本發(fā)明涉及煙氣處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于低溫等離子體和催化協(xié)同的脫硫脫硝裝置。

背景技術(shù)：

我國是燃煤大國，煤燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣中含有眾多污染物，其中主要有二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）和顆粒物，其中SO₂，NO_X氣體的排放不僅引起酸雨，而且在大氣中氧化后會形成硫酸鹽和硝酸鹽的顆粒物，是我國霧霾的重要成因之一。我國對SO₂和NO_X 的排放制定了越來越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因此必須對燃煤煙氣進(jìn)行脫硫脫硝處理。目前比較成熟的煙氣脫硫工藝是石灰石/石膏法、煙氣脫硝工藝是選擇性催化還原（SCR）法。上述脫硫和脫硝工藝一般在不同的裝置中實現(xiàn)，因此煙氣處理裝置龐大且復(fù)雜。

等離子體（Plasma）是一種由自由電子和帶電離子為主要成分的物質(zhì)形態(tài)，廣泛存在于宇宙中，常被視為是物質(zhì)的第四態(tài)，被稱為等離子態(tài)，或者“超氣態(tài)”，也稱“電漿體”。低溫等離子體是等離子體的一種，其特點是電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體，也叫非平衡態(tài)等離子體。氣體中的氣體分子（N₂、O₂、H₂O等）被高能電子電離，形成各種自由基和活性粒子，這些自由基和活性粒子具有很高的反應(yīng)活性，能氧化或還原煙氣中SO₂和NO_X，若煙氣中加入氧化劑則使得氧化反應(yīng)占優(yōu)。此外在氧化催化劑的協(xié)同作用下也能增加氧化率，因此低溫等離子體和催化的協(xié)同能增加煙氣中SO₂和NO_X被氧化的選擇性和氧化速度。煙氣中SO₂和NO_X被氧化為SO₃和NO₂后就容易用堿液吸收脫除。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種基于低溫等離子體和催化協(xié)同的脫硫脫硝裝置，將低溫等離子體和催化協(xié)同技術(shù)與堿液吸收過程集成到一個設(shè)備中，在該設(shè)備中進(jìn)行初步除塵和煙氣調(diào)質(zhì)，再利用低溫等離子體和催化協(xié)同技術(shù)實現(xiàn)對煙氣中的SO₂和NO_X的氧化，再使用堿液吸收氧化物（主要為SO₃和NO₂），完成對煙氣的初步除塵和脫硫脫硝。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種基于低溫等離子體和催化協(xié)同的脫硫脫硝裝置，該裝置由塔體15、雙氧水槽1、第一離心泵2、堿液槽13、第二離心泵14組成；所述的塔體15由一圓筒和圓筒上下兩端的錐形封頭組成，上端錐形封頭尖端設(shè)有凈化氣出口11，下端錐形封頭尖端設(shè)有排塵口12；所述的塔體15的圓筒內(nèi)從上往下依次設(shè)置有霧滴捕集器10、堿液噴頭9、防水帽8、低溫等離子體催化器7、中心風(fēng)管6、中間隔板5，所述的低溫等離子體催化器7由內(nèi)圓筒網(wǎng)7-1和外圓筒網(wǎng)7-2圍成一圓筒空間，在圓筒空間中裝填有催化劑7-3并設(shè)置有8根高壓導(dǎo)線7-4，所述的8根高壓導(dǎo)線7-4在圓筒空間內(nèi)軸對稱均勻分布，低溫等離子體催化器7的上端由防水帽8封閉；所述的中間隔板5為一錐形圓環(huán)，且錐頭朝上，錐形圓環(huán)的外緣與塔體15的圓筒內(nèi)側(cè)焊接在一起，中心風(fēng)管6與錐形圓環(huán)的內(nèi)緣焊接在一起，中心風(fēng)管6的上端與低溫等離子體催化器7的下端連通；所述的塔體15內(nèi)的中間隔板5將塔體15分隔成了上下兩個腔，上腔為吸收腔，下腔為除塵調(diào)質(zhì)腔，在除塵調(diào)質(zhì)腔的側(cè)面切向設(shè)置有一個矩形的煙氣入口3，該煙氣入口3能使煙氣切向進(jìn)入除塵調(diào)質(zhì)腔，使得煙氣在除塵調(diào)質(zhì)腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，形成旋風(fēng)除塵作用；所述的煙氣入口3內(nèi)設(shè)置有雙氧水噴頭4；所述的雙氧水槽1通過第一管路與第一離心泵2的進(jìn)口連通，第一離心泵2的出口通過第二管路與雙氧水噴頭4連通；所述的堿液槽13通過第三管路與塔體15的吸收腔的底部連通，堿液槽13通過第四管路與第二離心泵14的進(jìn)口連通，第二離心泵14的出口通過第五管路與堿液噴頭9連通。

作為改進(jìn)，所述的催化劑7-3為粒徑為2~5 mm的二氧化鈦顆粒。

再改進(jìn)，所述的高壓導(dǎo)線7-4上加載有正的脈沖高壓電，脈沖高壓電的峰值電壓為5~30 kV，脈沖頻率為50~300Hz，脈沖寬度為100~500 ns。

本發(fā)明的一種基于低溫等離子體和催化協(xié)同的脫硫脫硝裝置在進(jìn)行煙氣脫硫脫硝時的工作過程如下：煙氣從煙氣入口3切向進(jìn)入塔體15的除塵調(diào)質(zhì)腔，同時第一離心泵2將雙氧水槽1內(nèi)的雙氧水經(jīng)由第一管路和第二管路輸送至雙氧水噴頭4，并由雙氧水噴頭4霧化噴入煙氣入口3中并隨著煙氣一同進(jìn)入塔體15的除塵調(diào)質(zhì)腔；在除塵調(diào)質(zhì)腔內(nèi)攜帶有雙氧水的煙氣進(jìn)行旋風(fēng)分離，將煙氣中的大部分顆粒物分離并從排塵口12排出，與此同時雙氧水在煙氣中蒸發(fā)水分釋放氧氣、氧化煙氣中一部分的SO₂ 和NO_X，從而在除塵調(diào)質(zhì)腔內(nèi)對煙氣的部分除塵、增加濕度和部分氧化，得到的調(diào)質(zhì)煙氣；調(diào)質(zhì)煙氣通過中心風(fēng)管6進(jìn)入低溫等離子體催化器7的內(nèi)圓筒網(wǎng)7-1內(nèi)再穿過催化劑7-3，同時8根高壓導(dǎo)線7-4產(chǎn)生低溫等離子體在催化劑7-3的協(xié)同作用下進(jìn)一步將調(diào)質(zhì)煙氣中的SO₂和NO_X氧化為SO₃和NO₂得到氧化煙氣，氧化煙氣進(jìn)入塔體15的吸收腔；第二離心泵14將堿液槽13堿液（碳酸鈉溶液或氨水或氫氧化鈣溶液）經(jīng)由第四和第五管路輸送至堿液噴頭9霧化噴灑在吸收腔內(nèi)，霧化的堿液與吸收腔內(nèi)的氧化煙氣接觸，吸收其中的SO₃和NO₂形成相應(yīng)的硫酸鹽和硝酸鹽，后落入吸收腔的底部，再通過第三管路進(jìn)入堿液槽13；氧化煙氣脫硫脫硝后得到了凈化煙氣，凈化煙氣往上穿過霧滴捕集器10脫除夾帶的霧滴，最后從凈化氣出口11排出。

本發(fā)明的有益效果是：在除塵調(diào)質(zhì)腔內(nèi)，利用其旋風(fēng)除塵功能實現(xiàn)對煙氣中顆粒物的初步脫除減小了對后續(xù)催化劑的影響，利用雙氧水對煙氣中的SO₂和NO_X進(jìn)行初步氧化和調(diào)質(zhì)，便于后續(xù)的深度氧化；利用低溫等離子體和催化協(xié)同作用深度氧化煙氣中的SO₂和NO_X，具有氧化程度深的優(yōu)點；本發(fā)明的裝置能同時實現(xiàn)煙氣的脫硫脫硝和除塵，具有過程集成的突出優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于低溫等離子體和催化協(xié)同的脫硫脫硝裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明的低溫等離子體催化器的正視示意圖。

圖3是本發(fā)明的低溫等離子體催化器的俯視示意圖。

其中：1為雙氧水槽，2為第一離心泵，3為煙氣入口，4為雙氧水噴頭，5為中間隔板，6為中心風(fēng)管，7為低溫等離子體催化器，8為防水帽，9為堿液噴頭，10為霧滴捕集器，11為凈化氣出口，12為排塵口，13為堿液槽，14為第二離心泵，15為塔體，7-1為內(nèi)圓筒網(wǎng)，7-2為外圓筒網(wǎng)，7-3為催化劑，7-4為高壓導(dǎo)線。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖1、附圖2和附圖3，通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實施例1

一種基于低溫等離子體和催化協(xié)同的脫硫脫硝裝置由塔體15、雙氧水槽1、第一離心泵2、堿液槽13、第二離心泵14組成；所述的塔體15由一圓筒和圓筒上下兩端的錐形封頭組成，上端錐形封頭尖端設(shè)有凈化氣出口11，下端錐形封頭尖端設(shè)有排塵口12；所述的塔體15的圓筒內(nèi)從上往下依次設(shè)置有霧滴捕集器10、堿液噴頭9、防水帽8、低溫等離子體催化器7、中心風(fēng)管6、中間隔板5，所述的低溫等離子體催化器7由內(nèi)圓筒網(wǎng)7-1和外圓筒網(wǎng)7-2圍成一圓筒空間，在圓筒空間中裝填有催化劑7-3并設(shè)置有8根高壓導(dǎo)線7-4，所述的8根高壓導(dǎo)線7-4在圓筒空間內(nèi)軸對稱均勻分布，低溫等離子體催化器7的上端由防水帽8封閉；所述的中間隔板5為一錐形圓環(huán)，且錐頭朝上，錐形圓環(huán)的外緣與塔體15的圓筒內(nèi)側(cè)焊接在一起，中心風(fēng)管6與錐形圓環(huán)的內(nèi)緣焊接在一起，中心風(fēng)管6的上端與低溫等離子體催化器7的下端連通；所述的塔體15內(nèi)的中間隔板5將塔體15分隔成了上下兩個腔，上腔為吸收腔，下腔為除塵調(diào)質(zhì)腔，在除塵調(diào)質(zhì)腔的側(cè)面切向設(shè)置有一個矩形的煙氣入口3，該煙氣入口3能使煙氣切向進(jìn)入除塵調(diào)質(zhì)腔，使得煙氣在除塵調(diào)質(zhì)腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，形成旋風(fēng)除塵作用；所述的煙氣入口3內(nèi)設(shè)置有雙氧水噴頭4；所述的雙氧水槽1通過第一管路與第一離心泵2的進(jìn)口連通，第一離心泵2的出口通過第二管路與雙氧水噴頭4連通；所述的堿液槽13通過第三管路與塔體15的吸收腔的底部連通，堿液槽13通過第四管路與第二離心泵14的進(jìn)口連通，第二離心泵14的出口通過第五管路與堿液噴頭9連通。

煙氣從煙氣入口3切向進(jìn)入塔體15的除塵調(diào)質(zhì)腔，同時第一離心泵2將雙氧水槽1內(nèi)的雙氧水經(jīng)由第一管路和第二管路輸送至雙氧水噴頭4，并由雙氧水噴頭4霧化噴入煙氣入口3中并隨著煙氣一同進(jìn)入塔體15的除塵調(diào)質(zhì)腔；在除塵調(diào)質(zhì)腔內(nèi)攜帶有雙氧水的煙氣進(jìn)行旋風(fēng)分離，將煙氣中的大部分顆粒物分離并從排塵口12排出，與此同時雙氧水在煙氣中蒸發(fā)水分釋放氧氣、氧化煙氣中一部分的SO₂和NO_X，從而在除塵調(diào)質(zhì)腔內(nèi)對煙氣的部分除塵、增加濕度和部分氧化，得到的調(diào)質(zhì)煙氣；調(diào)質(zhì)煙氣通過中心風(fēng)管6進(jìn)入低溫等離子體催化器7的內(nèi)圓筒網(wǎng)7-1內(nèi)再穿過催化劑7-3，同時8根高壓導(dǎo)線7-4產(chǎn)生低溫等離子體在催化劑7-3的協(xié)同作用下進(jìn)一步將調(diào)質(zhì)煙氣中的SO₂和NO_X氧化為SO₃和NO₂得到氧化煙氣，氧化煙氣進(jìn)入塔體15的吸收腔；第二離心泵14將堿液槽13堿液（碳酸鈉溶液溶液）經(jīng)由第四和第五管路輸送至堿液噴頭9霧化噴灑在吸收腔內(nèi)，霧化的堿液與吸收腔內(nèi)的氧化煙氣接觸，吸收其中的SO₃和NO₂形成相應(yīng)的硫酸鹽和硝酸鹽，后落入吸收腔的底部，再通過第三管路進(jìn)入堿液槽13；氧化煙氣脫硫脫硝后得到了凈化煙氣，凈化煙氣往上穿過霧滴捕集器10脫除夾帶的霧滴，最后從凈化氣出口11排出。

本實施例的催化劑7-3為粒徑為2 mm的二氧化鈦顆粒；高壓導(dǎo)線7-4上加載有正的脈沖高壓電，脈沖高壓電的峰值電壓為30 kV，脈沖頻率為300 Hz，脈沖寬度為500 ns。本實施例的脫硫率達(dá)80％，脫硝率達(dá)85％，除塵率達(dá)93％。

實施例2

本實施例的催化劑7-3為粒徑為5 mm的二氧化鈦顆粒；高壓導(dǎo)線7-4上加載有正的脈沖高壓電，脈沖高壓電的峰值電壓為5 kV，脈沖頻率為50 Hz，脈沖寬度為100 ns，堿液槽13內(nèi)的堿液為氨水，其余同實施例1。本實施例的脫硫率達(dá)85％，脫硝率達(dá)83％，除塵率達(dá)95％。

實施例3

本實施例的催化劑7-3為粒徑為4 mm的二氧化鈦顆粒；高壓導(dǎo)線7-4上加載有正的脈沖高壓電，脈沖高壓電的峰值電壓為18 kV，脈沖頻率為100 Hz，脈沖寬度為300ns，，堿液槽13內(nèi)的堿液為氫氧化鈣溶液，其余同實施例1。本實施例的脫硫率達(dá)82％，脫硝率達(dá)80％，除塵率達(dá)94％。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。