环境；由于所述处理段内气压较大气环境高，气体在流经气体浓度传感器503后，则从排放口排出所述处理段；
84.气体浓度传感器503与控制单元通讯连接；所述控制单元根据在所述入口端10测得的废气的一氧化碳含量n1，以及在所述出口端20测得的废气一氧化碳含量n2，从而计算所述处理装置对废气中一氧化碳浓度的处理率η；即：
[0085][0086]
相关工作人员可以根据处理率η，可以调整所述处理段入口的阀门从而调节废气的进气量；并且进一步包括根据处理率η，可以进一步了解不同的反应物以及催化剂对一氧化碳的反应效率。
[0087]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0088]
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所
描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
[0089]
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
[0090]
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。