权利要求
1.工业碱性
固废及酸性废气反应装置，其特征在于，包括反应釜模块(3)，反应釜模块(3)包括密封连接的反应釜体(305)和反应釜盖(319);反应釜体(305)内腔设有搅拌桨(317)，搅拌桨(317)连接有贯穿反应釜盖(319)设置的电机(308);反应釜体(305)内腔且位于搅拌桨(317)底部设有气体分布器(304)，气体分布器(304)通过管路连通有气相输送模块(1);反应釜体(305)内开有油浴循环槽，油浴循环槽通过管路连通有油浴加热装置(316);反应釜体(305)底部连通有下放料阀(306)，反应釜体(305)底部贯穿连接有电导率仪(318);
反应釜体(305)内腔还通过管路连通有贯穿反应釜盖(319)设置的液相输送模块(2)、取样清洗模块(4)、温度
传感器(309)和压力表(310);
所述温度传感器(309)、压力表(310)、电机(308)、油浴加热装置(316)和电导率仪(318)通过信号连接有控制系统。
2.根据权利要求1所述的工业碱性固废及酸性废气反应装置，其特征在于，所述反应釜体(305)内腔还连通有设置在反应釜盖(319)顶部的冷凝回流器(313)和放气针阀(315)，冷凝回流器(313)和反应釜体(305)连通的管路上安装有球阀c(314)，冷凝回流器(313)远离反应釜体(305)的一端依次连通有过滤器b(311)和背压阀(312)。
3.根据权利要求1所述的工业碱性固废及酸性废气反应装置，其特征在于，所述气相输送模块(1)包括与所述气体分布器(304)连通的混气罐(107)，混气罐(107)连通有多组气体输送装置，多组气体输送装置之间相互并联;气体输送装置包括与混气罐(107)依次连通的单向阀a(106)、气体流量计(105)、过滤器a(104)、球阀a(103)、减压阀(102)和气体钢瓶。
4.根据权利要求3所述的工业碱性固废及酸性废气反应装置，其特征在于，所述混气罐(107)和气体分布器(304)之间沿着近气方向依次连通有电磁阀(108)、针阀a(301)和单向阀b(302)。
5.根据权利要求4所述的工业碱性固废及酸性废气反应装置，其特征在于，所述反应釜盖(319)顶部设有连通反应釜体(305)内腔的安全阀(307)，安全阀(307)与电磁阀(108)连通。
6.根据权利要求1所述的工业碱性固废及酸性废气反应装置，其特征在于，所述液相输送模块(2)包括与所述反应釜体(305)内腔连通的柱塞泵(202)，柱塞泵(202)的进水口连通有储液罐(201)。
7.根据权利要求6所述的工业碱性固废及酸性废气反应装置，其特征在于，柱塞泵(202)与所述反应釜体(305)内腔连通的管路上安装有球阀b(203)。
8.根据权利要求1所述的工业碱性固废及酸性废气反应装置，其特征在于，所述取样清洗模块(4)包括三通球阀(402)，三通球阀(402)的三个端口分别连通有针阀b(401)、球阀d(404)、取样管(303)，针阀b(401)连通取样装置，球阀d(404)连通清洗口(403)，取样管(303)伸入所述反应釜体(305)内腔。
说明书
技术领域
[0001]本实用新型属于工业废气处理装置技术领域，具体涉及工业碱性固废及酸性废气反应装置。
背景技术
[0002]我国“富煤、缺油、少气”的资源现状导致煤电长期以来一直占据我国电源结构的核心地位。据统计，2023年全国发电量为8.8万亿千瓦时，其中火力发电占比70.6%，发电量为6.23万亿千瓦时。采用煤炭进行火力发电的同时，还将产生大量含尘烟气。为减少火力发电企业引起的粉尘污染，实际生产中需采用除尘设备将烟气中的粉尘颗粒进行脱除并产生大量粉煤灰(粉尘细颗粒固体废物)。粉煤灰主要为原料煤中存在的各种无机和有机成分。据统计每燃烧1吨煤约产生250～300千克粉煤灰。2023年我国粉煤灰产量达到8.99亿吨。其中，燃煤电厂粉煤灰产生量占比约85%，燃煤电厂产生的粉煤灰pH一般在12左右，大部分因湿法收集呈现碱性。电厂烟气中的酸性气体包括SO2、NOx、HCl、HF、CO2等，其中主要污染物为SO2、NOx，其处理工艺分为脱硫和脱硝。电厂烟气经过脱硫脱硝后，外排产生大量的酸性二氧化碳和其他酸性气体。因此在北方地区将碱性粉煤灰在采空区中充填或回填，需经过降碱处理后方可回用。
[0003]中国专利CN113413754B提出一种固碳降碱反应装置及其控制方法，包括机架，机架内设有反应罐体，反应罐体上端设有粉煤灰添加口，粉煤灰添加口侧边设有与反应罐体相连通的排气口，反应罐体上端侧边设有与机架相抱箍式连接固定的注水管，反应罐体下端设有混流管，混流管与反应罐体间设有高速制浆泵，反应罐体下部设有若干呈螺旋状分布的烟气分流安装口，烟气分流安装口上均设有烟气分流组件，反应罐体侧边设有与烟气分流组件相连通的烟气进口阀。该装置包含部件多，在实际应用中存在能耗高、操作复杂的问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供工业碱性固废及酸性废气反应装置，解决了现有技术在将碱性粉煤灰降碱处理的过程中存在能耗高的技术问题。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是，工业碱性固废及酸性废气反应装置，包括反应釜模块，反应釜模块包括密封连接的反应釜体和反应釜盖;反应釜体内腔设有搅拌桨，搅拌桨连接有贯穿反应釜盖设置的电机;反应釜体内腔且位于搅拌桨底部设有气体分布器，气体分布器通过管路连通有气相输送模块;反应釜体内开有油浴循环槽，油浴循环槽通过管路连通有油浴加热装置;反应釜体底部连通有下放料阀，反应釜体底部贯穿连接有电导率仪;
[0006]反应釜体内腔还通过管路连通有贯穿反应釜盖设置的液相输送模块、取样清洗模块、温度传感器和压力表;
[0007]温度传感器、压力表、电机、油浴加热装置和电导率仪通过信号连接有控制系统。
[0008]本实用新型的特点还在于：
[0009]反应釜体内腔还连通有设置在反应釜盖顶部的冷凝回流器和放气针阀，冷凝回流器和反应釜体连通的管路上安装有球阀c，冷凝回流器远离反应釜体的一端依次连通有过滤器b和背压阀。
[0010]气相输送模块包括与气体分布器连通的混气罐，混气罐连通有多组气体输送装置，多组气体输送装置之间相互并联;气体输送装置包括与混气罐依次连通的单向阀a、气体流量计、过滤器a、球阀a、减压阀和气体钢瓶。
[0011]混气罐和气体分布器之间沿着近气方向依次连通有电磁阀、针阀a和单向阀b。
[0012]反应釜盖顶部设有连通反应釜体内腔的安全阀，安全阀与电磁阀连通。
[0013]液相输送模块包括与反应釜体内腔连通的柱塞泵，柱塞泵的进水口连通有储液罐。
[0014]柱塞泵与反应釜体内腔连通的管路上安装有球阀b。
[0015]取样清洗模块包括三通球阀，三通球阀的三个端口分别连通有针阀b、球阀d、取样管，针阀b连通取样装置，球阀d连通清洗口，取样管伸入反应釜体内腔。
[0016]本实用新型的有益效果是：
[0017]1.本实用新型的反应装置包含液相输送模块、气相输送模块，可用于碱性固废在湿法、半干法和干法条件下与酸性气体反应，整个反应装置具有功能多样、多反应条件设置方便、操作简便的特点，具有广阔的应用前景;
[0018]2.本实用新型采用的多种气体混合罐装置，可模拟不同种类的工业酸性气体和不同比例的混合气体，气体进入反应釜后通过底部曝气孔，可使得反应釜中的气液固三相充分均匀混合，提高三相的传质、传热效率，提高三相的反应效率;
[0019]3.本实用新型可将电厂、煤化工厂和煤矿产生的碱性固废，与外排的酸性气体进行中和反应，反应后的物料可用于矿区生态修复、矿用材料和井下充填材料，减少酸性气体和碱性固废外排对环境的污染，符合低碳环保要求，具有显著的经济、社会和生态意义。
附图说明
[0020]图1是本实用新型工业碱性固废及酸性废气反应装置的结构示意图;
[0021]图2是图1中反应釜模块与气相输送模块、液相输送模块和取样清洗模块连接的结构示意图。
[0022]图中：1.气相输送模块，101.气体钢瓶a，102.减压阀，103.球阀a，104.过滤器a，105.气体流量计，106.单向阀a，107.混气罐，108.电磁阀，109.气体钢瓶b，110.气体钢瓶c，2.液相输送模块，201.储液罐，202.柱塞泵，203.球阀b，3.反应釜模块，301.针阀a，302.单向阀b，303.取样管，304.气体分布器，305.反应釜体，306.下放料阀，307.安全阀，308.电机，309.温度传感器，310.压力表，311.过滤器b，312.背压阀，313.冷凝回流器，314.球阀c，315.放气针阀，316.油浴加热装置，317.搅拌桨，318.电导率仪，319.反应釜盖，4.取样清洗模块，401.针阀b，402.三通球阀，403.清洗口，404.球阀d。
具体实施方式
[0023]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]如图1和图2所示，本实施例公开的工业碱性固废及酸性废气反应装置，包括反应釜模块3，反应釜模块3包括密封连接的反应釜体305和反应釜盖319;反应釜体305内腔设有搅拌桨317，搅拌桨317连接有贯穿反应釜盖319设置的电机308;反应釜体305内腔且位于搅拌桨317底部设有气体分布器304，气体分布器304通过管路连通有气相输送模块1;反应釜体305内开有油浴循环槽，油浴循环槽通过管路连通有油浴加热装置316;反应釜体305底部连通有下放料阀306，反应釜体305底部贯穿连接有电导率仪318;
[0026]反应釜体305内腔还通过管路连通有贯穿反应釜盖319设置的液相输送模块2、取样清洗模块4、温度传感器309和压力表310;
[0027]温度传感器309、压力表310、电机308、油浴加热装置316和电导率仪318通过信号连接有控制系统。
[0028]本实施例中，气相输送模块1、液相输送模块2、取样清洗模块4分别通过管道与反应釜模块3接通，为反应釜模块3提供反应所需的气体、液体，并且可在线取样和反应完后进行清洗操作。本实施例公开的工业碱性固废及酸性废气反应装置，反应釜模块3形式为釜式反应器、塔式反应器、鼓泡床反应器、循环流化床、喷淋塔反应器或板式塔反应器中的任意一种;反应釜体305和反应釜盖319的材质为316L，搅拌桨317的形式为多层桨叶式、锚式、涡轮式、三叶推进式中的任意一种，可拆卸;电机308配备电流信号反馈监测功能，可通过电流反馈反应釜体内的反应物料粘度变化，反应釜内物料粘度超过一定值后自动停止搅拌;气体分布器304根据反应物料特点，可设计成微米、毫米孔径的曝气孔。通过309温度传感器和压力表310可实时监测反应釜内温度和压力。下放料阀306可将反应完后的物料放出，也可用于清洗后的污水排出;可通过油浴加热装置316对反应釜体305内反应温度进行精确控制;搅拌桨317将反应釜体305内气体、液体和固体三相进行充分搅拌，提高反应过程中传质、传热，提高三相接触面积强化反应过程;通过电导率仪318可实时监测反应釜体305内反应物料电导率的变化值。在实际应用中，控制系统具有数据采集功能，可将反应过程中的温度、压力、转速等数据通过USB接口导出;显示搅拌转速、测温点温度、釜内压力、电导率，可控制油浴加热装置316升温，并具有压力和温度报警功能，
[0029]实施例2
[0030]在实施例1的基础上，反应釜体305内腔还连通有设置在反应釜盖319顶部的冷凝回流器313和放气针阀315，冷凝回流器313和反应釜体305连通的管路上安装有球阀c314，冷凝回流器313远离反应釜体305的一端依次连通有过滤器b311和背压阀312。
[0031]本实施例中，反应过程中产生的蒸汽通过冷凝回流器313冷凝后进行回流，等反应釜体305内蒸汽超过一定压力后自动通过过滤器b311、背压阀312进行排空;反应过程中要终止反应时可通过放气针阀315进行放气排空反应釜体305内气体。
[0032]实施例3
[0033]在实施例1的基础上，气相输送模块1包括与气体分布器304连通的混气罐107，混气罐107连通有多组气体输送装置，多组气体输送装置之间相互并联;气体输送装置包括与混气罐107依次连通的单向阀a106、气体流量计105、过滤器a104、球阀a103、减压阀102和气体钢瓶。
[0034]本实施例中，气体钢瓶用于存储酸性气体，包括气体钢瓶a101，气体钢瓶b109、气体钢瓶c110，酸性气体通过减压阀102减压后，通过气体流量计105控制进入混气罐107后配制不同种类浓度的酸性气体，然后将混合后的酸性气体送入反应釜体305中。气体钢瓶根据实验需要采用316L/哈氏合金，容积为0～1m3，通过过滤器a104可将气体进行过滤净化，单向阀a106可防止气液混合物回流，气体流量计105可计量通入反应釜模块3中气体的流量和累计流量，根据模拟酸性气体的种类，可选择开启其他气体钢瓶，混气罐107可模拟不同的酸性气体混合的场景，根据耐腐蚀和储存量的不同，可采用316L、哈氏合金276进行制造，容积为0～1Nm3，
[0035]混气罐107和气体分布器304之间沿着近气方向依次连通有电磁阀108、针阀a301和单向阀b302。
[0036]本实施例中，气相输送模块1通过针阀a301、单向阀b302与反应釜模块3内的气体分布器304连接进行曝气;
[0037]反应釜盖319顶部设有连通反应釜体305内腔的安全阀307，安全阀307与电磁阀108连通。
[0038]本实施例中，电磁阀108跟反应釜模块3的安全阀307接通，当反应釜体305内腔压力超过一定值后，通过电磁阀108自动关闭，停止气体进入反应釜体305内腔，反应釜体305内压力超过安全值，安全阀307自动打开。
[0039]实施例4
[0040]在实施例1的基础上，液相输送模块2包括与反应釜体305内腔连通的柱塞泵202，柱塞泵202的进水口连通有储液罐201。
[0041]本实施例中，储液罐201中的液相通过柱塞泵202和相关管道输送入反应釜体305中。储液罐201根据液相种类，可采用PP材料、316L不锈钢、碳钢四氟内衬防腐罐体，容积为0～1m3，柱塞泵202可控制进入反应釜模块3中的液相流量和累计流量，柱塞泵为0～100L/min;过流部件为2205双相不锈钢材质。
[0042]实施例5
[0043]在实施例4的基础上，柱塞泵202与反应釜体305内腔连通的管路上安装有球阀b203。
[0044]实施例6
[0045]在实施例1的基础上，取样清洗模块4包括三通球阀402，三通球阀402的三个端口分别连通有针阀b401、球阀d404、取样管303，针阀b401连通取样装置，球阀d404连通清洗口403，取样管303伸入反应釜体305内腔。
[0046]本实施例中，取样清洗模块4通过取样管303在反应釜体305内腔进行取样，反应釜体305可根据反应物料的特性选择材质，材质可为整体反应釜为316L不锈钢，或者反应釜体305为316L不锈钢，反应釜体305内配备哈氏合金276/2205双相不锈钢内胆，内胆厚度为1～5mm，与反应釜体305的间距为1～10mm;反应完成后，打开球阀d404，通过清洗口403注入清洗液进行清洗。
[0047]本实用新型的工作过程如下，首先将柱塞泵202和球阀b203打开，通入一定量的反应液相;设置好反应温度后，打开油浴加热装置316对反应釜体305进行升温，到设定温度值后，打开反应釜盖319加入一定量的碱性固废，启动电机308和搅拌桨317;依次打开球阀a103、过滤器a104、气体流量计105、单向阀a106、减压阀102、气体钢瓶a101，将所需的混合气体送入混气罐107内，然后打开针阀a301、单向阀b302、电磁阀108向反应釜体305内通入酸性气体，通过气体分布器304进行曝气，等反应釜体305内压力达到一定值后，电磁阀108自动关闭，反应过程开始。在设定的时间内通过取样管303、针阀b401、三通球阀402进行取样，通过温度传感器309、压力表310、电导率仪318，在线监测反应釜体305内温度、压力和电导率，反应完成后，打开下放料阀306放出反应物料，然后打开球阀d404，从清洗口403注入清洗液对反应釜体305进行清洗。
[0048]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0049]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0050]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
说明书附图(2)
声明：
“工业碱性固废及酸性废气反应装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：中煤能源研究院有限责任公司
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2026年08月06日 ~ 08日 
