一种用于煤场化工尾气处理方法及设备与流程

本发明涉及尾气处理技术领域，具体为一种用于煤场化工尾气处理方法及设备。

背景技术：

我国的能源资源主要以煤炭和石油、天然气为主,其中煤炭资源相对较丰富，也是许多重要化工品的主要原料，随着社会经济持续、高速发展,近年来中国能源、化工品的需求也出现较高的增长速度，煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。主要产品为甲醇、二甲醚、烯烃、煤制油等。发展煤化工产业，提高煤炭资源的综合利用水平是今后我国煤炭资源开发利用的方向。

但是,煤加工生产过程中产生的“三废”远比其他能源高得多。因此，解决煤化工产业发展中的环境污染问题,走清洁生产道路,是关系到我国煤化工产业可持续发展的重大课题。

本发明提供了一种用于煤场化工尾气处理方法及设备，具备高效降解煤场化工尾气、进一步降解煤场化工尾气与进一步净化煤场化工尾气的技术优点。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于煤场化工尾气处理方法及设备，具备高效降解煤场化工尾气、进一步降解煤场化工尾气与进一步净化煤场化工尾气等优点，解决了煤场化工尾气降解效率低下的问题。

(二)技术方案

为实现上述高效降解煤场化工尾气、进一步降解煤场化工尾气与进一步净化煤场化工尾气的目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于煤场化工尾气处理设备，包括尾气降解腔，所述尾气降解腔的进口端与煤场化工尾气排气管的出口端相互连通，轴向中心的内侧壁上具有朝向左侧方延伸且位于第一容纳腔腔体内的第一延伸腔、朝向右侧方延伸且位于第二容纳腔腔体内的第二延伸腔且出口端具有开口的尾气降解腔轴向中心正下方的内侧壁上安装有通过左端中心和右端中心的轴向剖面呈连续折线型形状设置且顶底两端面上均布有第四通气孔的气尘分离板，气尘分离板的外侧壁与尾气降解腔轴向中心正下方的内侧壁固定连接；

第一延伸腔内安装有由一体成型且相互垂直连接的其进口端位于第一容纳腔腔体内底端面中心的第一竖直腔和其进口端位于第一容纳腔腔体内、出口端位于第一延伸腔腔体内的第一水平腔组成的等离子体发生器ⅰ，第一水平腔的等离子体出口端的第一喷嘴延伸至尾气降解腔的腔体内且第一竖直腔的气体进口端的第一通孔的内侧壁和进口端位于第一容纳腔腔体外的第一导气管出口端正下方的外侧壁固定连接的等离子体发生器ⅰ的第一电极的右端设置在第一喷嘴进口端的左侧方、其左端贯穿等离子体发生器ⅰ并延伸至其腔体外且通过导线与位于第一容纳腔腔体内底端面中心的左侧方的第一高压转换器的高压绕阻的输出端相互连通，第一高压转换器的次级线圈的电源输入端通过导线与位于第一容纳腔腔体外的第一电源插头的输出端相互连通；

第二延伸腔内安装有由一体成型且相互垂直连接的其进口端位于第二容纳腔腔体内底端面中心的第二竖直腔和其进口端位于第二容纳腔腔体内、出口端位于第二延伸腔腔体内的第二水平腔组成的等离子体发生器ⅱ，第二水平腔的等离子体出口端的第二喷嘴延伸至尾气降解腔的腔体内且第二竖直腔的气体进口端的第二通孔的内侧壁和进口端位于第二容纳腔腔体外的第二导气管出口端正下方的外侧壁固定连接的等离子体发生器ⅱ的第二电极的左端设置在第二喷嘴进口端的右侧方、其右端贯穿等离子体发生器ⅱ并延伸至其腔体外且通过导线与位于第二容纳腔腔体内底端面中心的右侧方的第二高压转换器的高压绕阻的输出端相互连通，第二高压转换器的次级线圈的电源输入端通过导线与位于第二容纳腔腔体外的第二电源插头的输出端相互连通；

尾气降解腔轴向中心的正上方的内侧壁上安装有位于相互对称设置的第一喷嘴和第二喷嘴的正上方且通过左端中心和右端中心的轴向剖面呈连续平滑折线型形状设置且顶底两端面上均布有第三通气孔的等离子体降解板，等离子体降解板的外侧壁与尾气降解腔轴向中心正上方的内侧壁固定连接。

优选的，所述尾气降解腔轴向中心与顶端之间的内侧壁上设置有朝向左侧方延伸且位于第一容纳腔腔体内的第三延伸腔、朝向右侧方延伸且位于第二容纳腔腔体内的第四延伸腔；

第三延伸腔内安装有其外玻璃壳和石英放电管之间的腔体内填充有氮气且腔体内填充有汞蒸气和少量氩气的放电管的两端均具有一个放电电极的第一紫外发射管，其螺口灯头和第三延伸腔的左端中心通过螺纹相互连接且右端延伸至尾气降解腔腔体内的第一紫外发射管的电源输入端通过导线与第一高压转换器的次级线圈的输出端相互连通；

第四延伸腔内安装有其外玻璃壳和石英放电管之间的腔体内填充有氮气且腔体内填充有汞蒸气和少量氩气的放电管的两端均具有一个放电电极的第二紫外发射管，其螺口灯头和第四延伸腔的右端中心通过螺纹相互连接且左端延伸至尾气降解腔腔体内的第二紫外发射管的电源输入端通过导线与第二高压转换器的次级线圈的输出端相互连通；

呈相互对称设置的第一紫外发射管和第二紫外发射管的正上方和正下方分别安装有轴向剖面呈扇形形状设置、通过轴向中心的径向剖面呈圆环形形状设置且相互对称的第一光降解板和第二光降解板，顶面具有球形凸面、底端具有球形凹面且底端的球形凹面上涂覆有第一光触媒涂层的第一光降解板的外侧壁与尾气降解腔轴向中心顶端的正下方的内侧壁固定连接，顶面具有球形凹面、底端具有球形凸面且顶端的球形凹面上涂覆有第二光触媒涂层的第二光降解板的外侧壁与尾气降解腔轴向中心正上方的内侧壁固定连接。

优选的，所述尾气降解腔轴向中心正下方的内侧壁上安装有位于气尘分离板正下方且径向剖面所在的水平面和尾气降解腔的中心轴呈120度夹角设置的煤尘导板，由一体成型且相互连接的位于尾气降解腔内、顶底两端面中心的右侧方具有通孔的第一导板和第二导板组成的煤尘导板的第一导板的外侧壁与尾气降解腔轴向底端正下方的内侧壁固定连接、第二导板的输入端的底端面与开设在尾气降解腔轴向底端正下方的左侧壁上的排尘口腔体内的底端面固定连接、第二导板的顶端面与排尘口腔体内的顶端面之间设置有空隙。

优选的，所述尾气降解腔轴向顶端的内侧壁上安装有呈圆柱体形状设置的吸附板，其轴向中心均布有呈圆柱体形状设置的吸附腔且吸附腔顶端均布有贯穿吸附板顶端的第五通孔一、底端均布有贯穿吸附板底端的第五通孔二、吸附腔的腔体内填充有活性炭吸附棒的吸附板的外侧壁与尾气降解腔轴向顶端的内侧壁固定连接。

本发明还提供了一种用于煤场化工尾气处理方法，包括以下步骤：

第一步，将第一电源插头和第二电源插头分别插接在电源插座上，将等离子体发生器ⅰ和等离子体发生器ⅱ工作气的气源打开，使等离子体工作气分别通过第一导气管和第二导气管传输到等离子体发生器ⅰ和等离子体发生器ⅱ的腔体内；

第二步，煤场化工尾气从尾气降解腔的腔体底端进入到尾气降解腔的腔体内，煤场化工尾气在朝向正上方运动的过程中与气尘分离板底端的折板面发生相互碰撞，此时大颗粒的煤尘在气尘分离板的阻挡作用下，朝向正下方掉落，小颗粒的煤场化工尾气穿过气尘分离板的第四通气孔继续向正上方运动，到达等离子体降解板正下方的等离子体发生器ⅰ和等离子体发生器ⅱ之间的尾气降解腔的腔体内；

第三步，离子体发生器ⅰ的第一电极和等离子体发生器ⅱ的第二电极分别在第一高压转换器和第二高压转换器的2-6kv的输出电压作用下产生辉光放电，辉光放电将从等离子体发生器ⅰ第一喷嘴和等离子体发生器ⅱ的第二喷嘴喷出的工作气电离成为等离子体，等离子体利用其所产生的高能电子、自由基等活性粒子，激活、电离、裂解煤场化工尾气中各组成份的高能量活性基团，使之发生氧化、分解等一系列复杂的化学反应，转换为二氧化碳和水蒸气，二氧化碳和水蒸气穿过等离子体降解板的第三通气孔继续向正上方运动，最终从尾气降解腔的顶端开口排出，完成煤场化工尾气的降解处理。

优选的，所述第三步中煤场化工尾气经过等离子体的降解作用，降解后的气体在向正上方运动的过程中进入到第一光降解板、第二光降解板与尾气降解腔围挡组成的光降解区域内；

第一紫外发射管和第二紫外发射管的放电管两端的放电电极分别在第一高压转换器和第二高压转换器的输出电压作用下发生弧光放电，弧光放电使放电管内的汞蒸气产生波长为253.7nm的紫外光线，该紫外光线辐射到第一光降解板的第一光触媒涂层和第二光降解板的第二光触媒涂层上，第一光触媒涂层和第二光触媒涂层上的光触媒介质吸收了紫外光的能量以后，就开始变得活跃，发生电离作用，转变为高能电子、自由基等活性粒子，活性粒子激活、电离、裂解煤场化工尾气中没有完全降解的高能量活性基团，使之进一步发生氧化、分解等一系列复杂的化学反应，转换为二氧化碳和水蒸气，实现煤场化工尾气的进一步降解处理。

优选的，所述第三步中煤场化工尾气经过等离子体的降解作用，降解后的气体在向正上方运动，从尾气降解腔的顶端开口排出前，吸附板的吸附腔内的活性炭吸附棒对尚未完全降解的煤场化工尾气实施进一步地吸附处理。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于煤场化工尾气处理方法及设备，具备以下有益效果：

1、该尾气处理设备，通过在第一延伸腔内安装有由一体成型且相互垂直连接的第一竖直腔和第一水平腔组成的等离子体发生器ⅰ，第二延伸腔内安装有由一体成型且相互垂直连接的第二竖直腔和第二水平腔组成的等离子体发生器ⅱ，等离子体发生器ⅰ和等离子体发生器ⅱ能够相互配合产生等离子体，实现了高效降解煤场化工尾气的技术效果，解决了煤场化工尾气降解效率低下的技术问题。

2、该尾气处理设备，通过在第三延伸腔内安装有其外玻璃壳和石英放电管之间的腔体内填充有氮气且腔体内填充有汞蒸气和少量氩气的放电管的两端均具有一个放电电极的第一紫外发射管，第四延伸腔内安装有其外玻璃壳和石英放电管之间的腔体内填充有氮气且腔体内填充有汞蒸气和少量氩气的放电管的两端均具有一个放电电极的第二紫外发射管，第一紫外发射管、第二紫外发射管能够辐射紫外光线激活第一光降解板的第一光触媒涂层、第二紫外发射管与第二光降解板的第二光触媒涂层上的光触媒介质，活跃的光触媒介质激活、电离、裂解煤场化工尾气中没有完全降解的高能量活性基团，使之进一步转换为二氧化碳和水蒸气，实现进一步降解煤场化工尾气的技术效果。

3、该尾气处理设备，通过在尾气降解腔轴向顶端的内侧壁上安装有呈圆柱体形状设置的吸附板，其轴向中心均布有呈圆柱体形状设置的吸附腔且吸附腔顶端均布有贯穿吸附板顶端的第五通孔一、底端均布有贯穿吸附板底端的第五通孔二、吸附腔的腔体内填充有活性炭吸附棒的吸附板的外侧壁与尾气降解腔轴向顶端的内侧壁固定连接，吸附板的吸附腔内的活性炭吸附棒能够对尚未完全降解的煤场化工尾气在排出前实施进一步地吸附处理，实现了进一步净化煤场化工尾气的技术效果。

4、该尾气处理方法，通过等离子体发生器ⅰ和等离子体发生器ⅱ相互配合产生等离子体，等离子体的活性粒子能够激活、电离、裂解煤场化工尾气中各组成份的高能量活性基团，使之发生氧化、分解等一系列复杂的化学反应，转换为二氧化碳和水蒸气，实现了高效降解煤场化工尾气的技术效果。

5、该尾气处理方法，通过第一紫外发射管、第二紫外发射管辐射的紫外光线激活第一光降解板的第一光触媒涂层、第二紫外发射管与第二光降解板的第二光触媒涂层上的光触媒介质，紫外光线使光触媒介质变得活跃，发生电离作用，转变为高能电子、自由基等活性粒子，活性粒子激活、电离、裂解煤场化工尾气中没有完全降解的高能量活性基团，使之进一步发生氧化、分解等一系列复杂的化学反应，转换为二氧化碳和水蒸气，实现进一步降解煤场化工尾气的技术效果。

附图说明

图1为本发明一种用于煤场化工尾气处理设备的主视图；

图2为本发明一种用于煤场化工尾气处理设备的俯视图；

图3为本发明一种用于煤场化工尾气处理设备的剖视图；

图4为本发明的第一光降解板的结构示意图；

图5为本发明的第二光降解板的结构示意图；

图6为本发明的等离子体降解板的结构示意图；

图7为本发明的气尘分离板的结构示意图；

图8为本发明的煤尘导板的结构示意图；

图9为本发明的吸附板的剖面图。

图中标示：1-尾气降解腔，101-第一延伸腔，102-第二延伸腔，103-第三延伸腔，104-第四延伸腔；

2-第一容纳腔，3-第二容纳腔；

4-等离子体发生器ⅰ，401-第一电极，402-第一导气管；

5-第一高压转换器，501-第一电源插头；

6-等离子体发生器ⅱ，601-第二电极，602-第二导气管；

7-第二高压转换器，701-第二电源插头；

8-第一紫外发射管，9-第二紫外发射管；

10-第一光降解板，1001-第一通气孔；

11-第一光触媒涂层；

12-第二光降解板，1201-第二通气孔；

13-第二光触媒涂层；

14-等离子体降解板，1401-第三通气孔；

15-气尘分离板，1501-第四通气孔；

16-煤尘导板，1601-通孔；

17-吸附板，1701-活性炭吸附棒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于煤场化工尾气处理设备，参加图1、图3和图7，包括尾气降解腔1，所述尾气降解腔1的进口端与煤场化工尾气排气管的出口端相互连通，轴向中心的内侧壁上具有朝向左侧方延伸且位于第一容纳腔2腔体内的第一延伸腔101、朝向右侧方延伸且位于第二容纳腔3腔体内的第二延伸腔102且出口端具有开口的尾气降解腔1轴向中心正下方的内侧壁上安装有通过左端中心和右端中心的轴向剖面呈连续折线型形状设置且顶底两端面上均布有第四通气孔1501的气尘分离板15，气尘分离板15的外侧壁与尾气降解腔1轴向中心正下方的内侧壁固定连接；

第一延伸腔101内安装有由一体成型且相互垂直连接的其进口端位于第一容纳腔2腔体内底端面中心的第一竖直腔和其进口端位于第一容纳腔2腔体内、出口端位于第一延伸腔101腔体内的第一水平腔组成的等离子体发生器ⅰ4，第一水平腔的等离子体出口端的第一喷嘴延伸至尾气降解腔1的腔体内且第一竖直腔的气体进口端的第一通孔的内侧壁和进口端位于第一容纳腔2腔体外的第一导气管402出口端正下方的外侧壁固定连接的等离子体发生器ⅰ4的第一电极401的右端设置在第一喷嘴进口端的左侧方、其左端贯穿等离子体发生器ⅰ4并延伸至其腔体外且通过导线与位于第一容纳腔2腔体内底端面中心的左侧方的第一高压转换器5的高压绕阻的输出端相互连通，第一高压转换器5的次级线圈的电源输入端通过导线与位于第一容纳腔2腔体外的第一电源插头501的输出端相互连通；

第二延伸腔102内安装有由一体成型且相互垂直连接的其进口端位于第二容纳腔3腔体内底端面中心的第二竖直腔和其进口端位于第二容纳腔3腔体内、出口端位于第二延伸腔102腔体内的第二水平腔组成的等离子体发生器ⅱ6，第二水平腔的等离子体出口端的第二喷嘴延伸至尾气降解腔1的腔体内且第二竖直腔的气体进口端的第二通孔的内侧壁和进口端位于第二容纳腔3腔体外的第二导气管602出口端正下方的外侧壁固定连接的等离子体发生器ⅱ6的第二电极601的左端设置在第二喷嘴进口端的右侧方、其右端贯穿等离子体发生器ⅱ6并延伸至其腔体外且通过导线与位于第二容纳腔3腔体内底端面中心的右侧方的第二高压转换器7的高压绕阻的输出端相互连通，第二高压转换器7的次级线圈的电源输入端通过导线与位于第二容纳腔3腔体外的第二电源插头701的输出端相互连通；

如图6所示，尾气降解腔1轴向中心的正上方的内侧壁上安装有位于相互对称设置的第一喷嘴和第二喷嘴的正上方且通过左端中心和右端中心的轴向剖面呈连续平滑折线型形状设置且顶底两端面上均布有第三通气孔1401的等离子体降解板14，等离子体降解板14的外侧壁与尾气降解腔1轴向中心正上方的内侧壁固定连接。

优选的，所述尾气降解腔1轴向中心与顶端之间的内侧壁上设置有朝向左侧方延伸且位于第一容纳腔2腔体内的第三延伸腔103、朝向右侧方延伸且位于第二容纳腔3腔体内的第四延伸腔104；

第三延伸腔103内安装有其外玻璃壳和石英放电管之间的腔体内填充有氮气且腔体内填充有汞蒸气和少量氩气的放电管的两端均具有一个放电电极的第一紫外发射管8，其螺口灯头和第三延伸腔103的左端中心通过螺纹相互连接且右端延伸至尾气降解腔1腔体内的第一紫外发射管8的电源输入端通过导线与第一高压转换器5的次级线圈的输出端相互连通；

第四延伸腔104内安装有其外玻璃壳和石英放电管之间的腔体内填充有氮气且腔体内填充有汞蒸气和少量氩气的放电管的两端均具有一个放电电极的第二紫外发射管9，其螺口灯头和第四延伸腔104的右端中心通过螺纹相互连接且左端延伸至尾气降解腔1腔体内的第二紫外发射管9的电源输入端通过导线与第二高压转换器7的次级线圈的输出端相互连通；

呈相互对称设置的第一紫外发射管8和第二紫外发射管9的正上方和正下方分别安装有轴向剖面呈扇形形状设置、通过轴向中心的径向剖面呈圆环形形状设置且相互对称的第一光降解板10和第二光降解板12，如图4所示，顶面具有球形凸面、底端具有球形凹面且底端的球形凹面上涂覆有第一光触媒涂层11的第一光降解板10的外侧壁与尾气降解腔1轴向中心顶端的正下方的内侧壁固定连接，如图5所示，顶面具有球形凹面、底端具有球形凸面且顶端的球形凹面上涂覆有第二光触媒涂层13的第二光降解板12的外侧壁与尾气降解腔1轴向中心正上方的内侧壁固定连接。

优选的，所述尾气降解腔1轴向中心正下方的内侧壁上安装有位于气尘分离板15正下方且径向剖面所在的水平面和尾气降解腔1的中心轴呈120度夹角设置的煤尘导板16，如图8所示，由一体成型且相互连接的位于尾气降解腔1内、顶底两端面中心的右侧方具有通孔1601的第一导板和第二导板组成的煤尘导板16的第一导板的外侧壁与尾气降解腔1轴向底端正下方的内侧壁固定连接、第二导板的输入端的底端面与开设在尾气降解腔1轴向底端正下方的左侧壁上的排尘口腔体内的底端面固定连接、第二导板的顶端面与排尘口腔体内的顶端面之间设置有空隙。

优选的，所述尾气降解腔1轴向顶端的内侧壁上安装有呈圆柱体形状设置的吸附板17，如图2和图9所示，其轴向中心均布有呈圆柱体形状设置的吸附腔且吸附腔顶端均布有贯穿吸附板17顶端的第五通孔一、底端均布有贯穿吸附板17底端的第五通孔二、吸附腔的腔体内填充有活性炭吸附棒1701的吸附板17的外侧壁与尾气降解腔1轴向顶端的内侧壁固定连接。

一种用于煤场化工尾气处理方法，包括以下步骤：

第一步，将第一电源插头501和第二电源插头701分别插接在电源插座上，将等离子体发生器ⅰ4和等离子体发生器ⅱ6工作气的气源打开，使等离子体工作气分别通过第一导气管402和第二导气管602传输到等离子体发生器ⅰ4和等离子体发生器ⅱ6的腔体内；

第二步，煤场化工尾气从尾气降解腔1的腔体底端进入到尾气降解腔1的腔体内，煤场化工尾气在朝向正上方运动的过程中与气尘分离板15底端的折板面发生相互碰撞，此时大颗粒的煤尘在气尘分离板15的阻挡作用下，朝向正下方掉落，小颗粒的煤场化工尾气穿过气尘分离板15的第四通气孔1501继续向正上方运动，到达等离子体降解板14正下方的等离子体发生器ⅰ4和等离子体发生器ⅱ6之间的尾气降解腔1的腔体内；

第三步，离子体发生器ⅰ4的第一电极401和等离子体发生器ⅱ6的第二电极601分别在第一高压转换器5和第二高压转换器7的2-6kv的输出电压作用下产生辉光放电，辉光放电将从等离子体发生器ⅰ4第一喷嘴和等离子体发生器ⅱ6的第二喷嘴喷出的工作气电离成为等离子体，等离子体利用其所产生的高能电子、自由基等活性粒子，激活、电离、裂解煤场化工尾气中各组成份的高能量活性基团，使之发生氧化、分解等一系列复杂的化学反应，转换为二氧化碳和水蒸气，二氧化碳和水蒸气穿过等离子体降解板14的第三通气孔1401继续向正上方运动，最终从尾气降解腔1的顶端开口排出，完成煤场化工尾气的降解处理。

优选的，所述第三步中煤场化工尾气经过等离子体的降解作用，降解后的气体在向正上方运动的过程中进入到第一光降解板10、第二光降解板12与尾气降解腔1围挡组成的光降解区域内；

第一紫外发射管8和第二紫外发射管9的放电管两端的放电电极分别在第一高压转换器5和第二高压转换器7的输出电压作用下发生弧光放电，弧光放电使放电管内的汞蒸气产生波长为253.7nm的紫外光线，该紫外光线辐射到第一光降解板10的第一光触媒涂层11和第二光降解板12的第二光触媒涂层13上，第一光触媒涂层11和第二光触媒涂层13上的光触媒介质吸收了紫外光的能量以后，就开始变得活跃，发生电离作用，转变为高能电子、自由基等活性粒子，活性粒子激活、电离、裂解煤场化工尾气中没有完全降解的高能量活性基团，使之进一步发生氧化、分解等一系列复杂的化学反应，转换为二氧化碳和水蒸气，实现煤场化工尾气的进一步降解处理。

优选的，所述第三步中煤场化工尾气经过等离子体的降解作用，降解后的气体在向正上方运动，从尾气降解腔1的顶端开口排出前，吸附板17的吸附腔内的活性炭吸附棒1701对尚未完全降解的煤场化工尾气实施进一步地吸附处理。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。