專利名稱：煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
火力發(fā)電廠煙氣中的SA和NOx是大氣中主要的氣體污染物，其不僅對人體帶來各種各樣的危害，而且會對動植物的生長以及對天氣和氣候產(chǎn)生很大的影響，因此必須采取措施加以控制。而一項優(yōu)秀的煙氣凈化技術(shù)不僅需要滿足高效的脫除率，而且還要考慮技術(shù)上的經(jīng)濟性以及系統(tǒng)的簡單可操作性，目前眾多的研究者一致認同的是Sh和NOx的一體化脫除。而目前火電廠普遍采用兩套裝置分別對煙氣進行脫硫脫硝處理，煙氣脫硫主要采用的是濕法煙氣脫硫工藝(Wet-FGD)，煙氣脫硝則采用的是以NH3為還原劑的選擇性催化還原技術(shù)(SCR)，其中濕法煙氣脫硫工藝用石灰石或石灰做脫硫吸收劑，石灰石破碎后與水混合，磨成粉狀制成吸收漿液。在吸收塔內(nèi)，煙氣中的SO2與漿液中的CaCO3以及鼓入的氧化空氣進行化學(xué)反應(yīng)生成二水硫酸鈣即石膏，使煙氣中的得以脫除。濕法脫硫工藝過程中的主要反應(yīng)方程式為2CaC03+H20+2S02 — 2CaS03 · 1/2H20+2C02 個2CaC03 · 1/2Η20+02+3Η20 — 2CaS04 · 2H20選擇性催化還原技術(shù)是指在&和非均相催化劑存在的條件下，以NH3作為還原劑， 在省煤器與空氣預(yù)熱器之間的煙氣溫度下將NOx還原為無害的氮氣和水。主要的反應(yīng)方程式如下4N0+4NH3+02 — 4N2+6H202N02+4NH3+02 — 3N2+6H20N0+N02+2NH3+02 — 2N2+3H20公開號為CN1768902和CN1923341的發(fā)明專利分別介紹了一種鍋爐煙氣臭氧氧化脫硝的方法和燃煤鍋爐煙氣臭氧氧化同時脫硫脫硝的裝置及其方法，專利中臭氧發(fā)生器置于低溫煙道外部，生成的臭氧噴入煙道內(nèi)與煙氣混合，使氮氧化物和硫氧化物氧化，尾部采用堿液進行吸收，此流程可以得到比較理想的脫除效率，但在工業(yè)應(yīng)用過程中，產(chǎn)生的臭氧要經(jīng)過較長距離才能與煙氣混合發(fā)生反應(yīng)，造成臭氧損耗量較多，增加脫硫脫硝的成本。目前我國火電廠脫硫脫硝系統(tǒng)基本采用的是濕法脫硫工藝結(jié)合SCR脫硝，兩套系統(tǒng)的同時安裝雖然在脫硫脫硝效率上有所保證，但是也帶來了不可避免的缺點(1)系統(tǒng)復(fù)雜，運行維護量大；(2)初期投資費用高，設(shè)備造價高昂；(3)由于我國燃煤中硫分含量較高，易造成SCR系統(tǒng)中催化劑中毒以及空預(yù)器的積灰和堵塞；(4)不利于老電廠的改造。[0016]臭氧的脫硫脫硝工藝脫除效率雖然較高，但因為臭氧發(fā)生器設(shè)置在煙道外，臭氧發(fā)生后，要經(jīng)歷一段距離才能進入煙道與煙氣混合，而具有強氧化性的臭氧在與煙氣混合反應(yīng)前就會部分與其它物質(zhì)反應(yīng)，臭氧自身也會部分發(fā)生分節(jié)，造成了臭氧的無謂消耗，同時造成了設(shè)備及管道腐蝕，運行成本高昂。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)氮氧化物、硫氧化物的回收利用，提高脫硫脫硝的經(jīng)濟效益的煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)。本實用新型所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為電除塵器的入口端與煙氣出口連接，電除塵器的出口端通過進煙道與氣-氣加熱器原煙氣入口端連接，氣-氣加熱器原煙氣出口端通過排煙道與堿液吸收塔下部的煙氣入口連接；介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器設(shè)置在所述進煙道或排煙道內(nèi)，介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器的入口端與空氣分離器連接；堿液吸收塔的底部通過管道與堿液儲液池連通，堿液吸收塔的上部設(shè)置噴淋裝置，堿液儲液池的出液口通過管道及蠕動泵與所述噴淋裝置連通；堿液吸收塔的頂部設(shè)置出氣口，通過管道與氣-氣加熱器凈煙氣入口端連接，氣-氣加熱器凈煙氣出口端與煙囪連接。所述堿液吸收塔內(nèi)，噴淋裝置的上方設(shè)置除霧器。所述介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器的出口通過文丘里管與噴嘴連接，該噴嘴沿軸線方向為漸擴結(jié)構(gòu)，噴口頭部為球冠結(jié)構(gòu)，球冠上均勻分布5根按“十”字型排列、分別垂直于球冠面的向出口方向減縮的噴射管，5根噴射管分別位于“十”字的四個端點和中心。所述出口噴嘴的漸擴角度α為25° -60°，軸向長度L為30_50mm。所述噴射管的長度為10-20mm，“十”字中心噴射管出口的直徑為8-15mm，四周四個噴射管出口直徑為5-10mm。本實用新型的有益效果為(1)簡化了脫硫脫硝設(shè)備和工藝流程；(2)燃燒高硫煤時不會造成尾部煙道的磨損以及空預(yù)器的積灰及堵塞問題；(3)硫酸鹽、硝酸鹽以及亞硝酸鹽作為產(chǎn)物回收，實現(xiàn)了資源的綠色回收利用，同時增加了經(jīng)濟效益；(4)針對純氧進行放電，產(chǎn)生自由基的成本低；DBD反應(yīng)器置于煙道中，自由基通過噴射裝置可以快速與煙氣混合反應(yīng)，提高了脫除效率。

圖1為介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器在氣-氣反應(yīng)器入口煙道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器在氣-氣反應(yīng)器出口煙道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器出口噴嘴的截面圖；圖4為噴嘴的噴射管分布示意圖。圖中標號1-電除塵器；2-介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器；3-空氣分離器；4-進煙道；5-氣-氣加熱器；6-排煙道；7-堿液吸收塔；8-堿液儲液池；9-除霧器；10-煙囪。
具體實施方式
本實用新型提供了一種煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。如圖1或圖2所示，電除塵器1的入口端與煙氣出口連接，電除塵器1的出口端通過進煙道4與氣-氣加熱器5原煙氣入口端連接，氣-氣加熱器5原煙氣出口端通過排煙道6與堿液吸收塔7下部的煙氣入口連接；介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器2設(shè)置在所述進煙道4或排煙道6內(nèi)，介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器2的入口端與空氣分離器3連接；堿液吸收塔7的底部通過管道與堿液儲液池8連通，堿液吸收塔8的上部設(shè)置噴淋裝置，噴淋裝置的上方設(shè)置除霧器9 ；堿液儲液池8的出液口通過管道及蠕動泵與所述噴淋裝置連通；堿液吸收塔7的頂部設(shè)置出氣口，通過管道與氣-氣加熱器5凈煙氣的入口端連接，氣-氣加熱器5凈煙氣的出口端與煙囪10連接。介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器2的出口通過文丘里管與噴嘴連接。如圖3和圖4所示，該噴嘴沿軸線方向為漸擴結(jié)構(gòu)，噴口頭部為球冠結(jié)構(gòu)，球冠上均勻分布5根按“十”字型排列、 分別垂直于球冠面的向出口方向減縮的噴射管，5根噴射管分別位于“十”字的四個端點和中心。出口噴嘴的漸擴角度α為25° -60°，軸向長度L為30-50mm。噴射管的長度為 10-20mm, “十”字中心噴射管出口的直徑為8_15mm，四周四個噴射管出口直徑為5_10mm。該系統(tǒng)的流程如下首先經(jīng)空氣分離器分離出空氣中的氮氣，剩余的氧氣引入放于煙道中的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)電源的電壓(調(diào)節(jié)范圍6 20kV)、頻率(調(diào)節(jié)范圍7 15kHz)控制反應(yīng)器內(nèi)的放電功率，使其在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生較均勻、穩(wěn)定的放電，放電產(chǎn)生大量的高能電子，在高能電子的作用下，反應(yīng)器內(nèi)的氧氣分子被激活、裂解或電離，產(chǎn)生高活性的氧化性粒子如0、03等迅速流出噴口與煙道內(nèi)的煙氣混合，減少了沿程中活性基團的損耗，使煙氣中的NO以及部分的SO2氧化，NO的氧化產(chǎn)物主要為Ν02、Ν03以及少量的其他高價態(tài)氮氧化物，SO2的氧化產(chǎn)物主要為SO3,在水蒸氣含量較高的情況下會進一步生成硫酸。介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器外邊包裹防磨套管，其內(nèi)氧氣流速應(yīng)選擇合適范圍，流速過高會使高活性自由基的產(chǎn)率降低，流速過低會減弱出口處與煙氣的擾動，影響兩股氣體的混合， 因此氧氣流速過高過低都會影響氮氧化物和硫氧化物的脫除效率，規(guī)定介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器內(nèi)氧氣流速煙道內(nèi)煙氣流速高20% 60%。相關(guān)的反應(yīng)方程式如下Ν0+0+Μ ■—no2+M,[0039]03+N0 —NO2+O2,[0040]O3+NO2 --NO3+O2,[0041]
NO3+NO2 ^ N2O5，
NO2+NO2 ^ N2O4,Ν03+Ν0 — 2N02,S02+0+02 — S03+02,03+S02 — 02+S03,H2CHSO3 — H2SO4,充分反應(yīng)后的煙氣被引入堿液吸收塔。配置包含KOH、Na2CO3^ Ca(OH)2, CaCO3的NaOH溶液作為處理煙氣的堿液，其中堿液中Na0H、K0H的和與煙氣中的SO2和氧化后NO2的和的摩爾值之比為1. 8 2. 6，Na2CO3^ Ca(OH)2, CaCO3的和與煙氣中的和氧化后的和的摩爾值之比為0. 9 1. 3。堿液通過蠕動泵由吸收塔上部經(jīng)噴淋裝置進入塔內(nèi)，在塔內(nèi)與煙氣反應(yīng)后由塔下部排出，進入儲液槽。經(jīng)氧化氣體處理的煙氣由塔下部進入，通過吸收塔與堿液充分反應(yīng)后由塔頂排出，經(jīng)堿液吸收后所生成的硝酸鹽、硫酸鹽等溶液經(jīng)過蒸發(fā)、 結(jié)晶、分離等工序生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品再經(jīng)過包安裝進行銷售，創(chuàng)造了經(jīng)濟效益實現(xiàn)了資源的回收利用。此聯(lián)合脫硫脫硝工藝中氧氣首先經(jīng)低溫等離子體氧化處理，然后與煙氣混合，氧化后的煙氣由堿液作進一步的吸收，最后處理后的煙氣排入大氣，其中NOx的脫除率可達 80%以上，SO2的脫除率可達90%以上。實施案例一如附圖1所示，介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器置于電除塵器之后的進煙道內(nèi)， 根據(jù)不同機組負荷和選取介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器單體的數(shù)目以及通過反應(yīng)器內(nèi)氧氣的流速， 反應(yīng)器于煙道內(nèi)均勻布置，使噴出的氧化性氣體能夠與煙氣充分混合、反應(yīng)。吸收塔內(nèi)堿液采用NaOH、KOH、Na2CO3^ Ca (OH) 2、CaCO3其中一種或者其中幾種的混合液。實施案例二 如附圖2所示，介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器置于氣-氣加熱器與堿液吸收塔入口之間的排煙道內(nèi)，煙氣溫度的降低利于NO的氧化。根據(jù)機組不同負荷選取介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器單體的數(shù)目以及通過反應(yīng)器內(nèi)氧氣的流速，反應(yīng)器于煙道內(nèi)均勻布置，使噴出的氧化性氣體能夠與煙氣充分混合、反應(yīng)。吸收塔內(nèi)堿液采用NaOH、KOH、Na2CO3^ Ca(OH)2, CaCO3其中一種或者其中幾種的混合液。
權(quán)利要求1.煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)，其特征在于，電除塵器的入口端與煙氣出口連接，電除塵器的出口端通過進煙道與氣-氣加熱器原煙氣入口端連接，氣-氣加熱器原煙氣出口端通過排煙道與堿液吸收塔下部的煙氣入口連接；介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器設(shè)置在所述進煙道或排煙道內(nèi)，介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器的入口端與空氣分離器連接；堿液吸收塔的底部通過管道與堿液儲液池連通，堿液吸收塔的上部設(shè)置噴淋裝置，堿液儲液池的出液口通過管道及蠕動泵與所述噴淋裝置連通；堿液吸收塔的頂部設(shè)置出氣口，通過管道與氣-氣加熱器凈煙氣入口端連接，氣-氣加熱器凈煙氣出口端與煙 連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述堿液吸收塔內(nèi)，噴淋裝置的上方設(shè)置除霧器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器的出口通過文丘里管與噴嘴連接，該噴嘴沿軸線方向為漸擴結(jié)構(gòu)，噴口頭部為球冠結(jié)構(gòu)，球冠上均勻分布5根按“十”字型排列、分別垂直于球冠面的向出口方向減縮的噴射管，5根噴射管分別位于“十”字的四個端點和中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述出口噴嘴的漸擴角度α為25° -60°，軸向長度L為30-50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射管的長度為10-20mm，“十”字中心噴射管出口的直徑為8-15mm，四周四個噴射管出口直徑為 5-10mm。
專利摘要煙道內(nèi)純氧介質(zhì)阻擋放電脫硫脫硝系統(tǒng)與工藝屬于火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)領(lǐng)域?？諝庥煽諝夥蛛x器進行分離，分離出的氧氣進入介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)O2分子被激活、裂解或電離生成具有強氧化性自由基O或者O3等，放電處理后的氧化性氣體通過噴射裝置與煙氣快速充分混合后反應(yīng)，使煙氣中的NO、SO2氧化為高價態(tài)的氮氧化物和硫氧化物，氧化后的煙氣進入堿液吸收塔，通過堿液對煙氣進行洗滌，達到脫除氮氧化物、硫氧化物的目的。該工藝針對純氧放電，產(chǎn)生自由基的成本低，自由基與煙氣混合早，對污染物脫除效率高，具有更高的經(jīng)濟效益，而且硝酸鹽、亞硝酸鹽以及硫酸鹽等作為產(chǎn)物回收也實現(xiàn)了污染物的綠色回收利用。
文檔編號B01D53/75GK202136913SQ20112022311
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者杜旭, 肖海平 申請人:華北電力大學(xué)