一种脉冲等离子体脱硫脱硝的系统的制作方法

本实用新型属于烟气处理技术领域，涉及脉冲电晕脱硫脱硝技术，具体涉及一种脉冲等离子体脱硫脱硝的系统。

背景技术：

烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括水蒸汽、SO₂、N₂、O₂、CO、CO₂碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。我国是燃煤大国，一次能源组成中燃煤占75％，煤在燃烧过程产生大量烟气，其中，烟气中的SO₂、NO_x及由它们形成的酸雨、硫酸盐气溶胶、光化学烟雾等会严重威胁人体健康，危害植物生长，腐蚀金属，破坏生态环境。

烟气脱硫脱硝技术是应用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工业的一项锅炉烟气净化技术。氮氧化物、硫氧化物是空气污染的主要来源之一。故应用此项技术对环境空气净化益处颇多。目前已知的烟气脱硫脱硝技术有PAFP、ACFP、软锰矿法、电子束氨法、脉冲电晕法、石膏湿法、催化氧化法、微生物降解法等技术。

脉冲电晕法利用高压脉冲电源放电获得活化电子，来打断烟气气体分子的化学键而生成自由基等活性物质，这些活性粒子与氧气和水分子碰撞，生成大量·OH、·HO₂及·O等自由基，这些自由基使二氧化硫和氮氧化物氧化成高价态，最后与氨分子混合生产硫酸铵和硝酸铵，从而脱除SO₂和NO_x。

一般脉冲电晕放电烟气净化装置由烟气增湿降温塔、气氨投加装置、脉冲高压电源、脉冲放电等离子体反应器等设备组成，氨气在脉冲电晕放电作用下与烟气中的二氧化硫和氮氧化物形成硫酸铵和硝酸铵容易在脉冲放电等离子体反应器的极板中沉积，影响放电效果，从而影响脱硫脱硝的效果。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的之一是提供一种脉冲等离子体脱硫脱硝的系统，不仅能够防止硫酸铵和硝酸铵容易在脉冲放电等离子体反应器的极板中沉积，而且增加了氨在脉冲放电等离子体反应器的路径，提高了氨的使用效率，降低了烟气处理的成本。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种脉冲等离子体脱硫脱硝的系统，按烟气流向依次包括除尘器、脱硫塔、第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器；

所述第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内均设有若干竖直平行的金属板，每两个金属板之间均设有若干与金属板平行的金属棒，每根金属棒上均设有若干放电针，每根放电针均与金属板垂直，第一脉冲放电等离子体反应器中金属棒和金属板均与高频直流电源连接，第二脉冲放电等离子体反应器中金属棒和金属板均与高压脉冲电源连接；

所述第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内的底部均设有若干水管，每根水管上均设有若干竖直向上的喷头，每个喷头对准两个相邻的金属板之间的空隙；

包括氨气源、水箱和水泵，氨气源中的氨气分别输送至第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内，水泵将水箱中的水输送至第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内的水管。

首先，本实用新型采用除尘器和脱硫塔对烟气进行预处理，除去烟气中大部分的烟尘，并去除烟气中的大部分硫氧化物，同时对烟气进行增湿，从而提高脉冲电晕的脱硫脱硝效率。其次，本实用新型设置两个串联的脉冲放电等离子体反应器，并且限定每个脉冲放电等离子体反应器的连接电源的顺序及类型，能够实现脱除烟气中的大部分硫氧化物及氮氧化物，从而实现烟气的超低排放。第三，本实用新型在第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器设有若干竖直向上的喷嘴，并且提供水泵能够将水输送至喷嘴，使部分水形成自由基，将二氧化硫和氮氧化物氧化成高价态，并通过氨分子形成盐，部分水沿金属板向下形成水幕，对金属板进行冲洗，去除金属板上的沉积物，从而增强了电晕效果，从而提高了脱硫脱硝效果。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型提高了氮氧化物和硫氧化物的去除效率，实现烟气的超低排放。

2.本实用新型能够防止硫酸铵和硝酸铵容易在脉冲放电等离子体反应器的极板中沉积，不能提供了脱硫脱硝的效率，而且能够提高设备的使用寿命，降低能耗。

3.本实用新型提高了氨的化学反应效率，提高了氨的转化率，从而降低了氨的使用量，降低烟气处理成本。

4.采用本实用新型的脱硫率大与99.5％，脱硝率大于80％，脱出烟尘的效率大于90％。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为脉冲等离子体脱硫脱硝的系统的结构示意图；

图2为第一脉冲放电等离子体反应器的结构示意图；

图3为图2A-A向截面图；

图4为喷头截面图；

其中，1.除尘器，2.脱硫塔，3.第一脉冲放电等离子体反应器，4.第二脉冲放电等离子体反应器，5.除雾器，6.烟囱，7.金属板，8.金属棒，9.放电针，10.高频直流电源，11.水管，12.喷头，13.水箱，14.水泵，15.集液槽，16.排水箱，17.水处理设备，18.高压脉冲电源，19.风机，20.气管，21.螺旋水道，22.氨气源。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在极板易产生沉积、氨气利用效率较低的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种脉冲等离子体脱硫脱硝的系统。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种脉冲等离子体脱硫脱硝的系统，按烟气流向依次包括除尘器、脱硫塔、第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器；

所述第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内均设有若干竖直平行的金属板，每两个金属板之间均设有若干与金属板平行的金属棒，每根金属棒上均设有若干放电针，每根放电针均与金属板垂直，第一脉冲放电等离子体反应器种的若干金属棒连接高频直流电源，第二脉冲放电等离子体反应器种的若干金属棒连接高压脉冲电源；

所述第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内的底部均设有若干水管，每根水管上均设有若干竖直向上的喷头，每个喷头对准两个相邻的金属板之间的空隙；

包括氨气源、水箱和水泵，氨气源中的氨气分别输送至第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内，水泵将水箱中的水输送至第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内的水管。

首先，本实用新型采用除尘器和脱硫塔对烟气进行预处理，除去烟气中大部分的烟尘，并去除烟气中的大部分硫氧化物，同时对烟气进行增湿，从而提高脉冲电晕的脱硫脱硝效率。其次，本实用新型设置两个串联的脉冲放电等离子体反应器，并且限定每个脉冲放电等离子体反应器的连接电源的顺序及类型，能够实现脱除烟气中的大部分硫氧化物及氮氧化物，从而实现烟气的超低排放。第三，本实用新型在第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器设有若干竖直向上的喷嘴，并且提供水泵能够将水输送至喷嘴，使部分水形成自由基，将二氧化硫和氮氧化物氧化成高价态，并通过氨分子形成盐，部分水沿金属板向下形成水幕，对金属板进行冲洗，去除金属板上的沉积物，从而增强了电晕效果，从而提高了脱硫脱硝效果。

优选的，所述喷头为圆锥状，锥顶连接水管，喷头内部设有若干沿圆锥面旋转的螺旋水道，锥底边缘处为倒角状，所述螺旋水道的出口设置在倒角面上。该喷头能使喷出的水成发散状，并喷射至金属板上，从而使水能够沿金属板先向上流动，再向下流动，提高冲洗金属板沉积物的效率。

优选的，每两个金属棒之间设有气管，所述气管上设有若干通孔，所述氨气源中的氨气通过气管中的通孔扩散到脉冲放电等离子体反应器内。提高氨气的反应效率，降低氨气的使用量。

优选的，所述金属板接地。

优选的，相邻放电针间距8～10mm，所述放电针长度为15～20mm。能够促进均匀放电，防止产生火花。

优选的，所述第一脉冲放电等离子体反应器和第二脉冲放电等离子体反应器内的水管下方均设有集液槽。

进一步优选的，包括排水箱，所述集液槽中的液体排出至排水箱。

更进一步优选的，包括水处理设备，所述水处理设备将排水箱内的液体进行处理，处理后的水输送至水箱。

优选的，所述脱硫塔为喷淋脱硫塔。

进一步优选的，所述水泵将水箱中的水与氨气源中的氨气混合后输送至所述喷淋脱硫塔的喷淋层。

进一步优选的，所述喷淋脱硫塔排出的水输送至排水箱。

优选的，包括风机，所述风机安装在除尘器和脱硫塔之间的烟气管道上，所述风机将除尘器中的烟气抽出后输送至脱硫塔。为烟气的流动增加动力。

优选的，包括除雾器和烟囱，第二脉冲放电等离子体反应器排出的烟气依次进入除雾器和烟囱。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

实施例

如图1所示，一种脉冲等离子体脱硫脱硝的系统，按烟气流向依次包括除尘器1、脱硫塔2、第一脉冲放电等离子体反应器3、第二脉冲放电等离子体反应器4、除雾器5和烟囱6。

所述第一脉冲放电等离子体反应器3，如图2～3所示，内设有若干竖直平行的金属板7。每两个金属板7之间均设有若干与金属板平行的金属棒8。每根金属棒8上均设有若干放电针9，每根放电针9均与金属板7垂直，相邻放电针9间距9mm，所述放电针9长度为18mm。第一脉冲放电等离子体反应器3中的金属棒和金属板均与高频直流电源10连接，所述金属板接地，每两个金属棒之间设有气管20，所述气管20上设有若干通孔，所述氨气源中的氨气通过气管20中的通孔扩散到脉冲放电等离子体反应器内。

所述第一脉冲放电等离子体反应器3内的底部设有若干水管11。每根水管11上均设有若干竖直向上的喷头12，每个喷头12对准两个相邻的金属板7之间的空隙。

该系统中还设有水箱13、水泵14和氨气源22，水泵14将水箱13中的水输送至第一脉冲放电等离子体反应器3内的水管。

所述第一脉冲放电等离子体反应器3内的水管下方设有集液槽15。该系统中设有排水箱16、水处理设备17，所述集液槽15中的液体排出至排水箱16，所述水处理设备17将排水箱16内的液体进行处理，处理后的水输送至水箱13。

所述第二脉冲放电等离子体反应器4的结构和各器件的连接均与第一脉冲放电等离子体反应器3相同，不同在于，第二脉冲放电等离子体反应器4中的若干金属棒连接高压脉冲电源18。

所述脱硫塔2为喷淋脱硫塔，所述水泵14将水箱13中的水与氨气源22中的氨气混合后输送至所述喷淋脱硫塔的喷淋层。

所述喷淋脱硫塔排出的水输送至排水箱16。

该系统中还设有风机19，所述风机19安装在除尘器1和脱硫塔2之间的烟气管道上，所述风机19将除尘器1中的烟气抽出后输送至脱硫塔2。能够增加烟气的流动动力。

喷头12，如图4所示，为圆锥状，锥顶连接水管，喷头内部设有若干沿圆锥面旋转的螺旋水道21，锥底边缘处为倒角状，所述螺旋水道21的出口设置在倒角面上。该喷头能使喷出的水成发散状，并喷射至金属板上，从而使水能够沿金属板先向上流动，再向下流动，提高冲洗金属板沉积物的效率。

采用该系统的脱硫率大与99.5％，脱硝率大于80％，脱出烟尘的效率大于90％。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。