CN102861758A - 生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备及方法 - Google Patents

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本发明公开了一种生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备及方法，该设备包括带保温层的壳体，壳体内从底部至顶部依次设置有进气口、阳极框架、集尘板、清灰机构、上箱体、出气口，壳体外配有高压电源及清灰电机。本发明设备及方法通过高压直流窄脉冲电源产生流光电晕放电低温等离子体，将垃圾热解烟气中有害气态污染物氧化成CO2、H2O等其它无害物或低毒物；同时，烟气中固态及液态微粒（如炭黑、焦油等）通过电场荷电，在电场力作用下收集到集尘板表面，通过清灰刀架沿着丝杠自上而下带动刮刀刮除。本发明设备体积小，可直接安置在垃圾热解炉炉体上方，系统紧凑，操作简单，去除效率高，一次投资和运行费用低。

Description

生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备及方法
技术领域
本发明涉及一种生活垃圾热解烟气净化处理设备及方法，尤其是提供一种基于流光电晕放电低温等离子体技术的复合污染物净化设备及方法，属于环境保护技术领域。
背景技术
城市生活垃圾热解由于无氧或缺氧分解，排气量少，尤其是可以避免二噁英类物质的形成，作为一种应用前景十分广阔垃圾处理方法，应用广泛。
其中，生活垃圾热解烟气成分复杂，是一种集固、液、气态污染物于一体的复合污染物。固态污染物主要包括炭黑、炉渣等固体颗粒物，液态污染物主要包括焦油、芳香烃等有机液体，气态污染物主要包括小分子可燃气体（如H2、CH4、CO等）及恶臭类物质（如H2S、NH3等）。生活垃圾热解烟气还具有所含污染物各组分浓度及气量波动较大的特点。该类复合污染物如不经有效净化后排空，会对周边居民生活环境造成严重影响，对城市空气质量构成了严重的威胁。
针对上述低浓度复合气态污染物的治理，传统处理方法有吸附法、燃烧法或生物法等。催化燃烧法净化效率高，但缺点是催化剂易受垃圾热解烟气中焦油及炭黑类固态物质影响而失效，设备体积较大，一次性投资及设备运行能耗较大，且存在安全隐患。吸附法、吸收法净化效果理想，但吸附/吸收后的污染物仍需处置，再生能耗较大。冷凝法应用范围受限，仅对中、高浓度易挥发性有机气体处理效果较好。生物法投资和运行费用较低，但运行操作复杂、占地面积较大，存在二次污染的可能性。
相比传统技术，低温等离子体技术是实现复合污染物同时去除的有效途径之一。通过高压放电获得低温等离子体，含有大量的高能电子及高能电子激励产生O、OH等活性粒子，可将有害气体污染物氧化成CO2、H2O等其它无害物或低毒物，同时，气体中固态及液态微粒通过脉冲放电产生的高能电子实现荷电，在电场力作用下收集到集尘板表面。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种去除效率高、能耗低的生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备及利用该设备净化生活垃圾热解烟气的方法。
为实现上述任务，本发明采取如下的技术方案：
一种生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备，包括带保温层的壳体，其特征在于，壳体底部至顶部依次设置有进气口、阳极框架、集尘板、清灰机构、上箱体和出气口，在壳体外配有高压电源及清灰电机；
壳体底部及上箱体分别设置有烟气加热器，在阳极框架内的电晕线采用锯齿状电晕线，该锯齿状电晕线与高压电源相连接；
所述的高压电源为峰值电压在1kV~50kV，频率为100Hz~2000Hz，脉冲宽度为0.05μs~800μs的正高压直流窄脉冲电源。
所述的清灰机构由清灰刀架、清灰刮刀、丝杠及清灰电机组成，其中，清灰刮刀与集尘板的距离设置为0.2mm~0.5mm，清灰刮刀的行程由丝杠两端设置的行程限位开关控制。
所述的低温等离子体净化设备净化生活垃圾热解烟气的方法，其特征在于，烟气流速在0.1m/s~2m/s之间，停留时间在2~5s之间，上箱体内烟气温度控制在80℃以上。
上述生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备用于净化生活垃圾热解烟气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）生活垃圾热解烟气由进气口进入设备后，经烟气加热器加热后，进入等离子体反应区，高压电源放电产生的高能电子及高能电子激励产生O、OH等活性粒子，将垃圾热解烟气中有害气态污染物氧化成CO2、H2O等其它无害物或低毒物；其中，固态及液态微粒通过电场力作用下被收集到集尘板表面，处理后的气体由出气口排出；
2）集尘板收集的固态及液态微粒，除部分凝聚后滑落到垃圾热解炉内之外，其余的固态及液态微粒由清灰机构自动清灰，即在清灰电机的传动作用下，清灰刀架沿着丝杠自上而下带动清灰刮刀刮除。
本发明的生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备，与传统垃圾热解烟气净化方法（吸收法、吸附法等）相比，具有以下技术特点：
1、采用高压电源放电产生的低温等离子体实现同时高效去除垃圾热解烟气中的复合污染物（包括气态污染物、固态及液态微粒），二次污染较少。
2、通过清灰刀架沿着丝杠自上而下带动刮刀刮除集尘板上的固态及液态微粒，实现清灰目的。
同时，设备体积小，可直接安置在垃圾热解炉炉体上方，结构紧凑，操作简单，去除效率高，一次投资和运行费用低。
附图说明
图1为本发明设备的整体结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的B-B剖视图；
图4为图1的C-C剖视图。
1、平衡支撑底座，2、进气口（软连接），3、烟气加热器，4、高压支架，5、高压电源，6、绝缘穿墙套管，7、上箱体，8、出气口，9、绝缘瓷柱，10、清灰刀架，11、清灰刮刀，12、集尘板，13、阳极框架，14、丝杠，15、行程限位开关，16、清灰电机，17、电晕线。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。
具体实施方式
如图1所示，本实施例给出一种生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备，包括带保温层的壳体，壳体内从底部至顶部依次设置有进气口2、阳极框架13、集尘板12、清灰机构、上箱体7、出气口8，在壳体外配有高压电源5及清灰电机16。其中：
壳体底部及上箱体7分别设置有烟气加热器3，在阳极框架13内的电晕线17采用锯齿状电晕线，该锯齿状电晕线与高压电源5相连接；
集尘板12与阳极框架13内的电晕线17的中心间距在80~150mm之间；
所述的高压电源5为峰值电压在1kV~50kV，频率为100Hz~2000Hz，脉冲宽度为0.05μs~800μs的正高压直流窄脉冲电源。
所述的清灰机构由清灰刀架10、清灰刮刀11、丝杠14及清灰电机16组成，其中，清灰刮刀11与集尘板12的距离设置为0.2mm~0.5mm，清灰刮刀11的行程由丝杠14两端设置的行程限位开关15控制。
上箱体7内设置有绝缘瓷柱9，用于支撑阳极框架13，高压电源5通过绝缘穿墙套管6与阳极框架13内的电晕线17相连接。
高压支架4和壳体的底部设有平衡支撑底座1，壳体与平衡支撑底座1由地脚螺栓连接，通过地脚螺栓调整壳体底部水平。
所述的壳体内壁材质为316L不锈钢，壳体外保温层为厚度6~10cm之间的硅酸铝保温层。
所述的低温等离子体净化设备净化生活垃圾热解烟气的方法，其特征在于，烟气流速在0.1m/s~2m/s之间，停留时间在2~5s之间，上箱体7内烟气温度控制在80℃以上。
采用上述实施例的生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备的净化方法，包括以下步骤：
1）生活垃圾热解烟气由进气口2进入生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备后，经烟气加热器3加热后，进入等离子体反应区，高压电源5放电产生的高能电子及高能电子激励产生的O、OH等活性粒子，将垃圾热解烟气中有害气态污染物氧化成CO2、H2O等其它无害物或低毒物；烟气中固态及液态微粒（如炭黑、焦油等）通过脉冲放电产生的高能电子实现荷电，在电场力作用下收集到集尘板12表面。处理后的气体由出气口8排出。
2）集尘板12收集的固态及液态微粒（如炭黑、焦油等）除部分凝聚后滑落到垃圾热解炉内，采用自动清灰模式，在清灰电机16的传动作用下，清灰刀架10沿着丝杠14自上而下带动清灰刮刀11刮除集尘板12上的固态及液态微粒，实现清灰目的。清灰刮刀11的行程由丝杠14两端设置的上、下行程限位开关15控制，可以实现连续清灰。
应用实施例：
以下是采用生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备对生活垃圾热解炉烟气进行处理的具体实例。
高压电源5运行参数为：峰值电压45kV，频率300Hz，脉冲上升沿为44μs，脉冲宽度0.2ms；设备处理气量为500m3/h，气体停留时间为5s，烟气温度65℃。
表1为采用本发明的生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备处理生活垃圾热解炉烟气的实测数据。
表1处理生活垃圾热解炉烟气的净化效果
Figure BDA00002199583800051

Claims (4)

1.一种生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备，包括带保温层的壳体，其特征在于，壳体底部至顶部依次设置有进气口（2）、阳极框架（13）、集尘板（12）、清灰机构、上箱体（7）和出气口（8），在壳体外配有高压电源（5）及清灰电机（16）；
壳体底部及上箱体（7）分别设置有烟气加热器（3），在阳极框架（13）内的电晕线（17）采用锯齿状电晕线，该锯齿状电晕线与高压电源（5）相连接；
所述的高压电源（5）为峰值电压在1kV~50kV，频率为100Hz~2000Hz，脉冲宽度为0.05μs~800μs的正高压直流窄脉冲电源。
2.如权利要求1所述的生活垃圾热解烟气低温等离子体净化设备，其特征在于，所述的清灰机构由清灰刀架（10）、清灰刮刀（11）、丝杠（14）及清灰电机（16）组成，其中，清灰刮刀（11）与集尘板（12）的距离设置为0.2mm~0.5mm，清灰刮刀（11）的行程由丝杠（14）两端设置的行程限位开关（15）控制。
3.权利要求1所述的低温等离子体净化设备净化生活垃圾热解烟气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）生活垃圾热解烟气由进气口（2）进入设备后，经烟气加热器（3）加热后，进入等离子体反应区，高压电源（5）放电产生的高能电子及高能电子激励产生O、OH等活性粒子，将垃圾热解烟气中有害气态污染物氧化成CO2、H2O等其它无害物或低毒物；其中，固态及液态微粒通过电场力作用下被收集到集尘板（12）表面，处理后的气体由出气口（8）排出；
2）集尘板（12）收集的固态及液态微粒，除部分凝聚后滑落到垃圾热解炉内之外，其余的固态及液态微粒由清灰机构自动清灰，即在清灰电机（16）的传动作用下，清灰刀架（10）沿着丝杠（14）自上而下带动清灰刮刀（11）刮除。
4.权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的烟气流速在0.1m/s~2m/s之间，停留时间在2s~5s，上箱体（7）内烟气温度控制在80℃以上。
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