CN214287474U

CN214287474U - 一种脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置

Info

Publication number: CN214287474U
Application number: CN202022851814.XU
Authority: CN
Inventors: 陶亚芬; 陈建刚; 虞顶飞
Original assignee: Zhejiang Jiahuan Engineering Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Jiahuan Engineering Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2030-12-01

Abstract

本发明公开了一种脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，属于烟气深度治理的领域。装置包括冷却塔、脉冲等离子反应系统、内部喷淋系统、后置洗涤系统、工艺补水系统；原超排的烟气，从烟道引入冷却塔，冷却塔通过喷淋等将烟气温度降至合适等离子设计温度(50℃)后，烟气进入脉冲等离子反应器，利用脉冲放电产生的低温等离子体进行废气体催化反应，脉冲形成高压高效静电场对粉尘的捕集，内部喷淋系统对催化反应后的气体和捕集到的粉尘进行吸收和冲洗，最终烟气进入洗涤塔，去除烟气前段产生的未完全除去的酸性液体，塔底溶液中加入碱液补给，最终烟气经喷淋后通过排气筒排出。最终达到排放NOx小于50mg/Nm³、SO₂小于35mg/Nm³、烟尘小于5mg/Nm³的排放要求。

Description

一种脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置

技术领域

本实用新型涉及烟气深度处理领域上，提供了一种脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，利用脉冲等离子体处理器进行烟气末端处理，达到超低排放或零排放的目的。

背景技术

随着2014版《火电超低排放》和2019版《钢铁超低排放》政策发布以后，中国成为了世界上对工业烟气排放控制最严格的国家。原有的烟气治理技术在低浓度污染物的治理上具有技术风险，并且不经济。为了可持续发展，中国努力调整经济结构、淘汰落后产能、改变社会经济发展的方向，对已有的工业企业实施环保设施升级改造，实现更洁净的工业烟气排放目标。因此，急需新的环保技术来达到日益严苛的环保标准。而我国在工业烟气治理领域主流的技术仍然是从欧美国家引进的老的技术，所以，急需发展新的烟气污染治理技术来适应我国更严格的工业环保市场。因此该环保政策催生了对低温等离子体烟气治理技术的需求。于是，针对一些现有烟气处理装置无法满足现在的环保高要求的净化设施，并且场地有限制的情况下，专门开发了一种紧凑的、一体化的等离子体反应处理系统装置，作为烟气深度处理设备，可保留现有烟气净化设施，可将引风机入口的烟气引入脉冲等离子体一体化反应器，经脉冲等离子体反应器净化后的烟气再进入引风机。等离子体反应器还可以架空布置，不占用地面空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，可达到超低排放或者零排放的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，其包括冷却塔、脉冲等离子反应系统、内部喷淋系统、后置洗涤系统、工艺补水系统；

冷却塔上设有用于接受不达标烟气的烟气入口，以及位于冷却塔顶部用于连接脉冲等离子反应系统的烟气出口；所述冷却塔配置有冷却水箱，冷却水箱通过管路连接冷却塔，向冷却塔提供冷却用水并回收冷却塔塔底液体；

所述内部喷淋系统设置在脉冲等离子反应系统的内部，底部设置有排水口，脉冲等离子反应系统的气体出口通过引风机连接至后置洗涤系统；所述内部喷淋系统连接有反应器水箱，反应器水箱通过带有阀门的管路连接脉冲等离子反应系统的排水口；

所述后置洗涤系统包括喷淋洗涤塔、排水箱和碱液箱，所述碱液箱通过管路连接喷淋洗涤塔，用于向塔底溶液提供喷淋用的碱液；所述排水箱通过管路连接喷淋洗涤塔的喷淋循环管路用于排浆，由于场地限制，喷淋循环泵也用作排浆泵，向排水箱里排出反应后的浆液，排水箱还通过管路分别与冷却塔塔底排液口、脉冲等离子反应系统的排水口；

所述工艺补水系统通过管路连接冷却水箱和反应器水箱，用于向冷却水箱和反应器水箱补水。

作为优选，所述的脉冲等离子反应系统内部设置有阳极系统和阴极系统，阴极系统由阴极电极构成，阳极系统由阳极极板构成，阴极系统通过高压进线与提供脉冲供电电压的电源相连。所述的脉冲等离子反应系统用于利用脉冲放电在电极间产生等离子体，把水、氧气分子激发成自由基H⁺、OH^-、及O^2-，这些自由基将SO₂转化为H₂SO₄，NO_X转化为HNO₃，然后经静电吸附、冲洗达到去除效果。达到集除尘、脱硫、脱硝、脱汞于一体的功能。作为优选，所述内部喷淋系统包括多个扇形喷嘴；每个扇形喷嘴对应一对相邻阳极极板的相对的表面，扇形喷嘴用于在阳极极板表面形成连续水膜。

作为优选，所述脉冲等离子反应系统内部设置有用于吸附污染物的阳极极板。

作为优选，所述冷却塔的烟气入口位于冷却塔下方；所述冷却塔内，烟气与冷却水逆流接触冷却。

作为优选，冷却塔塔底设置的排液口通过管道分别于冷却水箱和排水箱相连；冷却塔塔底设置的排液口通过管道分别于冷却水箱和排水箱相连；脉冲等离子反应系统的排水口通过管道分别于反应器水箱和排水箱相连。

作为优选，工艺补水系统通过阀门和/或水泵连接水源。

与现有技术相比，本实用新型针对现有烟气处理装置无法满足环保高要求的净化需求，并且在考虑场地限制的情况下，提供了一种紧凑的、一体化的等离子体反应处理系统装置。本实用新型作为烟气深度处理设备，可保留现有烟气净化设施，可将引风机入口的烟气引入脉冲等离子体一体化反应器，经脉冲等离子体反应器净化后的烟气再进入引风机。等离子体反应器还可以架空布置，不占用地面空间。

常规静电除尘器由于受到极距和电源工作形式的限制，电压受到电场闪络限制，高比电阻和超细粉尘荷电难，对于高比电阻和超细粉尘无法起到有效捕集作用。而脉冲供电电压是在很短时间内在电极上施加快速上升的脉冲，由于电场形成闪络需要一定的时间，从而在同样极距下形成更高电压，实现高比电阻和超细粉尘的有效捕集。

附图说明

图1为本实用新型所述的装置系统工艺流程示意图。

图2为本实用新型所述的装置的示意图。

图3为本实用新型所述装置的左侧剖面示意图。

图4为本实用新型所述的装置的脉冲等离子反应器内喷淋示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置包括冷却塔1、脉冲等离子反应系统、内部喷淋系统、后置洗涤系统、工艺补水系统；

冷却塔上设有用于接受不达标烟气的烟气入口，以及位于冷却塔顶部用于连接脉冲等离子反应系统的烟气出口；所述冷却塔配置有冷却水箱4，冷却水箱通过管路连接冷却塔，向冷却塔提供冷却用水并回收冷却塔塔底液体；

所述内部喷淋系统设置在脉冲等离子反应系统的内部，底部设置有排水口，脉冲等离子反应系统的气体出口通过引风机连接至后置洗涤系统；所述内部喷淋系统连接有反应器水箱5，反应器水箱通过带有阀门的管路连接脉冲等离子反应系统的排水口；

所述后置洗涤系统包括喷淋洗涤塔3、排水箱6和碱液箱7，所述碱液箱通过管路连接喷淋洗涤塔，用于向塔底溶液补充喷淋用的碱液；碱液通过喷淋泵进入喷淋塔内的喷淋层的喷嘴雾化后，逆向与烟气接触，排水箱还通过管路分别与冷却塔塔底排液口、脉冲等离子反应系统的排水口、喷淋洗涤塔塔底喷淋循环喷淋管路相连，用作该系统的排浆；

如图1所示，在实用新型的一个5000m³/h具体实施案例，60℃或者140℃的 5000m³/h的烟气，从烟道引入冷却塔1的下方，冷却水经冷却水箱4从塔顶喷淋而下，与入上抬升的烟气进行热交换，设计烟气温度从140℃降到合适等离子设计温度50℃后，烟气进入脉冲等离子反应系统内的等离子反应器2，在等离子反应器的内部，水经反应器水箱5到喷淋系统，通过在每块极板面一对一设置的扇形喷嘴，在阳极极板表面形成连续水膜，利用脉冲放电产生的脉冲等离子体去除烟气中的烟尘SO₂和NO_x等污染物质后，烟气进入洗涤塔3，去除烟气前段产生的未完全除去的酸性液体，塔底溶液中加入碱液中和，碱液通过碱液泵从碱液箱7打到洗涤塔，浆液通过循环泵进入喷淋层进行喷淋，最终烟气经喷淋后通过排气筒排出。同时，脉冲等离子反应器中经水流冲下的烟尘颗粒等通过反应器排水泵收集至排水箱6，再由排水箱排水泵外排。

脉冲等离子体工业烟气一体化装置入口、出口浓度对比表：

成分	单位	入口浓度	出口浓度	设计效率
					烟尘	mg/Nm<sup>3</sup>	≤50	≤5	≥90％
SO<sub>2</sub>	mg/Nm<sup>3</sup>	≤200	≤20	≥90％
					NO<sub>X</sub>	mg/Nm<sup>3</sup>	≤100	≤30	≥90％

如图2和3所示，为本实用新型的一个5000m³/h具体实施案例的脉冲等离子反应器的内部装置。所述的脉冲等离子反应系统内部设置有阳极系统和阴极系统，阴极系统由阴极电极构成，阳极系统由阳极极板构成，阴极系统通过高压进线与提供脉冲供电电压的电源相连。

其工艺如下：

一、脉冲放电产生的低温等离子体进行废气催化反应。

在电场阳极系统与阴极系统之间空间中的烟气产生脉冲电晕放电，脉冲放电在电极间产生等离子体，等离子体把中性的分子激发成了自由基，以H₂O分子为例，被激发成O^-和OH^-。这些自由基将SO₂转化为H₂SO₄，NO_X转化为HNO₃，脉冲电晕放电还会产生比传统电晕放电多的高能电子，这些高能电子可以与污染物气体分子结合，将污染物气体分子还原。以NO分子为例，在高能电子的碰撞下，会被还原成N₂和O₂分子。

二、脉冲等离子反应器的电源及高压进线4，形成高压高效静电场对粉尘的捕集。

三、内部喷淋系统对催化反应后的气体和捕集到的粉尘进行吸收和冲洗。

如图4所示，在脉冲等离子反应器内部，采用每块极板面一对一设置扇形喷嘴，在阳极极板表面形成连续水膜，催化反应后的SO₃和NO₂气体通过扩散运动到极板表面被连续水膜吸收，变成H₂SO₄和HNO₃，捕集到板板面的粉尘被连续水膜冲洗，含有H₂SO₄和HNO₃和粉尘的废水通过灰斗收集一并进入水处理系统。

Claims

1.一种脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，其特征在于，包括冷却塔、脉冲等离子反应系统、内部喷淋系统、后置洗涤系统、工艺补水系统；

所述后置洗涤系统包括喷淋洗涤塔、排水箱和碱液箱，所述碱液箱通过管路连接喷淋洗涤塔，用于向塔底补充喷淋用的碱液；塔底的碱液通过喷淋循环泵到达喷淋层，通过喷嘴雾化后与逆向的烟气进行接触；所述排水箱通过管路连接喷淋洗涤塔循环喷淋管路，用于喷淋洗涤塔的排浆，排水箱还通过管路分别与冷却塔塔底排液口、脉冲等离子反应系统的排水口相连；

2.根据权利要求1所述的脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，其特征在于，所述的脉冲等离子反应系统内部设置有阳极系统和阴极系统，阴极系统由阴极电极构成，阳极系统由阳极极板构成，阴极系统通过高压进线与提供脉冲供电电压的电源相连。

3.根据权利要求2所述的脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，其特征在于，所述内部喷淋系统包括多个扇形喷嘴；每个扇形喷嘴对应一对阳极极板表面，扇形喷嘴用于在阳极极板表面形成连续水膜。

4.根据权利要求3所述的脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，其特征在于，每个扇形喷嘴安装在两块平行安装的阳极极板的中间，水雾通过扇形喷嘴作用于相邻两块阳极极板的一个表面上。

5.根据权利要求1所述的脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，其特征在于，所述冷却塔的烟气入口位于冷却塔下方；所述冷却塔内，烟气与冷却水逆流接触冷却。

6.根据权利要求1所述的脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，其特征在于，冷却塔塔底设置的排液口通过管道分别与冷却水箱和排水箱相连；脉冲等离子反应系统的排水口通过管道分别与反应器水箱和排水箱相连。

7.根据权利要求1所述的脉冲等离子体工业烟气一体化净化装置，其特征在于，工艺补水系统包括水源、阀门和/或水泵；所述冷却水箱和反应器水箱通过阀门和/或水泵连接水源。