高效电子束烟气脱硫自清洁无垢系统的制作方法

1.本发明属于环境保护领域，具体涉及一种高效电子束烟气脱硫自清洁无垢系统。


背景技术：

2.电厂燃煤锅炉、钢厂烧结机以及其他一些燃烧化石燃料窑炉产生的烟气中，含有大量的二氧化硫、氮氧化物，如果直接将这些烟气排放入大气会对空气造成污染，从而形成酸雨等环境灾害。烟囱排出的饱和湿烟气与温度较低的环境空气接触时，在烟气降温过程中，烟气中所含水蒸气过饱和凝结，凝结水滴对光线产生折射、散射，从而使烟羽呈现出白色或者灰色，称其为“湿烟羽”(俗称“大白烟”)。
3.现有烟气的脱硫、脱硝、脱白、除尘的方法和设备较多，如中国专利：cn202010128903.3(名称：一种烟气脱硫脱硝脱白除尘一体化设备)、cn201911308365.x(一种锅炉烟气脱白系统)、cn201822027386.1(热湿烟气脱白除尘装置)、cn201821740452.3(用于钢厂烧结烟气脱硝脱白的一体化工艺系统)等。不足之处在于处理效果有待进一步提高。
4.传统的电除尘是利用静电场吸附的原理，使含尘气体带上电荷向积尘极偏移，通过振达或水膜冲洗捕集粉尘，该传统技术只能捕集容易被荷电的粉尘，而不容易被荷电的粉尘就会逃逸，该技术的除尘效率满足不了日益提标的环境治理。由于频繁的振达清灰，容易使极板变形，导致放电距离不均匀，就会出现频繁的打火和拉弧，造成极板击穿，甚至发生火灾，该技术的不安全性也会导致生产企业的安全风险。由于水膜冲洗收尘极，容易使极板结垢，而导致运行费用的大量上升和除尘效率的降低，也容易使电场的工作电流增大，频繁的冲洗也会影响正常的生产。综上总总，传统技术不管从除尘效率、安全事故、环保事故、节能降耗等方面已深为广大用户所诟病。因此急需要一种新的技术替代传统的电除尘技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高效电子束烟气脱硫自清洁无垢系统，该系统具有脱硫、脱硝、脱白、除尘效果好的特点。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：高效电子束烟气脱硫自清洁无垢系统，其特征在于包括sncr脱硝装置26、scr脱硝装置27、第一管道28、半干法脱硫塔29、第二管道30、布袋除尘器31、第三管道32、风机33、电子束产生装置34、第四管道35；sncr脱硝装置26的输入端与锅炉36的烟气输出端相连，sncr脱硝装置26的输出端与scr脱硝装置27的输入端相连，scr脱硝装置27的输出端由第一管道28与半干法脱硫塔29的输入端相连；半干法脱硫塔29的输出端由第二管道30与布袋除尘器29的输入端相连，布袋除尘器29的输出端由第三管道32与电子束产生装置34的进口相连，第三管道32上设有风机33，电子束产生装置34的出口由第四管道35与烟囱的入口相连。
7.按照上述技术方案，所述电子束产生装置包括电源1、绝缘体4、阳极5、阳极支架6、
出口腔体7、阴极9、收集装置11、进口腔体13、外壳20；出口腔体7内为出口腔15，出口腔体7的右侧面设有出口8，出口腔体7的上端面设有第四通孔22，出口腔体7的下端面设有第三通孔21，出口8、第四通孔22、第三通孔21均与出口腔体7的出口腔15相连通，第四通孔22位于第三通孔21的正上方；
8.进口腔体13的右侧面设有进口10，进口腔体13的上端面设有第二通孔19，进口10、第二通孔19均与进口腔体13的进口腔相连通，进口腔体13的下端为开口端；进口腔体13的下端与收集装置11固定连接；
9.所述阴极9位于外壳20内，阴极9的下端由固定装置14与进口腔体13的上端固定连接，固定装置14上设有第一通孔17，第一通孔17与进口腔体13上的第二通孔19相连通；阴极9的上端与出口腔体7的下端固定连接；外壳20的下端部与固定装置14固定连接，外壳20的上端部与出口腔体7的下端固定连接；
10.阳极5的上端部25与阳极支架6相连，阳极5的中下部穿过第四通孔22、第三通孔21后位于阴极9的附近；阳极5由绝缘体4与出口腔体7相连，绝缘体4插入第四通孔22内；阳极5的上端由电源线2与电源1的正极相连，阴极9由电源线与电源1的负极相连。
11.按照上述技术方案，所述阴极9为1-100个，阳极的个数为与阴极的个数相对应的个数。
12.按照上述技术方案，所述阳极5与阴极9之间的距离为2-60cm。
13.按照上述技术方案，所述阳极的材料为导电材料；所述阴极的材料为金属或合金。
14.按照上述技术方案，所述阴极的形状为板式、管状或蜂窝等形状。
15.按照上述技术方案，所述阴极9为管状，阴极9的管孔16的上端与第三通孔21相连通，阴极9的管孔16的下端与第一通孔17相连通，阳极5的中下部穿入阴极9的管孔16内。
16.按照上述技术方案，所述电源为高频高压电源、高压变频电源或超音频高压电源，电源的电压为0.4千伏至200千伏，频率为3000hz-30mhz(兆赫)。
17.按照上述技术方案，所述电源线2上安装有稳流器3，所述稳流器为可编程稳流器。
18.按照上述技术方案，所述绝缘体的材料为玻璃、瓷瓶、尼龙柱、硅胶、四氟乙烯绝缘柱等材料。
19.按照上述技术方案，所述外壳20由接地线接地。
20.按照上述技术方案，所述阴极9的上端采用由固定装置与出口腔体7的下端固定连接。
21.本发明的有益效果在于：该系统具有脱硫、脱硝、脱白、除尘效果好的特点。
附图说明
22.图1为本发明电子束产生装置的结构示意图(外视图)。
23.图2为本发明电子束产生装置的剖视图。
24.图3为本发明实施例1中阳极的结构示意图。
25.图4为图3的俯视图。
26.图5为本发明实施例2中阳极的结构示意图。
27.图6为图5的俯视图。
28.图7为本发明高效电子束烟气脱硫自清洁无垢系统的结构示意图。
29.图中：1-电源，2-电源线，3-稳流器，4-绝缘体，5-阳极，6-阳极支架，7-出口腔体，8-出口，9-阴极，10-进口，11-收集装置，12-收集料排出口，13-进口腔体，14-固定装置，15-出口腔，16-管孔，17-第一通孔，18-收集腔，19-第二通孔，20-外壳，21-第三通孔，22-第四通孔，23-电极尖刺，24-阳极棒体，25-阳极的上端部，26-sncr脱硝装置，27-scr脱硝装置，28-第一管道28，29-半干法脱硫塔，30-第二管道，31-布袋除尘器，32-第三管道，33-风机，34-电子束产生装置，35-第四管道，36-锅炉。
具体实施方式
30.下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
31.实施例1
32.如图7所示，高效电子束烟气脱硫自清洁无垢系统，包括sncr脱硝装置26、scr脱硝装置27、第一管道28、半干法脱硫塔29、第二管道30、布袋除尘器31、第三管道32、风机33、电子束产生装置34、第四管道35；sncr脱硝装置(或称sncr脱硝设备)26的输入端与锅炉36的烟气输出端相连，sncr脱硝装置26的输出端与scr脱硝装置(或称scr脱硝设备)27的输入端相连，scr脱硝装置27的输出端由第一管道28与半干法脱硫塔29的输入端相连；半干法脱硫塔29的输出端由第二管道30与布袋除尘器29的输入端相连，布袋除尘器29的输出端由第三管道32与电子束产生装置34的进口相连，第三管道32上设有风机33，电子束产生装置34的出口由第四管道35与烟囱的入口相连。
33.高效电子束烟气脱硫自清洁无垢系统的使用：锅炉输出的烟气先后依次进入sncr脱硝装置、scr脱硝装置进行脱硝处理；经过脱硝处理后的烟气由第一管道28送入半干法脱硫塔29中进行脱硫处理，脱硫处理后的烟气由第二管道30送入送入布袋除尘器29中进行除尘，除尘后的烟气由第三管道32和风机33送入电子束产生装置34进行处理(进一步脱硫、脱硝、除尘，进行脱白、去除气溶胶pm2.5)，处理的气体由第四管道35送入烟囱中进行排放。
34.如图1、图2、图3、图4所示，电子束产生装置(或称烟气处理装置)，包括电源1、绝缘体4、阳极5、阳极支架6、出口腔体7、阴极9、收集装置11、进口腔体13、外壳20；出口腔体7内为出口腔15，出口腔体7的右侧面设有出口8(为了描述方便，图2中左边为左，右边为右)，出口腔体7的上端面设有第四通孔22，出口腔体7的下端面设有第三通孔21，出口8、第四通孔22、第三通孔21均与出口腔体7的出口腔15相连通，第四通孔22位于第三通孔21的正上方(阳极5的数量为多个时，第四通孔22与第三通孔21成组的对应的多个)；
35.进口腔体13的右侧面设有进口10(进口腔体13内为进口腔)，进口腔体13的上端面设有第二通孔19，进口10、第二通孔19均与进口腔体13的进口腔相连通，进口腔体13的下端为开口端；进口腔体13的下端与收集装置(如：收集斗)11固定连接(进口腔体13的下端口与收集装置11的收集腔18相连通，收集装置11的下端部设有收集料排出口12，收集料排出口12处设有控制阀)；
36.所述阴极9位于外壳20内(所有的阴极9均位于外壳20内)，阴极9的下端由固定装置14与进口腔体13的上端固定连接(如焊接或螺栓连接)，固定装置14上设有第一通孔17，第一通孔17与进口腔体13上的第二通孔19相连通；阴极9的上端与出口腔体7的下端固定连接(如焊接或螺栓连接)；外壳20的下端部与固定装置14固定连接(如焊接或螺栓连接；本实施例的外壳20为正方形的筒状)，外壳20的上端部与出口腔体7的下端固定连接(如焊接或
螺栓连接；所有的第一通孔17、第三通孔21均位于外壳20内，构成进口与出口之间的通道)；
37.阳极5的上端部25与阳极支架6相连(阳极支架6可固定在出口腔体7上，也可是独立的设置在基础上)，阳极5的中下部穿过第四通孔22、第三通孔21后位于阴极9的附近(附近为：阳极5与阴极9之间的距离为2-60cm；阳极5的中下部位于外壳20内；阳极5的下端部也可采用由绝缘体与固定装置14固定连接)；阳极5由绝缘体4与出口腔体7相连，绝缘体4插入第四通孔22内；阳极5的上端由电源线2与电源1的正极相连(所述的电源线2上安装有稳流器3)，阴极9由电源线与电源1的负极相连(图2中未画出连接的电源线)。
38.所述阴极9为1-100个，阳极的个数为与阴极的个数相对应的个数{本实施例采用16个阴极，外壳20的截面为方形(外壳20为正方形的筒状)；第四通孔22、第三通孔21、绝缘体4均为相对应的个数}。
39.所述阳极5与阴极9之间的距离为2-60cm(靠近阴极9最近的阳极5的电极尖刺与阴极9之间的距离)。
40.所述阳极的材料为导电材料(如金属、合金或石墨烯)。所述阴极的材料为金属(金属板)或合金。
41.所述阴极的形状为板式、管状(圆管、方管)或蜂窝等形状(本实施例1采用管状的阴极)。
42.本实施例中，所述阴极9为管状，阴极9的管孔16的上端与第三通孔21相连通，阴极9的管孔16的下端与第一通孔17相连通，阳极5的中下部穿入阴极9的管孔16内。
43.所述固定装置14为板状(板状的固定装置上设有用于连接的2-20个螺纹连接孔)。
44.所述电源为高频高压电源、高压变频电源或超音频高压电源(电源控制一个阳极5和阴极9，也可以控制多个阳极5和阴极9)，电源的电压为0.4千伏至200千伏，频率为3000hz-30mhz(兆赫)。
45.所述电源线2上安装有稳流器3。进一步的，所述稳流器为可编程稳流器。
46.所述绝缘体(或绝缘装置)的材料为玻璃、瓷瓶、尼龙柱、硅胶或四氟乙烯绝缘柱等材料。绝缘体使其可以经受住存在于两电极之间的大的电位差。
47.所述外壳20由接地线接地。
48.所述阴极9的上端也可采用由固定装置与出口腔体7的下端固定连接。
49.所述阳极5由阳极棒体24和电极尖刺(放电针)23组成，阳极棒体24的上端部为用于连接的连接部(如阳极棒体24的上端部设外螺纹)，阳极棒体24的中下部设有多个电极尖刺23(所述多个电极尖刺为10-1000个；电极尖刺23可与阳极棒体24为一体结构，也可焊接连接；阳极棒体24为管状，管的直径为28mm)，多个电极尖刺23成螺旋盘升状布置在阳极棒体24上，相邻电极尖刺23之间的间距为10-50mm，螺旋距a为10-40mm(上下距高a，如图3所示)。
50.所述电极尖刺(放电针)23为锥状，锥度为5
°‑
45
°
，电极尖刺的高度为10-30mm。
51.实施例2
52.如图1、图2、图5、图6所示，与实施例1基本相同，不同之处在于阳极。所述阳极5由阳极棒体24和电极尖刺组组成，阳极棒体24的上端部为用于连接的连接部(如阳极棒体24的上端部设外螺纹)，阳极棒体24的中下部设有多个电极尖刺组(所述多个为3-30个电极尖刺组)，多个电极尖刺组沿竖向间隔布置在阳极棒体24上(平行布置)，相邻两电极尖刺组之
间的间距c为10-40mm；每个电极尖刺组由多个电极尖刺23组成(所述多个电极尖刺为10-200个；电极尖刺23可与阳极棒体24为一体结构；阳极棒体24为管状，管的直径为28mm)，每个电极尖刺组内相邻电极尖刺23之间的间距b为10-50mm(如图5所示)。
53.所述阳极的材料为石墨烯，所述阳极或称石墨烯电子束电极棒。
54.电子束产生装置的使用：电子束产生装置的进口10与待处理的烟气相连，电子束产生装置的出口8接排出管道，打开电源1，烟气经过阳极5与阴极9之间，高频光子激发阴极(金属极板)而产生大量的粒子、电子流，通过大量的电子流与含尘气体发生反应，击落粉尘或破坏含尘气体的分子链，使气体快速分解裂解，使水汽电离成氢离子、氧负离子而形成羟基自由基团并参与气体的反应，粉尘落入收集装置11中，净化处理后的气体从出口8排出。
55.电子束脱硫过程：
56.1、在电子束产生装置内，放电，形成高能量的电子束；
57.2、电子束与烟气和水接触，o2、h2o等分子获得能量，生成氧化性极强的活性因子(o
·
原子，oh
·
自由基，h2o
·
自由基)；
58.3、烟气中的so2被自由基氧化，生成h2so4；
59.4、在烟气中补充适量的氨气，吸收生成的(nh4)2so4；
60.5、生成的铵盐被电极捕捉，收集。
61.电子束脱硫反应原理：
[0062][0063][0064][0065]
h2so4+2nh3→
(nh4)2so4ꢀꢀꢀ
(4)
[0066]
由于湿法脱硫后烟气存在石膏雨、大白烟等现象，对空气形成二次污染，现在半干法脱硫逐渐被人们重视，但是由于半干法脱硫效率相对较低，相对于湿法脱硫应用不是很广泛，电子束脱硫技术可以弥补半干法脱硫的脱硫效率。
[0067]
效果：烟气经电子束产生装置(或称烟气处理装置)后排放为颗粒物排放浓度＜5mg/nm3，so2排放浓度＜15mg/nm3，nox排放浓度＜30mg/nm3，没有“湿烟羽”现象。本发明具有脱白、去除气溶胶pm2.5、脱硫、脱硝、除尘效果好的特点。
[0068]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
[0069]
以上对本发明的优选实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属本发明的专利涵盖范围之内。