CN103341307B - 一种脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的方法，将大流量焚烧烟气依次通过多级等离子体放电区域，直至尾气中持久性有机污染物降解达到环保排放标准。本发明还公开了一种脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的净化装置，包括反应器筒体、设于反应器筒体顶端的进气口、设于反应器筒体底端的出气口、位于反应器筒体内的多个等离子体放电装置、用于给等离子体放电装置供电的高压电源及用于给等离子体放电装置提供电离气体的空气压缩机。本发明适用于处理组分复杂的垃圾焚烧烟气，对持久性有机污染物的去除具有普遍性；本发明可以连续处理焚烧大流量焚烧烟气中的持久性有机污染物，不需要进行复杂的离线切换操作。
Description
技术领域
本发明涉及焚烧炉尾气净化处置技术领域，尤其涉及一种大流量焚烧尾气中持久性有机污染物脱除方法及装置。
背景技术
对焚烧炉尾气的处理，特别是生活垃圾、医疗垃圾、工业危险废弃物焚烧过程中产生的大流量尾气的无害化处置是环保行业的重要问题，目前，国内外在脱除垃圾焚烧尾气中的粉尘和酸性气体（包括氯化氢、二氧化硫、氮氧化物等）方面的研究开发取得了比较好的进展，已经有了比较好的解决手段，但针对目前关注度很高的二噁英、氯苯、多氯联苯等持久性有机污染物，目前主要使用活性炭联合布袋除尘的方法来进行捕获，但是这种物理降解的方法未能实现焚烧烟气中持久性有机污染物的彻底降解，只是把氯代污染物转移到固相中，形成新的二次污染源，导致污染的转移和扩大。另外，针对持久性有机污染物目前缺乏针对性的有效手段，很多焚烧炉运行中二恶英排放超标，引起公众关注，成为环境保护行业急需解决的问题，严重困扰着固体废弃物焚烧处置方法的推广应用。
目前，等离子体处置方法主要应用于常规气体污染物，如NOx，Sox和挥发性有机污染物（VOC），如苯，甲苯等的降解，这些污染物化学结构简单，较易降解且不易再合成，并且集中于实验室小型化的研究报道。滑动弧等离子体技术可以运行在不同的气氛下、不同压力条件下，并具有占地面积小，易改装的特点。而对于大流量的大型垃圾垃圾焚烧烟气中存在的二噁英、氯苯、多氯联苯等持久性有机污染物，由于这些持久性有机污染物化学结构稳定，浓度低（ng/m3等级的痕量存在），采用单级的等离子体降解效率低而且在烟气低温条件下又容易再合成，因此，目前尚未见到应用等离子体处置方法来进行降解大流量焚烧尾气中持久性有机污染物的报道。
发明内容
本发明提供了一种大流量焚烧尾气中持久性有机污染物的净化方法及装置，提供了采用多级等离子体耦合处置的方法来降解处置具有难降解氯代有机污染物的垃圾焚烧烟气，持久性有机污染物脱除效率高，具有良好的降解效率。
一种脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的方法，将大流量焚烧炉的烟气依次通过多级等离子体放电区域，持久性有机污染物在等离子体作用下分解，浓度逐步降低，直至烟气净化完全，即尾气中持久性有机污染物浓度达到严格的环保排放标准。
本发明通过采用多级、多个等离子体对焚烧烟气进行等离子放电处理，保证了烟气中污染物的降解率，可实现焚烧尾气中持久性有机污染物的有效脱除。
一种脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的净化装置，包括反应器筒体、设于反应器筒体顶端的进气口、设于反应器筒体底端的出气口、位于反应器筒体内的多个等离子体放电装置、用于给等离子体放电装置供电的高压电源及用于给等离子体放电装置提供电离气体的空气压缩机。
本发明提供的大流量焚烧尾气中持久性有机污染物的净化装置在反应器筒体内设置有多级、多个等离子体放电装置，当焚烧烟气由筒体顶端的进气口进入反应器后，将依次经过多级等离子体放电装置进行等离子处理，可有效降解烟气中的有害污染物，实现烟气的净化。
优选的，所述的反应器筒体的侧壁上可设置观察采样口，用于采样检测本发明装置对烟气的净化效果。
优选的，所述的反应器筒体为圆柱体。
优选的，所述的多个等离子体放电装置沿反应器筒体轴向等间距分布，可提高装置的净化效率。
优选的，所述的等离子体放电装置每一级由多个反应器环组成，多个反应器环沿反应器筒体径向呈同心圆均匀分布。而上下级之间的反应器环交错布置，这种交错布置，可以保证烟气能通过多级等离子体放电装置，使尾气中的持久性有机污染物迅速被多个反应器环处理。
优选的，所述的反应器环上分布有若干组反应电极，每组反应电极由两片刀片型电极片组成。进一步优选，所述的两片刀片型电极片的间距为2-4mm。
优选的，所述的每组反应电极均设有两个用于固定电极片的绝缘固定套，可保证反应电极的牢固固定。
所述的刀片型电极片上还设有与刀片垂直的肋片，优选肋片的宽度为3-10mm，肋片可使电离区域形成一定的封闭区间，保证烟气的电离效果。
优选的，所述的反应器环的上方设有驱动气环，驱动气环在每组反应电极的放电区域上方均设有一个用于喷射压缩空气的驱动喷嘴，驱动喷嘴通过导管连接空气压缩机。
优选的，所述的驱动喷嘴的喷口直径为1-3mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明适用于组分复杂的焚烧尾气中的持久性有机污染物的净化处理，对污染物的去除具有普遍性；
(2)本发明可以在线连续处理焚烧烟气，不需要进行离线或间歇性切换等复杂操作，简化了管路***；
(3)本发明提供的装置占地面积小，易利用现有管路进行改造，操作与维修方便，并易实现自动化控制，处置效率高；
(4)本发明不需要添加其他添加剂等消耗品，并不会导致污染物的转移和扩散，导致二次污染，工艺流程简单可靠。
(5)本发明采用等离子有效分解持久性有机污染物，实现尾气中持久性有机污染物的彻底无害化，对于常规的物理吸附转移具有明显的优越性。
附图说明
图1为本发明实施例中脱除大流量焚烧尾气持久性有机污染物的净化装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中脱除大流量焚烧尾气持久性有机污染物的净化装置的俯视图；
图3为本发明实施例中脱除大流量焚烧焚烧尾气持久性有机污染物的净化装置的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1～3所示，本实施例公开了一种脱除大流量焚烧尾气持久性有机污染物的净化装置，该装置由反应器筒体3、沿反应器筒体3内部轴线均匀分布的若干级等离子体放电装置4、设于反应器筒体3外部的高压电源12及空气压缩机13组成。
其中，反应器筒体3为碳钢和耐火保温材料及防腐材料制成的圆柱体，反应器筒体3的顶部设有烟气进气口5、反应器筒体3的底部设有烟气出气口1、反应器筒体3的侧壁上设有观察采样口2，用于对烟气进行取样分析。
如图2所示，等离子体放电装置4由多个反应器环组成，多个反应器环沿反应器筒体径向呈同心圆均匀分布，上下级之间的反应器环交错布置。
如图3所示，每个反应器环上均匀分布有若干组反应电极，每组反应电极由两片刀片型电极片7组成，刀片型电极片7的材质为不锈钢，刀片型电极片7与高压电源12相连进行放电反应，两片刀片型电极片7的间距为2-4mm，构成电弧激发处6。
刀片型电极片7上还设有稳流肋片8，每组反应电极均设有两个用于固定电极片的绝缘固定套10。绝缘固定套10起到固定支持刀片型电极片7的作用，并起到绝缘保护作用。
每个反应器环的上方均设有由钢管制成的驱动气环11，驱动气环11在每组反应电极的放电区域上方均设有一个用于喷射压缩空气的驱动喷嘴9，驱动喷嘴9的喷口直径为1-3mm。驱动气环11通过导管连接空气压缩机13使用压缩气体。
本实施例中的装置的运行原理如下：反应器经高压绝缘电线连接10KV的高压电源12，压缩空气由空气压缩机13经由驱动气环11从驱动喷嘴9高速喷出，驱动电弧激发处6的电弧运动，形成稳定的活性区域，并产生能破坏氯代有机污染物的活性粒子。
大流量焚烧烟气从烟气进气口5进入反应器筒体3中，依次经过若干个等离子体放电装置4，在活性粒子的直接和间接作用下，得到有效的净化处置，然后经过烟气出气口1排出。
采用本实施例的装置对大流量焚烧尾气进行处理试验，试验过程及结果如下：
针对垃圾焚烧炉产生的大流量烟气，在尾部烟气管道布置该净化装置，通过净化处置。针对净化装置入口端和出口段分别采集样品，以评价装置的净化能力。装置主要针对的对象是极难降解处理的持久性有机污染物——二噁英。
烟气中二噁英净化的试验结果
注：表中单位均为ng I-TEQ/m3；ND.为低于检测限：0.0001ng I-TEQ/m3。
焚烧烟气中的二噁英初始浓度为0.2633ng I-TEQ/m3和0.2071ngI-TEQ/m3，差异由工况波动引起，经过净化装置处置，烟气中二噁英浓度有明显的下降，两次试验烟气中二噁英浓度均低于0.1ng I-TEQ/m3，达到国家排放标准。烟气中二噁英的总降解率为79.32%和75.24%，实现了有毒二噁英的高效降解，装置具有良好的效果。
Claims (6)
1.一种脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的净化装置，其特征在于，包括反应器筒体、设于反应器筒体顶端的进气口、设于反应器筒体底端的出气口、位于反应器筒体内的多个等离子体放电装置、用于给等离子体放电装置供电的高压电源及用于给等离子体放电装置提供电离气体的空气压缩机；
所述的等离子体放电装置的每一级由多个反应器环组成，多个反应器环沿反应器筒体径向呈同心圆均匀分布；
所述的等离子体放电装置的上下级之间的反应器环交错布置；
所述的反应器环上均匀分布有若干组反应电极，每组反应电极由两片刀片型电极片组成。
2.如权利要求1所述的脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的净化装置，其特征在于，所述的多个等离子体放电装置沿反应器筒体轴向等间距分布。
3.如权利要求1所述的脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的净化装置，其特征在于，所述的两片刀片型电极片的间距为2-4mm。
4.如权利要求1所述的脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的净化装置，其特征在于，所述的每组反应电极均设有两个用于固定电极片的绝缘固定套。
5.如权利要求1所述的脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的净化装置，其特征在于，所述的反应器环的上方设有驱动气环，驱动气环在每组反应电极的放电区域上方均设有一个用于喷射压缩空气的驱动喷嘴。
6.如权利要求5所述的脱除大流量焚烧炉尾气中持久性有机污染物的净化装置，其特征在于，所述的驱动喷嘴的喷口直径为1-3mm。
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