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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410682588.3(22)申请日 2014.11.24B01D 53/78(2006.01)B01D 53/68(2006.01)B01D 53/62(2006.01)B01D 47/06(2006.01)C01B 31/18(2006.01)(71)申请人 常州大学地址 213164 江苏省常州市武进区滆湖路 1号(72)发明人 万玉山 陈艳秋 黄利 王莉(54) 发明名称一种电解铝废气处理一体化装置(57) 摘要一种电解铝废气处理一体化装置，包括脱氟除尘区、碱化吸收区、除雾器、干燥区、集气区和氧化区，脱氟除尘区内设有脱氟除尘。
2、液喷淋装置、废水集水锥形槽、废水排放阀、进气管、布气管、脱氟除尘液循环泵和脱氟除尘液添加计量系统，碱化吸收区设有碱液喷淋装置、碱液储放槽、沉淀物排放管和沉淀物排放阀、三相分离器、碱液回流管和碱液循环泵，除雾器为折流板除雾器或漩流板除雾器 ；干燥区中设置干燥剂 ；集气区中设有集气管、排气泵和一氧化碳储气罐；氧化区中设有电热管和位于电热管上部的氧化铜活动床。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图2页(10)申请公布号 CN 104437054 A(43)申请公布日 2015.03.25CN 104437054 A1/1 页21。
3、.一种电解铝废气处理一体化装置，其特征在于 ：所述装置包括脱氟除尘区 (1)、碱化吸收区 (2)、除雾器 (3)、干燥区 (4)、集气区 (5) 和氧化区 (6) ；所述的脱氟除尘区 (1) 内设有脱氟除尘组件，所述的脱氟除尘组件包括位于脱氟除尘组件上部的脱氟除尘液喷淋装置 (1-1)、位于脱氟除尘组件下部的废水集水锥形槽 (1-2)，废水集水锥形槽 (1-2) 通过废水排放阀 (1-3) 和管道连接废水处理池，废水处理达标后排入市政污水管网 ；脱氟除尘区(1)中下部设有进气管(1-4)和布气管(1-5) ；脱氟除尘液喷淋装置 (1-1) 连接脱氟除尘液循环泵 (1-6) 和脱氟除尘液回流管 。
4、(1-7) ；所述的脱氟除尘组件还配有脱氟除尘液添加计量系统 (1-8)，所述的脱氟除尘液添加计量系统 (1-8) 通过管路和阀门连通脱氟除尘液循环泵 (1-6) ；所述的碱化吸收区 (2) 设有碱化吸收组件，所述的碱化吸收组件包括位于碱化吸收组件上部的碱液喷淋装置 (2-1)、位于碱化吸收组件下部的碱液储放槽 (2-2) ；碱液储放槽 (2-2) 底部设计成锥形结构，并设置有沉淀物排放管 (2-3) 和沉淀物排放阀 (2-4)，碱液储放槽 (2-2) 内设有三相分离器 (2-5)，三相分离器 (2-5) 上部设有溢水堰 (2-6)，溢水堰 (2-6) 连接碱液回流管 (2-7) 和碱液循环泵。
5、 (2-8)，碱液循环泵 (2-8) 连接碱液喷淋装置 (2-1) ；所述的碱液储放槽上方设有碱液聚集装置 (2-10)，所述的碱液聚集装置 (2-1)的下端直径小于碱液储放槽 (2-2) 最上部的直径 ；所述的碱化吸收组件还配有碱液添加计量装置 (2-9)，所述的碱液添加计量装置 (2-9) 包括碱液罐和搅拌装置，碱液添加计量装置(2-9) 通过管路和阀门连通碱液循环泵 (2-8) ；所述的除雾器 (3) 为折流板除雾器或漩流板除雾器 ；所述的干燥区 (4) 中设置干燥剂；所述的集气区(5)上部设有集气管(5-1)和排气泵(5-2)，收集的一氧化碳被泵入一氧化碳储气罐 (5-3) ；所述的氧。
6、化区 (6) 设有氧化组件，所述的氧化组件包括电热管和位于电热管上部的氧化铜活动床，氧化铜活动床上放置氧化铜屑和氧化铜粉 ；所述的脱氟除尘液喷淋装置 (1-1)、碱液喷淋装置 (2-1) 为螺旋状喷淋装置 ；所述的脱氟除尘组件采用的脱氟除尘液为氯化钙溶液，所述的碱化吸收组件采用的碱液为氢氧化钙溶液 ；所述的电解铝废气处理一体化装置中间为圆柱形、上下两端为圆锥形罐体，所述罐体上开设有观测口和检修更换口，罐体体积大小可根据待处理气体量的多少而定，采用立式竖直放置。权 利 要 求 书CN 104437054 A1/5 页3一种电解铝废气处理一体化装置技术领域0001 本发明涉及大气污染治理技术领域，。
7、尤其是一种电解铝废气处理一体化装置。背景技术0002 电解铝工业历经多年发展，逐步成为中国重要的基础产业，现代铝工业生产采用冰晶石 - 氧化铝融盐电解法，熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在 950 970下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体灰尘。二氧化碳是一种温室气体，是造成全球气候变暖的主要原因 ；而部分氟化物的温室作用效果是二氧化碳的 6500 10000 倍，并且会对臭氧层造成不同程度的影响 ；氟化氢则是一种剧毒气体，通过皮肤或呼吸道进入人体，仅需 1.5g。
8、 便可以致死，因此加大电解铝废气污染的治理已成为当前环保工作的重要课题。0003 中国专利一种电解铝废气处理装置( 申请号 ：201410325692.7) 公开了一种电解铝废气处理装置，包括废气吸收罩、废气吸收管、抽风机、废气处理室和排气管等设施设备，该发明专利净化效果明显，但该专利存在以下缺陷 ：一氧化碳量大时没有回收利用，造成浪费和污染 ；一氧化碳处理室设于下端，废气中的粉尘等会影响反应过程，降低处理效果 ；氟化氢处理室内为气固化学反应，反应效率较低。发明内容0004 本发明要解决的技术问题是 ：为了治理电解铝废气污染和克服上述专利存在的问题，提供一种电解铝废气处理一体化装置，能有效处理。
9、含灰尘、二氧化碳、一氧化碳和氟化氢的复杂废气。0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ：一种电解铝废气处理一体化装置，一氧化碳气量较大需回收利用时一体化装置的结构从装置底部向上依次为脱氟除尘区、碱化吸收区、除雾器、干燥区和集气区 ；或者一氧化碳气量较小需氧化处理时从装置底部向上依次为脱氟除尘区、除雾器、干燥区、氧化区、碱化吸收区。0006 所述的脱氟除尘区位于整个装置的最下部 ；所述的脱氟除尘区内设有脱氟除尘组件，所述的脱氟除尘组件包括位于脱氟除尘组件上部的脱氟除尘液喷淋装置、位于脱氟除尘组件下部的废水集水锥形槽，废水集水锥形槽通过废水排放阀和管道连接废水处理池废水处理达标后排入市政。
10、污水管网 ；脱氟除尘区中下部设有进气管和布气管 ；脱氟除尘液喷淋装置连接脱氟除尘液循环泵和脱氟除尘液回流管。0007 所述的碱化吸收区设有碱化吸收组件，所述的碱化吸收组件包括位于碱化吸收组件上部的碱液喷淋装置、位于碱化吸收组件下部的碱液储放槽 ；碱液储放槽底部设计成锥形结构，并设置有沉淀物排放管和沉淀物排放阀，碱液储放槽内设有三相分离器，三相分离器上部设有溢水堰，溢水堰连接碱液排放管和碱液循环泵，碱液循环泵连接碱液喷淋装置。0008 所述的碱化吸收区上部设有除雾器，除雾器是将气体中的大液滴进行收集，并使说 明 书CN 104437054 A2/5 页4之返回，减少气体中的水分，其工作原理是气体。
11、进入除雾器，经过一系列弯道，从顶部排出，而水滴由于其质量和动能的作用，在经过弯道部分时，直线下落，冲撞除雾器的表面，并在到重力作用下弹回。0009 所述的除雾器上部设有干燥区，所述的干燥区中设置干燥剂，干燥剂要求具有孔隙发达、比表面积大、吸附速度快、抗摩擦等优点，如经过较长时间的运行，发现干燥剂变粘，气速降低时就需及时更换干燥剂。0010 所述的干燥区上部设有集气区，处理干燥后的洁净一氧化碳气体在此聚集，所述的集气区上部设有集气管和排气泵，收集的一氧化碳被泵入一氧化碳储气罐以备使用。0011 所述的氧化区设有氧化组件，所述的氧化组件包括电热管和位于电热管上部的氧化铜活动床，氧化铜活动床上放置氧。
12、化铜屑和氧化铜粉。0012 具体的，所述的电解铝废气处理一体化装置中间为圆柱形、上下两端为圆锥形罐体，所述罐体上开设有观测口和检修更换口，罐体体积大小可根据待处理气体量的多少而定，采用立式竖直放置。0013 进一步的，碱液储放槽上方设有碱液聚集装置，所述的碱液聚集装置的下端直径小于碱液储放槽最上部的直径，碱液聚集装置可使喷淋出来的碱液聚集回流至碱液储放槽。0014 进一步的，所述的脱氟除尘组件还配有脱氟除尘液添加计量系统，所述的脱氟除尘液添加计量系统通过管路和阀门连通脱氟除尘液循环泵 .0015 进一步的，所述的碱化吸收组件还配有碱液添加计量装置，所述的碱液添加计量装置包括碱液罐和搅拌装置，碱。
13、液添加计量装置通过管路和阀门连通碱液循环泵。0016 进一步的，所述的脱氟除尘液喷淋装置、碱液喷淋装置为螺旋状喷淋装置 ；喷射出的水呈现雾状，且水雾之间交叉融合，不留死角，有利于扩大废气与溶液的接触面积，提高吸收率和吸收效果。0017 所述的脱氟除尘组件采用的脱氟除尘液为氯化钙溶液，所述的碱化吸收组件采用的碱液为氢氧化钙溶液。0018 氯化钙、氢氧化钙溶液的配比浓度根据处理的废气量和废气浓度来决定。0019 进一步的优选设备，除雾器为折流板除雾器或漩流板除雾器。0020 本发明的有益效果是，首先废气进入脱氟除尘区内，脱氟除尘液从均布的脱氟除尘液喷淋装置喷出，形成无数细小雾滴，与废气充分混合接触。
14、后，废气中的灰尘等物质被吸收在脱氟除尘液中 , 同时废气中的氟化氢与脱氟除尘液中的氯化钙发生，沉淀物落入废水集水锥形槽底部，通过废水排放阀和管道排入废水处理池，部分脱氟除尘液通过脱氟除尘液回流管和脱氟除尘液循环泵循环使用 ；废气继续上升与碱液喷淋装置喷出的碱液接触，气体中的二氧化碳和部分残留的氟化物与氢氧化钙发生化学反应，反应生成物随碱液流入下部碱液储放槽中，三相分离器实现气、固体和液体的分离，沉淀物被排放阀排放出去 ；气体然后进入除雾器，气体中的液滴在这里被拦截下来 ；接着气体进入干燥区，气体中所夹杂的小液滴在这里被拦截吸附下来，至此废气被处理成洁净的气体，处理干燥后的洁净一氧化碳气体通过集。
15、气区上部的集气管和排气泵泵入一氧化碳储气罐以备使用。0021 或者首先废气进入脱氟除尘区内，脱氟除尘液从均布的脱氟除尘液喷淋装置喷出，形成无数细小雾滴，与废气充分混合接触后，废气中的灰尘等物质被吸收在脱氟除尘液说 明 书CN 104437054 A3/5 页5中 , 同时废气中的氟化氢与脱氟除尘液中的氯化钙发生，沉淀物落入废水集水锥形槽底部，通过废水排放阀和管道排入废水处理池，部分脱氟除尘液通过脱氟除尘液回流管和脱氟除尘液循环泵循环使用 ；气体然后进入除雾器，气体中的液滴在这里被拦截下来 ；接着气体进入干燥区，气体中所夹杂的小液滴在这里被拦截吸附下来，至此废气被处理成洁净的一氧化碳气体，废气继。
16、续上升进入氧化区，在氧化铜活动床内一氧化碳被氧化成二氧化碳，然后气体进入碱化吸收区与碱液喷淋装置喷出的碱液接触，气体中的二氧化碳与氢氧化钙发生化学反应，反应生成物随碱液流入下部碱液储放槽中，三相分离器实现气、固体和液体的分离，沉淀物被排放阀排放出去 ；至此废气被处理成洁净的气体，实现达标排放。附图说明0022 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。0023 图 1、图 2 是本发明的实施例的结构示意图 ；0024 图中 ：1.脱氟除尘区，1-1.脱氟除尘液喷淋装置，1-2.废水集水锥形槽，1-3.废水排放阀，1-4. 进气管，1-5. 布气管，1-6. 脱氟除尘液循环泵，1-7. 脱氟除尘液。
17、回流管，1-8.脱氟除尘液添加计量系统，2. 碱化吸收区，2-1. 碱液喷淋装置，2-2. 碱液储放槽，2-3. 沉淀物排放管，2-4. 沉淀物排放阀，2-5. 三相分离器，2-6. 溢水堰，2-7. 碱液回流管，2-8. 碱液循环泵，2-9. 碱液添加计量装置，2-10. 碱液聚集装置，3. 除雾器，4. 干燥区，5. 集气区，5-1. 集气管，5-2. 排气泵，5-3. 一氧化碳储气罐，6. 氧化区具体实施方式0025 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。0026 实施例 10027 如图 1 。
18、所示的本发明的一种电解铝废气处理一体化装置，从装置底部向上依次为脱氟除尘区 1、碱化吸收区 2、除雾器 3、干燥区 4 和集气区 5。0028 所述的脱氟除尘区 1 位于整个装置的最下部 ；所述的脱氟除尘区 1 内设有脱氟除尘组件，所述的脱氟除尘组件包括位于脱氟除尘组件上部的脱氟除尘液喷淋装置 1-1、位于脱氟除尘组件下部的废水集水锥形槽1-2，废水集水锥形槽1-2通过废水排放阀1-3和管道连接废水处理池，废水处理达标后排入市政污水管网 ；脱氟除尘区 1 中下部设有进气管 1-4和布气管 1-5 ；脱氟除尘液喷淋装置 1-1 连接脱氟除尘液循环泵 1-6 和脱氟除尘液回流管1-7。0029 所。
19、述的碱化吸收区 2 设有碱化吸收组件，所述的碱化吸收组件包括位于碱化吸收组件上部的碱液喷淋装置 2-1、位于碱化吸收组件下部的碱液储放槽 2-2 ；碱液储放槽 2-2底部设计成锥形结构，并设置有沉淀物排放管 2-3 和沉淀物排放阀 2-4，碱液储放槽 2-2 内设有三相分离器2-5，三相分离器2-5上部设有溢水堰2-6，溢水堰2-6连接碱液回流管2-7和碱液循环泵 2-8，碱液循环泵 2-8 连接碱液喷淋装置 2-1。0030 所述的碱化吸收区上部设有除雾器 3，除雾器 3 是将气体中的大液滴进行收集，并使之返回，减少气体中的水分，其工作原理是气体进入除雾器 3，经过一系列弯道，从顶部排出，而。
20、水滴由于其质量和动能的作用，在经过弯道部分时，直线下落，冲撞除雾器 3 的表面，说 明 书CN 104437054 A4/5 页6并在到重力作用下弹回。0031 所述的除雾器上部设有干燥区 4，所述的干燥区 4 中设置干燥剂，干燥剂要求具有孔隙发达、比表面积大、吸附速度快、抗摩擦等优点，如经过较长时间的运行，发现干燥剂变粘，气速降低时就需及时更换干燥剂。0032 所述的干燥区 4 上部设有集气区 5，处理干燥后的洁净一氧化碳气体在此聚集，所述的集气区 5 上部设有集气管 5-1 和排气泵 5-2，收集的一氧化碳被泵入一氧化碳储气罐5-3 以备使用。0033 具体的，所述的电解铝废气处理一体化装。
21、置中间为圆柱形、上下两端为圆锥形罐体，所述罐体上开设有观测口和检修更换口，罐体体积大小可根据待处理气体量的多少而定，采用立式竖直放置。0034 进一步的，碱液储放槽上方设有碱液聚集装置 2-10，所述的碱液聚集装置 2-1 的下端直径小于碱液储放槽2-2最上部的直径，碱液聚集装置2-10可使喷淋出来的碱液聚集回流至碱液储放槽 2-2。0035 进一步的，所述的脱氟除尘组件还配有脱氟除尘液添加计量系统 1-8，所述的脱氟除尘液添加计量系统 1-8 通过管路和阀门连通脱氟除尘液循环泵 1-6。0036 进一步的，所述的碱化吸收组件还配有碱液添加计量装置 2-9，所述的碱液添加计量装置 2-9 包括。
22、碱液罐和搅拌装置，碱液添加计量装置 2-9 通过管路和阀门连通碱液循环泵 2-8。0037 进一步的，所述的脱氟除尘液喷淋装置 1-1、碱液喷淋装置 2-1 为螺旋状喷淋装置 ；喷射出的水呈现雾状，且水雾之间交叉融合，不留死角，有利于扩大废气与溶液的接触面积，提高吸收率和吸收效果。0038 所述的脱氟除尘组件采用的脱氟除尘液为氯化钙溶液，所述的碱化吸收组件采用的碱液为氢氧化钙溶液。0039 氯化钙、氢氧化钙溶液的配比浓度根据处理的废气量和废气浓度来决定。0040 进一步的优选设备，除雾器 3 为折流板除雾器或漩流板除雾器。0041 首先废气进入脱氟除尘区 1 内，脱氟除尘液从均布的脱氟除尘液喷。
23、淋装置 1-1 喷出，形成无数细小雾滴，与废气充分混合接触后，废气中的灰尘等物质被吸收在脱氟除尘液中 , 同时废气中的氟化氢与脱氟除尘液中的氯化钙发生，沉淀物落入废水集水锥形槽 1-2底部，通过废水排放阀 1-3 和管道排入废水处理池，部分脱氟除尘液通过脱氟除尘液回流管 1-7 和脱氟除尘液循环泵 1-6 循环使用 ；废气继续上升与碱液喷淋装置 2-1 喷出的碱液接触，气体中的二氧化碳和部分残留的氟化物与氢氧化钙发生化学反应，反应生成物随碱液流入下部碱液储放槽 2-2 中，三相分离器 2-5 实现气、固体和液体的分离，沉淀物被排放阀 2-4 排放出去 ；气体然后进入除雾器 3，气体中的液滴在这。
24、里被拦截下来 ；接着气体进入干燥区 4，气体中所夹杂的小液滴在这里被拦截吸附下来，处理干燥后的洁净一氧化碳气体通过集气区上 5 部的集气管 5-1 和排气泵 5-2 泵入一氧化碳储气罐 5-3 以备使用。0042 实施例 20043 如图 2 所示的本发明的一种电解铝废气处理一体化装置与实施例 1 不同的是 ：一体化装置的结构从装置底部向上依次为脱氟除尘区1、除雾器3、干燥区4、氧化区6、碱化吸收区 2。说 明 书CN 104437054 A5/5 页70044 所述的氧化区 6 设有氧化组件，所述的氧化组件包括电热管和位于电热管上部的氧化铜活动床，氧化铜活动床上放置氧化铜屑和氧化铜粉。004。
25、5 废气首先进入脱氟除尘区 1 内，脱氟除尘液从均布的脱氟除尘液喷淋装置喷出1-1，形成无数细小雾滴，与废气充分混合接触后，废气中的灰尘等物质被吸收在脱氟除尘液中 , 同时废气中的氟化氢与脱氟除尘液中的氯化钙发生，沉淀物落入废水集水锥形槽1-2 底部，通过废水排放阀 1-3 和管道排入废水处理池，部分脱氟除尘液通过脱氟除尘液回流管 1-7 和脱氟除尘液循环泵循环 1-6 使用 ；气体然后进入除雾器 3，气体中的液滴在这里被拦截下来 ；接着气体进入干燥区 4，气体中所夹杂的小液滴在这里被拦截吸附下来，至此废气被处理成洁净的一氧化碳气体，废气继续上升进入氧化区 6，在氧化铜活动床内一氧化碳被氧化成。
26、二氧化碳，然后气体进入碱化吸收区 2 与碱液喷淋装置 2-1 喷出的碱液接触，气体中的二氧化碳与氢氧化钙发生化学反应，反应生成物随碱液流入下部碱液储放槽 2-2中，三相分离器2-5实现气、固体和液体的分离，沉淀物被排放阀2-4排放出去 ；至此废气被处理成洁净的气体，实现达标排放。0046 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。说 明 书CN 104437054 A1/2 页8图1说 明 书 附 图CN 104437054 A2/2 页9图2说 明 书 附 图CN 104437054 A。