本發(fā)明涉及環(huán)保領域，具體涉及一種氣體凈化方法。

背景技術：

二噁英(dioxin)通常指的是1,4-二氧雜環(huán)己二烯及其衍生物，這類物質(zhì)對毒性強，對人體及自然環(huán)境危害大，且在自然環(huán)境中不易自然降解，二噁英常以微小的顆粒存在于大氣、土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工業(yè)、垃圾焚燒、造紙以及生產(chǎn)殺蟲劑等產(chǎn)業(yè)。日常生活所用的膠袋，pvc(聚氯乙烯)軟膠等物都含有氯，燃燒這些物品時便會釋放出二惡英，懸浮于空氣中。因此對排放的氣體中的二噁英進行處理勢在必行?，F(xiàn)有的二噁英處理方式通常包括吸收過濾法和化學分解法。其中吸收過濾法利用活性炭等物質(zhì)對二噁英進行吸附，然而吸附有二噁英的活性炭仍需進一步處理；化學分解法則主要包括催化劑分解和等離子分解兩種，其中催化劑分解的代表性方法主要包括選擇性催化還原(scr)技術等，這一類方法的受催化劑的性能和狀態(tài)限制比較大，而現(xiàn)有的等離子分解法主要為低溫等離子分解法，但是由于現(xiàn)有的低溫等離子分解法的反應條件相對固定，導致分解效率低，且反應進行不完全。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種氣體凈化方法，旨在解決現(xiàn)有氣體凈化方法無法有效凈化氣體中污染物的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種氣體凈化方法，包括以下步驟：

將氣體加熱至溫度達到第一預設值，并通過一級等離子放電裝置；

將一級等離子放電裝置排出的氣體冷卻至溫度達到第二預設值，并通過二級等離子放電裝置；

將通過二級等離子放電裝置的氣體冷卻至溫度達到第三預設值；

其中所述第一預設值大于第二預設值，所述第二預設值大于第三預設值。

本發(fā)明通過在高溫條件和低溫條件下兩次利用等離子放電裝置對氣體進行處理，有效提高了反應效率和二噁英的分解速度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例氣體凈化方法的流程圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

本發(fā)明提出的一種氣體凈化方法，基于一氣體凈化裝置實現(xiàn)，所述氣體凈化裝置包括依次連接的一級等離子放電裝置、冷卻裝置和二級等離子放電裝置；在某些具體實施方式中，還可以包括設置于一級等離子放電裝置和冷卻裝置之間的除塵裝置和排酸裝置。

如圖1所示，該氣體凈化方法包括以下步驟：

s10、將氣體加熱至溫度達到第一預設值，并通過一級等離子放電裝置。

本實施例的技術方案主要針對垃圾回收廠、冶金車間等場景的焚燒爐，這些焚燒爐的焚燒溫度通常在400-600攝氏度左右，廢棄物在該溫度下焚燒最易產(chǎn)生二噁英等有害物質(zhì)，本實施例的技術方案中，先將由焚燒爐排出的氣體加熱至第一預設值，為了提高反應效率和反應效果，本實施例中第一預設值優(yōu)選大于800攝氏度，在某些具體實施方式中，該第一預設值的范圍大于850攝氏度且小于900攝氏度。

本實施例中將溫度加熱至800攝氏度以上，如果溫度繼續(xù)升高，則反應效率的提升有限，而成本則嚴重提高，經(jīng)過測試，因此考慮到實際生產(chǎn)需要，應當將氣體的加熱溫度控制在850攝氏度至900攝氏度之間。

現(xiàn)有技術中，通常在低溫條件先進行等離子反應，這里的低溫條件通常指的是低于200攝氏度，即在焚燒爐排出氣體之后，直接將氣體冷卻并經(jīng)過除塵等操作后進行等離子反應，然而經(jīng)過試驗，直接進行等離子反應的反應效果有限，因為反應條件單一，所以對于某些氯代二苯-并-對二噁英的去除效果有限，實際去除效率并不能達到理論上的90％以上，僅能達到85％左右。

而本實施例的技術方案中，則先將排放的氣體進行加熱，并在加熱條件下進行反應，可以有效提高去除效率，并去除低溫條件下難以反應去除的二噁英。

由于高溫下的反應效率較高，且二噁英本身在高溫條件下的穩(wěn)定性相對較差，理論上說，在溫度大于850攝氏度以后，二噁英會自行分解，但是實際試驗過程中發(fā)現(xiàn)，在溫度大于850攝氏度之后，氣體中仍殘留一部分化學性質(zhì)穩(wěn)定的二噁英，且該部分二噁英難以在后續(xù)反應過程中去除。因此在兼顧成本和工作效果的情況下，本實施例中的一級等離子放電裝置的使用功率和脈沖頻率控制在一較低水平的時候綜合使用效果較佳。本實施例中，所述一級等離子放電裝置的功率小于60千瓦，脈沖頻率小于70次/秒。在某些具體實施方式中，將一級等離子放電裝置的功率控制在20-45千瓦，脈沖頻率為30-60次/秒。

本實施例中一級等離子放電裝置的具體結構可參考現(xiàn)有的及改進的等離子放電裝置，而一級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓控制在10-30千伏，輸出電流控制在2安培至4.5安培之間。

在一實施例中，原始廢氣中二噁英含量約為830納克/立方米(納克每立方米)，一級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為10千伏，輸出電流為4.5安培，其功率為45kw，脈沖頻率為60赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.01納克/立方米。

在又一實施例中，原始廢氣中二噁英含量約為830納克/立方米，一級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為15千伏，輸出電流為2安培，其功率為30kw，脈沖頻率為50赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.05納克/立方米。

在第三實施例中，原始廢氣中二噁英含量約為830納克/立方米，一級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為10千伏，輸出電流為2安培，其功率為20kw，脈沖頻率為30赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.1納克/立方米。

在某些具體實施方式中，進一步在步驟s10之后增加步驟s20：

s20、將一級等離子放電裝置排出的氣體通過除塵裝置和排酸裝置。

在氣體通過一級等離子放電裝置后，繼續(xù)通過除塵裝置和排酸裝置，本實施例中的除塵裝置優(yōu)選使用布袋除塵器，排酸裝置則可選用生石灰或氨水等吸收裝置吸收廢氣中的酸性物質(zhì)。應當理解的是，如果使用氨水作為排酸裝置中的吸收劑，則需要進一步通過除濕裝置控制氣體的濕度，優(yōu)選應當將氣體的溫度控制在15％以下。

同時，應當注意的是，在溫度降低過程中，會不斷生成二噁英，只有在溫度降低至200攝氏度以下，二噁英的產(chǎn)生速度才會趨于停止，而在200攝氏度-400攝氏度之間為二噁英產(chǎn)生速度最快的溫度區(qū)間。因此必須控制氣體在200攝氏度至400攝氏度之間持續(xù)的時間盡量少。

應當理解的是，如果將氨水的溫度保持的較高，則會導致氨水揮發(fā)，降低排酸效果，因此如果使用氨水等溫度相對較低的物質(zhì)作為吸收劑，還應當在該s20步驟之前進一步先將一級等離子放電裝置排出的氣體的溫度快速冷卻至200攝氏度以下。而如果使用生石灰等對反應溫度要求不高的物質(zhì)，則可以將氣體的溫度保持在400攝氏度以上，也可以降低至200攝氏度以下。經(jīng)過試驗，實際使用過程中，在將氣體加熱至800攝氏度以上之后，并經(jīng)過一級等離子放電裝置及一布袋除塵器之后，氣體的溫度可以保證在通過生石灰作為吸收劑的排酸裝置后仍保持在400攝氏度以上。

本實施例中，除塵裝置和排酸裝置均可參考現(xiàn)有的及改進的除塵裝置和排酸裝置，例如布袋除塵器或吸收塔、過濾器等。不同之處在于需要在除塵裝置和排酸裝置外設置額外的保溫裝置及溫控裝置以控制溫度。

s30、將通過除塵裝置和排酸裝置的氣體冷卻至溫度達到第二預設值，并通過二級等離子放電裝置。

進一步的，本實施例中，將通過除塵裝置和排酸裝置的氣體冷卻至溫度達到第二預設值，應當理解的是，本實施例中的第一預設值大于第二預設值。同時為了防止二噁英二次產(chǎn)生，必須嚴格控制氣體溫度位于200攝氏度與400攝氏度之間的時間，理論上來說，降溫速度越快越好。

在基于上述實施例的又一實施例中，氣體在進入二級等離子放電裝置后，氣體中的二噁英含量恢復至大于20納克/立方米。

本實施例中的第一預設值大于第二預設值。具體的，在某些具體實施方式中，所述第二預設值大于70攝氏度且小于200攝氏度。理論上說，該第二預設值在上述范圍內(nèi)越低越好，但是實際生產(chǎn)過程中，考慮到成本因素，優(yōu)選控制在150攝氏度，溫度的上下偏差控制在15度即可。應當理解的是，由于本實施例的技術方案中已經(jīng)利用一級等離子放電裝置在高溫條件下進行了一次反應，去除了部分二噁英，本實施例中的在二級等離子放電裝置中，應當提高放電裝置的功率和脈沖頻率。本實施例中，二級等離子放電裝置的功率大于5兆瓦，脈沖頻率大于800次/秒。經(jīng)過試驗，在綜合考慮成本與去除效果的同時。所述二級等離子放電裝置的功率為9-13兆瓦，脈沖頻率為1000-1200次/秒，效果較佳。本實施例中，將二級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓控制在100-300千伏，輸出電流控制在30安培至130安培之間。

本實施例中，進入二級等離子放電裝置后中的氣體二噁英含量約為30納克/立方米。

在一具體實施方式中，二級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為100千伏，輸出電流為130安培，其功率為13兆瓦，脈沖頻率為60赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.1納克/立方米。

在又一具體實施方式中，二級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為200千伏，輸出電流為60安培，其功率為12兆瓦，脈沖頻率為60赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.15納克/立方米。

在另一具體實施方式中，二級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為300千伏，輸出電流為30安培，其功率為9兆瓦，脈沖頻率為60赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.2納克/立方米。

s40、將通過二級等離子放電裝置的氣體冷卻至溫度達到第三預設值。

應當理解的是，從理論上來說，化學反應的進行均是可逆的，而實際生產(chǎn)過程中，這一過程也是確實存在的，雖然二次生成的二噁英數(shù)量很少，本實施例中進一步將二級等離子放電裝置處理后的氣體進一步冷卻，以降低二噁英在此反應產(chǎn)生的可能性。從理論上說，該第三預設值應當越低越好，實際試驗中證實，只要將第三預設值控制在小于100攝氏度即可有效減少二噁英的二次生產(chǎn)，為了進一步提高效果，本實施例中優(yōu)選第三預設值應當至少低于第二預設值0至50攝氏度，且第二預設值越高，則第三預設值與第二預設值之差優(yōu)選越大。例如，如果將第二預設值設定為180攝氏度，則將第三預設值設定為130攝氏度以下較佳，如果將第二預設值設定為70攝氏度，則二噁英已經(jīng)基本無法二次生成，則此時基本不需要冷卻操作，可以將第三預設值設置于60攝氏度到70攝氏度之間。

經(jīng)過多次測試，在冷卻后的氣體中二噁英相對于冷卻前的增加量在低于1％。

s50、將溫度冷卻至第三預設值的氣體排放。

在氣體溫度冷卻至第三預設值后，則可以將氣體直接排放，為了避免污染環(huán)境，本實施例中優(yōu)選對排放前的氣體進行一次過濾操作，顯然，該過濾操作還可以在步驟s40之前進行。

根據(jù)綜合計算，在計算機仿真試驗中，本實施例中的技術方案可以去除有害氣體中100％的二噁英，實驗室條件中，去除效果可以達到99％以上，在某工廠的實際生產(chǎn)測試中，二噁英去除效率實際可以達到95％以上。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的構思下，利用本發(fā)明說明書的內(nèi)容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。