尾气处理泵范文（精选8篇）
尾气处理泵 第1篇
关键词：尾气处理泵,AMESim,膜片单向阀,优化设计,仿真
0引言
电磁隔膜计量泵是一种具有计量功能的往复泵, 常用于输送易结晶、易挥发、易沉淀、强腐蚀性等介质。 随着人们对环境的重视,电磁隔膜计量泵在汽车尾气处理系统中得到了广泛应用,它为系统输送尿素原料, 其计量精度与线性度直接影响尾气的处理程度,进而决定尾气的排放质量。但是国内该泵的研制技术还不成熟,其性能还未能满足汽车业的需求。为此,本文以一尾气处理泵为研究对象,建立泵的电路、电磁铁、流量、运动等数学模型,利用AMESim软件对其进行建模及动态仿真研究。
1电磁隔膜计量泵的工作原理
电磁隔膜计量泵结构简图见图1。线圈与一方波脉冲电信号相连接,线圈得电时产生电磁力,吸引铁芯使柱塞向右运动的同时压缩弹簧,油液腔体积变小压力变大,隔膜向右凸起,工作腔体积变小压力增高,排液单向阀被开启向外排液;线圈失电时电磁力消失,弹簧使柱塞向左运动,油液腔体积变大压力变小,隔膜向左凸起,工作腔体积变大压力变小,进液单向阀被开启,完成吸液。电源波形图如图2所示。其中,T为脉冲周期,t为线圈得电时间,Us为电源电压,Um为输入电压。
2数学模型与仿真模型
2.1电路模型
电路模型如下:
其中:U为线圈电压,V;i为线圈电流,A;R为线圈电阻,Ω;L为线圈电感,H;x为动铁位移,m;v为动铁速度,m/s。
2.2电磁铁模型
电磁铁工作时产生一个磁回路,磁路方程为:
其中:N为线圈匝数;Φ 为线圈磁通,Wb;Rδ为工作气隙磁阻,A/Wb;Rn为非工作气隙磁阻,A/Wb;Rm为磁性材料磁阻,A/Wb;δ为工作气隙长度,m;μ0为真空磁导率,H/m;Sδ为气隙截面积,m2;lm为磁性材料长度,m;μm为磁性材料磁导率,H/m;Sm为导磁材料截面积,m2。
电磁力Fe为:
2.3流量方程
隔膜为柔性,工作时的形状如图3所示。
隔膜曲面方程为:
其中:W为曲线上点的纵坐标值,cm;W0为曲线中心挠度,cm;r为曲线上的点到中心轴的距离,cm;R隔膜半径,cm。
计量泵的排量V(mL)为:
计量泵的流量方程为:
其中:f为柱塞往复频率,Hz。
该泵通过改变频率调节流量。
2.4运动方程
排液运动方程如下:
吸液运动方程为:
其中:m为动铁质量,kg;k为弹簧刚度,N/m;c为阻尼系数,N/(m·s-1);F1为排液力,N;F2为吸液力, N;a为动铁加速度,m/s2。
2.5仿真模型
电磁隔膜计量泵的仿真模型如图4所示。其中,1为控制电路,调节电信号的频率及通电时间;2为电磁铁;3用于改变电磁力的方向,电磁铁的仿真模型输出力的方向向左,而液压端需要向右的力;4为动铁质量和阻尼;5为位移传感器;6为油液腔、复位弹簧和隔膜质量;7为进液单向阀,包含弹簧;8为工作腔;9为排液单向阀,包含弹簧模型。
3动态仿真分析及结构优化设计
3.1动态仿真结果
设置不同的通电频率f与通电时间t进行动态仿真,仿真结果如图5所示。
结果表明:在同一f下,Q随着t在一定范围内变长而增大,超过15ms后反而减小,系统紊乱;在同一t下,流量Q随着f在一定范围内线性正相关,超过一定值后流量Q反而减小;t为5ms、10ms时流量随频率增大,但线性度差,输出值小;t为15ms时,f在20 Hz以下时流量呈线性增加,超过20 Hz后变小,最大为546mL/min,但是线性度仍不理想;t为20 ms时与15ms相似,但流量输出比15ms时小。此尾气处理泵的最佳工作参数为:f<20Hz,t=15ms。
3.2结果分析与结构优化
流量主要由柱塞的有效 行程及往 复次数决 定,t过小排液行程小,t过大吸液回程小。f=20 Hz,t= 15ms时,柱塞刚好能无停留地以最大有效行程工作, 周期T为50 ms,行程时间为15 ms,回程时间为35 ms。进一步分析得出,由于弹簧刚度过小导致回程时间过大,周期过长,频率受到限制,适当调节弹簧刚度以获取更高的频率。
普通球形单向阀由于小球与液体的接触面积小, 弹簧刚性强存在着开启压力大、响应速度慢、能量损失大等缺点。本文设计一种新型膜片单向阀,膜片为柔性材质,阀体为刚性材质,膜片与阀体贴合在一起,周边压紧,结构简图如图6所示。关闭状态时,右侧压力大于左侧压力,膜片受压紧紧地与阀体贴在一起,阀体小孔与膜片小孔未接通;开启状态时,左侧压力大于右侧压力,膜片受压向右侧凸起,阀体小孔与膜片小孔接通。膜片柔性强,与液体接触面积大,比球阀开启压力小,反应更灵敏。
单向阀开启时为小孔流动,其流量方程为:
其中:Cd为阀口流流量量系系数数;AV为为阀阀的的通流面积,m2;ρ 为介质密度,kg/m3;Δp为阀口压力差,Pa。
优化后的电磁隔膜计量泵仿真模型如图7所示。
1-进液单向阀;2-排液单向阀
4结构优化后的动态仿真
柱塞的最大行程为8 mm,选取f为10 Hz,t为50ms,k分别为8N/mm、12N/mm、16N/mm进行动态仿真。
不同k值下柱塞的位移曲线如图8所示。k分别为8N/mm、12N/mm、16N/mm时行程时间分别为13ms、16ms、22ms,因为通电时间为50ms,比所有的行程时间长,所以柱塞行程达到最大值8mm时并不能立即做回程运动,过了50ms以后才开始回程运动,曲线的水平部分为柱塞在最大行程处停留时间,回程时间分别为29ms、21ms、18 ms,总运行时间分别为42ms、37ms、40 ms。采用膜片单向阀后,阀的开启压力变小,工作阻力减小,同一弹簧刚度,优化后脉冲周期T变短。随着k的变大T有所降低,大于12 N/mm后T又变大,在k为12 N/mm时最小为37 ms,对应的f为27 Hz。选取k=12 N/mm,t=16 ms,设置不同f进行动态仿真,结果如图9所示。在实验台上分别测出优化前t为16ms时不同f的流量值,优化后t为16ms不同f的流量值。优化前、后的流量仿真与实测值折线图如图10所示。
由图10可知:结构优化后泵的流量在t为16ms、 f为27 Hz时最大为928 mL/min,比优化前提高了69.9%,流量可调范围扩大,线性度也明显优于优化前。优化后的流量实测值为886 mL/min,仿真误差为4.7%,优化前的实测值为521mL/min,仿真误差为4.8%,仿真值与实测值基本一致,仿真可行。
5结论
实验室装修之尾气处理工程 第2篇
实验室装修时需要注意实验室废气排放应该达到国家相应排放标准，必须考虑相应的处理设备；
实验室废气大体分为有机废气和无机机废气两种。根据具体实验室性质类别设计相应的废气处理装置，总体情况如下：
一、有机废气，采用活性炭有机废气处理装置；以吸附技术取代焚烧技术，使用新型活性炭作为吸附介质，该项技术可以有效提高吸附效率和降低能耗，充分地净化有机废气，最大程度的回收废气中的有机物。
主要的吸附回收物质：烃类、卤烃、酮类、脂类、乙醚类、醇类、重合用单分子等有机物。
有机处理装置一般采用PP材质，内部采用不锈钢材质；吸附装置设计成可拆卸抽屉盒，方便添加及维护。
二、无机废气一般采用喷淋净化塔净化处理装置；通过雾化后的水溶液与废气充分溶解吸收，达到废气净化处理效果，最终达到排放标准。
主要处理物质：HCL、HF、H2SO4、HCN、NaOH、H2S等。
无机处理装置整体采用玻璃钢材质，内部全采用耐酸碱材质，应设计相应检修口和观察窗，方便检修及维护。
氯气尾气处理系统技术改造 第3篇
邢台矿业集团有限责任公司金牛钾碱分公司 (以下简称“金牛钾碱”) 是2003年建设的离子膜法生产氢氧化钾企业, 现有生产能力5.6万t/a, 主导产品是48%氢氧化钾液碱、90%氢氧化钾片碱、液氯、高纯盐酸。其中氯气尾气处理系统是生产过程中的开车及停车氯气、事故氯气、液氯包装尾气、验瓶尾气、液化不凝气等有毒有害的气体进行无害化处理的装置, 也是保证企业安全生产的重要屏障。
1 改造前工艺流程及简介
1.1 改造前工艺流程如下图所示
1.2 工艺简述
金牛钾碱尾气处理系统采用双塔双吸收工艺流程, 其处理能力高, 安全可靠性强。从各工序来的氯气自吸收塔的中部氯气入口进入吸收塔, 与来自循环槽的氢氧化钠溶液逆流接触, 发生下列化学反应:
氯气与氢氧化钠发生反应生成氯化钠、次氯酸钠等, 通过外置板式换热器进行冷却以移走反应热。没有反应的氯气从吸收塔上部出来进入尾气塔用氢氧化钠进行二次吸收。尾气塔顶部设有引风机将二次吸收后的不凝气引入排空口排放。
2 改造前存在的问题及原因
2.1
改造前氯气吸收塔进口氯气管道经常发生堵塞现象, 严重影响到了公司的安全生产, 经质监部门取样分析堵塞物系氯化钠, 形成原因是由于进口部位氯气量较大, 氢氧化钠溶液较少, 足量的氯气与相对较少的氢氧化钠溶液作用, 反应生成氯化钠, 又由于氯化钠在氢氧化钠溶液中的溶解度较小, 长时间累积造成管道堵塞。
2.2
氢氧化钠循环液局部酸化, 致使生成次氯酸钠的产率下降, 有时甚至使整个氢氧化钠循环液系统酸化, 使次氯酸钠溶液失效, 其反应如下:
经过分析查找原因, 发现是由于有时氯气量较大, 而氢氧化钠溶液的循环量较小造成的, 而影响循环量的原因是由于板式换热器的面积较小, 限制了整个系统的循环。
3 改进措施
3.1
针对氯气进口管道堵塞现象, 在进口管引入一根直径为DN25的水管 (见改造后工艺流程图) , 定期用水冲洗氯气管道, 使氯化钠溶解, 保证了氯气畅通, 为公司安全生产提供了保障。
3.2
针对氢氧化钠溶液酸化现象, 通过增加板式换热器板数, 而增加换热器面积, 使氢氧化钠溶液的循环量大大提高, 保证了该氯酸钠产率, 通过改造成取得了良好效果。
板式换热器改造前后对照表:
4 改造后的工艺流程如下:
5 结语
汽车尾气危害及净化处理技术 第4篇
一、汽车尾气的主要有害成份
汽车排放的尾气除了水蒸汽、二氧化碳外均为有害尾气。有害尾气的产生多是在超负荷工作运行、喷油器喷雾不良等燃气温度较低或不完全燃烧时发生。当燃油不完全燃烧时会产生一氧化碳、烟尘和CH。同时还存在固体悬浮颗粒、碳氢化合物, 在高温、高压下产生氮氧化物。汽车用的燃油大多含有甲基铅或四乙基铅防爆剂, 燃烧后生成的物质中含有铅及其化合物。
二、汽车尾气的危害
(一) 固体悬浮颗粒
固体悬浮颗粒被人吸入肺部后, 借助沉积、扩散、碰撞等方式停留在呼吸道, 从而导致呼吸道疾病的发生, 还可以阻塞汗腺和毛囊, 引起皮肤炎, 尤其到固体悬浮颗粒达到一定量后, 便会导致恶性肿瘤的发生。其原因主要是固体悬浮颗粒依靠其吸附性, 可以吸附各种病原微生物、强致癌物苯并芘及金属粉尘等。
(二) 一氧化碳
一氧化碳, 密度为1.250g/l, 分子量为28.01, 是无刺激性、无臭、无色气体, 易溶于氨水, 在水中的溶解度比较低。一氧化碳能在大气中停留2~3年, 正因为其是无刺激性、无臭、无色气体, 所以当刚吸入时, 人不会有觉察, 当人吸入后, 一氧化碳会与血红蛋白结合, 阻碍氧气的吸收和运输, 吸入超过一定量会导致人们严重缺氧, 甚至死亡。
(三) 氮氧化物
汽车尾气中的氮氧化物都是有害气体, 主要是二氧化氮和一氧化氮, 它们主要造成呼吸系统损害。其中二氧化氮为能溶于水的气体, 是一种强氧化剂。当空气中二氧化氮的浓度达到9.4mg/m3时, 人在这种环境下呆10min就会对呼吸系统造成伤害, 主要表现为上呼吸道和眼部的刺激症状, 甚至会出现迟发性阻塞性细支气管炎、成人呼吸窘迫综合征、迟发性肺水肿, 个别可出现肺纤维化。
(四) 碳氢化合物
碳氢化合物即是烃, 其种类比较多, 一般不溶于水, 当完全燃烧时可生成二氧化碳, 不完全燃烧时可生成一氧化碳。在太阳紫外线的作用下, 碳氢化合物和氮氧化物会产生一种浅蓝色烟雾, 这种烟雾具有刺激性, 其中含有硝酸脂类、醛类、臭氧等, 对人的上呼吸道黏膜和眼睛具有刺激性, 从而导致喉炎和眼睛红肿。
(五) 铅
汽车用的燃油大多含有甲基铅或四乙基铅防爆剂, 燃烧后生成的物质中含有铅及其化合物, 而这些物质本身就是有毒物。汽车尾气铅及其化合物对儿童的危害比较大, 因为空气中铅及其化合物多聚在高度1米左右的空气中。铅通过呼吸进入血液系统, 主要以铅离子、甘油磷酸化合物、磷酸氢铅 (Pb HPO4) 、蛋白复合物状态分布全身各组织, 有5%左右的铅沉积在脾、肾、心、肝、脑等器官中, 95%沉积在红细胞内。
汽车尾气不但危害人的健康, 而且还会对环境产生影响。汽车尾气中的二氧化硫为无色气体, 但具有刺激气味, 在二氧化氮及催化剂的作用下会是形成“酸雨”, 而“酸雨”会导致水源和土壤酸化, 影响森林植被及农作物的生长。二氧化氮会导致地表水的酸化, 大气能见度的降低, 对陆生和湿地植物物种之间组成与竞争变化产生影响, 同时由于水中富含氮, 导致藻类大量繁殖而缺氧。同时汽车尾气中的二氧化碳导致全球气候变暖, 极端灾害性气候出现。
三、汽车尾气的净化处理技术
汽车尾气中的污染物影响了环境和气候变化, 导致温室效应的产生, 容易引发各种灾害性的极端天气, 还会影响农作物生长, 导致其减产。同时汽车尾气中的污染物本身还会对人的身体健康造成影响, 有事甚至是致命性的。所以应该加强对汽车尾气的净化处理。
(一) 改进汽车燃油减少尾气污染
(1) 在燃油中掺入添加剂
在汽油中掺入水, 使水的比例达到10%, 这样可以减少甚至消除一氧化碳、CH化合物、氮氧化合物及铅尘的污染效果。同时还可以在汽油中掺入甲醇, 当甲醇的比例控制在30%-40%时, 汽车尾气排出的污染物可基本上消除。
(2) 使用合适的润滑添加剂
在机油中添加一定比例的固体添加剂, 如聚四氟乙烯粉末、石墨等, 可以显著改善发动机汽缸密封性能, 从而使燃烧充分, 有害气体减少。同时按上述配方配置的机油加入到引擎的机油箱中, 可降低5%的油耗, 在一定程度上降低了有害尾气的排放。
(3) 采用多种燃料
在汽车上可以使用压缩的天然气体、新的配方汽油、太阳能、电力、生态燃料的蓄电池等为其提供动力, 同时在汽车上安装可监控汽车运行及工作状态的电脑, 采用计算机控制点火系统, 可快速对发动机的不同工况作出反应, 从而减少有害尾气对大气的污染排放。
(4) 推广乙醇汽油
乙醇汽油是一种新型替代能源, 是由普通汽油和各种植物纤维及粮食加工成的乙醇按一定比例混配形成的, 按国家标准, 乙醇汽油是用10%的燃料乙醇和90%的普通汽油调和而成。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料, 符合我国可再生能源发展方向和能源替代战略。使用乙醇汽油可减少汽车尾气对空气的污染, 其尾气一氧化碳量可降低三分之一左右, 已经列入我国“十五”发展计划。同时应用乙醇汽油可解决储存粮食的转化问题, 缓解我国原油供应的紧张状况。
(二) 对汽车发动机内部进行调试
对汽车发动机内部进行调试主要有调整喷油泵的供油量;控制燃烧条件;减少喷油提前角, 可降低发动机工作的温度, 从而使氮氧化合物生成减少;调整喷油泵的供油量, 可降低发动机的功率, 使燃料充分燃烧, 从而也可以减少CH化合物、一氧化碳、烟尘的生成;改善喷油器的质量, 控制燃烧条件也可以使燃料充分燃烧, 减少有害尾气排放。
(三) 发动机外部尾气净化措施和内部净化处理措施
可采用催化剂和水洗的方法对发动机外部尾气进行净化。催化剂一般可使用白金属 (铂) 、氧化锰-氧化铜等, 他们可以将一氧化碳氧化成二氧化碳;将CH化合物氧化成水和二氧化碳等。发动机内部净化处理主要有改进排气再循环设计、蒸发排放控制系统的设计和正曲轴箱通气系统的设计。将油箱中的汽油蒸发汽引入储存系统, 将化油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统, 可大大减少污染物的排放。
(四) 严格执行国家燃油标准
在人们环保意识不断增强的形势下, 提高燃油质量, 减少污染已成为发展趋势。车用燃油质量好坏是影响尾气排放的重要因素。因此, 各国对车用燃油的质量要求越来越高。考虑到我国控制尾气污染和经济等方面的因素, 我国分别发布了GB17930-1999《车用无铅汽油》、GB252-2000《轻柴油》及GB/T19147-2003《车用柴油》三项国家标准。按照这三项标准, 可进一步降低尾气中的污染物。
汽车尾气净化处理不仅仅只包括上述所提高的技术措施, 还包括政策及行政管理方面的措施。在运用汽车尾气净化处理技术时要对本地区的机动车的情况要进行调查, 综合考虑经济等多方面的因素, 选择经济实用而可行的方法。
摘要：汽车改变了人们的生活方式, 给人们的生活出行带来了方便, 但同时也带来了尾气污染问题。本文主要分析了汽车尾气的主要有害成份和危害, 从改进汽车燃油减少尾气污染、对汽车发动机内部进行调试、发动机外部尾气净化措施、发动机内部净化处理措施、加强行政管理五个方面对汽车尾气化处理进行了阐述。
关键词：汽车尾气,污染,处理
参考文献
[1]华爱红, 李丽, 丁国良.浅谈汽车尾气污染的危害及防治措施[J]科技资讯, 2007 (04) :158
浅谈汽油车尾气净化处理技术 第5篇
关键词：汽车尾气,净化处理,技术
我国汽车工业的飞速发展在给人们带来便利的同时也带来了汽车尾气的污染, 给人们的生活造成了一定的影响。
一、汽车尾气的主要成分
汽车排放的尾气, 除空气中的氮和氧以及燃烧产物、水蒸气为无害成分外, 其余的都为有害成分。主要污染物有一氧化碳 (CO) , 碳氢化合物 (HC) 、氮氧化物 (NOx) 、铅 (Pb) 等有毒有害物质, 这些污染物中本身就有很强的毒性, 有的又通过相互作用形成二次污染。
二、发动机内部净化处理措施
(一) 曲轴箱强制通气
把从气缸窜入曲轴箱的气体 (未燃的碳氢化合物) 再循环进入进气歧管, 使其再次燃烧, 改变了过去将其直接排入大气所造成的污染。
(二) 废气再循环
发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接, 使排出的气体经过控制阀进入气缸再次燃烧, 以降低氮氧化物的排放量。
(三) 蒸发排放控制系统
用活性炭罐吸收汽油蒸汽并将汽油蒸汽引进发动机燃烧室进行燃烧, 既可以防止燃油蒸汽进入大气造成污染又减少蒸发造成的汽油损耗, 提高了燃油的经济性。
(四) 减少喷油提前角
减少喷油提前角, 可降低发动机工作的最高温度, 使NOX的生成量减少。改善喷油器的质量, 控制燃烧条件 (燃比、燃烧温度、燃烧时间) , 可使燃料燃烧完全, 从而可减少CO、HC和煤烟。调整喷油泵的供油量, 可降低发动机的功率, 使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧, 从而也可以减少CO、HC和煤烟的生成。
(五) 可变进气控制系统
通过控制进气道空气流通截面积大小, 利用进气流惯性产生的压力波提高进气效率。
三、发动机外部净化处理措施
(一) 三效催化净化系统
三效催化器一般由催化剂 (主要是贵金属) 、助催化剂 (CeO2等稀土氧化物) 和载体γ-Al2O3组成。稀土除以助催化剂的形式提高催化剂活性节约贵金属外, 还可以提高Al2O3载耐热性能的作用。三效催化剂是通过氧传感器把三效净化催化器的入口的空燃比控制在理论比附近, 使三种有害成分 (HC、NO和CO) 同时减少。也就是把HC氧化为H2O和CO2、CO氧化为CO2、NO还原为N2。即由还原性成分的 (HC、CO、H2) 和氧化性成分 (NO、O2) 的化学反应产生无害成分 (H2O、CO2、N2) , 因此三效催化氧化系统的还原性气体和氧化性气体的量的平衡是最重要的条件。
(二) 采用无铅汽油, 可减少汽油尾气毒性物质的排放量
虽然我国城市的交通密度比发达国家的密度低, 但有铅汽油燃烧带来的铅的污染程度不可忽视。因铅是一种蓄积毒物, 它通过人的呼吸、饮水、食物等途径进入人体。对人体的毒性作用是侵蚀造血系统、神经系统以及肾脏等。
(三) 掺入添加剂, 改变燃料成分
汽油中掺入百分之十五以下的甲醇燃料, 或者采用含百分之十水份的水———汽油燃料, 都能在一定程度上减少或者消除CO、NOX、HC和铅尘的污染效果。若采用“甲醇燃料”, 即采用甲醇和其它醇类同汽油混合所制成的燃料。当甲醇占比例30%~40%, 汽车尾气排出的污染物可基本上消除。
(四) 采用多种燃料作为汽车燃料来源
随着科学技术的发展, 汽车中可广泛使用新的配方汽油、电力、压缩的天然气体、太阳能以及生态燃料的蓄电池等等。在这种汽车上装上电脑, 不断在行驶中调拨组合, 以使汽车发挥最佳性能。采用计算机控制点火系统, 以便对发动机的不同工况作出快速反应, 可取得最佳燃料经济性和发动机动力性能, 可减少尾气对大气的污染。
(五) 节约能源, 保护环境, 大力推广车用乙醇汽油
开发乙醇代替汽油, 既节约能源, 又可消化陈粮, 使汽车排出的有害气体减少, 是一项有利于保护环境和资源的新课题。如果按照1:9的乙醇汽油配比, 用20万吨乙醇, 可配出约200万吨的乙醇汽油, 200万吨的乙醇只消耗粮食70万吨。因此, 发展、开发使用专用乙醇汽油可解决储存粮食的转化问题, 又可以在一定的程度上代替汽油, 缓解我国原油供应的紧张状况。
参考文献
[1]王建昕, 傅立新, 黎维彬.汽车排气污染治理及催化转化器[M].北京:化学工业出版社, 2000.
[2]李兴虎.汽车环境保护技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2004.
络合铁脱硫工艺尾气处理研究 第6篇
关键词：络合铁脱硫,尾气处理
随着高含硫油气田不断出现, 硫化氢尾气污染治理是含硫气田要解决的问题, 因硫化氢尾气气体分子扩散快, 飘散距离远, 恶臭味重, 附着力强, 在大气中很难被分解, 含硫气田生产时排放出的尾气, 会对周围的环境造成十分恶劣的影响, 为达到环保、安全生产, 就络合铁脱硫工艺尾气处理情况介绍如下。
一、络合铁脱硫工艺介绍
络合铁脱硫工艺是一种以铁为催化剂的湿式氧化还原脱除硫化物的方法, 他的特点是直接将H2S转化成元素S, H2S的脱除率达99%以上, 脱硫效果明显。它适于H2S浓度较低或H2S浓度较高但气体流量不大的场合。在硫产量<20 td时, 该工艺的设备投资和操作费用具有明显优势, 更重要的优点是该工艺在脱除硫化物过程中, 几乎不受气源中CO2含量的影响而能达到非常高的净化度。
络合铁工艺以络合铁的碱性水溶液为主体, 溶液中含有性能优良的脱硫剂、稳定剂、硫磺改性剂、铁盐等组成的吸收剂, 具有吸收速度快、净化度高、硫磺易回收、络合剂性能稳定和副反应小等特点。
络合铁脱硫法采用碱的水溶液吸收硫化物, H2S气体与碱发生反应生成HS—, 通过高价态Fe离子还原成低价态Fe离子, 将HS—转化成硫磺。在再生过程中, 低价态的络合铁溶液与空气接触氧化成高价络合铁溶液, 恢复氧化性能, 溶液循环吸收硫化氢气体。其主要反应如下:
1. 碱性水溶液吸收H2S、CO2:
2. 析硫过程:
3. 再生反应:
络合铁脱硫工艺流程:
井口天然气经加热、节流、降压进入络合铁脱硫装置, 分液后, 含硫天然气被络合铁脱硫液自吸入预吸收塔上部, 在喷射器内气、液两相混合, 并不断更新、增大接触面积, 气、液两相进入预吸收塔下部分离段, 气相分离液滴后, 进入一级吸收塔, 经络合铁脱硫液鼓泡吸收后, 天然气进入二、三级填料吸收塔脱除H2S, 合格的净化气外输。
络合铁脱硫富液自预吸收塔、一、二、三级吸收塔底部进入闪蒸罐, 闪蒸后的气体放空, 闪蒸后的富液进入再生槽上部与自吸进入的空气氧化再生, 再生后的贫液从再生槽上部溢流进入分离槽, 由贫液泵升压打入吸收塔循环吸收。
再生槽内析出的单质硫悬浮于再生槽顶部, 并溢流进入硫泡沫槽, 在由硫泡沫泵加压打入真空转鼓式硫磺过滤机, 清夜返回脱硫循环系统, 经过滤机过滤后, 硫膏外运。
二、可能产生尾气的原因
络合铁脱硫后尾气中含有大量的有机硫, 且主要成分为甲硫醇, 其主要原因一是天然气中本身含有甲硫醇, 二是由烯烃和硫化氢作用后分离而得。甲硫醇又名硫氢甲烷分子式为CH4S, 是最常见的一种醇类恶臭物质, 常温下为无色有恶腥气味的气体, 熔点为-123.1℃, 沸点为7.6℃不溶于水, 溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。易燃易爆, 爆炸极限为3.9%-21.8%。当气体溢出时, 人会再闻后有轻重不同程度的短期不适感, 且部分人接触后会产生头晕、恶心、皮肤过敏及眼睛不适等症状。
三、尾气处理方法的探讨:
甲硫醇的处理方法有燃烧法、氧化法、吸收法、中和法、吸附法、生物法等方法。
1. 恶臭气味处理的方法及特点
2. 络合铁脱硫工艺尾气处理的实施和结果
络合铁脱硫工艺采用吸附法处理尾气用活性炭吸附, 通氧气转换成单体硫和水。
采用密闭抽取、活性炭吸附后排放的处理方案:
主要工艺流程:散发气源装置——管道——风机入口分离器——离心风机——活性炭吸附塔——放空管。
络合铁脱硫工艺尾气处理前后甲硫醇等有机物对比:
备注:数据来自中国合格评定国家认可委员会 (CNAS) 认可的检测机构。
络合铁脱硫工艺尾气经过吸附法处理后甲硫醇的排放符合我国大气污染恶臭污染物的排放标准 (GB14554-93) 的规定, 在二类环境中小于0.007mg/m3。
结论
油性污泥脱水及尾气焚烧处理技术 第7篇
对石化污(废)水处理厂而言,污泥主要以油性污泥和废活性污泥为主,因其含有重金属、有机物病原体以及有毒物质,而蒸发出来的挥发份由有机、无机、水分、NOx、SO2等气体组成。石化行业因污泥脱水及尾气焚烧处理技术的缺陷、引进国外技术价格昂贵、经济效益不明显等原因,一般采用掩埋、露天凉化脱水的处理方法。近几年,随着石化行业工业化步伐的加快,污水的排放量在不断增长,污水处理的副产品——污泥也随之增长,若再采用掩埋、露天凉化脱水的处理方法,不仅倾占了大量土地,而且有潜在的土壤污染和地下水污染,不能做到污泥的减量化、稳定化、无害化处理。并且党中央、国务院非常重视城市环境质量问题,把污水和垃圾的综合治理工作纳入了国民经济和社会发展“十五”计划纲要,而污泥是一种特殊的垃圾,如果不及时处理将造成严重的二次污染。
1-螺杆式泥浆泵、2-污泥脱水机、3/4-旋转卸料器、5-脉冲布袋除尘器、6-气体吸收塔、7-吸收液循环泵、8-气体除雾器、9-收集罐(液封)、10-循环一次风机、11-热管换热器、12A/B-蓄热式氧化器、13-助燃风机、14-气体燃烧室、15-循环二次风机
天华化工机械及自动化研究设计院(以下简称天华院)响应国家号召和石化行业污泥处置要求,为防止污泥以及污泥中的毒害气体对人体和环境质量的影响,经过多年研发,提出一种以污泥脱水机和蓄热式氧化器为核心设备的污泥脱水及自惰式尾气循环焚烧处理技术。对石化行业的污泥来说,不仅做到了减量化、稳定化、无害化处理,而且脱水和尾气焚烧过程高效节能,降低了装置的运行成本。
1 技术介绍
1.1 工艺流程
工艺流程见附图1,流程介绍如下:
需要脱水的污泥通过螺杆式泥浆泵1增压后,打入污泥脱水机2内。污泥脱水机2机身保持一定倾角,热轴与桨叶片中空,内部通有饱和蒸汽,两根热轴互相啮合转动,污泥受到挤压和松弛的交替作用,一边脱水一边向前运动。随着污泥挥发份的逐渐蒸发,污泥从滤饼状逐渐成为松散的物料,脱水后的物料翻过溢流板从污泥脱水机2中排出,再经旋转卸料器3后,进入到后续工段。
从污泥脱水机2蒸发出来的挥发份含有机、无机、水分、NOx、SO2等气体,并夹带少量的污泥粉尘,首先进入脉冲布袋除尘器5进行除尘,收集下来的污泥微粉经旋转卸料器4返回到污泥脱水机2中。除尘后的气体进入气体吸收塔6用碱液(酸液)对除尘气体中的酸性(碱性)气体进行吸收,吸收液自气体吸收塔6底部通过吸收液循环泵7喷入气体吸收塔6顶部,与酸性(碱性)气体接触吸收,循环使用。吸收净化后的气体由于夹带水雾、液滴,再进入气体除雾器8对气体中的水雾、液滴进行分离,净化、分离后的气体经循环一次风机10增压后,进入热管换热器11换热后,最后进入蓄热式氧化器12A.12B(两台互换使用,一台焚烧,另一台对焚烧后的气体在蓄热室冷却,回收热量)和气体燃烧室14对气体中的有机废气等焚烧,焚烧需要的热量大部分来自蓄热式氧化器12A.12B储存的热量,不足热量通过气体燃烧室14的燃烧器来补充,燃烧需要的空气通过助燃风机13来供给。焚烧后的气体中含有大量的热量,需要回收利用,因此进入热管换热器11与焚烧前的气体进行热量交换。净化后的气体经循环二次风机15增压后,一部分排放,另一部分进入污泥脱水机2,做为污泥挥发份的载气。
1.2 工艺特点
新开发污泥脱水及尾气焚烧工艺具有以下特点:
⑴对流程中的每台设备而言,都采用常规设备,但对每台设备重新设计,并优化组合,开发出适合于污泥脱水及尾气焚烧的新型工艺。
⑵脱水、焚烧采用连续化操作,并在同一系统中完成,相互独立、互不干扰。
⑶热量利用率高,脱水采用传导型污泥脱水机,热效率可达90%以上,而尾气焚烧热量可通过换热器进行热量交换,对余热回收利用,焚烧的热量来自尾气中可燃气体产生的热量,需要补充燃料量少(油性污泥几乎不需要补充)。
⑷操作弹性大,在一定的温度、压力范围内,系统的稳定性高,便于操作,同时可针对尾气湿份性质的不同,尾气吸收调节的余量大,吸收介质选择灵活。
⑸脱水后的污泥,体积减小,重金属活性降低,油性污泥可用于工业锅炉的燃料,并且燃烧后的灰烬可以筑路、混凝土填料、陶瓷等;废活性污泥保证重金属含量、可降解物含量的条件下,可堆肥农用。
⑹从污泥中蒸发出来的有机气体、有毒气体经焚烧使有机气体碳化,有毒气体氧化,产生的热量回收利用后,净化后尾气大部分循环,少部分排出,对环境没有二次污染。
1.3 设备介绍
⑴污泥脱水机
污泥脱水机是螺旋式挤压脱水设备,属常规设备,主要由热轴、机身、端板、上盖及传动系统等组成;工作原理是:采用饱和蒸汽、导热油等作为热源,工作时脱水机的两根空心热轴和空心夹套都通入蒸汽或导热油,通过器壁对污泥间接加热进行加热脱水,同时热轴的螺旋结构对污泥直接挤压进行机械脱水。
污泥脱水机有以下特点:
①搅拌均匀,脱水效果好:污泥脱水机在工作中两根热轴不仅是主要加热面,而且不停的转动,物料得到最大限度的混合,物料的脱水效果优于盘式脱水。
②热轴可相互啮合,具有自清及挤压脱水作用,可防止物料粘壁:经验表明,滤饼状物料粘结性很强,极易粘附在传热面上从而影响传热及脱水效果。污泥脱水机的两根热轴相互啮合,当物料粘附到一定程度后可自动清除,从而避免了脱水过程中传热与脱水的恶化。
③能耗低,操作费用小:污泥脱水机的热效率高达90%,操作费用仅为热风型脱水器的30%。
④粉尘夹带小,物料损耗少:污泥脱水机的排风主要为挥发份及少量载气,其排风量仅为热风型脱水排风量的1/8,并且夹带的粉尘容易回收,并且回收装置小,设备简单。
⑤设备占地小,总投资少:虽然热风型脱水设备的投资小,但其附属设备较多,有空气加热器、旋风除尘、袋式除尘等多台设备,占地面积大,基建投资高于螺旋脱水的投资,且操作维护费用高。
⑥设备操作弹性大,运行平稳可靠:采用螺旋脱水有多种手段控制脱水程度,而且由于附属设备少,因此操作简单。
⑵蓄热式热氧化器(RTO)
蓄热式热氧化器(RTO)是在热氧化装置中加入蓄热式热交换器,预热有机废气,在进行氧化反应,属常规设备。阀门切换式是最常见的一种蓄热式热氧化器。由两个或多个陶瓷填充床,通过阀门的切换,改变气流的方向,从而达到预热有机废气的目的。下面以典型的两床式蓄热式热氧化器为例,说明其工作原理:
两床式蓄热式热氧化器主体结构由燃烧室、两个陶瓷填料蓄热床和两个切换阀组成。当有机废气由风机送入填料床1后,该床放热,有机废气被加热,在燃烧室氧化燃烧,气体通过填料床2,该床吸热,燃烧后的洁净气被冷却,通过切换阀后排放。在达到规定的切换时间后,阀切换,有机废气从填料床2进入,填料床2放热,有机废气被氧化燃烧,气体通过填料床1,该床吸热,燃烧后的洁净气被冷却,通过切换阀后排放。如此周期性切换,就可连续处理有机废气。
2 技术经济性分析
2.1 技术经济性分析
以茂名石化乙烯工业公司污水处理厂全套引进了的污泥脱水及尾气焚烧处理技术——美国CALLIDUS技术公司的污泥脱水及焚烧系统,以10万吨/年污泥处理量为例,与天华院自主开发的污泥脱水及自惰式尾气循环焚烧处理工艺进行技术经济性分析,具体见表1。
2.2 效益分析
利用表1中数据,进行公用工程消耗的计算,经济效益分析见表2。
从表2可以看出:采用自主开发的工艺后,每年可节约资金13,200.0万元,效益显著。
3 结语
从环境质量和安全意识考虑,污泥脱水及尾气焚烧、再利用将是污泥处置的发展方向之一,对以油性污泥为主的石化污水处理厂的污泥来说,脱水后再焚烧将是最根本、最彻底的解决方法。若长期依赖国外进口脱水焚烧技术与装备,不仅价格昂贵,一次性投入大,而且不利于我国污泥脱水及尾气焚烧技术的发展。而此技术的研发成功,将能形成适合我国国情的污泥脱水及尾气焚烧成套技术,对提高国内污泥脱水及尾气焚烧技术水平和提高环境质量具有重要的意义。
摘要：本文根据石化环保的要求,针对石化行业污泥处置存在的问题,为使污泥做到减量化、稳定化、无害化处理,提出了一种新型、节能的污泥脱水及尾气焚烧处理技术以及此技术对石化环保的意义。
关键词：环保,节能,自惰式循环,脱水与焚烧
参考文献
[1]倪春林,张富茂.污泥干燥工艺介绍[J].干燥技术与设备,2010,8(2):74-78.
[2]张宗宇,李捷.城市污泥干燥焚烧一体化处理工艺的研究[J].中国环境管理干部学院学报,2010,20(4):58-60,65.
柴油机尾气处理液及应用 第8篇
针对柴油车氮氧化物排放,各国均制定了严格的排放法规标准,并应用诸多机内净化技术和尾气后处理技术加以实现,其中选择性催化还原(SCR)技术对NOx减排效果明显,对燃油品质(含硫量)不苛刻,并且具有一定节能效益,为国内外广泛采用,是实现欧Ⅳ及更高级别排放法规的主流技术手段。
柴油机尾气处理液在SCR技术中充当还原剂角色。国际标准ISO 22241中全称“柴油机氮氧化物还原剂(AUS 32)”,欧洲称为“Ad Blue”,美国叫做“DEF(Diesel Exhaust Fluid)”,国内则俗称“汽车尿素”或“车用尿素溶液”。柴油机尾气处理液通过催化反应将NOx转化成无害N2,从而降低NOx排放量,是SCR技术不可或缺的消耗品。
1 排放法规
欧美为代表的汽车排放法规(表1)日趋严格,促使SCR技术在汽车行业大范围应用。欧洲重型柴油车2006年开始实施欧IV排放标准,NOx限值比欧Ⅲ降低30%,2009年实施的欧V比欧Ⅲ更是降低60%。欧洲主要选用SCR技术来满足欧IV/V排放法规,即通过机外排气后处理SCR技术使尾气中NOx降至排放标准范围,此外车辆应用试验表明SCR技术还具有良好的燃油经济性。2009年美国联邦环保署(EPA)发布通告,准许在重型车辆和发动机中使用SCR技术,自2010车型年起所有(100%)重型柴油车NOx排放不得超过0.2 g/bhph,约0.27 g/k Wh。
近年来我国各类重型柴油车保有量增长迅速,重型柴油车排放的控制和治理已经成为改善我国城市大气质量的关键。国家“十二五”规划新增约束性指标,要求氮氧化合物总量排放减少10%。为满足重型柴油车国四排放标准,SCR技术同样是不二选择。
2 Urea-SCR系统
SCR系统最早应用于火电厂烟气脱硝,近些年逐渐应用到汽车及船舶柴油机尾气处理领域。采用尿素作为还原剂的Urea-SCR系统如图1所示,主要包括尿素储存罐、配给喷射系统、ECU电子控制单位及催化反应单元等四部分。
储罐以及管路一般由耐碱高分子材料构成,喷头等则由耐高温合金制造。储罐里装有液位传感器及温度传感器,实时提示液体使用情况。ECU监控发动机工作状况,将各类信息汇总反馈至尿素配给控制模块,通过优化控制策略由喷射装置实现液体的定量定时供给。雾化状尿素溶液进入高温尾气,随即产生氨气,与尾气一同进入封装催化器中,进行催化还原反应,最终实现尾气净化。
典型的车用Urea-SCR系统有康明斯集成式排放控制(IEM)系统、格伦德福斯一托普索尿素SCR系统、戴克商用车SCR触媒技术等[2]。SCR技术较多用于重型柴油车上,轻型柴油车空间受限不宜采用。
3 净化反应
柴油机尾气是多种气体组分组成的混合气,以NOx占有害组分比例最大,其经过Urea-SCR系统转化率可达80%。尾气处理液在压缩空气辅助下,自喷嘴以雾状液滴形式喷射入排气管内。尾气温度很高,处理液水分瞬间蒸发,尿素重新结晶成微小颗粒或熔融。随后即尿素发生热解反应(1),产生异氰酸(HNCO)和一部分NH3。气态异氰酸比较稳定,但能在SCR催化剂作用下发生水解反应(2),产生额外NH3。喷嘴与催化装置间距很小,气流滞留时间极短(约0.1s),因此尿素热解反应不充分,形成由(NH2)2CO、HNCO及NH3组成的混合物进入催化单位。温度越高,混合物中NH3比例越高[3]。
NH3是Urea-SCR系统实质上的还原剂。柴油机废气NOx中通常90%以上为NO,在氧气参与下,NO与NH3等摩尔比例按照(3)反应,称为标准SCR反应。若等量NO2和NO同时存在,则发生反应(4),此反应速率约是标准SCR反应的17倍,称为快速SCR反应。因此适当提高NOx中NO2的比例,促使发生快速SCR反应,有利于提高NOx转化率。一般在SCR前面加装氧化催化转化器(DOC)的方法来提高NO2的比例。
当NO2过量会发生反应(5),此反应在三个还原反应中速率最低,因此氧化装置的作用应该是使NO2与NO接近最佳比例1:1。在更高温度(大于400℃)可能发生副反应产生N2O,或是NH3被氧化成NO,会降低NOx转化率。研究表明温度是影响SCR反应的关键因素,反应温度在170℃~350℃之间,最适合NOx转化[4]。NOx转化能力很大程度还取决于催化剂活性和载体孔径宽度,后者直接影响尾气在催化剂上的扩散率。此外,为保证SCR催化单位长时期内的高活性,对尾气处理液质量也有特殊要求。
4 标准规范
理想状态的柴油机尾气处理液由32.5%的高纯尿素和67.5%的去离子水组成,但在实际生产混入各类杂质组分在所难免,因此结合实际使用要求,有必要制定柴油机尾气处理液产品标准规范(表2)。2005年德国标准化委员会(DIN)发布了最早的柴油机尾气处理液标准DIN 70070。2006年国际标准化组织将其转化为ISO 22241。我国目前有三个城市出台了地方标准。所有相关标准规范的技术要求并无明显差异。
ISO 22241系列标准在世界范围得到广泛应用,主要技术内容见表3,围绕以下三个方面展开:(1)还原剂浓度,包括尿素含量、密度、折光率及碱度等4项。尿素含量直接影响产品结晶点,32.5%质量分数尿素溶液冰点最低(-11℃),最方便低温使用及储存。密度和折光度两项指标与尿素含量呈线性关系,碱度则是表明尿素变质水解产生氨的程度,这些均能从侧面发映出还原剂浓度。(2)杂质控制,包括缩二脲含量、醛含量及不溶物含量等3项。缩二脲是两分子尿素热缩脱氨的产物,能与醛类杂质发生聚合作用,生成易结晶析出的高分子物质,造成管路堵塞或催化剂载体堵塞,不溶物的存在同样能引发堵塞。(3)与催化剂相容性,包括磷酸盐含量、10种金属离子含量(钙、铬、铜、铁、钾、镁、钠、镍、锌和铝)等11项。这些物质的存在会占据SCR系统催化剂表面活性位,使催化剂中毒失活,从而降低NOx转化率,缩短SCR催化剂寿命。
5 应用现状
柴油机尾气处理液无色透明,有类似于氨水的轻微刺激味,无毒无污染,欧盟危险物质指令67-548-EEC将其列为无危险产品。该品需在30℃以下避光储存,质保期一年,低温条件保存质保期会有所延长。该品对紫铜及黄铜材质具有腐蚀性,能直接接触的材料包括高密度铬镍奥氏体合金钢、铬镍钼合金钢、HD聚乙烯、HD聚丙烯、聚氟乙烯、聚异丁烯、钛以及氟橡胶等,生产运输及储存过程中用到的罐体及包装基本用上述材料制成。
欧洲对柴油机尾气处理液产品实行VDA认证。“Ad Blue”是柴油机尾气处理液产品注册商标,为德国汽车工业协会(VDA)所拥有。生产企业向VDA质量管理中心申请,通过VDA现场各环节审查,产品符合ISO 22241系列规范要求,才能获得授权使用此商标。目前,VDA认证是整个欧洲地区关于柴油机尾气处理液产品的最权威认证。2011年欧洲各类重型车辆消耗超过140万吨Ad Blue,欧洲Ad Blue销售网络比较完善(图2),主要有加注泵站点和罐装零售点两种形式。截至2012年7月,全欧洲共有4 542个站点提供加注泵加注Ad Blue,7 040个站点有罐装Ad Blue销售,以德国、荷兰等国家分布最密集,主要供应商有道达尔(Total)、埃索(Esso)、壳牌(Shell)、爱迪斯(IDS)以及奥地利OMV石油公司等。
2009年3月美国石油学会(API)对DEF产品实行自愿性认证,获得认证的柴油机尾气处理液产品必须符合ISO 22241最新版标准的第一部分《质量要求》,获证产品准许在包装上使用专用标识(图3),以方便消费者辨别。认证程序还要求厂家提供产品编码规则,以确保产品溯源性和唯一性,认证周期为一年。美国DEF产品由零售店、汽车配件店、快捷店、卡车服务站以及加油站购买到,价格每加仑2~3美元,稍低于油价。美国发动机制造商协会估计到2019年DEF每年消耗量将达490万吨。DEF用量一般为油耗量的2%,也即车辆每消耗50升柴油大约需要1升该产品,使用SCR系统车辆运行成本因此会增加1%~2%左右。车辆驾驶室面板上装有尾气处理液液位指示仪,余量不足时会亮灯提醒使用者及时补充,类似于燃油指示系统。某些厂家发动机的设计上还考虑在尾气处理液用完时,将会显著减少发动机动力输出,直到尾气处理液得到补充才会恢复正常水平。DEF供给系统过滤器在车辆日常维护中也需定期更换。
目前国内车用尿素的使用仅限于实施国四排放的北京、深圳等大城市,用量较少。柴油车国四排放标准全国范围内实施一再后延,已推迟至2013年7月1日,一方面是满足国四标准需求的车用柴油供应仍不到位,另一方面则是SCR系统所需要的车用尿素补充站等配套设施匮乏,预计国四标准正式实施后,车用尿素产品用量将会大幅增加。
6 结语
柴油机尾气处理液在国内应用已具备一定基础,为配合柴油车达到国四排放标准,仍需进一步建立健全该产品的质量保证制度和供应网络体系,这也是保障SCR车辆正常运转的关键所在。
摘要：柴油车排放法规的升级带来选择性催化还原(SCR)技术大量应用,作为SCR技术中必备消耗品,柴油机尾气处理液用于还原氮氧化物,从而实现尾气净化。文章详细阐述了SCR技术应用背景,以及柴油机尾气处理液在SCR系统中的净化反应机理;列举了柴油机尾气处理液主要产品标准规范,以及代表性的ISO22241规范主要技术指标;最后介绍了柴油机尾气处理液在国内外应用情况并提出在国内发展建议。
关键词：柴油机,尾气处理液,汽车尿素,氮氧化物,SCR技术,净化反应
参考文献
[1]周磊,王伯光,汤大钢.重型柴油车对空气质量的影响及其排放的控制[J].环境科学,2011,32(8):2179.
[2]黄鹏,国外车用柴油机SCR技术的应用研究[J].车用发动机,2005,(3):6-7.
[3]M.Koebel,M.Elsener,M.Kleemann.Urea-SCR:a promising technique to reduce NOx emissions from automotive diesel engines[J].Catalysis Today,59(2000):339-340