CN219682153U - 一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置 - Google Patents
一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，包括绝缘箱体，绝缘箱体内设绝缘外壳、均匀雾化装置、供水系统、废液收集系统、电路系统。均匀雾化装置，实现均匀雾化脱除SO2。供水系统，为线电极提供雾化剂水，废气处理系统，用于对空气的进一步的处理；所述均匀雾化装置放置在最前端，所述电源位于电晕放电区和供水系统的中间。在前人的基础上通过将线电极开孔实现雾化剂水均匀流出到聚酯纤维棉上，在高压电的作用下将水均匀雾化，使反应更加充分，提高SO2的脱除效率，在不增加反应器内部阻力的情况下显著增强了SO2的脱除效率。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置。
背景技术
随着经济的高速发展和城市化进程的加快，大气污染已经成为日益严重的全球性问题，其中SO2的气体排量大、污染重，对人和环境都产生了严重的危害。传统的脱硫技术存在经济、技术等方面的局限。脉冲电晕放电优点是效率高、电子能量高，缺点是脉冲电源成本高，能量利用率低。介质阻挡放电优点是放电稳定、能量利用高能量密度高，缺点是能量消耗大、压降较高和放电高温减少使用寿命。电子束法优点是系统操作简单，占地面积小，缺点是电子加速器价格昂贵，投资成本高，X射线危害性大。本实用新型是根据低温等离子体技术中接地极雾化电晕放电均匀雾化进行脱硫，其中电晕放电脱硫的机理是利用流光放电产生低温等离子体生成活性物质来到达脱硫的目的，该技术使所有的气体分子发生电离、激发和自由化基，产生大量的活性自由基(·OH,·H,·O，O2,·HO2,H2O2,O3),其中，·OH对气态有机物可以起到很强的氧化作用，以水为雾化剂相比于其他传统的电晕放电脱出效率更好，因为在以水为雾化剂的接地极雾化电晕放电中除了活性物质将SO2氧化成SO3外，雾化的液滴与SO2反应生成了SO3，因此效果更好。
因此开发接地极雾化电晕放电均匀雾化放电技术应用于处理SO2是突破等离子体反应废气处理效率的重要技术和手段。
实用新型内容
传统的电晕放电装置体积大，未实现均匀雾化，净化效率低。实用新型的目的在于提供一种活性炭协同接地极雾化电晕放电处理SO2的装置，在接地接雾化电晕放电的基础上实现均匀雾化并加入活性炭棉，提高了SO2的脱除效率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是包括:
实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，包括绝缘箱体(23)，绝缘箱体内设绝缘外壳、均匀雾化装置、供水系统、废液收集系统、电路系统；其中：
1)均匀雾化装置：包括线电极(1)、绝缘外壳(22)以及在绝缘外壳上悬吊并固定的不锈钢材质的网筒电极；网筒电极包括丝网(3)、孔板筒(2)和活性炭棉(19)，网筒电极底部为无孔不锈钢板；线电极(1)包括弹簧，弹簧内部是聚酯纤维棉和中空铝管；
2)供水系统：包括上水箱(13)、设于上水箱(13)底部的水箱阀门(12)，水箱阀门(12)连接引水管(14)，线电极(1)上端穿过引水管(14)内部且端部固定到绝缘外壳(22)上，打开上水箱阀门(12)使上部水箱中的水沿着引水管(14)顺流而下，可均匀而稳定的覆盖在线电极(1)表面；上水箱(13)连接溢流管(9)，溢流管(9)连接下水箱(4)，下水箱(4)通过水管(15)连接水泵(16)，水泵(16)连接上水箱(13)；当上水箱(13)满了后会通过溢流管(9)流回下水箱(4)，而水泵(16)会一直将下水箱(4)的水匀速供给上水箱(13)，保证水循环稳定性，上水箱阀门(12)可调整水流速度即水流量；
3)废液收集系统：绝缘外壳(22)下端放置有废液收集槽(20)；
电路系统：包括电流表一(6)、电流表二(7)、高压直流电源(8)，所述高压直流电源(8)正极通过高压电缆接丝网(3)、孔板筒(2)，所述线电极1通过高压电缆分别接电流表一(6)、电流表二(7)，电流表一(6)、电流表二(7)接负极。高压直流电源(8)还连接有电压表(11)。
所述下水箱(4)放置在厚度为12mm绝缘板(5)上；水泵(16)与水箱(13)之间连接阀门(18)。
所述网筒电极由内到外依次是孔板筒(2)、丝网(3)、活性炭棉(19)。
线电极(1)的异极距为30mm，网筒电极高度为90mm；线电极(1)长度为100mm、直径为14mm并垂直置于在网筒电极中心，插入网筒电极的长度为55mm。
均匀雾化装置的绝缘外壳(22)侧面开有进气口(21)。
如图2-图3所示，所述的中空铝管其表面均布有中空的圆孔，中空的圆孔在中空铝管上呈圆周等角度均布，轴向呈等距或多螺旋结构，中空铝管电晕极最下端封闭，中空铝管电晕极靠近净化气进气口的一端开口。在铝管外面包裹聚酯纤维棉起到吸水作用，外面缠绕弹簧作为线电极。
在线筒结构中，负电晕放电电流都大于正电晕放电，在线电极附近，正离子集聚在线电极附近形成了与外加电场方向一致的电场，使电场效果叠加起来，对放电有增强作用，所以脱硫的效率更好。另外线电极表面的水通过接触带电和感应带电后，在电场力的作用下形成雾化液滴从线电极向集尘极运动，形成了多锥射流，使集尘板保持干净，保证了除尘效率的稳定。同时水流不能太大，使液膜能在电场力的作用下发生撕裂、破碎，形成泰勒锥，以小液滴的形式向集尘极运动，恰当的流量能有助于提高放电电流。
所述雾化剂可以为水或者Ca(OH)2溶液。接地极雾化负电晕放电中用Ca(OH)2溶液作为雾化溶液可以使放电电流略微变大，明显高于以水为雾化剂的脱除效率。
本实用新型专利的有益效果是：在前人的基础上通过将线电极开孔实现雾化剂水均匀流出到聚酯纤维棉上，在高压电的作用下将水均匀雾化，使反应更加充分，提高SO2的脱除效率，在不增加反应器内部阻力的情况下显著增强了SO2的脱除效率。
附图说明：
图1线-网筒结构电除尘器实验装置；
图2线电极结构示意图；
图3线电极分解图；
图4网筒电极结构示意图；
图5网筒电极分解图；
图中：1.线电极；2.孔板筒；3.丝网；4.下水箱；5.绝缘板；6.电流表一；7.电流表二；8.高压直流电源；9.溢流管；10.高压电缆；11.电压表；12.上水箱阀门；13.上水箱；14.引水管；15.水管；16.水泵；17.水管；18.阀门；19.活性炭棉；20.废液收集槽；21.进气口；22.绝缘外壳，23.绝缘箱体。
线电极(1)由中空铝管(1-2)、聚酯纤维棉(1-3)和弹簧(1-4)组成。
网筒电极是由带孔圆筒(2)、铁丝网(3)和活性炭棉(19)组成。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1-图5所示，本实用新型包括：
1)均匀雾化装置：包括绝缘外壳上悬吊并固定的不锈钢材质的网筒电极，网筒电极由丝网(3)、孔板筒(2)和活性炭棉(19)组成、底部为无孔不锈钢板(本文提到的网筒结构均为此结构)；线电极(1)采用弹簧，弹簧内部是由聚酯纤维棉和中空铝管组成。本装置采用线-网筒结构布置方式，绝缘外壳上悬吊并固定不锈钢材质的网筒电极由中间丝网(3)、孔板筒(2)和活性炭棉(19)组成，异极距为30mm，网筒电极高度为90mm，底部为无孔不锈钢板(本文提到的网筒结构均为此结构)。线电极(1)采用长度为100mm、直径为14mm并垂直安装在网筒电极中心，插入网筒电极的长度为55mm。
2)供水系统：包括上水箱阀门使上部水箱中的水顺流而下，均匀而稳定的覆盖在线电极(1)表面，上水箱(13)连接溢流管(9)，与下水箱(4)形成自动供给水系统，当上水箱(13)满了后会通过溢流管(9)流回下水箱(4)，而水泵(16)会一直将下水箱(4)的水匀速供给上水箱(13)，保证水循环稳定性，使线电极(1)表面的流量在上水箱阀门(12)转动角度改变时，也不会因其重力作用而产生区别，上水箱阀门(12)可调整水流速度即流量。下水箱(4)放置在厚度为12mm绝缘板(5)上。
3)废液处理系统：均匀雾化的绝缘箱体(22)上端开有废气进气口(21)，下端开有废液收集槽(20)，箱体采用绝缘外壳(23)。
如图2所示，所述的中空铝管(2)其表面均布有中空的圆孔，中空的圆孔在中空铝管上呈圆周等角度均布，轴向呈等距或多螺旋结构，中空铝管电晕极最下端封闭，中空铝管电晕极靠近净化气进气口的一端开口。在铝管外面包裹聚酯纤维棉(3)起到吸水作用，外面缠绕弹簧(4)作为线电极。
原理：
在线筒结构中，负电晕放电电流都大于正电晕放电，在线电极附近，正离子集聚在线电极附近形成了与外加电场方向一致的电场，使电场效果叠加起来，对放电有增强作用，所以脱硫的效率更好。另外线电极表面的水通过接触带电和感应带电后，在电场力的作用下形成雾化液滴从线电极向网筒电极运动，形成了多锥射流，使集尘板保持干净，保证了除尘效率的稳定。同时水流不能太大，使液膜能在电场力的作用下发生撕裂、破碎，形成泰勒锥，以小液滴的形式向网筒电极运动，恰当的流量能有助于提高放电电流。
随着电压的增大，活性物质会进一步产生。在接地极雾化电晕放电技术，电压增大使空气电离，进而产生大量的活性物质，例如强氧化性的羟基，其氧化性能在各种活性物质中更强，有利于SO2转化成SO3。以水为雾化剂的接地极雾化电晕放电的电离场中，高能量的电子与水分子反应生成水合电子反应如下：(e*是高能电子，e是普通电子)：
e+H2O→e-aq
当电子能量达到H2O的电离能量时将发生如下反应：
e*+H2O→H-+OH,k＝7.2×10-11
H2O+e*→H2O++e
H2O+发生如下分解电离反应:
H2O++H2O→H3O++OH,k＝1.7×10-9
H2O++e-→2H+OH,k＝6.5×10-7(300/T)0.5
OH+SO2→HSO3,k＝2.0×10-12
OH+HSO3→H2SO4,k＝1.0×10-12
一部分SO3与水接触反应生成酸性物质，另一部分SO3被圆筒外面的活性炭棉(19)吸收。未转化成SO3的SO2首先溶于水形成HSO-3，并与溶液中的OH、H2O2发生氧化反应，生成SO2-4。随后干净的气体通过出气口(21)排出，反应如下。
SO3+H2O→H2SO4,k＝6.0×10-15
SO2+OH→HSO3,k＝2.0×10-12
SO2+HO2→SO3+OH,k＝9.0×10-19
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，其特征在于：包括绝缘箱体(23)，绝缘箱体内设绝缘外壳(22)、均匀雾化装置、供水系统、废液收集系统、电路系统；其中：
1)均匀雾化装置：包括线电极(1)、绝缘外壳(22)以及在绝缘外壳上悬吊并固定的不锈钢材质的网筒电极；网筒电极包括丝网(3)、孔板筒(2)和活性炭棉(19)，网筒电极底部为无孔不锈钢板；线电极(1)包括弹簧，弹簧内部是聚酯纤维棉和中空铝管；
2)供水系统：包括上水箱(13)、设于上水箱(13)底部的水箱阀门(12)，水箱阀门(12)连接引水管(14)，线电极(1)上端穿过引水管(14)内部且端部固定到绝缘外壳(22)上，打开上水箱阀门(12)使上部水箱中的水沿着引水管(14)顺流而下，可均匀而稳定的覆盖在线电极(1)表面；上水箱(13)连接溢流管(9)，溢流管(9)连接下水箱(4)，下水箱(4)通过水管(15)连接水泵(16)，水泵(16)连接上水箱(13)；当上水箱(13)满了后会通过溢流管(9)流回下水箱(4)，而水泵(16)会一直将下水箱(4)的水匀速供给上水箱(13)，保证水循环稳定性，上水箱阀门(12)可调整水流速度即水流量；
3)废液收集系统：绝缘外壳(22)下端放置有废液收集槽(20)；
4)电路系统：包括电流表一(6)、电流表二(7)、高压直流电源(8)，所述高压直流电源(8)正极通过高压电缆接丝网(3)、孔板筒(2)，所述线电极(1)通过高压电缆分别接电流表一(6)、电流表二(7)，电流表一(6)、电流表二(7)接负极。
2.根据权利要求1所述的一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，其特征在于，下水箱(4)放置在厚度为12mm绝缘板(5)上；水泵(16)与水箱(13)之间连接阀门(18)。
3.根据权利要求1所述的一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，其特征在于，所述网筒电极由内到外依次是孔板筒(2)、丝网(3)、活性炭棉(19)。
4.根据权利要求1所述的一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，其特征在于，线电极(1)的异极距为30mm，网筒电极高度为90mm；线电极(1)长度为100mm、直径为14mm并垂直置于在网筒电极中心，插入网筒电极的长度为55mm。
5.根据权利要求1所述的一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，其特征在于，均匀雾化装置的绝缘外壳(22)侧面开有进气口(21)。
6.根据权利要求1所述的一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，其特征在于，所述线电极(1)由内到外依次是中空铝管(1-2)、聚酯纤维棉(1-3)和弹簧(1-4)。
7.根据权利要求1所述的一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，其特征在于，所述的中空铝管其表面均布有中空的圆孔，中空的圆孔在中空铝管上呈圆周等角度均布，轴向呈等距或多螺旋结构，中空铝管的电晕极最下端封闭，中空铝管的电晕极靠近绝缘外壳(22)侧面开有进气口(21)的一端开口。
8.根据权利要求1所述的一种实现活性炭协同接地极电晕放电均匀雾化的脱硫装置，其特征在于，高压直流电源(8)还连接有电压表(11)。
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