一种垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置的制作方法

本实用新型涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置。

背景技术：

随着我国社会经济的发展，产生了许多工业垃圾。这些垃圾经焚烧处理后产生的烟气中含有细微颗粒物(粉尘)、hf、hcl、nox、so2、二恶英、呋喃、重金属等以及少量的co，若将烟气直接排放，则会产生严重的空气污染。

现有市场中大多采用sncr脱硝技术，采用氨水或尿素作为还原剂以将烟气中的氮氧化物脱除减排。由于sncr技术无法保证在垃圾焚烧炉刚启炉、焚烧工况不稳定及低负荷运行时nox指标的稳定达标，且常因过量喷加还原剂，导致空气预热器和除尘器等因硫酸氢铵(abs)造成的堵塞与腐蚀、氨及铵盐细颗粒物产生二次气溶胶污染等。

技术实现要素：

为了解决相关技术中烟气中的氮氧化物含量无法达到排放标准的技术问题，本实用新型实施例提供了一种垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置，其目的在于降低烟气中的氮氧化物含量，以便于排放，防止对除尘器造成堵塞或腐蚀。

本实用新型提供了一种垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置，包括废气发生器、脱硫塔和烟囱，还包括激冷塔、混合均布器、等离子反应器、活性炭喷射器、除尘器、引风机和回烟风道，废气发生器、激冷塔、混合均布器、脱硫塔、除尘器、引风机和烟囱通过第一输送管道依次相连，活性炭喷射器设置于脱硫塔和除尘器之间的第一输送管道上，回烟风道的一端设置于引风机和烟囱之间的第一输送管道上，回烟风道的另一端与混合均布器相连，等离子反应器设置于回烟风道上。

通过对激冷塔将废气发生器内生成的烟气降温以防止对后续脱硫塔的性能产生不利影响或除尘器滤料造成高温损坏；通过对回烟风道的设置，便于向等离子反应器内供应气体，便于等离子反应器内产生大量活性自由基，并将其输入至混合均布器内，以与激冷塔内输出的烟气混合，从而将烟气内的低价态的氮氧化物、二恶英、呋喃类、co、气态零价汞等污染物氧化，再依次通过脱硫塔、活性炭喷射器以及除尘器处理。

通过脱硫塔对烟气进一步降温冷却，并吸收烟气中的酸性成分，如so2、hcl、hf及被自由基氧化成高价态的氮氧化物等，再通过活性炭喷射器对烟气喷加活性炭，从而吸附烟气中的二恶英、呋喃类、重金属等，最后通过除尘器进一步脱除烟气中的酸性成分以将其彻底清除；以此降低烟气中氮氧化物的含量，使其达到排放标准，同时还将烟气中的酸性成分以及二恶英、呋喃类、重金属等去除，避免直接排放对环境造成危害。

通过对引风机的设置，以便于加快经除尘器处理后的净烟气的扩散速度，便于扩散。

可选的，回烟风道包括第二输送管道、回风烟道风门、自吸风烟道风门和辅助风机，第二输送管道的一端与引风机和烟囱之间的第一输送管道相连，第二输送管道的另一端与混合均布器相连，回风烟道风门、等离子反应器、辅助风机和自吸风烟道风门均设置于第二输送管道上。

通过对第二输送管道、回风烟道风门和自吸风烟道风门的设置，以防止经除尘器处理后的净烟气与外部自吸风烟气同时输入第二输送管道内，从而破坏脱硫塔内的流场稳定；通过对辅助风机的设置，便于在废气发生器低负荷运行时，便于将净烟气输入至第二输送管道内；通过对等离子反应器的设置，便于第二输送管道将净烟气或自吸风烟气输入至等离子反应器内。

可选的，回风烟道风门包括回风烟道入口风门和回风烟道出口风门，回风烟道入口风门设置于第二输送管道邻近引风机出口的一端，回风烟道出口风门设置于第二输送管道临近混合均布器的一端，等离子反应器和辅助风机依次设置于回风烟道入口风门和回风烟道出口风门之间，自吸风烟道风门位于回风烟道入口风门和辅助风机之间，且与第二输送管道相连。

通过对第二输送管道、回风烟道风门和自吸风烟道风门的设置，以便于在不需要将经除尘器处理后的净烟气输送至第二输送管道内时，关闭回风烟道风门，防止净烟气进入第二输送管道内以破坏脱硫塔内的流场稳定，在需要将经除尘器处理后的净烟气输送至第二输送管道内时，关闭自吸风烟道风门，避免自吸风烟道风门内有自吸风烟气进入，导致净烟气无法顺利输入第二输送管道内，从而破坏脱硫塔内的流场；通过对辅助风机的设置，便于在废气发生器低负荷运行时，便于将净烟气输入至第二输送管道内；通过对等离子反应器的设置，便于第二输送管道将净烟气或自吸风烟气输入至等离子反应器内。

可选的，自吸风烟道风门与第二输送管道之间还设有自吸风流量控制器。

通过对自吸风流量控制器的设置，以便于控制自吸风烟道风门处的烟气流速，从而便于净烟气回流到第二输送管道内并流至等离子反应器内。

可选的，等离子反应器包括反应器本体、等离子电源和放电极，反应器本体位于第二输送管道的一端，且邻近激冷塔设置，放电极设置于反应器本体内，等离子电源设置于反应器本体外部且与放电极相连。

等离子电源的正极与放电极相连，负极接地，以使放电极将电能注入至烟气中，使得烟气内的o2、h2o等分子被电离成活性自由基，并将含有活性自由基的回流净烟气或自吸风输送至脱硫塔内。

可选的，混合均布器包括分配器和混合器，激冷塔、分配器、混合器和脱硫塔依次相连，第二输送管道的一端与分配器相连，分配器内设有至少一组喷管，混合器内设有至少一组与烟气输送方向呈第一夹角设置的混合板，所述混合板形状为圆形或椭圆形。

通过对分配器和混合器的设置，以便于先将经等离子反应器后内的富含活性自由基的自吸风或回流净烟气输入分配器，通过分配器将自吸风或回流净烟气分成数股，再通过混合器将数股自吸风或回流净烟气与原烟气充分混合，活性自由基将烟气中的部分成分充分氧化。

可选的，脱硫塔内设有脱硫工艺水喷加器和过滤层，脱硫塔包括第二输入端和第二输出端，脱硫工艺水喷加器相对高于第二输入端且低于第二输出端设置，过滤层相对高于脱硫工艺水喷加器且低于第二输出端设置。

通过在脱硫塔内设置脱硫工艺水喷加器，便于对输入至脱硫塔内的烟气喷水，以营造离子水环境，从而使过滤层内的碱性物质与hcl、hf、so3、so2及经氧化生成的高价态氮氧化物反应生成盐类，从而便于在除尘器中将其从烟气中脱除。

可选的，激冷塔内设有冷却雾化器，激冷塔包括第一输入端和第一输出端，冷却雾化器相对低于第一输入端且高于第一输出端设置。

通过将第一输入端、冷却雾化器和第一输出端从上至下依次排列，以便于使得输入至激冷塔内的烟气经冷却雾化器充分喷淋，以将烟气温度从200℃～250℃降温至170℃。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型提供的一实施例中的一种垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供另一实施例中的一种垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置的结构示意图。

图中：10、废气发生器；11、sncr脱硝反应器；20、激冷塔；21、冷却雾化器；22、第一输入端；23、第一输出端；30、混合均布器；31、分配器；32、混合器；40、回烟风道；41、第二输送管道；42、辅助风机；43、自吸风烟道风门；44、回风烟道风门；45、自吸风流量控制器；50、等离子反应器；51、反应器本体；52、等离子电源；53、放电极；60、脱硫塔；61、脱硫工艺水喷加器；62、过滤层；63、第二输入端；64、第二输出端；70、活性炭喷射器；80、除尘器；81、滤袋；90、烟囱；91、引风机。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

现有市场中的脱硝大多采用sncr脱硝技术，采用氨水或尿素作为还原剂以脱除烟气中的氮氧化物。由于sncr技术无法保证在垃圾焚烧炉刚启炉、焚烧工况不稳定及低负荷运行时nox指标的稳定达标，且常因过量喷加还原剂，导致空气预热器和除尘器等因硫酸氢铵(abs)造成的堵塞与腐蚀、氨及铵盐细颗粒物产生二次气溶胶污染等。

为了解决相关技术中烟气中的氮氧化物含量无法达到排放标准的技术问题，本实用新型实施例提供了一种垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置，其目的在于降低烟气中的氮氧化物含量，以便于排放，防止对除尘器造成堵塞或腐蚀。下面结合图1-图2对该垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置的结构进行举例说明。

该垃圾焚烧烟气等离子协同脱硝装置包括依次通过第一输送管道相连的废气发生器10、激冷塔20、混合均布器30、脱硫塔60、除尘器80、引风机91和烟囱90，还包括活性炭喷射器70、等离子反应器50和回烟风道40，其中：废气发生器10对原烟气进行初步脱硝；激冷塔20对烟气进行降温冷却形成第一烟气；回烟风道40抽取第二烟气输送至等离子反应器50内；等离子反应器50将第二烟气内的水分子及氧气分子电离成活性自由基形成回流烟气；混合均布器30将第一烟气和回流烟气混合以形成混合烟气；脱硫塔60对混合烟气进行降温处理，并吸收混合烟气中的可吸收成分；活性炭喷射器70向经脱硫塔60处理后的混合烟气内喷射活性炭；除尘器80对喷加活性炭后的烟气进行除尘处理以形成净烟气；烟囱90将净烟气排出。

可选的，废弃发生器10包括sncr脱硝反应器11，烟气先经sncr脱硝反应器11进行初步脱硝，再被输入至激冷塔20内进行降温冷却。

为了将废气发生器10输出的原烟气降温，激冷塔20内设有冷却雾化器21，激冷塔20包括第一输入端22和第一输出端23，冷却雾化器21相对低于第一输入端22且高于第一输出端23设置，从而将原烟气经冷却雾化器21充分喷淋，以将其温度从200℃～250℃降温至170℃。

可选的，回烟风道40包括第二输送管道41、回风烟道风门44，第二输送管道41的一端与引风机91与烟囱90之间的第一输送管道相连，第二输送管道41的另一端与混合均布器30相连，等离子反应器50设置于第二输送管道41上。更进一步地说，回风烟道风门44包括第一风门和第二风门，第一风门和第二风门分别设置于第二输送管道41的两端，等离子反应器50设置于第一风门和第二风门之间，且邻近混合均布器30设置。

在具体实现方式中，回烟风道40还包括辅助风机42，辅助风机42设置于第二输送管道41邻近烟囱90的一端，且位于临近于烟囱90设置的回风烟道风门44和等离子反应器50之间。当废气发生器10低负荷运行时，即烟囱90入口前与脱硫塔60入口前的系统压差较小时，净烟气不能自动回流至第二输送管道41内，此时通过辅助风机42将经引风机91后的净烟气通过临近烟囱90设置的回风烟道风门44输入至第二输送管道41内。

可选的，回风烟道40还包括自吸风烟道风门43，自吸风烟道风门43与第二输送管道41相连，具体来讲，自吸风烟道风门43设置于临近烟囱90设置的回风烟道风门44与辅助风机42之间。当废气发生器10高负荷或满负荷运行时，为了避免造成脱硫塔60内的流场不稳定，无需抽取引风机91与烟囱90之间的净烟气，而通过自吸风烟道风门43吸取外部自吸风烟气至等离子反应器50内。

为了便于控制自吸风烟道风门43处的烟气流速，自吸风烟道风门43与第二输送管道41之间还设有自吸风流量控制器45。

在实际操作过程中，若在脱硫塔60前设置等离子反应器50，由于烟气中的细微颗粒即粉尘以及酸性成分具有较强的腐蚀性，容易对设备造成磨损与腐蚀，影响等离子反应器50的使用寿命以及稳定性，因此将回烟风道40上的两端分别与引风机91与烟囱90之间的第一输送管道和混合均布器30相连，并将等离子反应器50加设于回烟风道40上，从而延长等离子反应器50的使用寿命，并提高其运行稳定性。

可选的，等离子反应器50包括反应器本体51、等离子电源52和放电极53，反应器本体51位于第二输送管道41的一端，且临近激冷塔20设置，放电极53设置于反应器本体51内，等离子电源52设置于反应器本体51外部且与放电极53相连。

一般的，等离子电源52的正极与放电极53相连，负极接地，以使放电极53将电能注入至烟气中，使得烟气内的o2、h2o等分子被电离成活性自由基，并将含有活性自由基的回流烟气输送至混合均布器30内。

混合均布器30包括分配器31和混合器32，激冷塔20、分配器31、混合器32和脱硫塔60依次相连，第二输送管道41的一端与分配器31相连，分配器31内设有至少一组喷管，混合器32内部设有至少一组与烟气输送方向呈第一夹角设置的混合板。

优选的，第一夹角为40°～55°。

优选的，混合板形状为圆形；或者，混合板形状为椭圆形。

当第一烟气或回流烟气输入至分配器31内时，分配器31将第一烟气和回流烟气通过喷管分成至少一股烟气，再将分成至少一股的烟气输入混合器32内并通过混合板充分混合，混合器32将充分混合后的混合烟气输入至脱硫塔60内。

在第一烟气与回流烟气混合过程中，由于回流烟气中富含大量活性自由基，因此易将第一烟气中的no、co、气态零价汞分别氧化成高价态氮氧化物、co2和汞离子，并且将第一烟气中的二恶英、呋喃类等降解成羧酸等低分子有机物及co2、hcl、h2o等无机物，再被输入至脱硫塔60内。

为了便于脱除混合烟气中的细微颗粒物、酸性成分以及被氧化成分，脱硫塔60内设有用于向混合烟气喷水的脱硫工艺水喷加器61和过滤层62，脱硫塔60包括第二输入端63和第二输出端64，脱硫工艺水喷加器61相对高于第二输入端63且低于第二输出端64设置，过滤层62相对高于脱硫工艺水喷加器61且低于第二输出端64设置。在本申请中，细微颗粒物一般为粉尘，酸性成分一般为so3、so2、hcl、hf等，被自由基氧化后的高价态氮氧化物、汞离子、羧酸等小分子有机物。

可选的，过滤层62上设有第一碱性物质，用于与混合烟气中的酸性成分及被氧化后的成分反应，从而便于将酸性成分及被氧化成分从混合烟气中脱除。在本实施例中，第一碱性物质可以为ca(oh)2。

可选的，过滤层62的数量为至少一层，且沿脱硫工艺水喷加器61至第二输出端64均匀分布于脱硫塔60内。

由于脱硫工艺水喷加器61向混合烟气喷加水，将混合烟气的温度由170℃降低至130℃～150℃，水吸收混合烟气的热量而蒸发，而水蒸发需要一定时间，因此在脱硫塔60内形成有离子水的环境，高价态氮氧化物、羧酸等亲水性小分子有机物、hcl、hf、so3、so2等分别与ca(oh)2反应生成硝酸盐、羧酸盐、cacl2·4h2o、caf2、硫酸盐等，以便于被后续除尘器80捕集。

可选的，活性炭喷射器70与脱硫塔60和除尘器80之间的第一输送管道相连，以向经脱硫塔60处理后的烟气中喷加活性炭，从而将烟气中的二恶英、呋喃、重金属成分吸附而捕集下来。

可选的，除尘器80选用袋式除尘器。在本实施例中，袋式除尘器内设有滤袋81，滤袋81内设有第二碱性物质，用于捕集混合烟气中的高价态氮氧化物、hcl和hf以及亲水性羧酸等小分子有机物或无毒害的无机物。在本申请中，第二碱性物质可以为ca(oh)2。

为了加快净烟气的输出，除尘器80与烟囱90之间设有引风机91，回烟风道40的一端设置于引风机91和烟囱90之间的第一输送管道上。

综上所述，本实用新型通过对废气发生器、激冷塔、等离子反应器、脱硫塔、活性炭喷射器、袋式除尘器和烟囱的设置，以便于去除烟气中的细微颗粒物(粉尘)、hf、hcl、nox、so3、so2、二恶英、呋喃、重金属等以及少量的co，使烟气达标排放；通过将等离子反应器与回风烟道相连，从而避免烟气中的细微颗粒以及酸性成分对设备造成磨损与腐蚀，延长了等离子反应器的使用寿命，提高了运行稳定性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。