CN107126822A - 气体净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体处理装置,包括依次连接的加热装置、一级等离子放电装置、一级冷却装置、二级等离子放电装置和二级冷却装置;其中:加热装置,用于将气体的温度加热至第一预设值;一级等离子放电装置;一级冷却装置,用于将通过一级等离子放电装置的气体的温度冷却至第二预设值;二级等离子放电装置;二级冷却装置,用于将通过二级等离子放电装置的气体的温度冷却至第三与社会中;其中,所述第一预设值大于第二预设值,所述第二预设值大于第三预设值。本发明通过在高温条件和低温条件下两次利用等离子放电装置对气体进行处理,有效提高了反应效率和二噁英的分解速度。

Description

气体净化装置
技术领域
[0001]本发明涉及环保领域,具体涉及一种气体净化装置。
背景技术
[0002]二噁英(Dioxin)通常指的是1,4-二氧杂环己二烯及其衍生物,这类物质对毒性 强,对人体及自然环境危害大,且在自然环境中不易自然降解,二噁英常以微小的颗粒存在 于大气、土壤和水中,主要的污染源是化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产 业。日常生活所用的胶袋,PVC (聚氯乙烯)软胶等物都含有氯,燃烧这些物品时便会释放出 二恶英,悬浮于空气中。因此对排放的气体中的二噁英进行处理势在必行。现有的二噁英处 理方式通常包括吸收过滤法和化学分解法。其中吸收过滤法利用活性炭等物质对二噁英进 行吸附,然而吸附有二噁英的活性炭仍需进一步处理;化学分解法则主要包括催化剂分解 和等离子分解两种,其中催化剂分解的代表性方法主要包括选择性催化还原(SCR)技术等, 这一类方法的受催化剂的性能和状态限制比较大,而现有的等离子分解法主要为低温等离 子分解法,但是由于现有的低温等离子分解法的反应条件相对固定,导致分解效率低,且反 应进行不完全。
发明内容
[0003] 本发明的主要目的是提供一种气体净化方法,旨在解决现有气体净化方法无法有 效净化气体中污染物的问题。
[0004] 为实现上述目的,本发明提出一种气体净化方法,包括以下步骤:
[0005] 将气体加热至温度达到第一预设值,并通过一级等离子放电装置;
[0006] 将一级等离子放电装置排出的气体冷却至温度达到第二预设值,并通过二级等离 子放电装置;
[0007] 将通过二级等离子放电装置的气体冷却至温度达到第三预设值;
[0008] 其中所述第一预设值大于第二预设值,所述第二预设值大于第三预设值。
[0009] 本发明通过在高温条件和低温条件下两次利用等离子放电装置对气体进行处理, 有效提高了反应效率和二噁英的分解速度。
附图说明
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以 根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0011] 图1为本发明实施例气体净化方法的流程图。
[0012] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0013] 本发明提出的一种气体净化装置,包括依次连接的加热装置、一级等离子放电装 置、一级冷却装置、二级等离子放电装置和二级冷却装置;其中:
[0014] 加热装置,用于将气体的温度加热至第一预设值;
[0015] 一级等离子放电装置;
[0016] 一级冷却装置,用于将通过一级等离子放电装置的气体的温度冷却至第二预设 值;
[0017] 二级等离子放电装置;
[0018] 二级冷却装置,用于将通过二级等离子放电装置的气体的温度冷却至第三与社会 中;
[0019] 其中,所述第一预设值大于第二预设值,所述第二预设值大于第三预设值。
[0020] 基于上述气体处理装置,本发明还提供一种气体处理方法,如图1所示,包括以下 步骤:
[0021] S10、将气体加热至温度达到第一预设值,并通过一级等离子放电装置。
[0022] 本实施例的技术方案主要针对垃圾回收厂、冶金车间等场景的焚烧炉,这些焚烧 炉的焚烧温度通常在400-600摄氏度左右,废弃物在该温度下焚烧最易产生二噁英等有害 物质,本实施例的技术方案中,先将由焚烧炉排出的气体加热至第一预设值,为了提高反应 效率和反应效果,本实施例中第一预设值优选大于800摄氏度,在某些具体实施方式中,该 第一预设值的范围大于850摄氏度且小于900摄氏度。
[0023]本实施例中将温度加热至800摄氏度以上,如果温度继续升高,则反应效率的提升 有限,而成本则严重提高,经过测试,因此考虑到实际生产需要,应当将气体的加热温度控 制在850摄氏度至900摄氏度之间。
[0024]现有技术中,通常在低温条件先进行等离子反应,这里的低温条件通常指的是低 于200摄氏度,即在焚烧炉排出气体之后,直接将气体冷却并经过除尘等操作后进行等离子 反应,然而经过试验,直接进行等离子反应的反应效果有限,因为反应条件单一,所以对于 某些氯代二苯-并-对二噁英的去除效果有限,实际去除效率并不能达到理论上的9〇%以 上,仅能达到85 %左右。
[0025]而本实施例的技术方案中,则先将排放的气体进行加热,并在加热条件下进行反 应,可以有效提高去除效率,并去除低温条件下难以反应去除的二噁英。
[0026]由于高温下的反应效率较高,且二噁英本身在高温条件下的稳定性相对较差,理 论上说,在温度大于850摄氏度以后,二噁英会自行分解,但是实际试验过程中发现,在温度 大于850摄氏度之后,气体中仍残留一部分化学性质稳定的二噁英,且该部分二噁英^以在 后续反应过程中去除。因此在兼顾成本和工作效果的情况下,本实施例中的一级等离子放 电装置的使用功率和脉冲频率控制在一较低水平的时候综合使用效果较佳。本实施例中, 所述一级等离子放电装置的功率小于60千瓦,脉冲频率小于70次/秒。在某些具体实施方式 中,将一级等离子放电装置的功率控制在20-45千瓦,脉冲频率为3〇-6〇次/秒。>
[0027]本实施例中一级等离子放电装置的具体结构可参考现有的及改进的等离子放电 装置,而一级等离子放电装置中的等离子体电场电源输出电压控制在10-30千伏,输出电流 控制在2安培至4 • 5安培之间。
[0028]在一实施例中,原始废气中二噁英含量约为830纳克/立方米(纳克每立方米),一 级等离子放电装置中的等离子体电场电源输出电压为10千伏,输出电流为4.5安培,其功率 为45KW,脉冲频率为⑽赫兹,则经过一级等离子放电装置后,残留的二噁英低于〇. 〇丨纳克/ 立方米。
[0029]在又一实施例中,原始废气中二噁英含量约为830纳克/立方米,一级等离子放电 装置中的等离子体电场电源输出电压为15千伏,输出电流为2安培,其功率为30KW,脉冲频 率为50赫兹,则经过一级等离子放电装置后,残留的二噁英低于〇. 05纳克/立方米。
[0030]在第三实施例中,原始废气中二噁英含量约为830纳克/立方米,一级等离子放电 装置中的等离子体电场电源输出电压为10千伏,输出电流为2安培,其功率为20KW,脉冲频 率为30赫兹,则经过一级等离子放电装置后,残留的二噁英低于〇.丨纳克/立方米。
[0031]在某些具体实施方式中,进一步在步骤S10之后增加步骤S20:
[0032] S20、将一级等离子放电装置排出的气体通过除尘装置和排酸装置。
[0033]在气体通过一级等尚子放电装置后,继续通过除尘装置和排酸装置,本实施例中 的除尘装置优选使用布袋除尘器,排酸装置则可选用生石灰或氨水等吸收装置吸收废气中 的酸性物质。应当理解的是,如果使用氨水作为排酸装置中的吸收剂,则需要进一步通过除 湿装置控制气体的湿度,优选应当将气体的温度控制在15%以下。
[0034]同时,应当注意的是,在温度降低过程中,会不断生成二噁英,只有在温度降低至 200摄氏度以下,二噁英的产生速度才会趋于停止,而在200摄氏度-400摄氏度之间为二噁 英产生速度最快的温度区间。因此必须控制气体在200摄氏度至400摄氏度之间持续的时间 尽量少。
[0035]应当理解的是,如果将氨水的温度保持的较高,则会导致氨水挥发,降低排酸效 果,因此如果使用氨水等温度相对较低的物质作为吸收剂,还应当在该S20步骤之前进一步 先将一级等离子放电装置排出的气体的温度快速冷却至200摄氏度以下。而如果使用生石 灰等对反应温度要求不高的物质,则可以将气体的温度保持在400摄氏度以上,也可以降低 至200摄氏度以下。经过试验,实际使用过程中,在将气体加热至800摄氏度以上之后,并经 过一级等离子放电装置及一布袋除尘器之后,气体的温度可以保证在通过生石灰作为吸收 剂的排酸装置后仍保持在400摄氏度以上。
[0036]本实施例中,除尘装置和排酸装置均可参考现有的及改进的除尘装置和排酸装 置,例如布袋除尘器或吸收塔、过滤器等。不同之处在于需要在除尘装置和排酸装置外设置 额外的保温装置及温控装置以控制温度。
[0037] S3〇、将通过除尘装置和排酸装置的气体冷却至温度达到第二预设值,并通过二级 等离子放电装置。
[0038] 进一步的,本实施例中,将通过除尘装置和排酸装置的气体冷却至温度达到第二 预设值,应当理解的是,本实施例中的第一预设值大于第二预设值。同时为了防止二噁英二 次产生,必须严格控制气体温度位于200摄氏度与400摄氏度之间的时间,理论上来说,降温 速度越快越好。
[0039]在基于上述实施例的又一实施例中,气体在进入二级等离子放电装置后,气体中 的二噁英含量恢复至大于20纳克/立方米。
[0040]本实施例中的第一预设值大于第二预设值。具体的,在某些具体实施方式中,所述 第二预设值大于70摄氏度且小于200摄氏度。理论上说,该第二预设值在上述范围内越低越 好,但是实际生产过程中,考虑到成本因素,优选控制在150摄氏度,温度的上下偏差控制在 15度即可。应当理解的是,由于本实施例的技术方案中己经利用一级等离子放电装置在高 温条件下进行了一次反应,去除了部分二噁英,本实施例中的在二级等离子放电装置中,应 当提高放电装置的功率和脉冲频率。本实施例中,二级等离子放电装置的功率大于5兆瓦, 脉冲频率大于8〇〇次/秒。经过试验,在综合考虑成本与去除效果的同时。所述二级等离子放 电装置的功率为9-13兆瓦,脉冲频率为1000-1200次/秒,效果较佳。本实施例中,将二级等 离子放电装置中的等离子体电场电源输出电压控制在100-300千伏,输出电流控制在30安 培至130安培之间。
[0041] 本实施例中,进入二级等离子放电装置后中的气体二噁英含量约为30纳克/立方 米。
[0042]在一具体实施方式中,二级等离子放电装置中的等离子体电场电源输出电压为 1〇〇千伏,输出电流为130安培,其功率为13兆瓦,脉冲频率为60赫兹,则经过一级等离子放 电装置后,残留的二噁英低于0.1纳克/立方米。
[0043] 在又一具体实施方式中,二级等离子放电装置中的等离子体电场电源输出电压为 200千伏,输出电流为60安培,其功率为12兆瓦,脉冲频率为60赫兹,则经过一级等离子放电 装置后,残留的二噁英低于0.15纳克/立方米。
[0044]在另一具体实施方式中,二级等离子放电装置中的等离子体电场电源输出电压为 300千伏,输出电流为30安培,其功率为9兆瓦,脉冲频率为60赫兹,则经过一级等离子放电 装置后,残留的二噁英低于0.2纳克/立方米。
[0045] S40、将通过二级等离子放电装置的气体冷却至温度达到第三预设值。
[0046] 应当理解的是,从理论上来说,化学反应的进行均是可逆的,而实际生产过程中, 这一过程也是确实存在的,虽然二次生成的二噁英数量很少,本实施例中进一步将二级等 离子放电装置处理后的气体进一步冷却,以降低二噁英在此反应产生的可能性。从理论上 说,该第三预设值应当越低越好,实际试验中证实,只要将第三预设值控制在小于100摄氏 度即可有效减少二噁英的二次生产,为了进一步提高效果,本实施例中优选第三预设值应 当至少低于第二预设值0至50摄氏度,且第二预设值越高,则第三预设值与第二预设值之差 优选越大。例如,如果将第二预设值设定为180摄氏度,则将第三预设值设定为130摄氏度以 下较佳,如果将第二预设值设定为70摄氏度,则二噁英已经基本无法二次生成,则此时基本 不需要冷却操作,可以将第三预设值设置于60摄氏度到70摄氏度之间。
[0047] 经过多次测试,在冷却后的气体中二噁英相对于冷却前的增加量在低于1%。
[0048] S50、将温度冷却至第三预设值的气体排放。
[0049]在气体温度冷却至第三预设值后,则可以将气体直接排放,为了避免污染环境,本 实施例中优选对排放前的气体进行一次过滤操作,显然,该过滤操作还可以在步骤S40之前 进行。
[0050]根据综合计算,在计算机仿真试验中,本实施例中的技术方案可以去除有害气体 中100%的二噁英,实验室条件中,去除效果可以达到以上,在某工厂的实际生产测试 中,二噁英去除效率实际可以达到95%以上。
[0051]以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本 发明的构思下,利用本发明说明书的内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相 关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种气体处理装置,其特征在于,包括依次连接的加热装置、一级等离子放电装置、 一级冷却装置、二级等离子放电装置和二级冷却装置; ' 其中: 加热装置,用于将气体的温度加热至第一预设值; 一级等离子放电装置; 一级冷却装置,用于将通过一级等离子放电装置的气体的温度冷却至第二预设值; 二级等离子放电装置; 二级冷却装置,用于将通过二级等离子放电装置的气体的温度冷却至第三与社会中; 其中,所述第一预设值大于第二预设值,所述第二预设值大于第三预设值。
2. 如权利要求1所述的气体处理装置,其特征在于,所述第一预设值大于第二预设值, 所述第二预设值大于第三预设值。
3. 如权利要求2所述的气体处理装置,其特征在于,所述第一预设值大于800摄氏度。
4. 如权利要求3所述的气体处理装置,其特征在于,所述第一预设值大于850摄氏度,且 小于900摄氏度。
5. 如权利要求2所述的气体处理装置,其特征在于,所述第二预设值大于70摄氏度且小 于200摄氏度。
6. 如权利要求1所述的气体处理装置,其特征在于,所述一级等离子放电装置的功率小 于60千瓦,脉冲频率小于70次/秒。
7. 如权利要求1所述的气体处理装置,其特征在于,所述一级等离子放电装置的功率为 20-45千瓦,脉冲频率为30-60次/秒。
8. 如权利要求1所述的气体处理装置,其特征在于,所述二级等离子放电装置的功率大 于5兆瓦,脉冲频率大于8〇〇次/秒。
9. 如权利要求1所述的气体处理装置,其特征在于,所述二级等离子放电装置的功率为 9-13兆瓦,脉冲频率为1000-12〇〇次/秒。
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