CN111905565A - 煤油发动机废气等离子体协同处理装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了煤油发动机废气等离子体协同处理装置，包括依次相连的排气塔、降温塔、等离子高温电除尘器、SCR脱硝反应器和排气筒，高温废气源与排气塔的下部相通，排气塔的顶部与降温塔的顶部相通，所述排气塔内还设有SNCR脱销喷洒器。处理方法，700～900℃的高温废气进入排气塔内，从SNCR脱销喷洒器喷洒还原剂，产生的NH3作为后续SCR脱硝反应器的脱销还原剂，经过降温塔后，烟气温度降至280℃～400℃，然后由等离子电除尘器对为细颗粒物、未燃尽有机物、CO进行脱除，烟气进入SCR脱硝反应器进行脱销，最后达标排放。本发明的优点是：降低还原剂使用量，实现颗粒物、NOX、CO、未燃尽有机物等复合污染物的减排目的。

Description

煤油发动机废气等离子体协同处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及煤油发动机废气等离子体协同处理装置及处理方法。
背景技术
目前国内外，以煤油为燃料的各种发动机试验过程中，产生的大气量且含CO、NOX、微细颗粒物(主要是PM2.5)、未燃尽有机物的高温废气是直接排放的，严重污染环境，影响周围人们的健康，需要纳入治理。
发明内容
本发明的目的在于提供煤油发动机废气等离子体协同处理装置及处理方法，能够有效解决未燃尽煤油废气污染环境的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：煤油发动机废气等离子体协同处理装置，包括依次相连的排气塔、降温塔、等离子高温电除尘器、SCR脱硝反应器和排气筒，高温废气源与排气塔的下部相通，排气塔的顶部与降温塔的顶部相通，所述排气塔内还设有SNCR脱硝喷洒器；
所述等离子高温电除尘器包括除尘器壳体，所述除尘器壳体上设有等离子电源，所述除尘器壳体设有相互间隔设置的收尘板和放电阳极，所述放电阳极与等离子电源的正极输出端相连接，利用等离子电源与放电阳极点连接，产生阳极放电，更为有效的脱除烟气中的为细颗粒物、CO及未燃尽有机物。
优选的，所述排气塔内还设有多片导流板，通过导流板让进入排气塔内的烟气更加均匀，以便废气中的NO、NO2和从上部喷洒的还原剂反应。
优选的，所述降温塔内设有雾化喷水器，通过雾化喷水器，向降温塔内喷洒雾化水，与烟气混合，降低烟气温度。
优选的，所述SCR脱硝反应器与等离子高温电除尘器连接的管路上设有进口风门，所述SCR脱硝反应器与排气筒连接的管路上设有出口风门，所述等离子高温电除尘器与进口风门之间还分出一条管道与旁路风门相连，所述出口风门与排气筒之间也分出一条管道与旁路风门相连，当SCR脱硝反应器内温度过高时，通过控制各个风门的开关，保护催化剂不被烧结。
优选的，所述SCR脱硝反应器和排气筒之间还连有引风机，通过引风机产生负压，将引导烟气顺利通过各个烟气处理装置。
优选的，所述高温废气源通过软管连接排气塔，软管连接更加方便与煤油燃烧装置对接。
优选的，所述SCR脱硝反应器内设有至少一层催化剂层，更好的与烟气接触进行还原反应。
采用上述煤油发动机废气等离子体协同处理装置的处理方法，700～900℃的高温废气进入排气塔内，从SNCR脱硝喷洒器喷洒还原剂，还原剂或分解产生的NH3作为后续SCR脱硝反应器的脱硝还原剂，经过降温塔后，烟气温度降至280℃～400℃，然后由等离子电除尘器对为细颗粒物、未燃尽有机物、CO进行脱除，烟气进入SCR脱硝反应器进行深度脱硝，最后实现污染物的减排目的。
优选的，所述脱硝还原剂为氨、氨水或尿素水溶液中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的优点是：初级采用SNCR脱硝原理对废气进行脱硝处理，喷入的还原剂或者还原剂分解产生的NH3与废气中的NO、NO2反应生成H2O与N2，SNCR过量喷入的还原剂或分解产生的NH3作为后续SCR的脱硝还原剂，等离子电除尘器通过对微细颗粒物的强预荷电、凝并使其粒径增粗而易被高效脱除，同时阳极流光放电时伴随光辐射及电离辐射产生带电离子、高能电子、激发态活性原子、分子、自由基等高能活性物质可使未燃尽有机物分子降解、CO被氧化，经等离子高温电除尘器处理的烟气进入SCR脱硝反应器，SCR脱硝所需的还原剂是SNCR过量喷加或分解产生的出逃逸氨。
附图说明
图1为本发明煤油发动机废气等离子体协同处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参阅图1为本发明煤油发动机废气等离子体协同处理装置及处理方法的实施例，煤油发动机废气等离子体协同处理装置，包括依次相连的排气塔3、降温塔5、等离子高温电除尘器6、SCR脱硝反应器7和排气筒10，高温废气源与排气塔3的下部相通，排气塔3的顶部与降温塔5的顶部相通，所述排气塔3内还设有SNCR脱硝喷洒器32。
初级采用SNCR脱硝原理对废气进行初级脱硝处理，喷入的还原剂或者还原剂分解产生的NH3与废气中的NO、NO2反应生成H2O与N2，SNCR过量喷入的还原剂或分解产生的NH3作为后续SCR的脱硝还原剂，等离子电除尘器通过对微细颗粒物的强预荷电、凝并使其粒径增粗而易被高效脱除，同时阳极流光放电时伴随光辐射及电离辐射产生带电离子、高能电子、激发态活性原子、分子、自由基等高能活性物质可使未燃尽有机物分子降解、CO被氧化，经等离子高温电除尘器6处理的烟气进入SCR脱硝反应器7，SCR脱硝所需的还原剂是SNCR过量喷加或分解产生的出逃逸氨。
一般，对于排气塔3，进气口位于排气塔3的下部，进气口上方的排气塔3内部设有导流板31，对烟气进行引导整流，让烟气分布均匀，而在排气塔3内还设有SNCR脱硝喷洒器32，喷洒还原剂，在排气塔3的顶部设有集气罩4，将烟气收集通过管道输送到降温塔5。
而降温塔5为了更好的降低烟气温度，在其内部设有雾化喷水器51，通过喷洒雾化水，与烟气混合，降低烟气的温度。
等离子高温电除尘器包括除尘器壳体61，除尘器壳体61上设有等离子电源62，除尘器壳体设有相互间隔设置的收尘板63和放电阳极64，放电阳极64与等离子电源62的正极输出端相连接，通过等离子电源62给放电阳极64供电，使烟气中的烟尘带电后形成更大的颗粒被收尘板63捕获，同时未燃尽有机物被氧化或分解，少量CO被氧化。
SCR脱硝反应器7内也设有至少一层催化剂层71，SCR脱硝反应器7与等离子高温电除尘器连接的管路上设有进口风门81，所述SCR脱硝反应器7与排气筒10连接的管路上设有出口风门82，所述等离子高温电除尘器与进口风门81之间还分出一条管道与旁路风门83相连，所述出口风门82与排气筒10之间也分出一条管道与旁路风门83相连。在出口风门82与排气筒10之间连有引风机9，引风机9为变频高温风机，最好排风筒内设置消音装置11，降低排放处理后废气的噪音。
具体的烟气流动路径为：煤油发动机排气管1通过软管2连接到排气塔3的下部进气口，经过导流板31将烟气均匀分布，然后与SNCR脱硝喷洒器32喷洒的还原剂混合反应，进入到降温塔5内，降温塔5内设有雾化喷水器51，喷洒雾化水对烟气进行降温，降温后的烟气进入等离子高温电除尘器6内，等离子高温电除尘器包括除尘器壳体61，所述除尘器壳体61上设有等离子电源62，所述除尘器壳体设有相互间隔设置的收尘板63和放电阳极64，所述放电阳极64与等离子电源电连接，随后烟气进入SCR脱硝反应器7，SCR脱硝反应器7内设有至少一层催化剂层71，随后通过引风机9将净化后的烟气抽入排气筒10排出，在排气筒10内设有消音装置11，降低排放噪音。
煤油为燃料在各种试验阶段的平均排气温度700～900℃，微细颗粒物主要是PM2.5的浓度约100～300mg/Nm3、NOX浓度约100～300mg/Nm3，CO浓度50～200mg/Nm3、未燃尽有机物100～300mg/Nm3。采用上述等离子体协同处理高温废气装置的废气处理方法，700～900℃的高温废气进入排气塔3内，从SNCR脱硝喷洒器32喷洒还原剂，产生的NH3作为后续SCR脱硝反应器7的脱硝还原剂，经过降温塔5后，烟气温度降至280℃～400℃，然后由等离子电除尘器对为细颗粒物、未燃尽有机物和CO进行脱除，烟气进入SCR脱硝反应器7进行脱硝，脱硝还原剂为氨、氨水或尿素水溶液中的一种或多种。
利用高温废气收集设施，本例中为排气塔3通过内置导流实现流场优化，并在合理温度窗口及流场相对均匀位置布置装设喷枪，喷入还原剂进行初级脱硝，还原剂可选，包括不限于：氨、氨水、尿素水溶液、高分子有机物等。初级脱硝采用的是SNCR脱硝原理：喷入的还原剂或还原剂分解产生的NH3与废气中的NO、NO2反应生成H2O与N2。
鉴于试验工况的不连续、变工况特性，该SNCR脱硝效率按30％～60％设计，常按40％～50％设计。
不同还原剂有其各自的分解速率特性，如尿素溶液的联锁起喷温度为360℃，过低温度下喷入会导致尿素分解不彻底，易造成烟道及后续设备堵塞。
SNCR过量喷入的还原剂或分解产生的NH3作为后续SCR的脱硝还原剂。
降温塔5出口烟气温度可设定为280℃～400℃，以320℃～380℃为最佳，烟气温度越高，有利用于等离子电除尘器降解未燃尽有机物及氧化CO，但烟气温度如持续≥420℃，会导致SCR脱硝催化剂烧结，催化活性降低，影响脱硝效果。
SCR设有高温自动保护功能，当烟气温度持续超过450℃时自动切入旁路，以保护催化剂。
等离子电除尘器通过对轻焦油尘粒及微细颗粒物(主要是PM2.5)的强预荷电、凝并使其粒径增粗而易被高效脱除，同时阳极流光放电时伴随光辐射及电离辐射产生带电离子、高能电子、激发态活性原子、分子、自由基等高能活性物质可使未燃尽有机物分子降解、CO被氧化。
等离子高温电除尘器6通常设计2～4电场，对未燃尽有机物有20％～60％的去除效率，优选30％～50％。对CO也有一定的氧化效率，通常为10％～30％。
经等离子高温电除尘器6处理的烟气进入SCR脱硝反应器7，SCR脱硝所需的还原剂是SNCR过量喷加或分解产生的出逃逸氨。SCR脱硝反应器7内装设至少一层催化剂，催化剂型式可以是蜂窝、板式等。SCR脱硝反应器7内设吹灰器，吹灰器型式包括：声波吹灰器、耙式吹灰器或两者的组合，耙式吹灰器的介质可以是0.7～1.0MPa的压缩空气、1.2～1.5MPa饱和蒸汽。
引风机9有变频功能，保证排气塔3入口处压力呈微负压。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (9)

1.煤油发动机废气等离子体协同处理装置，其特征在于：包括依次相连的排气塔(3)、降温塔(5)、等离子高温电除尘器(6)、SCR脱硝反应器(7)和排气筒(10)，高温废气源与排气塔(3)的下部相通，排气塔(3)的顶部与降温塔(5)的顶部相通，所述排气塔(3)内还设有SNCR脱硝喷洒器(32)；所述等离子高温电除尘器(6)包括除尘器壳体(61)，所述除尘器壳体(61)上设有等离子电源(62)，所述除尘器壳体设有相互间隔设置的收尘板(63)和放电阳极(64)，所述放电阳极(64)与等离子电源的正极输出端相连接。
2.如权利要求1所述的煤油发动机废气等离子体协同处理装置，其特征在于：所述排气塔(3)内还设有多片导流板(31)。
3.如权利要求1所述的煤油发动机废气等离子体协同处理装置，其特征在于：所述降温塔(5)内设有雾化喷水器(51)。
4.如权利要求1所述的煤油发动机废气等离子体协同处理装置，其特征在于：所述SCR脱硝反应器(7)与等离子高温电除尘器连接的管路上设有进口风门(81)，所述SCR脱硝反应器(7)与排气筒(10)连接的管路上设有出口风门(82)，所述等离子高温电除尘器与进口风门(81)之间还分出一条管道与旁路风门(83)相连，所述出口风门(82)与排气筒(10)之间也分出一条管道与旁路风门(83)相连。
5.如权利要求1所述的煤油发动机废气等离子体协同处理装置，其特征在于：所述SCR脱硝反应器(7)和排气筒(10)之间还连有引风机(9)。
6.如权利要求1所述的煤油发动机废气等离子体协同处理装置，其特征在于：高温废气源通过软管(2)连接排气塔(3)。
7.如权利要求1所述的煤油发动机废气等离子体协同处理装置，其特征在于：所述SCR脱硝反应器内设有至少一层催化剂层(71)。
8.采用权利要求1至7中任一项所述煤油发动机废气等离子体协同处理装置的处理方法，其特征在于：700～900℃的高温废气进入排气塔(3)内，从SNCR脱硝喷洒器(32)喷洒还原剂，产生的NH3作为后续SCR脱硝反应器(7)的脱硝还原剂，经过降温塔(5)后，烟气温度降至280℃～400℃，然后由等离子电除尘器对为细颗粒物、未燃尽有机物、CO进行脱除，烟气进入SCR脱硝反应器(7)进行脱硝，最后达标排放。
9.如权利要求8所述的煤油发动机废气等离子体协同处理方法，其特征在于：所述脱硝还原剂为氨、氨水或尿素水溶液中的一种或多种。
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