CN2535112Y - 卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，在烟气入口段和热化学反应区顶部分别设有气体吸收剂注入器、液体吸收剂注入器和生成液喷雾器，含硫烟气与喷出的吸收剂及生成液发生反应脱除SO₂，然后进入等离子体化学反应区，在该反应区内设有生成液喷雾器，还设有放电极和接地极，放电极与气流方向垂直，并与电源连接，产生流光放电，含硫烟气在所述等离子体化学反应区得到进一步处理，然后经脱雾后从烟气出口排出，反应生成物溶液可经生成液输出管道排出。生成液循环使用，并可冲洗电极，形成稳定流程，不仅解决了生成物粘结积累的难题，而且脱硫效率高，卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器还具有处理烟气量大的优点。

Description

卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器

技术领域

本实用新型涉及处理烟气中气体污染物的环境保护领域，特别是依靠流光放电产生非热等离子体脱除气体污染物的湿式反应器。

背景技术

流光放电是烟气脱硫的一种新技术，到目前为止，已发表的流光放电等离子体烟气脱硫反应器都是干式的，将氨气与待处理的烟气一并送入反应器处理，生成的(NH₄)SO₄固体会在反应器内逐渐粘结积累起来，使流程不能连接稳定运行，面临无适当方法处理反应器内不断积累固体产物的困难。另外干式反应器脱硫效率也比较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，不仅能解决反应器内固体产物粘结积累的难题，形成连续稳定的流程，还具有较高的脱硫效率。卧式流光放电烟气脱硫湿式反应器处理烟气能力大于立式线筒型流光放电烟气脱硫湿式反应器，一般大于20000m³/h。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，包括反应器壳体1、烟气入口段2、气体吸收剂注入器3、气体吸收剂罐4、液体吸收剂注入器5、液体吸收剂罐6、生成液喷雾器7、气流分布板8、热化学反应区9、等离子体化学反应区10、放电极11、接地极12、高压电源13、脱雾器14、烟气出口段15、生成液罐16、生成液输出管道17、高压电端子箱18、高压连接线19，和进风窗20；烟气入口段2与反应器壳体1的一端相连接，在所述连接位置设有气流分布板8，烟气出口段15与所述反应器壳体1的另一端相连接，在烟气入口段2的上方设有气体吸收剂罐4液体吸收剂罐6，在反应器壳体1内沿气流方向顺序分别设置热化学反应区9、等离子体化学反应区10和脱雾器14，等离子体化学反应区10可由一段或多段组成，在所述反应器壳体1的底部诸段设置生成液罐16，等离子体化学反应区10的最末一段与脱雾区可合设一生成液罐16c，在烟气入口段2的顶部设有气体吸收剂注入器3a、液体吸收剂注入器5a和生成液喷雾器7a，它们分别通过管道与气体吸收剂罐4、液体吸收剂罐6和生成液罐16a连接，在热化学反应区9的顶部设有气体吸收剂罐3b、液体吸收剂注入器5b和生成液喷雾器7b，它们分别与气体吸收剂罐4、液体吸收剂罐6和生成液罐16a连接，等离子体化学反应区10每段内分别设置有放电极11和接地极12，放电极11通过高压连接线19在高压电端子箱18内与高压电源13连接，在所述高压电端子箱18内设有进风窗20，在每段等离子体化学反应区10的顶部分别设有生成液喷雾器7c、7d、和7e、7f，它们分别与生成液罐16a、16b和16b、16c连接，生成液罐16c与生成液输出管道17连接。放电极11与气流方向垂直放置，气流方向与地面平行，放电极11为星形线、鱼刺骨线、十字锯齿线或米字锯齿线中的一种，它们由耐酸钢冷轧而成。接地极12为平板或异形板，放电极11均布于板间，接地极12为导体或绝缘体。特别是多孔陶瓷和玻璃钢。接地极12表面可敷有易沾湿、耐腐蚀、高比表面积的衬物，如玻璃毡、玻璃纤维布或毡、玻璃绒布、化纤织品、无纺布、Al₂O₃纤维布或毡、硅铝酸盐纤维布或毡、碳纤维布或毡、泡沫塑料、塑料纤维毡、堇青石、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、泡沫陶瓷等。液体吸收剂罐6所提供的液体吸收剂可以是氨水、KOH、NaOH、K₂CO₃、Na₂CO₃水溶液、超细锰矿粉或铁矿粉悬浮液中的一种。反应器壳体1的外壁设有保温层。高压电源13为一个高压直流电源和一个高频脉冲电源叠加而成。生成液罐16与生成液喷雾器7的连接管道上安装有泵和调节阀，在生成液输出管道17上也安装有泵和调节阀。

本实用新型卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器与现有的流光放电烟气脱硫干式反应器相比，其有益效果是：

(1)反应生成物硫酸盐溶液易收集。在反应器内喷入液体吸收剂和生成液除引发化学反应外，还具有清洗沉积在放电极11和接地极12上的固体盐的作用，使流程连续进行；在反应区内喷入生成液，使生成液在反应器内循环使用，当溶液达到一定浓度，通过泵和调节阀从生成液罐16适量提取溶液，以保证反应区液体的平衡，使流程稳定进行。解决了固体盐聚集在反应器内无法处理而使流程不能连续进行的难题。

(2)提高了脱硫效率，降低了能耗。高压电源13使放电极11对接地极12发生流光放电，引发等离子体化学反应，将气体和液体中的四价硫化物氧化为六价，接地极12表面在敷有易沾湿耐腐蚀高比表面积衬物时，可提高气液传质活化面积，加大反应速率，喷入液体吸收剂和生成液引发化学反应，也可提高反应速率、降低能耗。

(3)卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器放电极11与气流方向垂直，在反应器单元内容易安置多个等离子体化学反应段，这样就可以使处理烟气能力大于立式线筒型流光放电烟气脱硫湿式反应器，一般处理烟气量大于20000m³/h。

附图说明

图1为卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器结构示意图；

图2为采用堇青石异型块砌成接地极的等离子体化学反应区横截面示意图；

图3为卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器高压电端子箱与放电极连接形式示意图；

具体实施方式

参照图1，锅炉烟气进入烟气入口段2，与位于该段顶部的气体吸收剂注入器3a喷注的氨气和液体吸收剂入器5a喷注的液体吸收剂发生反应，产生一定的脱硫效果，反应后的烟气经位于烟气入口段2与反应器壳体1连接部位的气流分布板8进入反应器壳体1内，在所述壳体1中，烟气首先进入热化学反应区9，并与位于该区顶部的气体吸收剂注入器3b喷注的氨气和液体吸收剂注入器5b喷注的液体吸收剂再次发生反应，生成硫酸盐溶液流入位于热化学反应区9底部的生成液罐16a，经进一步脱硫后的烟气进入等离子体化学反应区10，该区可由一段或多段组成，每段反应区内设有放电极11和接地极12组成极配，放电极11通过高压电端子箱18与高压连接线19连接，参见图3，在高压端子箱18内设有进风窗20可引入反应器外面的风以保护绝缘，高压连接线19把高压电源13与放电极连接起来，高压电使放电极11对接地极12发生流光放电，以引发等离子体化学反应，接地极表面可敷有易沾湿、耐腐蚀、高比表面积的衬物以提高气液传质活化面积，在等离子体化学反应区10的各段底部均设有生成液罐16，使反应生成的硫酸盐溶液流入罐内，在每段反应区的顶部均设有生成液喷雾器7，喷液的作用除引发化学反应外，还可清洗沉积在放电极11和接地极12上的固体盐，生成液在反应器内循环使用，当溶液达到一定浓度，通过泵和调节阀从生成液罐16适当提取溶液，以保持热化学反应区9和等离子体化学反应区10液体的平衡，经过等离子体化学反应区处理后脱除SO₂的烟气进入脱雾器14脱除液滴后，由烟气出口段15排出，在等离子体化学反应区10内的最后一段反应区与脱雾器14的底部合设一生成液罐16c，用以接收反应生成的硫酸盐溶液和脱雾器14脱除的液滴，硫酸盐溶液经泵和调节阀由生成液管道17排出。

具体实施方式1：

如图1所示，温度为65℃、含2000ppmSO₂、流量为20000m³/h的烟气进入卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器两段流光放电烟气脱硫湿式反应器的入口段2和热化学反应区9，经受浓度20％、化学计量比为1的K₂CO₃溶液和热化学反应生成液的喷雾处理，然后进入等离子体化学反应区10，在这里，首先有热化学反应生成液喷雾，同时经受第一段放电反应生成液系统处理，并兼对第二段喷雾，气体进入第二段，该段喷雾溶液还从本段生成液罐16提取，经过这些过程处理，气体和液体中的四价硫化物被氧化为六价，各段生成液分别流入各罐，液体按序循环使用，而生成液罐的溶液浓度接近饱和时，适量地排出部分液体，以保持湿式反应器内液体的平衡，实现连续稳定的流程。反应区截面为5.6m²，热化学反应区9高2.8m、宽2.0m，等离子体化学反应区10的一、二两段都是线板结构，接地极12都是不锈钢平板，高2.8m、宽2.0m，表面敷有厚5mm的玻璃毡衬，放电极11为十字形锯齿线，相邻锯齿面与接地极板12成45°角，第一段板间距为10cm，由19块极板组成20个反应单元，线距10cm，接入第一段放电极11的高压电为20kV直流与4.5kV频率为30kHz的交流叠加电压，放电功率为25kW；第二段间距为20cm，由9块极板组成10个反应单元，线距20cm，接入第二段放电极11的高压电为25kV直流与4.5kV频率为30kHz的交流叠加电压，放电功率为15kW。处理后的气体，经脱雾后，含SO₂的浓度降到100ppm，脱硫率为95％。生成的副产物所含K₂SO₄比率为99.5％。

具体实施方式2：

温度为65℃、含1500ppmSO₂、流量为50000m³/h的烟气进入卧式线箱型一段流光放电烟气脱硫湿式反应器的入口段2和热化学反应区9，经受浓度20％、化学计量比为1的氨溶液和热化学反应生成液的喷雾处理，在等离子体化学反应区10兼有从热化学反应区9和本区生成液罐提取溶液喷雾，同时经受放电反应处理，经过这些过程，随后的工艺流程同实施方式1。反应区截面为15m²，热化学反应区9高4m、宽3.8m，等离子体化学反应区10分作19个单元，单元高4m，长1m，宽20cm，各单元接地极12由堇青石异形块砌成(如图2所示)，形成如下形状：沿着单元纵轴方向，为间距10cm的通风间隙，各单元两接地极面间并列垂直地面方向设置长4m的星形线放电极11，线距为20cm，每单元设5根放电极，每根电极两侧的接地极都具有条状圆面，圆面母线平行于放电极，条状圆面都以放电极为中心，半径10cm，条宽为17.3cm，因此放电极11对两侧条状圆面的张角都是120°，相邻条状圆面为2.7cm宽，它与条状圆面相交的棱处理成为圆弧面，以避免棱尖电场过高。堇青石被液雾淋湿时，即可起接地极作用。对等离子体化学反应区10喷液总量为25000kg/h，即液气比为0.5kg/m³。放电极11的高压电为25kV直流与4.5kV频率为30kHz的交流叠加电压，放电功率为400kW。处理气体，经脱雾后，含SO₂的浓度降到45ppm，脱硫率为97％。生成的副产物所含(NH₄)₂SO₄比率为99.5％。采用此种电极系统，等离子体反应区10体积比立式多筒结构只大20％。

具体实施方式3：

温度为70℃、含1800ppmSO₂、流量为100000m³/h的烟气进入卧式线箱型两段流光放电烟气脱硫湿式反应器的的入口段2和热化学反应区9，经受浓度20％、化学计量比为1的氢氧化衲溶液和热化学反应生成液的喷雾处理，随后的工艺流程同实施方式1。对等离子体化学反应区10喷液总量为50000千克/小时，即气液比为0.5千克/立方米。反应区截面为30m²，化学反应区9高6m、宽5m，等离子体化学反应区10都是线-板结构，接地极12都是不锈钢平板，高6米，宽1米，放电极11为十字形锯齿线，相邻锯齿面与板面12成45°角，置于各板间中心面的位置，第一段板间距为10厘米，有49块极板组成50个反应单元，线距10厘米，接入第一段放电极11的高压电为25kv直流与1.5kV频率为30kHz的交流叠加电压，放电功率为400kW。第二段板间距为20厘米，由24块极板组成25个反应单元，线距20厘米，接入第二段放电极11的高压电为30kV直流与2.5kV频率30kHz的交流叠加电压，放电功率为200kw。处理后的气体经脱雾后，含SO₂的浓度降到120ppm，脱硫率为96％。生成的副产物所含Na₂SO₄比率为99.5％。

具体实施方式4：

温度为65℃、含1800ppmSO₂、流量为150000m³/h的烟气进入卧式线箱型一段流光放电烟气脱硫湿式反应器的的入口段2和热化学反应区9，经受浓度20％、化学计量比为1的氨溶液和热化学反应生成液的喷雾处理，随后的工艺流程同实施方式2。反应区截面为45平方米，热化学反应区9高7米、宽6.4米，等离子体化学反应区10分作16个单元，单元高7米，宽40厘米，各单元接地极12用2毫米厚的不锈钢板制成，接地极12表面都敷有厚5毫米的多孔氢化铝衬板，放电极11为米字形锯齿线，放电极11间距为20厘米，相邻锯齿面与接地极12的板面成45°角，置于各板间中心面的位置，放电极11的高压电为35kV直流与4.5kV频率为40kHz的交流叠加电压，放电功率为450kW。反应区10喷液总量为75000千克/小时，即气液比为0.5千克/立方米。处理气体经脱雾后，含SO₂的浓度降到60ppm，脱硫率为96.7％。生成的副产物所含(NH₄)₂SO₄比率为99.5％。

Claims (8)

1、一种卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，包括反应器壳体(1)、烟气入口段(2)、放电极(11)、接地极(12)、高压电源(13)、烟气出口段(15)、高压连接线(19)，其特征在于：还包括液体吸收剂注入器(5)、液体吸收剂罐(6)、生成液喷雾器(7)、气流分布板(8)、热化学反应区(9)、等离子体化学反应区(10)、脱雾器(14)、生成液罐(16)、生成液输出管道(17)、高压端子箱(18)和进风窗(20)；烟气入口段(2)与反应器壳体(1)的一端相连接，在所述连接位置设有气流分布板(8)，烟气出口段(15)与所述反应器壳体(1)的另一端相连接，在烟气入口段(2)的上方设有气体吸收罐(4)和液体吸收罐剂(6)，在反应器壳体(1)内沿气流方向顺序分别设置热化学反应区(9)、等离子体化学反应区(10)和脱雾器(14)，等离子体化学反应区(10)可由一段或多段组成，在所述反应器壳体(1)的底部按热化学反应区(9)和等离子体化学反应区(10)的诸段设置生成液罐(16)，等离子体化学反应区(10)的最末一段与脱雾区可合设一生成液罐(16c)，在烟气入口段(2)的顶部设有气体吸收剂注入器(3a)、液体吸收剂注入器(5a)和生成液喷雾器(7a)，它们分别通过管道与气体吸收剂罐(4)、液体吸收剂罐(6)和生成液罐(16a)连接，在热化学反应区(9)的顶部设有气体吸收剂注入器(3b)、液体吸收剂注入器(5b)和生成液喷雾器(7b)，它们分别与气体吸收剂罐(4)、液体吸收剂罐(6)和生成液罐(16a)连接，等离子体化学反应区(10)每段内分别设置有放电极(11)和接地极(12)，放电极(11)通过高压连接线(19)在高压电端子箱(18)内与高压电源(13)连接，在所述高压电端子箱(18)内设有进风窗(20)，在等离子体化学反应区(10)的每段顶部分别设有生成液喷雾器(7c)、(7d)和(7e)、(7f)，它们分别与生成液罐(16a)、(16b)和(16b)、(16c)连接，生成液罐(16c)与生成液输出管道(17)连接。

2、根据权利要求1所述的卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，其特征在于：放电极(11)与气流方向垂直设置，气流方向与地面平行，放电极(11)为星形线、鱼刺骨线、十字形锯齿线或米字形锯齿线中的一种，它们由耐酸钢冷轧而成。

3、根据权利要求1所述的卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，其特征在于：接地极(12)的形状为平板，或异形板，放电极(11)均布于接地极(12)间，该接地极为导体或绝缘体。

4、根据权利要求1所述的卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，其特征在于：接地极(12)表面可敷有易沾湿、耐腐蚀、高比表面积的衬物，如玻璃毡、玻璃纤维布或毡、玻璃绒布、化纤织品、无纺布、Al₂O₃纤维布或毡、硅铝酸盐纤维布或毡、碳纤维布或毡、泡沫塑料、塑料纤维毡、堇青石、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、泡沫陶瓷等。

5、根据权利要求1所述的卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，其特征在于：液体吸收剂罐(6)所提供的液体吸收剂为氨水、KOH、NaOH、K₂CO₃、Na₂CO₃水溶液、超细锰矿粉或铁矿粉悬浮液中的一种。

6、根据权利要求1所述的卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，其特征在于：反应器壳体(1)的外壁设有保温层。

7、根据权利要求1所述的卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，其特征在于：高压电源(13)为一个高压直流电源和一个高频脉冲电源叠加而成。

8、根据权利要求1所述的卧式线箱型流光放电烟气脱硫湿式反应器，其特征在于：生成液罐(16)与生成液喷雾器(7)的连接管道上安装有泵和调节阀，在生成液输出管道(17)上也安装有泵和调节阀。

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