一种半干法脉冲等离子体烟气净化系统的制作方法

文档序号:9513691阅读:583来源:国知局
一种半干法脉冲等离子体烟气净化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气净化设备领域,特别是涉及一种半干法脉冲等离子体烟气净化系统。
【背景技术】
[0002]近年来,我国环保政策变得越来越严厉,比如,《火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)》中规定了重点地区的火力发电厂的烟气污染物排放浓度限值为:S02_50mg/m3、N0x-100mg/m3、粉尘_20mg/m3。而国家发改委、环保部、国家能源局于2014年联合印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014— 2020年)》,将部分地区的火力发电厂的烟气污染物排放浓度限值进一部降低为:S02-35mg/m3、N0x-50mg/m3、粉尘-10mg/m3。
[0003]另外,部分省份则出台了比国家标准更严格的地方标准,比如山西省人民政府办公厅《关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见》,把山西省的火力发电厂的烟气污染物排放浓度限值进一部降低为:S02-35mg/m3、N0x-50mg/m3、粉尘-5mg/m3。在未来,国家将会陆续出台对工业烟气中的汞和PM2.5的控制要求。
[0004]等离子体烟气多种染污物一体化去除装置,是利用气体放电产生的等离子体来使污染物成分产生化学反应,生成无害物质的装置。气体放电在电极间产生等离子体,把中性的分子激发成了自由基,以H20分子为例,可被激发成H+和0H _自由基。这些自由基将S02变成S03,N0X变成HN0 3,单质Hg变成HgO。
[0005]S0#P ΗΝ0 3可以进一步与加入反应器壳体中的NH3气体转化成硫酸铵和硝酸铵,硫酸铵、硝酸铵和HgO都是固态物质,能在气体放电产生的静电场中被收集下来。
[0006]现有技术中,等离子体烟气多种染污物一体化净化技术,即为利用放电产生的等离子体对SO# NO x的氧化作用,同时结合加入反应器壳体中的NH 3气体,把烟气中的S0 2和NOAMt成硫酸铵和硝酸铵复合肥。
[0007]上述技术的化学反应发生在气相中,为干式反应,装置的能耗较高,电耗约为电厂发电量的2%。
[0008]现有技术中的等离子体烟气多种染污物一体化净化技术还包括湿法技术,向烟气中喷水,提高烟气中H20的含量,可以提高烟气的净化效果,同时节省用电量,降低能耗。比如,中国专利2015203080046《一种等离子体烟气脱硫脱硝除尘脱汞一体化装置》提出了一种采用向所有电极喷水的湿式等离子体反应器来同时脱除烟气中的多种污染物。
[0009]然而,采用湿法装置处理后的烟气中,带有大量的水分,可能对后续烟道和烟囱带来额外的腐蚀问题。
[0010]因此,如何克服传统干法反应技术效率低、能耗高问题的同时,避免湿法反应技术对后续烟道等设施的腐蚀风险,是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

【发明内容】

[0011]本发明的目的是提供一种半干法脉冲等离子体烟气净化系统,该烟气净化系统为半干法反应技术,可以在同一套装置内同时去除烟气中粉尘、S02、N0X、汞和PM2.5等污染物,净化效率高,能耗低,对烟道等设施的腐蚀小。
[0012]为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
[0013]—种半干法脉冲等离子体烟气净化系统,包括供烟气流通的反应器壳体,以及用于形成所述反应器壳体内部脉冲等离子体电场的高压脉冲电源,其特征在于,还包括:
[0014]用于为烟气增加水分含量的雾化水供水系统,所述雾化水供水系统设置在所述反应器壳体的烟气入口处;
[0015]用于检测所述反应器壳体内烟气湿度的湿度传感器;
[0016]用于根据所述湿度传感器的检测结果控制所述雾化水供水系统的喷水量以保持烟气相对湿度为85% -95%的控制系统。
[0017]优选的,所述雾化水喷水系统包括分别朝向所述反应器壳体的烟气入口和烟气出口的两排雾化水喷嘴,所述雾化水喷嘴设置在所述反应器壳体靠近烟气入口的一端。
[0018]优选的,所述反应器壳体内间隔安装有接地极板排和放电极板排,所述接地极板排和所述放电极板排均沿平行于烟气流动方向布置,所述放电极板排与所述高压脉冲电源连接。
[0019]优选的,所述接地极板排与所述放电极板排之间的异极距为90mm-l 10mm。
[0020]优选的,还包括用于冲洗电场、能够喷出450 μπι-550 μπι直径水滴的冲洗水供水系统,所述控制系统还用于控制所述冲洗水供水系统的喷水量。
[0021]优选的,冲洗水供水系统包括设置在所述反应器壳体顶部、能够分别朝上和朝下喷水的两排冲洗水喷嘴。
[0022]优选的,所述高压脉冲电源为直流基压的电压小于所述电场在烟气条件下起晕电压的50%、脉冲脉宽小于1 μ s、脉冲电压峰值不小于90kv_110kv的脉冲加直流基压叠加电源。
[0023]优选的,所述雾化水供水系统为用于喷出平均直径小于50 μ m雾滴的雾化水供水系统。
[0024]优选的,还包括用于检测所述反应器壳体烟气出口处的烟气污染物浓度的污染物浓度传感器,所述控制系统还用于根据所述污染物浓度传感器的检测结果控制所述高压脉冲电源的供电频率。
[0025]优选的,还包括设置在所述反应器壳体的烟气出口收缩段、用于脱除氮氧化物的紫外光源,所述控制系统还用于控制所述紫外光源的开启和关闭。
[0026]本发明所提供的烟气净化系统,包括供烟气流通的反应器壳体,以及用于形成所述反应器壳体内部脉冲等离子体电场的高压脉冲电源,还包括用于为烟气增加水分含量的雾化水供水系统,所述雾化水供水系统设置在所述反应器壳体的烟气入口处;用于检测所述反应器壳体内烟气湿度的湿度传感器;用于根据所述湿度传感器的检测结果控制所述雾化水供水系统的喷水量以保持烟气相对湿度为85% -95%的控制系统。该烟气净化系统利用所述控制系统,控制所述雾化水供水系统的喷水量,将烟气的相对湿度控制在85% -95%之间,相比传统的干式反应,提高了对多种污染物的脱除效率,同时又避免了湿法反应技术对后续烟道等设施的腐蚀风险,有更好的经济性,适用于大规模的烟气处理工程。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本发明所提供的烟气净化系统一种【具体实施方式】的结构示意图;
[0029]其中:1-烟气进口扩散段、2-进口气流均布板、3-接地极板排、4-放电极线、5-污水收集、6-烟气出口收缩段、7-出口气流均布板、8-出口烟道连接段、9-紫外光源、10-湿度传感、11-污染物浓度传感、12-现场计算机、13-高压脉冲电、14-冲洗水供水系、15-雾化水供水系统。
【具体实施方式】
[0030]本发明的核心是提供一种半干法脉冲等离子体烟气净化系统,该烟气净化系统的净化效率高,能耗低,对烟道等设施的腐蚀小。
[0031]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0032]请参考图1,图1为本发明所提供的烟气净化系统一种【具体实施方式】的结构示意图。
[0033]在该实施方式中,烟气净化系统包括供烟气流通的反应器壳体,以及用于形成反应器壳体内部脉冲等离子体电场的高压脉冲电源13。
[0034]如图1所示,反应器壳体的左侧为烟气入口,右侧为烟气出口,靠近烟气入口处设有锥形烟气进口扩散段1,靠近烟气出口处设有锥形烟气出口收缩段6以及用于连接反应器壳体与烟道的出口烟道连接段8,反应器壳体的底部设有污水收集斗5,污水收集斗5的底端设有排水口,脉冲等离子体电场布置在反应器壳体内,反应器壳体的作用是形成烟气流动的通道和支撑电极。
[0035]脉冲等离子体电场的个数可以为多个,沿烟气气流方向串联布置,每个电场由高压脉冲电源13供电,高压脉冲电源13设置在反应器壳体外部,每个电场均由悬挂在反应器壳体上、间隔安装的接地极板排3和放电极板排4组成,接地极板排3和放电极板排4均沿平行于烟气流动方向布置,放电极板排4与高压脉冲电源13连接。
[0036]为了该烟气净化系统的脉冲放电过程能稳定运行,需要使放电极板排4保持在接地极板排3之间的中心位置。然而,由于设备的制造和安装偏差会造成放电极板排4偏离接地极板排3之间的中心位置,而越是大型的装置,误差会越大。大型设备需要更大的异极距(即放电极板排4距离接地极板排3的距离),才能保证较小的位置相对偏差,才能保证装置的稳定运行,但是,另一方面,越大的异极距,又需要越高电压等级的电源来供电,增加电源设备的成本。
[0037]具体的,接地极板排3与放电极板排4之间的异极距为90mm-l 10mm,综合考虑电场运行稳定性和成本因素,异极距优选为100mm。
[0038]另外,反应器壳体的烟气进口扩散段1的后端还设有进口气流均布板2,烟气出口收缩段6的前端设有出口气流均布板7,同时,为了保证反应器壳体的密封性,还包括侧墙和顶盖。
[0039]该烟气净化系统还包括用于为烟气增加水分含量的雾化水供水系统15,以及用于检测反应器壳体内烟气湿度的湿度传感器10。其中,雾化水供水系统15设置在反应器壳体的烟气入口处,湿度传感器10设置在反应器壳体的出口烟道连接段8。
[0040]另外,该烟气净化系统还包括用于根据湿度传感器10的检测结果控制雾化水供水系统15的喷水量以保持烟气相对湿度为85% -95%的控制系统。优选的,保持烟气相对湿度为90%效果最佳。
[0041]该烟气净化系统,为半干法脉冲等离子体烟气一体化去除系统,采用气体在高压脉冲供电条件下,产生的低温等离子体来净化工业烟气,可以同时去除烟气中粉尘、S02、N0X、萊、V0C和PM2.5等污染物,利用控制系统控制雾化水供水系统15的喷水量,将烟气的相对湿度控制在85%-95%之间,相比传统的干式反应,提高了对多种污染物的脱除效率,同时又避免了湿法反应技术对后续烟道等设施的腐蚀风险,有更好的经济性,适用于大规模的烟气处理工程。
[0042]具体的,雾化水供水系统15包括分别朝向反应器壳体的烟气入口和烟气出口的两排雾化水喷嘴,雾化水喷嘴设置在反应器壳体靠近烟气入口的一端。雾化水喷嘴为压缩空气+水的两相流喷嘴,雾化水由雾化水
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