CN109569218A - 一种脱硫脱硝一体化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种脱硫脱硝一体化设备，包括等离子体发生器，等离子体发生器具有能够供气体通过的腔体，腔体与通电单元相连，等离子体发生器由导电材质制成；等离子体发生器设置烟气入口、气体出口和还原气体入口，烟气入口、气体出口和还原气体入口分别与腔体相连通，还原气体入口与外界还原气体源相连通。本发明的脱硫脱硝一体化设备工作时，通过在高压电极与低压电极上加电压来在等离子体发生器内部产生等离子体，烟气从等离子体发生器的烟气入口进入，在向气体出口流动的过程中，会被电离产生等离子体，同时还原气体通过还原气体入口入等离子体发生器，与烟气作用达到对烟气的脱硫脱硝处理。

Description

一种脱硫脱硝一体化设备
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，特别是涉及一种脱硫脱硝一体化设备。
背景技术
大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人产生有害影响的那些物质，烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括水蒸汽、二氧化硫、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。
现有燃煤锅炉烟气处理分为除尘、脱硫及脱硝三个过程：除尘采用布袋除尘、静电除尘(ESP)或湿法静电除尘(WESP)；脱硫主要采用石灰石-石膏为代表的湿法(WFGD)、半干法(semi-dry FGD)以及干法(dry FGD)；脱硝主要采用选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原法(SNCR)。每个处理过程由独立的设备组成，不仅投资费用高昂，占地面积大，而且工艺流程复杂。随着烟气排放指标的严格化，各部分设备需改造升级，而单一过程的改进会引起整体装置的变化，甚至影响其它处理过程的效率，烟气净化系统升级困难，整体维护费用高，特别对于中小型燃煤锅炉，甚至无法承担高额的改造及运行费用。
因此，如何改变现有技术中，燃煤烟气处理装置结构复杂、处理效率较低的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硫脱硝一体化设备，以解决上述现有技术存在的问题，运用等离子体技术处理污染物，提高燃煤烟气处理装置的一体化程度和集成度，提高烟气处理效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种脱硫脱硝一体化设备，包括等离子体发生器，所述等离子体发生器具有能够供气体通过的腔体，所述腔体与通电单元相连，所述等离子体发生器由导电材质制成；所述等离子体发生器设置烟气入口、气体出口和还原气体入口，所述烟气入口、所述气体出口和所述还原气体入口分别与所述腔体相连通，所述还原气体入口与外界还原气体源相连通。
优选地，所述通电单元包括高压电极和低压电极，所述高压电极和所述低压电极分别设置于所述等离子体发生器的两侧，所述高压电极与外部电源的高压端相连，所述低压电极与外部电源的低压端相连。
优选地，所述脱硫脱硝一体化设备还包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器能够产生水蒸汽，所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述腔体相连通。
优选地，所述蒸汽发生器包括能够储存水的箱体，所述箱体设置加水口，所述箱体内设置电加热管，所述电加热管与外部电源相连。
优选地，所述蒸汽发生器设置于所述等离子体发生器的底部，所述蒸汽发生器由绝缘材质制成，所述蒸汽发生器的顶部设置蒸汽通道上口，所述等离子体发生器的底部设置蒸汽通道下口，所述蒸汽通道上口与所述蒸汽通道下口相连通。
优选地，所述电加热管为蛇形管，所述电加热管工作时温度为200-300℃。
优选地，所述箱体内设置液面传感器，所述液面传感器的高度与所述电加热管的水平高度保持一致，所述液面传感器能够测量所述箱体内的液面高度。
优选地，所述高压电极设置于所述等离子体发生器的顶部，所述高压电极的顶部还设置上绝缘板，所述低压电极设置于所述等离子体发生器的底部。
优选地，所述烟气入口和所述气体出口分别设置于所述等离子体发生器的相对的两侧壁上，多个所述还原气体入口设置于所述等离子体发生器的另外两个相对的侧壁上。
优选地，所述还原气体入口的直径沿着所述烟气入口到气体出口的方向逐渐减小。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的脱硫脱硝一体化设备，包括等离子体发生器，等离子体发生器具有能够供气体通过的腔体，腔体与通电单元相连，等离子体发生器由导电材质制成；等离子体发生器设置烟气入口、气体出口和还原气体入口，烟气入口、气体出口和还原气体入口分别与腔体相连通，还原气体入口与外界还原气体源相连通。本发明的脱硫脱硝一体化设备工作时，通过还原气体入口向等离子体发生器的腔体中通入还原气体，通电单元令腔体内还原气体产生大量高能电子，高能电子与进入腔体中的烟气中氧气分子和水分子碰撞，使其激活、裂解或电离而产生具有高活性的自由基自由基O·、O3 ·、OH·、HO2 ·等，将烟气中的NOx、SO2氧化为高价态的氧化物，达到一体化脱硫脱硝的目的，经后续回收设备可将N、S等元素回收，实现污染物回收利用，本发明的脱硫脱硝一体化设备，实现了燃煤烟气净化设备的已替换，提高了设备的集成度，便于改造及维护。
附图说明
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的脱硫脱硝一体化设备的剖切结构示意图；
图2为本发明的脱硫脱硝一体化设备的等离子体发生器的主视结构示意图；
图3为本发明的脱硫脱硝一体化设备的等离子体发生器的俯视结构示意图；
图4为本发明的脱硫脱硝一体化设备的蒸汽发生器的主视结构示意图；
图5为本发明的脱硫脱硝一体化设备的蒸汽发生器的俯视结构示意图；
图6为本发明的脱硫脱硝一体化设备的电加热管的结构示意图；
其中，1为上绝缘板，2为高压电极，3为等离子体发生器，3-1为烟气入口，3-2为还原气体入口，3-3为气体出口，3-4为蒸汽通道上口，4为蒸汽通道，5为低压电极，6为蒸汽发生器，6-1为加热管安装口，6-2为蒸汽通道下口，6-3为液面传感器，6-4为加水口，7为电加热管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种脱硫脱硝一体化设备，以解决上述现有技术存在的问题，运用等离子体技术处理污染物，提高燃煤烟气处理装置的一体化程度和集成度，提高烟气处理效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-6，其中，图1为本发明的脱硫脱硝一体化设备的剖切结构示意图，图2为本发明的脱硫脱硝一体化设备的等离子体发生器的主视结构示意图，图3为本发明的脱硫脱硝一体化设备的等离子体发生器的俯视结构示意图，图4为本发明的脱硫脱硝一体化设备的蒸汽发生器的主视结构示意图，图5为本发明的脱硫脱硝一体化设备的蒸汽发生器的俯视结构示意图，图6为本发明的脱硫脱硝一体化设备的电加热管的结构示意图。
本发明提供一种脱硫脱硝一体化设备，包括等离子体发生器3，等离子体发生器3具有能够供气体通过的腔体，腔体与通电单元相连，等离子体发生器3由导电材质制成；等离子体发生器3设置烟气入口3-1、气体出口3-3和还原气体入口3-2，烟气入口3-1、气体出口3-3和还原气体入口3-2分别与腔体相连通，还原气体入口3-2与外界还原气体源相连通。
本发明的脱硫脱硝一体化设备工作时，通过还原气体入口3-2向等离子体发生器3的腔体中通入还原气体，通电单元令腔体内还原气体产生大量高能电子，高能电子与进入腔体中的烟气中氧气分子和水分子碰撞，使其激活、裂解或电离而产生具有高活性的自由基自由基O·、O3 ·、OH·、HO2 ·等，将烟气中的NOx、SO2氧化为高价态的氧化物，达到一体化脱硫脱硝的目的，经后续回收设备可将N、S等元素回收，实现污染物回收利用，本发明的脱硫脱硝一体化设备，实现了燃煤烟气净化设备的已替换，提高了设备的集成度，便于改造及维护。
其中，通电单元包括高压电极2和低压电极5，高压电极2和低压电极5分别设置于等离子体发生器3的两侧，高压电极2与外部电源的高压端相连，低压电极5与外部电源的低压端相连。在本具体实施方式中，高压电极2采用矩形铜片。
具体地，脱硫脱硝一体化设备还包括蒸汽发生器6，蒸汽发生器6能够产生水蒸汽，蒸汽发生器6的蒸汽出口与腔体相连通，蒸汽发生器6通过加热水的形式产生蒸汽，蒸汽的引入可以增强脱硫脱硝效果，提高设备脱硫脱硝工作效率。
其中，蒸汽发生器6包括能够储存水的箱体，箱体设置加水口6-4，箱体内设置电加热管7，电加热管7与外部电源相连，通过电加热管7加热水产生水蒸汽，水蒸汽进入等离子体发生器3的腔体中，箱体内还设置加热管安装口6-1，用于安装电加热管7。
更具体地，蒸汽发生器6设置于等离子体发生器3的底部，蒸汽发生器6由绝缘材质制成，蒸汽发生器6的顶部设置蒸汽通道上口3-4，等离子体发生器3的底部设置蒸汽通道下口6-2，蒸汽通道上口3-4与蒸汽通道下口6-2相连通，蒸汽发生器6产生的蒸汽经由蒸汽通道上口3-4和蒸汽通道下口6-2进入腔体中，蒸汽通道上口3-4和蒸汽通道下口6-2形成蒸汽通道4。
为了提高蒸汽发生器6内水的加热效率，电加热管7为蛇形管，增大电加热管7与水的接触面积，电加热管7工作时温度为200-300℃。
进一步地，为了避免干烧，箱体内设置液面传感器6-3，液面传感器6-3的高度与电加热管7的水平高度保持一致，液面传感器6-3能够测量箱体内的液面高度，提高设备安全性能。
为了进一步提高设备安全性能，高压电极2设置于等离子体发生器3的顶部，高压电极2的顶部还设置上绝缘板1，提高了操作安全系数，低压电极5设置于等离子体发生器3的底部。
在本具体实施方式中，烟气入口3-1和气体出口3-3分别设置于等离子体发生器3的相对的两侧壁上，多个还原气体入口3-2设置于等离子体发生器3的另外两个相对的侧壁上。
在距离烟气入口3-1较近的位置，烟气中硫及氮的氧化物含量较高，在距离气体出口3-3较近的位置，烟气中硫及氮的氧化物含量较低，因此，还原气体入口3-2的直径沿着烟气入口3-1到气体出口3-3的方向逐渐减小，即沿着烟气入口3-1到气体出口3-3的方向，还原气体的质量逐步减小，避免还原剂的过多排放造成二次污染，本具体实施方式中，还原气体采用聚四氟乙烯。另外，还可以通过调节多个还原气体入口3-2处的气体压力，以达到沿着烟气入口3-1到气体出口3-3的方向逐步降低通入还原气体质量的目的。
本发明的脱硫脱硝一体化设备，通过在高压电极2与低压电极5上加电压来在等离子体发生器3内部产生等离子体，烟气从等离子体发生器3的烟气入口3-1进入，在向气体出口3-3流动的过程中，会被电离产生等离子体，同时还原气体通过还原气体入口3-2进入等离子体发生器3，与烟气作用达到对烟气的脱硫脱硝处理。为了增加脱硫脱硝的效率，在等离子体发生器3的底部设置蒸汽发生器6，通过加热的形式产生蒸汽，蒸汽的引入可以增强脱硫脱硝效果，本发明具有结构简便、净化效率高、可实现脱硫脱硝的一体化的优点。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：包括等离子体发生器，所述等离子体发生器具有能够供气体通过的腔体，所述腔体与通电单元相连，所述等离子体发生器由导电材质制成；所述等离子体发生器设置烟气入口、气体出口和还原气体入口，所述烟气入口、所述气体出口和所述还原气体入口分别与所述腔体相连通，所述还原气体入口与外界还原气体源相连通。
2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：所述通电单元包括高压电极和低压电极，所述高压电极和所述低压电极分别设置于所述等离子体发生器的两侧，所述高压电极与外部电源的高压端相连，所述低压电极与外部电源的低压端相连。
3.根据权利要求1所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：还包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器能够产生水蒸汽，所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述腔体相连通。
4.根据权利要求3所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：所述蒸汽发生器包括能够储存水的箱体，所述箱体设置加水口，所述箱体内设置电加热管，所述电加热管与外部电源相连。
5.根据权利要求4所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：所述蒸汽发生器设置于所述等离子体发生器的底部，所述蒸汽发生器由绝缘材质制成，所述蒸汽发生器的顶部设置蒸汽通道上口，所述等离子体发生器的底部设置蒸汽通道下口，所述蒸汽通道上口与所述蒸汽通道下口相连通。
6.根据权利要求4所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：所述电加热管为蛇形管，所述电加热管工作时温度为200-300℃。
7.根据权利要求5所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：所述箱体内设置液面传感器，所述液面传感器的高度与所述电加热管的水平高度保持一致，所述液面传感器能够测量所述箱体内的液面高度。
8.根据权利要求2所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：所述高压电极设置于所述等离子体发生器的顶部，所述高压电极的顶部还设置上绝缘板，所述低压电极设置于所述等离子体发生器的底部。
9.根据权利要求1-8任一项所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：所述烟气入口和所述气体出口分别设置于所述等离子体发生器的相对的两侧壁上，多个所述还原气体入口设置于所述等离子体发生器的另外两个相对的侧壁上。
10.根据权利要求9所述的脱硫脱硝一体化设备，其特征在于：所述还原气体入口的直径沿着所述烟气入口到气体出口的方向逐渐减小。
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