本發(fā)明屬于環(huán)境保護領域，具體涉及一種煙氣凈化方法。

背景技術：

近年來，由于環(huán)境保護工作形勢日益嚴峻，國家及地方出臺的污染物排放標準愈加嚴格。煤炭大國的位置使得在我國對于燃煤的煙氣處理尤其重要，燃煤產生的so2、nox是酸雨、光化學煙霧的主要物質，給生態(tài)環(huán)境和居民健康帶來嚴重危害，國家在各個發(fā)展階段分階段實施了so2減排戰(zhàn)略、更加嚴格的so2和nox排放控制標準，而且不僅so2、nox以及粉塵等傳統(tǒng)污染物的排放濃度限值進一步降低，在未來，還會對煙氣中的汞和pm2.5提出控制要求。

目前，煙氣脫硫技術中，濕法石灰石/石膏脫硫（fgd）是應用最廣泛的技術。該方法具有反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點。但是普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。脫硝技術廣泛采用的是選擇性催化還原法(scr)，其脫氮率可高達90%以上，但我國的脫硝催化劑生產技術和原材料還依賴國外，催化劑價格十分昂貴，成本高。

等離子體技術能同時去除煙氣中的細小顆粒、so2、nox和重金屬，被認為是最具發(fā)展前景的煙氣凈化技術，已成為我國重點支持的科技發(fā)展方向之一。等離子體脫硫脫硝的方法主要有電子束輻照煙氣脫硫脫硝技（ea-fgd）、脈沖電暈脫硫脫硝技術和流光放電等離子體脫硫脫硝技術等。各種等離子體技術的原理基本相同，均利用放電或電子束輻照產生由電子、離子、原子、分子和自由基等粒子組成的一種新的集聚態(tài)物質，通過物理和化學作用實現(xiàn)脫硫脫硝，其可用性已經在近年來的科學研究過程中得到證實。

例如，已授權或正在審查的專利包括集散控制式流光放電煙氣脫硫的半濕法(zl02116300.6)、立式流光放電煙氣脫硫濕式反應器(zl02208831.8)、流光放電等離子體煙氣污染物同步凈化方法(zl200410029622.3)、一種等離子體燃煤鍋爐煙氣凈化新工藝(zl200310121117.7)、資源化同時脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物的臭氧氧化干法(cn101337152)等。其中，涉及煙氣中so2、no和hg等多種污染物脫除的技術路線是，借助放電產生的等離子體同步氧化no和元素態(tài)hg為no2和氧化態(tài)hg，然后，在吸收塔中利用水溶性吸收液同步脫除so2、nox和氧化態(tài)hg。

又如中國專利cn103263845b，其公開了一種同時脫硫脫硝除汞裝置，其特征在于設有模擬煙氣發(fā)生單元、等離子體氧化單元、活性炭吸附單元和煙氣組分檢測單元；模擬煙氣發(fā)生單元、等離子體氧化單元、活性炭吸附單元和煙氣組分檢測單元的管路之間通過旋轉閥門和y型三通接頭連接；所述模擬燃煤煙氣發(fā)生單元設有n2氣瓶、co2氣瓶、so2氣瓶、o2氣瓶、no2氣瓶、hcl氣瓶、no氣瓶、質量流量控制器、hg0滲透管和恒溫水浴鍋；所述恒溫水浴鍋內設有洗氣瓶，洗氣瓶內裝有水，所述hg0滲透管設在恒溫水浴鍋內并產生氣相汞；n2氣瓶、co2氣瓶、so2氣瓶、o2氣瓶、no2氣瓶、hcl氣瓶、no氣瓶分別提供相應的氣體，n2氣瓶、co2氣瓶、so2氣瓶、o2氣瓶、no2氣瓶、hcl氣瓶、no氣瓶分別與質量流量控制器連接；所述等離子體氧化單元設有高壓電源和等離子體反應器；所述等離子體反應器設有石英雙介質層，所述石英雙介質層包括內層石英管和外層石英管，內層石英管套在不銹鋼棒上作為內介質；外層石英管上下兩端均設有螺紋段，與聚四氟乙烯固定件連接作為外介質，外層石英管下端設有進氣口，外層石英管上端設有出氣口；所述高壓電源與等離子體反應器電連接；所述活性炭吸附單元設有恒溫烘箱和吸附反應器；所述吸附反應器分上下兩部分，上半部分插入下半部分，吸附反應器的主體下端鑲嵌有砂芯片，吸附反應器置于恒溫烘箱內，所述恒溫烘箱的頂部開有兩個圓孔，用于通有模擬燃煤煙氣的管路進出；經過等離子氧化單元氧化后的煙氣經過兩個y型三通拆分為三條管路，通過控制旋轉閥門可以旋轉使氣流從三條管路中通過；三條管路分別與煙氣分析儀相連，通過堿液吸收瓶和干燥瓶后與hg0檢測儀相連，與吸附反應器相連；所述檢測單元設有煙氣分析單元和hg0分析單元，煙氣分析單元與hg0分析單元通過兩個y型三通與等離子體氧化單元和活性炭吸附單元連接；hg0分析單元設有含naoh溶液的吸收瓶、干燥瓶和用于連續(xù)測定汞濃度的jerome測汞儀，所述吸收瓶中的naoh的作用均為吸收酸性氣體和hg²⁺。

然而，目前的煙氣處理技術中，或多或少的都存在以下的問題：1、普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題；2、單一脫硫、單一脫硝或重金屬，三者不能很好的消除，顧此失彼；3、單一處理效率高、聯(lián)合處理效率低；4、等離子體處理效率不高，易受其它因素影響。

因此，如何提供一種煙氣處理方法，使其具有處理效果好、效率高以及較低的能耗及成本，具有更好的經濟性，成為本領域技術人員亟待解決的重要技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提出一種新型的煙氣凈化方法，以改進現(xiàn)有技術在處理效果、處理效率以及經濟性等方面的不足，實現(xiàn)高效、安全、便捷的處理效果，減少能耗及成本，靈活應對不同情況，尤其是可以一體化均衡高效消除氮氧化物、含硫污染物、灰塵以及重金屬（汞等）。

為解決以上技術問題，本發(fā)明采取的一種技術方案如下：

一種煙氣凈化方法，用于脫除煙氣中的氮氧化物、含硫污染物、灰塵和重金屬，所述煙氣凈化方法包括：

1）預處理，用洗滌液將煙氣中的部分的灰塵顆粒、氮氧化物、含硫污染物吸收除去；

2）氣液分離處理，用于將經所述步驟1）處理過后的煙氣中含有的液滴去除；

3）催化處理，將經所述步驟2）處理后的煙氣通入催化反應室，所述催化反應室的內部具有多個陣列分布的固定有催化劑載體的移動支架，所述催化劑載體上的催化劑用于催化煙氣中的氮氧化物、含硫污染物發(fā)生還原反應；

4）等離子體處理，將經所述步驟3）處理過的煙氣沿平行于等離子體發(fā)生裝置的等離子體發(fā)生電極的電場方向通過所述等離子體發(fā)生電極，使得煙氣中產生包括電子、正離子、中性粒子、自由基的整體呈電中性的等離子體；并且使得煙氣中的灰塵顆粒表面帶電；等離子體與煙氣中的氧分子、水分子作用，生成具有強氧化性的h、o、oh、o3活性粒子，煙氣中的so2、nox、hg在活性粒子的作用下進行化學反應，生成高價的no3^—和so4^2—，以及氧化態(tài)hg；

其中，等離子體發(fā)生電極包括一組高電壓電極和一組接地電極，所述高電壓電極與接地電極均包覆有絕緣介質，所述高電壓電極與接地電極均呈線型排列；

5）化學反應處理，在所述步驟4）處理后的煙氣中通入氨氣，氨氣與煙氣中的高價no3^—和so4^2—反應生成帶電銨鹽顆粒；

6）電場吸附處理，將經所述步驟5）處理過的煙氣通過施加直流偏置電場的裝置，使其中的帶電灰塵顆粒、帶電銨鹽顆粒被吸附除去；

凈化后的煙氣通過煙囪排出。

現(xiàn)有技術中的脫硝脫硫除塵技術中，等離子體處理工藝大多直接加入整個處理工藝中，而現(xiàn)實情況卻事與愿違，整個處理工藝并沒有達到理想的效果，本發(fā)明在等離子體處理工藝前段將煙氣中的霧滴和液滴、水汽除去，極好的避免等離子體處理效率受到影響。

在本發(fā)明的一些實施方式中，在所述步驟1）中，所述洗滌液為堿溶液或水溶液；

初始的煙氣中必然含有大量的灰塵顆粒，本實施方式中設置預處理步驟，用堿性水溶液或者直接用水溶液先洗出大量的顆粒物，以及部分的氮氧化物、含硫污染物，可用極低的成本為后續(xù)的操作減輕壓力，同時還可間接的提升后續(xù)步驟的凈化率。

在本發(fā)明的一些實施方式中，在所述步驟4）中，所述高電壓電極連接高壓電源，所述高壓電源為正極性直流高壓電源、正極性脈沖高壓電源或正極性直流疊加交流高壓電源中的一種或其組合，所述接地電極采用管式或板式，所述高電壓電極為板式、星形線、芒刺線或鋸齒線，當所述高電壓電極與所述接地電極之間持續(xù)施加電壓時，即可產生等離子體；

將等離子體的電場方向設置成與煙氣氣流的方向一致，增大了煙氣氣流與等離子體束流的接觸時間、接觸面積，提高了脫硫脫硝脫重金屬的效率。而基于前面三個步驟的處理，當需要進行本步驟4）時，煙氣中的氮氧化物、含硫污染物的濃度已經來到了一個理想值，可避免等離子體中的活性粒子只和氮氧化物、含硫污染物反應，不至于當煙氣流出等離子體處理位置處時，重金屬（如汞）還沒和活性粒子反應以至于不能脫除。

在本發(fā)明的一些實施方式中，在所述步驟4）中，在所述等離子體發(fā)生裝置的氣體通道中還設有催化劑填充床，所述催化劑填充床內固設有催化劑載體。

在本發(fā)明的一些實施方式中，在進行所述步驟4）時，所述等離子體發(fā)生裝置還包括壓力傳感器和溫度傳感器，在所述等離子體處理的整個過程中通過所述壓力傳感器、溫度傳感器實時監(jiān)測所述等離子體發(fā)生裝置內的壓力和溫度，并將壓力、溫度數(shù)據(jù)傳輸至操作室。

在本發(fā)明的一些實施方式中，在所述步驟6）中，所述施加直流偏置電場的裝置的直流偏置電場為多組正、負電極板交替分布排列而形成，所述正、負電極板的設置方向垂直于等離子體發(fā)生電極的設置方向，使得直流偏置電場的方向與煙氣流通方向垂直。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述煙氣凈化方法由如下煙氣凈化系統(tǒng)實現(xiàn)，所述煙氣凈化系統(tǒng)包括：

依次連接聯(lián)通的預洗滌器、氣液分離器、催化反應室、等離子體發(fā)生裝置、化學反應室、施加直流偏置電場的裝置；

所述催化反應室包括多個陣列分布的固定有催化劑載體的移動支架，所述移動支架滑動的設置在所述催化反應室的底部表面；

所述等離子體發(fā)生裝置包括等離子體發(fā)生電極、高壓電源、壓力傳感器和溫度傳感器，所述等離子體發(fā)生電極包括一組高電壓電極和一組接地電極，所述高電壓電極與所述接地電極均包覆有絕緣介質，所述高電壓電極與接地電極均呈線型排列，所述高電壓電極連接所述高壓電源，所述高壓電源為正極性直流高壓電源、正極性脈沖高壓電源或正極性直流疊加交流高壓電源中的一種或其組合，所述接地電極采用管式或板式，所述高電壓電極為板式、星形線、芒刺線或鋸齒線；所述壓力傳感器和溫度傳感器，用于實時監(jiān)測所述等離子體發(fā)生裝置內的壓力和溫度；所述等離子體發(fā)生裝置的氣體通道中還設有催化劑填充床，所述催化劑填充床內固設有催化劑載體；

所述化學反應室包括氨氣進氣管道，用于向其內部通入氨氣；

所述施加直流偏置電場的裝置包括直流偏置電場，所述直流偏置電場為多組正、負電極板交替分布排列而形成，所述正、負電極板垂直于等離子體發(fā)生電極表面設置，使得直流偏置電場的方向與煙氣流通方向垂直；有利于帶電粒子的吸附。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述煙氣凈化系統(tǒng)還包括儲液槽，所述儲液槽包括變頻泵、輸入管道和輸出管道，所述輸入管道連通所述氣液分離器的底部液體出口；所述輸出管道連通所述預洗滌器，通過所述變頻泵的控制將所述儲液槽中的液體由所述輸出管道輸送至所述預洗滌器。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述正、負電極板上均設置由振動裝置，所述振動裝置用于將顆粒物從所述正、負電極板上抖落。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述煙氣凈化系統(tǒng)還包括與所述施加直流偏置電場的裝置的煙氣出口連通的吸收塔，所述吸收塔用水作為循環(huán)吸收液，用于吸收煙氣中殘留的酸性氣體與氧化態(tài)hg，以及氨氣。

由于以上技術方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的煙氣處理技術中氮氧化物和重金屬的消除存在顧此失彼的問題，在本發(fā)明中先用預處理和催化處理將煙氣中的氮氧化物除去一部分，降低其在煙氣中的含量，然后再經過等離子體處理，可實現(xiàn)氮氧化物和元素態(tài)hg的同步消除。

2、本發(fā)明優(yōu)先預處理，最大化的去除了顆粒物，以及除去了少部分的氮氧化物和含硫污染物，同時再將煙氣經過氣液分離步處理，以除去霧滴和/或液滴，避免了水汽等因素影響了等離子體處理的處理效率。

3、本發(fā)明在催化處理中設置了固設有催化劑載體的移動支架，等離子體處理中也安裝有內部固設有催化劑載體的催化劑填充床，一方面，可減少催化劑的使用，只需加入極少部分催化劑即可，節(jié)約了成本，另一方面，將催化劑填充床設置等離子體發(fā)生裝置的氣體通道中可極大地節(jié)約空間占地。

4、本發(fā)明在等離子體發(fā)生裝置的位置處加設了溫度傳感器和壓力傳感器，極大地避免了等離子發(fā)生裝置工作時內部的溫度升高、壓力變化而引起的安全問題，保證了人身安全和財產安全。

5、本發(fā)明將煙氣流動方向設置成與等離子體發(fā)生裝置的等離子體發(fā)生電極的電場方向平行，克服了煙氣流速的過大或過小時造成的等離子體處理效果的降低，增大煙氣與等離子體的接觸時間、接觸面積，以實現(xiàn)等離子體的高效利用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的煙氣凈化方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的煙氣凈化方法的其中一個具體實施方式的示意圖；

圖3為本發(fā)明的等離子體發(fā)生裝置的示意圖。

具體實施方式

下面結合具體的優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明的技術方案及其優(yōu)點做詳細的說明。

實施例如下：

對某工廠的煙氣進行采樣分析，其煙氣的基本性質為：nox：420~600mg/m³；so2：1500~2100mg/m³；汞：90~180μg/m³；灰塵：18000~30000mg/m³。

如圖1-3所示，按照以下步驟對該煙氣進行處理：

1）預處理：通過預洗滌器1中的洗滌液將煙氣中的部分的灰塵顆粒、氮氧化物、含硫污染物吸收除去；其中，所述吸收液為堿溶液，選用naoh水溶液；

初始的煙氣中必然含有大量的灰塵顆粒，用堿性水溶液先洗出大量的灰塵顆粒物，以及部分的氮氧化物、含硫污染物，可用極低的成本為后續(xù)的操作減輕壓力，同時還可間接的提升后續(xù)步驟的凈化率；

2）氣液分離處理：通過氣液分離器2將經所述步驟1）處理過后的煙氣中含有的液滴去除；

在等離子體處理工藝前段將煙氣中的霧滴和液滴、水汽除去，極好的避免等離子體處理效率受到影響；

3）催化處理：將經所述步驟2）處理后的煙氣通入催化反應室，所述催化反應室3的內部具有多個陣列分布的固定有催化劑載體的移動支架31，所述催化劑載體上的催化劑用于催化煙氣中的氮氧化物、含硫污染物發(fā)生還原反應；目的是除去部分氮氧化物和含硫污染物以降低煙氣中氮氧化物和含硫污染物在煙氣中的濃度；

4）等離子體處理：將經所述步驟3）處理過的煙氣沿平行于等離子體發(fā)生裝置4的等離子體發(fā)生電極的電場方向通過所述等離子體發(fā)生電極，使得煙氣中產生包括電子、正離子、中性粒子、自由基的整體呈電中性的等離子體；并且使得煙氣中的灰塵顆粒表面帶電；等離子體與煙氣中的氧分子、水分子作用，生成具有強氧化性的h、o、oh、o3活性粒子，煙氣中的so2、nox、hg在活性粒子的作用下進行化學反應，生成高價的no3^—和so4^2—，以及氧化態(tài)hg；其中，等離子體發(fā)生電極包括一組高電壓電極42和一組接地電極43，所述高電壓電極42與接地電極43均包覆有絕緣介質41，所述高電壓電極42與接地電極43均呈線型排列；所述高電壓電極42連接高壓電源46，所述高壓電源46為正極性直流高壓電源，所述接地電極43采用管板式，所述高電壓電極42為板式，當所述高電壓電極42與所述接地電極43之間持續(xù)施加電壓時，即可產生等離子體；所述等離子體發(fā)生裝置4還包括壓力傳感器44和溫度傳感器45，在所述等離子體處理的整個過程中通過所述壓力傳感器44、溫度傳感器45實時監(jiān)測所述等離子體發(fā)生裝置4內的壓力和溫度，并將壓力、溫度數(shù)據(jù)傳輸至操作室；在所述等離子體發(fā)生裝置4的氣體通道中還設有催化劑填充床，所述催化劑填充床內固設有催化劑載體；氧化態(tài)汞被所述接地電極43捕集；

5）化學反應處理：在所述步驟4）處理后的煙氣中通入氨氣，氨氣與煙氣中的高價no3^—和so4^2—反應生成帶電銨鹽顆粒；

6）電場吸附處理：將經所述步驟5）處理過的煙氣通過施加直流偏置電場的裝置6，使其中的帶電灰塵顆粒、帶電銨鹽顆粒被吸附除去；所述施加直流偏置電場的裝置6的直流偏置電場為多組正、負電極板61,62交替分布排列而形成，所述正、負電極板61,62的設置方向垂直于等離子體發(fā)生電極的設置方向，使得直流偏置電場的方向與煙氣流通方向垂直；

凈化后的煙氣通過煙囪排出。

采樣上述處理方法對煙氣中的氮氧化物、含硫污染物、灰塵和重金屬進行脫除，最后煙氣的各項指標效果顯著，滿足現(xiàn)實工業(yè)需求。

具體煙氣性質：nox：50~90mg/m³；so2：40~80mg/m³；汞：2~5μg/m³；灰塵：10~25mg/m³。

從上述處理結果可以看出，按照本發(fā)明的處理方法可實現(xiàn)對煙氣中的氮氧化物、含硫污染物、灰塵和重金屬去除率很高，完全滿足國家對污染物的排放要求，同時其處理操作簡單、成本低，可被企業(yè)所接受，而且本發(fā)明實現(xiàn)了氮氧化物、含硫污染物、灰塵和重金屬的均衡脫除，并無現(xiàn)有技術中的顧此失彼，并且本發(fā)明還具有安全防護功能，可最大的減少生產安全事故的發(fā)生，因此對煙氣凈化領域具有極大意義。

本實施例還提供一種煙氣凈化系統(tǒng)，所述煙氣凈化方法由所述煙氣凈化系統(tǒng)實現(xiàn)，所述煙氣凈化系統(tǒng)包括：

依次連接聯(lián)通的預洗滌器1、氣液分離器2、催化反應室3、等離子體發(fā)生裝置4、化學反應室5、施加直流偏置電場的裝置6；

所述催化反應室3包括多個陣列分布的固定有催化劑載體的移動支架31，所述移動支架31滑動的設置在所述催化反應室3的底部表面；

所述等離子體發(fā)生裝置4包括等離子體發(fā)生電極、高壓電源、壓力傳感器44和溫度傳感器45，所述等離子體發(fā)生電極包括一組高電壓電極42和一組接地電極43，所述高電壓電極42與所述接地電極43均包覆有絕緣介質41，所述高電壓電極42與接地電極43均呈線型排列，所述高電壓電極42連接所述高壓電源46，所述高壓電源46為正極性直流高壓電源、正極性脈沖高壓電源或正極性直流疊加交流高壓電源中的一種或其組合，所述接地電極43采用管式或板式，所述高電壓電極42為板式、星形線、芒刺線或鋸齒線，所述等離子體發(fā)生裝置4的氣體通道中還設有催化劑填充床，所述催化劑填充床內固設有催化劑載體；所述壓力傳感器44和溫度傳感器45，用于實時監(jiān)測所述等離子體發(fā)生裝置4內的壓力和溫度；

所述化學反應室5包括氨氣進氣管道，用于向其內部通入氨氣；

所述施加直流偏置電場的裝置6包括直流偏置電場，所述直流偏置電場為多組正、負電極板61,62交替分布排列而形成，所述正、負電極板61,62垂直于等離子體發(fā)生電極表面設置，使得直流偏置電場的方向與煙氣流通方向垂直；有利于帶電粒子的吸附。

進一步地，所述煙氣凈化系統(tǒng)還包括儲液槽，所述儲液槽包括變頻泵、輸入管道和輸出管道，所述輸入管道連通所述氣液分離器2的底部液體出口；所述輸出管道連通所述預洗滌器1，通過所述變頻泵的控制將所述儲液槽中的液體由所述輸出管道輸送至所述預洗滌器1。

進一步地，所述正、負電極板61,62上均設置由振動裝置，所述振動裝置用于將顆粒物從所述正、負電極板上抖落。

進一步地，所述煙氣凈化系統(tǒng)還包括與所述施加直流偏置電場的裝置6的煙氣出口連通的吸收塔7，所述吸收塔7用水作為循環(huán)吸收液，用于吸收煙氣中殘留的酸性氣體與氧化態(tài)hg，以及氨氣。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。