专利名称：电晕放电水蒸气活化方法
技术领域：
本发明属于等离子体应用技术领域，特别是属于利用非热等离子体技术脱除烟气中二氧化硫(SO2)等气体污染物范畴。
目前在利用非热等离子体技术脱除烟气中的SO2等气体污染物过程中，与水(H2O)有关的自由基如OH、HO2、O、H、H3O+等活性物种，都是通过等离子体中高能电子与H2O分子碰撞产生的，自由基产生量与电子能量和碰撞截面有关。由于烟气中H2O的含量只占10％，电子与气体分子碰撞又是无选择性的，所以大部分碰撞是与上述自由基产生无关的，因此自由基的产量及活性受到限制，影响自由基氧化SO2等气体污染物的效率，从而影响非热等离子体技术脱除烟气中SO2的效率。
针对现有技术的不足之处，本发明的目的是使水蒸气直接通过电晕放电的放电电极喷出，受电晕电场直接作用，提高自由基产量及活性。
本发明的技术方案是在原有的非热等离子体技术烟气脱硫反应器前端设置一套电晕放电水蒸气活化方法的反应器。该方法是根据电晕放电原理，因此所设计的反应器主要由放电电极系统包括放电电极与低压电极和供电电源系统构成。放电电极系统用针-板、线-板、针-筒或线-筒结构，供电电源用直流、直流叠加交流、高频或高频脉冲的高压电源。在两个电极之间加高电压，形成极强不均匀电晕放电电场。水蒸气直接从放电电极喷出，在极强不均匀电晕放电电场作用下进行活化，产生大量的OH、HO2、O、H、H3O+等活性自由基，提高了与水有关自由基的产量和活性。
以下结合附图详细叙述本发明的最佳实施方案及实例。
图1是电晕放电水蒸气活化方法的原理图。
图中，(1)电晕放电水蒸气活化反应器；(2)放电电极；(3)高压电源；(4)水蒸气产生、储气恒压装置；(5)绝缘子管；(6)内加热式陶瓷绝缘子。
图2是反应器的电晕放电电极系统剖面图。
图中，(2)放电电极；(7)低压电极；(8)放电电极主管；(9)水蒸气喷咀。
图3是放电电极(芒刺针状)结构图。
图中，(8)放电电极主管；(9)水蒸气喷咀(芒刺针状)。
反应器(1)内部装有电晕放电电极结构，用不锈钢等金属材料制作。放电电极(2)用管作成针状或线状，针状是单针或排针，水蒸气从水蒸气喷咀(9)喷出；线状是在线上钻小孔，作为水蒸气喷咀(9)，小孔的直径φ1～5mm，小孔间距为D，小孔正对着低压极板(7)，水蒸气从水蒸气喷咀(9)喷出。低压电极(7)用平板或圆筒。构成针-板、线-板、针-筒或线-筒电极结构，水蒸气喷咀(9)和低压极板(7)间距为D。高压电源(3)用直流、直流叠加交流、高频或高频脉冲的高压电源。绝缘子管(5)用玻璃、聚四氟乙烯或陶瓷材料。放电电极(2)和绝缘子管(5)和水蒸气产生、储气恒压装置(4)之间用保温胶管连接，放电电极(2)从内加热式陶瓷绝缘子(6)的中间穿过，且之间用耐温性材料如胶或石棉等密封，避免漏气。
在放电电极(2)和低压电极(7)之间加高电压，形成极强不均匀电晕放电电场。水蒸气直接从放电电极(2)喷出，在极强不均匀电晕放电电场作用下进行活化，产生大量的OH、HO2、O、H、H3O+等活性自由基。
本发明方法实例的放电电极结构(2)如图3所示，用芒刺电极结构。将放电电极(2)设置在脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫反应器前端，活化电极系统和脉冲放电电极系统公用一套低压板电极(7)，这样电晕放电水蒸气活化方法的反应器和脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫反应器在一个大的反应器里。放电电极主管(8)长为300mm，外径φ10mm，内径φ8mm，水蒸气喷咀(芒刺针状)(9)尺寸长30mm，外径φ2mm，内径φ1mm，芒刺电极间距为50mm。芒刺电极(2)后面是脉冲放电电极系统；低压电极(7)为500×900mm，两板间距2D为100mm；水蒸气喷咀(芒刺针状)(9)和低压电极(7)平行，且水蒸气喷咀(芒刺针状)(9)和低压电极(7)的间距D为50mm。
实例条件是烟气量10Nm3/hr，反应器中烟气温度为60-80℃，SO2初始浓度为1500-2000ppm。水蒸气通过放电电极主管(8)从水蒸气喷咀(芒刺针状)(9)直接喷出，烟气的含水量低于饱和含水量。含SO2气体污染物的烟气经入口进入反应器，同时添加剂NH3也从入口加入，NH3和SO2化学剂量比为1∶1。在放电电极(2)和低压电极(7)之间加直流高电压，形成极强不均匀电晕放电电场。水蒸气直接从水蒸气喷咀(芒刺针状)(9)喷出，在极强不均匀电晕放电电场作用下进行活化，产生大量的OH、HO2、O、H、H3O+等活性自由基，与NH3和SO2发生等离子体化学反应。同时还有一部水分子或分子团被荷电，形成水合离子，和一些未反应的自由基随着烟气一起进入脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫反应器，进一步发生等离子体化学反应。最终生成硫酸(H2SO4)、亚硫酸铵[(NH4)2SO3]和硫酸铵[(NH4)2SO1]等产物。
本发明结果是水蒸气通过电晕放电活化后，其效果明显得到提高，使SO2脱除率在原有等离子体脱除率基础上提高10％，可使最终总的脱硫率达到85％以上。
本发明电晕放电水蒸气活化方法，提高了自由基产量，提高等离子体脱除SO2等气体污染物的效率，减少尾气中气体污染物的排放，净化大气环境。具有成本低，能耗低，技术上易实现，操作简单等优点。为解决酸雨污染问题提供技术上的帮助。
权利要求
1.一种电晕放电水蒸气活化方法，主要由放电电极(2)、低压电极(7)和高压电源构成，其特征在于水蒸气(H2O)直接从电晕放电的放电电极(2)喷出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于放电电极(2)形状是金属管制成针状包括芒刺状或线状。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于高压电源(3)用直流、直流叠加交流、高频或高频脉冲高压电源。
全文摘要
本发明的电晕放电水蒸气活化方法属于利用非热等离子体技术脱除烟气中二氧化硫(SO
文档编号B01D53/32GK1276258SQ9910825
公开日2000年12月13日 申请日期1999年6月4日 优先权日1999年6月4日
发明者吴彦, 李 杰, 王宁会, 张彦彬, 朱益民, 李国锋 申请人:大连理工大学