專利名稱：脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于廢氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種煙氣中的二氧化硫和氮氧化物凈化的脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置。
2.背景技術(shù)脈沖電暈放電煙氣凈化裝置一般由如下五個主要單元結(jié)構(gòu)組成煙氣增濕降溫塔、氣氨投加裝置、脈沖高壓電源、脈沖放電等離子體反應器、副產(chǎn)物收集裝置，氨氣與廢氣中的二氧化硫和氮氧化物反應生成硫酸銨和硝酸銨，在脈沖放電等離子體反應器與副產(chǎn)物收集器之間的管道中極易沉積，要解決硫酸銨和硝酸銨的沉積問題，會增添清理硫酸銨和硝酸銨的設(shè)備，如增添刮板機、聲波清灰裝置、沉降箱等。
3.發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能夠同時進行脫硫脫硝反應除塵、能夠很好解決副產(chǎn)物在管道內(nèi)的沉積問題、能夠較大降低設(shè)備和管道的費用、能夠減少占地面積的脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置。
采用本實用新型的脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置后，則脈沖電暈放電煙氣凈化裝置主要由如下四個主要單元結(jié)構(gòu)組成煙氣增濕降溫塔、氣氨投加裝置、脈沖高壓電源、脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置。
本實用新型的一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置主要包括用于提高氮氧化物脫除率的氣態(tài)烴類氣體投加單元、用于調(diào)節(jié)氣流流向和流速穩(wěn)定性的氣流分布板單元、用于水蒸氣或氨氣活化的水蒸氣氨氣活化單元、用于產(chǎn)生活性自由基和離子的脈沖電暈單元、用于副產(chǎn)物收集的副產(chǎn)物收集單元。在一體化裝置上分別設(shè)置有在一體化裝置前部的進氣口、在進氣口上部的投料口、在一體化裝置尾部的出氣口；在一體化裝置內(nèi)依次設(shè)置有氣流分布板單元、水蒸氣氨氣活化單元、脈沖電暈單元、副產(chǎn)物收集單元；氣態(tài)烴類氣體投加單元設(shè)置在一體化裝置外與投料口連接；灰斗設(shè)置在一體化裝置的下部。
本實用新型的脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置各個單元的結(jié)構(gòu)和工作過程描述如下。
1)氣態(tài)烴類氣體投加單元氣態(tài)烴類氣體投加單元包括依次連接的儲罐、壓縮機、蒸發(fā)器、緩沖罐。緩沖罐通過管道與一體化裝置的投料口連接。
使用傳統(tǒng)脈沖電暈放電煙氣凈化裝置去除氮氧化物，要有效去除氮氧化物需要大量的能量，而噴射適量的氣態(tài)烴類氣體后，能夠有效去除氮氧化物，并且能夠降低能耗。氣態(tài)烴類氣體通過同OH、O等自由基反應能夠生成烷基、?；⑼檠趸任镔|(zhì)，而烷基、酰基、烷氧基等物質(zhì)能促進氨氣與氮氧化物反應生成硝酸銨。
2)氣流分布板單元氣流分布板位于脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置的入口，其上加工有圓孔，圓孔的數(shù)量和大小以及氣流分布板的數(shù)量都與煙氣量的大小和氣體流速有關(guān)。氣流分布板用于調(diào)節(jié)氣流流向和流速穩(wěn)定性。
3)水蒸氣氨氣活化單元水蒸氣氨氣活化單元包括依次連接的石英管、瓷軸、水蒸氣氨氣進氣管、放電電極，及機械振打錘和刷灰裝置，極板與放電電極平行。在極板迎著氣體流動的方向上使用機械振打錘振打，并在極板和電極上使用刷灰裝置去除沉積的副產(chǎn)物，刷灰裝置含有放電電極刷、極板刷、動力及傳動裝置、鋼絲繩、限位器，動力及傳動裝置包括含電動機、減速機、滾動軸承和卷筒，并固定在殼體的頂部，放電電極刷和極板刷固定在刷架上，鋼絲繩的一端通過滑輪與刷架和大梁連接，另一端也通過滑輪與動力及傳動裝置連接，刷架在動力及傳動裝置的帶動下，沿電極表面上下移動，以刷除電極表面粘附的副產(chǎn)物。
水蒸氣或氨氣通過進氣管進入脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，在水蒸氣或氨氣放電電極加上電壓，充分活化后，含有OH自由基的水蒸氣或含有NH、NH2自由基的氨氣通過放電電極出氣口噴出。水蒸氣氨氣活化單元除了有提高脫硫脫硝率的作用外，還起到了預收塵的作用，減小了脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置中副產(chǎn)物收集單元收集副產(chǎn)物的負荷。
石英管和瓷軸起絕緣作用。
水蒸氣氨氣活化單元的放電電極采用針-板式結(jié)構(gòu)，針管型放電電極由主管和針管構(gòu)成，同側(cè)針相鄰，兩側(cè)針交錯排列，所有針處于同一個平面，并和極板平行。
根據(jù)煙氣量的大小，可在脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置中設(shè)置一個或多個水蒸氣氨氣活化單元。
4)脈沖電暈單元脈沖電暈單元主要包括線型放電電極、低壓板電極和脈沖高壓電源，及機械振打錘和刷灰裝置。放電電極采用曲率半徑小的圓柱型線或星型線，低壓板電極采用平板型或Z型的金屬板，放電線之間的距離和線板之間距離的比例關(guān)系為0.6-1，脈沖高壓電源采用窄脈沖電源電路原理，高壓直流電源經(jīng)儲能電容儲能濾波，通過充電電感和高壓硅堆向Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò)充電，充電完成后，氫閘流管被觸發(fā)放電，Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò)輸出負脈沖，經(jīng)過1∶2.2的脈沖變壓器升壓并進行極性轉(zhuǎn)換，輸出正脈沖電壓加在反應器負載上。脈沖高壓電源要求產(chǎn)生電壓波形的上升時間小于300ns，脈沖寬度小于1μs，頻率可以根據(jù)要獲得的脫除效果進行調(diào)節(jié)。其中低壓板電極采用動力及傳動裝置連接機械振打錘，在低壓板電極迎著氣體流動的方向上使用機械振打錘振打，在低壓板電極和線型放電電極上使用刷灰裝置去除沉積的副產(chǎn)物，機械振打錘和刷灰裝置的原理、結(jié)構(gòu)和水蒸氣氨氣活化單元的機械振打錘和刷灰裝置相似。
5)副產(chǎn)物收集單元副產(chǎn)物收集單元主要包括收塵電極裝置、大梁、陽極板、陰極線、陽極振打裝置、灰斗等，還含有刷灰裝置。其中陽極振打裝置采用動力及傳動裝置連接機械振打錘，在陽極板迎著氣體流動的方向上使用機械振打錘振打，在陽極板和陰極線上使用刷灰裝置去除沉積的副產(chǎn)物，機械振打錘和刷灰裝置的原理、結(jié)構(gòu)和水蒸氣氨氣活化單元的機械振打錘和刷灰裝置相似。
根據(jù)煙氣量的大小，在脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置中可設(shè)置一個或多個副產(chǎn)物收集單元。
本實用新型能夠同時進行脫硫脫硝反應除塵，采用本實用新型的脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置代替脈沖放電等離子體反應器和副產(chǎn)物收集裝置，能夠很好解決副產(chǎn)物在管道內(nèi)的沉積問題、能夠較大降低設(shè)備和管道的費用、能夠減少占地面積；采用氣態(tài)烴類氣體投加單元，提高了氮氧化物的去除效率，降低了能耗；采用氣流分布板單元，調(diào)節(jié)了氣流的流向和增強了氣流的穩(wěn)定性；采用了水蒸氣氨氣活化單元，提高了脫硫脫硝效率，還起到了預收塵的作用，減小了脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置中副產(chǎn)物收集單元收集副產(chǎn)物的負荷；采用脈沖電暈單元，能產(chǎn)生大量的OH、O、HO2等活性基團，提高了脫硫脫硝效率；采用脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，脫硫效率能達到95％以上，脫硝效率能達到70％以上，副產(chǎn)物回收效率可以達到99％以上。
4.

以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述。
圖1為本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的水蒸氣氨氣活化單元主要部件結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的刷灰裝置主要部件結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的放電電極結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的高壓窄脈沖電源工作原理示意圖圖6為本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的氣態(tài)烴類氣體投加單元工藝流程示意圖圖中1氣流分布板單元 2水蒸氣氨氣活化單元 3脈沖電暈單元 4副產(chǎn)物收集單元5灰斗 6刷灰裝置 7低壓板電極 8線型放電電極 9機械振打錘 10刷灰裝置 11收塵電極裝置 12陽極板 13陰極線 14機械振打錘 15瓷軸 16石英管 17刷灰裝置 18進氣管 19機械振打錘 20極板 21放電電極 22限位器 23滾動軸承 24鋼絲繩 25卷筒 26動力及傳動裝置 27大梁 28滑輪 29刷架 30主管 31針管 32高壓直流電源 33儲能電容 34充電電感 35高壓硅堆 36氫閘流管 37Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò) 38脈沖變壓器 39反應器負載 40儲罐 41壓縮機 42蒸發(fā)器 43緩沖罐5.具體實施方式
本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，包括用于提高氮氧化物脫除率的氣態(tài)烴類氣體投加單元、用于調(diào)節(jié)氣流流向和流速穩(wěn)定性的氣流分布板單元1、用于水蒸氣氨氣活化的水蒸氣氨氣活化單元2、用于產(chǎn)生活性自由基和離子的脈沖電暈單元3、用于副產(chǎn)物收集的副產(chǎn)物收集單元4。在一體化裝置上分別設(shè)置有進氣口、投料口、出氣口；在一體化裝置內(nèi)依次設(shè)置有氣流分布板單元1、水蒸氣氨氣活化單元2、脈沖電暈單元3、副產(chǎn)物收集單元4；氣態(tài)烴類氣體投加單元設(shè)置在一體化裝置外與投料口連接；灰斗5設(shè)置在一體化裝置的下部。
圖1是本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，在脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置上分別設(shè)置有進氣口、投料口、出氣口；一體化裝置內(nèi)依次設(shè)置有氣流分布板單元1、水蒸氣氨氣活化單元2、脈沖電暈單元3、副產(chǎn)物收集單元4，在脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置下部設(shè)置有灰斗5，脈沖電暈單元3還包括刷灰裝置6、低壓板電極7、線型放電電極8、機械振打錘9，副產(chǎn)物收集單元4，還包括刷灰裝置10、收塵電極裝置11、陽極板12、陰極線13、機械振打錘14。
圖2是本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的水蒸氣氨氣活化單元主要部件結(jié)構(gòu)示意圖，水蒸氣氨氣活化單元包括瓷軸15、石英管16、刷灰裝置17、進氣管18、機械振打錘19、極板20、放電電極21。
圖3是本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的刷灰裝置主要部件結(jié)構(gòu)示意圖，刷灰裝置主要包括限位器22、滾動軸承23、鋼絲繩24、卷筒25、動力及傳動裝置26、大梁27、滑輪28、刷架29。
圖4是本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的放電電極結(jié)構(gòu)示意圖，放電電極包括主管30和針管31，同側(cè)針相鄰，兩側(cè)針交錯排列，所有針處于同一個平面，并和極板20平行。
圖5是本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的高壓窄脈沖電源工作原理示意圖，高壓窄脈沖電源包括高壓直流電源32、儲能電容33、充電電感34、高壓硅堆35、氫閘流管36、Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò)37、脈沖變壓器38、反應器負載39。
圖6是本實用新型脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置實施例的氣態(tài)烴類氣體投加單元工藝流程示意圖，氣態(tài)烴類氣體投加單元包括通過管道依次連接的儲罐40、壓縮機41、蒸發(fā)器42、緩沖罐43。
本實用新型的工作過程描述如下。
將工廠鍋爐產(chǎn)生的濃度為2,500ppm的SO2、濃度為1,000ppm的NO煙道氣，以60,000Nm3/h的流量通過本實用新型的裝置進行處理。
氣態(tài)烴類氣體通過儲罐40，經(jīng)壓縮機41進入蒸發(fā)器42，再流入緩沖罐43，最后由投料口噴入脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，與煙道氣混合，經(jīng)氣流分布板單元1，調(diào)節(jié)氣流流向和流速后，通過水蒸氣氨氣活化單元2，并與活化后的水蒸氣和氨氣混合，進入脈沖電暈單元3，產(chǎn)生OH、HO2、NH、NH2、N2+、烷基、?；?、烷氧基等活性自由基和離子，混合氣中的SO2和NOx分子被氧化反應生成SO3和高價的NOx，最終生成硫酸銨和硝酸銨等副產(chǎn)物，在副產(chǎn)物收集單元4的收塵電極裝置11加上高壓，使副產(chǎn)物荷電，副產(chǎn)物經(jīng)副產(chǎn)物收集單元4的陽極板12和陰極線13收集，由機械振打錘14和刷灰裝置10去除沉積的副產(chǎn)物，副產(chǎn)物最后由灰斗5卸灰收集回收利用，凈化后的氣體，經(jīng)引風機及煙囪排入大氣中。
水蒸氣或氨氣通過水蒸氣氨氣活化單元2的進氣管18，經(jīng)活化產(chǎn)生帶有OH、HO2等活性自由基的水蒸氣和帶有NH、NH2、N2+等活性自由基和離子的氨氣，通過放電電極21的主管30和針管31噴出，在極板20和放電電極21上會產(chǎn)生部分副產(chǎn)物，副產(chǎn)物通過機械振打錘19振打和刷灰裝置17刷灰，由灰斗5卸灰收集回收利用，瓷軸15和石英管16起絕緣的作用。
動力及傳動裝置26包括含電動機、減速機、滾動軸承23和卷筒25，并固定在殼體的頂部，放電電極刷或陰極刷和極板刷或陽極刷固定在刷架29上，鋼絲繩24的一端通過滑輪28與刷架29和大梁27連接，另一端也通過滑輪28與動力及傳動裝置26連接，刷架29在動力及傳動裝置26的帶動下，沿電極表面上下移動，以刷除電極表面粘附的副產(chǎn)物。
線型放電電極8采用曲率半徑小的圓柱型線或星型線制成。低壓板電極9采用平板型或Z型的金屬板制成。通過機械振打錘9和刷灰裝置6去除沉積的副產(chǎn)物，副產(chǎn)物最后由灰斗5卸灰收集回收利用。
刷灰裝置(6、10、17)分別由放電電極刷或陰極刷、極板刷或陽極刷、限位器22、鋼絲繩24、動力及傳動裝置26等組成。
高壓直流電源32經(jīng)儲能電容33儲能濾波，通過充電電感34和高壓硅堆35向Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò)37充電，充電完成后，氫閘流管36被觸發(fā)放電，Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò)37輸出負脈沖，經(jīng)過1∶2.2的脈沖變壓器38升壓并進行極性轉(zhuǎn)換，輸出正脈沖電壓加在反應器負載39上。
采用本實用新型的脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，脫硫效率能達到95％以上，脫硝效率能達到70％以上，副產(chǎn)物回收效率可以達到99％以上。
權(quán)利要求1.一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，其特征在于所述的一體化裝置內(nèi)依次設(shè)置有用于調(diào)節(jié)氣流流向和流速穩(wěn)定的氣流分布板單元(1)、用于水蒸氣或氨氣活化的水蒸氣氨氣活化單元(2)、用于產(chǎn)生活性自由基和離子的脈沖電暈單元(3)、副產(chǎn)物收集單元(4)；用于提高氮氧化物脫除率的氣態(tài)烴類氣體投加單元設(shè)置在一體化裝置外與投料口連接；灰斗(5)設(shè)置在一體化裝置的下部；還設(shè)置有進氣口、投料口、出氣口，進氣口設(shè)置在一體化裝置的前部、投料口設(shè)置在進氣口的上部、出氣口設(shè)置在一體化裝置的尾部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，其特征在于所述的水蒸氣氨氣活化單元(2)包括瓷軸(15)、石英管(16)、進氣管(18)、放電電極(21)，并且依次連接；還包括刷灰裝置(17)和機械振打錘(19)，刷灰裝置(17)固定在一體化裝置殼體的頂部，機械振打錘(19)與動力及傳動裝置連接；放電電極(21)與極板(20)平行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，其特征在于所述的脈沖電暈單元(3)包括線型放電電極(8)、低壓板電極(7)、高壓窄脈沖電源、機械振打錘(9)和刷灰裝置(6)；放電線之間的距離和線板之間距離的比例關(guān)系為0.6～1；線型放電電極(8)與低壓板電極(7)平行設(shè)置；機械振打錘(9)與動力及傳動裝置連接；刷灰裝置(6)固定在一體化裝置殼體的頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，其特征在于所述的副產(chǎn)物收集單元(4)包括刷灰裝置(10)、收塵電極裝置(11)、陽極板(12)、陰極線(13)、機械振打錘(14)；其中，刷灰裝置(10)固定在一體化裝置殼體的頂部，收塵電極裝置(11)與陰極線(13)連接，陰極線(13)與陽極板(12)平行設(shè)置，機械振打錘(14)與動力及傳動裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，其特征在于所述的氣態(tài)烴類氣體投加單元包括通過管道依次連接的儲罐(40)、壓縮機(41)、蒸發(fā)器(42)、緩沖罐(43)，緩沖罐(43)通過管道與一體化裝置的投料口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，其特征在于所述的刷灰裝置(17)包括限位器(22)、放電電極刷、鋼絲繩(24)、動力及傳動裝置(26)、大梁(27)、滑輪(28)；其中動力及傳動裝置(26)包括電動機、減速機、滾動軸承(23)和卷筒(25)，并固定在一體化裝置殼體的頂部，放電電極刷和極板刷固定在刷灰裝置(17)的刷架(29)上，刷灰裝置(17)的鋼絲繩(24)的一端通過滑輪(28)與刷架(29)和大梁(27)連接，另一端通過滑輪(28)與動力及傳動裝置(26)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，其特征在于所述的放電電極(21)由主管(30)和針管(31)構(gòu)成，同側(cè)針相鄰，兩側(cè)針交錯排列，所有針處于同一個平面，并和極板(20)平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置，其特征在于所述的高壓窄脈沖電源包括高壓直流電源(32)、儲能電容(33)、充電電感(34)、高壓硅堆(35)、氫閘流管(36)、Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(37)、脈沖變壓器(38)、反應器負載(39)，其連接關(guān)系為高壓直流電源(32)經(jīng)儲能電容(33)儲能濾波，通過充電電感(34)和高壓硅堆(35)向Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(37)充電，充電完成后，氫閘流管(36)被觸發(fā)放電，Blumlein脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(37)輸出負脈沖，經(jīng)過脈沖變壓器(38)升壓并進行極性轉(zhuǎn)換，輸出正脈沖電壓加在反應器負載(39)上。
專利摘要本實用新型提供了一種脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置。該裝置主要包括氣態(tài)烴類氣體投加單元、氣流分布板單元、水蒸氣氨氣活化單元、脈沖電暈單元、副產(chǎn)物收集單元。在脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝除塵一體化裝置上分別設(shè)置有進氣口、投料口、出氣口；在一體化裝置內(nèi)依次設(shè)置有氣流分布板單元、水蒸氣氨氣活化單元、脈沖電暈單元、副產(chǎn)物收集單元；氣態(tài)烴類氣體投加單元設(shè)置在一體化裝置外與投料口連接；灰斗設(shè)置在一體化裝置的下部。該裝置能夠同時進行脫硫脫硝除塵、能夠很好解決副產(chǎn)物在管道內(nèi)的沉積問題、能夠較大降低設(shè)備和管道的費用、能夠減少占地面積。
文檔編號B01D53/60GK2813071SQ20052003275
公開日2006年9月6日 申請日期2005年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者趙君科, 王保健, 任先文, 楊睿戇, 陳偉華, 涂國鋒, 胡新康, 李小金, 張亞斌 申請人:中國工程物理研究院環(huán)保工程研究中心