本發(fā)明涉及一種等離子體蒸發(fā)器。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于使待蒸發(fā)液體(例如，尿素水或氨水)蒸發(fā)的等離子體蒸發(fā)器及利用它的廢氣清除系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

對于利用燃?xì)廨啓C的聯(lián)合火力發(fā)電，從燃?xì)廨啓C排出的廢氣中所包含的氮氧化物(nox)可以用選擇性催化還原(scr)催化劑清除。在正常運行時，從燃?xì)廨啓C排出的廢氣溫度為200℃以上，因此對scr催化劑的工作不會有什么阻礙。然而，初始啟動時燃?xì)廨啓C的負(fù)載(load)逐漸提高，因此廢氣溫度不會高到足以使scr催化劑工作。

這樣低的溫度導(dǎo)致scr催化劑無法達(dá)到工作溫度，因此以nox未被還原的狀態(tài)排出廢氣。另外，溫度條件低導(dǎo)致no2的產(chǎn)生量增多，會產(chǎn)生黃色或淺褐色的黃煙。例如，在250℃以下的20～40分鐘左右的啟動初始階段可能會產(chǎn)生黃煙。

如此，在燃?xì)廨啓C的啟動初始階段較低溫度下，雖然nox不會被還原，但氨供應(yīng)充足就會以銨鹽形式粘附在催化劑上，因此廢氣中不會包含nox。隨后，燃?xì)廨啓C處于正常運行狀態(tài)時，在高溫下催化劑上的銨鹽分解而轉(zhuǎn)變成nox形式，從而可在scr催化劑上被還原、清除。氨在保管及移動上存在危險，因此以尿素(urea)水或氨水形式供應(yīng)。

為了在啟動初始階段快速供應(yīng)大量的氨，初始啟動時在較低背景溫度下需要使尿素水或氨水快速蒸發(fā)。然而，如果利用電熱器或高溫蒸氣，則裝置的啟動時間變長，而且裝置的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種短時間內(nèi)使待蒸發(fā)液體(例如，尿素水或氨水)蒸發(fā)的等離子體蒸發(fā)器。本發(fā)明的另一目的是提供一種利用所述等離子體蒸發(fā)器的廢氣清除系統(tǒng)。

技術(shù)方案

本發(fā)明一實施例的等離子體蒸發(fā)器包括：電弧產(chǎn)生單元，所述電弧產(chǎn)生單元用于產(chǎn)生等離子體電??；高熱密度單元，所述高熱密度單元連接成所述電弧產(chǎn)生單元中變窄的第一通道，用于使產(chǎn)生的電弧集中以提高電弧密度；蒸發(fā)空間單元，所述蒸發(fā)空間單元形成從所述高熱密度單元擴展的蒸發(fā)空間；噴嘴，所述噴嘴設(shè)置在所述蒸發(fā)空間單元上，用于向在所述蒸發(fā)空間擴展的電弧噴射待蒸發(fā)液體；以及蒸氣排出單元，所述蒸氣排出單元連接在所述蒸發(fā)空間單元上成為變窄的第二通道，用于排出在所述蒸發(fā)空間單元蒸發(fā)的待蒸發(fā)液體的蒸氣。

所述電弧產(chǎn)生單元可包括：第一殼體，所述第一殼體供應(yīng)放電氣體且電性接地；第二殼體，所述第二殼體連接在所述第一殼體上成為變窄的第一斜面并形成所述第一通道；以及驅(qū)動電極，所述驅(qū)動電極內(nèi)置于所述第一殼體，所述驅(qū)動電極與所述第一斜面之間形成放電間隙，所述驅(qū)動電極被施加驅(qū)動電壓。

所述第二殼體可進(jìn)一步具有向所述第一斜面的相反側(cè)擴展的第二斜面，所述高熱密度單元設(shè)置成所述第一通道。

所述蒸發(fā)空間單元可由所述第二斜面、連接于所述第二斜面的擴展端部并形成蒸發(fā)空間的第三殼體、及連接在所述第三殼體上的所述蒸氣排出單元的第四殼體的變窄的第三斜面組成。

所述第二殼體可進(jìn)一步包括換熱殼體，所述換熱殼體配置在所述第二殼體的外周，所述換熱殼體與所述第二殼體之間形成用于換熱的換熱腔室。

本發(fā)明一實施例的等離子體蒸發(fā)器可進(jìn)一步包括：供應(yīng)口，所述供應(yīng)口連接在與所述噴嘴連通的所述換熱腔室上，用于供應(yīng)低溫待蒸發(fā)液體；排出口，所述排出口連接在所述換熱腔室上，用于排出高溫待蒸發(fā)液體；以及安全閥，所述安全閥用于防止所述換熱腔室內(nèi)生成氣相空間或氣泡并保持待蒸發(fā)液體的壓力。

本發(fā)明一實施例的等離子體蒸發(fā)器可進(jìn)一步包括：電熱板，所述電熱板配備在所述第二斜面上，用于使未蒸發(fā)液滴蒸發(fā)。

另外，所述待蒸發(fā)液體可為尿素水或氨水。

本發(fā)明一實施例的廢氣清除系統(tǒng)可包括：廢氣管道，所述廢氣管道連接在燃?xì)廨啓C上；scr(selectivecatalyticreduction)催化劑，所述scr催化劑設(shè)置在所述廢氣管道上；以及等離子體蒸發(fā)器，所述等離子體蒸發(fā)器在所述燃?xì)廨啓C和所述scr催化劑之間設(shè)置在所述廢氣管道上，用于使尿素水或氨水蒸發(fā)并供應(yīng)到所述廢氣管道。

所述廢氣管道可進(jìn)一步具有設(shè)置所述等離子體蒸發(fā)器的蒸發(fā)器腔室，所述廢氣管道連接成將廢氣供應(yīng)到所述蒸發(fā)器腔室的下方并從上方排出，所述等離子體蒸發(fā)器可配置成在所述蒸發(fā)器腔室的下方向廢氣的進(jìn)入方向噴射蒸氣。

有益效果

如上所述，一實施例的等離子體蒸發(fā)器將產(chǎn)生自電弧產(chǎn)生單元的等離子體電弧集中到高熱密度單元，并在蒸發(fā)空間單元使電弧擴展，在此狀態(tài)下通過噴嘴噴射待蒸發(fā)液體(例如，尿素水或氨水)，從而可通過蒸氣排出單元迅速地排出被蒸發(fā)的高溫待蒸發(fā)液體(尿素水或氨水)蒸氣。

此外，一實施例的廢氣清除系統(tǒng)，在scr催化劑下廢氣溫度沒有高到足以清除nox的狀態(tài)下(例如，燃?xì)廨啓C的啟動初始階段)，通過在等離子體蒸發(fā)器中用等離子體電弧使待蒸發(fā)液體(尿素水或氨水)蒸發(fā)并將待蒸發(fā)液體(尿素水或氨水)的蒸氣供應(yīng)到廢氣，可以將包含在廢氣中的nox以銨鹽形式清除。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實施例的等離子體蒸發(fā)器的剖視圖。

圖2是沿圖1的ⅱ-ⅱ線的剖視圖。

圖3是本發(fā)明第二實施例的等離子體蒸發(fā)器的剖視圖。

圖4是在燃?xì)廨啓C的廢氣管道上設(shè)置第一實施例的等離子體蒸發(fā)器的本發(fā)明一實施例的廢氣清除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例，以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易實施本發(fā)明。本發(fā)明能夠以各種不同方式變形實施，并不局限于本文所述的實施例。附圖中省略了與說明無關(guān)的部分，以便清楚地說明本發(fā)明，通篇說明書中采用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或相似的部分。

圖1是本發(fā)明第一實施例的等離子體蒸發(fā)器的剖視圖，圖2是沿圖1的ⅱ-ⅱ線的剖視圖。請參見圖1及圖2，第一實施例的等離子體蒸發(fā)器1包括用于產(chǎn)生等離子體電弧的電弧產(chǎn)生單元10、高熱密度單元20、蒸發(fā)空間單元30、噴嘴40及蒸氣排出單元50。

電弧產(chǎn)生單元10包括第一殼體11、第二殼體12及驅(qū)動電極13，以由供應(yīng)的放電氣體產(chǎn)生等離子體電弧。在一個例子中，第一殼體11形成為圓筒且電性接地，通過配備在一側(cè)上的氣口111將放電氣體供應(yīng)到第一殼體11的內(nèi)部。

氣口111以等角度間隔設(shè)置在第一殼體11的圓周方向上，以使放電氣體進(jìn)入驅(qū)動電極13的周圍均勻分布，而且氣口111沿切線方向形成在第一殼體11的內(nèi)面上，以使放電氣體沿切線方向進(jìn)入，從而可引導(dǎo)放電氣體旋轉(zhuǎn)流動。

第二殼體12具有變窄的第一斜面121并連接于第一殼體11，而且變窄的第一斜面121的中心上具有第一通道123。即，第一斜面121通過最大直徑部連接于第一殼體11，而由最小直徑部形成第一通道123，從而將放電氣體及等離子體電弧引向第一通道123。電弧在第一通道123內(nèi)形成高密度且穩(wěn)定。

驅(qū)動電極13內(nèi)置于第一殼體11，驅(qū)動電極13與第一殼體11的內(nèi)面之間形成放電氣體流路，并且驅(qū)動電極13與第二殼體12的第一斜面121之間形成放電間隙g。第一斜面121的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于驅(qū)動電極13的端部，從而形成逐漸變窄的空間，以容納驅(qū)動電極13的端部。

在向放電間隙g供應(yīng)放電氣體的狀態(tài)下，當(dāng)?shù)谝粴んw11接地且驅(qū)動電極13被施加驅(qū)動電壓hv時，在放電間隙g以放電氣體為媒介產(chǎn)生等離子體電弧。等離子體電弧被第一斜面121引導(dǎo)，從而密度變高并進(jìn)入第一通道123。

高熱密度單元20設(shè)置成第一通道123。即，高熱密度單元20連接在電弧產(chǎn)生單元10中變窄的第一斜面121上成為第一通道123，從而將放電間隙g中產(chǎn)生的等離子體電弧集中到第一通道123的內(nèi)部，以提高等離子體電弧的密度。

蒸發(fā)空間單元30形成從高熱密度單元20擴展的蒸發(fā)空間s。為此，第二殼體12進(jìn)一步具有在第一斜面121的相反側(cè)擴展的第二斜面122。即，第二殼體12在第一通道123的前后方具有第一斜面121、第二斜面122。第二斜面122在蒸發(fā)空間單元30的一側(cè)形成逐漸變寬的空間。

蒸發(fā)空間單元30由第二斜面122和第三殼體33及第四殼體14的第三斜面141組成。第三殼體33連接于第二斜面122的擴展端部上并界定蒸發(fā)空間s的圓周方向邊界。第四殼體14連接于第三殼體33并具有面向蒸發(fā)空間單元30的第三斜面141。

第三斜面141設(shè)置在蒸發(fā)空間s的第二斜面122相反側(cè)且沿著遠(yuǎn)離蒸發(fā)空間s方向變窄而形成第四殼體14的一側(cè)。第三斜面141組成蒸發(fā)空間s，且相對于第二斜面122緩慢地變窄。

另外，第二殼體12進(jìn)一步包括換熱殼體21，所述換熱殼體21配置在第二殼體12的外周，所述換熱殼體21與第二殼體12之間形成換熱腔室15，所述換熱殼體21與噴嘴40連通。供應(yīng)口151配備在換熱腔室15一側(cè)的換熱殼體21上，以將低溫待蒸發(fā)液體(例如，尿素水或氨水)供應(yīng)到換熱腔室15。排出口152配備在換熱腔室15一側(cè)的換熱殼體21上，以排出高溫待蒸發(fā)液體。

安全閥153配備在形成換熱腔室15的換熱殼體21上，以防止在換熱腔室15內(nèi)形成氣相空間或氣泡，并將待蒸發(fā)液體的壓力保持在設(shè)定值。

噴嘴40設(shè)置在蒸發(fā)空間單元30上，以向蒸發(fā)空間s中擴展的等離子體電弧噴射尿素水或氨水。噴嘴40可在蒸發(fā)空間單元30的上下配置一對或者可在圓周方向以等間距配置多個(例如為三個)，并沿著與第二斜面122的傾斜度對齊的方向設(shè)置噴射方向。

因此，從噴嘴40噴射的尿素水或氨水向設(shè)置在第二斜面122內(nèi)部的蒸發(fā)空間s的中心噴射。尿素水或氨水噴向蒸發(fā)空間s中擴展的高溫等離子體電弧而變成包含氨或尿素的蒸氣。

蒸氣排出單元50連接在蒸發(fā)空間單元30成為中心變窄的第二通道143，以排出在蒸發(fā)空間單元30蒸發(fā)的氨蒸氣。因此，蒸氣排出單元50設(shè)置成第四殼體14中配備在第三斜面141中心的第二通道143。第二通道143可從高溫高壓的蒸發(fā)空間s噴出高溫氨蒸氣。

下面，對本發(fā)明第二實施例進(jìn)行說明。與第一實施例進(jìn)行比較省略相同結(jié)構(gòu)，而對不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

圖3是本發(fā)明第二實施例的等離子體蒸發(fā)器的剖視圖。請參見圖3，第二實施例的等離子體蒸發(fā)器2在第二斜面122上進(jìn)一步具有電熱板61。

電熱板61使經(jīng)過第一通道123后在蒸發(fā)空間s未蒸發(fā)的尿素水或氨水的未蒸發(fā)液滴進(jìn)一步蒸發(fā)。因此，電熱板61通過清除堆積到第二斜面122上的未蒸發(fā)液滴，可使被噴射的尿素水或氨水的蒸氣在蒸發(fā)空間s進(jìn)一步增加并由蒸氣排出單元50排出。電熱板61不用消耗大量的電力，就可以使堆積在蒸發(fā)空間s的未蒸發(fā)液滴有效地蒸發(fā)。

圖4是在燃?xì)廨啓C的廢氣管道上設(shè)置第一實施例的等離子體蒸發(fā)器的本發(fā)明一實施例的廢氣清除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

請參見圖4，一實施例的廢氣清除系統(tǒng)包括連接于燃?xì)廨啓C71的廢氣管道72、設(shè)置于廢氣管道72的scr催化劑73、及等離子體蒸發(fā)器1。為了方便起見，適用第一實施例的等離子體蒸發(fā)器1。

廢氣管道72連接燃?xì)廨啓C71和scr催化劑73，以排出燃?xì)廨啓C71的廢氣。等離子體蒸發(fā)器1設(shè)置在廢氣管道72上，用于使尿素水或氨水蒸發(fā)并供應(yīng)到廢氣管道72。

在一個例子中，廢氣管道72進(jìn)一步具有蒸發(fā)器腔室74，廢氣供應(yīng)到蒸發(fā)器腔室74的下方并從上方排出。等離子體蒸發(fā)器1設(shè)置在蒸發(fā)器腔室74上。

等離子體蒸發(fā)器1配置成在蒸發(fā)器腔室74的下方向廢氣的進(jìn)入方向噴射氨蒸氣。因此，從等離子體蒸發(fā)器1噴射的氨水的蒸氣會噴射到蒸發(fā)器腔室74內(nèi)的廢氣。

氨蒸氣與燃?xì)廨啓C71的啟動初始階段包含在廢氣中的nox進(jìn)行反應(yīng)而生成銨鹽。銨鹽會粘附在scr催化劑73上。因此，在燃?xì)廨啓C71低溫驅(qū)動的啟動初始階段，也不會通過廢氣管道72排出nox。

燃?xì)廨啓C71正常運行后，因高溫條件scr催化劑73上的銨鹽分解而轉(zhuǎn)變成nox形式，從而可在scr催化劑73上被還原、清除。

另外，雖然沒有圖示，等離子體蒸發(fā)器可使起到催化劑作用的包含金屬成分的金屬溶液(metalsolution)蒸發(fā)并通過蒸氣排出單元排出。此時，從金屬溶液蒸發(fā)的金屬蒸氣可噴射到成為催化劑涂覆對象的粉末(powder)上，此時可在粉末表面上涂覆金屬成分。

以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于此，在權(quán)利要求書和說明書及附圖范圍內(nèi)能夠以各種方式變形實施，這些理所當(dāng)然也屬于本發(fā)明的范圍。

符號說明

1、2：等離子體蒸發(fā)器10：電弧產(chǎn)生單元

11：第一殼體12：第二殼體

13：驅(qū)動電極14：第四殼體

15：換熱腔室20：高熱密度單元

21：換熱殼體30：蒸發(fā)空間單元

33：第三殼體40：噴嘴

50：蒸氣排出單元61：電熱板

71：燃?xì)廨啓C72：廢氣管道

73：scr催化劑74：蒸發(fā)器腔室

111：氣口121：第一斜面

122：第二斜面123：第一通道

141：第三斜面143：第二通道

151：供應(yīng)口152：排出口

153：安全閥g：放電間隙

hv：驅(qū)動電壓s：蒸發(fā)空間