CN201978662U - 用于烟气脱硫脱销的介质阻挡放电反应器及脱硫脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于火力发电厂烟气处理技术领域，特别涉及一种用于烟气脱硫脱销的介质阻挡放电反应器及脱硫脱硝系统。锅炉燃烧后的烟气进入介质阻挡放电反应器，在反应器内烟气中的SO₂、NO_X被放电所产生的强氧化性自由基催化氧化，生成高价态的氮氧化物、SO₃以及少量的H₂SO₄、HNO₃等，处理后的烟气进入硝酸吸收塔，其中的氮氧化物、硫氧化物被硝酸进一步氧化吸收，之后的烟气经碱液洗涤排入大气。该工艺流程具有较高的脱除效率，而且较目前的电厂中常用的湿法脱硫和选择性催化还原脱硝组合具有更高的经济效益，而且该工艺的运行不会影响锅炉的安全问题，且HNO₃、H₂SO₄作为产物回收也实现了污染物的绿色回收利用。

Description

用于烟气脱硫脱销的介质阻挡放电反应器及脱硫脱硝系统

技术领域

本实用新型属于火力发电厂烟气处理设备领域，特别涉及一种用于烟气脱硫脱销的介质阻挡放电反应器及脱硫脱硝系统。

背景技术

火力发电厂烟气中的SO₂和NO_X是大气中主要的气体污染物，其不仅对人体带来各种各样的危害，而且会对动植物的生长以及对天气和气候产生很大的影响，因此必须采取措施加以控制。而一项优秀的烟气净化技术不仅需要满足高效的脱除率，而且还要考虑技术上的经济性以及系统的简单可操作性，目前众多的研究者一致认同的是SO₂和NO_X的一体化脱除。

而目前火电厂普遍采用两套装置分别对烟气进行脱硫脱硝处理，烟气脱硫主要采用的是湿法烟气脱硫工艺(Wet-FGD)，烟气脱硝则采用的是以NH₃为还原剂的选择性催化还原技术(SCR)，其中湿法烟气脱硫工艺用石灰石或石灰做脱硫吸收剂，石灰石破碎后与水混合，磨成粉状制成吸收浆液。在吸收塔内，烟气中的SO₂与浆液中的CaCO₃以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水硫酸钙即石膏，使烟气中的SO₂得以脱除。湿法脱硫工艺过程中的主要反应方程式为：

2CaCO₃+H₂O+2SO₂→2CaSO₃·1/2H₂O+2CO₂↑

2CaCO₃·1/2H₂O+O₂+3H₂O→2CaSO₄·2H₂O

湿法烟气脱硫的主要缺点有：

(1)系统复杂，运行维护量大；

(2)水消耗大，且存在废水的处理问题；

(3)系统投资较大，运行费用高，装置的占地面积大。

选择性催化还原技术是指在O₂和非均相催化剂存在的条件下，以NH₃作为还原剂，在省煤器与空气预热器之间的烟气温度下将NO_X还原为无害的氮气和水。主要的反应方程式如下：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

NO+NO₂+2NH₃+O₂→2N₂+3H₂O

选择性催化还原技术的主要缺点有：

(1)初期投资费用高，设备造价高昂；

(2)催化剂易中毒；

(3)燃烧高硫煤时容易造成空气预热器的积灰及堵塞。

发明内容

本实用新型提供了一种用于烟气脱硫脱销的介质阻挡放电反应器及脱硫脱硝系统，其目的是减少设备占地面积、实现HNO₃和H₂SO₄的资源绿色回收利用、提高脱硫脱硝的经济效益、减少尾部烟道的磨损以及空预器的积灰及堵塞问题。

本实用新型所述的介质阻挡放电反应器，由若干个单体介质阻挡放电反应器交错排列组合而成；所述单体介质阻挡放电反应器采用双介质层，分为环形的外介质层和内介质层，内介质层内设置高压电极，外介质层外面包裹一层作为低压电极的金属网。

所述外介质层和内介质层的材料均为透明刚玉；所述高压电极的材料选用不锈钢棒；所述低压电极的材料为紫铜。

所述单个介质阻挡放电反应器的长度为0.4m～1m，所述高压电极直径d₁为3～4mm，内介质层厚度d₂为1～2mm，放电间隙d₃为6～9mm，外介质层厚度d₄为2～4mm。

本实用新型提供的一种基于介质阻挡放电反应器的烟气脱硫脱硝系统，其连接关系为：所述的介质阻挡放电反应器一端为烟气入口，另一端与硝酸吸收塔下部的烟气入口连接；硝酸吸收塔的上部设置喷淋装置，底部通过管道与硝酸储液池连通，硝酸储液池的出液口通过管道及蠕动泵与所述喷淋装置连通，硝酸吸收塔的顶部设置出气口，通过管道与碱液吸收塔的烟气入口连接；碱液吸收塔的上部设置喷淋装置，底部通过管道与碱液储液池连通，碱液储液池的出液口通过管道及蠕动泵与所述喷淋装置连通，碱液吸收塔的顶部设置出气口，通过管道与烟囱连接。

本实用新型的有益效果为：

(1)中烟气首先经低温等离子体处理，然后由硝酸溶液进一步氧化吸收最后再由碱液对烟气进行尾部处理，处理后的烟气排入大气，其中NO_X的脱除率可达85％以上，SO₂的脱除率可达95％以上。

(2)减少了设备占地面积；

(3)减少了水的消耗量；

(4)燃烧高硫煤时不会造成尾部烟道的磨损以及空预器的积灰及堵塞问题；

(5)H₂SO₄、HNO₃作为产物回收，实现了资源的绿色回收利用，同时增加了经济效益。

附图说明

图1(a)和图1(b)分别为单个介质阻挡放电反应器反应器的结构横截面图和纵向截面图；

图2为介质阻挡放电反应器箱体的截面图；

图3为该烟气脱硫脱硝系统的连接示意图。

图中标号：

1-外介质层；2-内介质层；3-高压电极；4-金属网；5-介质阻挡放电反应器；6-硝酸吸收塔；7-硝酸储液池；8-碱液吸收塔；9-碱液储液池；10-烟囱。

具体实施方式

本实用新型提供了一种用于烟气脱硫脱销的介质阻挡放电反应器及脱硫脱硝系统，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

图1为单个介质阻挡放电反应器的结构截面图，所述单体介质阻挡放电反应器采用双介质层，分为环形的外介质层1和内介质层2，内介质层2内设置同轴布置的棒状高压电极3，外介质层1外面包裹一层作为低压电极的金属网4。其中，外介质层1和内介质层2的材料均为透明刚玉；高压电极3的材料选用不锈钢棒，棒径与内介质层内径大致相等；金属网4的材料为紫铜。单个介质阻挡放电反应器的长度为0.4m～1m，中心高压电极3的直径d₁为3～4mm，内介质层2厚度d₂为1～2mm，放电间隙d₃为6～9mm，外介质层1厚度d₄为2～4mm。

图2为介质阻挡放电反应器箱体的截面图，箱体截面为正方形，里面嵌有若干个交错排列组合的单体介质阻挡放电反应器，工业应用中可以根据不同机组的烟气量来选择箱体的尺寸以及内部所嵌单体介质阻挡放电反应器的数量。

图3为使用介质阻挡放电反应器的烟气脱硫脱硝系统的连接示意图。介质阻挡放电反应器5一端为烟气入口，另一端与硝酸吸收塔6下部的烟气入口连接；硝酸吸收塔6的上部设置喷淋装置，底部通过管道与硝酸储液池7连通，硝酸储液池7的出液口通过管道及蠕动泵与所述喷淋装置连通，硝酸吸收塔6的顶部设置出气口，通过管道与碱液吸收塔8的烟气入口连接；碱液吸收塔8的上部设置喷淋装置，底部通过管道与碱液储液池9连通，碱液储液池9的出液口通过管道及蠕动泵与所述喷淋装置连通，碱液吸收塔9的顶部设置出气口，通过管道与烟囱10连接。

该设备工作时，按以下步骤进行

(1)燃烧后的烟气进入介质阻挡放电反应器，通过调节高压电源的电压(调节范围6～20kV)、频率(调节范围7～15kHz)控制反应器内的放电功率，在反应器内发生均匀、稳定的放电，放电产生大量的高能电子，在高能电子的作用下，烟气中的O₂、H₂O分子被激活、裂解或电离，产生包括O、O₃、OH、HO₂在内的高活性的氧化性粒子，使烟气中的NO、SO₂氧化，NO的氧化产物主要为NO₂以及少量的HNO₃、HNO₂和其他高价态的氮氧化物，SO₂的氧化产物主要为SO₃，在水蒸气含量较高的情况下会进一步生成硫酸；

(2)稀硝酸溶液通过蠕动泵由硝酸吸收塔上部经喷淋装置进入硝酸吸收塔内，流经硝酸吸收塔填料表面由硝酸吸收塔下部排出，进入硝酸储液槽；经介质阻挡放电反应器处理的烟气由硝酸吸收塔下部进入，与稀硝酸充分反应后由硝酸吸收塔顶排出；

(3)为防止随烟气带出硝酸吸收塔的硝酸雾滴对后面设备的腐蚀，在硝酸吸收塔后面设置一级带有碱液喷淋装置的碱液吸收塔，使用碱液以除去酸雾；碱液通过蠕动泵由碱液吸收塔上部经喷淋装置进入碱液吸收塔内，由碱液吸收塔下部排出，进入碱液储液槽；经硝酸吸收塔处理后的烟气从碱液吸收塔下部进入，与碱液反应后由碱液吸收塔顶部排出至烟囱。

Claims (4)

1.一种介质阻挡放电反应器，其特征在于，该反应器由若干个单体介质阻挡放电反应器交错排列组合而成；所述单体介质阻挡放电反应器采用双介质层，分为环形的外介质层和内介质层，内介质层内设置高压电极，外介质层外面包裹一层作为低压电极的金属网。

2.根据权利要求1所述的一种介质阻挡放电反应器，其特征在于，所述外介质层和内介质层的材料均为透明刚玉；所述高压电极的材料选用不锈钢棒；所述低压电极的材料为紫铜。

3.根据权利要求1所述的一种介质阻挡放电反应器，其特征在于，所述单个介质阻挡放电反应器的长度为0.4m～1m，所述高压电极直径d₁为3～4mm，内介质层厚度d₂为1～2mm，放电间隙d₃为6～9mm，外介质层厚度d₄为2～4mm。

4.一种基于介质阻挡放电反应器的烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，如权利要求1所述的介质阻挡放电反应器一端为烟气入口，另一端与硝酸吸收塔下部的烟气入口连接；硝酸吸收塔的上部设置喷淋装置，底部通过管道与硝酸储液池连通，硝酸储液池的出液口通过管道及蠕动泵与所述喷淋装置连通，硝酸吸收塔的顶部设置出气口，通过管道与碱液吸收塔的烟气入口连接；碱液吸收塔的上部设置喷淋装置，底部通过管道与碱液储液池连通，碱液储液池的出液口通过管道及蠕动泵与所述喷淋装置连通，碱液吸收塔的顶部设置出气口，通过管道与烟囱连接。

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