專利名稱：集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣中氣體污染物的一種方法，特別是依靠流光放電產(chǎn)生非熱等離子體脫除氣體污染物的半濕法。
背景技術(shù)：
眾所周知，借助流光放電脫除氣體污染物的關(guān)鍵設(shè)備是脈沖電源和反應(yīng)器。目前，脈沖電源多采用閘流管或火花隙開關(guān)，閘流管功率較大，但壽命短，火花隙功率小，且噪聲大。兩者的脈沖重復(fù)率均較低，在1000次/秒以下，一般在200Hz左右的音頻范圍內(nèi)，噪聲污染嚴(yán)重，目前兩者均無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。現(xiàn)有反應(yīng)器多為干式，反應(yīng)器一般沿用電除塵器的結(jié)構(gòu)和外形，沒有實(shí)現(xiàn)流光放電時(shí)空分布的優(yōu)化，也沒有發(fā)揮活化異相反應(yīng)的效能，因此，這種反應(yīng)器體積大、效能低，反應(yīng)生成物因黏結(jié)而收集困難，無法形成連續(xù)穩(wěn)定流程，系統(tǒng)設(shè)備投資費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用均較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，高壓電源具有效能高、功率大、壽命長(zhǎng)、重復(fù)率高、噪聲低等特點(diǎn)，濕式反應(yīng)器利用效能高，反應(yīng)生成物易收集，形成連續(xù)穩(wěn)定流程，降低了系統(tǒng)設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，其工藝流程是燃煤燃油鍋爐產(chǎn)生的含塵煙氣進(jìn)入除塵器，去除煙氣中的顆粒物，含塵濃度為100mg/m3以下，煙氣溫度為130℃左右，該煙氣經(jīng)熱交換器進(jìn)入干燥器，得到增濕降溫，由干燥器出口管排出，經(jīng)注水裝置注水進(jìn)一步增濕降溫，由吸收劑注入裝置噴注吸收劑，然后進(jìn)入濕式放電反應(yīng)器，該濕式放電反應(yīng)器是由一個(gè)或數(shù)個(gè)并列的反應(yīng)單元組成，每個(gè)反應(yīng)單元由熱化學(xué)反應(yīng)區(qū)和一個(gè)或數(shù)個(gè)串聯(lián)的放電等離子體化學(xué)反應(yīng)段組成的放電等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)，該等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)各段由放電極和接地極組成極配，放電極與高壓電源相連接，所述電源對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)供電采用集散控制方式，并在放電極產(chǎn)生同步的或隨機(jī)的流光放電等離子體，氣體污染物受所述熱化學(xué)和放電等離子體化學(xué)作用，生成副產(chǎn)物銨鹽、鉀鹽或鈉鹽溶液，凈化后的煙氣經(jīng)脫霧器去除霧滴，由熱交換器升溫，從煙囪排入大氣，當(dāng)溶液濃度接近飽和時(shí)，送入干燥器脫水，生成物在干粉儲(chǔ)槽收集裝包，由除塵器排出的顆粒物經(jīng)儲(chǔ)灰槽排出。
所述濕式放電反應(yīng)器，可是臥式的也可是立式的，臥式用于處理大煙氣量，立式處理小煙氣量。
所述濕式放電反應(yīng)器，可是一體的，也可是分體的，一體的濕式放電反應(yīng)器，在放電等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)之前設(shè)有一熱化學(xué)反應(yīng)區(qū)；分體的濕式放電反應(yīng)器是將熱化學(xué)反應(yīng)和放電等離子體化學(xué)反應(yīng)的兩過程分設(shè)在熱化學(xué)反應(yīng)器和放電等離子體化學(xué)反應(yīng)器異體中進(jìn)行。
所述注水裝和吸收劑注入裝置設(shè)置在干燥器和濕式放電反應(yīng)器之間，也可設(shè)置在濕式放電反應(yīng)器的煙氣進(jìn)口截錐部，所述吸收劑包括氨、氨水、碳酸鉀溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液、超細(xì)錳礦粉或鐵礦粉的懸浮液中的一種。
在所述濕式放電反應(yīng)器的進(jìn)口截錐及其前后、放電等離子體化學(xué)反應(yīng)段之間和反應(yīng)器頂部均設(shè)有噴霧器。
所述各反應(yīng)區(qū)和脫霧器分別設(shè)有儲(chǔ)液槽，各槽溶液分別設(shè)有調(diào)節(jié)閥，由泵將溶液輸送至噴霧器和干燥器中。
本發(fā)明提供的集散控制式流光放電煙氣脫硫的濕式放電反應(yīng)器，包含熱化學(xué)反應(yīng)和放電等離子體化學(xué)反應(yīng)兩部分，在污染物為SO2情況下，反應(yīng)器前注入氨氣或氨水，則將發(fā)生一系列的熱化學(xué)反應(yīng)，生成四價(jià)硫氨化合物(其中包括多種氨與SO2的加合物、亞硫酸銨及亞硫酸氫銨)和少量六價(jià)硫氨化合物(硫酸銨及硫酸氫銨)。
熱化學(xué)反應(yīng)過程的快慢和六價(jià)硫氨化合物所占比例除與各反應(yīng)的速率常數(shù)有關(guān)外，還與傳質(zhì)、暴氣、暴光、溫度和處理時(shí)間等物理?xiàng)l件有關(guān)。在物理和化學(xué)條件適當(dāng)時(shí)，熱化學(xué)反應(yīng)可使大部分SO2與氨反應(yīng)，但生成物大部分為四價(jià)硫氨化合物，不能用作化肥，未完成回收資源的任務(wù)。
經(jīng)受熱化學(xué)反應(yīng)的氣體及其生成物在流光放電引發(fā)的等離子體化學(xué)作用和氣液擾動(dòng)的物理作用下，煙氣中的SO2被進(jìn)一步脫除，熱化學(xué)反應(yīng)生成的四價(jià)硫氨化合物也大部分氧化為硫酸銨正鹽，在注氨的化學(xué)計(jì)量比滿足中和要求的條件下，產(chǎn)物成為硫酸銨化肥。綜合化學(xué)反應(yīng)式可寫為液相中的離子反應(yīng)可歸納為本集散控制式流光放電煙氣脫硫半濕法也有脫除煙氣中NOx的效果。
本發(fā)明提供的電源由直流基壓與高壓交流疊加而成，使用IGBT和高頻SCR固體器件作為開關(guān)元件，重復(fù)率為15-100千赫，聽頻噪聲低，使用壽命2年以上，能量轉(zhuǎn)換效率大于80％，該電源供電采用集散控制方式，優(yōu)化流光放電的時(shí)空分布參數(shù)(詳見“大功率高頻脈沖電源”，專利申請(qǐng)?zhí)?1275466.8)因此，本發(fā)明提供的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，與現(xiàn)有的閘流管或火花隙開關(guān)脈沖電源及干式反應(yīng)器組成的干法相比，其有益的技術(shù)效果為電源功率大、重復(fù)率高、壽命長(zhǎng)、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；濕式放電反應(yīng)器利用效能高、反應(yīng)生成物易收集、流程連續(xù)穩(wěn)定；本發(fā)明與世界范圍商業(yè)化程度很高的石灰石濕法和電子束法相比，假定石灰石濕法投資為100時(shí)，電子束法為90，本發(fā)明為60，運(yùn)行費(fèi)用分別為710元/千瓦，1250元/千瓦，350元/千瓦?？梢娋C合評(píng)定本法的優(yōu)越性很高，達(dá)到了預(yù)期的目的。


圖1示出一種集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
1采用如圖1所示的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法工藝流程，處理30000m3/h燃煤鍋爐排出的煙氣1，通過煙道進(jìn)入高溫濾料袋式除塵器2，除塵后的煙氣含塵濃度為95mg/m3，溫度為132℃，經(jīng)換熱器3進(jìn)入干燥器4從該干燥器4中排出后煙氣溫度降低到65℃，干燥器4的效率為95％，所述煙氣經(jīng)檢測(cè)SO2含量為1500ppm，NOx含量為180ppm，在進(jìn)入臥式濕式放電反應(yīng)器8前，由注水裝置6向煙氣中噴水，使煙氣進(jìn)一步增濕降溫，靠吸收劑加入裝置7向煙氣中噴NH3水溶液，引發(fā)熱化學(xué)反應(yīng)。8由30個(gè)單元組成，單元為長(zhǎng)方形箱體，寬0.1m；高2.8m；長(zhǎng)2m，總體積為16.8m3。煙氣停留時(shí)間為2秒，放電極為600根◆4×4的菱形線，接地極使用δ＝2mm的平板，兩極均采用1Cr18Ni9Ti耐酸鋼冷軋成型，線距為100mm，板距為100mm；每根放電極通過絕緣子12與電源11相連接，所述電源11由直流基壓與高壓交流疊加而成，使用IGBT和高頻SCR固體器件為開關(guān)元件，重復(fù)率為40kHz，使用壽命兩年，5臺(tái)30kW電源集散控制供電，轉(zhuǎn)換效率為80％。進(jìn)入8中的煙氣在其進(jìn)氣截錐前后、進(jìn)入放電等離子體化學(xué)反應(yīng)段間和反應(yīng)器頂部設(shè)置噴霧器24噴液，使煙氣含濕接近飽和濕度，并沖洗極板和極線。在進(jìn)氣截錐與主反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有氣流分布板。含SO2和NOx的煙氣經(jīng)各反應(yīng)區(qū)生成銨鹽溶液，分別流入儲(chǔ)液槽18、17、16。凈化后的煙氣經(jīng)脫霧器14換熱器3，脫水升溫后，經(jīng)煙囪15排入大氣。含有不同濃度的銨鹽溶液經(jīng)18、17、16由泵25、21、22分別送入經(jīng)首段回液管10至頂部噴霧器24、干燥器4、側(cè)部噴霧器24。進(jìn)入干燥器4的銨鹽溶液脫水成粉后裝包26。在首、中、末三段的液體流程中設(shè)置閥門23、20、19，調(diào)節(jié)各段溶液濃度和流量，加濕煙氣和洗滌電極，使送入干燥器4的溶液接近飽和濃度。由袋式除塵器2收集下來的煙塵經(jīng)儲(chǔ)灰槽27排出。經(jīng)上述流程，SO2的脫除率為95％，NOx的脫除率為40％，能耗4Wh/m3。
具體實(shí)施方式
2采用如圖1所示的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法工藝流程，處理180000m3/h燃煤鍋爐排出的煙氣1，通過煙道進(jìn)45m2、4電場(chǎng)的電除塵器2，除塵后的煙氣含塵濃度為80mg/m3，溫度為130℃，經(jīng)換熱器3進(jìn)入干燥器4，從4排出后，煙氣溫度降低到75℃，在進(jìn)入反應(yīng)器8前，由注水裝置6注水，進(jìn)一步增濕降溫，由吸收劑注入裝置7向煙氣中噴氨，然后進(jìn)入臥式濕式放電反應(yīng)器8，該濕式反應(yīng)器8由14個(gè)單元組成，單元為長(zhǎng)方形箱體，寬0.5m；高6.5m；長(zhǎng)2m，內(nèi)壁和接地極均敷有5毫米厚的堇青石襯物，堇青石的比表面積為50cm2/g，該濕式反應(yīng)器的總體積為90m3，煙氣停留時(shí)間為2秒，反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)度為2m，放電極為112根十字管狀針線，接地極使用δ＝2mm的平板，兩極均采用1Cr18Ni9Ti耐酸鋼冷軋成型，線距為250mm，板距為500mm；每根放電極通過絕緣子12與電源11相連接，所述電源11由直流基壓與高壓交流疊加而成，使用IGBT和高頻SCR固體器件為開關(guān)元件，重復(fù)率為100kHz，使用壽命兩年，由10臺(tái)40kW的電源集散控制供電，轉(zhuǎn)換效率為85％。進(jìn)入8中的煙氣在進(jìn)氣截錐前后，即進(jìn)入熱化學(xué)反應(yīng)區(qū)9之前和進(jìn)入等離子體反應(yīng)區(qū)13間以及反應(yīng)器頂部設(shè)置的噴霧器24噴液，使煙氣含濕接近飽和濕度，并沖洗極板和極線。在進(jìn)氣截錐與主反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有氣流分布板。含SO2和NOx的煙氣經(jīng)反應(yīng)區(qū)生成銨鹽溶液，分別流入儲(chǔ)液槽18、17、16。凈化后的煙氣經(jīng)脫霧器14換熱器3，脫水升溫后，經(jīng)煙囪15排入大氣。含有不同濃度的銨鹽溶液經(jīng)18、17、16由泵25、21、22分別送入經(jīng)首段回液管10至頂部噴霧器24、干燥器4、側(cè)部噴霧器24。進(jìn)入干燥器4的銨鹽溶液烘干成粉后裝包26。在首、中、末三段的液體流程中設(shè)置閥門23、20、19，調(diào)節(jié)各段溶液濃度和流量，加濕煙氣和洗滌電極，使送入干燥器4的溶液接近飽和濃度。由電除塵器2收集下來的煙塵經(jīng)儲(chǔ)灰槽27排出。經(jīng)上述流程，SO2的脫除率為95％，NOx的脫除率為40％，能耗2Wh/m3。
具體實(shí)施方式
3采用如圖1所示的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法工藝流程，處理3000m3/h燃煤鍋爐排出的煙氣1，通過煙道進(jìn)入多管除塵器2，除塵后的煙氣含塵濃度為95mg/m3，溫度為125℃，經(jīng)換熱器3通過干燥器4后煙氣溫度降低為65℃，干燥器4的效率為95％，所述煙氣經(jīng)檢測(cè)SO2含量為1000ppm，NOx含量為100ppm，在進(jìn)入立式濕式放電反應(yīng)器8前，由注水裝置6向煙氣中噴水，使煙氣進(jìn)一步增濕降溫，靠吸收劑加入裝置7向煙氣中噴NaOH水溶液，引發(fā)熱化學(xué)反應(yīng)。立式濕式放電反應(yīng)器8由28個(gè)單元并聯(lián)組成，單元為圓形立管，其直徑為100mm，反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)度為1m，煙氣停留時(shí)間為1秒，放電極為28根十字型鋸齒線，置于立管中心線上，接地極為立管殼體，接地極使用δ＝2mm的平板彎成，兩極均采用沾鉛鋼冷軋成型，放電極與電源11相連，電源重復(fù)率為15kHz，在流光放電的作用下，脫除SO2和NOx，并生成鈉鹽溶液，在8出口測(cè)試SO2為50ppm，其脫除率為95％，NOx含量為60ppm，其脫除率為40％。凈化后的煙氣進(jìn)入脫霧器14，脫霧后，經(jīng)3提高煙氣溫度，由煙囪15排入大氣。鈉鹽溶液經(jīng)干燥器4脫水成粉裝包26。由多管除塵器2收集的灰塵經(jīng)儲(chǔ)灰槽27排出。
具體實(shí)施方式
4工藝流程同具體實(shí)施方式
3，處理12000m3/h燃煤鍋爐排出的煙氣1，除塵后煙氣的含塵濃度為90mg/m3，溫度為130℃，由換熱器3進(jìn)入干燥器4(其效率為85％)后，煙氣溫度降低至75℃，經(jīng)注水裝置6向煙氣中噴水，再經(jīng)吸收劑注入裝置7噴氨，進(jìn)入立式濕式放電反應(yīng)器8，它是由28個(gè)單元組成，單元為直徑200mm圓形立管，其長(zhǎng)度為2m，煙氣停留時(shí)間為2秒。接地極內(nèi)表面均敷有10mm厚的堇青石襯物，放電極為28根米字型鋸齒線。電源11的重復(fù)率為70kHz，其余的技術(shù)指標(biāo)均同具體實(shí)施方式
3。
權(quán)利要求
1.一種集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，其特征在于其工藝流程是燃煤燃油鍋爐產(chǎn)生的含塵煙氣(1)進(jìn)入除塵器(2)，去除煙氣中的顆粒物，含塵濃度為100mg/m3以下，煙氣溫度為130℃左右，該煙氣經(jīng)熱交換器(3)進(jìn)入干燥器(4)，得到增濕降溫，由干燥器出口管(5)排出，經(jīng)注水裝置(6)注水進(jìn)一步增濕降溫，由吸收劑注入裝置(7)噴注吸收劑，然后進(jìn)入濕式放電反應(yīng)器(8)，該濕式放電反應(yīng)器(8)是由一個(gè)或數(shù)個(gè)并列的反應(yīng)單元組成，每個(gè)反應(yīng)單元由熱化學(xué)反應(yīng)區(qū)(9)和一個(gè)或數(shù)個(gè)串聯(lián)的等離子體化學(xué)反應(yīng)段組成的等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)(13)，該等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)(13)各段由放電極和接地極組成極配，放電極與高壓電源(11)相連接，所述電源對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)供電采用集散控制方式，并在放電極產(chǎn)生同步的或隨機(jī)的流光放電等離子體，氣體污染物受所述熱化學(xué)和放電等離子體化學(xué)作用，生成副產(chǎn)物銨鹽、鉀鹽或鈉鹽溶液，凈化后的煙氣經(jīng)脫霧器(14)去除霧滴，由熱交換器(3)升溫，從煙囪(15)排入大氣，當(dāng)溶液濃度接近飽和時(shí)，送入干燥器(4)脫水，生成物在干粉儲(chǔ)槽(26)收集裝包，由除塵器(2)排出的顆粒物經(jīng)儲(chǔ)灰槽(27)排出。
2.如權(quán)利要求1所述的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，其特征在于所述注水裝置(6)和吸收劑注入裝置(7)設(shè)置在干燥器(4)和濕式放電反應(yīng)器(8)之間，也可設(shè)置在(8)的煙氣進(jìn)口截錐部，所述吸收劑包括氨、氨水、碳酸鉀溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液、超細(xì)錳礦粉或鐵礦粉的懸浮液中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，其特征在于所述濕式放電反應(yīng)器(8)，可是臥式的也可是立式的，臥式用于處理大煙氣量，立式處理小煙氣量。
4.如權(quán)利要求1所述的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，其特征在于所述濕式放電反應(yīng)器(8)，可是一體的，也可是分體的，一體的濕式放電反應(yīng)器，在放電等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)(13)之前設(shè)有一熱化學(xué)反應(yīng)區(qū)(9)；分體的濕式放電反應(yīng)器是將熱化學(xué)反應(yīng)和放電等離子體化學(xué)反應(yīng)的兩過程分設(shè)在熱化學(xué)反應(yīng)器和放電等離子體化學(xué)反應(yīng)器兩體中進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1所述的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，其特征在于所述高壓電源(11)是一種由直流基壓和交流電壓疊加而成的，其交流頻率為15-100千赫。
6.如權(quán)利要求1所述的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，其特征在于在所述濕式放電反應(yīng)器的進(jìn)口截錐及其前后、放電等離子體化學(xué)反應(yīng)段之間和反應(yīng)器頂部均設(shè)有噴霧器(24)。
7.如權(quán)利要求1所述的集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法，其特征在于所述各反應(yīng)區(qū)(9)、(13)和脫霧器(14)分別設(shè)有儲(chǔ)液槽(18)、(17)和(16)，各槽溶液分別設(shè)有調(diào)節(jié)閥(23)、(20)和(19)，由泵(25)和(22)將溶液輸送至噴霧器(24)，泵(21)將溶液輸送至干燥器(4)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法。該方法的放電反應(yīng)器是濕式的，而回收的副產(chǎn)物是干粉，濕式放電反應(yīng)器包含熱化學(xué)反應(yīng)區(qū)和放電等離子體化學(xué)反應(yīng)區(qū)，放電等離子體反應(yīng)區(qū)設(shè)放電極和接電極，放電極與交直流疊加而成的高壓電源連接，發(fā)生流光放電，電源供能采用集散控制。鍋爐煙氣在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)和放電等離子體化學(xué)反應(yīng)，脫除煙氣中的氣體污染物并生成副產(chǎn)物液體，送入干燥器生成干粉裝袋，凈化后的煙氣經(jīng)脫霧和熱交換升溫后排入大氣。該方法提供的電源具有功率大、壽命長(zhǎng)、重復(fù)率高和噪聲低等特點(diǎn)；該方法利用效能高，流程穩(wěn)定，反應(yīng)生成物易收集，降低了系統(tǒng)設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號(hào)B01D53/74GK1390630SQ02116300
公開日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月1日
發(fā)明者張鴻迪, 李瑞年, 徐光 , 馮肇霖, 王毅, 姜學(xué)東, 汪至中, 尉繼英 申請(qǐng)人:廣東杰特科技發(fā)展有限公司