CN103495334A - 高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法及装置，包括一下步骤：步骤一：将除尘后的烟气经烟气入口输送到高压窄脉冲放电反应器，在烟气入口位置监测二氧化硫和一氧化氮的浓度；步骤二：根据二氧化硫和一氧化氮的浓度设置高压窄脉冲放电反应器的能量输入值，除尘后的烟气在高压窄脉冲放电反应器内被氧化及降解；步骤三：被氧化及降解后的烟气进入半干法脱硫系统，被生石灰或消石灰吸收或吸附，对原有和新生成的污染物进行脱除。实现了多种污染物的协同脱除，且脱除效率高，调节灵活；系统简单，占地空间小，投资小。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法及装置。
背景技术
在利用化石能源时产生的废气是污染物的最大来源，但是当前污染物控制技术功能单一、造价高、占地面积大且脱除效率不尽人意。目前颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和汞的排放已经制定了相关标准纳入管理，对于氟化氢、氯化氢和有机污染物的排放控制还有待进一步的技术进步。
经研究发现，高压窄脉冲放电可以产生大量高能电子、低温等离子体、自由基和少量臭氧，这些活性成分对二氧化硫、一氧化氮、元素态汞和有机污染物具有强烈的氧化作用，生成三氧化硫、二氧化氮、二价汞、二氧化碳和水，同时，对于一氧化氮和有机污染物具有很强的降解作用，生成氮气和小分子量有机气体。
另外，半干法烟气脱硫具有投资少、占地面积小等优点，但仅用于脱硫不但对于其近100%脱除三氧化硫和二氧化氮的能力造成了浪费，而且由于效率低于湿法脱硫，难以保证脱硫后烟气的达标排放。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法及装置，该方法将高压窄脉冲放电与半干法相结合，既解决了现有污染物控制设备功能单一、造价高、占地面积大和脱除效率不尽人意的缺陷，同时也能够节省能量和物质消耗，特别适合除尘后的烟气中多种污染物的高效联合脱除。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法，包括以下步骤：
步骤一：将除尘后的烟气经烟气入口输送到高压窄脉冲放电反应器，在烟气入口位置监测二氧化硫和一氧化氮的浓度；
步骤二：根据二氧化硫和一氧化氮的浓度设置高压窄脉冲放电反应器的能量输入值，除尘后的烟气在高压窄脉冲放电反应器内被氧化及降解；
步骤三：被氧化及降解后的烟气进入半干法脱硫系统，生石灰或消石灰对原有和新生成的污染物进行吸收或吸附。
所述步骤一中，使用吸收光谱法的烟气在线检测仪检测二氧化硫和一氧化氮的浓度。
所述步骤二中，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和小于1000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器采用3wh/m3的能量输入，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和在1000～2000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器采用4wh/m3的能量输入，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和在2000～4000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器采用5wh/m3的能量输入。
所述步骤三中，半干法脱硫系统中采用钙硫质量比2：1。
经过除尘后的入口烟气主要污染物为气态污染物，包括氮氧化物、硫氧化物、元素态汞和有机污染物等。
高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制装置，包括烟气入口，烟气入口通过烟气管道与高压窄脉冲放电系统相连，高压窄脉冲放电系统通过烟气管道与半干法脱硫系统相连，半干法脱硫系统通过烟气管道与除尘器相连，除尘器通过烟气管道与烟筒相连。
所述高压窄脉冲放电系统包括高压窄脉冲放电反应器，高压窄脉冲放电反应器上侧设有高压窄脉冲电源，高压窄脉冲电源还与电源控制器相连。
所述半干法脱硫系统包括半干法脱硫塔，半干法脱硫塔与旋风分离器相连，半干法脱硫塔的下方还设有吸收剂给料机，吸收剂给料机与吸收剂仓相连，吸收剂给料机内还设有增湿器。
所述烟气入口处设有烟气取样测量的取样口。
所述除尘器为袋式除尘器。
所述高压窄脉冲电源的脉冲上升前沿时间为100纳秒，频率10kHz，额定电压50kV，额定电流在2A，输出功率100kw。
能量输入水平由电源控制器调节，脱硫工质由吸收剂加料系统控制，系统入口需要布置有可进行烟气取样测量的取样口，测量出烟气中需要控制的污染物的浓度。
将除尘后的烟气输送到高压窄脉冲放电区域，在该区域可将将二氧化硫、一氧化氮、元素态汞和有机污染物氧化成三氧化硫、二氧化氮、二价汞、二氧化碳和水，同时，将一氧化氮和有机污染物降解成氮气和小分子量有机气体，然后烟气进入半干法脱硫系统，对原有和新生成的污染物进行高效脱除。需要在除尘器出口位置监测二氧化硫和一氧化氮的浓度，根据浓度变化和脱除效率的要求在3～5wh/m3范围内调节高压窄脉冲放电的能量输入水平。
在上述能量输入水平的高压窄脉冲放电处理后，一氧化氮的氧化降解率可以达到60%以上，二氧化硫的可以达到80%以上，汞的氧化率可以达到50%以上，有机污染物的氧化降解氯可以达到80%以上。氧化降解后的有害产物随烟气进入半干法脱硫系统，被生石灰或消石灰吸收/吸附，对氧化后生成的二氧化氮脱除效率达到99%以上，对氧化后生成的三氧化硫脱除效率达到99%以上，对氧化后生成的二价汞脱除效率达到80%以上，对烟气中氟化氢、氯化氢的酸性气体的脱除效率达到90%以上。
本发明的有益效果：
本发明的主要优势：
1.实现了多种污染物的协同脱除，且脱除效率高，调节灵活；
2.系统简单，占地空间小，投资小；
3.系统脱除彻底，处理后的烟气直接经烟囱排放，不排放二次污染物；
4.系统实现多种污染物协同高效脱除的过程仅消耗电能和生石灰/消石灰工质，避免常规脱硝技术中的氨逃逸问题。
系统在脱除常规气体污染物的同时脱除目前并未进行控制而对环境危害大的污染物，具有更高的实际环保效益。
附图说明
图1本发明的工艺流程图；
图中，1.烟气入口，2.高压窄脉冲放电反应器，3.高压窄脉冲电源，4.半干法脱硫塔，5.旋风分离器，6.吸收剂仓，7.吸收剂给料机，8.除尘器9.烟囱。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，一种高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法，包括以下步骤：
步骤一：将除尘后的烟气经烟气入口1输送到高压窄脉冲放电反应器，在烟气入口1位置监测二氧化硫和一氧化氮的浓度；
步骤二：根据二氧化硫和一氧化氮的浓度设置高压窄脉冲放电反应器2的能量输入值，除尘后的烟气在高压窄脉冲放电反应器2内被氧化及降解；
步骤三：被氧化及降解后的烟气进入半干法脱硫系统，生石灰或消石灰对原有和新生成的污染物进行吸收或吸附。
所述步骤一中，使用吸收光谱法类烟气在线检测仪二氧化硫和一氧化氮的浓度。
所述步骤二中，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和小于1000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器2采用3wh/m3的能量输入，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和在1000～2000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器2采用4wh/m3的能量输入，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和在2000～4000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器2采用5wh/m3的能量输入。
所述步骤三中，半干法脱硫系统中采用钙硫质量比2：1。
一种高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制装置，包括烟气入口1，烟气入口1通过烟气管道与高压窄脉冲放电系统相连，高压窄脉冲放电系统通过烟气管道与半干法脱硫系统相连，半干法脱硫系统通过烟气管道与除尘器8相连，除尘器8通过烟气管道与烟筒9相连。
所述高压窄脉冲放电系统包括高压窄脉冲放电反应器2，高压窄脉冲放电反应器2上侧设有高压窄脉冲电源3，高压窄脉冲电源3还与电源控制器相连。
所述半干法脱硫系统包括半干法脱硫塔4，半干法脱硫塔4与旋风分离器5相连，半干法脱硫塔4的下方还设有吸收剂给料机7，吸收剂给料机7与吸收剂仓6相连，吸收剂给料机7内还设有增湿器。
所述烟气入口1处设有烟气取样测量的取样口。
除尘后的烟气经烟气入口1进入高压窄脉冲放电反应器2，由高压窄脉冲电源3供电，在放电区内放电产生大量高能电子、低温等离子体、自由基和少量臭氧，将烟气中的二氧化硫、一氧化氮、元素态汞和有机污染物氧化成三氧化硫、二氧化氮、二价汞、二氧化碳和水，同时，将一氧化氮和有机污染物降解成氮气和小分子量有机气体。在放电区处理后的烟气进入半干法脱硫塔4，对原有和新生成的污染物进行高效脱除，半干法脱硫塔4出口连接旋风分离器5，旋风分离器5将吸附剂回收重新投入半干法脱硫塔4，新的吸附剂储存于吸附剂仓6中，通过吸附剂给料机7增湿后补充进半干法脱硫塔4。旋风分离器5出口烟气进入除尘器8，脱除颗粒物后烟气进入烟囱9排入大气。
处理20000N m3/h烟气，烟气中二氧化硫浓度在1500mg/m3，氮氧化物浓度在500mg/m3，汞浓度在0.03mg/m3，入口烟气温度110℃，水蒸气体积分数为7%，含氧量6%左右。高压窄脉冲电源3脉冲上升前沿时间为100纳秒，频率10kHz，额定电压50kV，额定电流在2A，输出功率100kw，保证能量输入水平介于4～5wh/m3。高压窄脉冲放电反应器2采用模块化设计，反应时间定为3s，高压窄脉冲放电反应器2长3m，宽3m，高2m，高压窄脉冲放电反应器2内部共需40个模块，单个模块尺寸为高1000mm，宽1500mm，长300mm，高压窄脉冲放电反应器2重约12吨，采用板式芒刺电极，异极电极间距3cm，半干法脱硫塔4截面积0.5m2，高2m，采用钙硫比2：1。
高压窄脉冲放电反应器2出口达到二氧化硫浓度300mg/m3，一氧化氮浓度小于200mg/m3，烟气进入半干法脱硫塔4进行深度净化，然后利用除尘器8脱除逃逸的吸收剂和其他颗粒物，保证除尘器8出口二氧化硫浓度小于100mg/m3，一氧化氮浓度小于200mg/m3，汞浓度小于0.01mg/m3，保证三氧化硫、二氧化氮、氟化氢、氯化氢等酸性气体浓度之和小于20mg/m3，保证含尘量小于30mg/m3，达到多种污染物协同脱除深度净化的目的。所述除尘器8为袋式除尘器。
本发明适用于所有工业燃煤、燃油、燃气锅炉和化工废气处理，但是不同烟气温度、污染物种类和浓度不同，因此高压窄脉冲放电的能量输入水平和半干法脱硫工质的用量需要根据具体工况进行调节，对于单纯的有机污染物可以不配套使用半干法脱硫技术。
Claims (10)
1.高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一：将除尘后的烟气经烟气入口输送到高压窄脉冲放电反应器，在烟气入口位置监测二氧化硫和一氧化氮的浓度；
步骤二：根据二氧化硫和一氧化氮的浓度设置高压窄脉冲放电反应器的能量输入值，除尘后的烟气在高压窄脉冲放电反应器内被氧化及降解；
步骤三：被氧化及降解后的烟气进入半干法脱硫系统，生石灰或消石灰对原有和新生成的污染物进行吸收或吸附。
2.如权利要求1所述的高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法，其特征是，所述步骤一中，使用吸收光谱法的烟气在线检测仪检测二氧化硫和一氧化氮的浓度。
3.如权利要求1所述的高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法，其特征是，所述步骤二中，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和小于1000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器采用3wh/m3的能量输入，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和在1000～2000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器采用4wh/m3的能量输入，当一氧化氮和二氧化硫的浓度之和在2000～4000mg/m3时，高压窄脉冲放电反应器采用5wh/m3的能量输入。
4.如权利要求1所述的高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制方法，其特征是，所述步骤三中，半干法脱硫系统中采用钙硫质量比2：1。
5.高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制装置，其特征是，包括烟气入口，烟气入口通过烟气管道与高压窄脉冲放电系统相连，高压窄脉冲放电系统通过烟气管道与半干法脱硫系统相连，半干法脱硫系统通过烟气管道与除尘器相连，除尘器通过烟气管道与烟筒相连。
6.如权利要求5所述的高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制装置，其特征是，所述高压窄脉冲放电系统包括高压窄脉冲放电反应器，高压窄脉冲放电反应器上侧设有高压窄脉冲电源，高压窄脉冲电源还与电源控制器相连。
7.如权利要求5所述的高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制装置，其特征是，所述半干法脱硫系统包括半干法脱硫塔，半干法脱硫塔与旋风分离器相连，半干法脱硫塔的下方还设有吸收剂给料机，吸收剂给料机与吸收剂仓相连，吸收剂给料机内还设有增湿器。
8.如权利要求5所述的高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制装置，其特征是，所述烟气入口处设有烟气取样测量的取样口。
9.如权利要求5所述的高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制装置，其特征是，所述除尘器为袋式除尘器。
10.如权利要求5所述的高压窄脉冲放电结合半干法污染物协同控制装置，其特征是，所述高压窄脉冲电源的脉冲上升前沿时间为100纳秒，频率10kHz，额定电压50kV，额定电流在2A，输出功率100kw。
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