CN106178841A - 一种烟气污染物脱除装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气污染物脱除装置，所述烟气污染物脱除装置包括湿式静电模块、等离子体反应模块、鼓泡吸收塔和智能控制模块。所述湿式静电模块对烟气进行一级处理，实现粉尘颗粒物的湿式吸附脱除；所述等离子体反应模块对烟气进行二级处理，实现挥发性有机物的氧化脱除、单质汞、二氧化硫和氮氧化物的深度氧化；所述鼓泡吸收塔对烟气进行三级处理，实现氧化后多种污染物的吸收脱除；所述智能控制模块依靠水力发电和测温仪利用单片机实现装置的自动散热控制。本装置结合风道、引风机和烟囱可构成完整的烟气处理系统，具有高效、节能、运行成本低的特点。

Description

一种烟气污染物脱除装置
技术领域
本装置属于工业废气污染物处理技术领域，具体涉及一种烟气污染物脱除装置。
背景技术
传统的烟气污染物处理方法是针对每一种污染物设置一个独立的处理装置，这种处理方式流程长、设备数量多而复杂，由此导致处理系统的投资和运行费用高、占地面积大。因此，开发新型技术，在较短的流程内，利用尽可能少的处理设备，实现多种污染物的联合脱除是烟气净化的努力方向。
低温等离子体气体净化技术，由于工艺简单、可同时去除多种污染物、占地面积小等优点引起了人们的广泛关注。但是等离子体反应的复杂性及放电难以控制性，大大限制了等离子净化技术走向工业化应用的程度。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种烟气污染物脱除装置，以解决现有烟气处理装置中的污染物脱除效率低、投资和运行费用高、占地面积大的问题；同时，本发明结合智能控制模块，是烟气污染物脱除系统智能化技术的实现。
所述烟气污染物脱除装置包括湿式静电模块、等离子体反应模块、鼓泡吸收塔和智能控制模块。
所述湿式静电模块对烟气污染物进行一级处理，实现烟气污染物中粉尘颗粒物的湿式吸附脱除；
所述等离子体反应模块对烟气污染物进行二级处理，实现烟气污染物中挥发性有机物的氧化脱除；单质汞、二氧化硫和氮氧化物的深度氧化；
所述鼓泡吸收塔对烟气污染物进行三级处理，对进行二级处理后的烟气污染物吸收脱除；
所述智能控制模块用于实现烟气污染物脱除装置的自动散热控制。
本装置发明所述的装置结合风道、引风机和烟囱可构成完整的烟气处理系统，具有高效、节能、运行成本低的特点。本装置采用了湿式等离子体技术，以此为核心，结合电除尘技术及鼓泡法，并加以改进，得到了处理烟气中多种污染的一体化装置，以期为工业处理烟气污染提供新的解决方案。
附图说明
图1是一种实施例的结构示意图；
图2是图1中湿式静电模块的结构示意图；
图3是图1中等离子体反应管的结构示意图；
图4是图1中鼓泡吸收塔的结构示意图。
具体实施方式
在一个实施例中，本发明公开了一种烟气污染物脱除装置，
所述烟气污染物脱除装置包括湿式静电模块、等离子体反应模块、鼓泡吸收塔和智能控制模块。
所述湿式静电模块对烟气污染物进行一级处理，实现烟气污染物中粉尘颗粒物的湿式吸附脱除；
所述等离子体反应模块对烟气污染物进行二级处理，实现烟气污染物中挥发性有机物的氧化脱除；单质汞、二氧化硫和氮氧化物的深度氧化；
所述鼓泡吸收塔对烟气污染物进行三级处理，对进行二级处理后的烟气污染物吸收脱除；
所述智能控制模块用于实现烟气污染物脱除装置的自动散热控制。
在本实施例中，如图1所示，提供了一种烟气污染物脱除装置，所述烟气污染物脱除装置包括湿式静电模块、等离子体反应模块、鼓泡反应塔和智能控制模块。
该实施例提供的烟气污染物脱除装置因为湿式低温等离子体可同时处理多种污染物而具有高效的特点；采用水力发电机回收利用水泵提供的水能并对智能控制装置供电使得系统节能效果良好；采用湿式静电除尘结合等离子体反应技术可降低运行成本，使得系统具有经济性。结合风道、引风机和烟囱可构成完整的烟气处理系统。
在一个实施例中，所述湿式静电模块包括：接有高压直流电源的阴极线、两侧接地的阳极板、水泵、阳极板上的水幕喷头和回收利用水能的水力发电机；
所述等离子体反应模块包括：AC/DC电源、等离子体反应管和湿度控制器；
所述鼓泡吸收塔采用多级分段式结构，并利用鼓泡吸收塔内的气体分布器和超声换能器优化鼓泡吸收塔的设计。
所述智能控制模块利用单片机，依靠水力发电机和测温仪实现所述装置的自动散热控制。
在本实施例中，如图1所示：所述湿式静电模块包括接有高压直流电源的阴极线、两侧接地的阳极板、水泵、阳极板上的水幕喷头和回收利用水能的水力发电机，对烟气进行一级处理，实现粉尘颗粒物的湿式吸附脱除。
所述等离子体反应模块包括AC/DC电源、等离子体反应管和湿度控制器，对烟气进行二级处理，实现挥发性有机物的氧化脱除、单质汞、二氧化硫和氮氧化物的深度氧化。
所述鼓泡反应塔采用多级分段式结构、气体分布器和超声换能器优化鼓泡反应塔的设计，对烟气进行三级处理，实现氧化后多种污染物吸收脱除过程。
所述智能控制模块依靠水力发电和测温仪，利用单片机实现系统的自动散热控制。第一级反应装置运行时水力发电机给智能控制模块的STC单片机(可换型号)供电，STC单片机实现与测温仪和散热风扇的通信。所述测温仪测量鼓泡吸收塔中反应液的温度，温度达到60℃(可设阈值)时单片机向散热风扇发送使能信号，散热装置启动。
在一个实施例中，所述湿式静电模块在接有高压直流电源的阴极线、两侧接地的阳极板之间形成高压电场，当含有粉尘颗粒的气体通过所述高压电场时，由于静电作用所述粉尘颗粒物沉积于所述阳极板上；
所述水幕喷头利用水泵提供的水压形成水膜，所述水膜用于冲洗沉积于阳极板上的粉尘颗粒物。
在本实施例中，所述湿式静电模块对烟气进行一级处理，湿式静电模块的结构如图2所示。含有粉尘颗粒物的气体，在接有高压直流电源的阴极线和接地的阳极板之间所形成的高压电场中通过时，由于静电作用尘粒沉积于阳极板上，然后被水幕喷头形成的水膜冲洗下来。烟气经静电处理模块后实现粉尘颗粒物的湿式吸附脱除，防止粉尘颗粒物与等离子体脱除VOCs时产生的中间产物接触时造成二次污染从而影响降解的效率。
进一步地，水喷射到阳极板表面后形成均匀稳定的水膜，冲刷吸附在阳极板上的粉尘颗粒物，避免了干式静电除尘器中机械振动引起的颗粒返混损失。同时有效避免了反电晕的发生，也不会形成灰层电压损失，从而提高了静电除尘器的有效工作电压，有利于颗粒脱除效率的提高，这对高比电阻颗粒的静电脱除尤为重要。
进一步的，水幕喷头形成水膜冲刷极板时无需过多能量，可利用水力发电机回收利用由水泵提升的部分水能。发电机前后两端是输水管道，水流带动水轮机转动，水轮机通过轴承与发电机构相连，从而带动发电机的转子转动，进而产生电能。将其接入水泵与水幕喷头连接的水管之间，可源源不断地产生电能，实现资源的高效利用。
在一个实施例中，所述阴极线电极富集直径尺寸小于1mm的碳纤维电子发射极。
在本实施例中，所述阴极线电极富集直径尺寸极小的碳纤维电子发射极，所述碳纤维具有极佳的电子发射性能，起晕电压低。小尺寸的电极直径使得氧的解离区面积减少，从而减少臭氧的生成。使用碳纤维作为阴极电极，充足的电子发生量在保证除尘效率的同时也控制了臭氧浓度。
在一个实施例中，述等离子体反应管由多根尺寸相同的绝缘材料管均匀排列而成，绝缘材料管外侧均匀覆盖金属类导电材料并有效接地，每个等离子体反应管中间都放置有高压电极。
在本实施例中，所述绝缘材料包括石英玻璃、陶瓷等。
所述金属类导电材料包括铜、钨铜、铂、不锈钢等。
在本实施例中，所述等离子体反应模块对烟气进行二级处理，其中等离子体反应管的结构如图3所示。所述等离子体反应管由尺寸完全相同的绝缘材料管均匀排列为正方形结构，绝缘材料管外侧均匀覆盖金属类导电材料并有效接地，各管中间放置高压电极。采用介质阻挡放电产生低温等离子体实现挥发性有机物的氧化脱除、单质汞、二氧化硫和氮氧化物的深度氧化。
在一个实施例中，所述AC/DC电源用于通过介质阻挡放电方式产生低温等离子体。
所述湿度控制器用于控制等离子体反应模块内部的湿度。
在本实施例中，所述等离子体反应模块采用基于AC/DC电源的介质阻挡放电方式。所述AC/DC电源为在10kV的直流基压上叠加幅值为10kV，频率为10k～100kHz的交流信号，具有比脉冲电源更稳定的输出功率和更低廉的成本。
在一个实施例中，所述装置还包括有加湿器，所述加湿器位于等离子体反应管的进气口处，用于提高烟气污染物中H2O的浓度以改变等离子体反应器中活性基团的种类和含量。
在本实施例中，在第二级反应装置进气口处增设加湿器以提高烟气中H2O的浓度以改变等离子体反应器中活性基团的种类和含量，在提高污染物脱除率的同时控制臭氧的含量。
在一个实施例中，所述鼓泡吸收塔由多级鼓泡吸收器组成，每级鼓泡吸收器高径比相对于上一级鼓泡吸收器高径比降低45-55％，通过调节鼓泡塔每级的液面高度，实现烟气中剩余污染物的吸收脱除。
在本实施例中，所述鼓泡吸收塔对烟气进行三级处理，鼓泡吸收塔的结构如图4所示。
进一步的，所述鼓泡吸收塔采用三级分段式结构，每级鼓泡反应器高径比大大降低，气泡聚并概率随之减少，同时抑制了返混现象，可认为气液相处于理想混合状态。通过调节鼓泡塔每级的氨水液面高度，还可在尽可能节省氨水的前提下实现剩余污染物的完全吸收脱除。
更进一步的，每级鼓泡吸收器高径比相对于上一级鼓泡吸收器高径比降低50％。
在一个实施例中，所述气体分布器位于每级鼓泡吸收器进气口，均采用多孔筛板气体分布器，所述气体分布器包括锥形出气头和多孔筛板；
所述锥形出气头直径接近鼓泡吸收塔内径，位于每级鼓泡吸收器底部；
所述多孔筛板采用交错均匀密集开孔方式。
在本实施例中，每级反应器进气口均采用多孔筛板气体分布器。该气体分布器由锥形出气头和多孔筛板构成。锥形出气头直径接近反应塔内径，位于每级反应器底部；多孔筛板采用交错均匀密集开孔方式，有助于阻碍气泡的聚并，实现较好的气含率径向分布。
在一个实施例中，所述超声换能器包括频率为1000Hz的压电陶瓷超声换能器。
在本实施例中，所述鼓泡吸收塔利用频率为1000Hz的压电陶瓷超声换能器所产生的超声场能使流体传质阻力减少，提高扩散系数和液相体积传质系数。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出的若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由提供的权利要求书确定的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟气污染物脱除装置，其特征在于：
所述烟气污染物脱除装置包括湿式静电模块、等离子体反应模块、鼓泡吸收塔和智能控制模块；
所述湿式静电模块对烟气污染物进行一级处理，实现烟气污染物中粉尘颗粒物的湿式吸附脱除；
所述等离子体反应模块对烟气污染物进行二级处理，实现烟气污染物中挥发性有机物的氧化脱除；单质汞、二氧化硫和氮氧化物的深度氧化；
所述鼓泡吸收塔对烟气污染物进行三级处理，对进行二级处理后的烟气污染物吸收脱除；
所述智能控制模块用于实现烟气污染物脱除装置的自动散热控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
优选的，所述湿式静电模块包括：接有高压直流电源的阴极线、两侧接地的阳极板、水泵、阳极板上的水幕喷头和回收利用水能的水力发电机；
所述等离子体反应模块包括：AC/DC电源、等离子体反应管和湿度控制器；
所述鼓泡吸收塔采用多级分段式结构，并利用鼓泡吸收塔内的气体分布器和超声换能器优化鼓泡吸收塔的设计；
所述智能控制模块利用单片机，并依靠水力发电机和测温仪实现所述装置的自动散热控制。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：
所述湿式静电模块在接有高压直流电源的阴极线、两侧接地的阳极板之间形成高压电场，当含有粉尘颗粒的气体通过所述高压电场时，由于静电作用所述粉尘颗粒物沉积于所述阳极板上；
所述水幕喷头利用水泵提供的水压形成水膜，所述水膜用于冲洗沉积于阳极板上的粉尘颗粒物。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：
所述阴极线电极富集直径尺寸小于1mm的碳纤维电子发射极。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：
所述等离子体反应管包括多根尺寸相同的绝缘材料管，所述多根尺寸相同的绝缘材料管均匀排列，绝缘材料管外侧均匀覆盖金属类导电材料并有效接地，每个等离子体反应管中间都放置有高压电极。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述AC/DC电源用于通过介质阻挡放电方式产生低温等离子体；
所述湿度控制器用于控制等离子体反应模块内部的湿度。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述装置还包括有加湿器，所述加湿器位于等离子体反应管的进气口处，用于提高烟气污染物中H2O的浓度以改变等离子体反应器中活性基团的种类和含量。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：
所述鼓泡吸收塔包括多级鼓泡吸收器，每级鼓泡吸收器高径比相对于上一级鼓泡吸收器高径比降低45-55％，通过调节鼓泡塔每级的液面高度，实现烟气中剩余污染物的吸收脱除。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：
所述气体分布器位于每级鼓泡吸收器进气口处，采用多孔筛板气体分布器，所述气体分布器包括锥形出气头和多孔筛板；
所述锥形出气头直径接近鼓泡吸收塔内径，位于每级鼓泡吸收器底部；
所述多孔筛板采用交错均匀密集开孔方式。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：
所述超声换能器包括频率为1000Hz的压电陶瓷超声换能器。
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