一種煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置及方法，結(jié)合等離子與離心分離技術(shù)，使部分灰塵顆粒帶上電荷并相互碰撞團(tuán)聚，在電場力和離心力雙重作用下加速從氣體中分離，提高細(xì)顆粒物脫除效率，利用等離子放電產(chǎn)生的活性自由基將煙氣中VOC、PAH和二噁英等有毒有機(jī)物分解為CO2和H2O，重金屬被氧化成金屬氧化物并富集于飛灰表面；SO2和NO與自由基反應(yīng)生成NO2和SO3，并與圓筒下部空間噴入的氨反應(yīng)生成硫酸鹽和硝酸鹽，以飛灰為凝結(jié)核不斷富集使其粒徑增大并在離心力作用下向壁面移動，在重力作用下落至灰斗而被脫除，氣體與細(xì)顆粒物分離后經(jīng)出風(fēng)口排出。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了煙氣除塵過程中協(xié)同多種污染物的聯(lián)合脫除。
【專利說明】一種煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置及方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于化石燃料燃燒、垃圾焚燒以及各種工業(yè)廢氣中多種污染物聯(lián)合脫除凈化領(lǐng)域，涉及一種除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除的裝置及方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]化石燃料燃燒排放的粉塵、硫氧化物、氮氧化物、有機(jī)化合物、汞和重金屬等使大氣質(zhì)量嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致空氣中總懸浮顆粒物濃度嚴(yán)重超標(biāo)，對人類及其生存環(huán)境已造成嚴(yán)重危害與影響。
[0005]煤燃燒、垃圾焚燒電廠排放煙氣，工業(yè)鍋爐、冶金窯爐排放廢氣，化工領(lǐng)域各種廢氣排放源是大氣污染物的主要人為排放源。我國是世界上最大的煤炭消費(fèi)國，燃煤排放到大氣中PM2.5、氮氧化物、硫氧化物、汞和和重金屬等污染物引起的霧霾現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，燃煤煙氣多種污染物的聯(lián)合脫除是治理大氣污染、減少大氣霧霾的有效控制手段。旋風(fēng)分離器是目前最為成熟的煙氣除塵技術(shù)之一，但其對粒徑小于5Mm的細(xì)顆粒脫除效率低，難以到達(dá)日趨嚴(yán)格的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，且對煙氣中其他污染物不具備脫除能力。目前燃煤電廠廣泛使用的常規(guī)靜電除塵器、布袋除塵、濕法脫硫和脫硝裝置對PM2.5的脫除效果仍然不夠理想，且現(xiàn)有的煙氣凈化裝置較多、流程復(fù)雜，凈化成本高。因此，開發(fā)具有商業(yè)應(yīng)用前景的含塵煙氣高效除塵協(xié)同 多種污染物聯(lián)合脫除裝置和技術(shù)具有重要環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和社會效益。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題:本發(fā)明提供了一種提高旋風(fēng)分離器對細(xì)顆粒物除塵效率，能對除顆粒物以外的氣態(tài)有機(jī)污染物有效脫除轉(zhuǎn)化的煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置，同時提供了一種基于上述裝置的煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除方法。
[0008]技術(shù)方案:本發(fā)明的煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置，包括螺旋分離器、設(shè)置在螺旋分離器出風(fēng)口內(nèi)側(cè)的絕緣層、設(shè)置在出風(fēng)口外側(cè)的高壓放電極，螺旋分離器的圓筒中段一側(cè)設(shè)有噴氨口。
[0009]本發(fā)明裝置中，高壓放電極與高壓電源連接，圓筒與接地極連接，高壓放電極與圓筒之間形成高壓電場。
[0010]本發(fā)明裝置中，螺旋分離器包括從上至下依次連接的出風(fēng)口、圓筒、圓錐體和灰斗，圓筒上部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口，出風(fēng)口設(shè)置在圓筒上端中心。
[0011]本發(fā)明的煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除方法，基于上述裝置，包括以下步驟:
I)含有灰塵和多種污染物的煙氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)口沿圓筒切線方向進(jìn)入螺旋分離器中，沿圓筒的內(nèi)壁面呈螺旋流動；
2)高壓放電極與圓筒之間形成高壓電場，進(jìn)入圓筒內(nèi)的含塵煙氣在高壓放電極周圍被部分電離，產(chǎn)生活性自由基和高能電子；在煙氣螺旋流動過程中，部分灰塵顆粒帶上電荷，灰塵相互碰撞和團(tuán)聚，在電場力和離心力雙重作用下加速向圓筒的內(nèi)壁面移動；
3 )在高壓放電極與圓筒之間形成的高壓電場中，煙氣電離產(chǎn)生的活性自由基和高能電子將有機(jī)污染物分解為CO2和H2O,同時將重金屬、NO和SO2氧化；
4)煙氣螺旋流動出高壓電場后，在高度湍流混合作用下，NO2和SO3分別與噴射進(jìn)來的氨氣快速反應(yīng)，形成硝酸鹽和硫酸鹽，硝酸鹽和硫酸鹽與飛灰、重金屬氧化物多次碰撞、聚并、吸附，使煙氣中的重金屬、NO和SO2污染物由氣相轉(zhuǎn)入固相，使灰塵粒徑增大、數(shù)量增多；
同時，煙氣中富集硝酸鹽、硫酸鹽以及重金屬氧化物的灰塵在離心力作用下向圓筒壁面運(yùn)動，逐步從氣相中分離并沿圓錐體的內(nèi)壁面落入灰斗；
5)凈化煙氣螺旋流動至圓錐體底部后，改變方向形成向上流動內(nèi)螺旋氣流，最后經(jīng)過出口管排出。
[0012]本發(fā)明將等離子與離心分離技術(shù)有效結(jié)合，增強(qiáng)了旋風(fēng)分離器對細(xì)顆粒物脫除效率，同時實(shí)現(xiàn)煙氣多組分污染物聯(lián)合脫除目的，簡化煙氣凈化流程和降低污染物脫除成本。該發(fā)明裝置和方法適用于燃煤電站、垃圾焚燒電站、工業(yè)鍋爐以及各種工業(yè)窯爐等工業(yè)廢氣污染物的聯(lián)合脫除。
[0013]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明借助等離子與離心分離技術(shù)，利用等離子技術(shù)產(chǎn)生的高能電子使灰塵核電并相互碰撞團(tuán)聚，在電場力和離心力雙重作用下加速從氣體中分離，提高細(xì)微顆粒物脫除效率。等離子放電產(chǎn)生的活性自由基將煙氣中V0C、PAH和二噁英等有毒有機(jī)物分解為CO2和H2O,重金屬氧化后被飛灰吸附，NO2和SO3與噴入氨氣快速反應(yīng)形成的硫酸鹽和硝酸鹽富集在飛灰表面使其粒子增大，在離心力作用下將其分離脫除，實(shí)現(xiàn)煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除目的。
[0014]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中有:1進(jìn)風(fēng)口，2圓筒，3噴氨口，4錐體，5灰斗，6絕緣層，7高壓放電極，8升壓調(diào)壓器，9電源，10出風(fēng)口。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019]本發(fā)明的煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置將等離子與離心分離技術(shù)有效結(jié)合，該裝置螺旋分離器由圓筒2和圓錐體4上下兩部分組成，圓筒2上部和中段分別設(shè)置進(jìn)風(fēng)口 I和噴氨口 3，出風(fēng)口 10設(shè)置在圓筒2上端中心，圓筒2外側(cè)與接地極連接與高壓放電極7之間形成高壓電場；出風(fēng)口 10由內(nèi)外兩層組成，內(nèi)絕緣層6與凈化后氣體接觸，外層高壓放電極7與升壓調(diào)壓器連接，輸入能量由電源9提供。圓筒2內(nèi)壁灰塵在重力作用下由圓錐體4收集后落入灰斗5脫除。本發(fā)明裝置解決了旋風(fēng)分離器對細(xì)顆?；覊m脫除效率低問題，提高該技術(shù)除塵效率，同時實(shí)現(xiàn)煙氣多組分污染物聯(lián)合脫除目的。
[0020]本發(fā)明裝置的進(jìn)風(fēng)口 I截面為豎長矩形，其作用是使進(jìn)入的含塵氣流加速并切向進(jìn)入圓筒2內(nèi)，使氣流旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力促使細(xì)顆粒物向壁面運(yùn)動，提高除塵效率。
[0021]本發(fā)明裝置的圓筒2具備雙重作用，一方面使氣體在圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，同時又作為接地電極與高壓放電極7之間形成高壓電場，使部分帶電細(xì)顆?；覊m加速向壁面移動，提聞其脫除效率。
[0022]本發(fā)明裝置的圓筒2和高壓放電極7之間的電場中等離子體放電，部分煙氣電離形成0、0Η、Η02等活性自由基和高能電子將有毒有機(jī)物分解，NO和SO2分別被氧化成NO2和SO3,重金屬被氧化成氣態(tài)金屬氧化物。
[0023]本發(fā)明裝置上述實(shí)施過程中，氣體由進(jìn)風(fēng)口 I沿切線方向進(jìn)入圓筒2，高壓放電極7和圓筒2之間形成的高壓電場中部分顆粒被帶上電荷，并在電場力和離心力雙重作用下加速從氣體中分離，在圓筒2下部空間，由于氣體高度湍流，噴入氨氣與NO2和SO3反應(yīng)形成的硫酸鹽、硝酸鹽以及氣態(tài)重金屬氧化物在灰塵表面富集使其粒徑增大并加速向壁面移動，最后由錐體4落入灰斗5而脫除，到達(dá)錐體底部煙氣形成內(nèi)螺旋氣流經(jīng)出口管10內(nèi)絕緣層6排出。高壓放電極7的放電電壓由升壓調(diào)壓器8調(diào)節(jié)，輸入能量由電源9提供。
[0024]本發(fā)明將等離子與離心分離技術(shù)有效結(jié)合，提高旋風(fēng)分離器脫除細(xì)微顆粒物效率，同時實(shí)現(xiàn)煙氣多種污染物聯(lián)合脫除目的。具體原理如下:
在高壓放電極7和接地極圓筒2之間形成的高壓電場中部分細(xì)顆粒被荷電，帶異性電荷灰塵相互碰撞團(tuán)聚粒徑增大，在電場力和離心力雙重作用下加速向圓筒壁面移動從氣體中分離，提高細(xì)顆粒物脫除效率；在高壓放電極7和接地極圓筒2之間等離子體放電產(chǎn)生的高能電子和活性自由基將V0C、PAH、二噁英等有機(jī)物分解成CO2和H2O,重金屬、NO和SO2均被氧化；煙氣螺旋流動出高壓電場后，在圓筒2下部空間，由于氣體呈螺旋狀流動，高度湍流下重金屬氧化物、N02、S03和噴入氨反應(yīng)形成硫酸鹽和硝酸鹽并富集在灰塵表面使其粒徑增大，在離心力作用下逐步向壁面移動從煙氣中分離最后沿錐體落入灰斗。
[0025]以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示的內(nèi)容所做的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置，其特征在于，該裝置包括螺旋分離器、設(shè)置在所述螺旋分離器的出風(fēng)口(10)內(nèi)側(cè)的絕緣層(6)、設(shè)置在出風(fēng)口(10)外側(cè)的高壓放電極(7)，螺旋分離器的圓筒(2)的中段一側(cè)設(shè)置有噴氨口(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置，其特征在于，所述高壓放電極(7)與高壓電源連接，所述圓筒(2)與接地極連接，高壓放電極(7)與圓筒(2)之間形成高壓電場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除裝置，其特征在于，所述螺旋分離器包括從上至下依次連接的出風(fēng)口(10)、圓筒(2)、圓錐體(4)和灰斗(5)，所述圓筒(2)上部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口(1)，所述出風(fēng)口(10)設(shè)置在圓筒(2)上端中心。
4.一種煙氣除塵協(xié)同多種污染物聯(lián)合脫除方法，其特征在于，該方法基于權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的裝置，包括以下步驟: 1)含有灰塵和多組分污染物的煙氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)口(I)沿圓筒(2)切線方向進(jìn)入螺旋分離器中，沿圓筒(2)的內(nèi)壁面呈螺旋流動； 2)高壓放電極(7)與圓筒(2)之間形成高壓電場，進(jìn)入圓筒(2)內(nèi)的煙氣在高壓放電極(7)周圍被部分電離，產(chǎn)生活性自由基和高能電子；在煙氣螺旋流動過程中，部分灰塵顆粒帶上電荷，灰塵相互碰撞和團(tuán)聚，在電場和超重力場雙重作用下加速向圓筒(2)的內(nèi)壁面移動； 3)在高壓放電極(7)與圓筒(2)之間形成的高壓電場中，煙氣電離產(chǎn)生的活性自由基和高能電子將有機(jī)污染物分解為CO2和H2O,同時將重金屬、NO和SO2氧化； 4)煙氣螺旋流動至高壓電場下部空間后，在高度湍流混合作用下，NO2和SO3分別與噴射進(jìn)來的氨氣快速反應(yīng)，形成硝酸鹽和硫酸鹽，所述硝酸鹽和硫酸鹽與飛灰、重金屬氧化物多次碰撞、聚并、吸附，使煙氣中的重金屬、NO和SO2污染物由氣相轉(zhuǎn)入固相，使灰塵粒徑增大、數(shù)量增多； 同時，煙氣中富集硝酸鹽、硫酸鹽以及重金屬氧化物的灰塵在離心力作用下向圓筒壁面運(yùn)動，逐步從氣相中分離并沿圓錐體(4)的內(nèi)壁面落入灰斗(5)； 5)煙氣螺旋流動至圓錐體(4)底部后，改變方向形成向上流動的內(nèi)螺旋氣流，最后經(jīng)過出口管(10)排出。
【文檔編號】B01D50/00GK103801168SQ201410053363
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】張君, 段鈺鋒, 朱純, 周強(qiáng), 佘敏, 趙蔚欣 申請人:東南大學(xué)