CN104353335A - 一种等离子体脱硫脱硝及除尘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体脱硫脱硝及除尘装置,包括:等离子体除尘室,其两侧上部分别设有第一进气口和第一出气口,中部设有第一进液口,底部设有第一出液口,所述第一进液口通过第一输液管与水源相连;第一喷淋室,其下部设有第二进气口,上部设有第二出气口,所述第二进气口与所述第一出气口相连通;所述第一喷淋室顶部设有第二进液口,所述第二进液口通过第二输液管与氨水储罐相连通;第二喷淋室,其下部设有第三进气口,上部设有第三出气口,所述第三进气口与所述第二出气口相连通;所述第二喷淋室顶部设有第三进液口,所述第三进液口通过第三输液管与第一出液口相连通。本发明具有脱硫、脱硝及除尘三种功能,投资少且占地面积小。

Description

—种等离子体脱硫脱硝及除尘装置
技术领域
[0001] 本发明涉及烟气处理技术领域,具体涉及一种等离子体脱硫脱硝及除尘装置。
背景技术
[0002] 我国是燃煤大国,一次能源组成中燃煤占75%。煤在燃烧过程产生大量灰尘,这些灰尘对生态环境和人的身体都是巨大的威胁。而且煤在燃烧过程产生的烟气中还含有众多污染物,其中主要有二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)。S02、N0x及由它们形成的酸雨、硫酸盐气溶胶、光化学烟雾等会严重威胁人体健康,危害植物生长,腐蚀金属,破坏生态环境。
[0003] 等离子体可以用于除尘,电晕极在高压电源的作用下放电,产生大量自由电子和离子,与流经电晕极的粉尘碰撞,并使其荷电,其中带有负电荷的粉尘离子在电场力的作用下,沉积到集尘极上。等离子体还可以用于脱硫脱硝,等离子体中含有大量高能电子、离子和激发态离子,这些活性粒子与氧气和水分子碰撞,生成大量.0H、.HO2及.0等自由基,这些自由基使二氧化硫和氮氧化物氧化成高价态,最后与氨分子混合生产硫酸铵和硝酸铵。因而,等离子体可以用于脱硫脱硝及除尘,所以有必要设计一种具有脱硫脱硝及除尘三种功能的装置用于处理燃煤烟气,以减少设备投资,并能得到较纯净的烟气。
发明内容
[0004] 本发明设计开发了一种具有脱硫、脱硝及除尘三种功能,投资少,占地面积小,成本低的等离子体脱硫脱硝及除尘装置。
[0005] 本发明提供的技术方案为:
[0006] 一种等离子体脱硫脱硝及除尘装置,包括:
[0007] 等离子体除尘室,其两侧上部分别设置有第一进气口和第一出气口 ;所述等离子体除尘室内部顶端设置有电晕极,所述电晕极包括一水平设置的金属板,所述金属板上竖直设有多根金属杆,所述金属杆上均环设有若干组放电针,每个放电针组包括6-8根放电针,相邻放电针组间距8-10mm,所述放电针长度为15_20mm,所述金属板通过导线与高压脉冲电源相连;所述等离子体除尘室中部设置有第一进液口,所述等离子体除尘室底部设置有第一出液口,所述第一进液口通过第一输液管与水源相连;
[0008] 第一喷淋室,其下部设置有第二进气口,上部设置有第二出气口,所述第二进气口与所述第一出气口相连通;所述第一喷淋室顶部设置有第二进液口,所述第二进液口通过第二输液管与氨水储罐相连通,所述第二进液口与所述第一喷淋室相连部位设置有第一喷头;所述第一喷淋室中部水平设置有多块第一筛板,所述第一筛板为开口向下的弧形状,所述多个第一筛板上的筛孔孔径从上到下依次增大;所述第一喷淋室底部设置有第二出液口,所述第二出液口通过第一循环管道也与所述第一喷头相连通;
[0009] 第二喷淋室,其下部设置有第三进气口,上部设置有第三出气口,所述第三进气口与所述第二出气口相连通;所述第二喷淋室顶部设置有第三进液口,所述第三进液口通过第三输液管与第一出液口相连通,所述第三进液口与所述第二喷淋室相连部位设置有第二喷头;所述第二喷淋室中部水平设置有多块第二筛板,所述第二筛板为开口向下的弧形状,所述多个第二筛板上的筛孔孔径从上到下依次增大;所述第二喷淋室底部设置有第三出液口,所述第三出液口通过第二循环管道也与所述第二喷头相连通。
[0010] 优选的是,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一输液管上设置有第一高压泵。
[0011] 优选的是,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述等离子体除尘室下部还设置有筛网。
[0012] 优选的是,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一循环管道上设置有第二高压泵,所述第二循环管道上设置有第三高压泵。
[0013] 优选的是,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一喷头和第二喷头均为水平设置的圆盘状结构,所述第一喷头和第二喷头上均设置有多个喷嘴,一个喷嘴设置在所述圆盘的圆心位置,其余喷嘴依次环设在中心喷嘴的周围呈层状分布,且每一喷嘴均为一圆柱形导管,中心喷嘴竖直设置,其余喷嘴的轴线与竖直方向呈5-60度夹角设置,且由圆心向四周夹角依次增大。
[0014] 优选的是,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一筛板与第二筛板的弧度为40-60度。
[0015] 优选的是,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一喷淋室底部还设置有第一排液管,所述第二喷淋室底部还设置有第二排液管。
[0016] 优选的是,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述氨水储罐中氨水的浓度为15-20%。
[0017] 本发明的有益效果:(1)本发明具有脱硫、脱硝及除尘三种功能,只需一种装置就可以完成三项作业,节省投资,减少装置占地面积,降低成本,其中脱硫率达90%,脱硝率达80%,除尘率达97%,排放的气体非常洁净。(2)本发明的副产物为硫酸铵和硝酸铵,经过适当处理可用于化肥生产或其他工业生产,不带来二次污染,非常环保。(3)将等离子体除尘室中使用过的水用于第二喷淋室洗涤烟气,第一喷淋室和第二喷淋室中的洗涤液均可以循环使用,这样使水和氨水具有很高的利用率。(4)等离子体除尘室中一方面可以使NOj^PSO2氧化,另一方面使灰尘沉降到水面,具有双重功能,避免了加装其它除尘装置。等离子体除尘室中采用水面作为集尘极,平坦均匀,可以显著地减少火花放电和电弧产生,而且灰尘落到水面极易清理,使用非常方便。(5)所述电晕极包括一水平设置的金属板,所述金属板上竖直设有多根金属杆,所述金属杆上均环设有若干组放电针,每个放电针组包括6-8根放电针,相邻放电针组间距8-10mm,所述放电针长度为15_20mm,这样放电均匀,而且不易产生火花,并扩大了 NOj^P SO2的接触面积,使其能够被充分氧化。
附图说明
[0018] 图1为本发明所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置的结构示意图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0020] 如图1所示,本发明提供一种等离子体脱硫脱硝及除尘装置,包括:
[0021] 等离子体除尘室1,其两侧上部分别设置有第一进气口 11和第一出气口 12 ;所述等离子体除尘室I内部顶端设置有电晕极13,所述电晕极13包括一水平设置的金属板,所述金属板上竖直设有多根金属杆,所述金属杆上均环设有若干组放电针,每个放电针组包括6-8根放电针,相邻放电针组间距8-10mm,所述放电针长度为15_20mm,所述金属板通过导线与高压脉冲电源相连;所述等离子体除尘室I中部设置有第一进液口,所述等离子体除尘室I底部设置有第一出液口,所述第一进液口通过第一输液管14与水源相连;
[0022] 第一喷淋室2,其下部设置有第二进气口 21,上部设置有第二出气口 22,所述第二进气口 21与所述第一出气口 12相连通;所述第一喷淋室2顶部设置有第二进液口,所述第二进液口通过第二输液管24与氨水储罐23相连通,所述第二进液口与所述第一喷淋室2相连部位设置有第一喷头25 ;所述第一喷淋室2中部水平设置有多块第一筛板27,所述第一筛板27为开口向下的弧形状,所述多个第一筛板27上的筛孔孔径从上到下依次增大;所述第一喷淋室2底部设置有第二出液口,所述第二出液口通过第一循环管道26也与所述第一喷头25相连通;
[0023] 第二喷淋室3,其下部设置有第三进气口 31,上部设置有第三出气口 32,所述第三进气口 31与所述第二出气口 22相连通;所述第二喷淋室3顶部设置有第三进液口,所述第三进液口通过第三输液管34与第一出液口相连通,所述第三进液口与所述第二喷淋室3相连部位设置有第二喷头33 ;所述第二喷淋室3中部水平设置有多块第二筛板36,所述第二筛板36为开口向下的弧形状,所述多个第二筛板36上的筛孔孔径从上到下依次增大;所述第二喷淋室3底部设置有第三出液口,所述第三出液口通过第二循环管道35也与所述第二嗔头33相连通。
[0024] 需要脱硫脱硝及除尘的烟气从第一进气口 11进入,等离子体除尘室I用于除尘,在本发明中,该等离子体除尘室I的集尘极为水面。电晕极13在高压脉冲电源的作用下放电,产生大量高能电子和离子,使烟气中的粉尘荷电,荷电粉尘向水面沉积。另一方面,高能电子和离子与氧气和水分子碰撞,生成大量.0H、.HO2及.0等自由基,将烟气中的NOx和302氧化为高价态的硫氧化物和氮氧化物。所述电晕极13包括一水平设置的金属板,所述金属板上竖直设有多根金属杆,所述金属杆上均环设有若干组放电针,每个放电针组包括6-8根放电针,相邻放电针组间距8-10mm,所述放电针长度为15_20mm,这样设计的电晕极13放电均匀,而且不易产生火花,并扩大了 NOj^P SO2的接触面积,使其能够被充分氧化。第一进液口通过第一输液管14进水,将沉积在水面的粉尘冲刷干净,使水面能重新沉积粉尘。
[0025] 随后,经过除尘的烟气经第一出气口 12和第二进气口 21进入第一喷淋室2的下部,氨水储罐23中的氨水经第二输液管24到达第一喷淋室2顶部的第二进液口,并从第一喷头25喷出,烟气向上流动与氨水在第一喷淋室2中部接触,氨水与高价态的硫氧化物和氮氧化物反应,生成硫酸铵和硝酸铵,实现脱硫脱硝。生产的硫酸铵和硝酸铵可以用于生产化肥或用于其他化工生产,不存在二次污染的问题。所述第一喷淋室2中部水平设置有多块第一筛板27,所述第一筛板27为开口向下的弧形状,所述多个第一筛板27上的筛孔孔径从上到下依次增大,这样可以扩大氨水与烟气的接触面积,并保证烟气顺畅地向上流动。所述第一喷淋室2底部设置有第二出液口,所述第二出液口通过第一循环管道26也与所述第一喷头25相连通,这样进入第一喷淋室2底部的氨水通过循环管道反复利用,提高了氨水的利用率。
[0026] 然后,经过脱硫脱硝的烟气经第二出气口 22和第三进气口 31进入第二喷淋室3下部,第三输液管34将等离子体除尘室I下部的水输送到第三进液口,并从第二喷头33喷出,烟气向上流动与水在第二喷淋室3中部接触,洗涤烟气中多余的氨水,防止多余氨气从第三出气口 32排出。所述第二喷淋室3中部水平设置有多块第二筛板36,所述第二筛板36为开口向下的弧形状,所述多个第二筛板36上的筛孔孔径从上到下依次增大,这样设置是为了扩大水与烟气的接触面积,并保证烟气顺畅地向上流动。所述第二喷淋室3底部设置有第三出液口,所述第三出液口通过第二循环管道35也与所述第二喷头33相连通,进入第二喷淋室3底部的水可以通过第二循环管道35反复利用,提高了水的利用率。最后,经第三出气口 32排出的烟气是经过脱硫脱硝及除尘的烟气,非常纯净,对环境污染很小。本发明的脱硫率达90 %,脱硝率达80 %,除尘率达97 %。
[0027] 如图1所示,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一输液管14上设置有第一高压泵。设置第一高压泵增大了进入第一进液口水的压力,增强水对粉尘的冲击力,有利于将水面的粉尘清洗干净。
[0028] 如图1所示,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述等离子体除尘室I下部还设置有筛网。设置筛网可以滤除水中的粉尘,使进入第三输液管34的水不含粉尘。
[0029] 如图1所示,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一循环管道26上设置有第二高压泵,所述第二循环管道35上设置有第三高压泵。设置第二高压泵可以将氨水通过第一循环管道26快速输送到第一喷淋室2顶部,设置第三高压泵可以将水通过第二循环管道35快速输送到第二喷淋室3顶部,加快循环速度。
[0030] 所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一喷头25和第二喷头33均为水平设置的圆盘状结构,所述第一喷头25和第二喷头33上均设置有多个喷嘴,一个喷嘴设置在所述圆盘的圆心位置,其余喷嘴依次环设在中心喷嘴的周围呈层状分布,且每一喷嘴均为一圆柱形导管,中心喷嘴竖直设置,其余喷嘴的轴线与竖直方向呈5-60度夹角设置,且由圆心向四周夹角依次增大。这样设置使从第一喷头25喷出的氨水和从第二喷头33喷出的水更加均匀分散,增大与烟气的接触面积。
[0031] 如图1所示,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一筛板27与第二筛板36的弧度为40-60度。这样设置增大与烟气的接触面积,使氨水与烟气中的高价态的硫氧化物和氮氧化物充分反应,使水能充分洗涤烟气。
[0032] 如图1所示,所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述第一喷淋室2底部还设置有第一排液管,所述第二喷淋室3底部还设置有第二排液管。第一排液管将第一喷淋室2底部含有硫酸铵和硝酸铵的液体排出,用于化肥生产或其他化工用途,第二排液管用于将第二喷淋室3底部的液体排出。
[0033] 所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,所述氨水储罐23中氨水的浓度为15-20%。本发明中氨水的最佳浓度为15-20%。
[0034] 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和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种等离子体脱硫脱硝及除尘装置,其特征在于,包括: 等离子体除尘室,其两侧上部分别设置有第一进气口和第一出气口 ;所述等离子体除尘室内部顶端设置有电晕极,所述电晕极包括一水平设置的金属板,所述金属板上竖直设有多根金属杆,所述金属杆上均环设有若干组放电针,每个放电针组包括6-8根放电针,相邻放电针组间距8-10mm,所述放电针长度为15_20mm,所述金属板通过导线与高压脉冲电源相连;所述等离子体除尘室中部设置有第一进液口,所述等离子体除尘室底部设置有第一出液口,所述第一进液口通过第一输液管与水源相连; 第一喷淋室,其下部设置有第二进气口,上部设置有第二出气口,所述第二进气口与所述第一出气口相连通;所述第一喷淋室顶部设置有第二进液口,所述第二进液口通过第二输液管与氨水储罐相连通,所述第二进液口与所述第一喷淋室相连部位设置有第一喷头;所述第一喷淋室中部水平设置有多块第一筛板,所述第一筛板为开口向下的弧形状,所述多个第一筛板上的筛孔孔径从上到下依次增大;所述第一喷淋室底部设置有第二出液口,所述第二出液口通过第一循环管道也与所述第一喷头相连通; 第二喷淋室,其下部设置有第三进气口,上部设置有第三出气口,所述第三进气口与所述第二出气口相连通;所述第二喷淋室顶部设置有第三进液口,所述第三进液口通过第三输液管与第一出液口相连通,所述第三进液口与所述第二喷淋室相连部位设置有第二喷头;所述第二喷淋室中部水平设置有多块第二筛板,所述第二筛板为开口向下的弧形状,所述多个第二筛板上的筛孔孔径从上到下依次增大;所述第二喷淋室底部设置有第三出液口,所述第三出液口通过第二循环管道也与所述第二喷头相连通。
2.如权利要求1所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,其特征在于,所述第一输液管上设置有第一高压泵。
3.如权利要求1所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,其特征在于,所述等离子体除尘室下部还设置有筛网。
4.如权利要求1所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,其特征在于,所述第一循环管道上设置有第二高压泵,所述第二循环管道上设置有第三高压泵。
5.如权利要求1所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,其特征在于,所述第一喷头和第二喷头均为水平设置的圆盘状结构,所述第一喷头和第二喷头上均设置有多个喷嘴,一个喷嘴设置在所述圆盘的圆心位置,其余喷嘴依次环设在中心喷嘴的周围呈层状分布,且每一喷嘴均为一圆柱形导管,中心喷嘴竖直设置,其余喷嘴的轴线与竖直方向呈5-60度夹角设置,且由圆心向四周夹角依次增大。
6.如权利要求1所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,其特征在于,所述第一筛板与第二筛板的弧度均为40-60度。
7.如权利要求1所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,其特征在于,所述第一喷淋室底部还设置有第一排液管,所述第二喷淋室底部还设置有第二排液管。
8.如权利要求1所述的等离子体脱硫脱硝及除尘装置,其特征在于,所述氨水储罐中氨水的浓度为15-20%。
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