本发明涉及一种含尘气体的净化系统。
背景技术：
当前，环境保护已经成为世人关注的焦点，这是因为在经济社会发展的同时，人们生产、生活等活动对人们赖以生存的环境造成了很大的伤害，有些伤害甚至是不可逆的。空气颗粒物污染造成的雾霾严重地威胁着人们的身体健康。如果颗粒物中含有一些有毒物质，则有毒颗粒物直接对人体造成毒害作用。
为控制生产和生活活动中的含尘气体对空气的污染，科研和工程技术人员开发研制了很多除尘设备。这些除尘设备应用比较广泛的主要有4类：机械式除尘设备、电除尘设备、过滤式除尘设备和湿式洗涤除尘设备。这些除尘设备中，从除尘效率来讲数袋式过滤除尘设备效率最高，能达99.99％。但这类除尘设备的致命缺点为易堵塞，并且处理气速不易过高，对粒径为0.1μm以下颗粒物不能有效去除。在这类除尘设备应用于含有毒粉尘废气的处理时，设备的清灰是个困难的问题，因为清灰过程中的二次扬尘对工作人员的健康是严重的威胁。
含有毒粉尘废气的处理宜用湿法粉尘处理技术，将含毒废气转化为较为安全、易于处理的含毒废水。然而，一般来讲，湿法处理含尘废气的效率一般较低，效率最高的文丘里除尘器也只有95％的除尘效率，而含毒废气处理后排放的国家标准相当严格，根本不能满足达国标排放的要求。另一方面，一般湿法处理含尘废气排放废气的含水量都比较高，对于有毒物质可溶的含尘废气，带水量大也导致排放废气中的有毒物质偏高。因此，开发除尘效率高，排放废气带水量低的湿法除尘技术对含有毒粉尘废气的处理有非常重要的意义。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中含尘气体传统的处理方法中除尘效率低、处理后的含尘气体中带水量高、排放的含尘气体中的有毒物质偏高等缺陷，提供一种含尘气体的净化系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种含尘气体的净化系统，包括水洗塔、具有出气口的合成气管和具有喷雾口的雾化器管道，所述喷雾口与所述合成气管相互连通，所述出气口与所述水洗塔相互连通，其特点在于，所述水洗塔的底部形成有一用于盛放洗涤水的洗涤室，所述净化系统还包括：
雾化器，设置于所述雾化器管道一端并用于对进入所述合成气管内的含尘气体进行雾化加湿；
变向装置，位于所述洗涤室内并与所述出气口相对设置，且所述变向装置用于改变从所述合成气管的出气口处进入所述洗涤室的洗涤水内的含尘气体的气流方向。
在本方案中，该雾化器在含尘废气进入泡沫捕捉塔之前，对含尘气体进行雾化加湿，使含尘气体的水蒸气含量达到饱和，并以含尘气体中的颗粒物为核凝结，从而使颗粒物变大，更容易从含尘气体中分离出去；
另外，经雾化加湿后的含尘气体以一定速度撞向洗涤室内的变向装置，从而改变了气流的方向，气流变向后撞击周围的水，在塔内形成撞击区，撞击区内湍动强烈，气液两项间的相对速度高，含尘气体中的粉尘在撞击区做往复运动，振幅在两相阻力的作用下逐渐减小，轴向速度逐渐消失，最后离开撞击区，被水捕捉并停留在水中。
较佳地，所述合成气管包括：
管本体，所述喷雾口与所述管本体相互连通，且所述喷雾口的轴线与所述管本体的轴线垂直；
弯头，一端连接于所述管本体的一端，另一端具有所述出气口，且所述 弯头内形成有旋水室并用于改变从所述管本体内进入所述出气口的含尘气体的气流方向，该出气口的轴线与该管本体的轴线垂直。
在本方案中，经雾化加湿后的含尘气体经过弯头改变含尘气体流向，从而以一定速度撞向塔内风口下的变向装置，使得含尘气体中的粉尘更有利于被水捕捉并停留在水中。
较佳地，所述变向装置包括变向挡板，所述变向挡板与所述出气口相对设置，且所述变向挡板中与所述出气口相对设置的面垂直于所述出气口的轴线。
在本方案中，变向挡板中与所述出气口相对设置的面垂直于所述出气口的轴线，使得经雾化加湿后的含尘气体以一定速度垂直撞向出气口下的变向挡板，气流变向后撞击周围的水，在塔内形成撞击区，撞击区内湍动更加强烈，更加有利于含尘气体中的粉尘被水捕捉并停留在水中。
较佳地，所述变向挡板中与所述出气口相对设置的面与所述出气口的端面之间的距离为100mm-600mm。
在本方案中，采用上述结构形式，使得气流向上穿过除尘微孔网板后的形成更多的泡沫，从而提高除尘效率。
较佳地，所述净化系统还包括至少一层除尘微孔网盘，所述除尘微孔网盘中具有若干间隔设置的孔，且所述除尘微孔网盘套设于所述出气口的外壁面并设置于所述水洗塔的内壁面与所述出气口的外壁面之间。
在本方案中，采用上述结构形式，使得含粒径较小粉尘的气体折返向上，并带部分塔内的水穿过除尘微孔网盘，这部分水在除尘微孔网盘上形成运动的泡沫层，含尘气体中的颗粒物与泡沫层充分接触而被捕捉，提高了该含尘气体的除尘效率。
较佳地，所述除尘微孔网盘与变向挡板相对设置的面相互平行，且所述除尘微孔网盘中与所述变向挡板相对设置的面垂直于所述出气口的轴线。
较佳地，所述除尘装置包括依次设置的三层除尘微孔网盘，且三层所述除尘微孔网盘的孔径和孔隙率均不同。
在本方案中，采用孔径和孔隙率均不同的三层除尘微孔网盘，使得气流向上穿过除尘微孔网板后的形成更多的泡沫，从而提高除尘效率。
较佳地，位于最上方的第一层所述除尘微孔网盘的孔径和孔隙率分别为0.6mm-1.2mm和38.5％-55.1％，位于中间的第二层所述除尘微孔网盘的孔径和孔隙率分别为0.8mm-1.5mm和47.2％-68.6％，位于最下方的第三层所述除尘微孔网盘的孔径和孔隙率分别为1.0mm-1.8mm和52.3％-75.5％。
较佳地，第一层所述除尘微孔网盘与第二层所述除尘微孔网盘相对设置的面之间的距离为50mm-120mm，第二层所述除尘微孔网盘与第三层所述除尘微孔网盘相对设置的面之间的距离为78mm-150mm。
较佳地，第三层所述除尘微孔网盘与所述变向挡板的相对设置的面之间的距离为200mm-380mm。
较佳地，所述净化系统还包括设置于所述水洗塔的顶部并位于所述水洗塔内的除水微孔网盘，所述除水微孔网盘用于去除穿过除尘微孔网盘后的含尘气体中的水分。
在本方案中，经过撞击除尘、泡沫捕捉除尘后的含尘气体，经过塔顶的除水微孔网盘除去含尘气体中的水分，防止部分可溶解的物质经含尘气体中的液态水带出，从而避免环境污染。
较佳地，所述除水微孔网盘的孔径和孔隙率分别为0.42mm-1.2mm和38％-65％。
较佳地，所述除尘微孔网盘和所述除水微孔网盘的上方均设有冲洗装置。
在本方案中，冲洗装置的设置能够防止除尘微孔网盘和除水微孔网盘因粘结粉尘而堵塞，并且方便在设备检修时冲洗，避免微孔网盘堵塞。
较佳地，所述净化系统还包括设置于所述水洗塔的洗涤室内的循环水降温装置，所述循环水降温装置用于降低所述洗涤室内的洗涤水的温度；所述循环水降温装置优选为换热盘管。
在本方案中，在塔内安装循环水降温装置，使用循环水给塔内的工作介质(水)降温。工作介质水温的降低，有利于含尘气体温度的降低，从而降 低含尘气体处理后排放废气的带水量。
较佳地，所述除尘微孔网盘和除水微孔网盘的材质均为316L不锈钢或有机材料；所述有机材料优选为PP、PC和PVC。
在本方案中，使用有机材料的微孔网板，能够适用于处理含有腐蚀性颗粒物的气体。同时，PP、PC和PVC分别为聚丙烯、聚碳酸酯和聚氯乙烯，均为现有技术中已知材料。
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。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明采用湿法除尘，不会产生二次扬尘，消除了因清污造成的二次扬尘对工作人员呼吸系统的伤害，特别是对一些含有毒粉尘的处理，更有利于工作人员的职业健康和安全；
(2)本发明采用撞击流除尘及微孔网盘除尘，除尘效率高，特别是小粒径粉尘去除效率相较于其他除尘方式有明显的优势；.
(3)本发明带有冲洗装置，能有效防止除尘微孔网盘和除水微孔网盘堵塞；
(4)本发明运行时压损低，能耗低，保养简单。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的含尘气体的净化系统的结构示意图。
附图标记说明：
水洗塔：1 洗涤室：11 回水管：12
洗涤水：13
合成气管：2 进气口：21 弯头出气口：22
管本体：23 弯头：24 法兰：25
雾化器管道：3 喷雾口：31
雾化器：4
变向挡板：5
除尘微孔网盘：6
除水微孔网盘：7
循环水降温系统：8
冲洗装置：9
进水管：10
气流方向：S
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1示出了一种含尘气体的净化系统，其包括水洗塔1、具有进气口21、弯头出气口22的合成气管2和具有喷雾口31的雾化器管道3，所述喷雾口31与所述合成气管2相互连通，所述弯头出气口22与所述水洗塔1相互连通。所述水洗塔1的底部形成有一用于盛放洗涤水13的洗涤室11。所述水洗塔1的侧壁上设有一用于进循环水的进水管10，进水管10伸入到弯头24内。所述水洗塔1的侧壁上设有一与所述洗涤室11相连通的回水管12，回水管12与一循环水箱相连。在实际的使用过程中，所述洗涤室11内通入的洗涤水13的液位高度优选为700mm-900mm。
其中，所述合成气管2包括：管本体23和弯头24。所述管本体23与所述弯头24之间设有法兰25。雾化器管道3的喷雾口31与管本体23相互连通，且所述喷雾口31的轴线与管本体23的轴线垂直。弯头24一端连接于管本体23的一端，另一端具有所述弯头出气口22。且所述弯头24用于改变 从所述管本体23内进入所述弯头出气口22的含尘气体的气流方向S，所述弯头出气口22的轴线与该管本体23的轴线垂直。经雾化加湿后的含尘气体经过弯头24改变含尘气体流向，从而以一定速度撞向塔内风口下的变向装置，使得含尘气体中的粉尘更有利于被水捕捉并停留在水中。在本实施例中，所述弯头24位于所述水洗塔1内，且所述管本体23的轴线与所述水洗塔1的轴线垂直，所述弯头出气口的轴线与所述水洗塔1的轴线平行或位于同一直线上。
请根据图1予以理解，所述净化系统还包括：雾化器4和变向装置。雾化器4设置于所述雾化器管道的一端并用于对合成气管2内的含尘气体进行雾化加湿。且所述雾化器4位于所述合成气管2的一侧。该雾化器4在含尘废气进入泡沫捕捉塔之前，对含尘气体进行雾化加湿，使含尘气体的水蒸气含量达到饱和，并以含尘气体中的颗粒物为核凝结，从而使颗粒物变大，更容易从含尘气体中分离出去。
同时，变向装置位于所述洗涤室11内并与所述弯头出气口22相对设置，且所述变向装置用于改变从所述合成气管2的弯头出气口22处进入所述洗涤室11的洗涤水13内的含尘气体的气流方向S。在本实施例中，经雾化加湿后的含尘气体以一定速度撞向洗涤室11内的变向装置，从而改变了气流的方向，气流变向后撞击周围的水，在塔内形成撞击区，撞击区内湍动强烈，气液两项间的相对速度高，含尘气体中的粉尘在撞击区做往复运动，振幅在两相阻力的作用下逐渐减小，轴向速度逐渐消失，最后离开撞击区，被水捕捉并停留在水中。
更具体地说，所述变向装置包括变向挡板5，所述变向挡板5与所述弯头出气口22相对设置，且所述变向挡板5中与所述弯头出气口22相对设置的面垂直于所述弯头出气口22的轴线。变向挡板5中与所述弯头出气口22相对设置的面垂直于所述弯头出气口22的轴线，使得经雾化加湿后的含尘气体以一定速度垂直撞向弯头出气口22下的变向挡板5，气流变向后撞击周围的水，在塔内形成撞击区，撞击区内湍动更加强烈，更加有利于含尘气体 中的粉尘被水捕捉并停留在水中。
优选的，所述变向挡板5中与所述弯头出气口22相对设置的面与所述弯头出气口22的端面之间的距离为100mm-600mm。这样使得气流向上穿过除尘微孔网板后的形成更多的泡沫，从而提高除尘效率。
如图1所述，所述净化系统还包括至少一层除尘微孔网盘6、除水微孔网盘7和循环水降温系统8。其中，所述除尘微孔网盘6中具有若干间隔设置的孔，且所述除尘微孔网盘6套设于所述弯头出气口22的外壁面并设置于所述水洗塔1的内壁面与所述弯头出气口22的外壁面之间。这样使得含粒径较小粉尘的气体折返向上，并带部分塔内的水穿过除尘微孔网盘6，这部分水在除尘微孔网盘6上形成运动的泡沫层，含尘气体中的颗粒物与泡沫层充分接触而被捕捉，提高了该含尘气体的除尘效率。
另外，所述除尘微孔网盘6与变向挡板5相对设置的面相互平行，且所述除尘微孔网盘6中与所述变向挡板5相对设置的面垂直于所述弯头出气口22的轴线。所述除尘装置包括依次设置的三层除尘微孔网盘6，且三层所述除尘微孔网盘6的孔径和孔隙率均不同。采用孔径和孔隙率均不同的三层除尘微孔网盘6，使得气流向上穿过除尘微孔网板后的形成更多的泡沫，从而提高除尘效率。
此外，位于最上方的第一层所述除尘微孔网盘6的孔径和孔隙率分别为0.6mm-1.2mm和38.5％-55.1％，位于中间的第二层所述除尘微孔网盘6的孔径和孔隙率分别为0.8mm-1.5mm和47.2％-68.6％，位于最下方的第三层所述除尘微孔网盘6的孔径和孔隙率分别为1.0mm-1.8mm和52.3％-75.5％。同时，第一层所述除尘微孔网盘6与第二层所述除尘微孔网盘6相对设置的面之间的距离为50mm-120mm，第二层所述除尘微孔网盘6与第三层所述除尘微孔网盘6相对设置的面之间的距离为78mm-150mm。优选的，第三层所述除尘微孔网盘6与所述变向挡板5的相对设置的面之间的距离为200mm-380mm。
请根据图1予以理解，设置于所述水洗塔1的顶部并位于所述水洗塔1内的除水微孔网盘7，所述除水微孔网盘7用于去除穿过除尘微孔网盘6后 的含尘气体中的水分。经过撞击除尘、泡沫捕捉除尘后的含尘气体，经过塔顶的除水微孔网盘7除去含尘气体中的水分，防止部分可溶解的物质经含尘气体中的液态水带出，从而避免环境污染。
优选的，所述除水微孔网盘7的孔径和孔隙率分别为0.42mm-1.2mm和38％-65％。所述除尘微孔网盘6和除水微孔网盘7的材质均为316L不锈钢或有机材料；所述有机材料优选为PP、PC和PVC。使用有机材料的微孔网板，能够适用于处理含有腐蚀性颗粒物的气体。
其中，所述除尘微孔网盘6和所述除水微孔网盘7的上方均设有冲洗装置9。冲洗装置9的设置能够防止除尘微孔网盘6和除水微孔网盘7因粘结粉尘而堵塞，并且方便在设备检修时冲洗，避免微孔网盘堵塞。
另外，循环水降温装置设置于所述水洗塔1的洗涤室11内，所述循环水降温装置用于降低所述洗涤室11内的洗涤水13的温度。所述循环水降温装置优选为换热盘管。气体长时间的撞击水面，必将有部分能量转化为热能传导到水里，使水温升高。为此，在塔内安装循环水降温装置，尤其是在塔内安装换热盘管，使用循环水给塔内的工作介质(水)降温，工作介质水温的降低，有利于含尘气体温度的降低，从而降低含尘气体处理后排放废气的带水量。
本实施例中采用含尘气体的净化系统来净化含尘气体的具体方法包括以下步骤：
含尘气体在进入水洗塔1之前，先由雾化器4对含尘气体进行雾化加湿，使含尘气体达到饱和蒸汽压，水汽以粉尘为核凝结，使粉尘粒径变大，便于进入水洗塔1后与气体分离。
加湿后的含尘气体经过经管路导向，由上至下垂直撞击水洗塔1内的变向挡板5，气流变向并撞击周围的水，形成湍动激烈的撞击区。废气中的粉尘在撞击区的气液两相间振荡运动。振幅在气液两相阻力的作用下逐渐减小，粉尘的轴向速度降为零，最终离开撞击区，停留在水中。
撞击水面后的气体携部分小粒径粉尘及水向上流动，穿过孔径及孔隙率 不同的三层除尘微孔网盘6，水在除尘微孔网盘6上形成运动的泡沫层，当粉尘接触泡沫层后，由于接触面很大，粉尘被泡沫捕捉。随着水在泡沫上进一步聚集，最终泡沫的重力大于浮力而落下，重新回到水洗塔1内。水洗塔1内的粉尘经沉淀后落在塔内底部，在设备维护时可由排污口排出。
综上所述，本发明采用湿法废气处理技术，对含尘废气(特别是含有毒粉尘废气)有很高的去除效果，且排放废气的带水量较其他湿法废气处理技术低，同时，本发明还集成了雾化加湿技术、撞击流除尘技术和微孔网板泡沫除尘技术。
效果实施例
以下使用本发明含尘气体的净化系统对含铍废气(铍是最毒的金属之一，很容易对人的呼吸系统造成伤害)进行净化处理，采用等速采样的方法，对进入该装置之前的废气和经该装置处理后的废气用Dekati公司的多级采样仪同时采样。其中，表1位本发明含尘气体的净化系统用于净化含铍废气时的基本参数。
使用此净化系统经微波消解后使用ICP-AES测量，以下表2为含铍颗粒物去除效率分析测试结果。从表2中可知，发现在铍的浓度在0.09088μg/m3时，该装置对含铍粉尘的去除效率达98％以上，对2.5μm以下的含铍粉尘去除率也能达到90％以上，除尘后的含水量在饱和环境温度饱和蒸汽压的含水量以下。
由此可知，本发明利用含尘废气预加湿、撞击流作用区域除尘、微孔网盘泡沫捕捉除尘、微孔网盘除湿、循环水降温和微孔网盘冲洗能够高效处理PM2.5和有毒金属颗粒物，维护保养简单且更有利于保护操作人员的职业健康和安全。
表1含尘气体的净化系统用于净化含铍废气时的基本参数
表2含铍废气经净化系统处理前后不同粒径含铍颗粒物的浓度
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。