專利名稱：一種脈沖放電與液相催化氧化協(xié)同煙氣脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣脫硫領(lǐng)域的一種脈沖放電與液相催化氧化協(xié)同煙氣脫硫方法。
背景技術(shù)：
酸雨是當代世界面臨的重大環(huán)境問題之一，雖然目前我國酸雨和二氧化硫的防治取得了成就，但隨著燃煤火電廠的不斷增加，區(qū)域性酸雨污染仍然十分嚴重。由于煙氣脫硫 (FGD)是控制SO2污染的主要手段，因此我們需要進一步的開發(fā)更先進的煙氣脫硫工藝技術(shù)。脫硫技術(shù)按脫硫過程中吸收劑和脫硫產(chǎn)物的干濕狀態(tài)可分為干法、半干法和濕法。濕法脫硫是采用液體吸收劑洗滌SO2煙氣以脫除so2。最為常用方法為石灰/石灰石吸收法，以其脫硫效率高、適應(yīng)范圍廣、鈣硫比低、技術(shù)成熟、副產(chǎn)物石膏可做商品出售等優(yōu)點成為世界上占統(tǒng)治地位的煙氣脫硫方法。但由于投資大、動力消耗大、占地面積大、設(shè)備復(fù)雜、運行費用和技術(shù)要求高等缺點，所以限制了它的發(fā)展速度。采用過渡金屬離子(Mn、Fe 等)進行液相催化氧化SO2，在有氧的情況下，酸性水溶液中過渡金屬離子Mn2+、Fe (III)可催化氧化S ( IV )，這是千代田法煙氣脫硫技術(shù)中一個十分重要的反應(yīng)。它與傳統(tǒng)石灰石-石膏法相比，具有理論上不消耗催化劑，在吸收設(shè)備內(nèi)不發(fā)生結(jié)構(gòu)及堵塞現(xiàn)象，可回收酸等優(yōu)點。干法脫硫有噴霧干燥法、活性炭法、電子射線輻射法、填充電暈法、荷電干式吸收劑噴射脫硫技術(shù)等，其中電暈法根據(jù)供電方式的不同分為直流電暈放電和脈沖電暈放電，以往研究結(jié)果已表明，脈沖電暈放電脫硫效果優(yōu)于直流電暈放電，但仍存在能耗高，氨逃逸等問題。利用直流電暈放電與Mn+溶液催化氧化協(xié)同煙氣脫硫，脫硫效率較高，可解決氨逃逸等問題，但能量利用率仍不夠理想。為了提高放電能量利用率與脫硫效率，將脈沖放電煙氣脫硫與液相催化氧化煙氣脫硫這兩種方法的優(yōu)點有機結(jié)合起來，將能達到較理想的脫硫效果與放電的能量利用率，是煙氣脫硫的一個重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種脈沖放電與液相催化氧化協(xié)同煙氣脫硫方法。它將脈沖放電與液相催化氧化技術(shù)的特點有機結(jié)合起來。它是由電暈放電反應(yīng)器(線-筒式)、高壓脈沖電源供電系統(tǒng)、液相催化劑、液膜形成循環(huán)系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)組成。待處理煙氣進入電暈放電反應(yīng)器電場中，一方面高壓脈沖電暈電場放電產(chǎn)生的自由基和活性物質(zhì)將煙氣中部分SO2 氧化S03，活性物質(zhì)如O、OH、O3> HO2,另一方面在電場和擴散的共同作用下，SO3與未被氧化的SO2遷移進入反應(yīng)器內(nèi)壁上的水膜液相被吸收后，SO2進一步被液相催化氧化為S (VI)，最終形成高價態(tài)酸類，從而達到凈化煙氣目的；煙氣脫硫反應(yīng)后產(chǎn)生的廢水經(jīng)適當處理可循環(huán)使用。本發(fā)明方法充分利用脈沖放電煙氣脫硫、液相催化氧化煙氣脫硫各自的優(yōu)勢，將兩者優(yōu)勢有機結(jié)合起來，具有結(jié)構(gòu)簡單，脫硫效率高，放電能量利用率高，溶液循環(huán)利用，投資運行成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
所述的電暈放電反應(yīng)器I為線筒式反應(yīng)器，反應(yīng)器筒體由不銹鋼制成，筒體內(nèi)徑 600-800mm，筒體長4000-5000mm ;反應(yīng)器筒體的中心設(shè)置芒刺型放電極，放電極采用外徑為40mm的不銹鋼管，其長度與反應(yīng)器筒體相匹配，芒刺長30mm，間距為50_60mm。所述的高壓脈沖電源供電系統(tǒng)2是由高壓脈沖電源、ESPC-I型智能控制器組成， 額定輸出電壓為100kV，額定輸出電流1000mA，脈沖幅度I. 2-2. O倍基礎(chǔ)直流電壓，脈沖頻率10-40KHZ，控制器可調(diào)節(jié)輸出電壓參數(shù)與選擇脈沖供電方式。所述的液相催化劑是為兩種過渡性金屬離子Fe2++Mn2+混合溶液，F(xiàn)e2++Mn2+混合溶液質(zhì)量百分比濃度為O. 5%至I. 6%，F(xiàn)e2+與Mn2+溶液的質(zhì)量比為I至I. 2。所述的液膜形成循環(huán)系統(tǒng)是由水泵4、循環(huán)水槽5、流量計6、環(huán)形噴水管7組成， 水泵4、循環(huán)水槽5和環(huán)形噴水管7通過管道連接，流量計5安裝在管道中，循環(huán)水槽的容量與水泵的規(guī)格根據(jù)處理煙氣量需要選定；環(huán)形噴水管7設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)壁上部，管徑 40mm-60mm,在環(huán)形噴水管壁面上每隔40mm - 50mm的距離開設(shè)的小噴孔，小噴孔的方向朝反應(yīng)器的內(nèi)壁面，與垂直方向的角度為30度-45度。環(huán)形噴水管7的材料為不銹鋼，但不僅限于此材料。所述的水處理系統(tǒng)是由廢水收集池8、中和調(diào)節(jié)池9、回用水池10、中和劑11組成， 廢水收集池8、中和調(diào)節(jié)池9和回用水池10、中和劑11通過管道或溢流溝渠連接，中和劑11 是采用工業(yè)用石灰石顆?；驂A性沖渣水，工業(yè)用石灰石顆粒的粒徑范圍為5mm-20mm，回用水的pH值控制在5-6。
本發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明方法充分利用脈沖放電煙氣脫硫、液相催化氧化煙氣脫硫各自的優(yōu)勢，將兩者優(yōu)勢有機結(jié)合起來，有別于將脈沖放電煙氣脫硫與液相催化氧化煙氣脫硫的簡單組合。它通過電場產(chǎn)生的電暈風能夠促進SO2的吸收，增加電遷移效果，提高了能量利用率。液相 Fe2++Mn2+混合溶液實際操作過程中可循環(huán)利用，減少了投資成本，具有結(jié)構(gòu)簡單，脫硫效率高，脈沖放電能量利用率高，溶液循環(huán)利用，投資運行成本低等特點，具有很大的實際應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。


圖I為本發(fā)明液膜形成循環(huán)系統(tǒng)示意圖。具體實施方案
本發(fā)明提出了一種脈沖放電與液相催化氧化協(xié)同煙氣脫硫方法。它將脈沖放電與液相催化氧化技術(shù)的特點有機結(jié)合起來。它的基本思想是待處理煙氣進入電暈放電反應(yīng)器電場中，一方面高壓脈沖電暈電場放電產(chǎn)生的自由基和活性物質(zhì)(O、OH、O3> HO2等)將煙氣中部分SO2氧化SO3,另一方面在電場和擴散的共同作用下，SO3與未被氧化的SO2遷移進入反應(yīng)器內(nèi)壁上的水膜液相被吸收后，SO2進一步被液相催化氧化為S(VI)，最終形成高價態(tài)酸類，從而達到凈化煙氣目的；煙氣脫硫反應(yīng)后產(chǎn)生的廢水經(jīng)適當處理可循環(huán)使用。實施例I
某廠自備20噸沸騰爐，燃煤煙氣量62000m3/h，煙氣SO2濃度為3230mg/m3，原采用濃度15%石灰漿水與噴淋塔進行煙氣除塵脫硫，實際運行水氣比大，達12L/m3，脫硫效率為87. 2%，煙氣脫硫系統(tǒng)存在石灰漿堵塞管道、結(jié)垢等問題嚴重影響脫硫系統(tǒng)正常運行，并存在脫硫運行費用高達2. 5元/kg. SO2等問題。改造后，保留原有塔體，采用脈沖放電與 Fe2++Mn2+混合溶液液相催化氧化協(xié)同脫硫工藝，運行水氣比為I. 5L/m3，F(xiàn)e2+與Mn2+溶液質(zhì)量百分比濃度為別為O. 6%、0. 55%，循環(huán)溶液的pH值控制在5-6，一直循環(huán)使用，經(jīng)環(huán)保監(jiān)測部門多次檢測，脫硫效率達到99. 0%，脫硫系統(tǒng)運行可靠，脫硫效果好，克服了管道堵塞與結(jié)垢問題，減少了脫硫運行費用。 實施例2
某廠10噸供熱鏈條爐，燃煤煙氣量35200m3/h，煙氣SO2濃度為2830mg/m3，原采用噴淋塔進行煙氣除塵脫硫，脫硫劑石灰漿溶液的質(zhì)量濃度為12%左右，實際運行水氣比15L/m3， 實測脫硫效率為85. 2%，煙氣脫硫系統(tǒng)存在石灰漿堵塞管道、結(jié)垢等問題嚴重影響脫硫系統(tǒng)正常運行，脫硫運行費用高達2. 7元/kg. SO2等問題。保留原有塔體，改造后采用脈沖放電與Fe2++ Mn2+液相催化氧化協(xié)同脫硫工藝方案，運行水氣比為I. 4L/m3，F(xiàn)e2+與Mn2+溶液質(zhì)量百分比濃度為別為O. 7%、0. 65%，水溶液的pH值控制在5-6，循環(huán)使用，經(jīng)環(huán)保監(jiān)測部門檢測，脫硫效率達到99. 1%，脫硫系統(tǒng)運行可靠，脫硫效果好，解決了管道堵塞與結(jié)垢問題，降低了脫硫運行費用。
權(quán)利要求
1.一種脈沖放電與液相催化氧化協(xié)同煙氣脫硫方法，其使用的設(shè)備及催化劑是電暈放電反應(yīng)器、高壓脈沖電源供電系統(tǒng)、液相催化劑、液膜形成循環(huán)系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)，首先將待處理煙氣進入電暈放電反應(yīng)器電場中，高壓脈沖電暈電場放電產(chǎn)生的自由基和活性物質(zhì)將煙氣中部分SO2氧化SO3，通過電場和擴散的共同作用下，SO3與未被氧化的SO2遷移進入反應(yīng)器內(nèi)壁上的液體內(nèi)被吸收后，SO2進一步被液相催化氧化為S(VI)，最終形成高價態(tài)酸類， 達到凈化煙氣目的；煙氣脫硫反應(yīng)后產(chǎn)生的廢水經(jīng)水處理系統(tǒng)處理后可回用循環(huán)使用。
2.、根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于所述的電暈放電反應(yīng)器為線筒式反應(yīng)器，反應(yīng)器筒體由不銹鋼制成，筒體內(nèi)徑600-800mm，筒體長4000-5000mm ；反應(yīng)器筒體的中心設(shè)置芒刺型放電極，放電極采用外徑為40_的不銹鋼管，其長度與反應(yīng)器筒體相匹配，芒刺長 30mm,間距為 50_60mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于所述的高壓脈沖電源供電系統(tǒng)是由高壓脈沖電源、ESPC-I型智能控制器組成，額定輸出電壓為IOOkV,額定輸出電流1000mA，脈沖幅度I.2-2. O倍基礎(chǔ)直流電壓，脈沖頻率10-40KHZ，控制器可調(diào)節(jié)輸出電壓參數(shù)與選擇脈沖供電方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于所述的液相催化劑是為兩種過渡性金屬離子 Fe2++Mn2+混合溶液，F(xiàn)e2++Mn2+混合溶液質(zhì)量百分比濃度為O. 5%至I. 6%，F(xiàn)e2+與Mn2+溶液的質(zhì)量比為I至I. 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于所述的液膜形成循環(huán)系統(tǒng)是由水泵、循環(huán)水槽、流量計、環(huán)形噴水管組成，水泵、循環(huán)水槽和環(huán)形噴水管通過管道連接，流量計安裝在管道中， 循環(huán)水槽的容量與水泵的規(guī)格根據(jù)處理煙氣量需要選定；環(huán)形噴水管設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)壁上部，管徑40mm-60mm,在環(huán)形噴水管壁面上每隔40mm-50mm的距離開設(shè)的小噴孔，小噴孔的方向朝著反應(yīng)器的內(nèi)壁面，與垂直方向的角度為30度-45度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述，其特征在于所述的水處理系統(tǒng)是由廢水收集池、中和調(diào)節(jié)池、回用水池、中和劑組成，廢水收集池、中和調(diào)節(jié)池和回用水池、中和劑通過管道或溢流溝渠連接，中和劑是采用工業(yè)用石灰石顆?；驂A性沖渣水，工業(yè)用石灰石顆粒的粒徑范圍為 5mm-20mm,回用水的pH值控制在5-6。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脈沖放電與液相催化氧化協(xié)同煙氣脫硫方法，其使用的設(shè)備及催化劑是電暈放電反應(yīng)器、高壓脈沖電源供電系統(tǒng)、液相催化劑、液膜形成循環(huán)系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)，首先將待處理煙氣進入電暈放電反應(yīng)器電場中，高壓脈沖電暈電場放電產(chǎn)生的自由基和活性物質(zhì)將煙氣中部分SO2氧化SO3，另一方面在電場和擴散的共同作用下，SO3與未被氧化的SO2遷移進入反應(yīng)器內(nèi)壁上的液相被吸收后，SO2進一步被液相催化氧化為S(VI)，最終形成高價態(tài)酸類，煙氣脫硫反應(yīng)后產(chǎn)生的廢水經(jīng)適當處理可循環(huán)使用。本發(fā)明方法具有脫硫效率高，脈沖放電的能量利用率高，溶液循環(huán)利用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號B01D53/76GK102580497SQ20121001362
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者俞杰, 李濟吾 申請人:浙江工商大學