CN200966977Y

CN200966977Y - 一种双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置

Info

Publication number: CN200966977Y
Application number: CN 200620098846
Authority: CN
Inventors: 范先媛; 刘伟; 杨振兴
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2016-09-07

Abstract

本实用新型尤其涉及一种双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置。在反应器壳体[1]内设置有若干对高压极板[3]和接地极板[5]，高压芒刺[2]固定在高压极板[3]上、接地芒刺[4]固定在接地极板[5]上；高压极板[3]与直流高压电源[6]的高压端相联接，接地极板[5]接地。高压芒刺[2]与接地芒刺[4]的设置或为正对布置、或为相互错开布置。本实用新型具有结构简单、空间场强分布均匀、高能电子密度大、维护方便、投资较少、运行可靠、脱除效率高、无二次污染的特点；由于电晕放电也可用于除尘，有助于实现脱硫脱硝除尘一体化。

Description

一种双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置

技术领域

本实用新型属于一种脱硫脱硝装置，尤其涉及一种双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置。

背景技术

等离子体方法脱硫脱硝工艺是上世纪70年代发展起来的新工艺，与其它类型的脱硫脱硝工艺相比，具有脱除效率高、工艺简单、操作容易、投资较小、无废液废渣，因而被认为是最具发展前途的烟气脱硫脱硝技术。

等离子体是由大量的正负带电粒子和中性粒子组成的。其主要特征是：(1)从微观角度看，带电粒子有正负之分，且所有的负粒子的电荷总量与所有的正粒子的电荷总量相等，且又能在宏观尺度上呈中性；(2)带电粒子之间不存在库仑力；(3)它是一种优良的导电流体，利用这一特征已实现磁流体发电；(4)带电粒子之间无净磁力；(5)电离气体具有一定的热效应。

在迅猛发展的等离子技术领域中广泛采用“低温等离子体技术”，低温等离子体主要是由气体放电产生的。主要有以下几种形式(1)辉光放电；(2)电晕放电；(3)介质阻挡放电；(4)射频放电；(5)微波放电。由于对诸如气态污染物的治理，一般都在常压(10³Pa左右)下进行，而能在常压下产生低温等离子体的有效方法主要是电晕放电和介质阻挡放电两种形式。

目前，利用等离子体脱硫脱硝技术的装置主要是采用各种不同形式的电极结构，其中线--板电极的应用研究最为广泛。其基本原理是利用电晕放电产生的高能电子撞击烟气分子，使烟气分子激活、离解或电离，从而产生大量活性化学物质，将SO₂、NO_X氧化脱除。等离子体脱硫脱硝工艺与其它类型的脱硫脱硝工艺相比，具有脱除效率高、工艺简单、操作容易、投资较小、无废液废渣等优点。但它也存在一些不足之处，主要是：

1、由于其极配形式为线—板式，故电晕激活的空间不够均匀，导致脱硫脱硝效率的下降。(王银声等.脉冲电晕等离子体脱硫脱氮与除尘技术.上海环境科学，2001，19(1)：17-19)；

2、线—板式的电极结构导致空间场强分布不均匀，平均场强较低，这不利于离子的均匀分布，进而影响脱硫脱硝效率。(向晓东.现代除尘理论与技术.北京：冶金工业出版社，2002)；

3、传统的等离子体脱硫脱硝装置均采用单极电晕放电，在电晕外区实际上形成的是单极性单向离子流，并不是严格意义上的等离子体。(林赫.直流电晕放电诱导自由基簇射烟气脱硝试验和机理研究.浙江大学，2002)；

发明内容

本实用新型的任务是提供一种空间场强分布均匀、高能电子密度大、脱除效率高、结构简单、投资较少、运行可靠、无二次污染的双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置。

为完成上述任务，本实用新型采用的技术方案是：在反应器壳体内设置有若干对高压极板和接地极板，高压芒刺固定在高压极板上、接地芒刺固定在接地极板上；高压极板与直流高压电源的高压端相联接，接地极板接地。

其中：高压芒刺与接地芒刺的设置或为正对布置、或为相互错开布置；高压芒刺、接地芒刺的形状为针状；高压极板、接地极板、高压芒刺、接地芒刺材质均为金属。

由于采用上述技术方案，当高压芒刺上施加负高压时，则形成负电晕放电，电晕区产生大量的正离子、电子、激发态和自由基，在电场力的作用下，正离子向内运动，电子则向接地极板运动，期间会碰撞烟气分子继续电离或与空气分子结合生成负离子；而接地芒刺此时为正电晕放电，电晕区产生大量的正离子、电子、激发态和自由基，在电场力的作用下，电子向内运动，正离子向高压极板运动，期间与烟气分子反应生成自由基。利用由此产生大量的OH、HO₂、N、O和O₃等活性物种，这些活性物种具有强氧化性，将SO₂、NO_X氧化脱除。若高压芒刺上施加正高压，则形成正电晕放电，而接地芒刺此时为负电晕放电。无论高压芒刺联接正高压还是负高压，都能产生正、负两种极性的电晕放电，一部分直接生成大量活性物种，另一部分生成大量的正、负离子分别向极性相反的极板运动，其间撞击烟气分子继续生成大量活性物种，利用这些物种的强氧化性将SO₂、NO_X氧化脱除。在注入添加剂氨时，进一步生成硫酸铵、硝酸铵，可作为副产品回收。

因此，本实用新型具有以下的特点：

1、利用直流高压电源可同时产生正电晕和负电晕放电，从而可使电场中形成双向离子流，即真正意义上的等离子体；

2、正负电极同时产生电晕放电，高能电子的密度高于普通的单极电晕放电，从而使脱硫脱硝效率明显会高于普通的单极电晕放电；

3、由于高压极板和接地极板均为板状，故它们之间可形成均匀的场强，使得等离子体分布均匀，强化了脱硫脱硝效果；

4、高压芒刺与接地芒刺交错布置，可使反应器内离子通道更加均匀，有利于SO₂、NO_X分子的脱除。

所以，本实用新型具有结构简单、空间场强分布均匀、高能电子密度大、维护方便、投资较少、运行可靠、脱除效率高、无二次污染的特点。由于电晕放电也可用于除尘，有助于实现脱硫脱硝除尘一体化。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是图1的单通道电晕放电及反电晕放电示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。

一种双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置如图1所示，在反应器壳体[1]内设置有若干对高压极板[3]和接地极板[5]。高压芒刺[2]固定在高压极板[3]上、接地芒刺[4]固定在接地极板[5]上；高压芒刺[2]与接地芒刺[4]的设置为相互错开布置。高压芒刺[2]、接地芒刺[4]的形状为针状；高压极板[3]、接地极板[5]、高压芒刺[2]、接地芒刺[4]材质均为钢材。

高压极板[3]与直流高压电源[6]的高压端相联接，接地极板[5]接地。

图2是本实施方式的单通道电晕放电及反电晕放电示意图。如图2所示，当单极性直流高压电源[6]接通时，高压芒刺[2]与接地芒刺[4]上分别产生电晕放电和反电晕放电，由此产生的非平衡等离子体中的高能电子撞击烟气分子，撞击过程会生成大量的OH、HO₂、N、O和O₃等活性物种，利用这些活性物种的强氧化性，将SO₂、NO_X氧化脱除。

因此，本装置具有如下优点：利用单极性直流高压电源可同时产生正电晕和负电晕放电，从而可使电场中形成双向离子流，即真正意义上的等离子体；正负电极同时产生电晕放电，高能电子的密度高于普通的单极电晕放电，从而使脱硫脱硝效率明显会高于普通的单极电晕放电；由于高压极板和接地极板均为板状，故它们之间可形成均匀的场强，使得等离子体分布均匀，强化了脱硫脱硝效果；芒刺与接地芒刺交错布置，可使反应器内离子通道更加均匀，有利于SO₂、NO_X分子的脱除。

本实施方式结构简单、空间场强分布均匀、高能电子密度大、维护方便、投资较少、运行可靠、脱除效率高、无二次污染；由于电晕放电也可用于除尘，有助于实现脱硫脱硝除尘的一体化。

Claims

1、一种双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置，其特征在于在反应器壳体[1]内设置有若干对高压极板[3]和接地极板[5]，高压芒刺[2]固定在高压极板[3]上、接地芒刺[4]固定在接地极板[5]上；高压极板[3]与直流高压电源[6]的高压端相联接，接地极板[5]接地。

2、根据权利要求1所述的双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置，其特征在于所述的高压芒刺[2]与接地芒刺[4]的设置或为正对布置、或为相互错开布置。

3、根据权利要求1所述的双极电晕放电等离子体脱硫脱硝装置，其特征在于所述的高压芒刺[2]、接地芒刺[4]的形状为针状；高压极板[3]、接地极板[5]、高压芒刺[2]、接地芒刺[4]材质均为金属。