CN108479329A

CN108479329A - 一种促进等离子体脱硫脱硝的方法及装置

Info

Publication number: CN108479329A
Application number: CN201810369040.1A
Authority: CN
Inventors: 施小东; 王家兴; 汤宣林; 戚科技
Original assignee: Zhejiang Doway Advanced Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Doway Advanced Technology Co Ltd
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2018-09-04

Abstract

本发明提供了一种促进等离子体脱硫脱硝的方法及装置，属于烟道废气治理技术领域。它解决了现有的烟气中的多种污染物不能同时进行脱除效果，脱硫脱硝效果不彻底等问题。本发明包括等离子体反应器、上循环水箱、下循环水箱和支撑架，上循环水箱上连通有进气烟道，下循环水箱上连通有出气烟道，上循环水箱和下循环水箱之间通过循环管路连通，等离子体反应器包括收集端和电晕线，收集端呈空心柱状，竖直设置且上下两端分别与上循环水箱和下循环水箱连通，电晕线设置在收集端内。本发明的优点在于电晕线的放电极多，提高能量利用率和提高污染物的去除效率，电极片构造简单，加工速度快，成本更低。

Description

一种促进等离子体脱硫脱硝的方法及装置

技术领域

本发明属于烟道废气治理技术领域，涉及烟气中污染物的去除，特别涉及一种促进等离子体脱硫脱硝的方法及装置。

背景技术

随着社会不断进步发展，近年来公众对环境质量要求的日益提高，政府对污染物的排放控制也日趋严格。大气污染是与人身体健康关系最为密切的，对大气污染的治理刻不容缓。中国环境保护产业协会在《脱硫脱硝行业2015年发展综述》提到，我国大气污染状况呈现好转态势但仍十分严重，因此大气污染治理仍是重中之重。在16年的发展综述中则提到，现有脱硫脱硝技术同质化较为严重，导致产能过剩，因此未了满足更高的环保标准要求，需要升级开发新技术。而等离子体技术由于其适用烟气种类范围广，并且能同时对多种污染物进行脱除，近年受到关注日益提升，可以成为脱硫脱硝行业新的选择。

等离子体技术应用的已经得到广泛的研究，如医疗行业、喷涂行业、材料改性、物质检测以及污染物降解等等离子体产生的常用方法是利用高压在互不接触的电极间激发，生成正负离子、电子、光子、激发态原子或分子等具有高能量的活性粒子，这些活性粒子通过对污染物进行氧化或直接降解，再结合吸收等手段，从而达到消除污染的目的。

国内外对等离子体降解污染物的已有较多研究，但大多都针对于单一污染物的去处研究，因此多种污染物的同时脱除技术具有很好的开发应用前景。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有的脱硫脱硝装置所存在的上述问题，而提出了一种能去除烟气中多种污染物的装置。

本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：

一种促进等离子体脱硫脱硝的装置，包括等离子体反应器、上循环水箱、下循环水箱和支撑架，上循环水箱、等离子体反应器和下循环水箱至上而下依次固定设置在支撑架上，其特征在于，所述的上循环水箱上连通有进气烟道，下循环水箱上连通有出气烟道，上循环水箱和下循环水箱之间通过循环管路连通，循环管路上设置水泵，用于将下循环水箱内的循环液提升至上循环水箱内，等离子体反应器包括收集端和电晕线，收集端呈空心柱状，竖直设置且上下两端分别与上循环水箱和下循环水箱连通，电晕线设置在收集端内。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，收集端的上端插入至上循环水箱内，插入部分超出上循环水箱的箱底形成一个溢流高度。溢流高度供上循环水箱内的循环液从收集端的上管口溢流进入收集端内，并沿着收集端的内壁顺而下。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的进气烟道上设有添加剂加入口。可以从加入口添加一些添加剂，以促进脱硫脱硝。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的电晕线包括线体和若干电极片，多个电极片间隔固定设置在线体上，所述的电极片呈齿轮状，外周具有多个均匀间隔分布的钝尖角，上述线体依次穿过各电极片的中心。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的等离子体反应器还包括等离子电源，等离子电源的正极与电晕线电性连接，负极与收集端电性连接，收集端接地。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，各电极片依次等间距固定设置在线体上。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，各电极片相互平行且所在平面均垂直于线体。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的钝尖角的尖端切除形成平面端。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的钝尖角有10-15个，相邻两个钝尖角之间的夹角相同。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的钝尖角有12个，相邻两个钝尖角之间的夹角为30°。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的收集端呈圆筒状。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的线体为中空的金属管。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述的等离子电源为高压高频脉冲电源。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述电极片的中心开孔，孔的内壁向电极片一侧弯曲形成连接贴面，该连接贴面围合供上述线体穿过的穿孔。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置中，所述上循环水箱的顶部开有观察口。

本发明的第二个目的是针对现有的脱硫脱硝装置所存在的上述问题，而提出了一种能去除烟气中多种污染物的方法。

本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：

一种促进等离子体脱硫脱硝的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

S1、向与等离子体反应器连通的进气烟道内添加碳氢化合物和工业氨水，烟气与这些添加剂均匀混合；

S2、向循环液内加入活性物质；

S3、S1中得到的混合气体进入等离子体反应器内；

S4、等离子体反应器工作产生等离子体场，上述添加剂在等离子体场中生产大量活性自由基，协同等离子体场中原有的活性粒子将通入等离子体反应器内的污染物氧化和降解；

S5、氨水中的氨在等离子体场内产生活性粒子，协同等离子体还原以及通过中和去除污染物以及吸收氧化后的NO₂；

S6、导入循环液将等离子反应器收集端上的粉尘冲走，同时将步骤S4和S5中反应的烟气污染物吸收，并顺流排出。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的方法中，所述的碳氢化合物为丙烯、乙炔和乙醇中的一种或任意几种的混合。

在上述的一种促进等离子体脱硫脱硝的方法中，所述的活性物质为2-5％的亚氯酸钠溶液或亚氯酸钠粉末。

与现有技术相比，本促进等离子体脱硫脱硝的方法和装置能对烟气中的多种污染物同时进行脱除效果，脱硫脱硝效果彻底。电晕线的放电极多，单位长度内电晕效果好，提高能量利用率和提高污染物的去除效率，电极片构造简单，加工速度快，成本更低。

附图说明

图1是本促进等离子体脱硫脱硝装置的结构示意图。

图2是等离子体反应器的结构示意图。

图3是线体与电极片连接处的结构示意图。

图4是电极片的结构示意图。

图中，1、电晕线、2、收集端；3、电极片；4、钝尖角；5、平面端；6、螺杆；7、连接贴面；8、线体；9、穿孔；10、上循环水箱；11、下循环水箱；12、支撑架；13、进气烟道；14、出气烟道；15、水泵；16、循环管路；17、加入口。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本促进等离子体脱硫脱硝的装置包括等离子体反应器、上循环水箱10、下循环水箱11和支撑架12，上循环水箱10、等离子体反应器和下循环水箱11至上而下依次固定设置在支撑架12上，所述的上循环水箱10的一侧连通有进气烟道13，下循环水箱11的上端面处连通有竖直向上的出气烟道14，上循环水箱10和下循环水箱11之间通过循环管路16连通，循环管路16上设置水泵15，用于将下循环水箱11内的循环液提升至上循环水箱10内。上循环水箱10和下循环水箱11均为用10mm厚不锈钢板制成的长方体，连接处均用法兰相连接，并用硅胶圈密封。

如图2或图3所示，等离子体反应器包括收集端2和电晕线1，高压高频脉冲电源的正极与电晕线1电性连接，负极与收集端2电性连接，收集端2接地。本实施例中，收集端2呈圆筒状，竖直设置且上下两端分别与上循环水箱10和下循环水箱11连通，作为等离子体产生区外壳及上循环水箱10和下循环水箱11的连接管件，收集端2的上端插入至上循环水箱10内，插入部分超出上循环水箱10的箱底形成一个溢流高度。上述电晕线1穿设在收集端2的中心位置，确保电晕线1与收集端2之间互不接触，电晕线1的两端设置螺孔，可用螺杆6连接并固定于外部框架上。

电晕线1包括线体8和若干电极片3，本实施例中，线体8为中空的不锈钢管，圆管中心线弯曲度不超过0.5mm/1000mm，电极片3为齿轮状的金属圆片，各电极片3依次套设在线体8上并可通过焊接等形式进行固定，使各电极片3相互平行且所在平面均垂直于线体8，电极片3之间的间距相等，且可根据实际工程设定。电极片3的中心开孔，孔的内壁向电极片3一侧弯曲形成连接贴面7，该连接贴面7围合供上述线体8穿过的穿孔9。

如图4所示，电极片3的外周均匀分布设置了多个钝尖角4，各钝尖角4的尖端切除形成平面端5，平面端5的两顶端之间的距离为45mm，使整个电极片3呈齿轮状。本实施例中，钝尖角4有12个，相邻两个钝尖角4之间的夹角为30°。钝尖角4的数量也可根据不同实际工程调节。

收集端2直径为270mm时，电极片3钝尖角4的端部距极板的距离控制在85±4mm，依据采用不同放电电源和单元反应器直径，电晕线1尖端到极板的距离做相应的调整，可以保证电源能量的注入，保证发生的等离子体的强度和均匀性。

进气烟道13上设有添加剂加入口17，可以从加入口17添加一些添加剂，以促进脱硫脱硝。上循环水箱10在与进气烟道13对应的另一侧循环水接口。上循环水箱10的顶部开有观察口，便于观察内部情况及电晕线1的安装架设，用绝缘透明材料封闭。

利用上述装置进行脱硫脱硝的方法包括如下步骤：

S1、向与等离子体反应器连通的进气烟道13内添加丙烯、乙炔和乙醇中的一种或任意几种的混合以及喷入工业氨水，烟气与这些添加剂均匀混合；

S2、向循环液内加入2-5％的亚氯酸钠溶液或亚氯酸钠粉末；

S3、S1中得到的混合气体进入等离子体反应器内；

S4、等离子体反应器引入40-55kV高压，利用高压激发产生等离子体场，烟气中的气体受到电离作用产生正负离子、高能电子、高能原子和分子、基态原子和分子以及光子等六种高能活性粒子，上述添加剂在等离子体场中生产大量活性自由基，与等离子体场中原有的活性粒子反应，将通入等离子体反应器内的污染物如一氧化氮等氧化和降解，粉尘受到静电力作用转移至收集端2内壁；

S6、水泵15将下循环水箱11内的循环液提升至上循环水箱10内，循环液从收集端2的上端溢流进入收集端2，并沿着收集端2内壁顺流而下，将收集端2上的粉尘冲刷掉，同时循环液还将吸收步骤S4和S5中反应剩余的氧化产物(氮氧化物和硫氧化物等)，一同顺流而下，从而达到高效吸收去除多种污染物的目的。

应用实例1

单独放电脱硝，干燥条件下，NO_x初始浓度120mg/m³，NO浓度78mg/m³，烟气的流速200m³/h，能量注入为1700J/L时候，NO转化率达到80％以上。

应用实例2

烟气中按丙烯和NO的比例为1:3的量添加丙烯，干燥条件下，NO_x初始浓度120mg/m³，NO浓度78mg/m³，能量注入为1300J/L时候，NO转化率达到80％以上。

应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种促进等离子体脱硫脱硝的装置，包括等离子体反应器、上循环水箱、下循环水箱和支撑架，上循环水箱、等离子体反应器和下循环水箱至上而下依次固定设置在支撑架上，其特征在于，所述的上循环水箱上连通有进气烟道，下循环水箱上连通有出气烟道，上循环水箱和下循环水箱之间通过循环管路连通，循环管路上设置水泵，用于将下循环水箱内的循环液提升至上循环水箱内，等离子体反应器包括收集端和电晕线，收集端呈空心柱状，竖直设置且上下两端分别与上循环水箱和下循环水箱连通，电晕线设置在收集端内。

2.根据权利要求1所述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置，其特征在于，收集端的上端插入至上循环水箱内，插入部分超出上循环水箱的箱底形成一个溢流高度。

3.根据权利要求1或2所述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置，其特征在于，所述的进气烟道上设有添加剂加入口。

4.根据权利要求1或2所述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置，其特征在于，所述的电晕线包括线体和若干电极片，多个电极片间隔固定设置在线体上，所述的电极片呈齿轮状，外周具有多个均匀间隔分布的钝尖角，上述线体依次穿过各电极片的中心。

5.根据权利要求1或2所述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置，其特征在于，所述的等离子体反应器还包括等离子电源，等离子电源的正极与电晕线电性连接，负极与收集端电性连接，收集端接地。

6.根据权利要求4所述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置，其特征在于，所述的钝尖角的尖端切除形成平面端。

7.根据权利要求4所述的一种促进等离子体脱硫脱硝的装置，其特征在于，所述电极片的中心开孔，孔的内壁向电极片一侧弯曲形成连接贴面，该连接贴面围合供上述线体穿过的穿孔。

8.一种促进等离子体脱硫脱硝的方法，利用权利要求1-7所述的装置实现，其特征在于，它包括如下步骤：

S2、向循环液内加入活性物质；

S3、S1中得到的混合气体进入等离子体反应器内；

9.根据权利要求8所述的一种促进等离子体脱硫脱硝的方法，其特征在于，所述的碳氢化合物为丙烯、乙炔和乙醇中的一种或任意几种的混合。

10.根据权利要求8或9所述的一种促进等离子体脱硫脱硝的方法，其特征在于，所述的活性物质为2-5％的亚氯酸钠溶液或亚氯酸钠粉末。