CN215388720U - 一种工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝反应器 - Google Patents

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虞顶飞
周文彦
凌巍
汪鑫
张冉
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Abstract

本实用新型公开了一种工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，属于烟气脱硫领域。装置包括进口喇叭、壳体、阳极系统、喷淋系统、脉冲电源、高压进线、灰斗、阴极系统和出口喇叭。本装置在阴、阳电极之间施加纳脉宽度的高电压脉冲来使烟气电离，从而产生低温等离子体，低温等离子体同时去除烟气中SO2、NOx污染物，同时在电极板上附着催化剂，该装置用于净化工业烟气时，可以使等离子体和催化剂协同作用，提高设备的性能和稳定性。

Description

一种工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝反应器
技术领域
本实用新型涉及一种利用高电压来驱动气体发生电晕放电，电晕放电产生低温等离子体，再通过低温等离子体来实现工业烟气污染治理的环保设备。
背景技术
现今，环保排放要求日趋严格，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是社会经济发展的必然方向。，急需新的环保技术。基于此，急需发展新的烟气污染治理技术来适应日趋严格的工业环保市场。
脉冲电晕等离子体技术，作为一种新颖的多种污染物一体化脱除技术，利用气体放电产生的等离子体来使污染物成分发生化学反应，是一种生成无害物质的方法。该技术对烟气的净化作用包括如下过程：(1)来自高压电源的高电压施加到电晕线上，电晕线产生电晕放电，并形成静电场；(2)流经电场的烟气在静电场中被电离而产生等离子体，过程中把中性的分子激发成了自由基，以H2O分子为例，可被激发成H*和OH*自由基。这些自由基将SO2变成H2SO4，NOX变成HNO3。H2SO4和HNO3可以进一步与加入反应器中的碱性物质作用生成对应的固态物质盐，固态物质盐能在气体放电产生的静电场中被收集下来。
但是现有技术多集中在脉冲电晕等离子体烟气净化装置的总体方法上，对催化剂与电极的结合方式研究较少，导致催化剂与电场的协同工作不够理想，设备的性能和稳定性有待提高。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝反应器
本实用新型的方案如下：
本实用新型提供了一种工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其特包括进口喇叭、壳体、阳极系统、喷淋系统、脉冲电源、高压进线、灰斗、阴极系统和出口喇叭；进口喇叭和出口喇叭分别设在在壳体的两端，所述灰斗连接在壳体下部，所述阳极系统、喷淋系统和阴极系统均设置在壳体内；其中阳极系统由若干平行排列的阳极板构成，阴极系统包括阴极线，阴极线设置在阳极板之间；所述阴极系统通过高压进线连接脉冲电源；
所述的进口喇叭内垂直于进气方向设置有气流分布板；所述气流分布板上均匀布设有圆孔；所述的阳极板采用不锈钢材料制作，其表面做粗糙处理，所述的阳极板两侧表面上均设置有光催化剂层。
作为本实用新型的优选方案，所述的光催化剂层厚度为1μm以上，光催化剂层由TiO2颗粒排列构成。
进一步的，所述的脉冲电源的脉冲电压为120KV，脉宽500ns，脉冲频率600Hz。
进一步的，所述的气流分布板为钢板，其垂直进气方向布置，气流分布板上均匀开设有直径为10mm的圆孔。
进一步的，所述的阳极板和阴极线之间的距离为100-150mm。
进一步的，所述的阳极板用喷砂或者打磨的方法进行粗糙处理，粗糙范围Ra12.5-Ra3.2。
进一步的，所述喷淋系统包括多个扇形喷嘴；扇形喷嘴布置在阳极板之间区域的顶部，每个扇形喷嘴对应一个阳极板表面，扇形喷嘴用于在阳极板表面形成连续水膜。
与现有技术相比，本实用新型的反应器在电源开启时，位于电场的阳极板和电场的阴极线之间空间中的烟气产生脉冲电晕放电现象，在该空间产生等离子体，等离子体把中性的分子激发成自由基，同时，在空间中气体的电晕放电还会产生光辐射，能量高于UVA波段的紫外光的能量就可以激活TiO2颗粒，使其产生催化活性，强化了SO2和NOx的转化效率。
本实用新型的气体分布板可以强化进口烟气的分散效果，强化反应器内烟气的分布，提高反应器的处置效率。
本实用新型通过在每块极板面一对一设置的扇形喷嘴，在阳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NOx等污染物质后，经水流冲下烟尘颗粒，并收集至外部排水箱。
附图说明
图1为脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器结构示意图；
图2为脱硫脱硝用反应器的俯视示意图；
图3为反应器进气喇叭口的示意图；
图4为气流分布板的示意图。
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和2所示，本实施例提供了一种工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其包括进口喇叭1、壳体2、阳极系统3、喷淋系统4、脉冲电源、高压进线5、灰斗6、阴极系统7和出口喇叭8；进口喇叭1和出口喇叭8分别设在在壳体的两端，所述灰斗6连接在壳体下部，所述阳极系统3、喷淋系统4和阴极系统7均设置在壳体2内；其中阳极系统3由若干平行排列的阳极板构成，阴极系统包括阴极线，阴极线设置在阳极板之间；所述阴极系统通过高压进线连接脉冲电源；
所述的进口喇叭内垂直于进气方向设置有气流分布板；所述气流分布板上均匀布设有圆孔；所述的阳极板采用不锈钢材料制作，其表面做粗糙处理，所述的阳极板两侧表面上均设置有光催化剂层，所述的光催化剂层厚度为1μm以上，光催化剂层由TiO2颗粒排列构成。
在本实施例中，进气喇叭的进气口相比于出口喇叭的出口设置在更高的位置，其中进气口的高度接近或与壳体顶部齐平，使气流可以更充分的在壳体内运动，减少死区和短路。
本实施例的脉冲电源的脉冲电压为120KV，脉宽500ns，脉冲频率600Hz。
当电源5开启时，位于电场的极板3和电场的极线7之间空间中的烟气产生脉冲电晕放电现象，在该空间产生等离子体，等离子体把中性的分子激发成自由基，以H2O分子为例，被激发成H*和OH*。这些自由基将SO2变成H2SO4，NOx变成HNO3。同时，在空间中气体的电晕放电还会产生光辐射，能量高于UVA波段的紫外光的能量就可以激活TiO2颗粒，使其产生催化活性，强化了SO2和NOx的转化效率。
本实施例的喷淋系统包括多个扇形喷嘴；扇形喷嘴布置在阳极板之间区域的顶部，每个扇形喷嘴对应一个阳极板表面，扇形喷嘴用于在阳极板表面形成连续水膜。在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NOx等污染物质后，通过水流冲下烟尘颗粒；灰斗上设置有排液口用于排液。
在一个具体实施例中，所述的耐冲电源5产生的纳秒宽度的高压脉冲的能量由两根平行电缆组成高压引线输出到电场的极板3和电场的极线7，电场的极板3和电场的极线7的距离为100-150mm。
在一个具体实施例中，极板3采用不锈钢材料制作，金属极板表面需要做粗糙化处理，可用喷砂或者打磨的方法，把金属表面打磨成Ra12.5-Ra3.2粗糙范围。在极板两侧表面上，附着1um以上厚度的光催化剂。本实施例的催化剂为使用现有技术中常用的溶胶-凝胶法制备的孔径小于10nm的TiO2颗粒。在湿凝胶形态时，用0.8mm口径的手动压力喷枪，喷口距离极板表面约20cm处喷涂。调节喷枪气流大小，使得喷出的浆料到基材初呈现细雾状，喷1min。自然晾干2个小时以上后，再喷第2层和第3层。喷涂3层以上，经自然风干24小时以上的TiO2凝胶即为本装置的光催化剂。
如图3和4所示，所述的进口喇叭内设置有气流分布板，气流分布板为钢板，其垂直进气方向布置，气流分布板厚度为3mm，钢板均布直径为10mm的圆孔，圆孔的数量根据进口喇叭的具体尺寸而定。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其特征在于包括进口喇叭(1)、壳体(2)、阳极系统(3)、喷淋系统(4)、脉冲电源、高压进线(5)、灰斗(6)、阴极系统(7)和出口喇叭(8)；进口喇叭(1)和出口喇叭(8)分别设在在壳体的两端，所述灰斗(6)连接在壳体下部，所述阳极系统(3)、喷淋系统(4)和阴极系统(7)均设置在壳体(2)内；其中阳极系统(3)由若干平行排列的阳极板构成，阴极系统包括阴极线，阴极线设置在阳极板之间；所述阴极系统通过高压进线连接脉冲电源；
所述的进口喇叭内垂直于进气方向设置有气流分布板；所述气流分布板上均匀布设有圆孔；所述的阳极板采用不锈钢材料制作，其表面做粗糙处理，所述的阳极板两侧表面上均设置有光催化剂层。
2.根据权利要求1所述的工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其特征在于，所述的光催化剂层厚度为1μm以上，光催化剂层由TiO2颗粒排列构成。
3.根据权利要求1所述的工业脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其特征在于所述的脉冲电源的脉冲电压为120KV，脉宽500ns，脉冲频率600Hz。
4.根据权利要求1所述的工业脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其特征在于所述的气流分布板为钢板，气流分布板上均匀开设有直径为10mm的圆孔。
5.根据权利要求1所述的工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其特征在于所述的阳极板和阴极线之间的距离为100-150mm。
6.根据权利要求1所述的工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其特征在于，所述的阳极板用喷砂或者打磨的方法进行粗糙处理，粗糙范围Ra12.5-Ra3.2。
7.根据权利要求1所述的工业烟气脉冲电晕等离子体脱硫脱硝用反应器，其特征在于，所述喷淋系统包括多个扇形喷嘴；扇形喷嘴布置在阳极板之间区域的顶部，每个扇形喷嘴对应一个阳极板表面，扇形喷嘴用于在阳极板表面形成连续水膜。
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